این ماده دارای دمای ذوب بسیار بالایی حدود 2054 درجه سانتی گراد و از لحاظ شیمیایی بسیار پایدار است.  این ویژگی باعث می‌شود تا از این ماده در کاربردهایی استفاده شود که در آن نیاز به تحمل دمایی بالا است.  سختی، استحکام و مقاومت به سایش آلومینا در بین اکسیدها از همه بالاتر است و از این رو باعث می‌شود تا این ماده به عنوان ساینده، یاتاقان و ابزار برش مورد استفاده قرار بگیرد.  با افزودن کروم و تیتانیوم به این ماده، سنگ های قیمتی (مانند یاقوت کبود و یاقوت قرمز) و اجزای مورد استفاده در لیزرها ساخته می شود.

از نظر زمین شناسی، بوکسیت ماده رسوبی غنی از آلومینیوم است که در نتیجه هوازدگی سنگ های مختلف در آب و هوای حاره‌ای و نیمه حاره‌ای با توجه به مورفولوژی و زهکشی مناسب تشکیل شده است.  کانی‌های اصلی بوکسیت عبارتند از گیبسیت، بوهمیت و دیاسپور.  اولین مرحله از فرآوری بوکسیت، تولید آلومینا است.

منابع غیر بوکسیتی و ثانویه آلومینا

امروزه بیش از 90 درصد آلومینیوم اولیه از بوکسیت تولید می‌شود، با این وجود مقدار آلومینیوم موجود در ذخایر بوکسیتی کمتر از 10 درصد از ذخایر جهان را تشکیل می‌دهد.  تقاضای زیاد آلومینا منجر به تغییر تعاریف مواد معدنی اولیه آلومینیوم در اقتصاد جهان شده است.  در حال حاضر مواد معدنی اولیه برای تولید آلومینیوم علاوه بر بوکسیت، کانی های غنی از آلومینیوم دیگر مانند کائولینیت، آلونیت و نفلین‌سینیت وجود دارند که جهت تولید آلومینیوم در برخی کشورها از آن ها استفاده می‌شود.  همچنین ترکیبات آلومینو سیلیکاتی (Al₂O₃.SiO₂) که عبارتند از کیانیت، آندالوزیت و سیلیمانیت، به طور ایده آل دارای wt% 92/62 آلومینا و wt% 08/37 سیلیس هستند، اما در حالت های طبیعی که ناخالصی‌های قابل توجهی دارند، مقدار آلومینا آن به کمتر از wt% 60 می‌رسد.  کارخانه‌های احیای آلومینیوم، اکسید آلومینیوم و پودر آلومینا را خریداری و از آن شمش تولید می‌کنند.  اما آنچه مسلم است، این است که واحدهای فرآوری بوکسیت به اندازه کافی نمی‌توانند آلومینا برای شمش آلومینیوم در کشور تأمین کنند.  به عبارت دیگر مهم‌ترین دلیل بر این که نمی‌توان تمام مواد اولیه مورد نیاز صنعت آلومینیوم را در داخل تأمین کرد، نبود معادن کافی بوکسیت است.  در حال حاضر صنایع آلومینیوم نیاز به اکسید آلومینیوم زیاد دارند و غیر از میزان تولید شرکت‌های آلومینیوم، مقداری اکسید آلومینیوم از کشورهای دیگر خریداری می‌شود و در غیر این صورت نمی‌توان نیاز داخلی را تأمین کرد.  بنابراین در صورتی که تولید آلومینیوم از این ذخایر ثانویه در ایران عملی شود، علاوه بر تأمین نیاز داخلی کشور به آلومینیوم، می‌توان وارد بازار صادرات این محصول شد.  در ادامه به طور مختصر به معرفی برخی از این منابع ثانویه می پردازیم.

کائولن

کائولن یک رس است که به طور عمده از کائولینیت که یک سیلیکات هیدراته آلومینیوم است، تشکیل شده است، فرمول ساختاری آن (Al₄(Si₄O₁₀)(OH)₂) است که ترکیب شیمیایی آن 3/46 درصد SiO₂، 8/39 درصد Al₂O₃ و 9/13 درصد H₂O را نشان می‌دهد.  به جز کائولینیت، کائولن حاوی ناخالصی هایی همانند کوارتز، ایلیت، اسمکتیت، فلدسپارها و اکسیدهای آهن و هیدروکسیدها است.

