آلومینیوم فلزی است که مصارف بسیار زیاد و متنوعی، بویژه در صنایع فضایی، کشتی‌سازی، ماشین‌سازی، حمل‌ونقل، الکترونیک، لوازم خانگی، بسته‌بندی و... دارد.

از اين رو، در اين شماره، معادن بوكسيت كه عمده‌ترين منبع براي توليد آلومينيوم محسوب مي‌شوند را مورد بررسي قرار مي‌دهيم.


ويژگي‌هاي بوكسيت و آلومينيوم

نام آلومينيوم Aluminum از واژه لاتين alumen يا alum به معني زاج يا زاج سفيد گرفته شده است. آلومینیوم با علامت اختصاري Al، عنصري شیمیایی، انعطاف‌پذیر، فلزی نرم و سبک است با ظاهری نقره‌ای ـ خاکستری مات و لایه نازک اکسیداسیون که بر اثر برخورد با هوا در سطح آن تشکیل می‌شود و از زنگ‌خوردگی بیشتر جلوگیری می‌کند. این عنصر غیرمغناطیسی كه بوفور در پوسته زمين وجود دارد (18 درصد)، دومین فلز چکش‌خوار و ششمین فلز انعطاف‌پذیر است. وزن آلومینیوم تقریبا یک سوم فولاد یا مس است. اين عنصر عمدتا بصورت سنگ معدن بوکسیت یافت می‌شود و از آنجايي كه فلزي واکنش‌گر است، نمی‌تواند از سنگ معدن خود (بوکسیت)، بوسیله کاهش با کربن جدا شود. در عوض روش جداسازی این فلز ازطریق الکترولیز صورت مي‌گيرد. عمده‌ترین منبع تولید آلومینیوم، بوکسیت است که حاوی اکسیدها و هیدرواکسیدهای آلومینیوم و آهن و مقداری سیلیس است. بوکسیت از نام مکانی بنام بوکس در فرانسه گرفته شده، زیرا برای اولین‌بار در این مکان یافت شده است. بوکسیت معمولا از فرسایش سنگ آهک یا سنگ‌های سیلیکاتی حاصل می‌شود و عموما رنگ قرمز تیره‌ای دارد که ناشی از وجود اکسید آهن به نسبت زیاد در آن است.

سال‌های متمادی بوکسیت را در فلورید سدیم و آلومینیوم مذاب قرار می‌دادند و نقطه ذوب آن تا 900 درجه سانتیگراد کاهش می‌یافت، اما امروزه مخلوط مصنوعی از آلومینیوم، سدیم و فلوئورید کلسیم، جایگزین فلورید سدیم و آلومینیوم شده است. این فرآيند هنوز هم مستلزم انرژی بسیار زیادي است و کارخانه‌هاي آلومینیوم ایستگاه‌های برق مخصوص به خود در اطراف این کارخانه‌ها دارد.
تاريخچه و نحوه تشكيل بوكسيت و آلومينيوم

بوکسیت ماده رسوبی غنی از آلومینیوم است که در نتیجه هوازدگی سنگ‌های مختلف در آب و هوای حاره یا نیمه حاره تشکیل مي‌شود. در شرايط حاره‌اي، سنگي که سيليکات آلومينيوم دارد، دگرسان شده و مخلوطي از هيدرات‌هاي آلومينيوم، آهن، سيليس و مقداري ناخالصي‌هاي ديگر بوجود مي‌آيد که آن را «لاتريت» مي‌نامند. در نتيجه اين دگرساني و با افزايش عيار آلومينيوم، بوکسيت ايجاد مي‌شود. تشکيل ذخاير بزرگ بوکسيت نيازمند دوره طولاني زمين‌شناسي است، تا با فرصت کافي عمل هوازدگي، روي سنگ‌ها اثر كند.

