Процесс добычи алюминия

Стадия 1

Вначале окись алюминия перерабатывается с целью получения чистого оксида. Обычно оксид получают из боксита посредством процесса Байера. Руда обрабатывается раствором каустической соды с содержанием алюминия (NaOH), полученный раствор используется для осаждения гидроокиси алюминия(AI(OH₃)).

Стадия 2

Добыча металла осуществляется в первичной плавильной печи для алюминия посредством электролиза расплавов чистого оксида, растворенного в расплавленном криолите при помощи процесса Hall-Heroult.

В земной коре находится большое количество алюминия в форме минералов, оксидов или силикатов. Это означает, что в наличие имеется бесконечный источник сырья. Однако до сих пор металл получают исключительно из боксита[1], который представляет собой руду с 20-30 % содержанием алюминия.

Типичный состав бокситов

Боксит является рудой с большим содержанием алюминия, которая образуется при разрушении под влиянием атмосферных воздействий алюминиево-силикатных пород. Обычно месторождения находятся в зонах, для которых во время геологического периода была характерна высокая температура и большое количество осадков. Бокситы представляют собой смесь гидроокиси алюминия (гидраргиллит, или вавеллит, гиббсит бемит (AIOOH), диаспор (AIOOH)) оксиды железа и титана и кремнезем (каолинит, кварц). Химический и минералогический состав и физическая природа бокситов различных месторождений отличаются друг от друга. Красный боксит содержит примерно 20-25 процентов Fe₂O₃ в дополнение к гидроокиси алюминия и воде, а белый боксит содержит до 20 процентов SiO₃ вместо железистого элемента.

В таблице показаны типичные варианты состава бокситов. Боксит добывается обычно открытым способом в карьерах, очень редко бокситы добываются в подземных шахтах. Мировые резервы бокситов огромны. Годовое потребление составляет примерно 95-100 миллионов тонн, если принять за основу данный уровень потребления, можно сделать вывод, что запасов руды хватит на многие столетия.

Все важнейшие месторождения бокситов, которые составляют 90 % от общего количества месторождений, располагаются вблизи экватора. Основными производителями являются Австралия, Африка, Бразилия, страны Карибского бассейна. Ранее европейские производители использовали бокситы, добываемые из месторождений Франции и южной Европы, в настоящее время большинство производителей используют импортируемые тропические бокситы.

В последнее время процесс добычи алюминия является предметом споров в связи с угрозой уничтожения тропических лесов, общая площадь которых составляла 19,4 миллиона км², что само по себе составило практически половину занимаемой ранее площади, а за последние десять лет сократилась до 18 миллионов км^2.

Институт мировой экономики (г. Киль, Германия) по заказу Гринпис провел исследование причин вырубки лесов. Результаты исследований показали, что 45% уничтожения лесов обусловлено культивацией почвы, 45% развитием сельского хозяйства и скотоводства, 6% лесной промышленностью и только 4% развитием промышленности. Таким образом, добыча бокситов не является основной причиной уничтожения тропических лесов. Более того, добыча бокситов и производство алюминия позволяют создать рабочие места в странах, в которых находятся месторождения, и дать возможность местному населению работать в промышленности, а не в традиционном сельском хозяйстве. Несмотря на то, что алюминий является одним из важнейших факторов развития экономики в данных странах, его производство может быть организовано на достаточно малых площадях.

Высокоразвитые западные страны, не имея достаточных запасов бокситов, обладают большим количеством прочих материалов, которые являются потенциальными источниками сырья для производства алюминия (глина, отходы горнодобывающей промышленности, анортозит). Данное сырье имеет малое содержание алюминия – всего 10-20 процентов и является потенциальным источником сырья. Однако, несмотря на то, что добыча алюминия из такого сырья технически возможна, она не является экономичной.