بوکسیت آلومینیوم Bauxite چیست؟

بوکسیت آلومینیوم یک سنگ معدنی است که مقدار قابل توجهی آلومینیوم در آن وجود دارد. ترکیبات این سنگ غالبا از هیدروکسیدهای آلومینیوم یا اکسیدها می باشد. همچنین از سه کانی گیبسیت، بوهمیت و دیاسپور تشکیل شده است. علاوه بر آن سنگ مذکور دارای ناخالصی دیگری نیز می باشد که مهم ترین این ناخالصی ها شامل کوارتز، اکسیدهای آهن، آناتاز، کانی های رسی (کائولن، ایلیت و کلریت) و اکسید تیتان، می باشند. شکل ظاهری بوکسیت متراکم یا کامپکت است. البته گاهی می توان آن را به شکل دانه های گرد و تا حدودی شبیه به دانه های نخود مشاهده کرد.

ویژگی های بوکسیت آلومینیوم

بوکسیت آلومینیوم دارای ویژگی های خاصی است که از جمله آن ها می توان به سختی آن اشاره کرد. سختی بوکسیت معمولا متغییگر است اما اگر بخواهیم به صورت تقریبی آن را عنوان کنیم در حدود ۲ موس می باشد. البته این عدد تقریبی بوده و این میزان بین ۱ الی ۳ موس در نوسان است. از دیگر ویژگی های این سنگ وزن آن است. وزن بوکسیت معمولا از ۲ تا ۵/۲ نیوتون بر متر مربع می باشد. لازم به ذکر است که متغیر بودن سختی و وزن این ماده معدنی هیچ تاثیری در کیفیت آن ندارد.

از دیگر مشخصات بوکسیت آلومینیوم Bauxite رنگ آن است که از رنگ های سفید، زرد، قهوه ای مایل به قرمز و خاکستری تشکیل می شود. علاوه بر آن این ماده به دلیل وجود ناخالصی‌ها در ترکیب آن، به صورت فرآوری نشده غیر قابل استفاده است. بنابراین طی کردن فرایند فراوری این ماده معدنی امر ضروری است که باید بر اساس نوع کاربرد آن صورت بگیرد.

انواع بوکسیت آلومینیوم

بوکسیت آلومینیوم دارای انواع مختلفی است که در دو دسته عمده به نام بوکسیت‌های لاتریت (بوکسیت‌های سیلیکاتی) و بوکسیت‌های کارست (بوکسیت‌های کربنی) قرار داده شده اند. انواع بوکسیت‌های لاتریت با انجام فرآیند لاتریزه کردن سنگ‌های سیلیکاتی از جمله شیل، گنیس، گرانیت، بازالت و سینیت به دست می آیند.

در تشکیل این نوع از بوکسیت ها به نسبت لاتریت‌های غنی از آهن، ارتباط بیشتری با شرایط بستر ابی غنی و هوازدگی شدید وجود دارد. چنین شرایطی باعث می شود تا کائولینیت به صورت رسوب از سنگ خارج شود. همچنین ژیپسیت در بوکسیت نفوذ نماید. لازم به ذکر است که بخش های دارای درصد بالای آلومینیوم به صورت عمده در زیر لایه‌ای از آهن اکسید قرار دارند.

تعداد زیادی از انواع بوکسیت آلومینیوم از بافت های ائولیتی و پیزولیتی و توده ای برخوردار می باشند. همچنین بعضی از آن ها نیز دارای بافت تخریبی و شبه برشی می باشند. گفتنی است که در برخی از سنگ های بوکسیتی متن سنگ متغیر است. به این معنی که ممکن است دارای متن سنگ خیلی دانه ریز یا میکروسکوپی باشد. همچنین دانه های میکروسکوپی و یا خیلی ریز دارای رنگ های مختلفی است. لازم به ذکر است که گذار از بافت ائولیتی به متن دانه ریز به صورت تدریجی اتفاق می افتد. همچنین دانه های ائولیتی با یک غشاء نازک از متن جدا می شوند.

