Povijest Boksita. BOKSIT (Alumijeva ruda) August Breihaupt. Osnovno o boksitu

Transcript

1 Povijest Boksita BOKSIT (Alumijeva ruda) Tomislav Bratko Boksit je prvi put nađen u Francuskoj (1821.) kod mjesta Les Baux (LeBo), pa je po njemu dobio ime boksit. Isti material kasnije su pronašli i kraj Bohinjske Bistrice, pa su ga prema tom mjestu nazvali vohajnitom (prema njemačkom nazivu mjesta Wocheiner Feistritz). August Breihaupt Boksitni materijal nađen je i u Dalmaciji kod Kljaka u okolici Drniša, pa je po tom nalazištu nazvan kljakitom. Otkrio ga je njemački minerolog August Breihaupt. Osnovno o boksitu Boksit je polimineralni agregat sastavljen od aluminijskih hidroksida. Hidroksidi su spojevi kojima je anion hidroksid-ion, ili spojevi koji u anionu uz kisik sadrže i hidroksidniion. U hidroksidima koji imaju slojevitu rešetku većinom prevladavaju slabe Van der Walsove sile, pa se odlikuju kalavošću po slojevima. 1

2 Hidroksidi aluminija HIDRARGILIT ili ĐIPSIT Al(OH)3 - kristalizira u monoklinskom sustavu - kristali su mu sitni i imaju pločasti habitus - tvori zemljaste, ljuskaste i sigasto-koraste agregate - tvrdoća od 2,5 do 3 - srebrnastobijel je, sivkast ili zelenkast - u Hrvatskoj ga ima kod Drniša, Knina i u Lici, a u svijetu u Rusiji, Francuskoj, Grčkoj, Mađarskoj, SAD-u i Brazilu. - hidrargilit se rabi za dobivanje aluminija Hidroksidi aluminija DIJASPOR -AlOOH - kristalizira u rompskom sustavu - kristali imaju pločast ili igličast habitus - tvori listićaste, štapićaste ili vlaknaste agregate - tvrdoća od 6,5 do 7 - bijel je, a s primjesama može biti sivkast, žućkast zelenkast, crvenkast ili ljubičast. - u Hrvatskoj ga ima kod Mazina i u Lici, a u svijetu u Grčkoj, Rusiji, Švicarskoj i SAD-u - rabi se za dobivanje aluminija te proizvidnju vatrostalnih materijala Dijaspor Hidroksidi aluminija BEMIT γ-alooh -jedna od dimorfnih, rompskih modifikacija AlOOH, druga je dijaspor -razlikuje se od dijaspora po unutrašnjoj građi -mekši je od dijaspora, tvrdoća mu je 3 po Mohsovoj skali i gustoća približno 3,1 2

3 Bemit Ta tri minerala glavni su sastojci BOKSITA, koji se često uvrštava među minerale, ikao to nije, nego je sedimentna stijena koja sadrži smjesu hidroksida aluminija i u manjoj količini hidroksida željeza te niz drugih minerala (pretežno glina). Neki boksiti sadrže samo jedan ili dva od spomenutih hidroksida, pa se prema prevladavajućem mineralu i zovu hidrargilitni, dijasporni ili bemitni boksiti. Boksiti se javljaju u različitim bojama koje se kreću od svijetlo sive, roze ili žute do tamno smeđe i tamno crvene. Boja je u velikoj mjeri određena vrstom, prema i veličiničestica minerala željeza. Vrlo raspršeni getit teži da bude žut i smeđ, a tamne crvene tonove obično vežemo s grubljim hematitom. Boksit je porozan, fine zrnate teksture, kompaktan i ima nepravilan lom. Oolitske teksture su česte, sa zaobljenim kamenim zrnima ugrađenim u glinastu masu, a može se prostirati unutar cijelog ležišta. 3

