הבוקסיט: עפרות האלומיניום העיקריות.

תוֹכֶן

• מהו הבוקסיט?
• מהו הרכב הבוקסיטים?
• תכונות פיזיות של הבוקסיט
• Bauxite המשמש לייצור אלומיניום
• שימוש בבוקסיט כחומר שוחק
• שימוש בבוקסיט כחומר נוזל
• תחליפים לבוקסיט
• יישובים בבוקסיט

באוקסיט מ ליטל רוק, ארקנסו, מראה על הרגל פיסוליטי וכתמי ברזל אדומים. הדגימה רוחבה כ- 10 סנטימטרים.

מהו הבוקסיט?

אנשים רבים מופתעים לגלות שבוקסיט אינו מינרל. זהו סלע המורכב בעיקר ממינרלים נושאי אלומיניום. זה נוצר כאשר קרקעות לייטריט מוזלות קשות מסיליקה וחומרים מסיסים אחרים באקלים טרופי או סובטרופי.

הבוקסיט הוא החצב העיקרי של האלומיניום. כמעט כל האלומיניום שאי פעם הופק הופק מבוקסיט. בארצות הברית יש כמה מרבצי בוקסיט קטנים אך לפחות 99% מהבוקסיט המשמש בארצות הברית מיובאים. ארצות הברית היא גם יבואנית גדולה של מתכת אלומיניום.

מהו הרכב הבוקסיטים?

לבוקסיט אין הרכב ספציפי. זוהי תערובת של תחמוצות אלומיניום הידרו, אלומיניום הידרוקסיד, מינרלים מחימר, וחומרים בלתי מסיסים כמו קוורץ, המטיט, מגנטיט, סיידיט וגתיט. המינרלים האלומיניום בבוקסיט יכולים לכלול: גיביטוס Al (OH)₃, boehmite AlO (OH), ו- diaspore, AlO (OH).

תכונות פיזיות של הבוקסיט

הבוקסיט הוא בדרך כלל חומר רך עם קשיות של 1 עד 3 בלבד בסולם המוהים. הוא לבן עד אפור עד חום אדמדם עם מבנה פיסוליטי, ברק אדמה וכובד ספציפי נמוך בין 2.0 ל 2.5. תכונות אלה מועילות לזיהוי בוקסיט; עם זאת, אין להם שום קשר לערך או לתועלת של בוקסיטים. הסיבה לכך היא שבוקסיט מעובד כמעט תמיד לחומר אחר בעל תכונות פיזיות השונות באופן מובהק מבוקסיט.

Pisolites בבוקסיט: מראה מקרוב של דגימה הבוקסיטית בתמונה בראש העמוד. תמונה זו מציגה פירוט של הפיזוליטים.

Bauxite המשמש לייצור אלומיניום

הבוקסיט הוא עפרות האלומיניום העיקריות. השלב הראשון בייצור אלומיניום הוא ריסוק הבוקסיט וטיהורו באמצעות תהליך Bayer. בתהליך באייר נשטף הבוקסיט בתמיסה חמה של נתרן הידרוקסיד, המדליף אלומיניום מהבוקסיט. האלומיניום מוזנח מתוך תמיסה בצורה של אלומיניום הידרוקסיד, Al (OH)₃. לאחר מכן מסולנים את הידרוקסיד האלומיניום ליצירת אלומינה, אל₂O₃.

אלומיניום מריח מהאלומינה בעזרת הול-הרולט. בתהליך הול-הרולט מומסת האלומינה באמבט מותך של קריוליט (Na₃אלף₆). אלומיניום מותך מוסר מהתמיסה באמצעות אלקטרוליזה. בתהליך זה משתמשים בכמות עצומה של חשמל. אלומיניום מיוצר בדרך כלל כאשר עלויות החשמל נמוכות מאוד. חלק ניכר מאלומיניום המשמש בארצות הברית מיוצר בקנדה באמצעות כוח הידרואלקטרי.

Bauxite ללא pisolites: הבוקסיט מדמררה, גיאנה. בחלק מהדגימות של בוקסיט אין את המבנים הפיזוליטיים. הדגימה רוחבה כ- 10 סנטימטרים.

