Βωξίτης

Ο βωξίτης είναι πέτρωμα, δηλαδή συνδυασμός ορυκτών, και αποτελεί το κυριότερο μετάλλευμα αργιλίου. Ανακαλύφθηκε το 1821 από το Γάλλο γεωλόγο Pierre Berthier στην πόλη Μπω (Les Baux-de-Provence) της νότιας Γαλλίας (Προβηγκία), από την οποία πήρε το όνομά του. Σχηματίζεται από την αποσάθρωση αργιλοπυριτικών πετρωμάτων (κυρίως μαγματογενούς προελεύσεως), θεωρούμενος έτσι ιζηματογενές πέτρωμα.

Σύσταση και ιδιότητες

Ο βωξίτης είναι μίγμα που αποτελείται κυρίως από:

• Υδροξείδια του αργιλίου (γκιμπσιτης, Al(OH)₃), διάσπορο α-(AlO(OH), βαιμίτης γ-(AlO(OH))
• Υδροξείδια / οξείδια του σιδήρου (γκαιτίτης α-FeO(OH), αιματίτης Fe₂O₃)
• Οξείδιο του τιτανίου (ανατάσης, TiO₂).

Εμπεριέχονται, επίσης, και πυριτικά ορυκτά, όπως καολίνης και αλουνίτης.

• Χρώμα:Κοκκινωπό ή κίτρινο, μερικές φορές γκριζωπό. Τα διάφορα χρώματα του βωξίτη οφείλονται στις διαφορετικές περιεκτικότητες των παραπάνω ορυκτών. Έτσι, βωξίτης περισσότερο κοκκινωπός περιέχει περισσότερο αιματίτη, ενώ κιτρινωπός περισσότερο γκαιτίτη. Το γκριζωπό χρώμα οφείλεται σε μικρή περιεκτικότητα σε οξείδια σιδήρου.
• Ειδικό βάρος: 2,7 - 3,5 (ανάλογα με την περιεκτικότητά του σε οξείδια του σιδήρου)
• Υφή: Στιφρή, ωολιθική ή πισσολιθική.
• Αδιάλυτος: Σε νερό. Διαλύεται σε οξέα ή καυστικά αλκάλια υψηλών συγκεντρώσεων, ανάλογα με τη σύστασή του.
• Ανθεκτικός σε: Υψηλές θερμοκρασίες.

Οικονομικά εκμεταλλεύσιμος για παραγωγή αλουμίνας (η οποία χρησιμοποιείται για την παραγωγή μεταλλικού αλουμινίου) θεωρείται ο βωξίτης, ο οποίος περιέχει:

• Περισσότερο από 45-50% Al₂O₃
• Λιγότερο από 20% Fe₂O₃
• Μέχρι 5% πυρίτιο (σε διάφορες μορφές)

Σχηματισμός και εξόρυξη

Υπάρχουν δύο θεωρίες για τη γένεση του βωξίτη:

• Λατεριτικός βωξίτης: Σχηματίσθηκε σε άλλο χώρο από αυτόν που αποτέθηκε, με διάβρωση. Στη συνέχεια μεταφέρθηκε και αποτέθηκε σε αλλουβιακή μορφή.
• Αυτόχθων βωξίτης: Προήλθε από την in situ (επιτόπια) αποσάθρωση ασβεστολίθων, τα περισσότερο διαλυτά συστατικά των οποίων απομακρύνθηκαν και επήλθε έτσι εμπλουτισμός των βωξιτικών συστατικών, τα οποία δεν απομακρύνθηκαν. Η γένεση αυτή προϋποθέτει την ύπαρξη τροπικού κλίματος.

Η εξόρυξή του γίνεται κυρίως με τη μέθοδο του ανοικτού ορύγματος, καθώς είναι πιο εύκολη και οικονομικότερη και οι εμφανίσεις του βωξίτη είναι κοντά στην επιφάνεια του εδάφους. Η μεγαλύτερη παραγωγός βωξίτη χώρα στον κόσμο είναι αυτή την στιγμή η Αυστραλία, ενώ μεγάλα κοιτάσματα υπάρχουν ακόμα στην Γουινέα, το Βιετνάμ, την Βραζιλία, την Τζαμάικα, την Κίνα και την Ινδία. Στην Ευρώπη τα μεγαλύτερα κοιτάσματα βρίσκονται στην Ελλάδα, όπου παρεμβάλλονται με μορφή φακών, κοιτών, θυλάκων ή και ακανόνιστων μαζών μέσα σε ασβεστολιθικούς σχηματισμούς, κυρίως στην περιοχή της ζώνης Παρνασσού - Γκιώνας και σε μικρότερα κοιτάσματα στον Ελικώνα, στη Χαλκιδική, στα νησιά Αμοργό και Σκόπελο, στην περιοχή της Ελευσίνας και στην Εύβοια.