در خصوص انواع بوکسیت‌ الومینیوم Bauxite از نوع کربنی نیز باید گفت که اغلب بر روی سنگ‌های کربنی (سنگ آهک و دولومیت) تشکیل می‌شوند. در واقع فرایند تشکیل این سنگ ها به این نحو است که از هوازدگی لاتریتی و روی هم انباشته شدن لایه‌های سفالی بر روی سنگ‌های کربنی و همچنین حل شدن سنگ آهک با لایه‌های انباشته شده بر اثر هوازدگی شیمیایی به وجود می آیند.

تولید کنندگان سنگ بوکسیت در جهان

کشور استرالیا مطرح ترین تولید کننده بوکسیت آلومینیوم در جهان است. بعد از استرالیا چین در رتبه دوم واقع شده که تقریبا نیمی از تولید این محصول در دنیا را به خود اختصاص داده است. بعد از استرالیا و چین کشورهایی همچون روسیه، هند و کانادا قرار دارند که به تولید این سنگ معدنی اقدام نموده اند. خوشبختانه مقادیر بسیاری از این نوع ماده معدنی در جهان وجود دارد که برای قرن های متمادی نیاز بشر به آن را تامین می کنند. از جمله بزرگترین منبع تولید بوکسیت کشور ویتنام است که معادن آن در مجموع دارای ۱۱ هزار میلیون تن ذخایر می باشند.

چگونگی فرآوری بوکسیت آلومینیوم

پیش از هر چیز باید دانست که بوکسیت آلومینیوم در معادن روباز وجود دارد. زیرا ذخایر این ماده معدنی تقریبا بر روی سطح زمین قرار داشته و دیگر نیازی به حفر زمین برای دسترسی به آن وجود ندارد. همانطور که پیش تر ذکر شد این محصول را باید ابتدا فراوری کرد و سپس مورد استفاده قرار داد. بنابراین برای فرآوری ابتدا آن را به آلومینا تبدیل کرده و در مراحل بعدی و با استفاده از برقکافت به آلومینیوم تبدیل می نمایند. نکته حائز اهمیت در خصوص فرآوری این ماده معدنی آن است با توجه به استفاده صنعتی و تجاری ان را به انواع شیمیایی، سایشی، متالورژیکی مواد نسوز و سیمان تبدیل می کنند.

در فرایند فراوری سنگ بوکسیت آلومینیوم آن را به همراه سدیم هیدروکسید در مخازن تحت فشار تا دمای ۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد حرارت می دهند. طی انجام این مرحله آلومینیوم به شکل سدیم آلومینات تولید می شود. ترکیبات آلومینیوم که در سنگ‌های بوکسیت وجود دارد متفاوت است. در واقع نوع این ترکیبات کیفیت و نوع محصول مخزن تحت فشار را تعیین می‌نمایند. آنچه که بعد از طی مراحل ذکر شده از این ماده معدنی و سرباره این مخزن و بعد از تولید آلومینیوم به دست می آید، شامل ترکیبات اکسید آهن، کلسیم، سیلیس، تیتانیوم و مقادیری آلومینیوم باقیمانده می باشند.

در مرحله بعد و پس از جداسازی باقیمانده بوکسیت آلومینیوم به کمک فیلتر، جیبسیت خالص باقیمانده پس از سرد شدن در مذاب نفوذ می‌کند. سپس مذاب با دانه‌های کوچک آلومینیوم هیدروکسید تغذیه می شود. جیبی سیتی که در باقیمانده این ماده معدنی وجود دارد را معمولا در کوره‌های گردی شکل و در دمای بالای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد به اکسید آلومینیوم تبدیل می کنند. سپس اکسید آلومینیوم در دمای ۹۶۰ درجه سانتیگراد به شکل رسوب از مذاب کریولیت خارج می نمایند. سپس مذاب کریولیت با عبور جریان طی یک فرآیند الکترولیزی یا هال-هرولت به آلومینیوم تبدیل می شود.

جمع بندی

بوکسیت آلومینیوم یک ماده معدنی به شکل سنگ است که در ترکیبات خود دارای مقدار بالایی آلومینیوم است. جهت استفاده از این ماده معدنی باید آن را در شرایط خاص فراوری نمود. در واقع سنگ بوکسیت بزرگترین منبع آلومینیوم است که نیاز مردم دنیا به آلومینیوم از راه فراوری این سنگ تامین می شود.