¿Alguien conoce los usos de la bauxita?
La bauxita en realidad hace referencia al nombre colectivo de los minerales que pueden utilizarse industrialmente y que están compuestos por gibbsita, boehmita o diáspora como minerales principales. Sus campos de aplicación incluyen metales y no metales.
La bauxita es la mejor materia prima para la producción de aluminio metálico y es también el campo de aplicación más importante. Su consumo supone más del 90% de la producción total de bauxita a nivel mundial.
Los usos no metálicos de la bauxita son principalmente como materia prima para materiales refractarios, materiales abrasivos, productos químicos y cemento con alto contenido de alúmina. Aunque la proporción de bauxita utilizada en aplicaciones no metálicas es pequeña, sus usos son muy amplios. Por ejemplo: se pueden usar productos químicos como sulfato, trihidrato y cloruro de aluminio en la fabricación de papel, purificación de agua, cerámica y refinación de petróleo; la alúmina activada se puede usar como catalizadores, portadores de catalizadores y adsorbentes físicos como decoloración, deshidratación, desgasificación, desacidificación, y el secado del cloruro de aluminio producido con r-Al2O3 se puede utilizar en aplicaciones de síntesis orgánica como tintes, caucho, medicamentos y petróleo; del 3% al 5% de Al2O3 en la composición de vidrio puede mejorar el punto de fusión, la viscosidad y la resistencia; son las principales materias primas para muelas abrasivas de alta calidad y polvos de pulido; los materiales refractarios son materiales de construcción de hornos indispensables en el sector industrial.
El aluminio metálico es el segundo metal más importante del mundo después del acero. En 1995, el consumo mundial per cápita alcanzó los 3,29 kg. El aluminio se utiliza ampliamente en diversos sectores de la economía nacional debido a su pequeño peso específico, buena conductividad eléctrica y térmica, fácil mecanizado y muchas otras excelentes propiedades. Actualmente, los mayores usuarios de aluminio en el mundo se encuentran en los sectores de la construcción, el transporte y el embalaje, y representan más del 60% del consumo total de aluminio. El aluminio es una materia prima indispensable para la industria de electrodomésticos, la industria aeronáutica, la industria de maquinaria y los aparatos civiles.
La atención se centra en la bauxita y sus depósitos que producen aluminio metálico. En cuanto a la bauxita y sus depósitos utilizados como arcilla refractaria, ver la discusión sobre minerales no metálicos "Arcilla Refractaria".
1. Características de las materias primas minerales
El aluminio es uno de los elementos más distribuidos en la corteza terrestre y es un elemento amante de las rocas y del oxígeno. El aluminio existe principalmente en la naturaleza como óxidos, hidróxidos y silicatos de aluminio que contienen oxígeno, y el metal natural del aluminio rara vez se encuentra.
Existen 258 tipos de minerales que contienen aluminio conocidos en la naturaleza, de los cuales alrededor de 43 son minerales comunes. De hecho, no existen depósitos de aluminio compuestos de minerales puros. Generalmente se encuentran distribuidos y mezclados con impurezas. Desde un punto de vista económico y técnico, no todos los minerales que contienen aluminio pueden convertirse en materias primas industriales. La bauxita, compuesta principalmente de diáspora, boehmita o gibbsita, se utiliza para extraer aluminio metálico. Debido a la falta de recursos de bauxita en la antigua Unión Soviética, se utilizaban nefelina y alunita para refinar la alúmina. El mineral de aluminio, estroncio y fósforo de mi país puede recuperar alúmina de manera integral.
La diasporita también se conoce como diáspora. Su fórmula estructural y fórmula molecular son AlO(OH) y Al2O3·H2O respectivamente. Sistema cristalino ortorrómbico, aquellos con cristales intactos son columnares, en forma de placa, escamosos, en forma de aguja, en forma de prisma, etc. La diáspora del mineral generalmente contiene TiO2, SiO2, Fe2O3, Ga2O3, Nb2O5, Ta2O5, TR2O3 y otras sustancias mixtas homogéneas en diferentes cantidades. La diáspora es soluble en ácidos y álcalis, pero es muy débilmente soluble a temperatura y presión normales. Requiere alta temperatura, alta presión y una fuerte concentración de ácido o álcali para descomponerse por completo. La diáspora se forma en medios ácidos y se produce con boehmita, hematita, goethita, caolinita, clorita, pirita, etc. Su hidratación puede convertirse en gibbsita, la deshidratación puede convertirse en alfa corindón, pudiendo ser sustituido por caolinita, pirita, siderita, clorita, etc.
