ATPS Química Aluminio

Introdução

ETAPA 1

Passo 1

Informações sobre o alumínio.

O minério contendo o alumínio é a bauxita, que passará pelo processo de extração e beneficiamento. São necessárias quatro toneladas de bauxita para produzir uma tonelada de alumínio. O Brasil possui a terceira maior reserva de bauxita do mundo.

Origem: mineral contendo o metal e impurezas (tal como o ferro) na forma de óxido de alumínio ou “alumina” (Al2O3), identificado como Bauxita.

Obtenção da alumina. Esta etapa, conhecida como processo Bayer, e levada a efeito através da dissolução do mineral em soda caustica, NaOH, seguida da obtenção do oxido (Al2O3). A soda caustica dissolve parcialmente o mineral, gerando uma parte solida rica em oxido de ferro conhecido como lama vermelha, e uma parte liquida, contendo o íon Al (OH)4-.

Obtenção da alumina (cont.) - As reações, a seguir, ilustram a diferença de comportamento entre o ferro e o alumínio no sistema, justificando a possibilidade de separação do ferro, precipitado como hidróxido na fase solida, e o alumínio, dissolvido na fase liquida.

Fe2O3. nH2O (s) + 3 H+ (l) + 3 OH- (l) à 2 Fe(OH)3 (s) + nH2O (l)

Al2O3. nH2O (s) + 2 OH-(aq) + 3 H2O(l) à 2 Al(OH)4-(aq) + n H2O (l)

Através do resfriamento da fase liquida, e possível precipitar o hidróxido de alumínio, Al (OH)3, que, levado a um forno de calcinação, transforma-se em Al2O3, através da reação:

2 Al(OH)3 + O2 à Al2O3 (s) + 3 H2O (g) .

Obtenção do Metal Alumínio.

Em mistura com a criolita, a fusão da alumina pode ser obtida a cerca de 700ºC, gastando bem menos energia, e tornando o processo economicamente viável. Então, para obtê-lo na forma solida, é necessário a cessão de 3 elétrons, a qual e concretizada através da passagem de uma corrente elétrica (dai o alto consumo energético) pelo local onde ocorre a reação de redução (catodo) da célula eletroquímica industrial. Ou seja, tem-se na região catódica do reator:

Catodo (-): Al3+ + 3e- à Alo

O consumo de eletricidade ainda é enorme (ordem de 18.000 kWh/tonelada), cerca de 15 vezes maior que a gasta para a produção equivalente de aço.

Esquema da Eletrólise da Alumina para a produção de alumínio – Fonte: Canto. 2006

Descoberto em 1825, o alumínio é produzido em quantidades maiores que qualquer outro metal não ferroso utilizado na indústria. Prateado, o alumínio é resistente e leve, pouco suscetível à corrosão e amplamente reciclável. Dos seus compostos, o óxido (coridon) é o mais duro dos metais depois do diamante (MOHS), o sulfato é utilizado nas indústrias de papel e o cloreto é importante catalisador em química orgânica e na fabricação de óleos lubrificantes.

Passo2(Equipe)

Observar a imagem abaixo:

Figura 1: Fluxo de Produção do Alumínio

Fonte: Relatório de Sustentabilidade da Indústria de Alumínio - ABAL. São Paulo: 2005.

Passo 3(Equipe)

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

Propriedades extensivas e intensivas do alumínio.

A Propriedade intensiva só depende da natureza do material e não depende da quantidade de material existente na amostra. O alumínio possui baixa densidade 2,7g/cm³, e pontos de fusão a 660°C e de ebulição a 2450°C. A Propriedade extensiva depende da quantidade de material existente na amostra, como a quantidade de massa, volume e quantidade de matéria (mol). Quando em um sistema se possui dois dados e se deseja possuir a densidade, a massa ou o volume é possível calcular o mesmo, através da fórmula:

* D= M/V

Onde,

 D = densidade

 M= massa

 V= volume

Tomando como base a densidade do alumínio que é 2,7 g/cm³ e considerando volume de 10cm³, calculamos a massa da seguinte forma:

D=M/V

2,7 g/cm³ = M/10cm³

M= 2,7 g/10

O alumínio possui nove isótopos, cujas massas atômicas variam entre 23 e 30 u. Somente o Al-27, estável, e o Al-26, radioativo com uma vida média de 7,2×105 anos, são encontrados na natureza. O Al-26 é produzido na atmosfera a partir do bombardeamento do argônio por raios cósmicos e prótons. Os isótopos têm aplicação prática na datação de sedimentos marinhos, gelos glaciais, meteoritos, etc. A relação Al-26 / Be-10 é empregada na análise de processos de transporte, deposição, sedimentação e erosão a escalas de tempo de milhões de anos.O Al-26 cosmogênico se aplicou primeiro nos estudos da Lua e dos meteoritos. Estes corpos espaciais se encontram submetidos a intensos bombardeios de raios cósmicos durante suas viagens espaciais, produzindo-se uma quantidade significativa de Al-26. Após o impacto contra a Terra, a atmosfera que filtra os raios cósmicos detém a produção de Al-26, permitindo determinar a época em que o meteorito caiu.

O aluminio é tão alargamente usado hoje e é o elemento metálico mais abundante do mundo não acorre em um estado natural, a fonte mais disponivel na verdade é a bauxita, minerada principalmente em paises tropicais . O atomo de aluminio na bauxita esta ligado as moléculas de oxigênio essas ligações tem que ser quebradas por eletrolises para produzir o aluminio puro.

A bauxita é moida depois através de uma ligação quimica chamada de processo de BAYER é extraida a ALUMINA em seguida ela é queimada em abrasadoras para eliminar toda a umidade e então em uma usina de redução ela é colocada em caldeirões onde ira passar uma corrente elétrica através de um dispositivo chamado ânodo para produsir a eletrolise, pelo processo de redução daalumina a 950 ºc o ânodo perde volume e tera que ser substituido,é uma operação continua cada ânodo tem um tempo de vida de cercade