Бокситы латериты глиноземные породы

Аллитами, алюминистыми, или глиноземными породами называются породы, богатые свободным окислом алюминия (глиноземом). У них отношение Al2O3 : SiO2 > 1,0. Аллиты во многих отношениях родственны глинистым отложениям (сиалитам), в особенности каолинам и каолиновым глинам, состоящим главным образом из водных алюминиевых силикатов, у которых, однако, отношение Al2O3 : SiO2 < 1,0.

Минеральный и химический состав

Главными составными частями аллитов являются моногидратные окислы алюминия. (Al2O3 • Н2О), представленные бемитом Al2O3 • H2O его полиморфной модификацией — диаспорой Al2O3 • H2O и тригидратные соединения Al2O3 •3H2O— гидраргиллит, называемый также гиббситом. Кроме указанных минералов, представленных обычно в виде бесцветных аморфных и кристаллических разновидностей, в аллитах присутствует некоторое количество железа, титана и кремния.

Железо в значительной степени влияет на окраску пород и присутствует в форме гематита, гетита, магнетита, сидерита, лептохлоритов и сульфидов. Титанистые минералы достигают 5%. Представлены они ильменитом и рутилом. Иногда образуют тонкодисперсное вещество, соответствующее по своему составу лейкоксену и анатазу. Кремний присутствует в виде кварца или в составе глинистых минералов — преимущественно каолина и галлуазита.

В некоторых аллитах встречается примесь органического вещества и иногда фосфатов.

Среди алюминистых пород выделяют две разновидности: а) латериты, представляющие скопления глинозема на месте его образования в коре выветривания; латериты, представляющие промышленную ценность, называются иногда латерит-бокситами; б) бокситовые породы, возникающие всегда при переносе и последующем осаждении глинозема за пределами коры выветривания. Их разновидности, используемые в промышленности, называются бокситами.

По минералам глинозема В. С. Малявкин, а затем более полно Рожкова и Соболева выделили среди бокситов 3 группы — моногидратные, содержащие диаспор-бемит, трехгидратные, содержащие гидраргиллит, и смешанные, в которые входят моно- и трехгидратные минералы глинозема.

Главные типы пород

Латериты.

В состав латеритов входят каолинит, окись железа, свободный глинозем и двуокись титана. Большинство латеритов имеют каолинитово-железистый состав, реже встречаются латерит-бокситы, в состав которых входит глинозем, обычно в форме гиббсита, бемита, и двуокись титана. Латериты окрашены в красный, оранжевый, реже в розовый и светло-розовый цвет. Иногда с поверхности покрыты черной коркой. Она образуется в некоторых районах тропиков в результате химического выветривания пород, богатых алюмосиликатами. Каменистые латериты обычно пористы и шлаковидны, иногда имеют бобовую структуру.

Глинистые латериты затвердевают на воздухе и с давних пор используются в качестве строительного камня. Совершенно неправильно термин «латерит» применяют иногда к красноцветным продуктам выветривания, независимо от их состава. Мощность латеритовой коры выветривания достигает 10—15 м. В профиле коры хорошо выражены три зоны: а) поверхностная, сложенная обычно плотной железистой коркой и состоящая из гидроокисных соединений железа, отчасти магнетита и тригидратов алюминия; б) нижележащая зона обогащения, или пятнистая, сложена преимущественно1 тригидратными соединениями алюминия с примесью гидроокислов железа; в) зона разложения, для которой типичен каолинит; вниз по разрезу она постепенно переходит в не измененные материнские породы.

Верхний и средний горизонты латеритов содержат часто большое количество глиноземных и железистых бобовин, возможно, из-за частичного переотложения латеритов в озерах.

Одной из существенных особенностей латеритов является водопроницаемость. Поэтому латеритная кора выветривания непрерывно промывается дождевыми водами. В ее образовании очень большую роль играют также грунтовые воды. Полагают, что уровень этих вод примерно совпадает с кровлей зоны обогащения.

Латеритная кора выветривания развивается лишь в условиях жаркого, переменно-влажного климата. В результате весьма активного химического выветривания из верхних горизонтов латеритной коры выносятся все компоненты материнских пород, за исключением наименее подвижных соединений — окислов железа, алюминия и титана. При этом во влажные сезоны глинозем и железо перемещаются дождевыми водами в более нижние горизонты латеритной коры, а в сухие они вместе с капиллярной влагой поднимаются вновь к поверхности земли. В таких вертикальных перемещениях особенно активно участвуют соединения железа, значительно более подвижные по сравнению с глиноземом. Несомненно, что в коре выветривания происходит также перемещение соединений железа и глинозема грунтовыми водами и в горизонтальном направлении. Этим объясняется то, что некоторые латериты не содержат заметных скоплений свободного глинозема, однако многие отрицают возможность подъема глиноземных растворов кверху.

