ATPS De Química

ATPS Química

No processo industrial de obtenção de 40 kg de alumínio, são geradas quantas toneladas de CO2?

2 Al2O3 + 3 C(s) → 4 Al(l) + 3 CO2(g)

4x22,4 L - 3x44 g

89,6 L - 132 g

1 L - 1 kg

89,6 L - x ==> x = 89,6 Kg = 89600 g

89600 g - 132 g de CO2

40000 g - y == y = 59 g aprox. , ou seja, nenhuma tonelada.

Quantos quilos de bauxita são necessários para produzir 40 Kg de alumínio?

A Bauxita é uma mistura de óxidos de alumínio de composição variável.

Em termos de "cálculo estequiométrico" pode-se falar em Alumina - AL2 O3 (que é seu mineral mais característico.

Assim...

AL2 O3 AL - 2x27= 54 O3 - 3x16 = 48

54 + 48 = 102

regra de três:

102 .... 54

X .........40

X = 102x40/54

X = 75,5 kg de Alumina - AL2 O3

são necessários 75,5 kg de Alumina - AL2 O3

Como o alumínio metálico é obtido pelo processo Hall-Heroult e pelo processo Bayer?

O processo Bayer

O processo Bayer é o principal processo industrial de produção de alumina Al2O3 e foi desenvolvido por Karl Josef Bayer em 1888, que por sua vez é importante no processo Hall-Héroult de produção de alumínio. A bauxita, o mais importante minério de alumínio, contém apenas cerca de 40-60% de alumina, Al2O3, sendo o resto uma mistura de sílica, vários óxidos de ferro, e dióxido de titânio. A alumina deve ser purificada antes de poder ser refinada à alumínio metálico. No processo Bayer, a bauxita é lavada com uma solução quente de hidróxido de sódio, NaOH, à 250°C. Isto converte a alumina em hidróxido de alumínio, Al(OH)3, que se dissolve na solução de acordo com a equação química:

Al2O3 + 2 OH- + 3 H2O ? 2 [Al(OH)4]-

Os outros componentes da bauxita não se dissolvem e podem ser filtrados como impurezas sólidas. Depois, a solução de hidróxido é resfriada, e o hidróxido de alumínio dissolvido precipita-se em um sólido branco. Quando então aquecido à 1050°C, o hidróxido de alumínio se decompõe em alumina, liberando vapor de água no processo:

2 Al(OH)3 ? Al2O3 + 3 H2O

A Figura 1 mostra um esquema simplificado desse processo.

Fonte: http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/aluminio-ocorrencia-obtencao-industrial-propriedades-e-utilizacao.htm. São Paulo: 2012.

Processo Hall Héroult

Em 1886 dois cientistas, Charles Martin Hall (EUA) e Paul Louis Toussaint Héroult (França), trabalhando separadamente e cada um desconhecendo o trabalho do outro descobriram simultaneamente uma técnica prática e econômica para produzir alumínio a partir de seus óxidos (alumina – Al2O3), processo atualmente conhecido como, Processo Hall - Héroult. Neste processo, o alumínio é produzido pela redução eletrolítica da alumina (Al2O3) dissolvida em um banho de fluoretos fundidos. O processo se desenvolve em fornos especiais revestidos de carbono, também chamados de cubas eletrolíticas, que operam a aproximadamente 960°C. A cuba possui dois componentes principais: os anodos, dispostos na parte superior, e o catodo, ou cuba propriamente dita, onde se processa a eletrólise.

O alumínio líquido, produzido pela eletrólise, é retirado periodicamente das cubas e transferido em cadinhos até os chamados fornos de espera. Daí o metal segue para máquinas de lingotamento, onde é conformado e resfriado, para produção dos lingotes. As tecnologias usadas no processo Hall - Héroult são duas, e se diferenciam pelo tipo de anodo empregado. As cubas com anodo pré-cozido e as cubas com anodo Söderberg. Os anodos pré-cozidos são feitos em um processo separado, empregando coque de petróleo e piche como matéria prima, estes anodos são consumidos durante o processo e têm que ser trocados intermitentemente. Enquanto os anodos Söderberg são cozidos pelo calor da própria cuba eletrolítica, eles não precisam ser trocados, são consumidos continuamente. O oxigênio produzido durante a eletrólise reage com o carvão do anodo para formar uma mistura de CO2 (75%) e CO (25%).

2 Al2O3(dissolvida) + 3 C(S) = Al(l) + 3 CO2(g)

O banho eletrolítico usado é criolita (Na3AlF6), que é o melhor solvente da alumina. As funções principais do eletrólito são permitir uma boa dissolução da alumina e permitir uma boa separação física das fases produzidas durante a eletrólise (eletrólito – alumínio). Embora a composição do eletrólito