يُعد البوكسيت من أهم المعادن في العالم وأكثرها حيوية من الناحية الاستراتيجية. فهو المصدر الرئيسي للألومنيوم المعدني والمادة الخام للألومينا (Al₂O₃). اليوم، يُستخرج أكثر من 90% من الألومنيوم في العالم من البوكسيت؛ وبدون هذا المعدن، ستكون العديد من عمليات الإنتاج الصناعي الحديثة مستحيلة.
على عكس العديد من المعادن، لا يُعد البوكسيت معدنًا نقيًا ، بل هو عبارة عن تجمع لمعادن مختلفة، مثل الجبسيت والبوهميت والدياسبور ، وكلها أشكال مختلفة من هيدروكسيد الألومنيوم. يتشكل البوكسيت عادةً في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية، حيث يؤدي التجوية الشديدة والأمطار الغزيرة إلى ترشيح وتراكم أكسيد الألومنيوم.
بعد ذلك، ستتعرف على المزيد حول خصائص وميزات وتكوين واستخدامات ومعالجة وأنواع واحتياطيات البوكسيت العالمية وأهميته الاقتصادية.
ما هو البوكسيت؟
البوكسيت هو معدن رسوبي غني بالألومنيوم، ويتكون بشكل رئيسي من المركبات التالية:
-
بوهميت (بوهميت – Al(OH)₃)
-
البوهيميت (البوهيميت – AlO(OH))
-
التريموليت (التريموليت – AlO(OH))
هذه المواد الثلاث هي نطاقات مختلفة من هيدروكسيد الألومنيوم المتكون في البوكسيت، ويعتمد تكوينها على الظروف البيئية والرطوبة ودرجة الحرارة.
يتوفر البوكسيت عموماً بالألوان التالية:
-
أحمر
-
بني
-
أصفر
-
رمادي
-
أحياناً يكون لونه أبيض حليبي.
يعتمد لون البوكسيت على كمية الحديد وأكاسيد المعادن الموجودة في الصخر. فكلما زاد محتوى الحديد، اقترب لون البوكسيت من الأحمر والبني الداكن.
التركيب الكيميائي للبوكسيت
المكونات الرئيسية للبوكسيت هي:
-
Al₂O₃ (أكسيد الألومنيوم)
-
Fe₂O₃ (أكسيد الحديد)
-
ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂)
-
ثاني أكسيد التيتانيوم ( TiO₂)
-
كميات صغيرة من المعادن الطينية وماء التبلور.
يحتوي البوكسيت الصناعي عالي الجودة على ما بين 40% و60% من الألومينا (Al₂O₃) . وكلما انخفض محتوى السيليكا (SiO₂)، ارتفعت جودة البوكسيت.
كيف يتكون البوكسيت؟
تتشكل معظم رواسب البوكسيت في العالم من خلال عملية تسمى التَّلاترية. وتحدث هذه العملية في المناطق التالية:
-
حار ورطب
-
خط الاستواء والمناطق المحيطة به
-
مصحوبة بأمطار غزيرة
-
تربتها حمراء
هذا النوع من الأشياء يحدث طوال الوقت.
مراحل تكوين البوكسيت:
-
تتسرب مياه الأمطار إلى صخور الألومينوسيليكات.
-
تتم إزالة السيليكا والمركبات القابلة للذوبان الأخرى.
-
يبقى أكسيد الحديد وأكسيد الألومنيوم.
-
على مدى ملايين السنين، ازدادت هذه المواد سمكاً وتماسكاً، لتشكل في النهاية البوكسيت.
ولهذا السبب يوجد البوكسيت في الغالب على سطح الأرض أو بالقرب منه.
أنواع البوكسيت
يمكن تقسيم البوكسيت، بناءً على أصله وتركيبه، إلى ثلاث فئات رئيسية:
1. البوكسيت اللاتيريتي
-
أكبر أنواع البوكسيت وأكثرها شيوعاً في العالم.
-
تشكلت في المناطق الاستوائية
-
يحتوي على الجبسيت والبوهميت وكمية كبيرة من أكسيد الحديد.
-
الألوان الشائعة: الأحمر والبني.