4 Industriski procesi dobivanja boksita Geološki stari boksiti su vrlo teški, njihova specifična težina iznosi i do 3,6 kg/dm³, dok su mlađi boksiti s pretežno gibsitom mekani i imaju specifične težine oko 2,0 do 2,5. kg/dm³. Industrijski procesi koji se koriste za iskorištavanje boksita su relativno jednostavni u usporedbi s drugim industrijskim mineralima, jer je većina rude boksita koja se eksploatira, zadovoljavajuće kvalitete. Bayer-ov proces Proces se sastoji od niza standardnih postupaka: drobljenje, pranje, sušenje i mrvljenje da bi se uklona glina i ostale nečistoće. Pranje se obično izvodi s četkama opremljenim s vibracijskim pregradama, sušenje se obavlja u rotacijskim pećima. Brušenje se može obaviti suhom ili mokrom stanju. Separacija teškim tekućinama se koristi za uklanjanje željeznih minerala u lateritskim boksitima, a za sideritom bogatim rudama, uklanjanje FeCO3 postiže se spiralnim magnetskim usmjerivačem visokog intenziteta magnetskog razdvajanja. Bayer-ov proces je glavni industrijski proces za preradu boksita i proizvodnju alumina (aluminij oksid). Boksit, najvažnija ruda aluminija, sadrži samo % aluminij oksida (Al2O3, glinica), ostatak čini smjesa silikata, raznih željeznih oksida i titandioksida. (wikipedija) 4

5 Carl Josef Bayer ( ) Bayer-ov proces Bio je austrijski kemičar koji je izumio proces Bayer, vađenje alumina iz boksita, nužan uto vrijeme za ekonomičniju proizvodnju aluminija. Bayer-ov proces U Bayer-ovom procesu, boksit se drobi i melje te ispire s vrućom otopinom natrij hidroksid, NaOH, na 175 C. Na taj način glinica se pretvara u rudi, natrijevaluminat NaAl(OH)4, prema kemijskoj reakciji: Al2O3 + 2NaOH + 3H2O 2NaAl(OH)4 Ostali dijelovi boksita se ne otapaju i nakon ispiranja se uklanjaju filtriranjem. Smjesa krutih nečistoća se zove crveni mulj i predstavlja problem za odlaganje. Nakon toga se slabo alkalna otopina hladi, a aluminijev se hidroksid taloži kao bijela, pahuljasto čvrsta tvar prema reakciji: NaAl(OH)4 Al(OH)3 + NaOH Slijedi zagrijavanje na 980 C (kalciniranje), pri čemu se aluminijev hidroksid raspada na aluminijev oksid, oslobađajući vodene pare u procesu: 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O Velik dio tako proizvedenog aluminijeva oksida naknadno otapamo u Hall-Héroult procesu kako bi se proizveo aluminij. Ležišta boksita Ležišta boksita javljaju u iznimno različitim geološkim okolnostima i shodno tome, mnoge klasifikacije su predložene od strane geologa da se opišu pojave boksita. Ležišta boksita su klasificirana prema kemijskom sastavu, geološkom porijeklu, teksturi, topografskoj poziciji, stijeni domaćinu i obliku pojavljivanja. Najčešća metoda klasifikacije ležišta je prema stijenama podloge, pri čemu se boksiti dijele na karbonatne boksite i silikatne boksite (ili laterite). Drugi način klasifikacije je temeljen na oblicima i pojavljivanju ležišta boksita. 5

6 Rezidualni sedimenti Rezidui ili rezidualni sedimenti sadrže rezidualni kvarc i tinjce, silikatne mineralne male topljivosti te nove minerale nastale pri kemijskom trošenju stijena, najčešće minerlae glina, željezove okside i hidrokside te aluminijeve hidrokside. Među reziduima su lateritne stijene (lateriti i boksiti) i zemlja crvenica (terra rossa). Lateritne stijene Lateritne stijene su produkti intenzivnog fizikalnog i kemijskog površinskog trošenja alumosilikatih stiijena u uvijetima tropske klime. U osnovi se sastoje od željezovih oksida i hidroksida, aluminijevih hidroksida, minerala glina (pretežno kaolinita) i kvarca. Ako su prevladavajući sastojci lateritne stijene željezovi oksidi takva stijena se zove LATERIT. BOKSIT je član grupe lateritnih stijena i kao prevladavajući sastojak sadrži aluminijeve hidrokside (hidragilit, dijaspor i bemit). Boksiti koji nastaju na alumosilikatnoj podlozi zovu se lateritni boksiti, a oni koji nastaju na karbonatnoj podlozi iz netopljiva alumosilikatnog ostatka ili alumosilikatnih materijala nanešenih na karbonatnu podlogu zovu se krški boksiti. Lateritni sedimenti Lateriti Lateriti i boksiti se nazivaju željezovom odnosno aluminijevom rudom kada je gospodarski opravdana ekstrakcija željeza, odnosno aluminija iz dotičnog laterita, odnosno boksita. Kriteriji na temelju kojih se oni smatraju rudama ovise o stanju svjetske ekonomije i razvoju tehnologije. 6

