producción de 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.
Producción de Aluminio.
Para la obtención del aluminio se usan menas que contienen Al2O3. Entre estas están las:
1. Bauxitas: Las bauxitas contienen el equivalente a 30-57% de Al2O3 en formade hidróxido de aluminio Al(OH)3 ; 17-35% de Fe2O3 ; 3-13% de SiO2 ; 2-4% de TiO2 ; hasta 3% de CaO y 10-18% de H2O
2. Nefelinas: Las nefelinas se producen en forma de colas, después del beneficio de rocas de apatitas y contienen cerca de 30% de Al2O3 ; 20% de Na2O+K2O ; 40-45% de SiO2 ; 2-4% de CaO y 2-4% de Fe2O3.
3. Alunitas: Las alunitas contienen 20-21% Al2O3 ; 4.5-5% de Na2O+K2O ; 22-23%de SO3 ; 41-42% de SiO2 ; 4-5% de Fe2O3 y  6-7% de H2O.
4. Caolines.
Las menas principales para la producción de aluminio son las bauxitas y las nefelinas. Al usarse las nefelinas para la producción de aluminio se obtienen valiosos productos derivados; la potasa y la sosa caústica.
El proceso tecnológico para la elaboración del aluminio se divide, en lo fundamental, en dos etapas:
1. Laobtención de la alúmina (Al2O3) a partir de la mena.
2. La obtención del aluminio a partir de la alúmina.
Obtención de la alúmina.
Para obtener la alúmina desde la mena se usan diferentes procedimientos, dos de los cuales son:
1. Tratamiento con sosa caústica.
2. Tratamiento con carbonatos.
Tratamiento con sosa caústica.
Este método es mas conveniente cuando la cantidad de de sílice(SiO2) es menor del 5% en la mena.
Según este procedimiento, la bauxita se muele y se carga a unos autoclaves para su lixiviación. A los autoclaves de agrega una disolución de sosa caústica y se da vapor hasta una presión de trabajo de 12 atm y una temperatura de 160-170oC.
La alúmina, que se encuentra en la bauxita en forma de hidróxido de aluminio, reacciona con la sosa y pasa a la disolución enforma de aluminato sódico (Na2O.Al2O3):
2Al(OH)3 + 2NaOH ==> Na2O.Al2O3 + 4H2O

Los óxidos de hierro presentes, no reaccionan y pasan a los lodos.
La sílice reacciona con la sosa y pasa a la disolución en forma de silicato sódico (Na2O.SiO2):
SiO2 + 2Na(OH) ==> Na2O.SiO2 + H2O

El silicato sódico, actúa con el aluminato sódico en la disolución y forma el alumino-silicato sódico insoluble(Na2O.SiO2.2SiO2.2H2O):
Na2O.Al2O3 + 2Na2O.SiO2 + 4H2O ==> Na2O.SiO2.2SiO2.2H2O + 4NaOH

Como resultado de esta reacción, la disolución se limpia de sílice pero cierta cantidad de aluminio para a los precipitados.
Finalmente se ha obtenido el aluminato sódico (Na2O.Al2O3) como una masa pastosa en el autoclave. Del autoclave se envía a un aparato de evaporación especial, donde la masa se enfría yse hidroliza el aluminato sódico para obtener el hidróxido de aluminio (Al(OH)3) cristalino precipitado. Este proceso se inocula con cristales de hidróxido de aluminio para servir de centros de cristalización.
Na2O.Al2O3  + 4H2O NaOH + 2Al(OH)3

Finalmente se hace la calcinación a 1200oC del hidróxido obtenido en hornos rotatorios para convertirlo en alúmina (Al2O3):
2Al(OH)3 ==> Al2O3 + H2OEl rendimiento de alúmina a partir de la mena, por este procedimiento es cerca del 85%.
Tratamiento con carbonatos.
Las menas se trituran y se mezclan con carbonato de sodio y carbonato de calcio y se sinteriza a  1100oC, como resultado se obtiene el aluminato sódico sólido (Na2O.Al2O3), así como el silicato cálcico (CaO.SiO2) y la ferrita sódica (Fe2O3.Na2O), según las reacciones.
Al2O3 +Na2CO3  ==> Na2O.Al2O3 + CO2

2CaCO3 + SiO2 ==> CaO.SiO2 + 2CO2

2Fe2O3 + Na2CO3 ==> 2Fe2O3.Na2O + CO2
Después de la sinterización la masa se muele y se somete a la lixiviación, durante la cual pasan a la disolución el aluminato sódico (Na2O.Al2O3) y la ferrita sódica (2Fe2O3.Na2O), el silicato cálcico (CaO.SiO2) precipita, así como algunas otras impurezas. Con el tiempo posterior la ferrita...