Алюминий Общие сведения и области применения

Алюминий был получен в 1865 году русским химиком Н.Бекетовым. В конце XIX в. его способ получения алюминия нашел применение в Германии и Франции. В 1886 году был изобретен способ получения алюминия путем электролиза криолито-глиноземных расплавов.

Алюминий благодаря своей легкости (плотность 2,7 г/см3), высокой электропроводности, большой коррозионной устойчивости и достаточной механической прочности (особенно в сплавах с Cu, Si, Mg, Mn, Zn, Ni и другими металлами) нашел применение в авиационной (его называют «крылатым металлом»), автомобильной и электротехнической отраслях промышленности, на транспорте, в строительстве, а также при изготовлении упаковочных материалов. Некоторые сорта бокситов используют для производства абразивов и огнеупоров.

Обзор ресурсов

Общие запасы бокситов, оцененные в 58 странах мира, составляют примерно 69 млрд. т, более 90% мировых общих запасов сосредоточено в 18 странах с тропическим и субтропическим климатом. Уникальными запасами обладают Гвинея, очень крупными Австралия, Бразилия, Вьетнам, Индия, Индонезия. В недрах этих стран заключено 63% общих запасов. Наиболее крупными подтвержденными запасами обладают Гвинея (20,8% мировых), Бразилия (14,6%), Австралия (11,3%), Ямайка (7,4%), Камерун (6,1%), Мали (4,5%). В этих странах сосредоточено 65% мировых подтвержденных запасов.

Производство Al составляет 20 млн. т. в год.

В России ощущается острый дефицит алюминиевого сырья, обусловленный отсутствием крупных месторождений высококачественных бокситов. Россия не обладает достаточными для внутреннего потребления запасами бокситов, и ее доля в мировом балансе запасов не достигает и 1%. Наиболее высоким качеством обладают диаспоровые бокситы Северного Урала, наиболее перспективна Среднетиманская группа месторождений. В России используются нефелинсодержащие породы: разрабатываются уртиты Кия-Шалтырского месторождения в Кемеровской области и нефелиновые сиениты Кольского полуострова.

Геохимия и минералогия

Кларк Al 8,05%. В эндогенных условиях алюминий концентрируется в щелочных нефелин- и лейцитсодержащих породах и анортозитах. Он накапливается также при процессах алунитизации, связанных с гидротермальной переработкой кислых вулканических образований.

В экзогенных условиях алюминий в форме коллоидных соединений мигрирует и осаждается в прибрежной зоне водоемов.

Алюминий входит в состав около 250 минералов, но промышленное значение из них в настоящее время имеют бемит и диаспор AlO(OH), гиббсит (гидраргиллит) Al(OH)₃, нефелин Na₃[AlSiO₄]₄, лейцит K[AlSi₂O₆] и алунит KAl₃(OH)₆[SO₄]₂. Перспективны для извлечения алюминия кианит, силлиманит, андалузит и каолинит.

Промышленные типы руд и кондиции

1. Бокситы – важнейшая алюминиевая руда. Это горная порода, состоящая из гидроксидов алюминия, оксидов и гидроксидов железа, глинистых минералов и кварца. В промышленных бокситах содержание Al₂O₃ больше 28%, соотношение Al₂O₃/SiO₂ не меньше 2,6, содержание железа должно быть меньше 7,5%.

2. Небокситовое алюминиевое сырье.

1. Магматические породы: нефелиновые (в нефелиновых сиенитах Кия-Шалтырского месторождения установлено 0,825 г/т Pd и 0,04 г/т Au), уртитовые (содержат примеси платиноидов - в уртитах Кия-Шалтырского месторождения содержится 0,049 г/т Rh, в уртитах Горячегорского месторождения выявлено 2,9 г/т металлов платиновой группы), апатит-нефелиновые Кольского полуострова, Прибайкалья, Забайкалья и др. Al₂O₃ > 22,5%, SiO₂ < 45%, Na₂O+K₂O > 9,5; Fe₂O₃ < 7%. Среди магматических пород перспективны анортозитовые, лейцитовые и другие высокоглиноземистые изверженные породы.

2. Гидротермальные алунитовые руды формируются в областях молодого вулканизма в результате воздействия вулканических сернистых газов и растворов, обогащенных серной кислотой, на вмещающие вулканические алюмосиликатные породы. Месторождения известны на Кавказе, Закарпатье, Казахстане, Средней Азии, Приморье. Руды, которые не требуется обогащать, должны содержать > 50% алунита и < 10% глинистых минералов.

3. Каолиновые глины, высокоглиноземистые аргиллиты (содержание Al₂O₃ > 30-35%).

4. Метаморфические руды: высокоглиноземистые сланцы кианитовые, андалузитовые, силлиманитовые. Крупнейшие месторождения кианитовых сланцев разведаны на Кольском полуострове, где могут разрабатываться открытым способом. Месторождения силлиманитовых сланцев имеются в Карелии, на Урале, в Иркутской области, Бурятии, Красноярском крае и в Казахстане. Используемые концентраты должны содержать (в %): Al₂O_{3 >} 54, Fe₂O₃ < 1,2, СaO < 0,8; K₂O+Na₂O < 1,6.

5. Геотехногенные отходы металлургических и горнодобывающих предприятий (хвосты обогащения углей, золы углей, отходы при переработке руд черных, цветных металлов и химической промышленности).