Produção industrial do Alumínio

O alumínio é considerado um dos metais mais versáteis,pois ele tem a ampla aplicação devido às suas propriedades, como baixa densidade, elevada resistência mecânica e à corrosão.A partir dele pode-se produzir, na indústria petroquímica e metalúrgica, em tampas de iogurte, frigideiras, papel alumínio e assim por diante.

      

• PROCESSO DE BAYER

O alumínio é produzido a partir da bauxita,que trata-se de um processo de produção difícil, pois exige um uso abundante de energia elétrica. A bauxita sofre um processo de purificação para que se possa obter a alumina (Al₂O₃) de outras substâncias, como, por exemplo, o óxido de ferro 3 (Fe₂O_3).

demonstração do processo de Bayer

No primeiro estágio inicial (digestão) envolve primeiramente a moagem da bauxita e logo em seguida a digestão com uma solução cáustica de hidróxido de sódio (NaOH).Logo em seguida encontra-se a clarificação  que é uma das etapas mais importantes do processo pois nela ocorre a separação entre as fases sólida (resíduo insolúvel) e líquida (licor).

A calcinação é a etapa final do processo, quando a alumina é lavada para remover qualquer resíduo do licor, passando pela secagem. A partir da alumina ocorre o processo de transformação da alumina em alumínio metálico,entretanto esse processo antes era realizado através da fundição da alumina a 2.000oC,o que fazia deste processo muito caro e ineficiente,em certas situações.

•   PROCESSO DE HALL-HÉROULT 

Em 1886, o americano Charles M. Hall e o francês Paul Héroult desenvolveram de modo independente um método que é usado até hoje para se produzir o alumínio a partir da alumina,através da eletrólise.

Eles descobriram que a criolita (Na₃AℓF₆) atua como fundente da alumina, ou seja,consegue baixar o ponto de fusão da alumina a cerca de 1000 ºC. Assim, o processo de Hall-Héroult consiste em colocar a mistura fundida da alumina com a criolita (Aℓ₂O₃ + Na₃AℓF₆) em um recipiente feito de ferro ou de aço,com eletrodos de carbono mergulhados nessa mistura,levando em consideração que  a mistura líquida contém os íons Aℓ³⁺_(ℓ) e O^2-_(ℓ)  livres:

O recipiente de aço atua como cátodo, onde ocorre a redução dos cátions do alumínio e a chegada de elétrons (polo negativo):

Esse alumínio formado permanece no estado líquido, porque o seu ponto de fusão é menor que o da mistura “criolita+alumina”, sendo igual a 660,37 ºC. Entretanto, visto que sua densidade é maior que a densidade da mistura, ele desce para o fundo do recipiente, onde é coletado por escoamento.Depois do precesso do produção o alumínio  fundido é colocado em moldes, nos quais se solidifica,como no caso a seguir:

Os eletrodos de carbono atuam como ânodos, polos positivos onde há a oxidação dos ânions oxigênio:

Esse gás oxigênio formado reage com o carbono do eletrodo e forma o gás carbônico (CO2(g)):

No fim se obtém a equação global do processo e sua representação: