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David Martínez Fernández

PLANTEAMIENTO DEL TEMA Introducción………………………………………………………………………3 Bauxita…………..…………..…………..…………..…………..…………..……..3 Alúmina…………………………………………………………………………….3  Definición…..…………..…………..…………..…………..…………..3  Aplicaciones…………………………………………………………….4  Historia de la producción……………………………………………….5 Aluminio…………..…………..…………..…………..…………..……………….7  Definición…………..…………..…………..…………..……………….7  Aplicaciones…………..…………..…………..…………..……………..8  Historia de la producción…………..…………..…………..……………9

Proceso industrial……………………………………………………………….12 Producción de alúmina: ………………………………………………………….12  Procedimiento Bayer………………………………………………….12 Producción de aluminio: …………………………………………………………24  Electrolisis……………………………………………………………..25  Otros…………………………………………………………………..32  Refinado del aluminio…………………………………………………33  Reciclado del aluminio…………………………………………………34 Impacto ambiental……………………………………………………………….35 La industria en Galicia…………………………………………………………..35 Conclusiones……………………………………………………………………..36 Bibliografía……………………………………………………………………….37

INTRODUCCION Bauxita La bauxita es el mineral a partir del cual se producen la alúmina y el aluminio posteriormente. La bauxita es una roca sedimentaria compuesta por alúmina mayoritariamente (Al2O3), además de Fe2O3, SiO2 y TiO2 entre otros. La alúmina está en forma de 3 variedades: monohidrato (de la cual hay 2 variedades: diáspora y boemita) y trihidrato. Su principal diferencia está en la forma de comportarse frente a la sosa caustica, lo cual es la base del procedimiento industrial de extracción de alúmina. La más soluble es el trihidrato, a partir de 100ºC, y el menos soluble es el monohidrato diáspora. El mayor productor de bauxita es Australia, claramente en cabeza.

Descargando bauxita

Alúmina Alúmina es el oxido de aluminio (Al2O3). Junto con la sílice, es el ingrediente más importante en la constitución de las arcillas y los barnices. El oxido de aluminio existe en la naturaleza en forma de corindón, y de esmeril. Ciertas piedras preciosas, como el rubí, el zafiro, son formas de alúmina coloreadas por indicios de óxidos de metales pesados; se pueden fabricar piedras artificiales por fusión

en la llama oxhídrica. La alúmina Al2O3 se halla también en forma de óxidos hidratados que son los componentes de la Bauxita y de la laterita.

Alúmina calcinada

Aplicaciones  Alúmina como catalizador y portador de catalizadores: La alúmina tiene usos importantes como catalizador y portador de catalizadores, y para este fin se emplean diversos tipos, según las características que se deseen. La alúmina empleada como portador de catalizadores puede modificar notablemente la función del catalizador aunque por si misma tenga poca actividad respecto de la reacción catalizada. Es necesario escoger el tipo adecuado de alúmina para determinada aplicación.  Alúmina como abrasivo y refractarios: La alúmina calcinada ordinaria que resulta del proceso de Bayer tiene muchos usos como abrasivos. Sus propiedades su pueden modificar variando la temperatura de calcinación y el tamaño de partícula. Ciertas calidades se emplean en el acabado de metales, particularmente de superficies duras de acero inoxidable y chapado de cromo. Hay dos tipos principales de abrasivos artificiales: el carburo de silicio y el oxido de aluminio, que se complementan en los usos y, en general no compiten entre sí. Por ejemplo, por su gran fragilidad, el carburo de silicio se usa para desgastar materiales de baja resistencia a la tracción, como la fundición de hierro y aluminio, y los abrasivos de alúmina en virtud de su gran tenacidad, se usan sobre materiales de gran resistencia a la tracción, como el acero. Por muchos años la producción de abrasivos de alúmina fundida ha sido por término medio dos o tres veces mayor que la del carburo de silicio. La mayor parte del abrasivo

