Bô xít là gì?

Bô xít (hay còn gọi là Bauxite) là một loại đá trầm tích có hàm lượng nhôm tương đối cao. Đây là nguồn cung cấp chính của nhôm và gali trên thế giới. Bô xít chủ yếu bao gồm các khoáng vật nhôm gibbsite (Al(OH)₃), boehmite (γ-AlO(OH)) và diaspore (α-AlO(OH)), trộn lẫn với hai oxit sắt goethite (FeO(OH)) và hematite (Fe₂O₃), khoáng sét nhôm kaolinite (Al₂Si₂O₅(OH)₄) cùng một lượng nhỏ anatase (TiO₂) và ilmenite (FeTiO₃ hoặc FeO·TiO₂). Bô xít có vẻ xỉn màu và có màu nâu đỏ, trắng hoặc nâu vàng.

Năm 1821, nhà địa chất học người Pháp Pierre Berthier đã phát hiện ra quặng bô xít gần làng Les Baux ở Provence, miền nam nước Pháp.

Sự hình thành của quặng bô xít

Nhiều hệ thống phân loại quặng Bô xít đã được đề xuất, nhưng tính đến năm 1982, vẫn chưa có sự thống nhất chung.

Vadász (1951) đã phân biệt bô xít laterit (bô xít silicat) với quặng bô xít karst (bô xít cacbonat):

• Bô xít cacbonat phân bố chủ yếu ở châu Âu, Guyana, Suriname và Jamaica trên các loại đá cacbonat (đá vôi và dolomit), nơi chúng được hình thành do quá trình phong hóa laterit và sự tích tụ còn sót lại của các lớp sét xen kẽ – các lớp sét phân tán được cô đặc khi đá vôi bao quanh dần dần bị hòa tan trong quá trình phong hóa hóa học.
• Bô xít laterit chủ yếu được tìm thấy ở các nước nhiệt đới. Chúng được hình thành do quá trình laterit hóa của nhiều loại đá silicat như granit, gneis, bazan, syenit và đá phiến sét.

So với laterit giàu sắt, quá trình hình thành bô xít phụ thuộc nhiều hơn vào điều kiện phong hóa khắc nghiệt ở những nơi có hệ thống thoát nước tốt. Điều này cho phép kaolinit hòa tan và kết tủa gibbsite. Các vùng có hàm lượng nhôm cao nhất thường nằm bên dưới lớp bề mặt chứa sắt. Nhôm hydroxit trong các mỏ bô xít laterit hầu như chỉ tồn tại dưới dạng gibbsite.

Sản xuất và trữ lượng quặng bô xít

Guinea là quốc gia sản xuất bô xít lớn nhất, tiếp theo là Úc và Trung Quốc. Quặng bô xít thường được khai thác lộ thiên vì nó hầu như luôn được tìm thấy gần bề mặt địa hình, với rất ít hoặc không có lớp phủ. Việc tái chế nhôm ngày càng tăng – vốn đòi hỏi ít điện năng hơn so với sản xuất nhôm từ quặng, có thể mở rộng đáng kể trữ lượng bô xít trên thế giới.

Ứng dụng của quặng Bô xít

Quặng bô xít thường được hình thành thông qua quá trình laterit hóa ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, được biết đến là nguyên liệu thô cho nhôm. Tuy nhiên, do hàm lượng của nó, bauxite được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

90% quặng bô xít trên thế giới được dùng để sản xuất nhôm. Nhôm oxit trong quặng bô xít được sử dụng rộng rãi trong sản xuất kim loại nhôm. Nhờ đặc tính nhẹ và bền, nhôm được ưa chuộng trong các ngành công nghiệp như ô tô, hàng không vũ trụ, xây dựng, bao bì và điện tử.

Do khả năng chịu nhiệt cao, bô xít thường được dùng trong sản xuất vật liệu chịu nhiệt. Những vật liệu này thường được sử dụng trong lò nung, bếp lò và các thiết bị công nghiệp khác đòi hỏi nhiệt độ cao.

Nhờ độ cứng cao, bô xít cũng có thể được sử dụng để chế tạo vật liệu mài mòn. Vật liệu mài mòn oxit nhôm được sử dụng rộng rãi trong các quy trình như chà nhám, mài và cắt.

