Où est extrait le minerai d’aluminium ? Minerais d'aluminium

DANS industrie moderne Le minerai d’aluminium est la matière première la plus recherchée. Le développement rapide de la science et de la technologie a permis d'élargir le champ de ses applications. Ce qu'est le minerai d'aluminium et où il est extrait est décrit dans cet article.

Importance industrielle de l'aluminium

L'aluminium est considéré comme le métal le plus courant. Par le nombre de dépôts en la croûte terrestre il se classe troisième. L'aluminium est également connu de tous comme un élément du tableau périodique, qui appartient aux métaux légers.

Le minerai d'aluminium est une matière première naturelle à partir de laquelle il est principalement extrait de la bauxite, qui contient la plus grande quantité d'oxydes d'aluminium (alumine) - de 28 à 80 %. D'autres roches - l'alunite, la néphéline et la néphéline-apatite sont également utilisées comme matières premières pour la production d'aluminium, mais elles sont de moins bonne qualité et contiennent beaucoup moins d'alumine.

L'aluminium occupe la première place dans la métallurgie des non-ferreux. Le fait est qu’en raison de ses caractéristiques, il est utilisé dans de nombreuses industries. Ainsi, ce métal est utilisé dans l’ingénierie des transports, la production d’emballages, la construction et pour la fabrication de divers biens de consommation. L'aluminium est également largement utilisé dans l'électrotechnique.

Pour comprendre l'importance de l'aluminium pour l'humanité, il suffit d'examiner de plus près les objets ménagers que nous utilisons au quotidien. De nombreux articles ménagers sont en aluminium : il s'agit de pièces pour appareils électriques (réfrigérateur, Machine à laver etc.), vaisselle, équipements sportifs, souvenirs, éléments d'intérieur. L'aluminium est souvent utilisé pour la production différents types contenants et emballages. Par exemple, des canettes ou des contenants jetables en aluminium.

Types de minerais d'aluminium

L'aluminium se trouve dans plus de 250 minéraux. Parmi ceux-ci, les plus précieux pour l'industrie sont la bauxite, la néphéline et l'alunite. Examinons-les plus en détail.

Minerai de bauxite

L’aluminium n’est pas présent dans la nature sous sa forme pure. Il est principalement obtenu à partir du minerai d'aluminium - la bauxite. C'est un minéral composé principalement d'hydroxydes d'aluminium, ainsi que d'oxydes de fer et de silicium. En raison de sa forte teneur en alumine (40 à 60 %), la bauxite est utilisée comme matière première pour la production d'aluminium.

Propriétés physiques du minerai d'aluminium :

• minéral opaque de rouge et gris diverses nuances;
• la dureté des échantillons les plus résistants est de 6 sur l'échelle minéralogique ;
• densité de bauxite en fonction de composition chimique oscille entre 2900 et 3500 kg/m³.

Les gisements de minerai de bauxite sont concentrés dans les zones équatoriales et tropicales de la Terre. Des gisements plus anciens se trouvent en Russie.

Comment se forme le minerai de bauxite et d’aluminium ?

La bauxite est formée d'alumine monohydratée, de boehmite et de diaspore, d'hydrargillite trihydratée et de minéraux associés, d'hydroxyde et d'oxyde de fer.

Selon la composition des éléments naturels, on distingue trois groupes de minerais de bauxite :

1. Bauxite monohydratée - contient de l'alumine sous forme monohydratée.
2. Trihydrate - ces minéraux sont constitués d'alumine sous forme trihydratée.
3. Mixte - ce groupe comprend les minerais d'aluminium précédents en combinaison.

Les gisements de matières premières se forment en raison de l'altération de roches acides, alcalines et parfois basiques ou du dépôt progressif de grandes quantités d'alumine sur les fonds marins et lacustres.

Minerais d'alunite

Ce type de dépôt contient jusqu'à 40 % d'oxyde d'aluminium. Le minerai d'alunite se forme dans les bassins hydrographiques et les zones côtières dans des conditions d'activité hydrothermale et volcanique intense. Un exemple de tels gisements est le lac Zaglinskoe dans le Petit Caucase.

La roche est poreuse. Se compose principalement de kaolinites et d’hydromicas. Le minerai ayant une teneur en alunite supérieure à 50 % présente un intérêt industriel.

Néphéline

Il s'agit d'un minerai d'aluminium d'origine ignée. C'est une roche alcaline entièrement cristalline. Selon la composition et les caractéristiques technologiques du traitement, on distingue plusieurs qualités de minerai de néphéline :

• première année - 60 à 90 % de néphéline ; il contient plus de 25 % d'alumine ; le traitement est effectué par frittage ;
• deuxième qualité - 40 à 60 % de néphéline, la quantité d'alumine est légèrement inférieure - 22 à 25 % ; un enrichissement est requis pendant le traitement ;
• la troisième catégorie est constituée de minéraux néphéliniques, qui n'ont aucune valeur industrielle.

Production mondiale de minerais d'aluminium

Le minerai d'aluminium a été extrait pour la première fois dans la première moitié du XIXe siècle dans le sud-est de la France, près de la ville de Box. C'est de là que vient le nom de bauxite. Au début, son développement s’est déroulé lentement. Mais lorsque l’humanité a compris quel minerai d’aluminium était utile à la production, le champ d’application de l’aluminium s’est considérablement élargi. De nombreux pays ont commencé à rechercher des gisements sur leur territoire. Ainsi, la production mondiale de minerais d’aluminium a commencé à augmenter progressivement. Les chiffres confirment ce fait. Ainsi, si en 1913 le volume mondial de minerai extrait était de 540 000 tonnes, en 2014 il dépassait les 180 millions de tonnes.