artificial que se fabrica en el continente americano se hace en Canadá, y casi todo se envía en estado impuro a las plantas matrices en los Estados Unidos para su ulterior tratamiento.  Para ciertas operaciones de esmerilado, en particular las que requieren corte en frío, se necesita alúmina fundida especial, algo más pura y quebradiza que la ordinaria. El titanio, que da tenacidad al producto no se puede eliminar económicamente durante la producción de la alúmina fundida, y, por consiguiente, la materia usada es un polvo blanco de alúmina pura producida por el proceso Bayer.  La producción de alúmina fundida especial es aun más complicada que la calidad ordinaria. Se emplea la misma clase de horno, pero se necesitan electrodos de grafito para no introducir impurezas. Es esencialmente un proceso de fusión, en el cual se introduce rápidamente la alúmina. La sobre reducción origina la formación de carburo de aluminio que produce efecto perjudicial en el material acabado; este tiene color casi blanco y multitud de diminutos poros y perforaciones formados por pequeñas cantidades de vapor procedente del álcali que se usa en la preparación de la materia prima. Se puede aumentar la porosidad añadiendo a la carga carbonato sódico. El análisis del producto da más de 99% de oxido de aluminio. El consumo de energía es 50 a 60% del consumo para la calidad ordinaria, y el rendimiento es grande. Historia de la producción: Alúmina Sainte-Claire Deville, después de haber utilizado la alúmina obtenida por calcinación del alumbre amoniacal, llevo a término entre 1856 y 1860 un método de preparación de la alúmina a partir de la bauxita. Este proceso fue usado por la fábrica Salindres de la Sociedad A.R. Pechiney que tuvo el monopolio mundial de la fabricación del aluminio. Constaba de 3 operaciones principales: Cocción de una mezcla de bauxita y carbonato sódico a 100-1100 ºC, para transformar de forma selectiva a la alúmina del mineral en aluminato de sodio (soluble), mientras que las impurezas se mantenían insolubles. Lixiviación, con agua pasada por el producto cocido, seguida de la separación por filtrado de la solución clara de aluminato sódico.

Precipitación con gas carbónico del trihidrato de alúmina, que a continuación era filtrado, lavado y calcinado para eliminar la humedad. Las desventajas de este procedimiento eran su alto coste debido a la cocción y el pesado proceso de recuperación del carbonato de sodio de las aguas madres de carbonatación. Hubo una variante de este proceso (de Peniakoff), que reemplazaba total o parcialmente para la cocción, el CO3Na2 por una mezcla de SO4Na2 y carbón. Este proceso convivió varios años con el procedimiento Bayer.

Procedimiento Bayer Su patente está depositada en 1887. A diferencia del anterior procedimiento, éste solo usa la vía húmeda, es decir, se basa en las diferentes solubilidades de los hidratos de alúmina en las soluciones de sosa caustica. Esquemáticamente la reacción es: Al2O3 · nH2O + 2 NaOH

Al2O3 · Na2O + (n+1)H2O

Que lleva a una solución de aluminato de sodio y puede realizarse en cualquier sentido, dependiendo de la temperatura y concentración de la fase liquida. Los dos puntos más importantes de este procedimiento son: -Disolución de la alúmina de la bauxita atacándola a alta temperatura(y bajo presión si es necesario), mediante lejía de sosa concentrada(NaOH). -Después de separar los residuos insolubles, se precipita la alúmina en solución bajando la temperatura

Otros procedimientos Procedimiento serpek: produce simultáneamente alúmina y amoniaco por medio del nitruro de aluminio que prepara calentando a 1400ºC una mezcla de bauxita y carbón en atmosfera de nitrógeno.

Procedimientos con aluminato de cal: -Procedimiento de Gardanne de la societe Froges: se usa el aluminato de calcio obtenido por cocción de una mezcla de bauxita y caliza. Este aluminato se transforma fácilmente en aluminato de sodio con licores de aluminato de sodio descompuestos y parcialmente carbonatados. Con esto se reducen las pérdidas químicas de sosa. No se uso mucho porque la alúmina producida era más cara que la del procedimiento Bayer. -Procedimiento Pedersen: Usaba un horno eléctrico, por lo que el coste en energía era altísimo (4000kW·h/Tm de alúmina). En ese horno, preparaba el aluminato de calcio, y separaba por fusión el oxido de hierro de la bauxita. Después trataba ese aluminato con carbonato de sodio a 45ºC. La ventaja que tenia era permitir las bauxitas con mucho diásporo, que son las más difíciles de disolver con el procedimiento Bayer. -Otros: además de estos 2, hay otros de menor importancia, que cambian algún proceso de los anteriores, pero que no se llegaron a usar en industrias.

Aluminio El aluminio es un metal plateado muy ligero. Su masa atómica es 26,9815; tiene un punto de fusión de 660 ºC, un punto de ebullición de 2467 ºC y una densidad relativa de 2,7. Es un metal muy electropositivo y muy reactivo. En un medio oxidante, en particular en el aire, se cubre de una densa película de óxido que lo protege contra la corrosión. Por esta razón, los materiales hechos de aluminio no se oxidan. El metal reduce muchos compuestos metálicos a sus metales básicos. El aluminio posee una alta conductibilidad eléctrica y térmica. Es resistente a la acción del ácido nítrico y ácidos orgánicos. Para aumentar su resistencia mecánica y sus cualidades de fundición es aleado con otros metales. Entre los compuestos más importantes del aluminio están el óxido, el hidróxido, el sulfato y el sulfato. Mientras que la mayoría de los metales industriales se conocen desde hace mucho tiempo, la historia del aluminio apenas se remonta más allá del siglo XIX. A pesar de ser el metal más abundante después del silicio, no se encuentra en estado puro. Además la bauxita no llama la atención de los buscadores de minerales. Puesto que el aluminio tiene gran afinidad química con el oxígeno, se emplea en la metalurgia como oxidante, así como para obtener los metales difícilmente reducibles (calcio, litio, y otros) valiéndose del así llamado procedimiento