کائولینیت کانی است که در حالت خالص به رنگ سفید و غالباً خاکستری متمایل به زرد و به صورت خاک رس بسیار نرم و ظریفی است که در اثر فشردن بین انگشتان خرد شده و پودر می‌گردد.  سختی آن 1 (در مقیاس موس)، وزن مخصوص آن 6/2 گرم بر سانتیمتر مکعب، نقطه ذوب آن 1785 درجه سانتیگراد است.  نفوذ ناپذیر است و در حالت خشک مقدار زیادی آب جذب می‌کند.

کائولینیت (Al₂Si₂O₅(OH)) یک ماده معدنی سیلیکات دو لایه‌ای است که نمونه‌ای از گروه کائولن است.  واحد ساختاری کائولن توسط بر هم نهی یک صفحه تتراهدرال (شامل Si) بر صفحه اوکتاهدرال (شامل Al) تشکیل می‌شود.  واحدهای ساختاری در صفحه اصلی توسط پیوندهای هیدروژنی بین یون‌های اکسیژن صفحه تتراهدرال و یون‌های هیدروکسیل صفحه اوکتاهدرال، یکدیگر را نگه داشته‌اند.

پراکندگی کائولن در ایران و جهان

ایالات متحده آمریکا، کانادا، چین، نروژ و استرالیا مدت طولانی است که با استفاده از مواد اولیه غیر بوکسیتی مثل کائولن، در تولید آلومینا کار می‌کنند.  از سایر کائولن ذخایر قابل تجارت در جهان می‌توان ذخایر کشورهای گرجستان، برزیل، چکسلواکی، آلمان، اوکراین و استرالیا را نام برد.

عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین به ویژه سنگ های آتشفشانی مانند ریولیت و آندزیت حاصل شده‌اند که میزان SiO₂ موجود در آن‌ها معمولاً زیاد است.  معادن کائولن زنوز، کوشک نصرت و قازانداغی از جمله ذخایر کائولن ایران هستند.  ذخایر منطقه زنوز دارای محدوده هایی به وسعت 250 کیلومتر مربع و عمق حدود 60 متر شده است.

آلونیت

آلونیت نوعی نمک سولفات است که حاوی پتاسیم و آلومینیوم است.  فرمول شیمیایی آن KAl₃(SO₄)₂(OH)₆ است.  باطله‌های حاوی آلونیت، باطله هایی از منابع پتاسیم و آلومینیوم هستند.  آلونیت خالص از نظر تئوری دارای H₂O 05/13 درصد، K₂O₆ 37/11 درصد ، Al₂O₃ 92/36 درصد و SO₃ 66/38 درصد می‌باشد.  آلونیت طبیعی مقداری سدیم دارد که جانشین پتاسیم شده است و در صورتیکه نسبت اتمی سدیم به پتاسیم معادل یک یا بزرگتر از یک باشد کانی را ناترو‌آلونیت گویند.  چنانچه نسبت اتمی سدیم به پتاسیم بزرگتر از 1:3 باشد ممکن است به آن آلونیت سدیک گویند، اگر چه این نام گاهی به غلط مترادف با ناترو‌آلونیت در نظر گرفته می شود.

آلونیت از نظر بلورشناسی در سیستم هگزاگونال تبلور یافته و در حالت بلوری به صورت فیبری ولی اغلب در طبیعت به صورت متراکم یافت می‌شود.  سختی کانی خالص آن 5/3 تا 4 در مقیاس موس و وزن مخصوص آن بین 6/2 تا 8/2 گرم بر سانتیمتر مکعب متغیر است.  رنگ این کانی با توجه به ناخالصی های همراه آن نیز متغیر است چنانکه در رنگهای سفید، خاکستری، صورتی، متمایل به زرد و قهوه‌ای و حتی بنفش مشاهده می‌شود.

از آلونیت می توان به عنوان یک منبع آلومینیوم بعد از بوکسیت استفاده کرد زیرا با روش‌های هیدرومتالورژی می‌توان آن را فرآوری کرد و آلومینا را از آن استحصال و بازیابی کرد.  با فرآوری آلونیت، در کنار آلومینا، Al₂(SO₄)₃ و K₂SO₄ نیز تولید می‌شود.  که سولفات پتاسیم به عنوان کود برای گیاهان و سولفات آلومینیوم به عنوان کمک منعقد کننده در تصفیه آب و فاضلاب کاربرد دارد.  همچنین می‌توان از آلونیت به عنوان ماده اولیه در تهیه زاج پتاسیم آلومینیوم یا زاج سفید (KAl(SO₄)₂.12H₂O) که در صنایع رنگرزی و نساجی، در تصفیه آب، در صنایع کاغذ سازی، صنایع چرم و دباغی، صنایع غذایی، داروسازی و صنایع پتروشیمی کاربرد دارد، استفاده کرد، که در این صورت آلونیت می‌تواند مقداری از سولفات پتاسیم مورد نیاز را تأمین کند.

