ΓΕΝΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΙΤΕΑΣ ΦΩΚΙΔΟΣ Ά ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΧΟΛΙΚΟ ΕΤΟΣ 2014 - 2015

ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ (PROJECT) 2ο Τμήμα: «Βωξίτης στην περιοχή Γκιώνας – Παρνασσού»

ΒΩΞΙΤΗΣ Πίνακας περιεχομένων - Σύσταση και ιδιότητες (ΟΜΑΔΑ Α’) - Σύσταση και ιδιότητες (ΟΜΑΔΑ Α’) - Σχηματισμός και εξόρυξη (ΟΜΑΔΑ Β’) - Μεταλλουργία (ΟΜΑΔΑ Γ’ ) - Χρήσεις του βωξίτη (ΟΜΑΔΑ Δ’)

Λίγα λόγια για το βωξίτη … 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. Pierre Berthier (1782-1861)

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 [Οξείδιο του αργίλιου] - Λιγότερο από 20% Fe2O3 [Οξείδιο του σιδήρου (III)] - Μέχρι 5% πυρίτιο (σε διάφορες μορφές)

Πώς σχηματίζεται ο βωξίτης ? 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.

Πως γίνεται η εξόρυξη βωξίτη… 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.

Στην περιοχή Παρνασσού/Γκιώνας

Η ελληνική παραγωγή βωξίτη από τις S&B Βιομηχανικά Ορυκτά (θυγατρική Ευρωπαϊκοί Βωξίτες ΑΕ), Δελφοί Δίστομο ΑΜΕ και ΕΛΜΙΝ ΑΕ, διατηρείται στα επίπεδα 1,8-2,3 εκ. tn το χρόνο, εξασφαλίζοντας την εγχώρια παραγωγή αλουμινίου ενώ ένα σημαντικό ποσοστό εξάγεται στην διεθνή αγορά για άλλες χρήσεις πχ. χαλυβουργία, τσιμεντοβιομηχανία, παραγωγή πετροβάμβακα, λειαντικών μέσων κ.λπ.

ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ Λίγα λόγια για τη μεταλλουργία … Μεταλλουργία είναι ένας κλάδος της επιστήμης των υλικών σχετικός με την παρασκευή μετάλλων και κραμάτων από μεταλλεύματα ή άλλες πρώτες ύλες, καθώς και την κατεργασία των μετάλλων και των κραμάτων για την τροποποίηση των ιδιοτήτων αυτών των υλικών. Αναλόγως, ο κλάδος της μεταλλουργίας διακρίνεται σε εξαγωγική μεταλλουργία και μεταλλογνωσία ή φυσική μεταλλουργία. Χαλκουργός. Από χαρακτικό σε γερμανικό βιβλίο του 1568.

Μεταλλουργία του βωξίτη Η μεταλλουργία του βωξίτη ακολουθεί δυο φάσεις: 1η φάση :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 150ο 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).

2η φάση : 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 1100ο C), προστίθεται περίπου 40% κρυόλιθος (Na3AlF6), για να καταβιβάσει το σημείο τήξεως περίπου στους 850 - 900ο 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 καίγοντας 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.

Μεταλλουργική επεξεργασία του βωξίτη Η μεταλλουργική επεξεργασία του βωξίτη (γνωστή και ως bayer process) περιλαμβάνει τα παρακάτω στάδια : 1.Προετοιμασία βωξίτη 2.Εκχύλιση υπό πίεση 3.Καταβύθιση 4.Θερμική διάσπαση Πιο αναλυτικά η μεταλλουργική επεξεργασία του βωξίτη παρουσιάζεται στα επόμενα σχεδιαγράμματα

Η σκληρή και επίπονη εργασία των εργατών στο Μεταλλευτικό Πάρκο Φωκίδος «Vagonetto» Βωξίτης στην περιοχή της Ιτέας Φωκίδος (Πλατεία αποθέματος βωξίτη)

Φορτηγό πλοίο ,γεμάτο με τόνους βωξίτη ,ευρισκόμενο στη σκάλα φορτώσεως βωξίτη στην Ιτέα Φωκίδος, λίγο πριν μεταφέρει το μετάλλευμα στο εργοστάσιο βωξίτη «Αλουμίνιον της Ελλάδος» στον Άγιο Νικόλαο Βοιωτίας ή στο εξωτερικό (π.χ. Ρωσία) Το εργοστάσιο βωξίτη «Αλουμίνιον της Ελλάδος» στον Άγιο Νικόλαο Βοιωτίας (Η πλέον σημαντική καθετοποιημένη μονάδα (πρόκειται για ημιτελή καθετοποίηση) παραγωγής και εμπορίας αλουμίνας και αλουμινίου στην Ευρωπαϊκή Ένωση)

Χρήσεις του βωξίτη Ο βωξίτης είναι το κυριότερο συστατικό για την παραγωγή αλουμίνας, Στην παραγωγή ορυκτών ινών, Στην παραγωγή αλουμινούχων τσιμέντων, Ως ρυθμιστής της σκωρίας στην παραγωγή σιδήρου, Υλικό λείανσης, Στην κατασκευή πυρίμαχων υλικών κ.α.