שימוש בבוקסיט כחומר שוחק

אלומינה מסולעת היא קורונדום סינטטי, שהוא חומר קשה מאוד (9 בסולם הקשיות של מוהס). אלומינה מסולעת נמעכת, מופרדת לפי גודל ומשמשת כחומר שוחק. נייר זכוכית תחמוצת אלומיניום, אבקות ליטוש ומתלי ליטוש מיוצרים מאלומינה מסורבלת.

בוקסיט חתול משמש לעתים קרובות כחומר שוחק בחול. הוא מיוצר על ידי ריסוק בוקסיט לאבקה ואז היתוך זה לחרוזים כדוריים בטמפרטורה גבוהה מאוד. חרוזים אלה קשים מאוד ועמידים מאוד. לאחר מכן ממוינים החרוזים לפי גודל לשימוש בסוגים שונים של ציוד להתזת חול וליישומים שונים להתזת חול. צורתם העגולה מפחיתה את הבלאי בציוד המסירה.

ערכות רוק ומינרלים: השג ערכת סלע, ​​מינרלים או מאובנים כדי ללמוד יותר על חומרי כדור הארץ. הדרך הטובה ביותר ללמוד על סלעים היא לספק דגימות לבדיקה ובדיקה.

שימוש בבוקסיט כחומר נוזל

בוקסיט חתול משמש גם כמניעה בשדה נפט. בקידוח נפט וגז טבעי, לרוב נשבר סלע המאגר על ידי שאיבת נוזלים לבאר בלחצים גבוהים מאוד. הלחץ מצטבר לרמות גבוהות מאוד הגורמות לשבר במאגר המפצלים. כאשר מתרחש שבר, מים וחלקיקים תלויים המכונים "תומכים" ממהרים לשברים ודוחפים אותם לפתוח. עם כיבוי המשאבות, השברים נסגרים, לוכדים את חלקיקי הניקוז במאגר. אם יישארו כמות מספקת של חלקיקים חסרי ריסוק במאגר, השברים ייפתחו "פתוחים", מה שמאפשר זרימת נפט או גז טבעי מהסלעים ולתוך הבאר. תהליך זה מכונה שבר הידראולי.

ניתן למזג בוקסיט אבקה לחרוזים זעירים בטמפרטורות גבוהות מאוד. לחרוזים אלה יש התנגדות ריסוק גבוהה מאוד, וזה הופך אותם למתאימים כמו נוזל. ניתן לייצר אותם כמעט בכל גודל ובטווח של כוח משיכה ספציפי. ניתן להתאים את הכובד הספציפי של החרוזים ואת גודלם לצמיגות הנוזל השבר ההידראולי ולגודל השברים הצפויים להתפתח בסלע. נוזלים מיוצרים מספקים מבחר רחב של גודל התבואה וכוח הכבידה הספציפי בהשוואה לתנין טבעי המכונה חול פריק.

תחליפים לבוקסיט

משאבי בוקסיט עולמיים מספקים עשרות שנים של ייצור בקצב הנוכחי. ניתן להשתמש בחומרים אחרים במקום בוקסיט לייצור אלומינה. מינרלים מחימר, אלוניט, אנורטוסטייט, אפר תחנות כוח ופצלי שמן יכולים לשמש לייצור אלומינה אך בעלויות גבוהות יותר, תוך שימוש בתהליכים שונים. לעתים משמשים סיליקון קרביד וקורונדום סינטטי במקום חומרי ניקוי על בסיס בוקסיט. לפעמים משתמשים במוליט סינטטי ותחמוצת מגנזיום העשויים מגנזיט במקום חסיני אש על בסיס בוקסיט.

יישובים בבוקסיט

הבוקסיט נמצא בשפע במקומות רבים ברחבי העולם. בשנת 2017 היו עשר המדינות המובילות בייצור הבוקסיט: אוסטרליה, סין, ברזיל, הודו, גינאה, ג'מייקה, רוסיה וקזחסטן. לכל אחת מהמדינות הללו יש מספיק עתודות לשנים רבות של המשך ייצור. לחלקם יש עתודות של למעלה ממאה שנות ייצור.

בארצות הברית כמויות קטנות של בוקסיט בארקנסו, באלבמה ובג'ורג'יה; עם זאת, יש מעט מאוד כריית בוקסיט בארצות הברית, ולפחות 99% מהצריכה מיובאת.