Nhờ khả năng chịu nhiệt độ cao, bô xít cũng được ưa chuộng làm phụ gia trong sản xuất xi măng.

Phân loại và tính chất của bô xít

Quặng Bô xít được hình thành từ sự kết hợp của nhiều loại khoáng chất khác nhau – chủ yếu là alumina, có nhiều loại khác nhau. Các loại Bô xít khác nhau tùy thuộc vào hàm lượng khoáng chất, khu vực khai thác và điều kiện hình thành. Do tính chất của chúng, các loại bô xít khác nhau được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Bô xít Böhmite

Bô xít Böhmite có hàm lượng nước thấp hơn, khiến nó cứng và đặc hơn. Để sử dụng trong sản xuất nhôm, nó cần được xử lý ở nhiệt độ cao hơn, điều này có thể làm tăng chi phí năng lượng.

Bô xít Diaspore

Bô xít Diaspore là loại bô xít có mật độ cao và cứng. Việc xử lý nó khó khăn hơn gibbsite và böhmite và đòi hỏi nhiệt độ cao hơn. Hàm lượng nước của nó thấp và có cấu trúc bền hơn, phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi nhiệt độ và năng lượng cao trong sản xuất nhôm.

Bô xít chứa sắt

Quặng bô xít thường chứa oxit sắt (Fe₂O₃). Hàm lượng oxit sắt có thể làm thay đổi màu sắc của quặng bô xít từ đỏ sang nâu. Những loại bô xít này có thể tạo ra một loại chất thải được gọi là “bùn đỏ”.

Bô xít Gibbsite (Hydrargillite)

Bô xít Gibbsite là một loại bô xít có độ tinh khiết cao của alumina. Hàm lượng nước của nó cao và có thể dễ dàng xử lý bằng quy trình Bayer để sản xuất alumina. Do có thể xử lý ở nhiệt độ thấp hơn, nó được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nhôm.

Tác động bô xít đối với xã hội – sinh thái

Khai thác lộ thiên là kỹ thuật phổ biến nhất được sử dụng để khai thác bô xít nằm nông. Quá trình này bao gồm việc loại bỏ thảm thực vật, đất mặt và lớp phủ để lộ ra quặng bô xít. Lớp đất phủ thường được tích trữ để phục hồi mỏ sau khi khai thác kết thúc.

Trong quá trình khai thác lộ thiên, sự đa dạng sinh học và môi trường sống ban đầu  trong khu vực bị mất hoàn toàn. Các đặc điểm thủy văn và đất đai trong khu vực bị thay đổi vĩnh viễn. Các tác động môi trường khác của khai thác bô xít bao gồm thoái hóa đất, ô nhiễm không khí và ô nhiễm nước.

Bùn đỏ

Bùn đỏ là một loại bùn thải có tính kiềm cao, với độ pH khoảng 13, là sản phẩm phụ của quy trình Bayer. Nó chứa một số hợp chất như natri aluminosilicat, canxi titanate, nhôm monohydrat và nhôm trihydrat không bị phân hủy trong tự nhiên.

Khi được lưu trữ không đúng cách, bùn đỏ có thể gây ô nhiễm đất và nước, dẫn đến tuyệt chủng cục bộ mọi sinh vật. Bùn đỏ từng là nguyên nhân gây ra cái chết của mọi sinh vật trên sông Marcal ở Hungary sau một sự cố tràn dầu xảy ra vào năm 2010. Khi bùn đỏ khô, nó trở thành bụi có thể gây ra bệnh phổi, ung thư và dị tật bẩm sinh.

Xung đột

Ở các vùng nhiệt đới châu Á, Trung Phi, Nam Mỹ và miền Bắc nước Úc, các mỏ bô xít trên đất truyền thống và đất bản địa đã gia tăng. Điều này đã dẫn đến nhiều  tác động xã hội tiêu cực đến người dân địa phương và người bản địa.

Tại vùng Boké của Guinea, áp lực khai thác bô xít đã gia tăng đáng kể đối với người dân địa phương. Điều này đã dẫn đến các vấn đề về nước uống, ô nhiễm không khí, ô nhiễm thực phẩm và tranh chấp về việc thu hồi đất do bồi thường không thỏa đáng.