aluminotérmico. Muchas gemas (el rubí y el zafiro, por ejemplo) consisten principalmente en óxido de aluminio cristalino. El aluminio es uno de los elementos más abundantes de la naturaleza, después del oxígeno (47%) y el silicio (28%), constituyendo un 7,3% de la corteza terrestre. No obstante, dada su alta reactividad química, nunca es encontrado como elemento libre, sino en forma oxidada más comúnmente en la forma de aluminatos y silicatos. Dentro de estos compuestos se encuentra como Al2O3 combinado con agua y otros elementos comunes como hierro, silicio y titanio. Actualmente se sabe que el aluminio en su forma oxidada se encuentra en más de 250 minerales en mayores o menores porcentajes. Generalmente, los más importantes grupos minerales conteniendo aluminio son los silicatos de aluminio, incluyendo las calizas y óxidos hidratados, tales como las bauxitas. Los cloruros y otros haluros de aluminio han sido encontrados en la naturaleza en cantidades comerciales. Dado que la producción actual de aluminio metálico a escala industrial se basa en la reducción de un óxido mineral que contiene aluminio, cualquier depósito mineral útil debe ser tratable rápidamente para su beneficiación, así que un óxido puro de aluminio puede ser obtenido. No obstante, el beneficio físico de los óxidos no ha sido muy útil. En consecuencia, ha sido siempre necesario el uso de los procesos químicos para obtener un óxido puro de aluminio (Alúmina: Al2O3) y eliminar otros elementos asociados con él en los depósitos minerales. En 2006 la producción mundial de este metal ascendía a 33,1 millones de toneladas. Los mayores productores mundiales son China (con 8,7 millones de toneladas al año) y Rusia (con 3,7). De esta producción, una parte muy importante se debe al reciclado, mientras que el resto procede de las reservas de bauxita.

Plancha de aluminio

Aplicaciones Gracias a su resistencia y su alta conductibilidad eléctrica y térmica es el aluminio y sus aleaciones son buenos materiales de construcción, importantísimos para la construcción de aviones, de automóviles, de máquinas de transporte, para la electrotecnia, la fabricación de motores de combustión interna, etc. En la industria química el aluminio y sus aleaciones se utilizan para fabricar tubos, recipientes y aparatos. El aluminio es 3 veces más ligero que el acero. Por su elevada conductividad térmica, el aluminio se emplea en utensilios de cocina y en pistones de motores de combustión interna. Solamente presenta un 63% de la conductividad eléctrica del cobre para alambres de un tamaño dado, pero pesa menos de la mitad. Un alambre de aluminio de conductividad comparable a un alambre de cobre es más grueso, pero sigue siendo más ligero que el de cobre. El peso tiene mucha importancia en la transmisión de electricidad de alto voltaje a larga distancia, y actualmente se usan conductores de aluminio para transmitir electricidad a 700.000 voltios o más. El aluminio se usa también en arquitectura, tanto con propósitos estructurales como ornamentales. Se utiliza también en reactores nucleares a baja temperatura porque absorbe relativamente pocos neutrones. El papel de aluminio de 0,18 mm de espesor, actualmente muy utilizado en usos domésticos, protege los alimentos y otros productos perecederos. Debido a su poco peso, a que se moldea fácilmente y a su compatibilidad con comidas y bebidas, el aluminio se usa mucho en contenedores, envoltorios flexibles, y botellas y latas de fácil apertura. La resistencia a la corrosión

al agua del mar del aluminio también lo hace útil para fabricar cascos de barco y otros mecanismos acuáticos. Se puede preparar una amplia gama de aleaciones recubridoras y aleaciones forjadas que proporcionen al metal más fuerza y resistencia a la corrosión o a las temperaturas elevadas. Algunas de las nuevas aleaciones pueden utilizarse como planchas de blindaje para tanques y otros vehículos militares. Algunas aplicaciones del aluminio

Ventanas

Latas

Estructuras

de

Papel

de

coches

aluminio

Historia de la producción: Aluminio Producción por un procedimiento químico: Oersted: En 1821, realizó una amalgama de potasio sobre cloruro de aluminio. Al destilar el resultado en vacío se eliminaba el mercurio. En 1824 logró separar el aluminio por este método. Fue el que estableció la base de la producción de aluminio a partir del cloruro. Wöhler: Partió de las experiencias de Oersted. Consiguió producir aluminio calentando la mezcla de cloruro de aluminio y potasio en un crisol de porcelana en 1827. Así produjo aluminio por reducción del cloruro con potasio. El resultado era un polvo gris de aluminio con potasio y cloruro de aluminio no reducido. Posteriormente mejoro su método, y en 1845 produjo pequeños glóbulos de aluminio suficientemente grandes y puros como para poder establecer sus propiedades.

