طرح فرآوری و تولید بوکسیت

بوکسیت (Bauxite) سنگی معدنی است که مقادیر زیادی آلومینیوم دارد. نام این سنگ از روستای لس بوکس (Les Baux) فرانسه گرفته شده است که برای اولین بار توسط پیر برتیه (Pierre Berthier) کشف شد. می توان گفت که تقریبا تمام نیاز تولید آلومینا و آلومینیوم بشر (بالای ۹۸%) از استخراج این سنگ تامین می‌شود.
منابع بوکسیت در جهان بسیار زیاد هستند. به طوری که گفته شده ذخایر این سنگ معدنی آلومینیوم ۳۰۰ سال آینده بشر را تضمین می‌کند! اما بیشتر این منابع در ۱۵ کشور استرالیا، آمریکا، روسیه، گینه، ویتنام، هند، جامائیکا، برزیل، غنا، چین، یونان، سورینام، سریلانکا، قزاقستان و ونزوئلا توزیع شده‌اند. (طرح فرآوری و تولید بوکسیت)

ترکیبات بوکسیت

مهم‌ترین ترکیبات این سنگ رسوبی را اکسیدهای آلومینیوم آبدار، هیدروکسیدهای آلومینیوم، مواد معدنی رسی مانند کوارتز، هماتیت (Fe2O3)، مگنتیت، سایدریت، گوتیت (FeO(OH)) و مقادیر کمی از آناتاز (TiO2) و ایلمنیت (FeTiO3) تشکیل می‌دهند

انواع بوکسیت

بوکسیت ‌های لاتریتی

بیشترین نوع بوکسیت موجود در جهان از این نوع است و غالبا در کشورهایی با اقلیم استوایی یافت می شود. این نوع پس از فرایند لاتریزه شدن سنگ‌ های سیلیکاتی مانند گرانیت، گنیس، بازالت، سینیت و شیل تشکیل می شود.
نکته مهم این است که تشکیل بوکسیت ‌ها ارتباط زیادی با شرایط شدید هوازدگی به همراه بستر آبی غنی دارد. این موضوع در مقایسه با خاک های لاتریتی غنی از آهن بیشتر خود را نشان می دهد.
در واقع وجود این شرایط است که سبب می شود کائولینیت به شکل رسوب از سنگ خارج شده و ژیپسیت در بوکسیت نفوذ کند و سنگ های نهایی در طی زمان پدید آیند. در نوع لاتریتی عموما مناطقی با درصد بالای آلومینیوم در زیر لایه ای از اکسید آهن تشکیل می شود.

بوکسیت‌ های کربنی

این نوع از سنگ ها کمیاب تر هستند و اغلب در اروپا، گینه و جاماییکا بر روی سنگ ‌های کربنی (سنگ های آهک و دولومیت) تشکیل می شوند. به عبارتی، بوکسیت های کربنی از هوازدگی لاتریتی و انباشته شدن لایه‌ های سفالی روی سنگ‌ های کربنی و سپس حل شدن تدریجی این لایه‌ های انباشته شده با سنگ آهک در طول فرایند هوازدگی شیمیایی پدید می آیند.

ویژگی‌های کانی بوکسیت

تنوع رنگی و درخشندگی خاکی

این سنگ معدنی در رنگ‌های سفید، خاکستری و قهوه‌ای مایل به قرمز یافت می‌شود.

ساختار پیزولیتی

ساختاری با یک هسته‌ی واحد که لایه‌های متحدالمرکز به دور آن تشکیل شده‌است.

وزن مخصوص پایین

وزن مخصوص بوکسیت بین ۲ تا ۵/۲ نیوتون بر متر مربع است.

سختی کم

ویژگی دیگر این سنگ معدنی سختی بسیار کم آن در مقیاس بین ۱تا ۳ موس است.

کاربردهای بوکسیت

بوکسیت به دلیل ناخالصی‌هایی که دارد، نمی‌تواند به صورت فرآوری نشده مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین باید طبق کاربرد مورد نظر فرآوری و یا ماده مهندسی مورد نیاز از آن استخراج شود.

