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Páginas: 7 (1534 palabras)
Publicado: 21 de febrero de 2013
PROCESO PRODUCTIVO DEL ALUMINIO
El aluminio es un elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Se trata de un metal no ferromagnético. Es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales. En estado natural seencuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). 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.
PROCESO BAYER
La bauxita es la mena de aluminio más importante pero sólo contiene entre un 30 y un 54% de aluminio (expresadocomo Al2O3), siendo el resto una mezcla de sílice, óxidos de hierro y dióxido de titanio. El aluminio de la bauxita se encuentra normalmente formando hidróxidos, Al (OH)3, o mezclas de hidróxidos y óxidos, (AlO (OH)2).
En el proceso Bayer, primero 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 losotros componentes de la bauxita, que permanecen sólidos. Las reacciones químicas que ocurren en esta etapa, llamada "digestión" son las siguientes:
Al (OH)3 + OH- + Na* → Al (OH)4- + Na*
AlO (OH)2 + OH- + H2O + Na* → Al (OH)4- + Na*
La temperatura de la digestión se escoge en función de la composición de la bauxita. Para disolver el hidróxido de aluminio basta una temperatura de 140ºC peropara la mezcla de hidróxido y óxido hace falta subir hasta unos 240ºC. 2
A continuación se retiran de la solución los sólidos no disueltos, principalmente en un decantador seguido de unos filtros para eliminar los últimos restos. Los sólidos recogidos en el decantador, llamados "lodo rojo", se tratan para recuperar la sosa no reaccionada, que se recicla al proceso.
La solución de Al (OH)4-, yalibre de impurezas, se precipita de forma controlada para formar hidróxido de aluminio puro. Para favorecer la cristalización se opera a baja temperatura y se "siembra" la solución con partículas de hidróxido de sodio: 2
Al (OH)4- + Na* → Al (OH)3 + OH- + Na*
La solución de sosa libre de aluminio se concentra en unos evaporadores y se recicla al comienzo del proceso.3
Por último, el hidróxido secalienta a unos 1050°C, en una operación llamada "calcinación", para convertirlo en alúmina, liberando vapor de agua al mismo tiempo:
2 Al (OH)3 → Al2O3 + 3 H2O
La alúmina obtenida se utiliza principalmente para producir aluminio mediante electrólisis.
ELECTRÓLISIS
El óxido de aluminio así obtenido tiene un punto de fusión muy alto (2000 °C) que hace imposible someterlo a un proceso deelectrolisis. Para salvar este escollo se disuelve en un baño de criolita, obteniendo una mezcla eutéctica con un punto de fusión de 900 °C. A continuación se procede a la electrólisis, que se realiza sumergiendo en la cuba unos electrodos de carbono (tanto el ánodo como el cátodo), dispuestos en horizontal.
Cada tonelada de aluminio requiere entre 17 y 20 MWh de energía para su obtención, y consumeen el proceso 460 kg de carbono, lo que supone entre un 25% y un 30% del precio final del producto, convirtiendo al aluminio en uno de los metales más caros de obtener. De hecho, se están buscando procesos alternativos menos costosos que el proceso electrolítico.11 El aluminio obtenido tiene un pureza del 99,5% al 99,9%, siendo las impurezas de hierro y silicio principalmente.12 De las cubas pasaal horno donde es purificado mediante la adición de un fundente o se alea con otros metales con objeto de obtener materiales con propiedades específicas. Después se vierte en moldes o se hacen lingotes o chapas.
Características físicas
El aluminio es un elemento muy abundante en la naturaleza, sólo aventajado por el silicio y el oxígeno. Se trata de un metal ligero, con una densidad de 2700...
El aluminio es un elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Se trata de un metal no ferromagnético. Es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales. En estado natural seencuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). 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.
PROCESO BAYER
La bauxita es la mena de aluminio más importante pero sólo contiene entre un 30 y un 54% de aluminio (expresadocomo Al2O3), siendo el resto una mezcla de sílice, óxidos de hierro y dióxido de titanio. El aluminio de la bauxita se encuentra normalmente formando hidróxidos, Al (OH)3, o mezclas de hidróxidos y óxidos, (AlO (OH)2).
En el proceso Bayer, primero 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 losotros componentes de la bauxita, que permanecen sólidos. Las reacciones químicas que ocurren en esta etapa, llamada "digestión" son las siguientes:
Al (OH)3 + OH- + Na* → Al (OH)4- + Na*
AlO (OH)2 + OH- + H2O + Na* → Al (OH)4- + Na*
La temperatura de la digestión se escoge en función de la composición de la bauxita. Para disolver el hidróxido de aluminio basta una temperatura de 140ºC peropara la mezcla de hidróxido y óxido hace falta subir hasta unos 240ºC. 2
A continuación se retiran de la solución los sólidos no disueltos, principalmente en un decantador seguido de unos filtros para eliminar los últimos restos. Los sólidos recogidos en el decantador, llamados "lodo rojo", se tratan para recuperar la sosa no reaccionada, que se recicla al proceso.
La solución de Al (OH)4-, yalibre de impurezas, se precipita de forma controlada para formar hidróxido de aluminio puro. Para favorecer la cristalización se opera a baja temperatura y se "siembra" la solución con partículas de hidróxido de sodio: 2
Al (OH)4- + Na* → Al (OH)3 + OH- + Na*
La solución de sosa libre de aluminio se concentra en unos evaporadores y se recicla al comienzo del proceso.3
Por último, el hidróxido secalienta a unos 1050°C, en una operación llamada "calcinación", para convertirlo en alúmina, liberando vapor de agua al mismo tiempo:
2 Al (OH)3 → Al2O3 + 3 H2O
La alúmina obtenida se utiliza principalmente para producir aluminio mediante electrólisis.
ELECTRÓLISIS
El óxido de aluminio así obtenido tiene un punto de fusión muy alto (2000 °C) que hace imposible someterlo a un proceso deelectrolisis. Para salvar este escollo se disuelve en un baño de criolita, obteniendo una mezcla eutéctica con un punto de fusión de 900 °C. A continuación se procede a la electrólisis, que se realiza sumergiendo en la cuba unos electrodos de carbono (tanto el ánodo como el cátodo), dispuestos en horizontal.
Cada tonelada de aluminio requiere entre 17 y 20 MWh de energía para su obtención, y consumeen el proceso 460 kg de carbono, lo que supone entre un 25% y un 30% del precio final del producto, convirtiendo al aluminio en uno de los metales más caros de obtener. De hecho, se están buscando procesos alternativos menos costosos que el proceso electrolítico.11 El aluminio obtenido tiene un pureza del 99,5% al 99,9%, siendo las impurezas de hierro y silicio principalmente.12 De las cubas pasaal horno donde es purificado mediante la adición de un fundente o se alea con otros metales con objeto de obtener materiales con propiedades específicas. Después se vierte en moldes o se hacen lingotes o chapas.
Características físicas
El aluminio es un elemento muy abundante en la naturaleza, sólo aventajado por el silicio y el oxígeno. Se trata de un metal ligero, con una densidad de 2700...
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