Промышленные типы месторождений алюминия и основные типы руд
| Промышленный тип месторождений | Рудоносная формация | Минеральный тип руд | Среднее содержание Al2O3, (SiO2), % | Попутные компоненты | Промышленный (технологический) тип руд | Примеры месторождений |
| Бокситовый латеритный | Линейных и площадных латеритных кор выветривания по магматическим, метаморфическим и осадочным породам | Гётитшамозит-бёмитовый | 49 (8) | Ga | Металлургический алюминиевый (пиро- и гидрометаллургический) | Висловское, Мелихово-Щебекинское, Верхне-Щугорское (Россия) |
| Площадных латеритных кор выветривания (покровов) по магматическим, метаморфическим и осадочным породам | Гиббситовый | 46–54 (1–5) | – | То же | Боке, Фриа (Гвинея), Тромбетас (Бразилия), Джарела (Индия) | |
| Бокситовый полигенный | Элювиальных и перемещенных покровов и линзовидных залежей в терригенных и карбонатных породах | Гётит-шамозит-бёмитовый | 46–51 (5–9) | Ga, V | « | Вежаю-Ворыквинское (Россия) |
| Элювиальных и перемещенных покровов по терригенным породам | Гиббситовый | 53–59 (3–10) | « | Уэйпа и др. (Австралия) | ||
| Бокситовый осадочный терригенных толщ | Бокситоносная терригенная (линзовидные и пластообразные залежи, выполняющие крупные котловины в терригенных породах) | Каолинит-гиббсит-бёмитовый | 45–53 (15–18) | Ga, V | Металлургический алюминиевый (магнитно-флотационно-пиро- и гидрометаллургический) | Иксинское, Плесецкое, (Россия) |
| Бокситоносная терригенная (линзовидные залежи, выполняющие мелкие и средние котловины в карбонатных и терригенных породах) | Каолинит-гиббситовый | 40–43 (4–8) | Ga, V | То же | Татарское, Верхотуровское, Центральное (Россия) | |
| Бокситовый осадочный карбонатных толщ | Бокситоносная терригенно-карбонатная (линзовидные и пластообразные залежи, выполняющие карстовые депрессии в карбонатных породах) | Бёмит-диаспоровый, гиббситовый | 50–54 (2–11) | Ga | Металлургический алюминиевый (пиро- и гидрометаллургический) | Кальинское, Черемуховское (Россия), Манчестер, Сент-Элизабет (Ямайка), Халимба (Венгрия) |
| Нефелиновый | Щелочных габброидов (штоковые и дайковые тела) | Нефелиновый | 22,5 | – | Металлургический алюминиеый (магнитно-флотационно-пиро- и гидрометаллургический) | Кия-Шалтырское (Россия) |
| Центральных интрузий агпаитовых нефелиновых сиенитов (пластообразные тела) | Апатит-нефелиновый | 13,6 | Апатит, cфен, Ga, Rb, Cs | То же | Расвумчорское, Кукисвумчорское, Юкспорское (Россия) | |
| Щелочных габброидов (штоковые и дайковые тела) | Нефелиновый | 18–24 | – | « | Горячегорское (Россия) | |
| Алунитовый | Пластообразный, жильный в туфах и вторичных кварцитах | Алунитовый | 20–25 | V, H2SO4, квасцы | Металлургический алюминиевый (пиро- и гидрометаллургический) | Фан-Шань, Тайху (Китай), Загликское (Азербайджан), Босагеинское (Казахстан) |
Латеритные месторождения заключают подавляющую часть мировых запасов бокситов. Их образование связано с глубоким химическим выветриванием алюмосиликатных пород разного состава и возраста в условиях влажного или переменно-влажного тропического климата. Большая часть месторождений располагается на древних платформах в пределах щитов и антеклиз – на территории Африки, Индии, Южной Америки. Бокситовые залежи плащеобразные, как правило, не дислоцированы, обладают крупными запасами, характеризуются высоким качеством бокситов и благоприятными условиями разработки. Бокситы месторождений образуют покровы мощностью 5–10 м на вершинах плоских платообразных возвышенностей (бовалей).
На территории России к этому типу отнесено Висловское месторождение раннекаменноугольного возраста, главным рудообразующим минералом на котором является бёмит.