Saint-Claire Deville: Partió del procedimiento de Wöhler. Hacia actuar el potasio sobre el cloruro de aluminio. Posteriormente cambio el AlCl por un cloruro doble de aluminio y sodio, y en vez de potasio usó sodio, mas barato y manejable. La ventaja de este método es que se puede usar a escala industrial, por lo que se puede considerar a este francés el creador de la industria del aluminio. Además creó un sistema de producción de aluminio por electrolisis con una pila. Primera fábrica de producción del aluminio químico (1855): Deville construye una fábrica piloto para producir aluminio con su método químico. Añade a la mezcla CaF. En 1855 se observa que la alúmina se disuelve bien en criolita. En 1855 se “redescubre” la bauxita. Anteriormente se usaba para fabricar hierro, y al analizar los desperdicios se descubre que es hidrato de alúmina impuro. Se empieza a pensar como purificarlo para usarlo como materia prima para producir aluminio. Deville ideó un nuevo método, el procedimiento al carbonato, calcinando a 1200ºC una mezcla de bauxita-carbonato de sosa, seguida de una lixiviación del sinterizado de aluminato de sosa obtenido. Al barbotear el gas carbónico se precipitaba la alúmina, que se filtraba. El cloruro doble de aluminio y sodio se obtenía calentando los aglomerados de alúmina, carbón y sal marina con una corriente de cloro, y después de reducía. Durante los siguientes años se fue perfeccionando la técnica, llegando a usar el AlF, e ideando nuevos procesos químicos para hacer más baratos los costes. Producción por electrolisis: Actualmente el único método utilizado es el de la electrolisis, aunque debido a los costes de electricidad se podrían pensar en soluciones químicas. El método de la electrolisis nace al verse las limitaciones del procedimiento químico. Éste era costoso y el aluminio no encontraba muchas salidas. A partir de 1872, cuando se construyo la primera dinamo industrial, se empezó a usar la electrolisis. Heroult(1963-1914): En la patente que deposito pone: Procedimiento electrolítico para la preparación del aluminio. El procedimiento consiste en electrolizar la alúmina, disuelta en la criolita fundida, con ánodo de carbono, que se quema por el oxigeno anódico, y crisol cátodo de carbón, que recoge el aluminio fundido. La primera fábrica de aluminio con este método re construye en 1893 en Froges, cerca de Grenoble.

Charles Martin Hall(1863-1914): Al mismo tiempo que Heroult descubrió el mismo método de producir aluminio. Además nacieron y murieron el mismo año. Se le ocurrió la idea de usar la alúmina en solución en un disolvente electroquímico más estable que la misma alúmina. Empezó usando espato-flúor, después MgF y al final uso criolita. Y de usar arcilla pasó a usar crisoles de carbono. En su patente pone: Procedimiento para fabricar el aluminio por electrolisis, disolviendo la alúmina en un baño fundido compuesto de fluoruros de aluminio (Na y Li) y en hacer pasar la corriente eléctrica en la masa fundida. Al mismo tiempo que estos 2 últimos procedimientos se ideaban, Bayer patentaba su método para producir alúmina. La unión del procedimiento Bayer con el HeroultHall es la base de la industria del aluminio.

Producción por electrotermia: Se empieza a usar en 1808, y daba como resultado una aleación hierro-aluminio por fusión en el arco voltaico del hierro en presencia de alúmina. En general el procedimiento consiste en descomponer la alúmina con una corriente eléctrica en presencia de otros metales, principalmente cobre (produciendo bronces al aluminio). Sin embargo, producir aluminio puro a partir de la alúmina por electrotermia es casi imposible.

PROCESO INDUSTRIAL Alúmina PROCEDIMIENTO BAYER El procedimiento se basa en las variaciones de solubilidad del aluminato de sodio al disolver alúmina en lejías de sosa. Hay 2 reacciones reversibles que representan la solubilidad: 1) AlO(OH) + NaOH