7 Zemlja crvenica (Terra rossa) Zemlja crvenica ili Terra rossa sadrži kaolinit, tinjce i kvarc te manji udio hematita, getita, plagioklasa, kalijeva feldspata i amorfne tvari. Crvena je, smeđastocrvena ili žućkastocrvena, a nastaje na karbonatnoj podlozi, osobito na krškim terenima mediteranskog područja. Materijal za tvorbu nanesen je ili vjetrom ili spiranjem te pomješan s tlom nastalim trošenjem karbonatnih stijena. Zemlja crvenica je obradivo tlo. Zemlja crvenica (Terra rossa) Ležišta boksita u Hrvatskoj Ležišta i pojava aluminijeve rude boksita nalazilo se u većem dijelu Hrvatske u tolikom broju da je s pravom nazvan našim ''nacionalnim mineralom''. Boksitna rudišta nalaze se u Kordunu i okolnim područjima, u Lici, Istri, Bukovici, Promini i Moseću, od Sinja do Imotskog, a u novije vrijeme minerološki zanimljive pojave otkrivene su i u našim sjevernim krajevima : Ravnoj gori, Papuku i Krndiji. Nije stoga neobično da je boksit istraživanviše negoli ijedna druga ruda u Hrvatskoj. Boksiti naših ležišta postankom se dosta razlikuju, a to se održava u načinu njihova pojavljivanja, veličini ležišta, mineralnom sastavu i kvaliteti. Ležišta boksita u Hrvatskoj Prema postanku ležišta se boksita i boksitičnih sedimenata u našim terenima mogu pojednostavljeno svrstati u tri skupine: a) Ležišta boksita, glinovitih boksita, boksitičkih glina i glina trijske starosti (Slunj, Lika), potom jurska (Istra), pa i neogenska (Tounj, Peruča, Trilj) čine jednu takvu skupinu. b) Boksite starijeg paleogena (Istra, otoci, Dalmacija) i one mlađepalogenske starosti (Dalmacija) izdvaja se prema postanku kao posebnu skupinu i svrstava u boksite ''tip terra rossa''. c) Boksitička ležišta nastala mehaničkim putempretaloživanjem drugih ležišta. Najčešće je riječ o beznačajnim nalazištima koja su slabo istražena, a poznatija od ostalih su ona pronađena unutar Promina naslaga (Drniš, Studenci). 7

8 Sjeverna Hrvatska U prostoru sjeverne Hrvatske boksitne su tvorevine zabilježene u Ravnoj gori, Papuku i Krndiji. Redom su to manja nalazišta, zanimljiva samo kao geološke pojave. Karlovac-Slunj Trijaski boksiti Glavna karakteristika ležišta da im u većini slučajeva starost nije moguće dokazati. Ležišta su promjenjiva litološkog ssastava. Uglavnom se sastoje od glinovitog boksita s dosta proslojaka hematitičnih ili boksitičnih glina, pa čak i proslojaka ugljena. Glinoviti boksiti trijaske starosti nađeni su na nizu mjesta u Kordunu. Najpoznatija nalazišta nalaze se kraj Kokireva SI od Vojnića, uz Koranu kod Veljuna i Blagaja, potom u Marindolskom brdu, te kod Obajdina, Bročanca i Furjana JI od Slunja. Gornjokredni boksiti Karlovac-Slunj Opća odlika gornjokrednih boksita jest visoka kvaliteta, nizak sadržaj kaolinita i minerala željaza. Gornjokredni boksiti utvrđeni su u dva odvojenja područja. Jedno se nalazi u međurječju Kupe, Dobre i Mrežnice zapadno od Duge Rese, a drugo u Kordunu sjeverno od Veljuna. Neogenski boksiti Karlovac-Slunj Često su crvene, smeđecrvene ili žućkastocrvene boja, vrlo mekani i lako se drobe. Neogenski glinski boksiti nađeni su na četiri mjesa u području Mejašića i Rebrovića, te jugoistočna od Tounja. 8