-
يتم إنتاج معظم الألومنيوم بهذه الطريقة.
2. البوكسيت الكارستي
-
يتشكل في المناطق الجيرية والكهوف الكارستية.
-
تمتلك دول مثل اليونان والمجر وتركيا موارد تضاريس كارستية.
-
يحتوي على نسبة منخفضة من السيليكا، لكن استخراجه أكثر صعوبة.
3. البوكسيت الرسوبي
-
تشكلت نتيجة إعادة ترسب البوكسيت
-
يتمتع بخصائص مناسبة لإنتاج الألومنيوم.
الخواص الفيزيائية والكيميائية للبوكسيت
الخصائص الفيزيائية
-
الألوان: أحمر، بني، أصفر
-
الملمس: ترابي إلى حبيبي
-
الصلابة: تتراوح صلابة موس من 1 إلى 3
-
الكثافة النوعية: من 2.5 إلى 3
-
الشكل: عادةً ما يكون متعدد الطبقات أو عدسي الشكل
الخواص الكيميائية
-
نسبة عالية من الألومينا
-
انخفاض محتوى السيليكا في البوكسيت عالي الجودة
-
يتميز بمقاومة عالية للحرارة بعد المعالجة.
-
عملية باير عالية التفاعل
تطبيق البوكسيت
على الرغم من أن الكثير من الناس يعتقدون أن البوكسيت لا يمكن استخدامه إلا لإنتاج الألومنيوم، إلا أن لهذا المعدن العديد من الاستخدامات الأخرى.
1. إنتاج الألومينا (Al₂O₃)
يُستخدم البوكسيت بشكل أساسي وأهم في إنتاج الألومينا. في المصانع، يُحوّل البوكسيت إلى ألومينا باستخدام عملية باير.
2. إنتاج معدن الألومنيوم
يُستخدم ما يقارب 90% من البوكسيت العالمي في إنتاج الألومنيوم. يُعدّ الألومنيوم أحد أهم المعادن في العالم، ويُستخدم على نطاق واسع في الصناعات التالية:
-
سيارة
-
الفضاء الجوي
-
صناعة التغليف
-
يقضي
-
المعدات الكهربائية والإلكترونية
-
خطوط النقل
3. صناعة المواد المقاومة للحرارة
إنتاج البوكسيت عالي الألومينا:
-
طوب حراري من الألومينا
-
قوالب قابلة للصب
-
بوتقة لصهر المعادن
-
جدار الفرن
تم استخدامه.
4. صناعة المواد الكاشطة
يتم تسخين البوكسيت وتحويله إلى كوروندوم صناعي لاستخدامه في الإنتاج:
-
ورق زجاج
-
الحجر الرملي
-
أدوات التلميع
ملائم.
5. الصناعات الكيميائية
مصنوع من البوكسيت والألومينا:
-
كبريتات الألومنيوم
-
كلوريد الألومنيوم
-
محفزات البترول
تم استخدامه.
6. صناعة الإسمنت
يُستخدم البوكسيت الغني بالحديد في إنتاج أنواع خاصة من الأسمنت.
استخراج ومعالجة البوكسيت
يوجد البوكسيت عموماً بالقرب من السطح ويتم استخراجه باستخدام طرق التعدين السطحي .
خطوات الاستخراج:
-
حصاد النباتات
-
حصاد التربة السطحية
-
الحفر الخفيف والتفجير (إذا لزم الأمر)
-
التحميل والنقل إلى المصنع.
معالجة البوكسيت – عملية باير
تُعد عملية باير أهم طريقة لإنتاج الألومينا من البوكسيت.
تتضمن الخطوات ما يلي:
-
يؤدي سحق البوكسيت
إلى تحويل الصخر إلى مسحوق ناعم. -
يمكن استخدام هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)
لإذابة أكسيد الألومنيوم الموجود في البوكسيت. -
فصل الشوائب:
يتم فصل السيليكا والحديد والتيتانيوم. -
ترسيب هيدروكسيد الألومنيوم
-
التكليس
والتسخين لإنتاج الألومينا النقية.
