La bauxita es el principal recurso para fabricar aluminio.
Aunque el aluminio es el metal m芍s com迆n que vemos en nuestra vida diaria y representa el 8% de la corteza del planeta, el metal es demasiado reactivo con otros elementos para aparecer de forma natural.
La bauxita, una roca formada a partir de un material arcilloso rojizo llamado suelo de laterita, es el recurso principal de aluminio y generalmente se encuentra en 芍reas tropicales o subtropicales.
Seg迆n los datos de reserva mundial de recursos de bauxita, los mayores productores de bauxita del mundo son Guinea, Australia, Vietnam, Brasil, Jamaica, Indonesia, China, India, Rusia y Malasia, entre los cuales, Australia, China y Guinea poseen el 69,5% de la los recursos mundiales de bauxita.
La bauxita se forma cerca de la superficie, por lo que la mejor forma de extraerla es mediante miner赤a a cielo abierto. La industria minera de la bauxita desempe?a un papel destacado en la protecci車n del medio ambiente.
Durante el proceso de extracci車n de bauxita, la limpieza y el almacenamiento de la superficie de la tierra son las primeras cosas que se deben hacer para la restauraci車n de la tierra. Si mina en el 芍rea forestal, ver芍 que el 80% de la tierra puede restaurar su ecosistema nativo.
?C車mo extraer aluminio del proceso de bauxita-Bayer y del proceso All-H谷roult?
La bauxita se compone principalmente de al迆mina, s赤lice, 車xido de hierro y di車xido de titanio. Alrededor del 70% del mineral de bauxita del mundo adopta el proceso Bayer para producir al迆mina. Luego, mediante el proceso electr車nico Hall-H谷roult, la al迆mina se puede reducir a aluminio puro.
Pasos del proceso Bayer para la producci車n de al迆mina
Como la bauxita se encuentra cerca de la superficie, necesita una extracci車n a cielo abierto.
Paso 1- Proceso de trituraci車n
El primer paso del proceso Bayer es utilizar el equipo de trituraci車n para triturar el mineral de bauxita en part赤culas con un di芍metro de aproximadamente 30 mm. A medida que el tama?o de las part赤culas se hace m芍s peque?o, la superficie espec赤fica de la bauxita aumenta considerablemente, lo que ayuda a acelerar la velocidad de seguimiento de la reacci車n qu赤mica.
Paso 2- Procesos de lavado y separaci車n
Despu谷s de ser triturada por trituradoras, la bauxita necesita una lavadora de arena para eliminar y separar la arcilla y las impurezas de la superficie de las part赤culas. Si no se experimentara el proceso de lavado, la bauxita con alto contenido de SiO 2 producir赤a incrustaciones y problemas de calidad del producto final.
Paso 3- Procesos de molienda y mezcla
Despu谷s del proceso de lavado, las part赤culas de bauxita se mezclan con una soluci車n de hidr車xido de sodio con una concentraci車n del 30% al 40%, que luego forma una suspensi車n con un tama?o de part赤cula s車lida inferior a 300 micrones con la ayuda de un molino de bolas . La bauxita y la sosa c芍ustica devueltas de la etapa de precipitaci車n se a?aden al molino para formar una suspensi車n bombeable.
Bajo tierra, en los procesos anteriores (lavado, trituraci車n y molienda), las part赤culas de bauxita se reducen para aumentar la superficie disponible para la etapa de digesti車n.
Paso 4- Proceso de digesti車n
En el proceso de digesti車n, la suspensi車n se calienta a 270 ⊥ para formar una soluci車n sobresaturada de aluminato de sodio o "licor pre?ado". Una soluci車n caliente de soda c芍ustica (NaOH) puede disolver los minerales que contienen aluminio en la bauxita.
Hay dos tipos de bauxita: gibbsita, b?hmita y di芍spora.
Gibbsita:
Al(OH)3 + Na+ + OH- ↙ Al(OH)4- + Na+
B?hmita y di芍spora:
AlO(OH) + Na+ + OH- + H2O ↙ Al(OH)4- + Na+
Las condiciones dentro del digestor (concentraci車n c芍ustica, temperatura y presi車n) se establecen de acuerdo con las propiedades del mineral de bauxita. Si los minerales de bauxita tienen un alto contenido de gibbsita, es necesario procesarlos a 140∼C. El otro tipo de bauxita mineral, las bauxitas bohm赤ticas, requieren temperaturas entre 200 y 280∼C.
La presi車n en el proceso de digesti車n no es importante pero est芍 determinada por la presi車n de saturaci車n del vapor. A 240∼C la presi車n es de aproximadamente 3,5 MPa. Luego, la suspensi車n se enfr赤a en una serie de tanques flash a alrededor de 106∼C.
El proceso de digesti車n puede maximizar la tasa de recuperaci車n de al迆mina y la tasa de producci車n de l赤quido en la bauxita.
Paso 5-Proceso de clarificaci車n/proceso de resoluci車n
El residuo de bauxita se deposita en el fondo y se lava y filtra antes de su eliminaci車n. Lo primero que se debe hacer en el proceso de clarificaci車n es separar el residuo de bauxita de los restos de aluminato de sodio en soluci車n mediante sedimentaci車n.
Luego se utiliza una serie de filtros de seguridad para separar a迆n m芍s el licor impregnado del residuo de bauxita. El objetivo de los filtros de seguridad es garantizar que el producto final no est谷 contaminado con impurezas presentes en el residuo.
Paso 6- Proceso de precipitaci車n
El l赤quido filtrado se enfr赤a y se trata con cristales semilla, que ayudan a la cristalizaci車n formando hidrato de aluminio.
En el proceso de precipitaci車n, el filtro pulido se utiliza para eliminar las part赤culas del agua y controlar mejor los elementos de hierro.