По мере углубления от поверхности земли активность химического выветривания уменьшается. Поэтому зона обогащения глиноземом подстилается каолинитовой зоной, в которой разложение материнских пород дошло лишь до образования каолинита без распада его на свободные окислы кремния и алюминия. На большей глубине залегают еще менее выветрелые породы.

Латериты развиваются при наличии определенного состава материнских пород, которые должны быть богаты щелочами и щелочными землями, развиваются также на базальтах, андезитах и других изверженных породах. Образованию латеритов способствует пологий рельеф, обусловливающий возможность длительного нахождения на поверхности земли продуктов вы ветривания; и кислая реакция среды, а также хороший дренаж территории, в условиях которого происходит вынос образующегося свободного кремнезема. При отсутствии дренажа возможен обратный процесс синтеза каолинита из глинозема и кремнезема. Латериты образуются в течение длительного промежутка времени. Позднеплиоценовые лавы лишены латеритной коры выветривания, тогда как на более древних породах в такой же обстановке развиты латериты.

 

Бокситы.

Бокситы характеризуются значительным разнообразием внешнего вида. Обычно они представлены плотными яшмовидными, реже рыхлыми пачкающими руки разновидностями. Столь же непостоянна их окраска в связи с присутствием различных примесей. Чаще других наблюдается красная, коричневая и зеленовато-серая окраски, иногда тесно сочетающиеся между собой. Реже встречаются серые, белые, желтые и почти черные разновидности. Характерен также значительный удельный вес, иногда магнитность. Разновидности бокситов, сходные с железными рудами, более тверды (царапают стекло) и дают на фарфоровой пластинке обычно коричневую, а не охристо-бурую черту. В бокситах в большинстве случаев отсутствует значительная примесь обломочных минералов. Кроме того, они не пластичны и не вскипают с соляной кислотой.

Резкое изменение окраски и плотности часто имеет место даже в пределах одной залежи бокситов. Так, например, в североуральских бокситах нижние горизонты залежи сложены красными пачкающими руки породами, которые сменяются выше более плотными зеленоватыми.

Минералогический состав бокситов в различных месторождениях значительно изменяется. По минералогическому составу А. Л. Любимов подразделяет бокситы России на следующие группы: а) корундовая группа, характерная для метаморфизованных месторождений; б) диаспорбемитовая группа, к которой относятся диаспоровые палеозойские геосинклинальные бокситы Урала и Сибири, диаспор-бемитовые — Южного Урала, каолинит-диаспоровые палеозойские и мезозойские — Средней Азии, хлорит-диаспоровые палеозойские— Урала и Сибири, хлоритоид-диаспоровые метаморфизованные — Сибири, бемитовые — Северного и Южного Урала и каолинит-бемитовые разновидности тихвинских бокситов; в) гидраргиллитовая (гиббситовая) группа, к которой относятся каолинит- гидраргиллитовые мезо- и- кайнозойские бокситы платформенного типа; г) смешанная группа, к которой относятся гидраргиллит-бемитовые разновидности тихвинских бокситов. Из приведенного видно, что бокситы в геосинклинальных областях в основном сложены моногидратами окиси алюминия, а в платформенных областях чаще тригидратными соединениями.

Для бокситов характерны различные типы коллоидных структур: бобовая, оолитовая, пизолитовая и гелевая.

Особенно часто наблюдается бобовая (ооидная) структура. Бобовины имеют обычно округлую, слегка продолговатую форму. Поперечник их в большинстве случаев колеблется от 1 до 15 мм. У многих бокситов бобовины, как правило, невелики по размеру и окрашены в тот же цвет, как и включающая их порода. У тригидратных бокситов основная масса в большинстве случаев светлее, чем бобовины, и они в пределах одной и той же породы могут быть окрашены в различные цвета. Кроме того, здесь часто встречаются крупные бобовины.

 
Реже наблюдается оолитовая структура, характеризующаяся присутствием оолитов ясно концентрического строения и цемента, сложенных шамозитом, диаспорой и гелями глинозема и железа. Иногда в бокситах присутствуют пизолиты (крупные оолиты).
 
