Aliuminio apdirbimas

Rūdos

Aliuminis yra trečias gausiausias elementas žemės paviršiuje. Tik deguonis ir silicis yra dažnesni. Žemės plutoje iki 16 km (10 mylių) gylio yra 8 procentai aliuminio. Aliuminis turi didelę tendenciją derėti su kitais įprastais elementais, todėl gamtoje jis retai būna metalo pavidalu. Tačiau jo junginiai yra svarbi beveik visų įprastų uolienų sudedamoji dalis. Jis randamas molio, skalūno, skalūno, skaldyklų, granito, sinoito ir anortosito.

Svarbiausia aliuminio rūda, geležies turinti uoliena, sudaryta iš maždaug 52 procentų aliuminio oksido, buvo aptikta 1821 m. Netoli Les Baux pietų Prancūzijoje. Vėliau medžiaga buvo pavadinta boksitu. Labiausiai boksiitą galima apibūdinti kaip įvairaus grynumo aliuminio rūdą, kurioje aliuminis aliuminio hidroksido arba aliuminio oksido pavidalu yra didžiausia atskira sudedamoji dalis. Priemaišos daugiausia yra geležies oksidas, silicio dioksidas ir titanija.

Boksitas labai skiriasi savo išvaizda, atsižvelgiant į jo sudėtį ir priemaišas. Jos spalva gali būti nuo gelsvai baltos iki pilkos, nuo rausvos iki tamsiai raudonos arba rudos, jei joje yra daug geležies oksidų. Tai gali būti žemiška arba įvairios formos - nuo molio iki uolienos. Buksitas buvo rastas visuose pasaulio žemynuose, išskyrus Antarktidą. Turtingiausi telkiniai paprastai būna tose vietose, kurios formavimosi metu buvo atogrąžų ir subtropikų klimato zonose, užtikrindamos optimalias gausių kritulių sąlygas, pastovią šiltą temperatūrą ir gerą drenažą.

Dideli telkiniai randami Karibų salose, šiaurinėje Pietų Amerikoje, Australijoje, Indijoje, Indonezijoje, Malaizijoje, Kinijoje, Rusijoje, Kazachstane, Vakarų Afrikoje, Graikijoje, Kroatijoje, Bosnijoje ir Hercegovinoje, Juodkalnijoje, Vengrijoje, Italijoje ir Prancūzijoje.

Ne visi boksitai yra ekonomiški aliuminio gamybai. Praktiška laikoma tik žemė, kurioje aliuminio oksido kiekis yra ne mažesnis kaip 30 procentų. Ekonomiškai perdirbti laikomi tik tie rūdai, kuriuose yra didelė mineralų gibbsito ir boehmito koncentracija, kuriuose yra atitinkamai 65 ir 85 procentai aliuminio oksido. Gibbsitas daugiausia aptinkamas atogrąžų vietose iš abiejų pusiaujo pusių, tuo tarpu boehmitas randamas daugiausia į šiaurę nuo subtropinio juostos Rusijoje, Kazachstane, Turkijoje, Kinijoje ir Graikijoje.

Žinomos boksito nuosėdos šimtmečius gali aprūpinti pasaulį aliuminiu dabartiniu gamybos lygiu. Kai išeikvosite aukštos kokybės boksito indėlius, liks išnaudoti dideli antrinių rūdų ištekliai: lateritų telkiniai šiaurės vakarų JAV ir Australijoje, anortositas vakarų JAV, apatitas ir alunitas Europoje, kaolinitas JAV pietryčiuose. Taip pat yra kitų neboksiitinių aliuminio oksido šaltinių: aliuminio oksido, dawsonito, aliuminio skalūnų, dujinių uolienų, saprolito ir sillimanito mineralų. Rusijoje aliuminio oksidas yra rafinuotas iš nebauxitinių rūdų, būtent nefelino syenito ir alunito. Didžiuliai boksitų pokyčiai Australijoje, Gvinėjoje ir Indonezijoje linkę atidėti susidomėjimą antrinėmis rūdomis kitur.

Kasyba

Daugiausia komercinio naudojimo boksitų yra žemės paviršiuje arba šalia jo. Todėl jis iškasamas atvirose duobėse, kur reikia tik minimaliai pašalinti perdengtą dangą. Buksito lovos susprogdinamos ir iškasamos su kastuvu ar drakonu, o rūda sunkvežimiu, geležinkeliu ar konvejeriu vežama į perdirbimo įmonę, kur ji susmulkinta, kad būtų lengviau tvarkyti. Jei įmanoma, rafinavimo įmonės yra šalia kasyklų, nes transportavimas yra pagrindinė boksito išlaidų dalis.

Maždaug 90 procentų viso iškasto boksito yra perdirbamas į aliuminio oksido, kuris galutinai išlydomas į aliuminį. Likę 10 procentų naudojami kitoms reikmėms, tokioms kaip abrazyvai, ugniai atsparios medžiagos ir raketos, naudojamos žalios naftos utilizavimui. Maždaug iš keturių tonų aukštos kokybės boksito gaunamos dvi tonos aliuminio oksido, iš kurio gaunama viena tona aliuminio.

Gavyba ir rafinavimas

Aliuminio gamyba iš boksito yra dviejų etapų procesas: boksito rafinavimas, norint gauti aliuminio oksido, ir aliuminio oksido lydymas, norint gauti aliuminį. Boksite yra nemažai priemaišų, įskaitant geležies oksidą, silicio dioksidą ir titaniją. Jei šios priemaišos nebus pašalintos rafinavimo metu, lydant ir užteršiant metalą, jos lydosi. Todėl rūda turi būti apdorota, kad pašalintų šias priemaišas. Išgrynintame aliuminio okside paprastai yra 0,5–1 procentas vandens, 0,3–0,5 procento sodos ir mažiau kaip 0,1 procento kitų oksidų. „Bayer“ procesas su įvairiomis modifikacijomis yra plačiausiai naudojamas metodas aliuminio oksido gamybai, o visas aliuminis gaminamas iš aliuminio oksido, naudojant „Hall-Héroult“ elektrolitinį procesą.