بوکسیت چیست؟

بوکسیت یک سنگ رسوبی با مقادیر به نسبت بالایی آلومینیوم است که پس از فرآوری از آن آلومینیوم به دست می‌ آورند.

1400/06/27 | 11:37:05

همه چیز درباره بوکسیت

بوکسیت (Bauxite) یک سنگ رسوبی با مقادیر به نسبت بالایی آلومینیوم است که پس از فرآوری از آن آلومینیوم به دست می‌ آورند. به عبارت دیگر، این سنگ مهمترین منبع آلومینیوم به شمار می رود. بوکسیت شامل کانی های جیبسیت، بوهمیت و دیاسپور می شود که با دو اکسید آهن گوئتیت و هماتیتو کانی رسی کائولینیت و مقادیر کمی آناتاز و المنیت مخلوط شده ‌است.

ویژگی های بوکسیت

وزن مخصوص بوکسیت بین ۲ تا ۵/۲ نیوتون بر مترمربع است. همچنین ویژگی دیگر این سنگ معدنی، سختی بسیار کم آن در مقیاس بین ۱تا ۳ موس است. البته این تفاوت‌ها در خواص بیان شده، تاثیری در مرغوبیت این ماده معدنی نخواهد داشت.

این ماده معدنی به علت ناخالصی‌هایی که دارد، نمی‌تواند به صورت فرآوری نشده به کار گرفته شود، از همین رو باید براساس کاربرد مورد نظر فرآوری یا ماده مهندسی مورد نیاز از آن استخراج شود.

انواع بوکسیت

بوکسیت انواعی دارد، ولی تا سال ۱۹۸۲ میلادی اجماعی برای این دسته‌بندی‌ها وجود نداشت، تا اینکه محققی به نام وداس «بوکسیت‌های لاتریت» (بوکسیت‌های سیلیکاتی) را از «بوکسیت‌های کارست» (بوکسیت‌های کربنی) تفکیک کرد.

بوکسیت‌های لاتریت به صورت عمده در کشورهای استوایی یافت می‌شوند. این نوع بوکسیت‌ها با اعمال فرآیند لاتریزه کردن سنگ‌های سیلیکاتی همانند گرانیت، بازالت، گنیس، سینیت و شیل تشکیل می‌شوند. در مقایسه با لاتریت‌های غنی از آهن، تشکیل شدن بوکسیت‌ها ارتباط بیشتری با شرایط شدید هوازدگی به همراه بستر آبی غنی دارد. این شرایط سبب می‌شود که کائولینیت به صورت رسوب از سنگ خارج شده و ژیپسیت در بوکسیت نفوذ کند. مناطق با درصد بالای آلومینیوم به صورت عمده در زیر لایه‌ای از آهن اکسید قرار دارند.

بوکسیت‌های کربنی بیشتر در اروپا، گینه و جاماییکا و روی سنگ‌های کربنی (سنگ آهک و دولومیت) تشکیل می‌شوند. در حقیقت این نوع بوکسیت‌ها از هوازدگی لاتریتی و انباشتگی لایه‌های سفالی روی سنگ‌های کربنی و حل شدن تدریجی این لایه‌های انباشته شده با سنگ آهک طی هوازدگی شیمیایی تشکیل می‌شوند.

ذخایر بوکسیت در جهان

تحقیقات اخیر در جاماییکا نشان می‌دهد که خاک مناطق معدنی درصد قابل‌توجهی «کادمیوم» دارد که این امر می‌تواند نشانگر فعالیت‌ عمده آتشفشانی در اواخر دوره میوسن در آمریکای مرکزی باشد. در حقیقت منابع بوکسیت این کشور به صورت عمده ریشه در همین فعالیت‌های آتشفشانی در آن دوره دارد.

این ماده معدنی در مناطق مختلفی از دنیا پیدا می‌شود، ولی مقدار آن در ۱۵ کشور قابل‌توجه‌تر است، این کشورها شامل آمریکا، استرالیا، گینه، جامائیکا، ویتنام، هند، برزیل، چین، غنا، یونان، سریلانکا، سورینام، قزاقستان، ونزوئلا و روسیه است.