المشاركة في إنتاج البوكسيت العالمي
لا تمتلك سوى بضع دول في العالم أكبر احتياطيات البوكسيت. ويُعد هذا المورد الاستراتيجي أساس صناعة الألومنيوم العالمية.
أكبر منتج للبوكسيت:
-
الخزف
-
غينيا
-
أستراليا
-
البرازيل
-
الهند
-
جامايكا
-
فيتنام
أكبر احتياطيات البوكسيت في العالم:
-
غينيا (التي تمثل أكثر من 25٪ من احتياطيات العالم )
-
أستراليا
-
البرازيل
- فيتنام
وضع البوكسيت في إيران
تمتلك إيران العديد من موارد البوكسيت الهامة:
1. منجم البوكسيت في جاجام (شمال خراسان)
يضم منجم البوكسيت الأكثر أهمية في إيران
مصنعاً للألومينا والألومنيوم.
2. مناجم البوكسيت في يزد وسبزوار
توجد احتياطيات كافية وهي قيد التشغيل حالياً.
3. بعض مصادر المياه الصغيرة في محافظات فارس وخراسان الجنوبية وجولستان.
لتلبية الطلب المحلي على الألومنيوم، تستورد إيران البوكسيت من غينيا والهند، بالإضافة إلى استخراجه محلياً.
الفوائد الاقتصادية للبوكسيت
-
المواد الخام اللازمة لإنتاج الألومنيوم
-
التعدين السطحي والاستخراج منخفض التكلفة
-
خلق فرص عمل للصناعات التحويلية
-
تتمتع بقيمة مضافة عالية بعد المعالجة.
-
يستخدم على نطاق واسع في الصناعات الرئيسية
انتقال وتحلل المواد المُخثرة القائمة على البولي أكريلاميد في الأنظمة الهيدروليكية
التحديات في تعدين البوكسيت
على الرغم من الفوائد العديدة لتعدين ومعالجة البوكسيت، إلا أن هناك أيضاً العديد من التحديات:
1. الأثر البيئي
قم بإزالة الطبقة العليا من التربة وستحصل على طين أحمر.
2. استهلاك الطاقة المرتفع
يتطلب إنتاج كل من الألومينا والألومنيوم كمية كبيرة من الطاقة.
3. متطلبات الماء والصودا الكاوية في عملية باير
سيؤدي ذلك إلى زيادة تكاليف التشغيل.
4. بعض الدول لديها احتياطيات محدودة.
ومثل إيران، اضطروا إلى الاستيراد.
خصائص البوكسيت عالي الجودة
لكي يُستخدم البوكسيت في إنتاج الألومينا، يجب أن يمتلك الخصائص التالية:
-
محتوى عالٍ من الألومينا (45-55%)
-
محتوى منخفض من السيليكا (أقل من 10٪)
-
نسبة عالية من Al₂O₃/ SiO₂
-
نسبة الحديد معتدلة (10-20%).
-
رطوبة منخفضة
مستقبل البوكسيت والألومنيوم
مع تطور مختلف الصناعات:
يتزايد الطلب على البوكسيت والألومنيوم يومياً. ومن المتوقع أن ينمو استهلاك الألومنيوم بأكثر من 40% بحلول عام 2030، مما يعني ازدياد أهمية البوكسيت أيضاً.
ختاماً
يُعد البوكسيت أهم مصدر للألومنيوم، ويلعب دورًا حيويًا في الصناعة الحديثة. يتكون هذا المعدن، الذي يتشكل أساسًا في المناطق الاستوائية، من هيدروكسيد الألومنيوم وأكسيد الحديد. وتعتمد جودة البوكسيت على نسب الألومينا والسيليكا والحديد فيه.
من تعدين البوكسيت إلى إنتاج الألومينا والألومنيوم، تشكلت سلسلة صناعية واسعة تشكل أساس العديد من الصناعات في جميع أنحاء العالم.
في إيران، تعد مناجم البوكسيت مثل جاجام ضرورية أيضاً لتوفير المواد الخام لصناعة الألومنيوم في البلاد، على الرغم من أن جزءاً كبيراً من الطلب المحلي لا يزال يتم تلبيته عن طريق الواردات.