استخراج آلومینیوم

حدود ۹۰ درصد بوکسیت استخراج شده صرف تامین آلومینیوم مورد نیاز صنایع می‌شود. البته آلومینیوم به صورت مستقیم به دست نمی‌آید و لازم است طی عملیاتی که به نام عملیات بایر (Bayer) شناخته می‌شود، به آلومینا تبدیل شود. در ادامه آلومینا با فرآوری تبدیل به آلومینیوم می‌شود. بنابراین تولید آلومینیوم را می‌توانیم در سه مرحله خلاصه کنیم:
قدم اول: کانی‌های درشت به قطعات ریزتر خرد می‌شوند.
قدم دوم: به کمک فرآیند بایر (Bayer) بوکسیت تصفیه می‌شود. طی این فرآیند کانی در محلول گرم سدیم هیدروکسید سدیم شسته می‌شود در نهایت آلومینیوم به صورت (Al(OH)3) رسوب می‌کند. در ادامه با حرارت دادن هیدروکسید در دمای حدودی C980° آلومینا تولید می‌شود.
۲Al(OH)۳ → Al۲O۳ + ۳H۲O
قدم سوم: برای به دست آوردن آلومینیوم خالص از فرآیند هال-هرولت (Hall-Heroul) استفاده می‌شود. در این روش آلومینا در حمام مذاب کریولیت (Na3AlF6) حل می‌شود. این کار باعث پایین آمدن دمای ذوب آلومینا تا °۹۶۰ می‌شود. در نهایت با استفاده از فرایند الکترولیز، آلومینیوم مذاب حاصل می‌شود.
Al۲O۳ + ۳C → ۴Al + ۳CO۲

استحصال گالیم

همزمان با فرآیند بایر و تبدیل بوکسیت به آلومینا، گالیم از محلول هیدروکسید سدیم رسوب می‌کند. این گالیم را می‌توان با روش‌های مختلف استخراج کرد. راندمان استخراج گالیم به غلظت سنگ معدنی بستگی دارد.

روانساز در صنعت فولاد

بوکسیت به دلیل سختی پایین به عنوان یک روانساز پالپ خوب در فولادسازی شناخته می‌شود و جایگزین مناسب و ارزانتری نسبت به فلورین است.

ماده ساینده

به وسیله زینترینگ این سنگ معدنی می توان یک ماده ساینده مناسب برای فرایندهای سند بلاست (Sand-blast) به دست آورد. این ماده با خرد کردن و پودر کردن بوکسیت و آگلومره کردن آن در دمای بالا تولید می‌شود. از این آگلومره‌ها برای کاهش ساییدگی در قطعات سند بلاست استفاده می‌شود.

ماده اولیه سیمان نسوز

این نوع سیمان از مخلوط کردن آهک با نسبت مساوی از بوکسیت به دست می‌آید. آلومینا و سیلیس تشکیل مولایت می‌دهند که این فاز باعث افزایش نقطه ذوب می‌شود.

ویژگی های بوکسیت

وزن مخصوص بوکسیت بین ۲ تا ۵/۲ نیوتون بر مترمربع است. همچنین ویژگی دیگر این سنگ معدنی، سختی بسیار کم آن در مقیاس بین ۱تا ۳ موس است. البته این تفاوت‌ها در خواص بیان شده، تاثیری در مرغوبیت این ماده معدنی نخواهد داشت.
این ماده معدنی به علت ناخالصی‌هایی که دارد، نمی‌تواند به صورت فرآوری نشده به کار گرفته شود، از همین رو باید براساس کاربرد مورد نظر فرآوری یا ماده مهندسی مورد نیاز از آن استخراج شود.

بررسی خواص عمومی بوکسیت

ترکیب شیمیایی

بوکسیت یک ترکیب شیمیایی مشخص ندارد، چرا که فرایندهای طبیعی که منجر به تشکیل این سنگ رسوبی می شوند، همواره یکسان نیستند. اما می توان گفت که ترکیباتی مانند هیدروکسیدهای آلومینیوم، رس های معدنی، کوارتز، هماتیت، مگنتیت، سیدریت و ژئوتیت همواره در این سنگ دیده می شوند. به علاوه، ترکیبات معدنی آلومینیوم مانند ژیپسیت AL(OH)3، بوهمیت (ALO(OH و دیاسپور (ALO(OH از مهم ترین ترکیباتی هستند که در این سنگ مشاهده می شوند.