Le nombre de pays qui exploitent du minerai d’aluminium a également progressivement augmenté. Aujourd’hui, il y en a environ 30. Mais au cours des 100 dernières années, les principaux pays et régions ont constamment changé. Ainsi, au début du XXe siècle, les leaders mondiaux de l'extraction du minerai d'aluminium et de sa production étaient Amérique du Nord Et Europe de l'Ouest. Ces deux régions représentaient environ 98 % de la production mondiale. Plusieurs décennies plus tard, en termes d'indicateurs quantitatifs de l'industrie de l'aluminium, l'Amérique latine et Union soviétique. Et déjà dans les années 1950-1960, l'Amérique latine est devenue leader en termes de production. Et dans les années 1980-1990. il y a eu une percée rapide dans l’aluminium et en Afrique. Dans la tendance mondiale actuelle, les principaux pays producteurs d’aluminium sont l’Australie, le Brésil, la Chine, la Guinée, la Jamaïque, l’Inde, la Russie, le Suriname, le Venezuela et la Grèce.

Gisements de minerai en Russie

En termes de production de minerai d'aluminium, la Russie occupe la septième place mondiale. Bien que les gisements de minerai d’aluminium en Russie fournissent au pays de grandes quantités de métal, cela ne suffit pas à approvisionner pleinement l’industrie. L’État est donc obligé d’acheter de la bauxite à d’autres pays.

Au total, il existe 50 gisements de minerai en Russie. Ce nombre comprend à la fois les endroits où le minéral est extrait et les gisements qui n'ont pas encore été développés.

La plupart des réserves de minerai sont situées dans la partie européenne du pays. Ici, ils sont situés à Sverdlovsk, Arkhangelsk, Région de Belgorod, dans la République de Komi. Toutes ces régions contiennent 70 % des réserves prouvées totales de minerai du pays.

Les minerais d'aluminium en Russie sont encore extraits d'anciens gisements de bauxite. Ces zones incluent le champ Radynskoye dans la région de Léningrad. De plus, en raison d'une pénurie de matières premières, la Russie utilise d'autres minerais d'aluminium, dont les gisements sont des gisements minéraux de moins bonne qualité. Mais ils restent adaptés à des fins industrielles. Ainsi, en Russie, les minerais de néphéline sont extraits en grande quantité, ce qui permet également d'obtenir de l'aluminium.

Le minerai d’aluminium occupe une place particulière dans l’industrie moderne. Grâce à certains soins physiques et propriétés chimiques l'aluminium est utilisé dans de nombreuses branches de l'activité humaine. La construction automobile, la construction mécanique, la construction et la production de nombreux biens de consommation et appareils électroménagers ne sont plus possibles sans l'utilisation de ce type de métal non ferreux. L’extraction de l’aluminium est un processus complexe et exigeant en main-d’œuvre.

Caractéristiques du minerai d'aluminium

Un minerai est une formation minérale naturelle qui contient un métal ou un minéral spécifique. Il n'y a pratiquement pas d'aluminium dans la nature sous sa forme pure, il est donc extrait du minerai d'aluminium. Dans la croûte terrestre, sa teneur est d'environ 9 %. Aujourd'hui, il existe environ 250 variétés de composés minéraux qui contiennent de l'aluminium, mais tous ne sont pas rentables à traiter. Les types de minerais suivants sont considérés comme les plus précieux pour l'industrie de l'aluminium :

• bauxite;
• alunite;
• néphéline

Bauxite Il est le plus souvent utilisé comme matière première pour l’extraction de métaux, car il contient jusqu’à 60 % d’oxydes d’aluminium. La composition comprend également des oxydes de silicium et de fer, du quartz, du magnésium, du sodium et d'autres éléments et composés chimiques. Selon leur composition, la bauxite a des densités différentes. La couleur de la roche est majoritairement rouge ou grise. Pour produire 1 tonne d’aluminium, il faut 4,5 tonnes de bauxite.

Alunite le minerai n'est pas loin derrière la bauxite, puisqu'il contient jusqu'à 40 % d'alumine, principal fournisseur d'aluminium. Il a une structure poreuse et contient de nombreuses impuretés. L'exploitation de l'aluminium n'est rentable que lorsque la quantité totale d'alunite est égale à la quantité totale d'additifs.

C'est une roche alcaline d'origine ignée. Ils se classent au troisième rang en termes de teneur en oxyde d'aluminium. À partir de la première qualité de minerai de néphéline, 25 % ou plus d'alumine peuvent être traités. À partir de la deuxième année - jusqu'à 25 %, mais pas moins de 22 %. Tous les composés minéraux contenant des oxydes d'aluminium inférieurs à cette valeur n'ont aucune valeur industrielle.

Méthodes d'extraction de l'aluminium

L’aluminium est un métal relativement jeune, extrait pour la première fois il y a un peu plus d’un siècle. Au fil du temps, la technologie d’extraction de l’aluminium a été constamment améliorée, en tenant compte de toutes les propriétés chimiques et physiques.

La production de métal n'est possible qu'à partir d'alumine, pour la formation de laquelle le minerai est broyé jusqu'à l'état de poudre et chauffé à la vapeur. De cette façon, il est possible de se débarrasser de la majeure partie du silicium et de conserver la matière première optimale pour une fusion ultérieure.

Le minerai d'aluminium est extrait à l'aide d'une méthode à ciel ouvert s'il est peu profond. La bauxite et la néphéline, en raison de leur structure dense, sont généralement découpées à l'aide d'un surface miner utilisant une méthode de broyage. Les alunites sont un type de roche meuble, c'est pourquoi une excavatrice de carrière est optimale pour l'enlever. Ce dernier charge immédiatement la roche sur des camions-benne pour un transport ultérieur.

Après l'extraction des matières premières primaires, plusieurs étapes obligatoires de traitement de la roche s'ensuivent afin d'obtenir l'alumine :

1. Transport jusqu'à l'atelier préparatoire, où l'équipement de concassage broie la roche jusqu'à une fraction d'environ 110 mm.
2. Matières premières préparées avec composants supplémentaires envoyé pour traitement ultérieur.
3. La roche est frittée dans des fours. Si nécessaire, le minerai d'aluminium est lessivé. Cela produit une solution d'aluminate liquide.
4. La prochaine étape est la décomposition. En conséquence, une pulpe d'aluminate se forme, qui est envoyée pour séparation et évaporation du liquide.
5. Nettoyage des excès d'alcalis et calcination du four.