La boehmita también se conoce como boehmita y boehmita. Su fórmula estructural es AlO(OH) y su fórmula molecular es Al2O3·H2O. Sistema cristalino ortorrómbico, aquellos con cristales intactos tienen forma de romboides, facetas, prismas, agujas, fibras y placas hexagonales. La boehmita en el mineral a menudo contiene Fe2O3, TiO2, Cr2O, Ga2O3 y otros fenómenos homogéneos similares. La boehmita es soluble en ácidos y álcalis. Este mineral se forma en medios ácidos, principalmente en bauxita sedimentaria, y se caracteriza por su asociación con la siderita. Puede ser reemplazado por diásporo, gibbsita, caolinita, etc., deshidratado y transformado en diásporo y alfa corindón, e hidratado en gibbsita.
La gibbsita también se conoce como alofano e hidróxido. Su fórmula estructural es Al(OH) y su fórmula molecular es Al2O3·3H2O.
Sistema cristalino monoclínico, aquellos con cristales intactos tienen forma de placas hexagonales y prismas, a menudo en forma de agregados cristalinos finos o cristales gemelos. La gibbsita en el mineral se encuentra principalmente en forma de agregados irregulares, todos los cuales contienen diferentes cantidades de TiO2. y SiO2, Fe2O3, Nb2O5, Ta2O5, Ga2O3 y otras mezclas similares, homogéneas o mecánicas. La gibbsita es soluble en ácidos y álcalis, y su polvo se puede disolver completamente después de calentarlo a 100 °C durante 2 horas. Este mineral se forma en medios ácidos. En los depósitos de corteza erosionada, la gibbsita es un mineral primario y el mineral principal se encuentra con caolinita, goethita, hematita, illita, etc. La deshidratación de la gibbsita puede convertirse en boehmita, diáspora y alfa corindón, y puede ser reemplazada por caolinita, halloysita, etc.
Los principales componentes químicos de la bauxita son Al2O3, SiO2, Fe2O3, TiO2 y H2O+. El total de los cinco representa más del 95% de la composición, generalmente >98%. , CaO y MgO, K2O, Na2O, CO2, MnO2, materia orgánica, materia carbonosa, etc., los componentes traza incluyen Ga, Ge, Nb, Ta, TR, Co, Zr, V, P, Cr, Ni, etc. . El Al2O3 se encuentra principalmente en minerales de aluminio: diáspora, boehmita y gibbsita, y secundariamente en minerales de silicio (principalmente minerales de caolinita).
En condiciones endógenas, debido a la presencia generalizada de sílice, el Al2O3 y el SiO2 a menudo se combinan estrechamente para formar varios tipos de minerales de aluminosilicato. Estos minerales generalmente tienen una proporción de aluminio a silicio de menos de 1. y el mineral de aluminio industrial generalmente requiere Al2O3≥40% y Al/Si>1,8~2,6, por lo que los depósitos de aluminio industrial rara vez se forman en condiciones endógenas.
En la actualidad, la mayor parte de la bauxita industrial conocida en el país y en el extranjero se forma en condiciones supergénicas. Hay dos formas principales de generación de bauxita en condiciones supergénicas: mineralización eluvial (residual) por meteorización (mineralización de laterita) y mineralización por meteorización-transporte-sedimentación o mineralización por meteorización-reforma-redeposición (mineralización por sedimentación). La mineralización eluvial (residual) erosionada es una roca madre que contiene aluminio con un terreno de drenaje favorable (como colinas residuales, montañas bajas y plataformas) en condiciones climáticas húmedas y cálidas. Debido a la erosión y descomposición del agua, el CO2 y los organismos, la roca madre Las sustancias medianamente solubles K, Na, Ca, Mg y SiO2 se lixivian y descargan, mientras que las sustancias menos móviles Al, Fe y Ti permanecen in situ para formar bauxita de tipo laterita. La mineralización sedimentaria por meteorización-transporte se refiere a la meteorización y erosión mecánica o química de rocas que contienen aluminio, cortezas de laterita erosionadas o depósitos de laterita formados bajo la acción de la gravedad, el agua y los ácidos naturales (ácido sulfúrico, ácido carbónico, ácidos orgánicos), etc. transporte y otras transformaciones físicas y químicas, la bauxita se forma en depresiones de laderas, valles, cuencas de lagos marinos o lagunas costeras y cuencas marinas limitadas, y la bauxita sedimentaria se forma en un ambiente medio acuoso.
