segunda-feira, 1 de setembro de 2008

Obtenção do Alumínio
Para a obtenção do alumínio a partir do minério não é possível recorrer-se a processos metalúrgicos devido a alta afinidade do elemento com o oxigênio. O processo empregado é o seguinte:
a) Fase química: extração do óxido (Al2O3) que contém o metal;
b) Fase eletrolítica: eletrólise da alumina dissolvida em um sal fundido.

Na fase química o processo mais comum é o método Bayer (Figura 3) que consiste nos seguintes passos:
- moagem fina do minério;
- calcinação a 900°C;
- autoclavar mistura do minério calcinado com soda cáustica a 180°C e 12-15 atm;
-“germinação” (decomposição em presença de hidróxido de alumínio) do aluminato de sódio obtido nas autoclaves, decompondo o aluminato em hidróxidos de alumínio e de sódio
[ NaAl(OH)4 ------> Al(OH)2 + NaOH ];
- calcinação do hidróxido de alumínio separado a 1200°C obtendo a alumina c/ 99,5% de pureza. [ 2Al(OH)2 ---> Al2O3 + 3H2O ]

Nesta fase são gastos cerca de 2 kg de bauxita, 2 kg de combustível e 2 kWh de eletricidade por kg de Al2O3 obtido.
Na fase eletrolítica (figura 4)a alumina é processada da seguinte maneira:
- dissolução da alumina em criolita fundida a 930°C a 5%;
- eletrólise em cuba eletrolítica durante 24-18 horas a 100.000 A e 5-6 V;
- limpeza de escórias e adição de ligantes em forno contínuo;

A cuba eletrolítica (figura 5) é constituida por um recipiente de ferro revestido por carvão nas laterais e parte inferior, funcionando como cátodo; o ânodo é formado por eletrodo tipo Söderberg que consiste numa camisa metálica na qual vai sendo despejada continuamente do alto uma pasta de carvão e piche durante a eletrólise. A decomposição se processa de forma contínua adicionando-se alumina periodicamente ao banho, mantendo-a em uma concentração superior a 2,5% para evitar decomposição da criolita liberando gases ricos em flúor, interrompendo o processo (fenômeno anódico). Os gases provenientes das cubas (CO, CO2, flúor e outros) são passados por uma coluna de absorção contendo solução aquosa de carbonato de sódio para retirar o flúor, altamente tóxico.
Em geral são gastos 2 kg de alumina e de 16 a 18 kWh de energia para cada kg de alumínio 99,5% puro obtido. Para fins especiais pode-se obter graus de pureza da ordem de 99,99% e até 99,999% mediante refinação eletrolítica a alta temperatura (750°C) em processo denominado de “três camadas” em células com eletrólito de mistura fundida de flouretos e cloretos, ânodo de alumínio bruto e cátodo de alumínio refinado, a um custo de 20 kWh de eletricidade por kg de alumínio refinado.

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