9 Pleistocenski boksiti Karlovac-Slunj Pojavljuju se kao boksitične gline južno od Vukove Gorice, u okolici Bosanaca i Bosljeva. Prema obliku su izolirana ili sekundarna tijela koja leže preko svih starijih, mezozojskih sedimenata, otvorenih ovom području. Naslage boksitičnih glina talog su preostao nakon trošenja stijena i bogate su silicijem i željezom. Lika Boksitna ležišta nalaze se na granici srednjotrijaskih vapnenaca i transgresivno položenih gornjotrijaskih klastičnih naslaga. Na području Like nalaze se ležišta : Veliki Skočaj, Grgin brijeg, Vrace, Rudopolje, Kijani, Mazin, Labusi. Kninsko područje Nalazišta boksita i boksitičnih tvorevina u kninskom području nisu brojna niti su gospodarstveno vrijedna. Dinara-Svilaja U prostranstvima Dinare i Svilaje boksitna su u nalazištia vrlo rijetka. Orudnjenja se pojavljuju u nekoliko stratigrafskih horizonata, a nalazišta su redom bez gospodarstvene vrijednosti. a) Trijaske boksitične stijene u JI padnama Svilaje, sjeverno od Sutine pojave samo boksitično-željeznih breča. b) Donjokredni boksiti otkriveni su sjeverno od Kijeva, potom na SI padinama Kozjaka, te u Crvenim gredama i oko Velikog i Malog Lupoglava na Dinari. Boksiti na granici donje i gornje krede. Manje pojave boksita nađene su na južnoj strani Debelog brda na Dinari, sjeverno od Ogorja na Svilaji i SZ od Zelova. 9

10 Istra Istra je osim prema ugljenu i kamenu poznata i kao značajno boksitno područje Republike Hrvatske. Otkriveno je da se u Istri otkopavao i upotrebljavao boksit i prije 1821., kada je ruda otkrivena i opisana. Boksiti se u Istri pojavljuju u dva stratigrafska horizonta: sjeverno i južno od Limskog kanala te na području od Umaga do Oprtlja i dalje preko Pazina do Labina i Barbata, u području Učke i SI od Pule. Otoci Ležišta boksita ima na više otoka, od poznatijih to su Cres, Krk, Pag, Rab, Goli otok, Brač, Hvar, Murtrer, Pašman. Studenci-Imotski Ležišta i pojave boksita u području Studenca i Imotskoga vezani su za nekoliko sinklinala i antiklinala. Boksitno orudnjenje se nalazi u dva stratigrafska horizonta: jednom kredno-paleogenskih i drugom mlađepaleogenskih boksita, ili dvama nizovima boksitnih ležišta iste starosti. a) Kredno-paleogenski boksiti Najčeće je riječ o manjim ležištima i pojavama, s izdancima duljina od nekoliko metara do nekoliko desetaka metara i s debljinom boksita u prosjeku do 3 metra. b) Srednjoeocenski boksiti Boksit se nalazi u okršenu reljefu, ispunjavajući udubljenja u obliku lećastih, džepolikih rudnih tijela. Duljina izdanaka nije veća od 30 metara, a srednja deljina ležišta iznosi 3-6 metara. Vrgorac-Metković U široj okolici Vrgorca i Metkovića razvijene su pojave boksitnog orudnjenja duž kontakata senonskih vapnenaca i paleogenskih vapnenaca. Najveća boksitna nalazišta u vrgoračkome kraju pronađena su JI od Plane, gdje su zabilježene četri pojave od kojih najveća ima površinu m2, a najmanja 40 m2. 10

11 Ekonomska iskoristivost boksita S obzirom na kakvoću korištenog boksita, tijekom industrijskog procesa je potrebno 4-6 t osušenog boksita kako bi se proizvele 2 t aluminijevog-oksida, što na kraju ispadne 1 t čistog aluminija. Na svjetskom tržištu cijena se kreće od 0,01 $ za 0,45 kg boksita, 0,10 $ za 0,45 kg aluminija i 0,75 $ za 045 kg aluminijevog metala. Uporaba boksita Osim korištenje boksita za proizvodnju aluminija, boksit se koristi u metalurgiji i drugim industrijama. Zbog male težine (posebice uspoređujući sa željezom), prirodne otpornosti na koroziju, i fizikalnih svojstava pogodnih za kalupljenje aluminij ima široke primjene u: avioindustriji industriji pakiranja (aluminijska folija, limenke...) brodogradnji 11

12 prijenosu električne struje (dalekovodi) svemirskoj industriji (udio aluminija u svemirskim letjelicama je preko-80%) automobilskoj industriji (motor i drugi dijelovi), informatičkoj industriji (mobiteli, kabeli...) građevinarstvu (instalacije, građevinski elementi...) itd. 12