El mineral de bauxita contiene componentes útiles como galio, vanadio, niobio, tantalio, titanio, cerio y elementos radiactivos. Estos valiosos componentes asociados se pueden recuperar de forma integral. El azufre, CO2, MgO y P2O5 del mineral son componentes nocivos y no favorecen la fundición y recuperación del aluminio.
El mineral de bauxita se divide en: tipo gibbsita, tipo boehmita y tipo diáspora según los principales minerales que contienen aluminio que contiene. Los minerales de bauxita extranjeros son principalmente del tipo gibbsita, seguidos por los del tipo boehmita, y la bauxita del tipo diáspora es muy rara. Sin embargo, mi país tiene principalmente bauxita de tipo diáspora y la bauxita de tipo gibbsita es muy rara.
La bauxita de tipo gibbsita extranjera tiene las características de alto contenido de aluminio, bajo contenido de silicio y alto contenido de hierro. La calidad del mineral es buena y adecuada para el proceso Bayer con bajo consumo de energía. Las características generales de la bauxita de tipo diáspora de mi país son alto contenido de aluminio, alto contenido de silicio, bajo contenido de azufre y bajo contenido de hierro, y una proporción media-baja de aluminio a silicio. La calidad del mineral es mala y el procesamiento de alúmina requiere una combinación de alta energía. métodos de consumo.
2. Usos e indicadores técnicos y económicos
El mineral de bauxita tiene diversos usos, los más importantes son: refinar aluminio metálico en la industria del aluminio, fabricar materiales refractarios y materiales de molienda, y Utilizado como materia prima para cemento con alto contenido de alúmina. El mineral se utiliza para diferentes propósitos y tiene diferentes requisitos de calidad. La Tabla 3.9.1 es el estándar industrial para el mineral de bauxita (YS/T78-94) publicado por China Nonferrous Metals Industry Corporation en 1994. Según esta norma, la bauxita se divide en tres tipos: diáspora sedimentaria, diáspora de acumulación y gibbsita laterita, y se divide en LK12-70, LK8-65, LK5- según su composición química. Nueve grados, incluidos LK3-53, LK15-60, LK11-55, LK8-50, LK7-50 y LK3-40.
Además de estipular la composición química de la bauxita, la norma también exige que la humedad de la diáspora sedimentaria no sea superior al 7%, y la de la diáspora de tipo acumulación y la gibbsita de tipo laterita no sea superior al 8%. Además, se requiere que el tamaño de las partículas del mineral de bauxita no sea superior a 150 mm. El mineral de bauxita no debe mezclarse con tierra, piedra caliza y otros desechos.
En la extracción industrial de aluminio metálico, primero se extrae la alúmina de la bauxita y luego se electroliza para obtener aluminio metálico. Según la experiencia práctica de producción de mi país, los diferentes métodos de producción de alúmina tienen diferentes requisitos para la calidad del mineral. Los requisitos generales son:
1) Método de sinterización: adecuado para procesar minerales de baja calidad con alto contenido de silicio. Se requiere que Al2O3/SiO2 sea de 3 a 5 (o alrededor de 3,5) y Fe2O3 <10%.
2) Método Bayer: adecuado para procesar minerales ricos con alto contenido de Al2O3 y bajo contenido de SiO2. Generalmente se requieren Al2O3>65% y Al2O3/SiO2>7. El óxido de hierro no reacciona con el álcali en el proceso Bayer, pero el contenido de hierro es alto y la cantidad de lodo rojo es grande. El lavado del lodo rojo es complicado, lo que puede causar fácilmente pérdidas mecánicas de álcali y alúmina, pero la goethita de aluminio no lo es. adecuado.