Le résultat est une alumine sèche, prête pour la production d’aluminium. La dernière étape un traitement d'hydrolyse est utilisé. En plus de la méthode décrite ci-dessus, l'aluminium est également extrait par la méthode minière. C'est ainsi que la roche est découpée dans les couches de la terre.

Sites miniers d'aluminium en Russie

Au classement mondial en termes de production de minerai d'aluminium, la Russie occupe la septième place. Une cinquantaine de gisements ont été explorés sur l'ensemble du territoire, parmi lesquels se trouvent encore des gisements non exploités. Les réserves de minerai les plus riches sont concentrées dans la région de Léningrad et dans l'Oural, où est exploitée l'une des mines « d'aluminium » les plus profondes. La profondeur de cette dernière atteint 1550 mètres.

Malgré une métallurgie des non-ferreux largement développée, et en particulier la production d'aluminium, le volume qui en résulte n'est pas suffisant pour approvisionner l'industrie de tout le pays. La Russie est donc obligée d’importer de l’alumine d’autres pays. Ce besoin est également dû à la moindre qualité du minerai. L'un des gisements les plus rentables de l'Oural produit de la bauxite contenant 50 % d'alumine. En Italie, on extrait une roche qui contient 64 % d'oxydes d'aluminium.

Environ 80 % de la masse totale du minerai d’aluminium en Russie est extraite de manière fermée dans les mines. De nombreux gisements sont situés dans les régions de Belgorod, Arkhangelsk, Sverdlovsk ainsi que dans la République de Komi. En plus de la bauxite, des minerais de néphéline sont également extraits. La rentabilité de ce type de production métallique est moindre, mais le résultat compense néanmoins en partie la pénurie de matières premières du pays.

Une place particulière dans l'industrie de l'aluminium est occupée par la production de métal à partir de matériaux recyclés. Cette méthode permet d'économiser considérablement les ressources en énergie et en minerai et de réduire le niveau de dommages causés. environnement. Dans ce domaine, la Russie est quelque peu en retard par rapport aux autres pays, mais les performances de la plupart des entreprises nationales s'améliorent sensiblement chaque année.

Production mondiale de minerais d'aluminium

Au cours des cent dernières années, le niveau de production de minerai d’aluminium a atteint des niveaux incroyables. Si en 1913 le volume global de la roche était d'environ 550 mille tonnes, ce chiffre dépasse aujourd'hui les 190 millions de tonnes. Environ 30 pays exploitent actuellement du minerai d’aluminium. La première place est occupée par la Guinée (Afrique de l'Ouest), où sont concentrés de nombreux gisements avec des réserves égales à 28% de la part mondiale.

En termes de volumes de production directe de minerai, la Chine devrait être classée première. Ainsi, le pays du « soleil couchant » produit plus de 80 millions de tonnes de matières premières par an. Les cinq premiers sont les suivants :

• Chine- 86 millions de tonnes ;
• Australie- 82 millions de tonnes ;
• Brésil- 31 millions de tonnes ;
• Guinée- 20 millions de tonnes ;
• Inde- 15 millions de tonnes.

Viennent ensuite la Jamaïque avec 9,7 millions de tonnes et enfin la Russie, dont la production totale de minerai d'aluminium est de 6 à 7 millions de tonnes. Les leaders de l’industrie de l’aluminium ont changé au fil des années.

Le minerai a été extrait pour la première fois en France, dans la ville de Box, c'est pourquoi le type de minerai le plus courant est appelé bauxite. Bientôt, l’Europe occidentale et l’Amérique du Nord pourront se vanter d’enregistrer de meilleures performances. Un demi-siècle plus tard, l’Amérique latine est devenue le leader incontesté. Aujourd’hui, l’Afrique, l’Australie, la Chine et d’autres pays développés ont pris les devants.

Les métaux non ferreux font partie intégrante de l'industrie moderne. Sans eux, le développement de nombreuses industries ne serait pas possible. L’aluminium, en tant que métal léger, durable et fonctionnel, est considéré comme un matériau structurel clé de l’heure actuelle.

BREVE INFORMATION HISTORIQUE. Il y a environ 1900 ans, Pline l’Ancien nomma pour la première fois l’alun, utilisé comme mordant pour teindre les tissus, « alumène ». 1500 ans plus tard, le naturaliste suisse Paracelse découvre que l'alun contient de l'oxyde d'aluminium. L'aluminium pur a été extrait pour la première fois de la bauxite par le scientifique danois G. Oersted en 1825. En 1865, le chimiste russe N. Beketov a obtenu l'aluminium en le remplaçant par du magnésium provenant de la cryolite fondue (Na 3 AlF 6). Cette méthode trouva une application industrielle en Allemagne et en France à la fin du XIXe siècle. Au milieu du 19ème siècle. l'aluminium était considéré comme un métal rare, voire précieux. Actuellement, l’aluminium est le deuxième derrière le fer en termes de production mondiale.

GÉOCHIMIE. L'aluminium est l'un des éléments les plus abondants dans la croûte terrestre. Son Clarke est de 8,05%. Dans des conditions naturelles, il n'est représenté que par un seul isotope, le 27 Al.

Dans des conditions endogènes, l'aluminium est concentré principalement dans les roches alcalines contenant de la néphéline et de la leucite, ainsi que dans certaines variétés de roches basiques (anorthosites, etc.). Des masses importantes d'aluminium s'accumulent en raison des processus d'alunitisation associés au traitement hydrothermal des formations volcaniques acides. Les plus grandes accumulations d'aluminium sont observées dans les croûtes d'altération résiduelles et redéposées de roches acides, alcalines et basiques.