Cuando el l赤quido que necesita filtrarse baja, el lecho de medio filtrante inerte de grano fino espec赤fico puede reubicar las part赤culas mediante una inyecci車n constante de agua girando lentamente el brazo rociador. En esta etapa, la al迆mina se recupera por cristalizaci車n del licor impregnado, que est芍 sobresaturado en aluminato de sodio.
La reacci車n de precipitaci車n es la inversa de la reacci車n de disoluci車n de gibbsita en la etapa de digesti車n:
Al(OH)4- + Na+ ↙ Al(OH)3 + Na+ + OH-
Paso 7- Proceso de calcinaci車n
El hidrato de al迆mina se calienta a 1100 ⊥ para eliminar las mol谷culas de agua unidas, produciendo 車xido de aluminio. Se utilizan diferentes tecnolog赤as de calcinaci車n, incluidos calcinadores de suspensi車n de gas, calcinadores de lecho fluidizado y hornos rotatorios.
La siguiente ecuaci車n describe la reacci車n de calcinaci車n:
2Al(OH)3 ↙ Al2O3 + 3H2O
La al迆mina es un polvo blanco y el producto final del proceso Bayer.
El proceso de electr車lisis Hall-H谷roult produce aluminio
Despu谷s del proceso Bayer, la al迆mina se convierte en aluminio fundido mediante el proceso Hall-H谷roult que ocurre dentro de una serie de celdas de reducci車n electrol赤tica.
La celda de reducci車n electrol赤tica incluye electrolito a base de criolita, alimentador de aluminio, bloque de carb車n y revestimiento de carb車n. La fundici車n de aluminio requiere grandes cantidades de electricidad.
- 1 Los bloques de carbono se fabrican y se consumen en el proceso, pero los restos se reciclan y reutilizan.
- 2 Act迆an como electrodo positivo o 芍nodo, y el revestimiento de carbono se convierte en un electrodo negativo o c芍todo.
- 3 A medida que la electricidad pasa a trav谷s de la soluci車n, se produce una reacci車n electrol赤tica que descompone la al迆mina en aluminio fundido caliente y ox赤geno.
- 4 El ox赤geno consume carbono del 芍nodo formando CO2.
- 5 El aluminio fundido caliente se acumula en el fondo de la celda debido a su alta densidad y luego queda atrapado en un crisol.
- Se transportan 6 crisoles con aluminio fundido a la fundici車n para elaborar los productos finales.
Durante el proceso, la al迆mina se disuelve en criolita fundida (Na 3 AlF 6) para reducir su punto de fusi車n para la electr車lisis. Finalmente, la reducci車n electrol赤tica a una temperatura de aproximadamente 960∼C produce entre 99,5 y 99,8% de aluminio puro. Luego, el aluminio fundido se funde utilizando una tecnolog赤a diferente.
El aluminio fundido se funde con diferente tecnolog赤a.
Los productos de aluminio se utilizan ampliamente , desde autom車viles, tel谷fonos inteligentes hasta rascacielos. Pero el aluminio tambi谷n forma aleaciones con elementos como el silicio, el magnesio y el cobre para crear propiedades especiales necesarias para determinadas aplicaciones.
El aluminio l赤quido y otros elementos se mezclan y calientan con tecnolog赤a de agitaci車n electromagn谷tica en el horno. Se utilizan diferentes tecnolog赤as para fundir aluminio fundido y producir los productos de aluminio necesarios.
Fundici車n de cerdas
En la fundici車n de cerdas, el metal l赤quido se vierte directamente en un molde y se deja solidificar. Estos productos se vuelven a fundir para su uso en la industria electr車nica y aeroespacial.
Fundici車n de lingotes en molde abierto
Los lingotes se utilizan para producir ruedas de autom車viles, bloques de motor de autom車viles y otras piezas de autom車viles.
Fundici車n de lingotes de l芍minas
Los lingotes de l芍minas se laminan para obtener productos planos que se utilizan en embalajes, industria automotriz y litograf赤a.
Fundici車n de lingotes de palanquilla
El material se trata t谷rmicamente dentro de una c芍mara y luego se enfr赤a para lograr las propiedades requeridas del material. Las palanquillas se utilizan en las industrias automotriz, de la construcci車n y aeroespacial. La bauxita es el mejor y 迆nico material para fabricar metal de aluminio.
Adem芍s, la bauxita tambi谷n se utiliza ampliamente en la industria qu赤mica, la fabricaci車n de ladrillos refractarios, la fabricaci車n de abrasivos, la fabricaci車n de cemento, la fabricaci車n de acero y los campos petroleros. La bauxita de laterita se utiliza com迆nmente como material de construcci車n.
La bauxita calcinada hecha de alto contenido de al迆mina sinterizada a alta temperatura en un horno rotatorio se utiliza como agregado antideslizante para carreteras para prevenir accidentes en la carretera.
Problemas comunes sobre la producci車n de aluminio.
?Cu芍nta bauxita se necesita para fabricar aluminio y cu芍nta energ赤a se requiere?
Se estima que la producci車n de 2 kg de al迆mina requiere 4 kg de bauxita, consume alrededor de 8 kilovatios de electricidad y produce 1 kg de aluminio puro.
?Qu谷 qu赤mico se utiliza para pasar de la bauxita al aluminio?
Hidr車xido de sodio concentrado
?Qu谷 material 迆til se puede obtener de la bauxita?
La bauxita es una mezcla de al迆mina hidratada, hidr車xido de aluminio, minerales arcillosos y materiales insolubles como cuarzo, hematita, magnetita, siderita y goethita. Los minerales de aluminio en la bauxita incluyen: gibbsita Al(OH) 3, boehmita AlO(OH) y di芍spora AlO(OH).