3) Método combinado: adecuado para procesar bauxita de ley media. Mi país utiliza principalmente el método mixto, es decir, agregar algunos minerales de baja ley al lodo rojo del proceso Bayer para aumentar el contenido de aluminio. La proporción de silicio del método de sinterización generalmente es Al2O3>60%, Al2O3/SiO2 es 5~7 y Fe2O3<10%. Para la producción de alúmina, el azufre es una impureza muy dañina y no se deben utilizar minerales con alto contenido de azufre.
Se requiere que la bauxita utilizada como material de molienda contenga un alto contenido de Al2O3 y un bajo contenido de hierro y titanio. Generalmente, Al2O3≥70%, Fe2O3≤5%, TiO2≤4,5%, CaO+MgO≤1,0%, Al2O3/. SiO2≥12.
El mineral de bauxita utilizado como materia prima para el cemento con alto contenido de alúmina debe ser: Fe2O3<2,5%, TiO2<3,5%, R2O (óxido metálico monovalente)<1,0%, MgO<1,0%.
3. Una breve historia de la minería
El elemento aluminio fue obtenido en 1825 por el físico danés H.C. Oersted utilizando amalgama de potasio para interactuar con amalgama de aluminio y luego mediante destilación. eliminar el mercurio, se descubrió que producía por primera vez aluminio metálico.
La producción de aluminio metálico se basó inicialmente en métodos químicos. Es decir, el método químico del sodio fundado por el científico francés H. Sainte Claire Diwill en 1854 y el método del magnesio fundado por el físico-químico ruso H.H. Beketov (Н.Н.Бекетов) en 1865. Francia inició la producción industrial utilizando métodos químicos en 1855 y fue el primer país del mundo en producir aluminio.
El descubrimiento de la bauxita (1821) precedió al elemento aluminio y en su momento se pensó erróneamente que se trataba de un mineral nuevo. Para producir aluminio a partir de bauxita, primero se debe producir alúmina y luego el aluminio se debe producir electrolíticamente. La extracción de bauxita comenzó en Francia en 1873 y la producción de alúmina a partir de bauxita comenzó en 1894. Se utilizó el proceso Bayer y la escala de producción fue de sólo más de 1 tonelada por día.
En 1900, países como Francia, Italia y Estados Unidos tenían una pequeña cantidad de extracción de bauxita, con una producción anual de sólo 90.000 toneladas. Con el desarrollo de la industria moderna, el aluminio como metal y aleación se aplicó a las industrias militar y de aviación, y luego se expandió a la industria civil. Desde entonces, la industria del aluminio se ha desarrollado rápidamente. En 1950, la producción mundial de metal de aluminio había alcanzado el 1,51. millones de toneladas aumentó a 20,92 millones de toneladas en 1996, convirtiéndose en el segundo metal más importante después del acero.
La búsqueda general de bauxita en mi país comenzó en 1924. En ese momento, el japonés Toshio Itamoto y otros llevaron a cabo estudios geológicos de la lutita de bauxita en Liaoyang, provincia de Liaoning, y Yantai, provincia de Shandong. Desde entonces, el japonés Yoshio Kouki y otros, así como los académicos chinos Wang Zhuquan, Xie Jiarong, Chen Hongcheng y otros, han realizado sucesivamente investigaciones sobre el aluminio en el área de Zibo en Shandong, Tangshan y Kailuan en Hebei. Las áreas de Taiyuan, Xishan y Yangquan de Shanxi, y las áreas de Benxi y Fuzhou Bay de Liaoning se llevaron a cabo estudios geológicos especiales sobre minerales terrestres y esquistos de bauxita. La investigación de las minas de bauxita en el sur de mi país comenzó en 1940. Primero, Bian Zhaoxiang investigó las minas de bauxita cerca de la ciudad de Banqiao, Kunming, Yunnan. Posteriormente, de 1942 a 1945, Peng Qirui, Xie Jiarong, Lesen Wangxun y otros realizaron sucesivamente estudios geológicos y muestreos sistemáticos de minas de bauxita y arcilla con alto contenido de alúmina en Yunnan, Guizhou, Sichuan y otros lugares. En términos generales, el trabajo antes de la fundación de la Nueva China fue principalmente de naturaleza de investigación y reconocimiento general.