AlO2Na + H2O

2) Al(OH)3 + NaOH

AlO2Na + 2H2O

Son reacciones endotérmicas, por lo que el aumento de la temperatura favorece su disolución, mientras que el resto de compuestos de la bauxita permanecen en suspensión. Nota: Al2O3·Na2O=2 AlO2Na Los principales pasos del procedimiento Bayer son:  Preparación de la bauxita  Ataque a la bauxita  Dilución  Separación y lavado de los residuos  Precipitación de la alúmina  Separación de la alúmina hidratada  Evaporación  Calcinación Preparación de la bauxita: La bauxita que llega a la fábrica puede necesitar varios tratamientos previos. Por lo general, la bauxita llega a la fábrica con agua libre en exceso, que hace que tenga apariencia pastosa y dificulta su movimiento y triturado en seco. Por lo tanto, es necesario secarla. A veces se realiza a unas temperaturas tan altas que se podría llamar calcinación, y que destruye materia orgánica. Es necesario triturarla. Se realiza con machacadores de mandíbulas o de martillos de gran potencia, que reduce los granos a unos 2 mm de máximo. Se puede realizar el triturado húmedo, en el seno de licores de aluminato (soluciones alcalinas usadas en el proceso, con NaOH, Al2O3, y CO3Na2 principalmente), realizado en tubos trituradores de bolas o barras. Con esta trituración se consiguen suspensiones de bauxita en el licor, que se envía al ataque con bombas centrifugas o de pistón. Ataque a la bauxita Hay que tener en cuenta diversos factores que actúan sobre el rendimiento del ataque:

La temperatura: Cuanta más temperatura, mejor será la extracción. Además, el aumento de la temperatura aumenta la velocidad de ataque, reduciendo el tiempo necesario para alcanzar el equilibrio de horas hasta decenas de minutos. La concentración de Na2O caustico en el licor de ataque. La concentración de Al2O3 en el licor al final del ataque: A igual contenido de Na2O2 cáustico, el aumento de Al2O3 disminuye la concentración de NaOH libre, y por lo tanto la acción de los licores. Además el aumento de Al2O3 a igual NaOH libre al final del ataque, hace que el equilibrio se desplace. La calidad de la bauxita: según la variedad de alúmina predominante en la bauxita el rendimiento variara. Además también tiene influencia la concentración de óxidos de hierro y silicio(1 kg de sílice reactivo elimina 1 kg de alúmina, al hacerla insoluble y hacer que sea eliminada en los lodos rojos) La calcinación previa puede ayudar a que el ataque se realice con mejor rendimiento, pero las bauxitas con trihidrato pueden empeorar su atacabilidad, al convertirse en monohidratos. El esquema industrial es: La bauxita forma una pasta con el licor de ataque y se bombea a una serie de autoclaves cilíndricos horizontales agitados mecánicamente. Allí se une al resto del licor de ataque, previamente calentado a presión (primero por el vapor recuperado del último autoclave, después por vapor vivo de los generadores de vapor). Los autoclaves se mantienen sobre 150ºC, inyectando un poco de vapor. Las suspensiones se mantienen media hora, a la salida se descomprimen en 3 etapas de 4 a 0.5 kg/cm2 en 3 recipientes en serie. Dilución Consiste en la dilución de las suspensiones con lodos* a la salida del ataque, con licores débiles procedentes del lavado de lodos, para reducir su temperatura hasta los 100ºC aproximadamente, temperatura necesaria para la separación de lodos posterior. Además esta etapa se usa para añadir los productos necesarios para conseguir unas concentraciones ideales, añadiendo líquidos pobres en alúmina. También se produce una desilicatacion parcial de los licores, al contactar con el silico-aluminato de los lodos rojos.

Lodos* rojos: es el residuo insoluble que queda tras la disolución de la alúmina de la bauxita. Se llama así porque es de color rojo, debido a los óxidos de hierro. Están compuestos principalmente por Fe2O3 (muy poco solubles) y SiO2 (que provoca precipitación de alúmina). En el proceso de producción de alúmina, hay que tener en cuenta el ciclo de la sílice: La concentración de SiO2 varía a lo largo de la fabricación de alúmina y es independiente de la sílice de la bauxita. Su principal efecto en la producción consiste en que forma incrustaciones de silico-aluminato de sodio sobre las superficies de los aparatos al aumentar la temperatura. Los problemas empiezan a partir de los 200ºC en el ataque, ya que a esa temperatura la sílice (cuarzo) se disuelve y después precipita como silico-aluminato. También hay que tener en cuenta el TiO2, que no es atacado por la sosa (salvo en concentraciones y temperaturas muy altas) y el hidrato de alúmina sin disolver (monohidratos).

Separación y lavado de los residuos La mezcla tiene ahora todos los residuos insolubles que había en la bauxita. La mayor parte es lodo muy fino, con lodo grueso en algunos casos, dependiendo del tipo de bauxita, que se puede separar con clasificadores de rastrillos o separadores de tornillo si es una proporción alta. La separación y lavado de lodos rojos es más laborioso que las partículas gruesas. Al principio se hacía con filtros-prensa, pero más tarde se usaron decantadores continuos, para realizar la sedimentación. Hay que separar 2 etapas aquí: clarificación y espesamiento de los lodos. Decantación: se añaden agentes floculantes para acelerar la velocidad de decantación: almidón, fécula, harinas,… en pequeñas cantidades. Las velocidades rondan los 10-40 cm/h sin floculante y metros/hora con floculación.