Бокситы с гелевой структурой состоят из коллоидного вещества (бесструктурные бокситы). Иногда наблюдается слоистая текстура, намечаемая послойным расположением зернышек пирита, диаспора и шамозита в слабо раскристаллизованной основной массе. Разновидности бокситов с бобовой и оолитовой структурой обычно наиболее богаты глиноземом.
 
Иногда в бокситах встречаются следы корней растений.
 
Наиболее сложно определение в поле гиббсит-аллофановых бокситов, возникающих за счет инфильтрации глиноземсодержащих растворов. Подобные бокситы залегают обычно между известняками и покрывающими их глинистыми, часто углистыми и пиритизированными породами. Если в этих условиях встречается светло-серая, бледно-желтая или белая порода, не вскипающая при действии соляной кислоты, в разрыхленном виде порошковатая, не пластичная и не содержащая обломочного материала, то она должна быть подвергнута химическому изучению, так как может оказаться бокситом.
 

Происхождение

 
В зависимости от тектонического режима, при котором образуются бокситоносные отложения, Ю. К. Горецкий подразделяет их на отложения, связанные с устойчивыми и малоустойчивыми участками платформ, и на месторождения, связанные с окраинными частями геосинклиналей.
Бокситоносные отложения устойчивых участков платформ представлены гидраргиллитом. Более древние (палеозойские) имеют смешанный гидраргиллит-бемитовый состав и обычно окрашены железом в красноватый цвет. Структура оолитовая и бобовая. Встречаются рыхлые, глиноподобные и каменистые разности. Бокситы этого типа связаны с пестро-цветными отложениями, состоящими из переотложенной коры выветривания каолинитового состава, малоустойчивых осадочных, магматических и метаморфических пород, образовавшихся в условиях теплого влажного климата. Приурочены обычно к впадинам древнего рельефа. Среди них выделяют долинные, котловинные и карстово-котловинные месторождения.
 
Бокситоносные отложения, связанные с подвижными участками платформ, обычно дислоцированы и в различной степени метаморфизованы. Они располагаются на периферии угленосных впадин и приурочены к основанию угленосных пачек. Бокситы представлены здесь моногидратными разностями. Цвет их серый — обусловлен примесью органических веществ. Здесь встречаются как линзообразные, так и пластовые залежи.
 
Бокситоносные отложения, связанные с окраинными частями геосинклинальных прогибов, представлены обычно диаспором и бемитом.  Приурочены к карбонатным породам (известнякам и доломитам рифовой фации). Связаны они обычно с внутриформационными перерывами. Залегают на неровной поверхности. Нижняя часть бокситоносной толщи обычно имеет красную окраску и яшмовидна. В верхней части приобретает зеленую окраску или серую.
 

Геологическое распространение

 
Месторождения бокситов обнаружены в отложениях почти всех геологических систем, начиная от верхнего протерозоя. В некоторые периоды бокситообразование происходило очень интенсивно (D, С, Cr и Pg). Ю. К. Горецкий, анализируя распространение бокситовых месторождений в пространстве и во времени, отмечает, что они приурочены к пенепленизированным континентам, перекрывавшимся часто трансгрессирующими морями, где в связи с условиями влажного тропического и реже субтропического климата были развиты процессы химического выветривания. Ю. К. Горецкий отмечает также, что в течение перми, триаса и неогена, которые в общем характеризовались расчлененным рельефом, высоким положением материков, регрессиями и господством аридного климата, в районах, где горообразовательные процессы были слабо выражены, бокситообразование происходило в областях с влажным климатом.
 
Наиболее древними являются синийские боксонские бокситы. Бокситоносные горизонты известны в кембрии карбонатных отложений Дальнего Востока. К девонским и карбоновым месторождениям бокситов относятся окраинные участки Урало-Сибирской складчатой области, геосинклинальный режим которой закончился уже в герцинскую эпоху складчатости. В карбоне и перми бокситообразование происходит на платформе в районах, где намечалось медленное прогибание, главным образом в прибрежных зонах трансгрессирующих бассейнов. Ю. К. Горецкий выделяет пять областей: Китайскую, охватывающую территорию докембрийской платформы; Северо-Европейскую, охватывающую северную часть докембрия Русской платформы; Северо-Американскую, охватывающую докембрийскую и каледонскую платформы; Африканскую, приуроченную к верхнепалеозойским угленосным отложениям района Уганду, и намечает возможность бокситообразования в пределах Сибирской платформы (нижний горизонт Тунгусской свиты).
 