Dans le processus sédimentaire, l'alumine se dissout et est transportée uniquement dans un milieu acide (pH< 4) или сильно щелочных (pH >9.5) solutions. La précipitation des hydroxydes d'aluminium commence à pH = 4,1. En présence de SiO 2, la solubilité d'Al 2 O 3 augmente et en présence de CO 2 elle diminue. L'Al 2 O 3 colloïdal comparé au SiO 2 colloïdal est moins stable et coagule plus rapidement. Par conséquent, au cours de leur migration conjointe, la séparation de ces éléments se produit. En raison de la mobilité géochimique différente des composés d'aluminium, de fer et de manganèse, leur différenciation se produit dans la zone côtière des bassins de sédimentation. La bauxite s'accumule plus près du rivage, dans la partie supérieure du plateau - minerais de fer, et au bas de l'étagère - les minerais de manganèse. Les hydroxydes d'aluminium ont une capacité d'adsorption importante. Les minéraux qui composent les bauxites contiennent en permanence Fe, V, Cr, Zn, Mn, Cu, Sn, Ti, B, Mg, Zr, P… en quantités variables.

MINÉRALOGIE. L'aluminium est un composant d'environ 250 minéraux. Cependant, seuls quelques-uns d'entre eux ont une importance industrielle : diaspore et boehmite, gibbsite (hydrargillite), néphéline, leucite, alunite, andalousite, cyanite, sillimanite, etc.

Diaspora HAlO 2 (teneur en Al 2 O 3 85 %) cristallise dans le système orthorhombique, le port des cristaux est lamellaire, tabulaire, en forme d'aiguille, les agrégats sont feuillus, cryptocristallins, ressemblant à des stalactites. La couleur du minéral est blanche, grisâtre, avec un mélange de Mn ou de Fe - gris, rose, marron, vitreux à diamant, dureté 6,5–7, densité 3,36 g/cm 3 .

Boehmit AlOOH – modification polymorphe de la diaspore (du nom de famille Boehm), cristaux lamellaires, agrégats cryptocristallins, en forme de haricot, couleur blanche, dureté 3,5–4, densité ~ 3 g/cm 3 . Formé lors de l'altération hydrothermale de la néphéline.

Gibbsite (hydrargillite) Al(OH) 3 (Al 2 O 3 64,7 %) cristallise dans un système monoclinal, moins souvent dans un système triclinique, des cristaux pseudohexagonaux, lamellaires et colonnaires, des agrégats de type porcelaine, terreux, frittés, en forme de ver, nodules sphéroïdaux, dureté 2,5 –3, densité 2,4 g/cm3.

Néphéline Na (Al 2 O 3 34%) cristallise dans le système hexagonal, les cristaux sont prismatiques, à colonnes courtes, tabulaires épaisses, incolores, gris, rouge viande, éclat vitreux à gras, dureté 5,5–6, densité 2,6 g/cm3.

Leucite K (Al 2 O 3 23,5%) – charpente silicate, isostructurale avec analcime ; cristaux - tétragonrioctaèdres, dodécaèdres. La couleur du minéral est blanche, grise, dureté 5,5-6, densité 2,5 g/cm 3 .

Alunite KAl 3 (OH) 6 2 (Al 2 O 3 37%) cristallise dans le système trigonal, les cristaux sont tabulaires, rhomboédriques ou lenticulaires, les agrégats sont denses et granulaires. La couleur du minéral est blanche, grisâtre, jaunâtre, brune, vitreuse à nacré, dureté 3,5–4, densité 2,9 g/cm 3 . On le trouve dans la croûte altérée, où H 2 SO 4 est abondant.

Andalousite Al 2 O (dans la province d'Andalousie, Espagne) est l'une des trois modifications polymorphes du silicate d'aluminium (andalousite, cyanite et sillimanite), formées à la pression et à la température les plus basses. L'aluminium est légèrement remplacé par Fe et Mn. Cristallise dans le système rhombique, les cristaux sont des agrégats colonnaires, fibreux, granulaires et radiants, de couleur rose, éclat vitreux, dureté 6,5–7, densité 3,1 g/cm 3 .

Les minerais d'aluminium les plus importants sont la bauxite - une roche constituée d'hydroxydes d'aluminium, d'oxydes et d'hydroxydes de fer et de manganèse, de quartz, d'opale, d'aluminosilicates, etc. composition minérale Il existe des diaspores, des boehmites, des gibbsites et des bauxites complexes, constituées de deux ou trois des minéraux répertoriés. L'alumine amorphe, qui fait partie des minéraux industriels d'aluminium, vieillit avec le temps, ce qui la transforme en boehmite, et cette dernière en gibbsite.

APPLICATION INDUSTRIELLE. L'aluminium, en raison de sa légèreté (densité 2,7 g/cm3), de sa conductivité électrique élevée, de sa haute résistance à la corrosion et de sa résistance mécanique suffisante (notamment dans les alliages avec Cu, Mg, Si, Mn, Ni, Zn, etc.), a trouvé une large utilisation dans diverses industries. Les principaux domaines d'application de l'aluminium et de ses alliages sont : l'ingénierie automobile, navale, aéronautique et mécanique ; construction (structures porteuses); production de matériaux d'emballage (conteneurs, papier d'aluminium); électrotechnique (fils, câbles); production d'articles ménagers; industrie de la défense.

RESSOURCES ET RÉSERVES. La principale matière première de l’industrie mondiale de l’aluminium est la bauxite. La bauxite proprement dite comprend des roches alumineuses contenant au moins 28 % d'Al 2 O 3. L'aluminium est également obtenu à partir de minerais de néphéline et d'alunite. Une méthode d'ingénierie électrique a été développée pour produire de l'aluminium à partir de sillimanite, d'andalousite, de schistes et de gneiss cristallins de cyanite et d'autres sources d'alumine autres que la bauxite. Les bauxites forment généralement des gisements superficiels qui atteignent la surface ou ne sont que légèrement recouverts, de sorte que leur découverte et l'établissement des caractéristiques industrielles des gisements sont une tâche relativement simple.