تولید بوکسیت در جهان

استرالیا بزرگترین تولیدکننده بوکسیت در دنیا به شمار می رود و چین جایگاه دوم را دارد. در سال ۲۰۱۷ میلادی، چین بزرگترین تولیدکننده این ماده معندی در جهان با تولید تقریبی نیمی از بوکسیت تولیدی در جهان بود که پس از آن کشورهایی همانند روسیه، کانادا و هند به ترتیب در مقام‌های بعدی قرار داشتند. باوجود افزایش روزافزون تقاضای آلومینیوم در بازارهای جهانی، منابع یافته شده بوکسیت به اندازه‌ای است که نیاز بشر به آلومینیوم را برای قرن‌ها تأمین می‌کند. رشد بازیافت آلومینیوم که کمک بالایی به حفظ انرژی الکتریکی می‌کند، در حفظ منابع بوکسیت نیز تأثیر بسزایی دارد.

در ماه نوامبر سال ۲۰۱۰، اعلام شد، منابع بوکسیت ویتنام با مجموع ۱۱هزار میلیون تن (۱۱ تریلیون کیلوگرم) بزرگترین منبع بوکسیت در جهان است.

فرآوری بوکسیت

بوکسیت معمولا به صورت معدن روباز استخراج می‌شود، زیرا مناین منابع به سطح زمین نزدیک بوده و عمدتا می‌توان بدون نیاز به حفاری زمین یا با حفاری کمی به آن دست یافت. در سال ۲۰۱۰ میلادی حدود ۷۰ تا ۸۰ درصد بوکسیت خشک دنیا ابتدا به تولید آلومینا و سپس با استفاده از برق کافت به تولید آلومینیوم منجر می شود. سنگ‌های بوکسیت معمولا با توجه به استفاده صنعتی و تجاری شامل دسته‌های متالورژیکی، سایشی، سیمان، شیمیایی و مواد نسوز می شود.

سنگ بوکسیت معمولا در مخازن تحت فشار به همراه سدیم هیدروکسید تا دمای ۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد حرارت داده می‌شود که در این بازه دمایی، آلومینیوم به صورت سدیم آلومینات حاصل می شود. ترکیبات شامل آلومینیوم متفاوتی در سنگ‌های بوکسیت وجود دارد، نوع این ترکیبات کیفیت و چگونگی محصول مخزن تحت فشار را تعیین می‌کند. باقیمانده این ماده معدنی و سرباره این مخزن پس از استخراج آلومینیوم شامل ترکیبات اکسیدآهن، کلسیم، سیلیس، تیتانیوم و مقادیری آلومینیوم باقیمانده است. پس از جداسازی باقیمانده بوکسیت با استفاده از فیلتر، جیبسیت خالص باقیمانده پس از سرد شدن در مذاب نفوذ می‌کند.

در ادامه این مذاب با دانه‌های کوچک آلومینیوم هیدروکسید تغذیه می‌شود. جیبسیت موجود در باقیمانده این ماده معدنی معمولا در کوره‌های دوار در دمای بالای هزار درجه سانتیگراد به صورت اکسید آلومینیوم استحصال می‌شود. این اکسید آلومینیوم در دمای ۹۶۰ درجه سانتیگراد به صورت رسوب از مذاب کریولیت خارج می‌شود. در مرحله بعد، این بخش از مذاب حاصل با عبور جریان طی یک فرآیند الکترولیزی که فرآیند «هال-هرولت» نام دارد، به تولید آلومینیوم منجر می شود. نامگذاری این فرآیند به احترام مبتکران اهل آمریکا و فرانسه آن است. پیش از ابداع این فرآیند و همچنین پیش از ابداع فرآیند دویل، سنگ معدن آلومینیوم به همراه عناصر خالصی مانند سدیم و پتاسیم در شرایط خلاء در معرض حرارت قرار می‌گرفت. این فرآیند پیچیده بود و مواد مصرفی آن در آن زمان قیمت بالایی داشتند، این موارد سبب شد که آلومینیوم خالص در آن زمان از طلا نیز گران‌تر باشد.

