A produção do alumínio

O alumínio, por suas excelentes propriedades físico-químicas – entre as quais se destacam o baixo peso específico, a resistência à corrosão, a alta condutibilidade térmica e elétrica e a infinita reciclagem apresenta uma ampla variedade de utilização, que o torna o metal nãoferroso mais consumido no mundo. Com o objetivo primordial de facilitar o acesso a literaturas específicas sobre o alumínio e, cada vez mais, tornar disponível informações técnicas sobre o metal.

Etapa 1

Passo 1 - Acessar as informações sobre o alumínio: Introdução, obtenção e como se faz o alumínio.

A obtenção do alumínio é feita a partir da extração do mineral bauxita (em forma de rocha, que contêm cerca de 35% a 55% de oxido de alumínio). Terceiro mineral mais presente na crosta terrestre, a bauxita, uma mistura mineral, com óxidos e hidróxidos de alumínio, é indispensável para a produção do alumínio. Atualmente as reservas naturais são de 32 bilhões de toneladas, sendo as reservas do Brasil de 3,5 bilhões, segundo dados do instituto Brasileiro de mineração (Ibram) o que torna o País o terceiro maior produtor de bauxita no mundo. As maiores reservas produtoras de bauxita estão na região amazônica, no Pará, e na região de Poços de Caldas e Cataguases, em Minas Gerais.

A produção do alumínio é constituída por uma série de reações químicas. Até mesmo a bauxita é formada por um processo químico natural, proveniente da infiltração de água em rochas alcalinas em decomposição. Este minério pode ser encontrado próximo à superfície com uma espessura média de 4,5 metros. Sua extração é geralmente realizada a céu aberto com o auxílio de retroescavadeiras.

Antes de iniciar a mineração da bauxita, é necessário ter o cuidado de remover a terra fértil sobre as jazidas juntamente com a vegetação e reservá-la para o futuro trabalho de recomposição do terreno. Este trabalho, que acontece após a extração, é muito importante para a preservação do meio ambiente.

Depois de minerada, a bauxita é transportada para a fábrica, onde chega ainda em seu estado natural (rocha). Lá, é iniciada a primeira de muitas reações químicas. A bauxita é moída e acrescida de uma solução de soda cáustica, que a transforma em pasta. Aquecida sob pressão e recebendo novas quantidades de soda cáustica, esta massa se dissolve e forma uma solução que passa por processos de sedimentação e filtragem. Nesta etapa, são eliminadas todas as impurezas e a solução restante fica pronta para que dela seja extraída a alumina.

Em equipamentos chamados de precipitadores, a alumina contida na solução é precipitada (depositada no fundo) pelo processo de "cristalização por semente" O material resultante precisa ser lavado e seco por aquecimento. Assim, é obtido o primeiro estágio da produção de alumínio: a alumina, que se apresenta sob a forma de pó branco e refinado, de aspecto semelhante ao açúcar.

Nesta fase, o processo químico mais utilizado é o denominado Bayer (Moagem , digestão, clarificação/separação dos sólidos, precipitação/onde ocorre a cristalização e calcinação). Nele, a bauxita é dissolvida em soda cáustica e, posteriormente, filtrada para separar todo o material sólido, concentrando-se o filtrado para a cristalização da alumina. Estes cristais são secos e calcinados a fim de eliminar a água. Então, a alumina é finalmente transformada em alumínio por meio de um processo de eletrólise.

“Na classificação das reações químicas, os termos oxidação e redução abrangem um amplo e diversificado conjunto de processos. Muitas reações de oxi-redução são comuns na vida diária e nas funções vitais básicas, como o fogo, a ferrugem, o apodrecimento das frutas, a respiração e a fotossíntese. Oxidação é o processo químico em que uma substância perde elétrons, partículas elementares de sinal elétrico negativo. O mecanismo inverso, a redução, consiste no ganho de elétrons por um átomo, que os incorpora a sua estrutura interna. Tais processos são simultâneos. Na reação resultante, chamada de oxi-redução ou redox, uma substância redutora cede alguns de seus elétrons e, consequentemente, se oxida, enquanto outra, oxidante, retém essas partículas e sofre assim um processo de redução. Ainda que os termos oxidação e redução se apliquem às moléculas em seu conjunto, é apenas um dos átomos integrantes dessas moléculas que se reduz ou se oxida.”

Etapa - 1

Passo 2 - Observar a imagem abaixo:

Mineração –Transporte – moagem – digestão – filtragem –precipitação – calcinação – alumina - eletrólise – forno de espera – esteira – lingote

Etapa 1 - Passo 3 - Identificar quais são as principais características físico químicas do alumínio. Pesquisar e justificar quais são as principais propriedades extensivas e intensivas do alumínio.

Propriedades do alumínio

Propriedades físicas e Propriedades químicas

Quadro esquemático das principais propriedades do alumínio

Símbolo Al

Número atômico 13

Massa atômica 26,98154 g/mol

Estado de oxidação 3

Ponto de fusão 660,45 ºC

Ponto de ebulição 2520 ºC

Densidade 2,7 g.cm-3

Potencial de ionização 5,98 eV

Potencial elétrica 1,66 V

Eletronegatividade 1,5

Volume atômico 9,99 cm-3

Entalpia de fusão 10.71 kJ/mol

Entalpia de vaporização 143.9 kJ/mol

Pressão de vapor 1 mm Hg a 1284 ºC

Solubilidade Solúvel em HCl, H2SO4, água quente e soluções alcalinas

As propriedades físicas são as propriedades que se relacionam com as transformações físicas, transformações em que não alteramos a constituição da substância. A substância continua sendo a mesma; não há formação de novas substâncias. As propriedades químicas – São as propriedades que se relacionam com as transformações químicas, existindo a formação