보크사이트(bauxite)는 알루미늄의 주요 광석으로, 여러 알루미늄 수산화물과 산화철·점토 광물의 혼합물로 이루어진 암석이다. 철반석(鐵礬石)이라고도 한다. 주요 알루미늄 함유 광물로는 깁사이트(Al(OH)₃), 뵈마이트(γ-AlO(OH)), 다이아스포어(α-AlO(OH))가 있으며, 침철석, 적철석, 고령석 등이 함께 포함될 수 있다.
형성
보크사이트는 주로 알루미늄을 포함한 암석이 덥고 습한 기후에서 오랫동안 풍화될 때 형성된다. 물에 잘 녹는 성분이 씻겨 나가고 알루미늄 화합물과 철 성분이 상대적으로 남으면서 라테라이트성 풍화층에 집중되는 경우가 많다. 산출 환경과 원래 암석의 조성에 따라 광물 조성, 철 함량, 색이 달라진다.
알루미늄 생산
보크사이트에서 알루미나(Al₂O₃)를 얻는 대표적인 정제법은 베이어 공정(Bayer process)이다. 이 공정에서는 보크사이트를 수산화나트륨 용액으로 처리하여 알루미늄 화합물을 녹이고, 불용성 성분을 분리한 뒤 알루미나를 회수한다. 이 과정에서 발생하는 알칼리성 잔재물은 흔히 '적니(red mud)'라고 하며, 그 저장과 관리가 자원 개발의 주요 환경 문제 가운데 하나로 꼽힌다.
회수된 알루미나는 녹인 빙정석 속에서 전기 분해하는 홀-에루 공정(Hall–Héroult process)을 거쳐 알루미늄 금속으로 전환된다. 보크사이트의 광물 조성과 규소·철 함량은 정제 수율과 잔재물의 양에 영향을 준다.
이름의 유래
1821년 프랑스의 지질학자 피에르 베르티에가 프로방스 지역의 레보(Les Baux)에서 이 물질을 조사한 데서 이름이 유래했다. 1847년에는 프랑스 광물학자 아르망 뒤프르누아가 레보의 수화 알루미나를 'beauxite'라는 이름으로 기록하였다.
산출 형태와 용도
보크사이트 광상은 지표 가까이의 풍화층에서 산출되는 경우가 많아 노천 채굴이 이루어지기도 한다. 라테라이트성 광상 외에도, 알루미늄이 녹아 이동한 뒤 석회암·백운암 지대에 다시 쌓여 형성된 카르스트형 광상이 알려져 있다. 미국 지질조사국은 오스트레일리아, 기니, 브라질, 중국 등을 주요 보크사이트 생산국으로 제시한다.
보크사이트는 알루미늄 생산뿐 아니라 갈륨의 주요 원료이기도 하다. 베이어 공정에서 갈륨은 수산화나트륨 용액에 농축될 수 있으나, 회수량은 원광의 갈륨 농도와 공정 조건에 따라 달라진다.
운송 및 환경적 고려사항
보크사이트는 습윤한 상태로 대량 운송할 때 화물 내부에서 액상화가 일어날 수 있는 벌크 화물로 분류된다. 액상화한 화물이 선창 안에서 이동하면 선박의 안정성이 떨어질 수 있으므로, 운송 전에 수분 상태와 적재 조건을 확인해야 한다.
노천 채굴은 식생과 표토를 제거하므로 서식지와 토양·수문 환경을 변화시킬 수 있다. 채굴이 끝난 뒤에는 표토를 다시 덮고 식생을 복원하는 과정이 필요하며, 적니는 알칼리성 잔재물이므로 보관과 처분 방법을 별도로 관리해야 한다.
