OS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA I (MCM I)

[pic 1]

Departamento de Mecânica

Curso Superior de Tecnologia Mecânica: Modalidade Projetos

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA I (MCM I)

2° SEMESTRE DE 2020

TRABALHO DE PESQUISA

ALUMÍNIO

Integrantes:

Carlos Eduardo de Sousa. Nº de matrícula: 19112262

Renato Arquino Marques Ferreira. Nº de matrícula: 20109813

Professor: Dr. Paulo Jorge Brazão Marcos

Data da entrega: 28 de outubro de 2020

I - INFORMAÇÕES GERAIS

  Alumínio vem do latim alume, que, por sua vez, está relacionado à alumen, que significa "sal amargo". Trata-se de um elemento químico metálico representado pela simbologia "Al" de número atômico 13.

  Encontrado na natureza no estado sólido, o alumínio tem, respectivamente, densidade e dureza de 2697kg/m3 e 2,75. Tem como ponto de fusão a temperatura de 933,47K e de ebulição a de 2792K. Além disso, é um material paramagnético.

  Quanto às propriedades atômicas, o alumínio tem massa atômica de 26,9815386(8)u, raio atômico de 143pm, raio covalente de 121pm, raio de Van der Waals de 184pm, configuração eletrônica de [Ne] 3s2 3p1 e estrutura cristalina cúbica de faces centradas. Seus isótopos estáveis são o 26Al e o 27Al.

  Abundante na crosta terrestre, o alumínio é um material muito versátil e amplamente empregado em atividades industriais.

II - HISTÓRICO

  O alumínio já foi um dos metais mais valiosos do mundo, chegando a compor muitos artigos de luxo como os talhares da corte de Napoleão III e o Monumento de Washington.

  O material só começou a ficar acessível depois que foram de descobertas maneiras mais baratas e eficientes de separar o alumínio da alumina – composto de alumínio e oxigênio derivado da bauxita.

  O avanço se deu na segunda metade dos anos 1880, com destaque para os trabalhos de Charles Hall e Paul Héroult, dois jovens americanos.

  Apesar de não se conhecerem, Hall e Héroult tiveram ideias similares de produzir alumínio puro a partir de uma solução de criolita injetada com eletricidade, isto é, de redução eletrolítica. Em seguida, Karl Bayer desenvolveu um processo de obtenção de alumina a partir da bauxita.

  Nas décadas seguintes, o alumínio se tornou um símbolo da modernidade, sendo empregado em praticamente tudo que foi possível, como artes, arquitetura, veículos, embalagens, etc.

  No Brasil, o material começou a ser difundido em artigos importados de uso doméstico. O ponto de virada é a fundação da companhia Elquisa, em Ouro Preto/MG, na década de 1930.

  As políticas desenvolvimentistas das décadas seguintes impulsionaram a produção nacional de alumínio, fazendo do Brasil não só um grande consumidor, mas também um dos principais exportadores desse material.

  Apesar do tempo que levou para a humanidade aprender a sintetizá-lo, o alumínio é o metal mais comum da crosta terrestre, correspondo a cerca de 8% de sua cobertura.

  Leve, resistente, altamente reciclável, o alumínio se tornou um dos mais versáveis metais empregados na indústria, e sua integração à paisagem urbana é um dos grandes legados do século XX.

III - MÉTODOS DE OBTENÇÃO E TRANSFORMAÇÕES INDUSTRIAIS

  Será apresentado, de forma resumida, como o alumínio é obtido, os materiais que compõem o mesmo, a obtenção de sua matéria-prima e uma breve explicação do processo industrial para sua formação, sendo apresentado, depois, os dados técnicos deste após sua obtenção. Será mostrado, também, para quais fins devemos conseguir esse material e seus aplicações tecnológicas.

Fundamentação Teórica

Bauxita

  A bauxita é uma rocha de cor vermelha formada principalmente por óxido de alumínio (Al2O3) e outros compostos em menores quantidades, como sílica, dióxido de titânio, óxidos de ferro e silicato de alumínio. Esse mineral foi descoberto pelo geólogo e mineralogista francês Pierre Berthier, em 1821.

[pic 2]

Rocha de bauxita

  A formação da bauxita resulta da decomposição de rochas alcalinas, provocada pela infiltração da água das chuvas nas rochas ao longo de milhões de anos. A coloração avermelhada desse minério é determinada pela presença de óxidos de ferro. Sendo assim, as rochas que apresentam de 2% a 4% de óxido de ferro são chamadas de bauxita branca, enquanto aquelas que possuem até 25% de óxido de ferro são chamadas de bauxita vermelha.

  A bauxita é a principal fonte natural de alumínio (terceiro elemento mais abundante na natureza), e a maior parte de sua extração mundial é destinada à obtenção desse elemento. Para que seja economicamente aproveitável, a bauxita deve apresentar, no mínimo, 30% de óxido de alumínio.

Processos de Tratamento do Material

Refinaria

  Nesta etapa, a alumina precisa passar por uma purificação, é então dissolvida em soda cáustica e, em seguida, passa por uma filtração. Um pó branco de alumina pura é obtido e enviado à redução.

Redução

  Esta última etapa permite a obtenção de alumínio através de eletrólise. A passagem de corrente elétrica na célula eletrolítica promove a redução da alumina, decantando o alumínio metálico no fundo da célula e o oxigênio liberado reage com o ânodo de carbono, formando dióxido de carbono. Vejamos como ocorre a reação de oxirredução:

1. A Alumina é colocada no estado fundido em um tanque de ferro revestido com carbono, esse tanque funciona como cátodo;

2. Os ânodos são constituídos de bastões de carbono mergulhados na alumina fundida;