Buzz
Boxide (từ tiếng Pháp bauxite /boksit/) là loại quặng nhôm có nguồn gốc từ đá núi lửa, có màu hồng hoặc nâu, hình thành qua quá trình phong hóa các đá giàu nhôm hoặc từ sự tích tụ của các quặng trước đó qua quá trình xói mòn. Boxide chủ yếu phân bố trong vùng xích đạo, đặc biệt là trong môi trường nhiệt đới. Từ boxide, có thể tách ra alumina (Al2O3), nguyên liệu chính để sản xuất nhôm trong lò điện phân, chiếm 95% lượng boxide khai thác trên toàn thế giới. Loại quặng này được đặt tên theo làng Les Baux-de-Provence ở miền nam Pháp, nơi mà nhà địa chất học Pierre Berthier phát hiện lần đầu tiên vào năm 1821.
Quá trình hình thành và phân phối
Quá trình hình thành
Các giọt bauxite nóng chảy từ sâu trong lòng đất, dần kết tụ lại và được đẩy lên mặt đất qua các họng núi lửa cùng với dăm, cuội, và nham thạch núi lửa thuộc loại base-kiềm từ thời Paleogen trở đi. Trên bề mặt, dăm và cuội nham thạch chứa quặng bauxite và sulfide đa kim sẽ bị biến đổi thành laterit, dưới mực nước ngầm chúng lại chuyển hóa thành kaolinit, tạo thành set-kaolin với dăm, cuội, bauxite và sulfide đa kim.
Bauxite hình thành trên các loại đá có hàm lượng sắt thấp hoặc sắt đã bị rửa trôi trong quá trình phong hóa. Quá trình hình thành bao gồm các giai đoạn sau:
- Phong hóa và nước thấm vào đá gốc, tạo ra oxide nhôm và sắt
- Tích tụ trầm tích hoặc đá đã bị phong hóa do sự rửa trôi của nước ngầm
- Xói mòn và tái tích tụ bauxite.
Quá trình này bị chi phối bởi một số yếu tố chính như sau:
- Đá mẹ chứa các khoáng vật dễ hòa tan, bị rửa trôi để lại nhôm và sắt.
- Đá có độ lỗ hổng đủ để nước có thể thấm qua.
- Khí hậu với lượng mưa cao và các giai đoạn khô hạn ngắn.
- Hệ thống thoát nước hiệu quả.
- Khí hậu nhiệt đới ẩm.
- Hiện diện lớp thực vật và vi sinh vật. Theo mô hình mô phỏng, giá trị pH lý tưởng nằm trong khoảng 3,5-4,0.
Phân bố
Quặng bauxite chủ yếu phân bố ở các khu vực nhiệt đới, Caribe, Địa Trung Hải và vành đai quanh xích đạo. Các khu vực nổi bật có quặng bauxite bao gồm Úc, Nam và Trung Mỹ (Jamaica, Brazil, Surinam, Venezuela, Guyana), châu Phi (Guinea), châu Á (Ấn Độ, Trung Quốc, Việt Nam), Nga, Kazakhstan và châu Âu (Hy Lạp).
Từ sự hình thành, có thể phân loại hai loại mỏ bauxite:
- Phong hóa loại này hình thành qua quá trình laterit hóa chỉ xảy ra trong điều kiện nhiệt đới trên các loại đá silicat như granit, gneiss, bazan, syenite và đá sét. Để tạo thành bauxite, điều kiện phong hóa cần phải mạnh mẽ hơn và yêu cầu hệ thống thoát nước tốt để hòa tan và rửa trôi kaolinite, hình thành nên gibbsit. Đới giàu nhôm nhất thường nằm ngay dưới lớp mũ sắt. Trong bauxite laterit, hydroxide nhôm chủ yếu tồn tại dưới dạng gibbsit. Ở Việt Nam, bauxite Tây Nguyên được hình thành theo cách này trên nền đá bazan.
- Loại có nguồn gốc từ núi lửa có chất lượng tốt và giá trị công nghiệp cao. Được hình thành qua hoạt động núi lửa, sau đó trải qua quá trình laterit hóa trên nền đá cacbonat như đá vôi và dolomit, xen kẽ với các lớp kẹp sét - kaolin do phong hóa dung nham núi lửa.