Espesamiento: es la posibilidad de conseguir suspensiones de concentración máxima en lodo seco. Con esta técnica de sedimentación, el lavado metódico de lodos se hace por diluciones y decantaciones sucesivas, con circulación en contracorriente de licores y lodos. La eficacia del lavado es función de la cantidad de agua usada, de la constante de espesamiento y del número de lavados sucesivos realizados. El agua usada para el lavado debe de ser evaporada, e interesa reducirla al mínimo, para lo que hay que hay que encontrar un equilibrio entre el numero de lavados, el agua usada y el espesamiento conseguido en cada decantación. Se pueden usar aparatos de varios compartimientos superpuestos (que alcanzan 10m) funcionando en paralelo, o aparatos altos, que ocupan mucho volumen pero permiten alcanzar un espesamiento mayor, lo que permite gastar menos agua para lavarlos. Los decantadores pueden ser de gran diámetro (30m) si la proporción de lodos es importante. Si no se tiene cuidado puede darse precipitación prematura de la alúmina al descender la temperatura. Los lodos también pueden separarse por filtración, y puede resultar económica en alguna ocasión específica. Para filtrar se usan filtros con cubas a presión y telas metálicas como superficie filtrante. Los filtros rotativos o de vacío o presión no son adecuados ya que el lodo es bastante impermeable. La separación y el lavado de los lodos es una de las fases esenciales de la fabricación. No solo por la cantidad de materiales necesarios para el proceso, sino que son una parte importante en el balance térmico debido al agua que hay que evaporar.

Por esto, también es importante la calidad de la bauxita. Cuanto mayor sea la proporción de alúmina, menor será la cantidad de lodos a lavar. Los licores decantados aun tienen lodos rojos en suspensión, de 20 a 100 mg/l(según la calidad de la bauxita y los decantadores usados). Estos lodos se separan por filtración sobre un tejido(algodón) o capa filtrante(tela metálica de 0.1mm). Una vez filtrado, la cantidad de Fe2O3 no superara los 1 mg/l insolubles, pero quedaran de 5 a 15 mg/l en solución en forma de ferrato sódico. Precipitación de la alúmina También llamada descomposición, consiste en la reacción inicial de disolución realizada de forma inversa: AlO2Na + H2O

Al(OH)3 + NaOH

Para ello, se reduce la temperatura a 65-40ºC y se reduce la concentración de Na2O cáustico. La precipitación del trihidrato de alúmina presenta ciertas características: Los licores son bastante estables, pueden agitarse durante horas sin precipitación. Sin embargo, puede haber causas que provoquen la precipitación: polvos, paredes del recipiente, asperezas… para controlar el inicio de la precipitación, se añade trihidrato de alúmina en estado sólido. Al principio la velocidad es alta, pero va parando progresivamente. Necesita días para acabar con un buen rendimiento. Lo más importante es la velocidad de precipitación, ya que el equilibrio se tarda semanas en ser alcanzado. Actúan 5 factores sobre el equilibrio y la velocidad de precipitación: 1) Temperatura: como en toda reacción equilibrada exotérmica, actúa en los 2 sentidos. Al reducirla, se reduce también la solubilidad de la alúmina. A medida que avanza la descomposición hay que reducir la temperatura para que la velocidad de precipitación se mantenga constante. 2) Concentración de NaOH(Na2O cáustico)(disminuye la velocidad por aumento de OH- por acción de masas) 3) Concentración de Al2O3 del licor inicial(acelera la precipitación por aumento de iones AlO2- por acción de masas) 4) Contenido en carbonato sódico, que aumenta la concentración de OH-, y causando el mismo efecto que el NaOH.

5) Cebado: el factor más importante. Es importante escoger el tamaño, la superficie y la reactividad para poder ahorrar costes en etapas posteriores y para poder realizar la descomposición rápidamente. La velocidad de precipitación viene dada aproximadamente por la relación:

Donde: K es una constante que depende de la temperatura y de la concentración de Na2O alcalino(Na2O cáustico+ Na2O carbonatado). S es la superficie geométrica del cebo R es el contenido en alúmina expresado por Al2O3/Na2O Rt es la relación en el tiempo t Re es la relación en el equilibrio para el licor considerado Esta ecuación no sirve para seguirla en la práctica, nada más que como aproximación (la temperatura no es constante, la superficie varia…). La velocidad de descomposición puede estar inhibida por:  Materias orgánicas: frenan sensiblemente la velocidad de precipitación, y se pueden añadir para detenerla completamente  Aniones como SO3 Cl, PO4, etc. Algunos la reducen, otros son indiferentes y otros aumentan ligeramente la velocidad. La explicación de este extraño comportamiento es la formación de iones complejos. Separación de la alúmina hidratada La suspensión de hidratos de alúmina que sale de la descomposición se clasifican en: una suspensión que hidrato fino, que se recicla como cebo, y una suspensión de hidrato más grueso, que es realmente la producción. La separación de este último se hace en un filtro rotativo, colocado a la entrada del horno de calcinar.

