Métodos de Obtenção e Aplicações

ANHANGUERA EDUCACIONAL S.A.

Engenharia Civil – 1ª Série – Química

Aluno: João Gabriel de Jesus Lima – RA: 5212971101

ATPS: Alumínio. Introdução, métodos de obtenção e aplicações.

Profª: Tatiana Nogueira

Niterói

2012

1. Introdução

O alumínio, apesar de ser o terceiro elemento mais abundante na crosta terrestre, é o metal mais jovem usado em escala industrial. Sua produção anual supera a soma de todos os outros metais não ferrosos. Estes dados já mostram a importância do alumínio para a nossa sociedade. Hoje, o setor produtivo de alumínio está presente em oito macros regiões: na África, na América do Norte, América Latina; no leste e sudeste asiático, no centro-leste europeu e na Oceania. No total são 48 países que produziram, em 2006, mais de 23 milhões de toneladas de alumínio primário, segundo o INTERNATIONAL ALUMINIUM INSTITUTE. Deles, os Estados Unidos é o maior produtor mundial, mesmo sem possuírem jazidas de bauxita. O Brasil possui a terceira maior jazida do planeta, é o quinto maior produtor de alumina e o sexto em alumínio primário. A produção Brasileira de alumínio primário, em 2006, foi de 1,6 milhões de toneladas, segundo a Associação Brasileira do Alumínio (ABAL, 2007).

2. Métodos de Obtenção e Aplicações

2.1. Lavra

Os métodos de lavra empregados para a extração da bauxita variam de acordo com a natureza dos corpos mineralizados. Em geral a lavra destes minérios é realizada segundo o método, a céu aberto, por tiras ou strip mining (Sampaio et al.,2005). Devem ser consideradas três etapas sequenciais na lavra da bauxita por este método: a primeira delas consiste na retirada e armazenamento da vegetação e do solo vegetal, a segunda é o decapeamento, ou seja, a retirada das camadas de solo que cobrem a bauxita e a terceira é a extração da bauxita, previamente descoberta. Fazem-se cortes paralelos no solo seguindo essas três etapas, sendo que as camadas de solo removidas servirão de preenchimento para o corte previamente minerado (Souza, 2001).

A reposição da camada vegetal é importante para manter a fertilidade do solo, minimizar a poluição do ar e da água, recuperar o habitat da fauna e restabelecer uma paisagem esteticamente agradável. A remoção da vegetação é realizada por tratores que a armazenam. Já a retirada do solo vegetal é realizada por escavadeiras e caminhões de pequeno porte.

2.2. Transporte

Da lavra, o minério escavado é transportado em caminhões fora de estrada até as instalações de britagem, onde é reduzido para seguir através de correia transportadora para as instalações de lavagem, ciclonagem e filtragem.

2.3. Beneficiamento

O beneficiamento é a fase que engloba tanto a redução granulométrica da bauxita até a obtenção da alumina calcinada. Então o processamento mineral da bauxita se inicia desde a britagem, que ocorre antes de ser transportada por correia transportadora, até os processos de refinamento para a obtenção da alumina. O procedimento de refinamento mais utilizado é o Bayer e o único a ser enfatizado neste relatório. Após a britagem, as principais fases de processamento da bauxita para produção de alumina, desde a entrada do minério até a saída do produto final são: moagem, digestão, filtração/espessamento, precipitação e calcinação. As operações de alumina têm um fluxograma de certa complexidade, que pode ser resumido em um circuito básico simples.

O início do processo Bayer, se dá pela moagem da bauxita para uma granulometria abaixo de 208 µm, em seguida, a mesma será misturada a uma solução de soda cáustica (NaOH) a qual reage sob pressão em reatores, nestas condições a bauxita dissolve-se formando o aluminato de sódio, finalizando a etapa de digestão, enquanto as impurezas permanecem na fase sólida e são conhecidas como “lama vermelha”. Prosseguindo, para se separar a lama vermelha da fase líquida, realizam-se, mais comumente, etapas de espessamento seguidas de filtragem. O espessamento consiste em um processo de decantação que ocorre em tanques chamados de espessadores ou lavadores. O objetivo na fase de espessamento é adensar as partículas sólidas, podendo-se, para isto, utilizar-se de coagulantes que irão propiciar a formação de partículas mais densas que irão sedimentar e, assim, separar a fase líquida da sólida (lama vermelha). A precipitação é a etapa seguinte. Nela, a solução de NaO.Al2O3 na fase líquida, já livre da lama vermelha, sofre uma redução na temperatura e é feita a adição de uma quantidade pequena de cristais de alumina (semeadura) para estimular a precipitação. Como produto da precipitação, tem-se o Al(OH)3, na fase sólida, e o NaOH, na fase líquida, ou seja, uma ação reversa a da digestão (Silva et al., 2007). O Al(OH)3 cristalizado é enviado para a etapa de calcinação, enquanto uma quantidade de NaO.Al2O3, na fase líquida, com soda cáustica retorna para a digestão. A calcinação é a etapa final do processo, em que o Al(OH)3 é lavado para remover qualquer resíduo que ficou da fase líquida não cristalizada, posteriormente é secada. Em seguida a alumina é calcinada a aproximadamente 1000 °C para desidratar os cristais, formando cristais de alumina puros, de aspecto arenoso e branco.

A lama vermelha, resíduo insolúvel descartado nas etapas de espessamento e filtragem, é composto por óxidos insolúveis de ferro, quartzo, aluminossilicatos de sódio, carbonatos e aluminatos de cálcio e dióxido de titânio (geralmente presente em traços). A lama vermelha sofre uma lavagem através de um processo de sedimentação com fluxo de água em contracorrente e posterior deságüe para a recuperação do NaOH (Silva et al., 2007).

A utilização do alumínio excede a utilização de qualquer outro metal, com a exceção do ferro, tendo uma enorme importância na economia mundial. O alumínio é, largamente, utilizado em indústrias que requerem material resistente, leve e facilmente moldável.

As aplicações do alumínio são as seguintes:

• Meios de transporte (automóveis, aviões, barcos, bicicletas);

• Empacotamento