Les ressources mondiales de bauxite sont estimées entre 55 et 75 milliards de tonnes, dont environ 33 % sont concentrées en Amérique du Sud et centrale, 27 % en Afrique, 17 % en Asie, 13 % en Australie et en Océanie et seulement 10 % en Europe et dans le Nord. Europe, Amérique.

Les réserves totales de bauxite dans le monde sont de 62,2 milliards de tonnes et les réserves prouvées de 31,4 milliards de tonnes. Les six principaux pays possédant les plus grandes réserves sont la Guinée, l'Australie, le Brésil, la Jamaïque, l'Inde et l'Indonésie (tableau 8). Ces pays sont les principaux fournisseurs de bauxite gibbsite sur le marché mondial. D’autres pays producteurs de bauxite, comme la Chine et la Grèce, utilisent la bauxite boehmite-diaspore. La Russie ne dispose pas de réserves suffisantes de bauxite pour la consommation intérieure et sa part dans le bilan mondial de cette matière première est inférieure à 1 %.

Les gisements uniques comprennent les gisements avec des réserves de bauxite de plus de 500 millions de tonnes, grandes – 500 à 50 millions de tonnes, moyennes – 50 à 15 millions de tonnes et petites – moins de 15 millions de tonnes.

Exploitation minière et production. Production mondiale de bauxite 1995-2000 s'élevait à 110-120 millions de tonnes. Les principaux producteurs de bauxite étaient l'Australie, la Guinée, la Jamaïque, le Brésil et la Chine. Le volume de production de ce type de matière première minérale en Russie était d'environ 4 à 5 millions de tonnes, tandis qu'en Australie, il était de 43 millions de tonnes. « Alcan Aluminium».

En Russie, l'exploitation et l'extraction de la bauxite sont réalisées sur les gisements de l'Oural OJSC "Sevuralboxytruda" (SUBR) et OJSC "Mines de bauxite du sud de l'Oural" (YBR), où les réserves prouvées peuvent assurer l'exploitation des mines pendant 25 à 40 ans. La bauxite est extraite selon la méthode d'extraction à grande profondeur.

Production mondiale d'alumine à partir de diverses sources minérales en 1995-2000. s'élevait à 43-45 millions de tonnes. En Australie, qui est incontestablement le leader mondial, les principaux producteurs d'alumine sont des entreprises « Alcoa» , « Reynolds Les métaux» Et « Comalco» .

MÉTALLOGÉNIE ET ​​ÂGES DE FORMATION DU MINERAI. Les conditions les plus favorables à la formation de gisements de bauxite se sont présentées au stade précoce du stade géosynclinal, lorsque des gisements géosynclinaux de matières premières minérales d'alumine se sont formés, ainsi qu'au stade de la plate-forme, lorsque des gisements de latérite et de sédiments sont apparus.

L'aluminium est l'un des métaux les plus populaires et les plus recherchés. Dans toutes les industries, il n’entre pas dans la composition de certains éléments. De la fabrication d’instruments à l’aviation. Les propriétés de ce métal léger, flexible et résistant à la corrosion ont séduit de nombreuses industries.

L'aluminium lui-même (un métal assez actif) n'est pratiquement jamais trouvé dans la nature sous sa forme pure et est extrait de l'alumine, formule chimique qui est Al 2 O 3 . Mais la voie directe pour obtenir de l’alumine est, à son tour, le minerai d’aluminium.

Différences de saturation

Fondamentalement, il n’existe que trois types de minerais avec lesquels vous devez travailler si vous exploitez de l’aluminium. Oui, étant donné élément chimique très, très courant, et peut également être trouvé dans d'autres composés (il y en a environ deux cents et demi). Cependant, le plus rentable, en raison de la très grande haute concentration, la production sera à base de bauxite, d'alunite et de néphéline.

Les néphélines sont une formation alcaline apparue à la suite de haute température magma Une unité de ce minerai produira jusqu'à 25 % d'alumine comme matière première principale. Or, ce minerai d’aluminium est considéré comme le plus pauvre pour les mineurs. Tous les composés contenant de l'alumine en quantités encore plus faibles que les néphélines sont évidemment reconnus comme non rentables.

Les alunites se sont formées lors d'activités volcaniques et hydrothermales. Ils contiennent jusqu'à 40 % de l'alumine essentielle, constituant le « juste milieu » dans notre trinité de minerais.

Et la première place, avec une teneur record en oxyde d'aluminium de cinquante pour cent ou plus, revient à la bauxite ! Ils sont à juste titre considérés comme la principale source d'alumine. Cependant, concernant leur origine, les scientifiques ne parviennent toujours pas à prendre la seule bonne décision.

Soit ils ont migré de leur lieu d'origine et se sont déposés après l'altération des anciennes roches, soit ils se sont révélés être des sédiments après la dissolution de certains calcaires, soit ils sont généralement devenus le résultat de la décomposition de sels de fer, d'aluminium et de titane, tombant sous forme de sédiment. En général, l'origine est encore inconnue. Mais le fait que la bauxite soit la plus rentable est déjà une certitude.

Méthodes d'extraction de l'aluminium

Les minerais nécessaires sont extraits de deux manières.

En ce qui concerne la méthode ouverte d'extraction du précieux Al 2 O 3 dans les gisements d'aluminium, les trois principaux minerais sont divisés en deux groupes.

La bauxite et la néphéline, en tant que structures de densité plus élevée, sont coupées par broyage à l'aide d'un surface miner. Bien sûr, tout dépend du fabricant et du modèle de la machine, mais en moyenne, elle est capable d'enlever jusqu'à 60 centimètres de roche à la fois. Après le passage complet d'une couche, une étagère est créée. Cette méthode garantit que l'opérateur de la moissonneuse-batteuse reste en sécurité dans sa position. En cas d'effondrement, le châssis et la cabine de l'opérateur seront en sécurité.