Полигенные месторождения характеризуются генетически разнородными залежами и являются переходными между латеритными и осадочными месторождениями терригенных толщ. Для них характерны крупные и средние по размерам линзообразные рудные залежи, образованные латеритными (структурными), а также осадочными (переотложенными) бокситами. Выполняют они обычно присклоновые депрессии различного генезиса, размера и морфологии. Наиболее крупными из них являются покровные залежи. Типичными объектами этого типа являются неогеновые покровы гиббситовых бокситов северо-восточной Австралии. В бокситовой толще выделяют два или три горизонта, сложенные пизолитовыми (бобовыми), трубчатыми (табулярными), кавернозными и желваковыми бокситами, сцементированными более рыхлой массой такого же химического и минерального состава. Качество руд весьма высокое, но в целом несколько ниже, чем у бовальных латеритов.
На территории России к месторождениям этого типа отнесено Вежаю-Ворыквинское месторождение позднедевонского возраста, главным рудообразующим минералом на котором является бёмит.
Осадочные месторождения терригенных толщ располагаются главным образом на Русской, Китайской и Северо-Американской платформах. Бокситовые месторождения часто связаны с угленосными толщами, однако бокситообразование и угленакопление несколько разобщены во времени и пространстве.
Типичными представителями долинного (овражно-балочного) типа являются месторождения Тихвинского бокситоносного района с характерными узкими линейно вытянутыми линзообразными залежами небольших размеров. Бокситовые залежи пластообразного типа имеют пластообразную форму с неправильными извилистыми контурами в плане, часто невыдержанную мощность, обычно бёмитовый, гиббситовый или бёмит-гиббситовый состав бокситов. Особенность месторождений карстового типа – наличие большого числа мелких залежей, располагающихся в карстовых полостях. Размещение залежей определяется особенностями геологического строения карбонатных пород дорудного фундамента; их форма и размеры зависят от особенностей вмещающих депрессий. Рудные тела часто имеют большие мощности (до 150 м), но незначительные размеры, небольшие запасы и сравнительно низкое качество бокситов. Бокситоносные толщи помимо бокситов обычно содержат значительные объемы высокосортных огнеупорных глин. Внутреннее строение их сложное, обязанное переслаиванию глинистых пород и кондиционных бокситов. Химический и литологический состав бокситов не выдержан, среди мезокайнозойских объектов преобладают гиббситовые разности, палеозойские чаще имеют бёмитовый состав.
На территории России к этому типу отнесены Иксинское и Тимшерско-Пузлинское месторождения раннекаменноугольного возраста, главным рудообразующим минералом на которых является бёмит, и Центральное, Верхотуровское, Суховское, Еденисское месторождения мел-палеогенового возраста, главным рудообразующим минералом на которых является гиббсит.
Осадочные месторождения карбонатных толщхарактерны для герцинских и альпийских складчатых областей. Формирование дорудной закарстованной поверхности и накопление бокситов происходило обычно на рифогенных мелководных известняках. К карсто-пластообразному типу отнесены месторождения с пласто- и линзообразной формой залежей. Кровля залежей обычно ровная или слабо волнистая, подошва неровная. Характерны очень крупные и средние по размерам залежи протяженностью от сотен метров до первых километров, мощностью от 5–7 до 10–12 м. Качество бокситов высокое и достаточно выдержанное, преобладают моногидратные диаспоровые, диаспор-бёмитовые и бёмитовые разности. Формирование месторождений карсто-покровного типа характерно для карстовых областей с преобладающим развитием обширных и сложных по форме карстовых котловин, определяющих форму и размеры бокситовых залежей. Качество бокситов весьма выдержанное как в плане, так и в разрезе. Типичными карсто-покровными являются месторождения о. Ямайка. Месторождения карсто-линзообразного типа отличаются от карсто-пластообразных меньшими размерами. Качество бокситов высокое. Месторождения этого типа имеют большое практическое значение в странах Средиземноморья. Карсто-воронковый тип месторождений отличается большим числом мелких залежей карманообразной, гнездообразной, воронкообразной формы. Геологическая позиция, условия залегания и качество руд описываемых месторождений аналогичны месторождениям карсто-линзообразного типа, между ними нередки взаимопереходы.
