Contenuto
- Che cos'è la bauxite?
- Che cos'è la composizione di bauxiti?
- Proprietà fisiche della bauxite
- Bauxite utilizzata per la produzione di alluminio
- Uso della bauxite come abrasivo
- Uso della bauxite come sostituto
- Sostituti della bauxite
- Località Bauxite
Bauxite da Little Rock, Arkansas, esibendo un'abitudine pisolitica e la caratteristica colorazione del ferro rosso. Il campione è di circa 4 pollici (10 centimetri) di diametro.
Che cos'è la bauxite?
Molte persone sono sorprese nell'apprendere che la bauxite non è un minerale. È una roccia composta principalmente da minerali contenenti alluminio. Si forma quando i terreni di laterite vengono fortemente lisciviati dalla silice e da altri materiali solubili in un clima tropicale o subtropicale umido.
La bauxite è il minerale primario di alluminio. Quasi tutto l'alluminio che sia mai stato prodotto è stato estratto dalla bauxite. Gli Stati Uniti hanno alcuni piccoli depositi di bauxite ma almeno il 99% della bauxite utilizzata negli Stati Uniti viene importata. Gli Stati Uniti sono anche un importante importatore di metallo in alluminio.
Che cos'è la composizione di bauxiti?
La bauxite non ha una composizione specifica. È una miscela di ossidi di alluminio idrato, idrossidi di alluminio, minerali argillosi e materiali insolubili come quarzo, ematite, magnetite, siderite e goethite. I minerali di alluminio nella bauxite possono includere: gibbsite Al (OH)3, boehmite AlO (OH) e, diaspore, AlO (OH).
Proprietà fisiche della bauxite
La bauxite è in genere un materiale morbido con una durezza solo da 1 a 3 sulla scala Mohs. È da bianco a grigio a marrone rossastro con una struttura pisolitica, lucentezza terrosa e un basso peso specifico compreso tra 2,0 e 2,5. Queste proprietà sono utili per identificare la bauxite; tuttavia, non hanno nulla a che fare con il valore o l'utilità delle bauxiti. Questo perché la bauxite viene quasi sempre trasformata in un altro materiale con proprietà fisiche nettamente diverse dalla bauxite.
Pisoliti in bauxite: Vista ravvicinata del campione di bauxite nella foto nella parte superiore della pagina. Questa foto mostra i dettagli delle pisoliti.
Bauxite utilizzata per la produzione di alluminio
La bauxite è il principale minerale di alluminio. Il primo passo nella produzione di alluminio è quello di frantumare la bauxite e purificarla utilizzando il processo Bayer. Nel processo Bayer, la bauxite viene lavata in una soluzione calda di idrossido di sodio, che lisciva l'alluminio dalla bauxite. L'alluminio viene fatto precipitare dalla soluzione sotto forma di idrossido di alluminio, Al (OH)3. L'idrossido di alluminio viene quindi calcinato per formare allumina, Al2O3.
L'alluminio viene fuso dall'allumina usando il processo Hall-Heroult. Nel processo Hall-Heroult, l'allumina viene sciolta in un bagno fuso di criolite (Na3AlF6). L'alluminio fuso viene rimosso dalla soluzione per elettrolisi. Questo processo utilizza un'enorme quantità di elettricità. L'alluminio è generalmente prodotto dove i costi dell'elettricità sono molto bassi. Gran parte dell'alluminio utilizzato negli Stati Uniti viene prodotto in Canada utilizzando energia idroelettrica.
Bauxite senza pisoliti: Bauxite di Demerara, Guyana. Alcuni esemplari di bauxite non hanno le strutture pisolitiche. Il campione è di circa 4 pollici (10 centimetri) di diametro.
Uso della bauxite come abrasivo
L'allumina calcinata è un corindone sintetico, che è un materiale molto duro (9 sulla scala di durezza Mohs). L'allumina calcinata viene frantumata, separata per dimensione e utilizzata come abrasivo. La carta vetrata all'ossido di alluminio, le polveri di lucidatura e le sospensioni di lucidatura sono realizzate in allumina calcinata.
La bauxite sinterizzata viene spesso utilizzata come abrasivo sabbiante. Viene prodotto frantumando la bauxite in polvere e quindi fondendola in microsfere sferiche a temperatura molto elevata. Queste perle sono molto dure e molto resistenti. Le perle vengono quindi ordinate per dimensione per l'uso in diversi tipi di attrezzature di sabbiatura e per diverse applicazioni di sabbiatura. La loro forma rotonda riduce l'usura dell'attrezzatura di consegna.
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Uso della bauxite come sostituto
La bauxite sinterizzata viene anche utilizzata come propellente per giacimenti petroliferi. Nella perforazione di petrolio e gas naturale, la roccia del serbatoio viene spesso fratturata pompando fluidi nel pozzo a pressioni molto elevate. La pressione aumenta fino a livelli molto elevati che causano la frattura della roccia del serbatoio di scisto. Quando si verificano fratture, l'acqua e le particelle sospese note come "proppanti" si precipitano nelle fratture e le spingono aperte. Quando le pompe vengono spente, le fratture si chiudono, intrappolando le particelle di propensione nel serbatoio. Se nel serbatoio rimane un numero adeguato di particelle resistenti allo schiacciamento, le fratture saranno "protette" aperte, consentendo un flusso di petrolio o gas naturale dalle rocce e nel pozzo. Questo processo è noto come fratturazione idraulica.
La bauxite in polvere può essere fusa in microsfere a temperature molto elevate. Queste perle hanno un'altissima resistenza allo schiacciamento, e ciò le rende adatte come propulsori. Possono essere prodotti in quasi tutte le dimensioni e in una gamma di gravità specifica. Il peso specifico delle perle e le loro dimensioni possono essere adattati alla viscosità del fluido di fratturazione idraulica e alla dimensione delle fratture che si prevede si svilupperanno nella roccia. I proppant fabbricati offrono una vasta selezione di granulometria e gravità specifica rispetto a un proppant naturale noto come sabbia frac.
Sostituti della bauxite
Le risorse mondiali di bauxite sono adeguate per decenni di produzione ai tassi attuali. Altri materiali potrebbero essere utilizzati al posto della bauxite per la produzione di allumina. Minerali di argilla, alunite, anorthosite, ceneri di centrali elettriche e scisti bituminosi potrebbero essere utilizzati per produrre allumina ma a costi più elevati, utilizzando processi diversi. Il carburo di silicio e il corindone sintetico sono talvolta usati al posto degli abrasivi a base di bauxite. La mullite sintetica e l'ossido di magnesio a base di magnesite sono talvolta usati al posto dei refrattari a base di bauxite.
Località Bauxite
La bauxite si trova in abbondanza in molte località del mondo. Nel 2017 i dieci principali paesi produttori di bauxite erano: Australia, Cina, Brasile, India, Guinea, Giamaica, Russia e Kazakistan. Ognuno di questi paesi ha riserve sufficienti per molti anni di produzione continua. Alcuni hanno riserve per oltre 100 anni di produzione.
Gli Stati Uniti hanno piccole quantità di bauxite in Arkansas, Alabama e Georgia; tuttavia, negli Stati Uniti c'è pochissima estrazione di bauxite e viene importato almeno il 99% del consumo.