Boksiit — alumiiniumimaak: koostis, tekkimine ja suurtootjad

Boksiit: alumiiniumimaagi koostis, tekkemehhanism ja suurtootjad. Uuri Gibbsite, Boehmite, raudoksiidide rolli ning maailma juhtivaid kaevandusriike.

Boksiit on peamine alumiiniumimaak. See koosneb peamiselt alumiiniumoksiidist, kuid boksiidi sisaldus ja koosseis võivad varudeti oluliselt erineda.

Boksiit on kõige olulisem alumiiniumimaak. See koosneb suures osas mineraalidest Gibbsite Al(OH)₃, Boehmite γ-AlO(OH) ja Diaspore α-AlO(OH) koos raudoksiidide Goethite ja Hematite, savimineraali Kaolinite ja väikese koguse Anatase TiO₂. See sai nime Lõuna-Prantsusmaal asuva Les Baux-de-Provence'i küla järgi, kus geoloog Pierre Berthier selle esmakordselt 1821. aastal avastas. Tänapäeval on neli suurimat tootjat Austraalia, Brasiilia, Hiina ja India.

Koostis ja keemilised omadused

Enamiku boksiitide peamine väärtus on alumiiniumoksiid (Al₂O₃ ekvivalendina), kuid tegelikult leidub alumiinium enamikus boksiitides hüdroksiid- ja oksiidvormides (Gibbsite, Boehmite, Diaspore). Tüüpiline boksiit võib sisaldada 30–60% Al₂O₃ (mõned kõrgekvaliteedilised leiud võivad olla kõrgemad). Levinud lisandid on rauaoksiidid (Fe₂O₃), ränioksiid (SiO₂), titaandioksiid (TiO₂) ja savimineraalid nagu kaoliit. Gibbsite-rikas boksiit on tavaliselt lihtsam töödelda kui boehmite- või diaspore-rich varud, sest gibbsite eraldub lahustumisel madalamatel temperatuuridel.

Tekkimine ja geoloogiline taust

Boksiit tekib peamiselt kahes geoloogilises keskkonnas:

• Lateriitne (tropiline) teke: tekib intensiivse kemikaalse ilmastumise ja leostumise tagajärjel soojades ja niisketes piirkondades (nt Guinea, Brasiilia, Austraalia rannikualad). Ülemised kihiained leostuvad, samal ajal koguneb alumiiniumrikkam materjal.
• Karsti- ja vulkaanilised tekked: boksiiti võivad moodustada ka karbonaatkivimite ja lubjakivide peksmisel ning teistes kohalikes settes, kus keemiline muutumine viib alumiiniumirööpide kontsentreerumiseni.

Tekkimise protsessid sõltuvad kliimast, lähtekivimite koostisest ja pinna- ning maapinnavooludest. Boksiidi teke on tavaliselt pikaajaline protsess, mis nõuab stabiilset erosioonivaba perioodi.

Tüübid ja kaevandatavad varud

Boksiite jagatakse tavaliselt koostise ja tekkemehhanismi alusel. Olulised tunnused kaevandamise seisukohast on alumiiniumi sisaldus, raua- ja räniühendite osakaal (mis raskendavad tööstuslikku töötlemist) ning granulomeetria. Kõrgema Al₂O₃ sisaldusega ja madalama SiO₂ sisaldusega leiud on rafineerimiseks soodsamad.

Töötlemine ja alumiiniumi tootmine

Boksiidist alumiiniumi saamiseks kasutatakse kaht peamist etappi:

• Bayeri protsess – boksiit lahustatakse naatriumhüdroksiidi (NaOH) abil, mille tulemusel eraldub alumiiniumhüdraadiin lahuses; see sadestatakse ja kuumutatakse, et saada anorgaanilist alumiiniumoksiidi (alumiina, Al₂O₃).
• Hall–Héroult'i protsess – alumiina elektrolüütiline redutseerimine sulasoodas (kestvas alumiiniumisolgsüsteemis) metalli alumiiniumiks. See on tugevalt energiaintensiivne samm.

Protsessiga kaasneb kõrvalproduktina gaseerunud ja tahkeid jäätmeid, millest enim tuntud on Bayeri protsessi jäätmeks tekkiv nn «red mud» ehk punane muda — kõrge pH ja mitmete ohtlike lisaainetega jäätme. Selle ohutu käitlemine ja ladustamine on tööstuse oluline küsimus.

Keskkonnamõjud ja taastamine

Boksiidikaevandamine võib põhjustada metsade raadamist, pinnavoolude muutumist, bioloogilise mitmekesisuse kadu ning pinnase erosiooni. Tööstuslik töötlemine toob lisaks kaasa suuri jäätmeveokoguseid (nt red mud) ja suured vee- ning energiakulud. Kaevanduse sulgemisel on vajalik maastiku taastamine — mullakate tagasi panemine, taimestiku uuendamine ja töökindlate ladestusala kujundamine.

Maailma varud ja suurtootjad

Globaalselt on boksiitvarud hajutatud; suured leidud on troopikas ja subtroopikas. Lisaks eelmainitud suurt tootjatelt (nagu Austraalia, Brasiilia, Hiina ja India) on olulised tootjad ja varude allikad veel Guinea, Jamaica, Suriname ja mõned teised riigid. Guinea on tuntud väga suure reservi ja kõrge kvaliteediga lateriitboksiidi poolest.

Majanduslikult määrab turu ja töötluskulude kaudu alumiiniumi hinda nii boksiidi kvaliteet (Al₂O₃-%), ligipääsetavus, transpordikulud kui ka energiahindid, sest alumiiniumi tootmine on tugevalt energiakulukas.

Kasutus

Alumiiniumi peamine kasutusala on metallina (transport, ehitus, pakend), kuid alumiina ise on lähteaine mitmeteks kemikaalideks ja katoodmaterjalideks. Boksiit ja alumiiniumoksiid on ka tööstuslikes rakendustes nagu abrasiivid, keraamika, katalüsaatorite kandjad ja refraktori materjalid.

Kokkuvõtlikult on boksiit kriitiline tooraine kaasaegse alumiiniumitööstuse jaoks — selle geoloogia, keemiline koosseis ja kvaliteet määravad suuresti, kui kuluefektiivselt ja keskkonnasäästlikult saab alumiiniumit toota.

Küsimused ja vastused

K: Mis on boksiit?

K: Millest koosneb boksiit enamasti?

K: Milliseid mineraale leidub boksiidis?

K: Kes ja kus avastas boksiidi?

K: Millised on neli suurimat boksiiditootjat?

K: Miks sai boksiit nime Les Baux-de-Provence'i küla järgi?

K: Miks on boksiit oluline?

Otsing