پراکندگی آلونیت در ایران و جهان

ذخایر آلونیت با عیار نسبتاً خوب در بسیاری از کشورها از جمله آمریکا، آذربایجان و جماهیر شوروی سابق وجود دارد.  در قاره آسیا بویژه در چین انباشته خیلی بزرگ از سنگ‌های آلونیتی وجود دارد.  در کشورهای اروپایی مانند ایتالیا، اسپانیا و استرالیا هم انباشته‌های قابل توجهی از آلونیت موجود است.

در ایران با توجه به کمبود انباشته های بوکسیتی، اکتشاف آلونیت از سال 1356 شروع شده است.  در ایران آلونیت از قدیم و به طور سنتی در تولید زاج مصرف می‌شده است.  مناطق عمدة تمرکز آلونیت در ایران، در شمال خاور زنجان، باختر منجیل، اطراف مشکین شهر و اهر و خاور جلفا می‌باشد.  از کانسار‌های موجود در ایران می‌توان کانسار حسن آباد، کانسار یوزباشی چای و کانسار زاج کندی (در منجیل)، کانسار سیردان (طارم) و کانسار تاکند (زنجان) را مثال زد.

نفلین‌سینیت

نفلین سینیت سنگ آذرینی است که از نظر ظاهری، متوسط یا درشت دانه همانند گرانیت است.  با این وجود تفاوت اساسی در ترکیب آن، این است که نفلین‌سینیت کمبود سیلیس دارد و نسبت بالایی از قلیاها، سدیم، پتاسیم و نسبت بالاتری از آلومینا دارد.  سنگ‌های نفلین‌سینیت در اصل در نسبت‌های مختلفی از نفلین، پلاژیوکلاز سدیک (معمولاً آلبیت یا الیکولاز) و میکروکلین و مقادیر کوچکی از بیوتیت، هورنبلند، مگنتیت، پیروکسن، موسکوویت، سودالیت، گارنت، زیرکن، آپاتیت، ایلمنیت، کلسیت، پیریت و زئولیت، که تعدادی از آن‌ها به عنوان ناخلصی‌ها یا مواد معدنی حاوی آهن هستند، تشکیل می شوند.  به طور معمول نفلین سینیت حاوی مقادیر بالای (%18>) Al₂O₃، (%8>) Na₂O، (%5>) K₂O و مقادیر کمتری از (>%5) MgO و CaO است.  از کاربرد های نفلین سینیت می‌توان به استفاده از آن در پخش کننده‌ها، رنگدانه‌ها و پرکننده‌ها در صنایع لاستیک و کاغذسازی و ساختمان‌سازی اشاره کرد.

شکل 3: نفلین‌سینیت

پراکندگی نفلین‌سینیت در ایران و جهان

ذخایر عمده نفلین‌سینیت در اتحاد جماهیر شوروی سابق (روسیه)، نروژ، کانادا، ترکیه، عربستان و مصر واقع شده‌اند.  استفاده از نفلین در تولید آلومینا روز به روز در حال گسترش است و تکنولوژی تولید آلومینا از نفلین علاوه بر شوروی سابق و کره شمالی در سایر کشور های دنیا نیز مورد توجه قرار گرفته است، بطوریکه کشورهای مکزیک، برزیل، آمریکا و کانادا و اخیراٌ پاکستان نیز در حال بررسی استفاده از نفلین در تولید آلومینا می باشند.  در ایران، ذخایر عظیمی از نفلین‌سینیت را در آذربایجان شرقی داریم، بخصوص در مناطقی از قبیل بزگوش در جنوب شهر سراب، رزگاه در شمال شهر سراب و ذخایر کلیبر.

بطور کلی اگر بخواهیم یک کارخانه تولید آلومینا از نفلین با ظرفیت سالانه 100 هزار تن را تاسیس کنیم احتیاج به حدود 400هزار تن کنسانتره نفلین و بیش از 3/1 میلیون تن آهک خواهیم داشت. که دراین صورت محصولات به دست آمده بدین صورت خواهند بود: آلومینا 100 هزار تن، کربنات سدیم 60 تا 70 هزار تن، کربنات پتاسیم 20 تا 30 هزار تن، سیمان پرتلند 900000 تا 5/1 میلیون تن و سنگ فسفات 15 تا 25 هزار تن.