Thân quặng bauxite có thể tồn tại dưới 4 dạng: lớp phủ, túi, xen kẹp và mảnh vụn
- Các lớp phủ lớn thường xuất hiện ở Tây Phi, Úc, Nam Mỹ và Ấn Độ, gồm các lớp phẳng nằm gần bề mặt, có thể kéo dài hàng km. Độ dày của chúng có thể thay đổi từ dưới 1 mét đến 40m, với độ dày trung bình khoảng 4-6m trong các trường hợp điển hình.
- Dạng túi được tìm thấy ở Jamaica, Hispaniola và miền nam châu Âu, với bauxite phân bố ở độ sâu từ dưới 1m đến hơn 30m. Các túi này có thể nằm riêng biệt hoặc chồng lấn nhau tạo thành các mỏ lớn ở một số khu vực.
- Dạng xen kẹp xuất hiện ở Hoa Kỳ, Suriname, Brazil, Guyana, Nga, Trung Quốc, Hungary và khu vực Địa Trung Hải. Chúng thường nằm trên bề mặt và sau đó bị các lớp đá hình thành sau đó phủ lên, thường là đá núi lửa. Quặng này thường có kết cấu chặt hơn do bị nén bởi các lớp đá trên.
- Dạng mảnh vụn là các tích tụ quặng hình thành từ sự xói mòn bauxite, ví dụ như bauxite Arkansas ở Hoa Kỳ.
Thành phần khoáng vật
Bauxite tồn tại ở 3 dạng chính tùy thuộc vào số lượng phân tử nước và cấu trúc tinh thể gồm: gibbsit Al(OH)3, boehmit γ-AlO(OH), và diaspore α-AlO(OH), cùng với các khoáng vật oxide sắt như goethit và hematit, khoáng vật sét kaolinit và thường có mặt cả anata TiO2, sulfide đa kim, các khoáng vật nặng như monazit, zircon và xenotim.
Gibbsit là dạng hydroxide nhôm thuần túy, trong khi boehmit và diaspore là các dạng hydroxide nhôm oxide. Điểm khác biệt chính giữa boehmit và diaspore là cấu trúc tinh thể của diaspore khác biệt với boehmit, và diaspore yêu cầu nhiệt độ cao hơn để thực hiện quá trình tách nước.
| Gibbsit | Boehmit | Diaspore | |
| Thành phần | Al(OH)3 | AlO(OH) | AlO(OH) |
| Hàm lượng alumina tối đa (%) | 65,4 | 85,0 | 85,0 |
| Hệ tinh thể | Đơn tà | Trực thoi | Trực thoi |
| Mật độ (g.cm) | 2,42 | 3,01 | 3,44 |
| Nhiệt độ tách nước (°C) | 150 | 350 | 450 |
Thành phần hóa học
Các thành phần hóa học chủ yếu (quy đổi ra oxide) bao gồm Al2O3, SiO2, Fe2O3, CaO, TiO2, MgO... trong đó, hydroxide nhôm là thành phần chính của quặng.
| Thành phần hóa học | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | SiO2 | TiO2 | MgO | Mất khi đốt |
| % theo khối lượng (%) | 55,6 | 4,5 | 4,4 | 2,4 | 2,8 | 0,3 | 30 |
Tại Việt Nam, bauxite được phân loại là khoáng sản khi tỷ lệ giữa oxide nhôm và silic oxide, được gọi là modul silic (ký hiệu µsi), không thấp hơn 2.
Sử dụng
Boxide thường được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như lò cao, các giá đỡ sắt/thép, sản xuất xi măng, nhôm, phễu đổ kim loại nóng chảy, hồ ngâm vật liệu, lòng lò nung, các xe torpedo và vòm lò cao sử dụng điện.
Tại Việt Nam
Ở Việt Nam, quặng boxide chủ yếu phân thành hai loại chính:
- Boxide có nguồn gốc trầm tích (một số đã biến chất) tập trung chủ yếu ở các tỉnh phía Bắc như Hà Giang, Cao Bằng, Lạng Sơn, Bắc Giang, Sơn La và Nghệ An.
- Boxide từ phong hóa laterit trên đá bazan tập trung chủ yếu ở các tỉnh phía Nam như Kon Tum, Đắk Nông, Lâm Đồng, Đồng Nai, Bình Dương, Phú Yên và Quảng Ngãi.