Бокситовые месторождения мезозойского и кайнозойского возраста объединяются Ю. К. Борецким в ряд поясов. Он выделяет Северный пояс, месторождения которого приурочены к окраинным частям пенепленизированного герцинского, каледонского и докембрийского основания. Они залегают здесь среди озерных или лагунных отложений и располагаются между 30 и 60 параллелями.
 

 Месторождения третичного и четвертичного возраста Южного пояса приурочены к молодым глыбовым поднятиям, покрытым корой выветривания докембрийского фундамента, реже к перекрывающим его палеозойским отложениям. Образовались они в условиях влажного тропического климата и связаны главным образом с континентальными или прибрежно-морскими отложениями. Распространены между 20 параллелью северной широты и 35 параллелью южной широты.

Альпийский пояс мелового и третичного бокситообразования расположен между Северным и Южным. Месторождения этого пояса связаны с карбонатными отложениями и приурочены как к внешним окраинам геосинклинальных прогибов, так и к периферической части внутренних массивов, характеризовавшихся слабым проявлением складчатости. Образование бокситов происходило в прибрежно-морских и лагунных условиях в периоды трансгрессий геосинклинадьных бассейнов на платформу или на территорию внутренних массивов при влажном тропическом и субтропическом климате. Этот пояс включает месторождения Испании, Франции, Югославии, Венгрии, Чехии, Австрии, Греции, Турции, Гималайской зоны Индии и Вест-Индии.
 
Тихоокеанский пояс платформенного неогенового бокситообразования подразделяется на две части — азиатскую и американскую. Азиатская часть окаймлена поясом альпийской складчатости с юго-востока, американская — с запада. Азиатская часть приурочена к платформенным участкам тихоокеанской складчатости. Бокситы связаны с молодыми лавовыми потоками и мезозойскими интрузиями, покрытыми корой выветривания. Американская часть приурочена к мезозойским внутригеосинклинальным платформам в системе Кордильер. К ним относятся месторождения штатов Вашингтон и Орегон и Панамского перешейка (Никарагуа, Гондурса и Сальвадора).
 

Практическое применение

 
Бокситы применяются для выплавки алюминия, производства искусственных абразивов, огнеупоров, получения глиноземистого цемента, как флюсы и поглотители.
 
Требование к бокситу, как исходному сырью для производства алюминия, изменяется в зависимости от способа переработки боксита на глинозем. При способе Байера употребляются бокситы с содержанием Al2O3 не менее 50% и с весовым отношением Al2O3 : SiO2 (кремневый модуль), равным 10—12. Содержание Al2O3 в бокситах, применяемых при переработке спеканием, может снижаться до 45—46% и даже ниже, но кремневый модуль не должен быть меньше 4,5. Содержание серы в бокситах, перерабатываемых на глинозем, не должно превышать 1-2%.
При производстве искусственных абразивов (электрокорунда) бокситы расплавляются в печах при температуре свыше 2000° в смеси с коксом и железной стружкой. При этом процессе употребляются бокситы с содержанием Al2O3 46—50% и при кремневом модуле 3,5—12. Крайне вредна примесь извести. Содержание серы допускается не более 0,3%.
 
Глиноземистые цементы содержат значительно большее количество Al2O3 по сравнению с обычными цементами (35—55% вместо 4—7%). Эти цементы обладают способностью быстро твердеть (в течение одних суток), выделяя при этом большое количество тепла, что позволяет вести кладку сооружений даже зимой. Изготовляются они путем обжига смеси боксита с известью и последующим тонким размолом ее. Для производства глиноземистых цементов употребляются несколько типов бокситов с содержанием Al2O3 от 27 до 4б% и более, при кремневом модуле 3,5— 7,0. Содержание серы допускается не свыше 0,5%.
 
Бокситы применяются в производстве высокоглиноземистых огнеупоров, сочетающих высокую огнеупорность с большой химической стойкостью. Для изготовления подобных огнеупоров применяют бокситы с содержанием Al2O3 не ниже 46%, при кремневом модуле 3,5—7,0, отношении СаО : Al2O3 не более 0,02 и содержанием серы не более 0,5%.
 
Бокситы успешно применяются также в качестве заменителя плавикового пшата при выплавке мартеновской стали, содействуя разжижению шлака и освобождению металла от фосфора и серы. В подобных бокситах содержание Al2O3 должно быть не менее 37% при кремневом модуле >2,1.
 
Бокситы применяются также для очистки нефтепродуктов от различных загрязняющих примесей. В особенности эффективным оказалось их использование для очистки от серы.
реклама

Mineralmarket