המשקל הסגולי של עפרת אלומיניום: צפיפות ומשקל 1 מ״ק
אלומיניום הוא אחת המתכות הנפוצות ביותר בכדור הארץ, אך אי אפשר למצוא אותו בטבע בצורתו הטהורה. אטומי Al הפעילים מבחינה כימית יוצרים תרכובות רבות עם חומרים אחרים. עפרות המכילות אלומיניום נמצאות במקום השלישי מבחינת שכיחותן בקרום כדור הארץ.
במרחב הפוסט־סובייטי הבוקסיטים נחשבים לחומר הגלם המתאים והנכרה ביותר. הפקת אלומיניום מחומר גלם טבעי היא תהליך מורכב הצורך כמויות גדולות של חשמל.
הרכב עפרת אלומיניום ומשקלה
בוקסיט הוא סלע מורכב למדי הכולל תרכובות הידרוקסיד של אלומיניום, תחמוצות, סיליקטים והידרוקסידים של Fe, וכן תרכובות טיטניום, צורן ויסודות נוספים. עפרת בוקסיט עשויה לכלול גם פחמות של סידן ומגנזיום, כמויות קטנות של תרכובות נתרן ואשלגן, וכן ונדיום, כרום וחומרים אחרים; לעיתים נמצאים בה גם חלקיקי פיריט.
-
ההרכב הכימי של בוקסיט משתנה בטווח רחב ותלוי בצורות המינרלוגיות של הידרוקסיד Al ובזיהומים. החומר העיקרי המרכיב את העפרה הוא אלומינה (Al2O3), וממנה מפיקים את האלומיניום המתכתי. המרכיב העיקרי השני הוא תחמוצת ברזל (Fe2O3). בבוקסיט תעשייתי תכולת האלומינה צריכה לעלות על 30%; רק אז כרייתו כדאית מבחינה כלכלית.
-
הבוקסיטים נראים כסלעים דמויי חרסית או כאבן. מבנה עפרות האלומיניום מגוון מאוד: גושי עפר צפופים, סלעיים או נקבוביים, לעיתים בעלי תכלילים עגולים. גם צבעי הבוקסיט מגוונים — מלבן ועד אדום כהה או חום לבנים. ישנם סלעים אפורים־ירקרקים וכמעט שחורים, צהובים או ססגוניים, בעלי כתמים כחולים או אדומים־סגולים.
-
המשקל הסגולי, כלומר הצפיפות, של עפרת אלומיניום מסוג בוקסיט נע בין 1.2 גרם/סמ״ק בחומר בעל תכולה נמוכה של סיליקה ו־Fe, לבין 2.5–3.3 גרם/סמ״ק בבוקסיטים כבדים, צפופים, סלעיים ועשירים בברזל.
-
קשיות הבוקסיט היא 2–7.
-
תכונה אופיינית המאפשרת לזהות בוקסיט דמוי חרסית כעפרת אלומיניום היא שהוא אינו יוצר מסה פלסטית כאשר מערבבים אותו במים.
טבלת המשקל הסגולי והצפיפות של עפרת אלומיניום
| שם | קשיות בסולם מוס | צפיפות (גרם/סמ״ק) | משקל 1 מ״ק עפרת אלומיניום (ק״ג) | משקל מטר מעוקב עפרת אלומיניום (טונות) |
|---|---|---|---|---|
| עפרת אלומיניום | 2–7 | 1.2–3.3 | 1200–3300 | 1.2–3.3 |
עתודות הבוקסיט הגדולות ביותר מרוכזות בגינאה: לפי הערכת USGS לשנת 2026, כ־7.4 מיליארד טונות מתוך עתודות עולמיות של כ־29 מיליארד טונות. עתודות גדולות נמצאות גם באוסטרליה, בווייטנאם, באינדונזיה, בברזיל, בג׳מייקה ובמדינות נוספות. מרבצים מסוימים נמצאים כמעט על פני הקרקע, ולכן הם נכרים בשיטה פתוחה וחומר הגלם מועבר לעיבוד. באזורים אחרים העפרות נמצאות בעומק רב יותר והכרייה עשויה להתבצע מתחת לפני הקרקע.
אלומינה היא חומר אבקתי ופריך המופק מבוקסיט איכותי ודל בסיליקה בתהליך באייר. אולם לשלב הבא בהפקת אלומיניום דרוש חומר נוסף — קריוליט. עתודות הקריוליט הטבעי בעולם קטנות מאוד, ולכן במטלורגיה המודרנית משתמשים בקריוליט מלאכותי, המתקבל בתגובה בין חומצה הידרופלואורית לבין אלומיניום הידרוקסיד ונתרן הידרוקסידי (סודה קאוסטית).
תהליך הייצור של אלומיניום כולל שלושה שלבים עיקריים:
-
כריית עפרת אלומיניום,
-
עיבוד הסלע לאלומינה, כלומר תחמוצת Al,
-
הפקת אלומיניום מתכתי בתהליך אלקטרוליזה.
משקל עפרת האלומיניום הדרוש להפקת טונה אחת של אלומיניום מגיע ל־4–5 טונות, שמהן מתקבלות בקירוב 2 טונות אלומינה.
שאלות נפוצות
כמה שוקל 1 מ״ק עפרת אלומיניום?
לפי הטווח המשוער המובא במאמר, בוקסיט שוקל 1200–3300 ק״ג/מ״ק. הערך תלוי בהרכב, בנקבוביות, בלחות ובתכולת זיהומי הברזל.
מדוע צפיפות הבוקסיט משתנה במידה כה רבה?
בוקסיט יכול להיות דמוי חרסית, נקבובי, צפוף או עשיר בברזל. הבדלים בהרכב המינרלי ובמבנה יוצרים טווח רחב של צפיפויות.
כמה עפרה דרושה להפקת טונה אחת של אלומיניום?
הערך המשוער המובא במאמר הוא 4–5 טונות של עפרת אלומיניום לכל טונה של אלומיניום. הערך בפועל תלוי באיכות הבוקסיט ובטכנולוגיית העיבוד.