На территории России к месторождениям этого типа отнесены Кальинское, Ново-Кальинское, Черемуховское месторождения позднедевонского возраста, главным рудообразующим минералом на которых является диаспор.
Нефелиновые руды после бокситов являются вторым по промышленному значению источником глинозема, но в значительных количествах они используются лишь в России. Промышленная ценность нефелиновых пород определяется содержанием минерала нефелина. Состав нефелина: А12О3 29–35 %; SiO2 43–48 %; R2O 17–20 %; Na2O может на 10–20 % замещаться К2О. В качестве примесей вероятно присутствие CaO, Ga2O5, V2O5, Fe2O3.
Нефелинсодержащие породы образуют разных размеров штоки, дайки, а иногда и лакколиты в составе щелочных комплексов, связанных как с ультраосновной и основной, так и с кислой магмой. Преимущественными областями развития щелочных пород являются платформы и области завершенной складчатости.
Наиболее богаты нефелином уртиты (Кия-Шалтырское месторождение) – породы, состоящие на 75–85 % из нефелина и на 10–15 % из пироксена. Эти руды могут перерабатываться без предварительного обогащения. Щелочные габброидные породы – ийолиты, тералиты (Горячегорское месторождение), содержащие до 50 % темноцветных минералов и 30–50 % нефелина и полевых шпатов, могут быть обогащены с получением нефелинового концентрата. В Мурманской области сосредоточены огромные запасы и ресурсы апатит-нефелиновых руд, хвосты переработки которых являются высококачественным комплексным глиноземным сырьем.
Оценка нефелиновых пород как комплексного сырья должна производиться с учетом главным образом двух показателей – щелочного модуля (молекулярное отношение K2O+N2O/Al2O3) и молекулярного отношения SiO2/Al2O3. Наиболее рентабельной является переработка нефелиновых пород с щелочным модулем, близким к единице, и молекулярным отношением SiO2/Al2O3 не более 3,3-3,4.
Промышленные месторождения алунитовых руд связаны с молодым вулканизмом и расположены в пределах подвижных зон земной коры – тихоокеанское побережье Азии с островными дугами, Австралии, Северной и Южной Америки; зона альпийского тектогенеза Евразии и северной Африки. Алунит, относящийся к группе основных двойных сульфатов алюминия и щелочных металлов, содержит 37 % А12О3, 38,6 % SO3 и 11,4 % щелочей, поэтому алунитовые руды используются как комплексное сырье для получения глинозема, калийных удобрений и серной кислоты.
Алунитовая минерализация проявляется в разнообразных геологических условиях – в вулканогенных областях, в зонах вторичных кварцитов, в угленосных толщах, в зонах окисления сульфидных месторождений.
Образование алунитов связано с воздействием сернистых газов и растворов, обогащенных серной кислотой, на вмещающие породы. В силу этих причин среди крупных месторождений встречаются как жильные скопления, так и пластообразные тела, образовавшиеся метасоматическим путем.
Крупнейшими в мире являются месторождения Фан-Шань и Тайху в Юго-Восточном Китае, а наиболее значительными месторождения в бывшем СССР – Загликское, Гушсайское, Беганьковское, Пекинское.
8. Все возрастающий спрос на алюминий и его сплавы вызывает необходимость вовлечения в сферу глиноземного производства новых видов сырья. К настоящему времени в мировой практике существует ряд примеров использования в экспериментальных условиях для производства алюминия глин с повышенным содержанием глинозема (США), лейцитовых (Италия) и андалузитовых (Швеция) пород, лабрадоритов (Норвегия), алунитов и алюмосланцев (Япония), угольной золы в сочетании с высокоглиноземистыми глинами (ФРГ). Стоимость глинозема во всех этих случаях в 4–5 раз превышает стоимость глинозема из высокосортных бокситов.
В России месторождения каолинов {Al4[(OH)8Si4O10]}, содержащих до 40 % Al2O3, распространены широко. Пока они не используются для переработки на глинозем.
Наряду с каолинами и высокоглиноземистыми глинами потенциальным и более перспективным сырьем на глинозем и соду представляется давсонит [NaAlCO3(OH)2], который образует крупные скопления вассоциации с эвапоритовыми озерными отложениями.