Η ελληνική παραγωγή βωξίτη από τις S&B Βιομηχανικά Ορυκτά Α.Ε (θυγατρική Ευρωπαϊκοί Βωξίτες ΑΕ), Δελφοί Δίστομο ΑΜΕ και ΕΛΜΙΝ ΑΕ, τα τελευταία χρόνια διατηρείται σε υψηλά επίπεδα 1,8-2,3 εκατ. tn εξασφαλίζοντας την εγχώρια παραγωγή αλουμινίου ενώ ένα σημαντικό ποσοστό (20% και άνω) εξάγεται στην διεθνή αγορά για άλλες χρήσεις πχ. χαλυβουργία, τσιμεντοβιομηχανία, παραγωγή πετροβάμβακα, λειαντικών μέσων κλπ.

Μεταλλουργία

Η μεταλλουργία του βωξίτη ακολουθεί δυο φάσεις:

• Μετατροπή σε υδροξείδιο του αργιλίου (μέθοδος Bayer): Ο βωξίτης λειοτριβείται και εισάγεται σε δοχεία μαζί με πυκνό διάλυμα καυστικού νατρίου υπό υψηλή πίεση και θερμοκρασία περίπου 150^ο C. Τα ορυκτά του αργιλίου διαλυτοποιούνται, ενώ απομακρύνονται και απορρίπτονται τα υπό μορφή ερυθράς λάσπης υδροξείδια του σιδήρου. Το διάλυμα στη συνέχεια ψύχεται και το καθαρό υδροξείδιο του αργιλίου καταβυθίζεται. Το στερεό υπόλειμμα θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία μετατρεπόμενο έτσι σε οξείδιο του αργιλίου (αλουμίνα).
• Εξαγωγή αργιλίου (μέθοδος Hall-Héroult): Η αλουμίνα εισάγεται σε μεγάλες λεκάνες. Αυτές είναι ορύγματα στο έδαφος επενδεδυμένα με υψηλής ανθεκτικότητας σε διάβρωση και υψηλές θερμοκρασίες μεταλλικές πλάκες. Εκεί θερμαίνεται μέχρι τήξεως. Επειδή η θερμοκρασία τήξεως είναι πολύ υψηλή (περίπου 1100^ο C), προστίθεται περίπου 40% κρυόλιθος (Na₃AlF₆), για να καταβιβάσει το σημείο τήξεως περίπου στους 850 - 900^ο C. Το τήγμα υφίσταται ηλεκτρόλυση, με τα τοιχώματα της λεκάνης να αποτελούν την άνοδο και ηλεκτρόδιο από άνθρακα να αποτελεί την κάθοδο. Στο ηλεκτρόδιο αυτό αποτίθενται φθόριο και οξυγόνο, το οποίο καίοντας τον άνθρακα συμβάλλει στη διατήρηση της υψηλής θερμοκρασίας. ΤΟ φθόριο συλλέγεται από ειδικές σωληνώσεις στο κάλυμμα της λεκάνης και χρησιμοποιείται εκ νέου. Το παραγόμενο αργίλιο είναι σε ρευστή μορφή (τηγμένο), συλλέγεται από τη λεκάνη και υφίσταται εκ νέου εμπλουτισμό με νέα ηλεκτρόλυση, φθάνοντας σε καθαρότητα το 99%. Στη συνέχεια χύνεται σε ειδικά καλούπια και παίρνει μορφή κυλίνδρου ή "χελώνας", με τις οποίες διατίθεται στο εμπόριο.

Χρήσεις του βωξίτη

• Το κυριότερο μετάλλευμα εξαγωγής αργιλίου. Η κυριότερη χρήση του (περίπου το 85% του παραγόμενου βωξίτη χρησιμοποιείται για την παραγωγή αλουμινίου).
• Υλικό λείανσης σε υψηλές θερμοκρασίες: Όταν θερμανθεί ως την τήξη του, παίρνει κρυσταλλική μορφή, αποκτώντας υψηλή σκληρότητα, που του δίνει λειαντικές ιδιότητες.
• Κατασκευή πυρίμαχων υλικών.
• Κατασκευή τσιμέντου ταχείας πήξεως (διασπορικός βωξίτης).

Εξωτερικές συνδέσεις

• http://library.thinkquest.org/05aug/00461/bauxite.htm
• http://www.mindat.org/min-575.html
• "Αλουμίνιο της Ελλάδος Α.Ε."
• Ο τομέας βωξίτη - αλουμινίου
• Ο απολογισμός του τομέα Βωξίτης-Αλουμίνα-Αλουμίνιο για το 2013

Βιβλιογραφία

1. Γεώργιος Παρασκευόπουλος, Κοιτασματολογία, Αθήνα 1970

2. Εγκυκλοπαίδεια "ΠΥΡΣΟΣ" Π. Δρανδάκη, λήμματα "βωξίτης", "Ελλάς: Γεωλογία".