Para lavar este hidrato se elimina todo el licor de aluminato que tiene, usando el mínimo de agua necesario y que debe de ser evaporada. El consumo de agua de lavado puede estar en torno a 800kg por tonelada de alúmina. La impureza principal fijada al precipitado es el sodio, que queda fijo en la red cristalina del hidrato. Sin embargo, no es preocupante, ya que el electrolito usado para producir aluminio es de sodio. Evaporación Los licores que salen de la descomposición (precipitación) se evaporan donde su concentración en Na2O vuelve a ser el necesario para el ataque, evaporando una cantidad de agua igual a la introducida para lavar los lodos. Presenta 2 características: Los tubos de calefacción se recubren rápidamente con un depósito por el lado del licor de silico-aluminato de sodio, que ejerce de aislante. Es necesario limpiar los tubos mecánicamente o con ácidos diluidos (clorhídrico y sulfúrico) con inhibidores de corrosión. Puede haber más compuestos que precipiten, para lo cual se puede acelerar la velocidad de los licores. En casos de bauxitas de alta calidad, donde apenas se usa agua para limpiar lodos, el proceso de evaporación se puede llegar a suprimir.

Calcinación La transformación del trihidrato necesita una calcinación a temperatura elevada. Al calentar un hidrato de alúmina, la separación de agua va acompañada de transformaciones cristalinas, variables según el tipo de hidrato inicial, y conduce a alúminas intermedias o anhidras. La calcinación se realiza en hornos rotativos, muy largos que pueden procesar muchas toneladas diarias. Se calienta con fuel-oil o gas natural, y puede alcanzar los 1300ºC. Hay que tener cuidado con el vapor desprendido debido a las altas temperaturas. El revestimiento del horno debe ser refractario de muy alta calidad para evitar contaminación de la alúmina. A la salida se pueden colocar ciclones y cámaras de captación de polvo electrostático para recoger los polvos de la alúmina. No se puede perder más de un 0.5% de alúmina a la salida.

Para enfriar la alúmina, de 1200ºC de máximo a unos 100ºC para ser manipulada, puede realizarse en tubos refrigeradores especiales. La eliminación de agua se realiza así: la primera molécula se pierde a los 200250ºC, la segunda hacia los 235-250ºC, y hacia los 500-550ºC se pierde el 98% del agua, pero hasta los 900-1000ºC no se convierte en anhidro. La alúmina casi anhidra, de 600-1000ºC, se denomino mucho tiempo alúmina γ, que en realidad es una mezcla de formas, pero a partir de los 1150ºC se convierte en alúmina α o corindón, que es la forma de alúmina mas condensada. Éstos son los 2 tipos de alúmina que se producen. Para la producción de aluminio se busca que la alúmina sea de tipo α. Para saber la proporción de corindón en la mezcla, se puede usar el método de densidad absoluta. La alúmina producida se puede medir mediante varias características: 1. Granulometría 2. Densidad absoluta 3. Índice de adsorción, que es el peso de disolvente adsorbido por la alúmina desecada a 300ºC a temperatura constante en presencia de vapor saturado del disolvente. 4. Índice de fluencia, que define la propiedad de la alúmina de ser más o menos fluida.

5. Índice de escape, que mide la aptitud de la alúmina a producir polvos. 6. Densidad aparente 7. Pérdida al fuego, que mide la calidad de la calcinación.

En combinación con el procedimiento Bayer, se pueden usar otros: DevillePechiney; Bayer-Sinterización de lodos, para bauxitas muy siliciosas; recuperación de la sosa del silico-aluminato de sodio… El procedimiento Bayer necesita consumos importantes de vapor en dos puntos principales: ataque a la bauxita y evaporación. Además del consumo de energía mecánica: molido de bauxita, agitación, descomposición, bombeos,… Necesita generar vapor y energía eléctrica. La industria de la alúmina necesita 3 materias de base principales: bauxita, combustible y Na2O alcalino. En cada país los precios varían, y eso influye en el lugar donde se construyen las fábricas. La ubicación de las plantas de alúmina requiere un estudio de necesidades propias, mercado y existencia o no de materias primas. Los países productores de bauxitas, fundamentalmente América del Sur, Jamaica y Australia, han propendido a instalar plantas Bayer en el entorno de los yacimientos. En África, la política es todavía poco proclive a este tipo de ubicación, aunque va cambiando lentamente. Lo ideal es la instalación de plantas integrales, producción de alúmina-producción de aluminio y pretransformación, siguiendo las directrices que se exponen a continuación: 

Poca distancia a la mina de bauxita.



