Bauxit: Das Haupterz von Aluminium.

Inhalt

• Was ist Bauxit?
• Was ist Bauxitzusammensetzung?
• Physikalische Eigenschaften von Bauxit
• Bauxit für die Aluminiumherstellung
• Verwendung von Bauxit als Schleifmittel
• Verwendung von Bauxit als Stützmittel
• Ersatz für Bauxit
• Bauxit-Fundstellen

Bauxit aus Little Rock, Arkansas, mit pisolitischer Angewohnheit und charakteristischer roter Eisenfärbung. Die Probe hat einen Durchmesser von ca. 10 cm.

Was ist Bauxit?

Viele Menschen sind überrascht, dass Bauxit kein Mineral ist. Es ist ein Gestein, das hauptsächlich aus aluminiumhaltigen Mineralien besteht. Es entsteht, wenn Lateritböden in einem feuchten tropischen oder subtropischen Klima stark von Kieselsäure und anderen löslichen Stoffen befreit werden.

Bauxit ist das Haupterz von Aluminium. Fast das gesamte Aluminium, das jemals hergestellt wurde, wurde aus Bauxit gewonnen. Die Vereinigten Staaten haben einige kleine Bauxitvorkommen, aber mindestens 99% des in den Vereinigten Staaten verwendeten Bauxits werden importiert. Die Vereinigten Staaten sind auch ein wichtiger Importeur von Aluminiummetall.

Was ist Bauxitzusammensetzung?

Bauxit hat keine spezifische Zusammensetzung. Es ist eine Mischung aus wasserhaltigen Aluminiumoxiden, Aluminiumhydroxiden, Tonmineralien und unlöslichen Materialien wie Quarz, Hämatit, Magnetit, Siderit und Goethit. Die Aluminiummineralien in Bauxit können einschließen: Gibbsit Al (OH)₃Böhmit AlO (OH) und Diaspor AlO (OH).

Physikalische Eigenschaften von Bauxit

Bauxit ist typischerweise ein weiches Material mit einer Härte von nur 1 bis 3 auf der Mohs-Skala. Es ist weiß bis grau bis rotbraun mit einer isolitischen Struktur, erdigem Glanz und einem niedrigen spezifischen Gewicht zwischen 2,0 und 2,5. Diese Eigenschaften sind nützlich zur Identifizierung von Bauxit. Sie haben jedoch nichts mit dem Wert oder der Nützlichkeit von Bauxiten zu tun. Dies liegt daran, dass Bauxit fast immer zu einem anderen Material verarbeitet wird, dessen physikalische Eigenschaften sich deutlich von denen von Bauxit unterscheiden.

Pisolite in Bauxit: Großaufnahme der Bauxitprobe auf dem Foto oben auf der Seite. Dieses Foto zeigt Details der Pisolite.

Bauxit für die Aluminiumherstellung

Bauxit ist das Haupterz von Aluminium. Der erste Schritt bei der Herstellung von Aluminium ist die Zerkleinerung und Reinigung des Bauxits nach dem Bayer-Verfahren. Bei dem Bayer-Verfahren wird das Bauxit in einer heißen Natriumhydroxidlösung gewaschen, die Aluminium aus dem Bauxit auslaugt. Das Aluminium wird in Form von Aluminiumhydroxid, Al (OH), aus der Lösung ausgefällt.₃. Das Aluminiumhydroxid wird dann kalziniert, um Aluminiumoxid, Al, zu bilden₂O₃.

Nach dem Hall-Heroult-Verfahren wird Aluminium aus dem Aluminiumoxid geschmolzen. Beim Hall-Heroult-Verfahren wird das Aluminiumoxid in einem geschmolzenen Bad aus Kryolith (Na₃AlF₆). Geschmolzenes Aluminium wird durch Elektrolyse aus der Lösung entfernt. Dieser Prozess verbraucht enorm viel Strom. Aluminium wird normalerweise dort hergestellt, wo die Stromkosten sehr niedrig sind. Ein Großteil des in den USA verwendeten Aluminiums wird in Kanada mit Wasserkraft hergestellt.

Bauxit ohne Pisolite: Bauxit aus Demerara, Guyana. Einige Bauxitproben haben keine pisolitischen Strukturen. Die Probe hat einen Durchmesser von ca. 10 cm.