مراحل فراوری بوکسیت

سایر کابردهای بوکسیت

علاوه بر تولید آلومینیوم از بوکسیت، این ماده معدنی کاربردهای زیر را دارد:

- استحصال گالیم

بوکسیت منبع اصلی عنصر کمیاب گالیم است. طی فرآیند استحصال آلومینا از این ماده معدنی در فرآیند بایر، گالیم در مذاب سدیم هیدروکسید انباشته می‌شود. با استفاده از این مذاب، می‌توان به روش‌های مختلفی گالیم استخراج کرد که جدیدترین این روش‌ها استفاده از رزین تبادل یونی است. روشن است که بازده و کیفیت استحصال گالیم در این روش به‌ صورت مستقیم به میزان غنی بودن بوکسیت اولیه از گالیم وابسته است. به‌ صورت معمول در یک نمونه با غلظت ۵۰ بخش از یک میلیون بخش (ppm) حدود ۱۵درصد گالیم موجود در سنگ قابل استخراج است. مقادیر غیرقابل استخراج در ترکیبات گل قرمز و آلومینیوم هیدروکسید باقی می‌ماند.

- روان ساز در صنعت فولاد سازی

این ماده معدنی به دلیل سختی پایین به عنوان یک روان ساز پالپ مناسب در فولاد سازی به کار گرفته می‌شود و جایگزین مناسب و ارزان تری نسبت به فلورین است.

- ماده ساینده

به وسیله «زینترینگ» بوکسیت می‌توان یک ماده ساینده مناسب برای فرآیندهای سند بلاست به دست آورد. این ماده با خرد و پودر کردن بوکسیت و آگلومره کردن آن در دمای بالا تولید می‌شود. این آگلومره‌ها برای کاهش ساییدگی در قطعات سند بلاست مورد استفاده قرار می گیرد.

- ماده اولیه سیمان نسوز

سیمان نسوز از مخلوط کردن آهک با نسبت مساوی از بوکسیت به دست می‌آید. آلومینا و سیلیس تشکیل مولایت می‌دهند که این فاز سبب افزایش نقطه ذوب می‌شود.

معادن بوکسیت در ایران

یکی از معادن مهم بوکسیت در ایران معادن استان خراسان شمالی است که شامل معادن زیر است:

- معادن جاجرم

الف) معادن روباز جاجرم

شرکت آلومینای ایران در شهرستان جاجرم دارای 19 معدن روباز اصلی است. گسترش طولی معدن حدود 16 کیلومتر است. گسترش طولی معادن گل بینی 4/7 کیلومتر بوده و معادن زو 3/3 کیلومتر، تاگوئی حدود 5 کیلومتر و سنگ تراش حدود 3 کیلومتر است. بوکسیت جاجرم در رده بوکسیت های لایه‌ای – لنزی قرار دارد. گسترش بوکسیت عموما به صورت لایه ای است.

ب) معادن زیرزمینی جاجرم

ظرفیت استخراج ذخیره زیرزمینی جاجرم 5.6 میلیون تن است و استخراج حدود 2.8 میلیون تن برنامه ریزی شده است. لازم به ذکر است که تاکنون استخراج از تونل انجام نشده و هم اکنون معادن زیرزمینی در حال طراحی تفصیلی است. تونل شماره 3 (باز کننده معادن زیر زمینی 7 و 8 گلبینی و 1 و 2 زو ) 1500 متر پیشروی داشته است و 263 متر دویل تهویه و دسترسی حفر گردیده است.

- معدن کوه بابا

معدن بوکسیت کوه بابا در 10 کیلومتری غرب جاجرم قرار دارد و از نظر چینه شناسی و ساختاری مانند معدن جاجرم از پهنه البرز مرکزی پیروی می کند. با توجه به فعالیت های اکتشافی انجام شده ذخیره‌ این معدن برابر 273118 تن برآورد شده ‌است.

- معادن بوکسیت استان گلستان

سه محدوده معدنی به نام های سیاهرودبار، شیرین آباد و افرا تخته در شهرستان علی آباد کتول در استان گلستان واقع شده است.

- معادن استان سمنان

معدن بوکسیت تاش در فاصله 40 کیلومتری شمال غربی شهرستان شاهرود قرار دارد. در این منطقه زون بوکسیتی با امتداد شمال غرب –جنوب شرق بر روی رسوبات کربناته تریاس (الیکا) قرار گرفته است.

با توجه به فعالیتهای اکتشافی انجام گرفته ذخیره‌ی این کانسار برابر 774967 تن برآورد شده‌ است.

گفتنی است که محدوده تاش2 نیز با برآورد اولیه ذخیره‌ای احتمالی حدود 4 میلیون تن به میزان ذخایر تاش اضافه خواهد شد.

