Obsah
- Co je bauxit?
- Co je bauxitová kompozice?
- Fyzikální vlastnosti bauxitu
- Bauxit používaný pro výrobu hliníku
- Použití bauxitu jako abraziva
- Použití bauxitu jako propantu
- Náhrady za bauxit
- Bauxitové lokality
Bauxit od Little Rock, Arkansas, vykazující pisolitický zvyk a charakteristické červené zbarvení železa. Vzorek je přibližně 4 palce (10 centimetrů) napříč.
Co je bauxit?
Mnoho lidí je překvapeno, když zjistí, že bauxit není minerál. Je to hornina složená převážně z minerálů obsahujících hliník. Tvoří se, když jsou lateritové půdy silně vyluhovány z oxidu křemičitého a jiných rozpustných materiálů ve vlhkém tropickém nebo subtropickém klimatu.
Bauxit je primární ruda hliníku. Téměř veškerý hliník, který byl kdy vyroben, byl extrahován z bauxitu. Spojené státy mají několik malých ložisek bauxitu, ale nejméně 99% bauxitu použitého ve Spojených státech je dováženo. Spojené státy jsou také významným dovozcem hliníkového kovu.
Co je bauxitová kompozice?
Bauxit nemá specifické složení. Je to směs hydratovaných oxidů hliníku, hydroxidů hliníku, jílových minerálů a nerozpustných materiálů, jako je křemen, hematit, magnetit, siderit a goethit. Hliníkové minerály v bauxitu mohou zahrnovat: gibbsite Al (OH)3, boehmit AlO (OH), a diaspora, AlO (OH).
Fyzikální vlastnosti bauxitu
Bauxit je obvykle měkký materiál s tvrdostí pouze 1 až 3 podle Mohsovy stupnice. Je bílá až šedá až červenohnědá s pisolitickou strukturou, zemitým leskem a nízkou měrnou hmotností mezi 2,0 a 2,5. Tyto vlastnosti jsou užitečné pro identifikaci bauxitu; nemají však nic společného s hodnotou nebo užitečností bauxitů. Je tomu tak proto, že bauxit je téměř vždy zpracován na jiný materiál s fyzikálními vlastnostmi, které se výrazně liší od bauxitu.
Pisolity v bauxitu: Detailní pohled na vzorek bauxitu na fotografii v horní části stránky. Tato fotografie ukazuje detail pisolitů.
Bauxit používaný pro výrobu hliníku
Bauxit je hlavní rudou z hliníku. Prvním krokem při výrobě hliníku je rozdrcení bauxitu a jeho čištění pomocí Bayerova procesu. Při Bayerově procesu se bauxit promývá v horkém roztoku hydroxidu sodného, který vyluhuje hliník z bauxitu. Hliník se vysráží z roztoku ve formě hydroxidu hlinitého, Al (OH)3. Hydroxid hlinitý se potom kalcinuje za vzniku aluminy, Al2Ó3.
Hliník se taví z aluminy pomocí Hall-Heroultova procesu. Při Hall-Heroultově procesu se alumina rozpustí v roztavené lázni kryolitu (Na3AlF6). Roztavený hliník se z roztoku odstraní elektrolýzou. Tento proces využívá obrovské množství elektřiny. Hliník se obvykle vyrábí tam, kde jsou náklady na elektřinu velmi nízké. Velká část hliníku používaného ve Spojených státech je vyráběna v Kanadě pomocí vodní energie.
Bauxit bez pisolitů: Bauxite z Demerary, Guyana. Některé exempláře bauxitu nemají pisolitické struktury. Vzorek je přibližně 4 palce (10 centimetrů) napříč.
Použití bauxitu jako abraziva
Kalcinovaná alumina je syntetický korund, což je velmi tvrdý materiál (9 na stupnici Mohsovy stupnice tvrdosti). Kalcinovaná alumina se rozdrtí, rozdělí podle velikosti a použije se jako brusivo. Brusný papír z oxidu hlinitého, lešticí prášky a leštící suspenze jsou vyrobeny z kalcinovaného oxidu hlinitého.
Slinutý bauxit je často používán jako abrazivní písek. Vyrábí se rozdrcením bauxitu na prášek a jeho roztavením do sférických kuliček při velmi vysoké teplotě. Tyto korálky jsou velmi tvrdé a velmi trvanlivé. Kuličky jsou pak tříděny podle velikosti pro použití v různých typech pískovacích zařízení a pro různé pískovací aplikace. Jejich kulatý tvar snižuje opotřebení dodávacího zařízení.
Skalní a minerální soupravy: Pořiďte si skalní, minerální nebo fosilní sadu, abyste se dozvěděli více o materiálech Země. Nejlepší způsob, jak se dozvědět o horninách, je mít k dispozici vzorky pro testování a vyšetření.
Použití bauxitu jako propantu
Sintrovaný bauxit se také používá jako propant pro ropné pole. Při těžbě ropy a zemního plynu je hornina nádrže frakturována čerpáním tekutin do studny při velmi vysokých tlacích. Tlak se hromadí na velmi vysoké úrovně, které způsobují lom břidlicové břidlice. Když dojde ke zlomení, voda a suspendované částice známé jako „propant“ se vrhnou do zlomenin a vytlačí je. Když jsou čerpadla vypnuta, zlomeniny se uzavřou a zachytí částice propantu v nádrži. Pokud v nádrži zůstane dostatečný počet částic odolných proti rozdrcení, zlomeniny se „opírají“ otevřeně, což umožní tok ropy nebo zemního plynu z hornin do studny. Tento proces se nazývá hydraulické štěpení.
Práškový bauxit lze za velmi vysokých teplot roztavit do malých kuliček. Tyto kuličky mají velmi vysokou odolnost proti rozdrcení a díky tomu jsou vhodné jako propant. Mohou být vyráběny téměř v jakékoli velikosti a v různých měrných hmotnostech. Specifická hmotnost kuliček a jejich velikost mohou být přizpůsobeny viskozitě hydraulické frakční tekutiny a velikosti fraktur, u nichž se očekává, že se budou ve skále vyvíjet. Vyrobené propanty poskytují široký výběr velikosti zrn a měrné hmotnosti ve srovnání s přírodním propantem známým jako písek frac.
Náhrady za bauxit
Světové bauxitové zdroje jsou dostatečné pro desetiletí produkce při současném tempu. Pro výrobu aluminy lze místo bauxitu použít i jiné materiály. Jílové minerály, alunit, anorthosite, popel z elektráren a ropná břidlice by mohly být použity k výrobě aluminy, ale při vyšších nákladech, pomocí různých procesů. Místo brusných materiálů na bázi bauxitu se někdy používá karbid křemíku a syntetický korund. Místo žáruvzdorných materiálů na bázi bauxitu se někdy používá syntetický mullit a oxid hořečnatý vyrobený z magnezitu.
Bauxitové lokality
Bauxit se hojně vyskytuje na mnoha místech po celém světě. V roce 2017 bylo deset předních zemí produkujících bauxit: Austrálie, Čína, Brazílie, Indie, Guinea, Jamajka, Rusko a Kazachstán. Každá z těchto zemí má dostatek rezerv pro mnoho let nepřetržité výroby. Některé mají rezervy na více než 100 let výroby.
Spojené státy mají malé množství bauxitu v Arkansasu, Alabamě a Gruzii; ve Spojených státech je však těžba bauxitu velmi nízká a dováží se nejméně 99% spotřeby.