Proceso de obtención de alumina. (Proceso Bayer)

Republica Bolivariana de Venezuela
Universidad Central de Venezuela
Facultad de Ingenieria
Escuela de Ingenieria Metalurgica y Ciencia de los Materiales
Departamento de metalurgia química
Hidro y Electrometalurgia




Proceso de obtención de alumina.
(Proceso Bayer)








INTRODUCCIÓN



Este proyecto de investigación tiene como objetivo general describir el procesoquímico utilizado normalmente para la obtención de la alúmina, el cual fue desarrollado en Austria por Karl J. Bayer, en 1988 . En un primer aspecto estudiaremos la materia prima que se utiliza en el proceso, el mineral bauxita; de color marrón rojizo es el nombre genérico de varios productos de la erosión, hidratos, óxidos y silicato formados durante varios millones de años por la acción prolongadadel agua y el aire.

En el presente trabajo se dará mas enfasis a la etapa de digestión del proceso bayer, el cual involucra procesos de lixiviación presurizada con naturaleza básica al usar zoda cáustica (NaOH) como agente lixiviante.



















ANTECEDENTES

El químico austriaco Karl Bayer patentó en 1889 el proceso para obtener alúmina a partir de bauxitamediante una solución de hidróxido sódico. Karl era hijo de Friedrich Bayer, fundador de la empresa química y farmacéutica Bayer. 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.
Hasta entonces, la alúmina se producía por el proceso de Le Chatelier (1869), Según dicho proceso, se mezclaba la bauxita concarbonato sódico y se sometía la mezcla a calcinación en un horno a 1000 – 1100 ºC, proceso pirogénico. Como producto de reacción se obtenía aluminato sódico, que se lixiviaba a 80 ºC, consiguiéndose una solución de aluminio de la que, una vez saturada, se precipitaba la alúmina por medio de CO2 procedente del horno. Se construyeron instalaciones de este tipo en Europa y Estados Unidos ysuministraron importantes cantidades de alúmina. El proceso de Le Chatelier fue perdiendo competitividad desde la aparición del proceso Bayer hasta quedar casi desbancada a finales de los años 1940. Desde los años 1960 toda la alúmina producida en el mundo lo es por el proceso Bayer. La base del proceso es :
Al2O3.3(H2O) + Na2CO3(ac) 1000-1200ºC 2NaAlO2(ac) + CO2 + 3H2O
2NaAlO2(ac) + CO2 + 3H2O ® Na2CO3(ac)+ Al2O3.3(H2O) [ 2Al(OH)3]
El trihidrato filtrado se calcinaba a Al2O3 en un horno rotativo y a alta temperatura, 1100-1200ºC. El Na2CO3 se concentraba en los licores hasta que precipitaba la sal, que se reciclaba o vendía.
El problema de este procedimiento es que no sólo se obtiene aluminato de sódico, sino también silicato y titanato, lo que produce impurificaciones del hidrato. Seprecisaban, pues, medidas más o menos complejas para controlar esta contaminación.
Este procedimiento sobrevivió varios años después de inventado el proceso Bayer, debido a que, hasta los años 40-50, la alúmina producida podía competir en costo con la alúmina Bayer. Además, se podían tratar una gran variedad de bauxitas incluyendo las diaspóricas o silíceas. También, el proceso mejoró lentamente hasta queel Bayer alcanzó su perfeccionamiento tecnológico. Se puede afirmar que el final del proceso pirogénico tuvo lugar al acabar la 2da Guerra Mundial, si bien se utilizó esporádicamente hasta los 60 en Estados Unidos, Alemania y China, sobre todo para bauxitas altas en sílice. A partir de esta fecha, el proceso no pudo competir con un
Bayer de menores costos de capital y operativos; asimismo, laalúmina Bayer mejoraba continuamente sus especificaciones químico-físicas.
Las primeras plantas Bayer en Europa fueron la de Gardan (Francia, 1.893) y la de Larne (Irlanda, 1.895). En 1.907 se construye en Francia la Barasse y Salindres. En San Louis, cerca de Marsella, se levanta otra en 1.908, y en 1.916 en Colonia (Alemania). En 1.917 se construye una planta en Burntisland (Escocia) y en...