درخصوص آلومينيوم نيز بايد گفت؛ در اواخر قرن 18 و آغاز سده 19، بسياري از دانشمندان مشهور روي جدايش زاج کار کردند. در 1754 مارگراف نشان داد که ترکيبات مشخصي در زاج و رس وجود دارد. گروه وي در سال 1798 يک کاني را در هند با ترکيب Al2O3 توصيف کرد. بوهم و نورکلاسن نيز نوعي ديگر از اين كاني را با پراش اشعه ايکس شناسايي كردند كه بعدها بوهميت نام گرفت. با اين حال، وجود آلومينيوم تا سال 1808 ناشناخته بود. پس از آن بررسي‌هاي دقيقي براي آزادسازي اين فلز از کانسنگ آن صورت گرفت. در سال 1825 نيز روشي براي تهيه کلريد آلومينيوم بدون آب کشف شد که اين ترکيب در توليد فلز آلومينيوم نقش مهمي داشت. در سال 1854، روشي بهتر براي تهيه آلومينيوم به‌وسيله جانشيني سديم به‌جاي پتاسيم در نتيجه احياي کلريد آلومينيوم ارايه شد. فرآيند توليد شيميايي آلومينيوم در نيمه دوم سده 19 پيشرفت کرد و صنعت آلومينيوم در اين دوره به‌طور چشمگيري رشد كرد. در سال 1886 دو دانشمند آمريکايي و فرانسوي به‌طور جداگانه از الکتروليز Al2O3 بوسيله برق فلز آلومينيوم تهيه كردند كه اين کشف باعث توسعه اکتشاف ماده معدني آلومينا (بوکسيت) شد. با اين همه، سال 1845 را می‌توان سال تولد آلومینیوم نامید، زيرا تا آن زمان، مقادير اندكي از این فلز تولید می‌شد. در اواخر سده 19، تلاش‌هاي موفقيت‌آميز بسياري در جهت الکتروليز آلومينيوم از محل‌هاي آبگون صورت گرفت. سپس ذوب کلريد سديم و کلريد آلومينيوم با استفاده از الکترودهاي کربن در يک بوته چيني الکتروليز آنها موجب توليد آلومينيوم شد. توليدآلومينا، اکتشاف و استخراج بوکسيت در قرن بيستم پيشرفت پويايي را نشان داده است. ترقي يکباره آن از سال 1935 آغاز شده و از 1955 رشد توليد آلومينيوم سريع‌تر از توليد سرب، روي و مس شده بود.

از قرن 19، براي بازیافت آلومینیوم روشي رایج شد، اما در اين حال تا اواخر دهه 60، کار کم منفعتی بود تا آنكه بازیافت قوطی‌های آلومینیومی آشامیدنی‌ها، بالاخره بازیافت این فلز را مورد توجه قرار داد و به اين ترتيب، بازيافت و تهیه مجدد این فلز از قطعات اسقاطي تبدیل به بخش مهمی از صنعت آلومینیوم شد. به هرحال آلومينيوم بعنوان فلزی صنعتی، اخیرا مورد توجه قرار گرفته و در مقیاس‌های تجاری تنها بیش از 100 سال است که مورد استفاده واقع شده، بنابراین آلومینیوم فلز جوانی است که خیلی زود در تکنولوژی جايگاه ويژه‌اي يافت. قابل ذكر است كه در روم و یونان باستان نيز این فلز، بعنوان ثابت‌کننده رنگ در رنگرزی و همچنين بعنوان بند آورنده خون در درمان زخم‌ها به‌کار می‌رفت. اين فلز هنوز هم بعنوان داروی بندآورنده خون مورد استفاده قرار مي‌گيرد.