معدن بوکسیت گانو نیز در 65 کیلومتری شمال شرقی سمنان و شرق فولاد محله واقع شده است. در این معدن نیز بوکسیتی روی سطح فرسایش یافته دولومیت های الیکا قرار گرفته است.

- معادن استان یزد

معدن بوکسیت چک چک، واقع در استان یزد، به شکل لایه ای- لنزی، سطح فرسایشی و کارستی الیکا و در طول تقریبی 3.5 کیلومتر و به صورت منقطع پر کرده است. طول مجموع رخنمون های بوکسیت حدود یک کیلومتر و متوسط ضخامت آن 3/04 متر است. ذخیره‌ کانسار بوکسیت چک‌چک 2,287,103 تن برآورد شده ‌است.

معدن بوکسیت دشت ده شرقی، واقع در شمال و شمال شرق شهرستان یزد در فاصله 30 کیلومتری شهر یزد قرار دارد. زون بوکسیت در این منطقه با امتداد شمال-شمال‌غربی تا جنوب-جنوب‌شرقی روی سطح کارستی دولومیت های سازند شتری (الیکا) قرار گرفته است و توسط رسوبات شیل و ماسه سنگ سازند نایبند (شمشک) پوشیده شده است. قسمت زیادی از این زون بوکسیت بدون پوشش در منطقه گسترش دارد. ذخیره‌ی این کانسار برابر 1792604 تن برآورد شده است.

معدن بوکسیت دشت ده غربی واقع در استان یزد، به شکل لایه‌ای- لنزی، سطح فرسایشی و کارستی الیکا و در طول تقریبی 2.5 کیلومتر و به صورت منقطع پر کرده است. ضخامت متوسط افق بوکسیت حدود 1 تا 4 متر و در بعضی نقاط به دلیل حفره های ناشی از عوامل تکتونیکی به 10 متر نیز می رسد. ذخیره‌ این کانسار برابر 1.986.297 تن برآورد شده است.

- معادن استان کرمان

معدن بوکسیت دارسینوئیه، در 2 کیلومتری جنوب‌شرق روستای دارسینوئیه و حدود 20 کیلومتری شمال‌شرق شهر کرمان قرار دارد. در این منطقه نیز افق بوکسیتی به صورت لنزی- لایه‌ای در داخل حفرات کارستی حاصل از فرسایش دولومیت‌های شتری، تشکیل شده‌اند. سن این کانسار به اواخر تریاس میانی و اوایل تریاس پسین بازمی‌گردد. با توجه به فعالیت های اکتشافی انجام شده ذخیره‌ این معدن برابر 218579 برآورد شده‌ است.

معدن بوکسیت بلبلوئیه در حدود 21 کیلومتری جنوب شرق شهرستان کرمان و 14 کیلومتری شمال شرق ماهان واقع شده است. ماده معدنی در منطقه بلبلوئیه روی یک تاقدیس اولیه با روند شمال غرب –جنوب شرقی در منطقه ای به طول تقریبی 13 کیلومتر و عرض 2 کیلومتر واقع شده است. با توجه به فعالیت های اکتشافی انجام شده ذخیره‌ این معدن 2190701 تن برآورد شده ‌است.

- معادن استان کهگیلویه و بویراحمد

معدن مندون، در بخش غربی روستای مندون و حدود 51 کیلومتری شمال شرق شهرستان دهدشت قرار گرفته است. در این منطقه ماده معدنی به صورت عدسی های بوکسیتی در حفرات کارستی کم عمق ایجاد شده در آهک های سروک (کرتاسه بالایی) تشکیل شده است. ضخامت این عدسی ها در مقایسه با گسترش آنها کم است که این وضعیت، شکل لنزی- لایه ای، به بوکسیت های این منطقه داده است. کمر بالای ماده معدنی را آه کهای ایلام در بر می گیرد.

با توجه به اینکه مهمترین کانی آلومینیوم‌دار تشکیل دهنده بوکسیت کانسار مندون، «بوهمیت» است، این نوع بوکسیت را بوکسیت بوهمیتی می نامند. با توجه به فعالیت های اکتشافی انجام شده ذخیره‌ معدن بوکسیت مندون 750 هزار تن برآورد شده است.

محدوده بوکسیتی «سرفاریاب» نیز با ذخیره زمین شناسی سه میلیون تن در این منطقه استعداد بالایی برای اکتشاف دارد.