Введение

Осадочная порода, богатая алюминием
Руда

Боксит (/b//ɔː//k//s//aɪ//t/) – это осадочная порода с относительно высоким содержанием алюминия. Он является основным мировым источником алюминия и галлия. Боксит состоит главным образом из алюминиевых минералов гиббсита (Al(OH)3), боэмита (γAlO(OH)) и диаспора (αAlO(OH)), смешанных с двумя оксидами железа – гоетитом (FeO(OH)) и гематитом (Fe2O3), глинистым минералом каолинитом (Al2Si2O5(OH)4) и небольшим количеством анатаза (TiO2) и ильменита (FeTiO3 или FeO*TiO2). Боксит имеет матовый блеск и окрашен в красновато-коричневый, белый или бежевый цвет. В 1821 году французский геолог Пьер Бертье обнаружил боксит вблизи деревни Ле-Бо в Провансе, на юге Франции. Добыча и переработка боксита оказывают многочисленные негативные последствия на окружающую среду и людей. Эти негативные последствия хорошо задокументированы и имеют множество примеров по всему миру, включая разрушение окружающей среды, загрязнение воды, воздуха и почвы, а также деградацию почв.

Производство и запасы

Австралия является крупнейшим производителем боксита, за ней следуют Гвинея и Китай. Боксит обычно добывают открытым способом, поскольку он почти всегда залегает близко к поверхности земли, с небольшим или полным отсутствием вскрышных пород. Увеличение объемов переработки алюминия, требующее меньше электроэнергии, чем производство алюминия из руды, может существенно увеличить мировые запасы боксита.

Производство алюминия

Начиная с 2010 года, примерно 70–80% мирового производства сухого боксита перерабатывается сначала в глинозем, а затем в алюминий методом электролиза. Бокситовые породы обычно классифицируются в соответствии с их предполагаемым коммерческим применением: металлургические, абразивные, цементные, химические и огнеупорные. Бокситовая руда обычно нагревается в сосуде под давлением вместе с раствором гидроксида натрия при температуре около 100 °C. При этих температурах алюминий растворяется в виде алюмината натрия (процесс Байера). Соединения алюминия в боксите могут присутствовать в виде гиббсита (Al(OH)3), богемита (AlOOH) или диаспора (AlOOH); различные формы алюминиевого компонента определяют условия экстракции. Нерастворимые отходы, бокситные шламы, после извлечения соединений алюминия содержат оксиды железа, кремнезем, оксид кальция, диоксид титана и некоторое количество непрореагировавшего глинозема. После отделения остатка путем фильтрации, при охлаждении жидкости осаждается чистый гиббзит, который затем засевается мелкозернистым гидроксидом алюминия. Гиббсит обычно превращается в оксид алюминия (Al2O3) путем нагрева во вращающихся печах или в флюидизированных кальцинаторах до температуры выше 1000 °C. Этот оксид алюминия растворяется при температуре около 950–980 °C в расплавленном криолите. Затем, это расплавленное вещество может давать металлический алюминий, пропуская через него электрический ток в процессе электролиза, который называется процессом Холла–Эру, названным в честь его американских и французских первооткрывателей. До изобретения этого процесса и до процесса Девиля, алюминиевая руда очищалась путем нагрева руды вместе с элементарным натрием или калием в вакууме. Этот метод был сложным и требовал материалов, которые в то время были сами по себе дорогими. Это делало ранний металлический алюминий дороже золота.

Безопасность на море

Как насыпной груз, боксит относится к грузам группы А и может разжижаться при избыточной влажности. Разжижение и эффект свободной поверхности могут вызвать быстрое смещение груза внутри трюма и привести к остойчивости судна, что потенциально может привести к его затоплению. Судно MS Bulk Jupiter, предположительно затонувшее таким образом, является одним из примеров, произошедшим в 2015 году. Одним из методов демонстрации этого эффекта является "тест с банкой", при котором образец материала помещают в цилиндрическую банку и многократно ударяют о поверхность. Если в банке образуется влажная суспензия, это указывает на вероятность разжижения груза; однако, даже если образец останется сухим, это не является окончательным доказательством того, что он сохранит такое состояние или что его безопасно загружать.

Источник галлия

Боксит является основным источником редкого металла галлия. В процессе переработки боксита в глинозем по технологии Байера галлий накапливается в растворе гидроксида натрия. Из него его можно извлекать различными способами. Наиболее современный из них – использование ионообменных смол. Достижимая эффективность извлечения критически зависит от исходной концентрации галлия в боксите. При типичной концентрации в исходном сырье 50 ppm можно извлечь около 15% содержащегося галлия. Боксит также является потенциальным источником ванадия.

Социально-экологические последствия

Социальные и экологические последствия добычи боксита хорошо документированы. Большинство бокситовых месторождений в мире залегает на глубине от 1 до 20 метров от поверхности земли. Открытый способ добычи – наиболее распространенная технология, используемая для извлечения боксита, залегающего неглубоко. Он содержит различные элементы, такие как натриевый алюмосиликат, титанат кальция, моногидрат алюминия и тригидрат алюминия, которые не разлагаются в природе. При неправильном хранении красные шлам могут загрязнять почву и воду, что может привести к локальному вымиранию всей жизни. Красный шлам стал причиной гибели всей живой природы в реке Маркал в Венгрии после аварии в 2010 году. При высыхании красный шлам превращается в пыль, которая может вызывать заболевания легких, рак и врожденные дефекты. В период с 2015 по 2018 год новые операции по добыче боксита в регионе Боке (Гвинея) спровоцировали 35 конфликтов, включая волнения и перекрытия дорог. Эти конфликты привели к гибели людей, уничтожению тяжелой техники и повреждению зданий государственных учреждений. Лесной заповедник – один из двух горных вечнозеленых лесов в Гане, составляющий значительную часть оставшихся 20% лесной среды обитания в стране. Хребет Атева находится под юрисдикцией традиционной области Аким Абуакуа и находится под управлением короля, известного как Окиенхене. Эти племенные земли густонаселены и являются домом для более чем 100 миллионов коренных народов. Горные вершины, расположенные на этих землях, служат источником воды и в значительной степени способствуют плодородию региона. Индийская бокситовая промышленность заинтересована в освоении этих земель для производства алюминия, что представляет серьезную угрозу для наземных и водных экосистем. Исторически коренные народы, проживающие на этих землях, оказывали сопротивление развитию и выступают против любых новых проектов по добыче боксита в этом районе. Это привело к насильственным столкновениям между коренными общинами и полицией. 16 декабря 2000 года полиция убила трех коренных протестующих и ранила более десятка во время протеста против проекта по добыче боксита в регионе Кашипур.