نقش آلومينيوم در عصر حاضر

امروزه در جهان، چه از نظر کیفیت و چه از نظر ارزش، آلومینیوم کاربردی‌ترین فلز بعد از آهن است و در واقع اين فلز در تمامي بخش‌هاي صنعت و اقتصاد جهاني از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. آلومینیوم خالص، نرم و ضعیف است، اما می‌تواند آلیاژهایی را با مقادیر کمی از مس، منیزیم، منگنز، سیلیکون و دیگر عناصر بوجود آورد که این آلیاژها ویژگی‌های مفید گوناگونی دارند. این آلیاژها اجزای مهم هواپیماها و راکت‌ها را می‌سازند. وقتی آلومینیوم در خلا تبخیر شود، پوششی تشکیل می‌دهد که هم نور مريی و هم گرمای تابشی را منعکس می‌کند. این پوشش‌ها لایه نازک اکسید آلومینیوم محافظ را بوجود می‌آورند که مانند پوشش‌های نقره خاصیت خود را از دست نمی‌دهند. یکی دیگر از موارد استفاده از این فلز در لایه آینه‌های تلسکوپ‌های نجومی است. برخی از کاربردهای فراوان آلومینیوم نيز عبارتند از: حمل و نقل (اتومبیل‌ها، هواپیماها، کامیون‌ها، کشتی‌ها، ناوگان‌های دریایی، راه‌آهن و...)، بسته‌بندی (قوطی‌ها، فویل‌ها و...)، ساختمان (درب، پنجره، دیوارپوش‌ها و...)، کالاهای با دوام مصرف‌کننده (وسایل برقی خانگی، وسایل آشپزخانه و...)، خطوط انتقال الکتریکی، ماشین‌آلات اکسید آلومینیوم، سنگ سمباده و....


وضعيت بوكسيت و آلومينيوم در جهان

بوکسیت سنگی غنی از آلومینیوم که عمدتا از هیدروکسیدهای آلومینیوم و مقدار ناچیزی کانی‌های رسی و کوارتز تشکیل شده، حدود 96 درصد آلومینیوم جهان از ذخایر بوکسیتی این عنصر تامین می‌شود. استراليا، گينه بیسائو، برزيل، هند، جامائيكا و اصولا كشورهايي كه در مناطق حاره‌اي قرار گرفته‌اند، عمده كشورهاي هستند كه منابع معدني بوكسيت را در اختيار دارند و نيز مهم‌ترين توليدكنندگان پودر آلومينا در دنيا محسوب مي‌شوند. هم‌اكنون بوكسيت در 26 كشور توليد مي‌شود و از مجموع ذخاير جهاني بوكسيت، 33 درصد در آمريكاي‌جنوبي، 27 درصد در آفريقا، 17 درصد در آسيا، 13 درصد در اقيانوسيه و 10 درصد باقيمانده در ساير مناطق جهان پراكنده‌اند. در بين كشورهاي صادركننده بوكسيت، استراليا در رتبه اول قرار دارد و در بين كشورهاي واردكننده بوكسيت نيز كشورهاي ايرلند و اوكراين در رتبه اول و دوم قرار دارند و كشورهاي اسپانيا، ايتاليا و آلمان در مكان‌هاي بعدي جاي گرفته‌اند. درخصوص آلومينيوم نيز بايد گفت: هم‌اكنون چين بزرگ‌ترين توليدکننده آلومينيوم جهان است. ذخاير جهاني آلومينيوم نيز به سه شكل عمده ذخاير بورس فلز، ذخاير كشورها و ذخاير استراتژيك دسته‌بندي مي‌شوند. ذخايره بورس فلز در حال حاضر، توسط بورس فلز لندن، بورس فلز شانگهاي چين و بورس فلز توكيوي ژاپن كنترل مي‌شود. ذخاير كشورها در دست بازرگانان، مصرف‌كنندگان و توليدكنندگان است.


وضعيت بوكسيت و آلومينيوم در ايران

ايران از لحاظ ذخاير شناخته شده بوكسيت كشوري فقير به‌شمار مي‌آيد. عمده‌ترين معادن بوكسيت كشور در سال 1347 ضمن پی‌جویی زغال‌سنگ توسط زمین‌شناسان شرکت زغال‌سنگ البرز شرقی، در منطقه جاجرم با 10 ميليون تن ذخيره شناسايي و گزارش شد. کارشناسان سازمان زمین‌شناسی با مطالعه عکس‌های هوایی منطقه جاجرم نيز وجود زون بوکسیتی را پس از بازدید از منطقه تایید کردند.

