Trabalho De Química

Matéria, energia, transformações e substâncias.

Cadeia Primária

O alumínio não é encontrado diretamente em estado metálico na crosta terrestre. Sua obtenção parte da Mineração da bauxita e segue para as etapas posteriores de Refinaria e Redução.

Figura 1: Transporte do minério de alumínio (bauxita)

Remoção planejada da vegetação e do solo orgânico;

Retirada das camadas superficiais do solo (argilas e lateritas);

Beneficiamento:

Inicia-se na britagem, para redução de tamanho;

Lavagem do minério com água para reduzir (quando necessário) o teor de sílica contida na parcela mais fina; Secagem.

Mineração

O alumínio é obtido a partir da bauxita, um minério que pode ser encontrado em três principais grupos climáticos: o Mediterrâneo, o Tropical e o Subtropical. A bauxita deve apresentar no mínimo 30% de óxido de alumínio (Al2O3) aproveitável para que a produção de alumínio seja economicamente viável. As reservas brasileiras de bauxita, além da ótima qualidade do minério também estão entre as maiores do mundo.

Refinaria

Essa fase do processo além de ser insumo para a obtenção do alumínio primário, a alumina tem diversas aplicações como a fabricação de materiais refratários, tratamento de água, uso em produtos abrasivos e para polimento, como retardante de chamas, na fabricação de velas de ignição entre outros.

Figura 2: Processo de produção.

Redução do alumínio

A obtenção do alumínio ocorre pela redução da alumina calcinada em cubas eletrolíticas, a altas temperaturas, no processo conhecido como Hall-Héroult. São necessárias duas toneladas de alumina para produzir uma tonelada de metal primário pelo processo de Redução.

A transformação da alumina calcinada em alumínio metálico pode ser assim exemplificada:

A alumina é dissolvida em um banho de criolita fundida e fluoreto de alumínio em baixa tensão, decompondo-se em oxigênio;

O oxigênio se combina com o ânodo de carbono, desprendendo-se na forma de dióxido de carbono, e em alumínio líquido, que se precipita no fundo da cuba eletrolítica;

O metal líquido (já alumínio primário) é transferido para a refusão através de cadinhos;

São produzidos os lingotes, as placas e os tarugos de metal primário.

Figura 3: transformação da alumina calcinada em alumínio metálico

Os principais insumos para a

produção de alumínio primário durante

o processo de Redução são indicados

na tabela ao lado:

Purificação de Alumínio através da Eletrólise

Como se sabe, os metais não se encontram de forma pura na natureza, é preciso extrair e posteriormente purificar para obtê-los sem resíduos (impurezas). O primeiro a realizar a façanha de purificar metais através da eletrólise foi Charles Hall, no ano de 1886.

A Eletrólise é um método muito usado para este fim em razão da economia e eficiência desse método. A eletrólise ocorre na presença de eletrodos, esses são denominados de cátodo e ânodo.

Cátodo: É o eletrodo negativo que atrai cátions, e é nele que ocorre a redução do cátion.

Ânodo: O eletrodo positivo que atrai ânions e, por isso, é aqui que se dá a oxidação do ânion.

Acompanhe o processo usado por Charles Hall para a purificação de Alumínio:

1. A Aluminita (Al2O3), também conhecida como óxido de alumínio, 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 Aluminita fundida;

3. As reações de oxirredução promovidas por esse processo originam Alumínio puro no cátodo.

Equações do processo:

Reação no Ânodo 3 O2- (l) → 3/2 O2 (g) + 6 é

Reação no cátodo 2 Al3+ (l) + 6 é → 2 Al (l)

Equação final 2 Al3+ (l) + 3 O2- (l) → 3/2 O2 (g) + 2 Al (l)

Laminação

É um processo de transformação mecânica que consiste na redução da seção transversal por compressão do metal, por meio da passagem entre dois cilindros de aço ou ferro fundido com eixos paralelos que giram em torno de si mesmos. Esta seção transversal é retangular e refere-se a produtos laminados planos de alumínio e suas ligas, compreendendo desde chapas grossas com espessuras de 150 mm, usadas em usinas atômicas, até folhas com espessura de 0,005 mm, usadas em condensadores. Existem dois processos tradicionais de laminação de alumínio: laminação a quente e laminação a frio. Atualmente, a indústria também utiliza-se da laminação contínua.

Figura 4: Processo de laminação.

Os principais tipos de produtos laminados são: chapas planas ou bobinadas, folhas e discos. Esses semimanufaturados têm diversas aplicações em setores como transportes (carrocerias para ônibus, equipamentos rodoviários, elementos estruturais, etc.), construção civil (telhas, fachadas, calhas, rufos, etc.), embalagens (latas, descartáveis