Ligas de alumínio

OBTENÇÃO DO ALUMÍNIO

O alumínio é um metal encontrado em abundância na crosta terrestre, aproximadamente 8%, mas raramente é encontrado em sua forma livre. Por isso deve passar por vários processos até ser extraído. O processo de obtenção de alumínio é dividido em três etapas, mineração, refinaria e redução. 

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Figura 1: Processo Hall-Hérolt (odetequimica.comunidades.net)

Mineração: A matéria prima do alumínio é a bauxita (Al2O3 x H2O), isso porque ela possui entre 35% a 55% de óxido de alumínio (Al2O3). A bauxita é encontrada na natureza e foi identificada pela primeira vez em 1821, ao sul da França. O Brasil possui uma reserva de cerca de 4 milhões de toneladas. As maiores reservas estão localizadas no estado de Minas Gerais (Poços de Caldas), no Rio de Janeiro, em São Paulo e no Espírito Santo. Normalmente, a bauxita é coberta por uma camada de vários metros de rochas e argila, a qual tem de ser removida, para que a bauxita possa ser extraída.  A seguir, a bauxita é transportada para a usina, onde é lavada e britada, antes de ser transportada para o refino.

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Figura 2: Bauxita (brasilescola.uol.com.br)

Refinaria: Na refinaria acontece a extração do Al2O3 dos outros compostos presentes na bauxita.

1. Isso se dá, pois a bauxita será moída, mergulhada em soda caustica (Licor Branco) e pressurizada e aquecida em um digestor até se tornar uma pasta.
2. Essa pasta seguira para um processo de recuperação de calor.
3. Depois, ela passará por filtros, que fazem a retirada do material que não foi cozido junto do licor utilizado (Licor preto). Este rejeito pode voltar para o digestor novamente ou pode ser descartado. O licor irá passar por um processo de calcinação e será utilizado novamente.
4.  O aceite dos filtros segue para um trocador de calor onde é feita a troca a recuperação dessa energia térmica. Neste processo a pasta de alumina recebe mais soda caustica (NaOH) para fazer a lavagem e a diluição da pasta de alumina.
5. Depois o alumínio passa por vários processos de lavagem, extração de licor e secagem.

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             Figura 3: Alumina (Al2O3) (southstarchina.com)

Redução: Antigamente a redução do alumínio era feita da seguinte forma: adicionava-se o ácido clorídrico (6HCl) para formar o cloreto de alumínio (AlCl). Em seguida o cloreto de alumínio era colocado para reagir com o potássio ou sódio metálico (3K) para se obter o alumínio puro (Al). Mas este método era caríssimo e ineficiente, pois só era possível produzir em pequenas quantidades. Por isso o alumínio era considerado um metal raro.

        Mas em 1886 dois cientistas, Charles M. Hall e Paul Heroult, desenvolveram um processo que conseguia abaixar a temperatura de fusão do alumínio que era acima de 2000°C para cerca de 1000°C adicionando um fundente, minério criolita (Na3A & F6). Com o metal no estado líquido é possível realizar a eletrólise ígnea. Esse processo recebeu o nome de Hall-Hérolt ou somente Hall, visto que Charles M. Hall o patenteou.

O Alumínio líquido é colocado em uma cuba eletrolítica de aço revestida de carbono onde é passada uma corrente elétrica. As paredes do recipiente funcionam como polo negativo (cátodo), onde ocorre a redução dos cátions de alumínio. Já o ânodo (polo positivo) são cilindros constituídos de grafite ou de carvão, isto é, ambos formados de carbono, onde ocorre a oxidação dos ânions de oxigênio. O oxigênio formado reage com o carbono do ânodo e gera o dióxido de carbono (CO2). Como a temperatura de fusão do alumínio pura é de 660,37°C ele é extraído de forma líquida. 

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