در سال 1349 گزارشی از منطقه بوکسیت دار جاجرم تهیه شد که در آن وجود دو افق معدنی جديدتر را تایید کرد. طرح تولید آلومینا از بوکسیت جاجرم نیز در سال 1362 پس از انجام مطالعات اولیه، توسط سازمان توسعه صنعتی ملل متحد (UNIDO) آغاز شد و با شکل‌گیری طرح تجهیز معدن و احداث کارخانه، عملیات استخراج در سال1370 با استخراج آزمایشی از معدن 6 گلبینی شروع شد و در سال 1382 اين كارخانه به مرحله بهره‌برداری با استفاده از بوکسیت جاجرم رسید.

هم‌اكنون كارخانه آلوميناي جاجرم تنها توليدكننده پودر آلومينا در كشور است كه سالانه حدود نيمي از آلوميناي مورد نياز كشور را توليد مي‌كند. در سال 1348 نيز نخستین احیاگر آلومینیوم خاورمیانه در شهر اراک تولید شمش آلومینیوم را آغاز کرد. سپس علاوه بر جاجرم، در مناطق ديگر هم معادن بوكسيت با عيار خوب كشف شده و تاكنون درحال استخراجند. براساس اطلاعات مركز آمار وزارت صنايع و معادن، تعدادي از معادن بوكسيت فعال ايران عبارتند از بوكسيت «قشلاق» در مازندران، بوكسيت «جاجرم» و «گوش‌كمر» در خراسان و بوكسيت «لاتريتي زان» و «شاه بلاغي» در تهران. در اين حال، براساس برنامه‌ريزي‌هاي صورت گرفته، شركت آلوميناي ايران بعنوان متولي اكتشاف بوكسيت در كشور در نظر دارد، علاوه بر توسعه اكتشافات در منطقه جاجرم، ساير مناطق كشور را نيز به‌منظور شناسايي منابع معدني بوكسيت بررسي كند. از آنجايي كه اين شركت متعهد شده، سالانه 15 هزار متر حفاري اكتشافي بوكسيت در كشور انجام دهد، در اين راستا استان‌هاي يزد، كرمان، سمنان و كهگيلويه و بويراحمد بعنوان اهداف اكتشاف انتخاب شده‌اند. بررسي‌ها نيز حاكي از آن است كه علاوه بر استان‌هاي ياد شده، ذخاير بسيار خوبي در پهنه زاگرس و البرز مركزي از لحاظ بوكسيت وجود دارد كه با توجه به صعب‌العبور بودن اين مناطق، بررسي 11 هزار كيلومتر از پهنه زاگرس، از طريق اكتشافات ماهواره‌اي صورت مي‌گيرد. درخصوص وضعيت توليد آلومينيوم كشور نيز بايد گفت: در حال حاضر، ظرفيت توليد آلومينيوم در كشور 457 هزار تن است كه با بهره‌برداري از 2 كارخانه بزرگ آلومينيوم در حال احداث در مسجدسليمان و لامرد، 406 هزار تن ديگر به ظرفيت توليد اين فلز افزوده خواهد شد. براساس سند چشم‌انداز 20 ساله، توليد 5/1 ميليون تن شمش آلومينيوم بعنوان هدف اصلي سازمان ايميدرو در نظر گرفته شده كه علاوه بر اين سازمان، بخش خصوصي نيز در مناطقي مانند نهاوند، سبزوار، شيروان و... در حال انجام مطالعات براي احداث كارخانه‌هاي شمش آلومينيوم در اين مناطق هستند.