Le deuxième groupe contient des alunites qui, en raison de leur friabilité, sont extraites par des excavatrices de carrière puis déchargées sur des camions-bennes.

Une méthode radicalement différente consiste à poinçonner un arbre. Ici, le principe d'extraction est le même que pour l'extraction du charbon. À propos, la mine d’aluminium la plus profonde de Russie est celle située dans l’Oural. La profondeur de la mine est de 1550m !

Traitement du minerai obtenu

Ensuite, quelle que soit la méthode d'extraction choisie, les minéraux obtenus sont envoyés vers des ateliers de traitement, où des dispositifs de concassage spéciaux divisent les minéraux en fractions d'environ 110 millimètres.

L'étape suivante consiste à obtenir des produits chimiques supplémentaires. additifs et transport vers l'étape suivante, qui consiste à fritter la roche dans des fours.

Après avoir subi une décomposition et reçu une pulpe d'aluminate à la sortie, nous enverrons la pulpe pour être séparée et égouttée du liquide.

Au stade final, ce qui est obtenu est nettoyé des alcalis et renvoyé au four. Cette fois - pour la calcination. Le résultat final de toutes les actions sera la même alumine sèche qui est nécessaire pour obtenir l'aluminium par hydrolyse.

Même si percer un puits est considéré comme une méthode plus difficile, elle comporte moins de mal environnement que méthode ouverte. Si vous êtes pour l’environnement, vous savez quoi choisir.

Extraction d'aluminium dans le monde

À ce stade, nous pouvons dire que les indicateurs d’interactions avec l’aluminium dans le monde sont divisés en deux listes. La première liste comprendra les pays qui possèdent les plus grandes réserves naturelles d'aluminium, mais toutes ces richesses n'auront peut-être pas le temps d'être exploitées. Et la deuxième liste contient les leaders mondiaux de l'extraction directe du minerai d'aluminium.

Ainsi, en termes de richesse naturelle (bien que pas encore réalisée partout), la situation est la suivante :

1. Guinée
2. Brésil
3. Jamaïque
4. Australie
5. Inde

On peut dire que ces pays possèdent la grande majorité de l'Al 2 O 3 dans le monde. Ils représentent 73 pour cent au total. Les fournitures restantes sont dispersées partout au monde pas en quantités aussi généreuses. La Guinée, située en Afrique, est, au sens global, le plus grand gisement de minerais d'aluminium au monde. Il « s'est emparé » de 28 %, soit même plus d'un quart des gisements mondiaux de ce minéral.

Et voici comment se déroulent les processus d’extraction du minerai d’aluminium :

1. La Chine arrive en première position et produit 86,5 millions de tonnes ;
2. L'Australie est un pays d'animaux étranges avec ses 81,7 millions d'habitants. les tonnes en deuxième position ;
3. Brésil – 30,7 millions de tonnes ;
4. La Guinée, leader en réserves, n'occupe qu'à la quatrième place en termes de production - 19,7 millions de tonnes ;
5. Inde – 14,9 millions de tonnes.

À cette liste, on peut également ajouter la Jamaïque, capable de produire 9,7 millions de tonnes, et la Russie, avec son chiffre de 6,6 millions de tonnes.

L'aluminium en Russie

Concernant la production d'aluminium en Russie, seulement Région de Léningrad et, bien sûr, l'Oural, véritable réservoir de minéraux. La principale méthode d’extraction est l’exploitation minière. Ils extraient les quatre cinquièmes de tout le minerai du pays. Au total, sur le territoire de la Fédération, il existe plus de quatre douzaines de gisements de néphéline et de bauxite, dont les ressources seront certainement suffisantes même pour nos arrière-arrière-petits-enfants.

Cependant, la Russie importe également de l’alumine d’autres pays. En effet, les substances locales (par exemple le gisement Red Cap en région de Sverdlovsk) ne contiennent que la moitié de l'alumine. Alors que les roches chinoises ou italiennes sont saturées en Al 2 O 3 à soixante pour cent ou plus.

Si l’on considère certaines des difficultés liées à l’extraction de l’aluminium en Russie, il est logique de penser à la production d’aluminium secondaire, comme l’ont fait le Royaume-Uni, l’Allemagne, les États-Unis, la France et le Japon.

Application de l'aluminium

Comme nous l’avons déjà indiqué au début de l’article, le spectre d’applications de l’aluminium et de ses composés est extrêmement large. Même au stade de l'extraction de la roche, il est extrêmement utile. Le minerai lui-même, par exemple, contient de petites quantités d’autres métaux, tels que le vanadium, le titane et le chrome, utiles pour les procédés d’alliage de l’acier. Il existe également un avantage au stade de l'alumine, car l'alumine est utilisée dans la métallurgie des fers comme fondant.

Le métal lui-même est utilisé dans la fabrication d'équipements thermiques, la technologie cryogénique, participe à la création de nombreux alliages en métallurgie, est présent dans l'industrie du verre, fusée, l'aviation et même dans Industrie alimentaire, comme additif E173.

Donc, une seule chose est sûre. Pendant encore de nombreuses années, les besoins de l'humanité en aluminium, ainsi qu'en ses composés, ne diminueront pas. Ce qui parle donc exclusivement d'une augmentation de ses volumes de production.

Et quelques autres éléments. Cependant, tous ces éléments ne sont pas actuellement extraits des minerais d’aluminium et utilisés pour les besoins de l’économie nationale.

La roche la plus utilisée est l'apatite-néphéline, à partir de laquelle sont obtenus les engrais, l'alumine, la soude, la potasse et quelques autres produits ; il n'y a presque pas de décharges.

Lors du traitement de la bauxite selon la méthode Bayer ou par frittage, il reste encore dans la décharge beaucoup de boues rouges dont l'utilisation rationnelle mérite une grande attention.