Verwendung von Bauxit als Schleifmittel

Kalziniertes Aluminiumoxid ist ein synthetischer Korund, der ein sehr hartes Material ist (9 auf der Mohs-Härteskala). Kalziniertes Aluminiumoxid wird zerkleinert, nach Größe getrennt und als Schleifmittel verwendet. Aluminiumoxid-Schleifpapier, Polierpulver und Poliersuspensionen werden aus kalziniertem Aluminiumoxid hergestellt.

Gesintertes Bauxit wird häufig als Sandstrahlmittel verwendet. Es wird hergestellt, indem Bauxit zu einem Pulver zerkleinert und dann bei sehr hoher Temperatur zu kugelförmigen Perlen verschmolzen wird. Diese Perlen sind sehr hart und sehr langlebig. Die Perlen werden dann nach Größe sortiert, um in verschiedenen Arten von Sandstrahlgeräten und für verschiedene Sandstrahlanwendungen verwendet zu werden. Ihre runde Form verringert den Verschleiß der Liefereinrichtungen.

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Verwendung von Bauxit als Stützmittel

Gesintertes Bauxit wird auch als Stützmittel für Ölfelder verwendet. Beim Bohren nach Öl und Erdgas wird das Reservoirgestein häufig gebrochen, indem Flüssigkeiten unter sehr hohem Druck in das Bohrloch gepumpt werden. Der Druck steigt auf ein sehr hohes Niveau an, wodurch das Gestein des Schieferreservoirs bricht. Wenn ein Bruch auftritt, dringen Wasser und suspendierte Partikel, die als "Stützmittel" bekannt sind, in die Brüche ein und drücken sie auf. Wenn die Pumpen ausgeschaltet werden, schließen sich die Risse und die Stützmittelpartikel im Reservoir werden eingeschlossen. Wenn eine ausreichende Anzahl von bruchsicheren Partikeln im Reservoir verbleibt, werden die Risse "gestützt", so dass Öl oder Erdgas aus den Gesteinen in den Brunnen fließen kann. Dieser Vorgang wird als hydraulisches Brechen bezeichnet.

Pulverförmiges Bauxit kann bei sehr hohen Temperaturen zu winzigen Perlen verschmolzen werden. Diese Perlen haben eine sehr hohe Quetschfestigkeit und eignen sich daher als Stützmittel. Sie können in nahezu jeder Größe und in einem Bereich von spezifischem Gewicht hergestellt werden. Das spezifische Gewicht der Kügelchen und ihre Größe können an die Viskosität der hydraulischen Spaltflüssigkeit und an die Größe der Brüche angepasst werden, von denen erwartet wird, dass sie sich im Gestein entwickeln. Hergestellte Stützmittel bieten eine große Auswahl an Korngröße und spezifischem Gewicht im Vergleich zu natürlichen Stützmitteln, die als Fracsand bekannt sind.

Ersatz für Bauxit

Die Bauxitressourcen der Welt reichen für eine jahrzehntelange Produktion zu aktuellen Raten aus. Andere Materialien könnten anstelle von Bauxit für die Aluminiumoxidherstellung verwendet werden. Tonmineralien, Alunit, Anorthosit, Kraftwerksasche und Ölschiefer könnten verwendet werden, um Aluminiumoxid zu produzieren, jedoch zu höheren Kosten und unter Verwendung verschiedener Verfahren. Siliziumkarbid und synthetischer Korund werden manchmal anstelle von Schleifmitteln auf Bauxitbasis verwendet. Synthetischer Mullit und Magnesiumoxid aus Magnesit werden manchmal anstelle von Feuerfestmaterialien auf Bauxitbasis verwendet.

Bauxit-Fundstellen

Bauxit ist an vielen Orten auf der ganzen Welt im Überfluss vorhanden. 2017 waren die zehn führenden Bauxitproduktionsländer Australien, China, Brasilien, Indien, Guinea, Jamaika, Russland und Kasachstan. Jedes dieser Länder verfügt über genügend Reserven für viele Jahre fortgesetzter Produktion. Einige haben Reserven für über 100 Jahre Produktion.

Die Vereinigten Staaten haben geringe Mengen Bauxit in Arkansas, Alabama und Georgia; In den Vereinigten Staaten wird jedoch nur sehr wenig Bauxit abgebaut, und mindestens 99% des Verbrauchs werden importiert.