Aluminio

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.[1] En estado natural se encuentra 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.

Producción de alúmina por proceso Bayer

Artículo principal: Proceso Bayer

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El proceso Bayer, inventado por Karl Bayer en 1889, es el métodoutilizado mayoritariamente para producir alúmina a partir de la bauxita.
El proceso comienza con un lavado de la bauxita molida con una solución de sosa cáustica a alta presión y temperatura. Los minerales de aluminio se disuelven mientras que los otros componentes de la bauxita, principalmente sílice y óxidos de hierro y titanio permanecen sólidos y se depositan en el fondo de un decantador dedonde son retirados.
A continuación se recristaliza el hidróxido de aluminio de la solución y se calcina a más de 900 °C para producir una alúmina, Al2O3, de alta calidad.
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Bauxita (Hérault).

Electrólisis de la alúmina

El óxido de aluminio (o alúmina) se disuelve en un baño fundido de criolita (Na3AlF6) y se electroliza en una celda electrolítica usando ánodos y cátodo decarbono. Se realiza de esta manera, ya que la alúmina proveniente del proceso Bayer tiene un punto de fusión extremadamente alto (por encima de los 2.000 °C), muy caro y difícil de alcanzar en la práctica industrial. La mezcla con la criolita da una mezcla eutéctica, que logra bajar el punto de fusión a alrededor de los 900 °C. Por esta razón el consumo energético que se utiliza para obtener aluminioes muy elevado y lo convierte en uno de los metales más caros de obtener, ya que es necesario gastar entre 17 y 20 kWh por cada kilo de metal de aluminio. De estos baños se obtiene aluminio metálico en estado líquido con una pureza entre un 99,5 y un 99,9%, quedando trazas de hierro y silicio como impurezas principales.[12]
La electrólisis es un proceso electroquímico en el que se hace pasar unacorriente eléctrica a través de una solución que contiene compuestos disociados en iones para provocar una serie de transformaciones químicas. La corriente eléctrica se proporciona a la solución sumergiendo en ella dos electrodos, uno llamado cátodo y otro llamado ánodo, conectados respectivamente al polo negativo y al polo positivo de una fuente de corriente continua.
La celda electrolíticausada para obtener el aluminio tiene unos electrodos dispuestos en forma horizontal, a diferencia de los usados para afinar Fe o Cu. El baño electrolítico debe tener menor densidad que el aluminio a esa temperatura (alrededor de 2.300 kg/m3 a 900 °C), ya que el aluminio ya refinado debe depositarse en el fondo de la cuba electrolítica, saliendo por el fondo del recipiente. Se calcula que por cadatonelada producida de aluminio metálico, se consumen 460 kg de carbono, proveniente de los electrodos.
El gran problema del aluminio es el precio de la energía que consume para producirlo y que representa entre un 25% y un 30% del costo de producción del metal. Por esta razón se están desarrollando procesos alternativos que permiten una reducción de la energía necesaria, hasta un 70% menos que conel procedimiento electrolítico

Características mecánicas

Entre las características mecánicas del aluminio se tienen las siguientes:
• De fácil mecanizado debido a su baja dureza.
• Muy maleable, permite la producción de láminas muy delgadas.
• Bastante dúctil, permite la fabricación de cables eléctricos.
• Material blando (Escala de Mohs: 2-3-4). Límite de resistencia en...