On a dit plus tôt que pour produire 1 tonne d'aluminium, il fallait dépenser beaucoup d'électricité, ce qui représente un cinquième du coût de l'aluminium. Dans le tableau 55 montre le calcul du coût pour 1 tonne d'aluminium. Il ressort des données présentées dans le tableau que les éléments de coût les plus importants sont les matières premières et les matériaux de base, l'alumine représentant près de la moitié de tous les coûts. Par conséquent, la réduction du coût de l’aluminium devrait principalement aller dans le sens d’une réduction du coût de production de l’alumine.

Théoriquement, il faut consommer 1,89 tonne d’alumine pour 1 tonne d’aluminium. Le dépassement de cette valeur lors de la consommation réelle est une conséquence des pertes principalement dues à l'atomisation. Ces pertes peuvent être réduites de 0,5 à 0,6 % en automatisant le chargement de l'alumine dans les bains. Réduction des coûtsl'alumine peut être obtenue en réduisant les pertes à toutes les étapes de sa production, notamment dans les boues résiduaires, lors du transport des solutions d'aluminate et, ainsi que lors de la calcination de l'alumine ; grâce aux économies obtenues grâce à une meilleure utilisation de la vapeur d'échappement (des auto-évaporateurs) et à une utilisation complète de la chaleur des gaz résiduaires. Ceci est particulièrement important pour la méthode en autoclave, où les coûts de vapeur sont importants.

Introduction d'une lixiviation et d'une torsion continues ; les raffineries d'alumine avancées ont permis d'automatiser de nombreuses opérations, ce qui a contribué à réduire la consommation de vapeur et d'électricité, à augmenter la productivité du travail et à réduire le coût de l'aluminium. Cependant, beaucoup plus peut être fait dans ce sens. Sans renoncer à la recherche de bauxites à haute teneur, dont le passage réduira fortement le coût de l'alumine, il convient de rechercher les moyens d'utiliser de manière globale les bauxites ferrugineuses et les boues rouges dans la métallurgie ferreuse. Un exemple est l'utilisation complexe des roches apatite-néphéline.

Le coût des sels fluorés est de 8 %. Ils peuvent être réduits en éliminant soigneusement les gaz des bains d'électrolytes et en piégeant les composés fluorés. Les gaz anodiques aspirés du bain contiennent jusqu'à 40 mg/m 3 de fluor, environ 100 mg/m 3 de résine et 90 mg/m 3 de poussière (AlF 3 , Al 2 O 3, Na 3 AlF 6). Ces gaz ne doivent pas être rejetés dans l'atmosphère,puisqu'ils contiennent des substances précieuses, ils sont en outre toxiques. Ils doivent être nettoyés de la poussière précieuse et également rendus inoffensifs afin d'éviter d'empoisonner l'atmosphère de l'atelier et des zones adjacentes à l'usine. À des fins de purification, les gaz sont lavés avec des solutions de soude faibles dans des purificateurs de gaz à tour (épurateurs).

Avec une parfaite organisation des processus de purification et de neutralisation, il devient possible de réinjecter une partie des sels fluorés (jusqu'à 50 %) dans la production et ainsi de réduire le coût de l'aluminium de 3 à 5 %.

Une réduction significative du coût de l'aluminium peut être obtenue grâce à l'utilisation de sources d'électricité moins chères et à l'introduction généralisée rapide de convertisseurs de courant à semi-conducteurs plus économiques (en particulier ceux au silicium), ainsi qu'en réduisant directement la consommation d'énergie. Ce dernier peut être atteint en concevant des bains plus avancés avec moins de perte de tension dans tous les éléments ou dans certains éléments, ainsi qu'en sélectionnant des électrolytes plus conducteurs électriquement (la résistance de la cryolite est trop élevée et grande quantité l'électricité se transforme en excès de chaleur, qui ne peut pas encore être utilisée de manière rationnelle). Et ce n'est pas un hasard si les bains à anodes cuites commencent à être de plus en plus utilisés, puisque la consommation d'énergie de ces bains est bien moindre.

Le personnel de maintenance des ateliers d'électrolyse joue un rôle majeur dans la réduction de la consommation énergétique. Le maintien d'une distance interpolaire normale, le maintien de contacts électriques propres en divers endroits du bain, la réduction du nombre et de la durée des effets d'anode, le maintien d'une température normale de l'électrolyte et un contrôle attentif de la composition de l'électrolyte permettent de réduire considérablement la consommation d'énergie.

Les équipes avancées des ateliers d'électrolyse des alumineries étudiées base théorique processus et les caractéristiques des bains qu'ils desservent, en surveillant attentivement l'avancement du processus, ils ont la possibilité d'augmenter la quantité de métal produit par unité d'électricité consommée avec une excellente qualité et, par conséquent, d'augmenter l'efficacité de la production d'aluminium.

Le facteur le plus important pour réduire les coûts et augmenter la productivité du travail est la mécanisation des processus à forte intensité de main-d'œuvre dans les ateliers d'électrolyse des alumineries. Dans ce domaine, des progrès significatifs ont été réalisés dans les alumineries nationales au cours des dernières décennies : l'extraction de l'aluminium des bains a été mécanisée ; Des mécanismes efficaces et pratiques ont été introduits pour poinçonner la croûte d'électrolyte et retirer et enfoncer les broches. Il est cependant nécessaire et possibledans une plus grande mesure, mécaniser et automatiser les processus dans les alumineries. Ceci est facilité par une nouvelle augmentation de la puissance des électrolyseurs et le passage des processus périodiques aux processus continus.

DANS dernières années L’utilisation intégrée des minerais d’aluminium s’est améliorée à mesure que certaines alumineries ont commencé à extraire les oxydes de vanadium et le gallium métallique des déchets.