Παραγωγή αλουμίνας Τα κοιτάσματα βωξίτη που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή της αλουμίνας μπορεί να είναι γιψιτικού τύπου ή διασπορικού και ως εκ τούτου να απαιτούνται ειδικές συνθήκες θραύσης και διαλυτοποίησης. Η επεξεργασία τους γίνεται με την μέθοδο Bayer και είναι πολύ οικονομική. ο βωξίτης εξορύσσεται από το κοίτασμα. Στη συνέχεια θρυμματίζεται και διαλύεται σε πυκνό διάλυμα καυστικού νατρίου σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση. Με αυτό τον τρόπο, οι προσμίξεις του βωξίτη απομακρύνονται και παραμένει στο διάλυμα το καυστικό νάτριο με το οξείδιο του αργιλίου. Στη συνέχεια απομακρύνεται και το καυστικό νάτριο και παραμένει μόνο το οξείδιο του αργιλίου, το οποίο θερμένεται στους 1100° C έτσι, ώστε να απομακρυνθεί το νερό. Ακολουθεί η ηλεκτρόλυση. Το οξείδιο του αργιλίου διαλύεται σε τήγμα  κρυολίθου, το οποίο βρίσκεται σε ηλεκτρολυτική λεκάνη .Στη συνέχεια διαβιβάζεται μέσα από αυτό συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα χαμηλής τάσης αλλά εξαιρετικά υψηλής. Το τηγμένο αλουμίνιο συλλέγεται από το βυθό της λεκάνης. Το παραγόμενο κατά την ηλεκτρόλυση οξυγόνο κατευθύνεται προς την άνοδο από άνθρακα, τον οποίο καίει, διατηρώντας έτσι την θερμοκρασία του τήγματος σε υψηλά επίπεδα.

ΣΧΕΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΑΛΟΥΜΙΝΑΣ

ΑΛΟΥΜΙΝΑ

Παραγωγή ορυκτών ινών Για την παραγωγή ορυκτών ινών χρησιμοποιείται ο βωξίτης, ο οποίος είναι πλούσιος σε οξείδιο του αργιλίου.Οι ορυκτές ίνες έχουν υψηλή περιεκτικότητα σε αλουμίνα. Για την παραγωγή τους χρησιμοποιείται ο χονδρόκοκκος βωξίτης ο οποίος έχει υψηλή αντοχή σε καταπόνηση βάρους. Οι ορυκτές ίνες παρουσιάζουν βελτιωμένη βιοδιαλυτότητα και καλύτερες πυρίμαχες ιδιότητες.

Παραγωγή αλουμινούχων τσιμέντων Ο βωξίτης αποτελεί ένα από τα βασικά συστατικά για την παραγωγή αλουμινούχων τσιμέντων, λόγω της χονδρόκοκκης μορφής, της αντοχής του στην καταπόνηση βάρους και του υψηλού δείκτη θερμικής αντοχής (τα αλουμινούχα τσιμέντα έχουν αντοχή αφού 24 ώρες μετά από την χύτευση τους επιτρέπουν την αφαίρεση των δομικών στηριγμάτων και την συνέχιση της κατασκευής.)Χρησιμοποιούνται επίσης σε σκυρόδεμα με πυρίμαχες ιδιότητες όπου συνδυάζουν το πλεονέκτημα χύτευσης σύνθετων σχημάτων σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος.

Ρυθμιστής της σκωρίας στην παραγωγή σιδήρου Ο βωξίτης χρησιμοποιείται ως ρευστό υλικό στην υψικάμινο.Παρέχει σημαντικά λειτουργικά πλεονεκτήματα , συνεισφέρει στη μείωση του κόστους κατά τη λειτουργιά της υψικαμίνου και βελτιώνει τις υδραυλικές ιδιότητες της κοκκοποιημενης σκωρίας , που χρησιμοποιείται για την παραγωγή τσιμέντου σκωρίας.

Άλλες χρήσεις… Ο βωξίτης ακόμη χρησιμοποιείται στην παραγωγή λειαντικών,στη χημική βιομηχανία και για την επίστρωση οδοστρωμάτων,διαδρόμων αεροδρομίων κ.α. Συγκεκριμένα για την παραγωγή τεχνητού κορουνδίου χρησιμοποιείται βωξίτης διασπορικός ή μπαιμιτικός με μέτρια περιεκτικότητα σε SiO2 ,ενώ στη χημική βιομηχανία χρησιμοποιείται λευκός βωξίτης.

ΤΕΛΙΚΕΣ ΧΡΗΣΕΙΣ Οικοδομή Συσκευασία Μεταφορές Λόγω του μοναδικού συνδυασμού των ιδιοτήτων του και των οικολογικών πλεονεκτημάτων που παρουσιάζει, οι χρήσεις του αλουμινίου αυξάνονται συνεχώς και αποτελούν μέρος της καθημερινής μας ζωής προσφέροντας έξυπνες λύσεις στις ανάγκες μας. Το αλουμίνιο είναι ένα από τα βασικά υλικά σε διάφορους τομείς εφαρμογών όπως δόμηση, συσκευασία, μεταφορές, καλώδια κλπ., που απαιτούν υψηλή τεχνολογία και τεχνογνωσία. Οικοδομή Συσκευασία Μεταφορές

Σας ευχαριστούμε για την προσοχή σας Σας ευχαριστούμε για την προσοχή σας. Οι επιμελητές της εργασίας : ΟΜΑΔΑ Ά ΟΜΑΔΑ ΄Β -Λύτρας Γιάννης -Αλεξανδρή Παυλίνα -Μπούτσης Άκης -Αμανατίδης Αλέξανδρος -Νέλι Αλέξανδρος -Σαντικλάρι Έλενα -Στοφόρος Θοδωρής -Σιδηροπούλου Έλσα -Τηλιγάδα Μαρία ΟΜΑΔΑ ΄Γ ΟΜΑΔΑ ΄Δ -Αγγελίδη Όλγα -Κολβάνη Φραντζέσκα -Αναγνωστόπουλος Αθανάσιος -Πατάκα Βίβιαν -Κοκκώνης Δημήτρης -Τιμολέων Δάφνη -Μπογκντάνι Αρμάντο -Τσατσαρώνης Θύμιος -Παύλος Παύλος -Φαράντου Ανθούλα