خواص فیزیکی

خواص فیزیکی بوکسیت بسته به محیط استخراج آن می تواند متفاوت باشد. چرا که در مناطق گوناگون، کانی هایی با ترکیبات شیمیایی متفاوت یافت می شوند.
آن طور که در منابع علمی ذکر شده، بوکسیت ماده ای نرم با سختی مقیاس موهس در حدود ۱ تا ۳ است. وزن مخصوص آن نیز بین ۲ تا ۲/۵ نیوتون بر متر مربع عنوان شده است. معمولا رنگ آن سفید متمایل به خاکستری با جزیره هایی نارنجی، زرد، قرمز و قهوه ای است.
در واقع این جزیره ها باعث شده اند که سنگ بوکسیت به شکل ساختاری با یک هسته واحد به نظر برسد که لایه ‌های هم مرکز به دور آن تشکیل شده‌ اند. به این ظاهر خاص اصطلاحا پیزولیتیک (PISOLITIC) گفته می شود.

کد آیسیک مرتبط با طرح فرآوری و تولید بوکسیت

کد آیسیک مخفف International Standard Industrial Classification (سیستم بین المللی طبقه بندی استاندارد صنایع) است. کد گذاری به عنوان روش ساده و دقیق برای تعیین هویت کالا، قطعات ، مدارک و اموال ، سالها است که در سطح شرکت هاو زنجیره های تأمین مورد استفاده قرار می گیرد.
با توجه به بررسی های انجام شده کد آیسیک بوکسیت به شرح جدول ذیل می باشد

کد تعرفه گمرکی مرتبط با طرح فرآوری و تولید بوکسیت

تعرفه یا به عبارت دیگری(TARIFF) یک نوع معیار رقمی و یا عددی می باشد برای شناسی و تعیین جایگاه کالا در ترخیص کالا .
تعرفه گمرکی میزان حقوق ورودی قابل پرداخت برای ورود کالا می باشد.تعرفه گمرکی در بستر تاریخ مبتنی بر سیستم و روش های خاصی از قبیل اداره گمرک،آمار،حمل و نقل،بیمه و غیره طراحی و مورد استفاده قرار می گیرد.
با توجه به بررسی های انجام شده کد تعرفه گمرکی بوکسیت به شرح جدول ذیل می باشد

فرآوری بوکسیت

بوکسیت معمولا به صورت معدن روباز استخراج می‌شود، زیرا مناین منابع به سطح زمین نزدیک بوده و عمدتا می‌توان بدون نیاز به حفاری زمین یا با حفاری کمی به آن دست یافت. در سال ۲۰۱۰ میلادی حدود ۷۰ تا ۸۰ درصد بوکسیت خشک دنیا ابتدا به تولید آلومینا و سپس با استفاده از برق کافت به تولید آلومینیوم منجر می شود. سنگ‌های بوکسیت معمولا با توجه به استفاده صنعتی و تجاری شامل دسته‌های متالورژیکی، سایشی، سیمان، شیمیایی و مواد نسوز می شود.
سنگ بوکسیت معمولا در مخازن تحت فشار به همراه سدیم هیدروکسید تا دمای ۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد حرارت داده می‌شود که در این بازه دمایی، آلومینیوم به صورت سدیم آلومینات حاصل می شود. ترکیبات شامل آلومینیوم متفاوتی در سنگ‌های بوکسیت وجود دارد، نوع این ترکیبات کیفیت و چگونگی محصول مخزن تحت فشار را تعیین می‌کند. باقیمانده این ماده معدنی و سرباره این مخزن پس از استخراج آلومینیوم شامل ترکیبات اکسیدآهن، کلسیم، سیلیس، تیتانیوم و مقادیری آلومینیوم باقیمانده است. پس از جداسازی باقیمانده بوکسیت با استفاده از فیلتر، جیبسیت خالص باقیمانده پس از سرد شدن در مذاب نفوذ می‌کند.
در ادامه این مذاب با دانه‌های کوچک آلومینیوم هیدروکسید تغذیه می‌شود. جیبسیت موجود در باقیمانده این ماده معدنی معمولا در کوره‌های دوار در دمای بالای هزار درجه سانتیگراد به صورت اکسید آلومینیوم استحصال می‌شود. این اکسید آلومینیوم در دمای ۹۶۰ درجه سانتیگراد به صورت رسوب از مذاب کریولیت خارج می‌شود. در مرحله بعد، این بخش از مذاب حاصل با عبور جریان طی یک فرآیند الکترولیزی که فرآیند «هال-هرولت» نام دارد، به تولید آلومینیوم منجر می شود. نامگذاری این فرآیند به احترام مبتکران اهل آمریکا و فرانسه آن است. پیش از ابداع این فرآیند و همچنین پیش از ابداع فرآیند دویل، سنگ معدن آلومینیوم به همراه عناصر خالصی مانند سدیم و پتاسیم در شرایط خلاء در معرض حرارت قرار می‌گرفت. این فرآیند پیچیده بود و مواد مصرفی آن در آن زمان قیمت بالایی داشتند، این موارد سبب شد که آلومینیوم خالص در آن زمان از طلا نیز گران‌تر باشد.