Il a été découvert en 1875 par la méthode spectrale. Quatre ans plus tôt, D.I. Mendeleïev avait prédit ses propriétés fondamentales avec une grande précision (en l'appelant eka-aluminium). a une couleur blanc argenté et un point de fusion bas (+30° C). Un petit morceau de gallium peut être fondu dans la paume de votre main. Parallèlement à cela, le point d’ébullition du gallium est assez élevé (2 230°C), c’est pourquoi il est utilisé pour les thermomètres à haute température. De tels thermomètres à tubes de quartz sont applicables jusqu'à 1300° C. Le gallium est proche du plomb en termes de dureté. La densité du gallium solide est de 5,9 g/cm3, celle du gallium liquide est de 6,09 g/cm3.

Le gallium est dispersé dans la nature, les plus riches sont inconnus. On le trouve en centièmes et millièmes de pour cent dans les minerais d'aluminium, la mélange de zinc et les cendres de certains charbons. Les résines des usines à gaz contiennent parfois jusqu'à 0,75 % de gallium.

Le gallium est nettement plus toxique et tous les travaux d'extraction doivent donc être effectués dans le respect d'une hygiène rigoureuse.

Dans l'air sec aux températures ordinaires, le gallium ne s'oxyde presque pas : lorsqu'il est chauffé, il se combine vigoureusement avec l'oxygène, formant l'oxyde blanc Ga 2 O 3. A côté de cet oxyde de gallium, dans certaines conditions, d'autres oxydes de gallium (GaO et Ga 2 O) se forment également. L'hydroxyde de gallium Ga(OH) 3 est amphotère et donc facilement soluble dans les acides et les alcalis, avec lesquels il forme des gallates, dont les propriétés sont similaires à celles des aluminates. À cet égard, lors de la production d'alumine à partir de minerais d'aluminium, le gallium, avec l'aluminium, entre en solution et l'accompagne ensuite dans toutes les opérations ultérieures. Une certaine concentration accrue de gallium est observée dans l'alliage anodique lors du raffinage électrolytique de l'aluminium, dans les solutions d'aluminate en circulation lors de la production d'alumine par la méthode Bayer et dans les liqueurs mères restant après une carbonisation incomplète des solutions d'aluminate.

Ainsi, sans perturber le schéma de redistribution, il est possible d'organiser l'extraction du gallium dans les ateliers d'alumine et d'affinage des alumineries. Les solutions d'aluminate recyclées pour l'extraction du gallium peuvent être périodiquement carbonisées en deux étapes. Tout d'abord, lors d'une carbonisation lente, environ 90 % de l'aluminium est précipité et la solution est filtrée, qui est ensuite carbonisée à nouveau afin de précipiter le gallium restant en solution sous forme d'hydroxydes. Le précipité ainsi obtenu peut contenir jusqu'à 1,0 % de Ga 2 O 3 .

Une partie importante de l'aluminium peut être précipitée à partir de la liqueur mère d'aluminate sous forme de sels de fluorure. Pour ce faire, de l'acide fluorhydrique est mélangé à une solution d'aluminate contenant du gallium. Au pH<2,5 из раствора осаждается значительная часть алюминия в виде фторида и криолита (Na 3 AlF 6). Галлий и часть алюминия остаются в растворе.

Lorsqu'une solution acide est neutralisée avec de la soude jusqu'à pH = 6, le gallium et .

Une séparation plus poussée de l'aluminium et du gallium peut être obtenuechauffer en traitant les sédiments d'hydrate d'aluminium-gallium dans un autoclave avec du lait de chaux contenant une petite quantité d'hydroxyde de sodium ; dans ce cas, le gallium passe en solution,et la majeure partie de l'aluminium reste dans les sédiments. Le gallium est ensuite précipité de la solution avec du dioxyde de carbone. Le précipité résultant contient jusqu'à 25 % de Ga 2 O 3. Ce précipité est dissous dans de la soude caustique à un rapport caustique de 1,7 et traité avec Na 2 S pour éliminer les métaux lourds, notamment le plomb. La solution purifiée et clarifiée est soumise à une électrolyse à 60-75°C, une tension de 3-5 V et une agitation constante de l'électrolyte. Les cathodes et anodes doivent être en acier inoxydable.

D'autres procédés de concentration de l'oxyde de gallium à partir de solutions d'aluminate sont également connus. Ainsi, à partir de l'alliage anodique contenant 0,1 à 0,3 % de gallium restant après le raffinage électrolytique de l'aluminium selon la méthode à trois couches, ce dernier peut être isolé en traitant l'alliage avec une solution alcaline chaude. Dans ce cas, le gallium passe en solution et reste dans le sédiment.

Pour obtenir des composés de gallium purs, on utilise la capacité du chlorure de gallium à se dissoudre dans l'éther.

S'il est présent dans les minerais d'aluminium, il s'accumulera constamment dans les solutions d'aluminate et, avec une teneur supérieure à 0,5 g/l de V 2 O 5, précipitera avec l'hydrate d'aluminium lors de la carbonisation et contaminera l'aluminium. Pour éliminer le vanadium, les liqueurs mères sont évaporées jusqu'à une densité de 1,33 g/cm 3 et refroidies à 30°C, et une boue contenant plus de 5 % de V 2 O 5 tombe, ainsi que de la soude et d'autres composés alcalins de phosphore et l'arsenic, à partir duquel il peut être isolé d'abord par un traitement hydrochimique complexe puis par électrolyse d'une solution aqueuse.

La fusion de l'aluminium, en raison de sa capacité thermique élevée et de sa chaleur latente de fusion (392 J/g), nécessite une consommation d'énergie élevée. C'est pourquoi l'expérience des usines d'électrolyse qui ont commencé à produire des bandes et du fil machine directement à partir d'aluminium liquide (sans coulée en lingots) mérite d'être diffusée. De plus, un grand effet économique peut être obtenu grâce à la production de divers alliages destinés à la consommation de masse à partir d'aluminium liquide dans les fonderies d'installations d'électrolyse, et

Gallium histoire de la découverte de l'élément A propos de l'élément de numéro atomique 31, la plupart des lecteurs se souviennent seulement qu'il s'agit de l'un des trois éléments...