کانسارهاي بوكسيت و آلومينيوم در ايران

کاني‌هاي متعددي در طبيعت وجود دارد كه حاوي آلومينيوم است. مهم‌ترين كاني‌ها عبارتند از: بوهميت، دياسپور، گيسبيت، کائولينيت، کرندوم، کريوليت، آلونيت، نفلين، لاتريت‌هاي نيکل‌دار، لاتريت آهني و بوکسيت. كانسارهاي بوكسيت در دوران‌هاي مختلف زمين‌شناسي تشكيل شده و فاکتورهاي مهمي در تشکيل و حفظ آنبوکسيت‌ها نقش اساسي دارند كه وضعيت آب و هوايي، پوشش گياهي، درجه حرارت بالا، تركيب و بافت سنگ بستر، آب‌هاي زيرزميني، توپوگرافي و... از آن جمله هستند.

كانسارهاي بوكسيت بسته به نوع سنگ بستر آنها به انواع كارستي و لاتريتي تقسيم‌بندي مي‌شوند. در ايران ذخاير متعددي از بوکسيت با مشخصات مختلف و متغير وجود دارد که تقريبا بيشتر آنها از نوع كانسار کارستي است. اين ذخاير از نوع مديترانه‌اي با ترکيب کاني‌شناسي دياسپور ـ بوهميت است که در مناطق ايران مرکزي، البرز و زاگرس جاي گرفته‌اند. كانسارهاي بوكسيت يزد كه در شمال و غرب اين منطقه وجود دارند از جمله كانسارهاي منطقه ايران مركزي هستند. در شمال يزد، مناطق «دشت ده» و «چك‌چك» كانسار بوكسيت دارند و در غرب آن نيز در محدوده‌هاي «نصرآباد» تا «صدرآباد»، «گانو» و «سرفاريابگ»، كانسارهاي بوكسيت مشاهده شده است. ميزان ذخيره بوكسيت كانسار منطقه «صدرآباد» حدود 5/2 ميليون تن بوكسيت با عيار 48 درصد Al203 تخمين زده شده است. برخي ديگر از معادن فعال بوكسيت كشور شامل «شاه‌ بلاغي»،‌ «گوش‌كمر»، «بيگلر»، «جمال‌الدين»، «زان»، «سفيدکمر»، «قشلاق»، «مغدون» و «جاجرم» هستند كه در تهران، يزد، قزوين، كهگيلويه و بويراحمد، ‌گلستان و خراسان واقعند.


نكته پاياني

با توجه به توليد حدود 280 تا 300 هزار تني شمش آلومينيوم در كشور، سالانه 440 هزار تن پودر آلومينا براي دو كارخانه المهدي و اراك مورد نياز است كه از اين ميزان، سال گذشته شركت آلوميناي ايران 172 هزار تن را تامين كرده و براساس برنامه، تا پايان امسال نيز اين ميزان توليد به 200 هزار تن افزايش مي‌يابد.

اين كارخانه‌ها بناچار از طريق واردات مابقي نياز خود را تامين مي‌كنند. به همين منظور قرار است معدني در گينه خريداري شود. در اين راستا مطالعات كارشناسان ايراني روي ذخيره معدني در گينه ادامه دارد، اما مهم‌ترين موضوع درخصوص بهره‌برداري از ذخاير گينه آن است كه اين معدن تا بندر حدود 400 كيلومتر فاصله دارد و اين ميزان فاصله باعث افزايش هزينه‌ها خواهد شد. اين در حالي است كه علاوه بر شناسايي كانسارهاي كشور كه در بالا به آن اشاره شد، ساير كانسارهاي بوكسيت كشور نيز که تعداد آنها بالغ بر 20 کانسنگ است، تنها بصورت سطحي شناسايي شده‌اند و اطلاعي درباره عمق آنها در دست نيست. به اين ترتيب، در راستاي كاهش هزينه‌هاي تامين آلوميناي مورد نياز واحدهاي توليدي آلومينيوم، لازم است متوليان امر، براي شناسايي ساير كانسارهاي ناشناخته بوكسيت كشور، پي‌جويي‌ها و تلاش‌هاي مضاعفي را صورت دهند تا علاوه بر بي‌نيازي و خودكفايي كشور در اين زمينه، از خروج بي‌رويه ارز از كشور جلوگيري شود.



سایت منبع :زمین کاو