تولید بوکسیت در جهان

استرالیا بزرگترین تولیدکننده بوکسیت در دنیا به شمار می رود و چین جایگاه دوم را دارد. در سال ۲۰۱۷ میلادی، چین بزرگترین تولیدکننده این ماده معندی در جهان با تولید تقریبی نیمی از بوکسیت تولیدی در جهان بود که پس از آن کشورهایی همانند روسیه، کانادا و هند به ترتیب در مقام‌های بعدی قرار داشتند. باوجود افزایش روزافزون تقاضای آلومینیوم در بازارهای جهانی، منابع یافته شده بوکسیت به اندازه‌ای است که نیاز بشر به آلومینیوم را برای قرن‌ها تأمین می‌کند. رشد بازیافت آلومینیوم که کمک بالایی به حفظ انرژی الکتریکی می‌کند، در حفظ منابع بوکسیت نیز تأثیر بسزایی دارد.
در ماه نوامبر سال ۲۰۱۰، اعلام شد، منابع بوکسیت ویتنام با مجموع ۱۱هزار میلیون تن (۱۱ تریلیون کیلوگرم) بزرگترین منبع بوکسیت در جهان است.

ذخایر جهانی بوکسیت

بزرگترین تولید کننده بوکسیت در جهان، استرالیا است. این کشور در سال ۲۰۱۸ حدود ۸۶۴۰۰ تن بوکسیت تولید کرده است که در نوع خود شگفت انگیز است. پس از استرالیا، چین با تولید ۷۹۰۰۰ تن در جایگاه دومین تولید کننده این سنگ ارزشمند قرار دارد. برزیل، هند، اندونزی و روسیه دیگر کشورهایی هستند که بیشترین منابع و بالطبع بالاترین میزان تولید را پس از کشورهای فوق دارا هستند.

میزان و سهم کشور ها از ذخایر معدنی بوکسیت در جهان

ذخایر بوکسیت در ایران

ذخایر ایران غالبا از نوع فسیلی است و عمدتا در اواخر دوران اول، پرمین و اوایل دوران دوم زمین شناسی تشکیل شده است. در دوره «کرتاسه» نیز ذخایر این سنگ در ایران تشکیل شده است که در منطقه زون زاگرس و بین سازندهای ایلام و سروک دیده می شود.
در ایران ذخایر متعددی از این سنگ با مشخصات مختلف و متغیر یافت می شوند که تقریبا اکثر آن ها از نوع کانسارهای «کارستی» است. این ذخایر از نوع مدیترانه ‌ای به شمار می روند و دارای ترکیب کانی‌ شناسی «دیاسپور ـ بوهمیت» هستند که عموما در مناطق ایران مرکزی، البرز و زاگرس جای گرفته ‌اند.
همچنین کانسارهای یزد که در شمال و غرب این منطقه وجود دارند، از اهمیت بالایی برخوردارند. برای مثال در شمال یزد، در مناطق «دشت ده» و «چک‌چک» کانسارهایی از این سنگ یافت می شوند. در غرب این مناطق هم در محدوده‌ های «نصرآباد» تا «صدرآباد»، «گانو» و «سرفاریابگ» کانسارهای بوکسیت وجود دارند.
میزان ذخیره منطقه «صدرآباد» حدود ۲/۵ میلیون تن بوکسیت با عیار ۴۸ درصد تخمین زده شده است. برخی دیگر از معادن فعال بوکسیت کشور شامل «شاه بلاغی»، «گوش‌ کمر»، «بیگلر»، «جمال ‌الدین»، «زان»، «سفیدکمر»، «قشلاق»، «مغدون» و «جاجرم» هستند که در تهران، یزد، قزوین، کهگیلویه و بویراحمد، گلستان و خراسان‌ شمالی واقع شده اند.

وضعیت واحد های فعال طرح فرآوری و تولید بوکسیت

در نمودار زیر تعداد و ظرفیت واحدهای تولید بوکسیت در کشور به تفکیک استان آمده است .

وضعیت واحد های فعال طرح فرآوری و تولید بوکسیت

در نمودار زیر تعداد و ظرفیت واحدهای تولید بوکسیت در کشور به تفکیک استان آمده است .

درصورت تمایل به این مطلب امتیاز دهید: