Tenorio Marcos CeciliaRamírez Alvirde JocelynRamírez Cabrera José Salvador

EXTRACCION Y REFINACION DEL ALUMINIO

ALUMINIO

El aluminio es un elemento químico metálico.Se halla ampliamente distribuido en las plantas y en casi todas las rocas, sobre todo en las ígneas, que contienen aluminio en forma de minerales de alúmino silicato.

ALUMINIO

Como metal se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformación primero en alúmina mediante el proceso Bayer y a continuación en aluminio metálico mediante electrólisis.

Características Principales

El aluminio es estable en el aire, resistente a la corrosión por agua de mar y a muchas soluciones acuosas, así como a otros agentes químicos.

Propiedades del Aluminio

Símbolo Al

Número atómico 13

Valencia 3

Densidad (g/ml) 2,70

Punto de ebullición (ºC) 2450

Punto de fusión (ºC) 660

Apariencia Plateado

Usos del Aluminio

oTransporte: Por su ligereza y resistencia el Al es cada vez mas utilizado en autobuses, trenes, coches, bicicletas. Existen autos fabricados enteramente en aluminio como el Audi A-8.

Usos del Aluminioo Envase y Embalaje: El aluminio es impermeable, ligero, con

excelentes propiedades que protegen a los productos de la luz, humedad, el oxigeno y microorganismos que pueden alterar su conservación, además no es toxico ni tiene sabor.

Usos del AluminiooOtros Usos:La baja densidad del Aluminio y su alta conductibilidad hacen que sea el material preferido para la industria de la electricidad y gracias a su ligereza, son necesarios menos postes para sostener los cables.La utilización de Al en el cableado subterráneo va en aumento, al igual que cajas de fusibles, transformadores, televisiones, etc.

ALUMINIO (AL)

PROCESO DE BAYER

El mineral del que se obtiene el aluminio se llama bauxita, que está compuesto por alúmina y es de color rojizo

BAUXITA

La bauxita es una roca sedimentaria de origen químico compuesta mayoritariamente por alúmina (Al2O3) y, en menor medida, óxido de hierro y sílice. Es la principal fuente de aluminio utilizada por la industria.

Es un residuo producido por la meteorización de las rocas ígneas en condiciones geo morfológicas y climáticas favorables.

PRINCIPALES LUGARES DONDE SE ENCUENTRA

Actualmente, la mayor parte de la minería de bauxita está situada en el Caribe, Australia, Brasil y África, que producen bauxitas más fáciles de disgregar que las europeas.

OBTENCIÓN

DEL

ALUMINIO Es uno de los metales que se obtiene

industrialmente en mayor escala.

Se obtiene principalmente de la bauxita.

La metalurgia extractiva del aluminio consta de dos etapas:

1.-Transformación de la bauxita en alúmina lo mas pura posible. 2.- Electrolisis de esta alúmina disuelta en criolita fundida.

Para realizar la primera etapa, el procedimiento más corriente que se emplea es un método químico conocido como proceso de Bayer, que se puso en practica en 1892.

PROCESO DE BAYER

El proceso Bayer es el principal método industrial para producir alúmina a partir de bauxita.

Inventado por el austriaco Karl Bayer en 1889 y basado en la disolución de la bauxita con hidróxido sódico (SOSA CÁUSTICA).

Las primeras plantas industriales de producción de alúmina basadas en el proceso Bayer se instalaron en Francia y en Irlanda en la década de 1890.

Karl era hijo de Friedrich Bayer, fundador de la empresa química y farmacéutica Bayer.

DETALLES DEL PROCESO BAYER

Se tritura la bauxita y luego se lava con una solución caliente de hidróxido sódico (sosa), NaOH.

La sosa disuelve los minerales de aluminio pero no los otros componentes de la bauxita, que permanecen sólidos.

Aunque las condiciones del proceso son influenciadas por el tipo de bauxita usada, hay 5 etapas principales en todas las plantas. Las etapas de dicho proceso son:

El primer paso en la planta de alúmina es la reducción del tamaño de partícula de la bauxita, para incrementar la superficie de reacción y facilitar su manejo; la reducción se realiza por medio de trituración a través de diferentes grados de trituración.

PROCESO BAYER

1 - Preparación de la bauxita

Echamos sobre la bauxita hidróxido sódico, que estará a 180ºC y bajo altas presiones para formar así una solución enriquecida en aluminato sódico, en la que se producirán las siguientes reacciones:

Para el mono hidrato (Proceso Bayer Europeo):

(Al2O3 . H2O + impurezas) + 2NaOH → 2NaAlO2 + 2H2O + lodos rojos

Para el tri hidrato (Proceso Bayer Americano):

(Al2O3 . 3H2O + impurezas) + 2NaOH → 2NaAlO2 + 4H2O + lodos rojos

De forma general:

(Al2O3 . x . H2O) + 2NaOH → 2NaAlO2 + (x+1) . H2O

2 - Digestión

Al final de la digestión, la suspensión que abandona el último digestor conteniendo la solución de aluminato, arenas y lodos rojos (partículas finas), está a una temperatura por encima de su punto de ebullición a presión atmosférica, de manera que es pasada a través de un sistema de enfriamiento por expansión en el cual ocurre una despresurización en forma escalonada hasta la presión atmosférica y una disminución de la temperatura hasta aproximadamente 105-100ºC.

3 - Dilución y separación de residuos.

Desarenado. Donde la pulpa se somete a la separación de los lodos y arenas que contiene. Las arenas separadas en la operación anterior son pasadas a través de clasificadores y posteriormente lavadas. En cuanto a los lodos son enviados a tanques almacenadores para la alimentación de los espesadores. Es en estos tanques, donde se adiciona el agente floculante que va a facilitar el proceso de sedimentación en los espesadores.

3 ETAPAS

Sedimentación, lavado y deshecho de lodos rojos. La sedimentación se lleva a cabo en tanques espesadores, y de decantación, donde el lodo rojo depositado en el fondo de éstos, es removido continuamente por un sistema de rastrilleo.

Este lodo rojo saliente por la parte inferior de los espesadores, es lavado con el fin de recuperar la solución caústica y el licor que contiene alúmina disuelta, por lo que se produce simultáneamente un lodo lavado que se desecha, mientras que el agua de lavado se envía al área de disolución.

Segunda etapa

Filtración de seguridad. Las partículas finas en suspensión deben ser separadas, de lo contrario contaminarán el producto; esto se logra mediante un filtrado de seguridad. El proceso se realiza por medio de filtros a presión; una vez que la solución pase a través de esta filtración, es enviada a una sección de enfriamiento, el mismo que se lo realiza por expansión instantánea, aquí se le confiere al licor la temperatura de 50 ó 70ºC, que se requieren para la precipitación, dependiendo respectivamente del tipo de proceso Bayer Europeo o Americano que se use.

TERCERA ETAPA

Aun después de bajar la temperatura del licor, es difícil que se produzca una precipitación espontánea. Por lo que se necesita una siembra de cristales de hidrato, generalmente fino y en cantidad controlada. La reacción de precipitación es la siguiente:

Al(OH)4- + Na+ → Al(OH)3 + OH- + Na+

4 – PRECIPITACIÓN

El hidrato lavado se somete a secado y calcinación. El secado se consigue aprovechando los gases calientes del calcinador y, una vez seco el mismo, se pone en contacto a alta temperatura (900-1200ºC) en un horno. De esta forma se obtiene el producto final, la alúmina (Al2O3). La reacción es la siguiente:

2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O

TECNOLOGÍA DE MATERIALES 21

5 – Calcinación

DETALLES FINALES

La alúmina obtenida se utiliza principalmente para producir aluminio mediante electrólisis procesada en tinas electrolíticas llamadas celdas reductoras. Estas tinas funcionan con un baño de ciolita (fluoruro de aluminio sódico), el ánodo es un electrodo de carbón y el cátodo es la misma tina. En estas tinas se obtiene el aluminio metálico.

El aluminio obtenido de las celdas reductoras es moldeado y procesado en hornos de concentración para la obtención de aluminio de alta calidad.

PRODUCCION DEL ALUMINIO

La fusión es el proceso por el cual se reduce la alúmina, es decir, por medio del cual se separa en los dos elementos que lo forman, aluminio y oxigeno. En una fundición moderna se disuelve la alúmina en un baño de criolita fundida dentro de hornos electrolíticos llamados marmitas. El proceso de fundición es continuo; se hace pasar por corriente de baja tensión y alto amperaje a través del baño de criolita desde loa ánodos de carbón suspendidos en la masa fundida hacia un revestimiento de carbón situado en el fondo de la marmita, el cual sirve como cátodo.

Esta corriente eléctrica es la que separa la alúmina disuelta en aluminio y oxigeno puro.El aluminio fundido se junta en el fondo de la marmita y se extrae periódicamente en tanto que el oxigeno se combina con el ánodo de carbono y se elimina en forma de bióxido de carbono.

Proceso de Bayer

DATOS

Para la producción de cada kilogramo de aluminio se requiere 2 kg de alúmina, los que son producto de 4 kg de bauxita y 8 kwh de electricidad.

Reciclaje. Al final de la vida útil que contiene aluminio puede ser utilizado una y otra vez sin que se pierda su calidad, ahorrando energía y materiales en bruto.

Reciclando un kilogramo de aluminio se pueden ahorrar 8 kilogramos de bauxita, 4 kilogramos de productos químicos y 14 kW/hr de electricidad.

Gil. M. F; “Aleaciones ligeras”. Universidad de Cataluña. 2001. Madrid: España.

Materiales y Procesos de Manufactura. Autor: John Neely, Editorial Limusa.

Sídney, “Introducción a la metalurgia física”; 2ª edición, 1992

http://enciclopedia.us.es/index.php/Aluminio http://www.docstoc.com/docs/21986948/

Metalurgia-del-aluminio http://sifunpro.tripod.com/metal.htm

BIBLIOGRAFÍA