Los verdaderos trabajos de exploración geológica de la bauxita comenzaron tras la fundación de la Nueva China. De 1953 a 1955, los equipos geológicos del Ministerio de Metalurgia y del Ministerio de Geología investigaron sucesivamente las minas de bauxita en Zibo, Shandong, las minas de bauxita en el área de Xiaoguan del condado de Gongxian, Henan (como Zhulingou, Chad, Shuitou y áreas mineras de Zhongling), y las áreas de aluminio en Qianzhong, Guizhou. Se han llevado a cabo trabajos de exploración geológica en minas de suelo (como Linxi, Xiaoshanba, Yanlong y otras áreas mineras), área minera de Baijiazhuang en Yangquan, Shanxi, etc. Sin embargo, debido a la falta de experiencia en exploración de bauxita en ese momento, aplicaron ciegamente las especificaciones de bauxita de la ex Unión Soviética sin considerar la situación real de las minas de bauxita de China. Como resultado, la mayoría de los informes de exploración geológica fueron degradados durante la revisión de 1960. hasta 1962., las reservas también se han reducido mucho. Después de 1958, mi país ha acumulado cierta experiencia en la exploración de bauxita. Sobre la base del censo a gran escala de cobre y aluminio, se han descubierto y explorado muchas áreas mineras, entre las cuales las más importantes son: Henan Zhangyaoyuan, Guangxi Pingguo, Shanxi. Xiaoyi Ke'er, Fujian Zhangpu, Hainan Penglai y otras zonas mineras de bauxita.
La extracción de bauxita en mi país comenzó en 1911. En ese momento, los japoneses extrajeron por primera vez la mina de bauxita de la bahía de Fuzhou en la provincia de Liaoning, mi país, y luego, de 1925 a 1941, extrajeron Liaoyang y Shandong. Provincia en la provincia de Liaoning. Las dos capas de bauxita, A y G, se extraen en la zona minera de Yantai. La minería mencionada se utiliza principalmente como materiales refractarios. De 1941 a 1943, los japoneses extrajeron las secciones de Tianzhuang y Hongtupo de las áreas mineras de Hutian y Fengshui en Zibo, provincia de Shandong, mi país, y el mineral se utilizó como materia prima para la fundición de aluminio. Posteriormente, la Taiwan Aluminium Company también realizó minería en pequeña escala para la fundición de aluminio.
El desarrollo y utilización a gran escala de la bauxita en mi país comenzó después de la Nueva China. En 1954, se restauró por primera vez la mina Fengshui en la provincia de Shandong, que anteriormente había sido explotada en pequeña escala por los japoneses. Después de 1958, se construyeron tres importantes plantas de aluminio, 501, 502 y 503, en Shandong, Henan, Guizhou y otras provincias. Para satisfacer las necesidades de estas tres principales plantas de aluminio para bauxita, se construyeron plantas de aluminio en Shandong, Henan. Las bases de materias primas de aluminio de Shanxi, Guizhou y otras provincias incluyen la mina de aluminio Zhangdian, la mina de aluminio Xiaoguan, la mina de aluminio Luoyang, la mina de aluminio Xiuwen, la mina de aluminio Qingzhen y la mina de aluminio Yangquan.
En la década de 1980, especialmente después del establecimiento de la Corporación de la Industria de Metales No Ferrosos de China en 1983, se construyeron rápidamente la exploración geológica de bauxita y la industria del aluminio de mi país. La planta de aluminio de Shanxi, la planta de aluminio de Zhongzhou, etc. Ampliado Un grupo de plantas de aluminio a gran escala representadas por la fábrica de aluminio ha aumentado la producción de aluminio primario de mi país de menos de 2.000 toneladas en 1954 a 1,87 millones de toneladas en la actualidad. Se ha establecido un sistema completo de la industria del aluminio, desde la geología, la minería hasta la fundición y el procesamiento. El aluminio y sus productos procesados pueden satisfacer básicamente las necesidades de la construcción económica de mi país.