Poca distancia a la electrólisis-fundición.



Cercanía de combustible y energía eléctrica abundantes.



Cercanía de reactivos (sosa, etc.).



Mano de obra barata.



Infraestructura adecuada.



Puertos marinos de gran capacidad.

Es muy difícil reunir todos estos requisitos, pero parece que en su conjunto o parcialmente predominarán sobre ciertos atractivos, como las reducciones fiscales o apoyo gubernamentales o bancarios. Los estudios económicos en base a los parámetros enunciados en primer lugar deben primar sobre los segundos, que pueden ser cambiantes. Resumen: 

El procedimiento Bayer se basa en la solubilidad de la alúmina al ser atacada por sosa a altas temperaturas, y ser luego precipitada al disminuir la temperatura.  El Bayer americano y el europeo difieren en algunos parámetros, como la

concentración de sosa cáustica, la temperatura, la presión y el tipo de mineral de bauxita empleado en el proceso.  La temperatura influye mucho en el proceso Bayer ya que en la parte de calcinación esta determina el tipo de alúmina que se va a producir, como son: alúmina

y alúmina

y también algunas combinaciones de ellas.

 Para que una bauxita sea de calidad y pueda ser trabajable es necesario que contenga el menor número de impurezas y un modulo de sílice no mayor del 7%, esto ayudaría a reducir costos y a maximizar el rendimiento.

Esquema del procedimiento Bayer, seguido de producción de aluminio a partir de la alúmina producida(2ª fase).

La alúmina también se puede producir a partir de otros minerales y bauxitas, especialmente en países donde no hay bauxita utilizable para el procedimiento Bayer. Hay procedimientos alcalinos y procedimientos ácidos. Los alcalinos se usan para bauxitas con alto contenido en sílice (más del 10%). La nefelina es un silicato doble de aluminio y metal alcalino (Na y K) de forma teórica 2 SiO2·Al2O3·(NaK)2. Tiene aproximadamente un 30% de alúmina, frente al 4060% de la bauxita. La ventaja de este mineral es que contiene suficiente álcali para permitir la cocción calco-sódica sin aportar sosa exterior, y no solo no hace falta añadirla, sino que incluso se puede recuperar parte del presente en el mineral. Las operaciones que se realizan son:  Cocción a 1400ºC de la mezcla nefelina-caliza  Lixiviación de la materia cocida  Separación y lavado de los lodos  Carbonatación con CO2 para precipitar alúmina  Concentración de las aguas madres  Nueva cocción de los lodos después de añadir caliza, para hacer cemento Para producir 1 tonelada de alúmina se necesitan 4,5 de nefelina y 6,5 de caliza. El coste es elevado, y los productos secundarios no compensan el procedimiento, especialmente en nefelinas pobres en alúmina(menos de 25%)

Esquema completo de una planta de producción de alúmina:

FABRICACION

ELECTROLITICA

DEL

ALUMINIO Según la patente de Heroult: Básicamente este procedimiento consiste en descomponer la alúmina en disolución dentro de un baño de criolita en fusión, por medio de una corriente eléctrica que desemboca en el baño; de una parte; por medio de un electrodo en contacto con el crisol de carbón aglomerado que contiene la criolita, y de otra, por medio de otro electrodo de carbón aglomerado como el primero introduciéndolo en el baño. Esta combinación produce la descomposición de la alúmina empleando una corriente de débil tensión; el oxigeno se dirige al ánodo y arde en él; al aluminio se deposita sobre las paredes del crisol que constituye el cátodo y se precipita como residuo en el fondo de este crisol. El baño permanece constante y sirve indefinidamente si está alimentado de alúmina. El electrodo positivo hay que sustituirlo después de la combustión. La corriente eléctrica produce suficiente calor para mantener la alúmina en fusión. La cuba La corriente eléctrica conducida a la cuba por un juego de barras conductoras se convierte en el sistema anódico, atraviesa el baño de criolita en fusión que contiene la alúmina, dando lugar a la electrolisis, y se retira por el cátodo en forma de crisol, abandonando la cuba por un juego de barras conductoras que la llevan a la cuba siguiente. La cuba tiene 4 partes principales: 1.

Los conductores: son un juego de barras conductoras de aluminio

que transportan la corriente de una cuba a otra. La densidad de corriente puede alcanzar los 50ª/cm2. Los conductores de aluminio deben ser económicos, asegurar un reparto homogéneo de corriente entre los diferentes puntos del ánodo y el cátodo y limitar lo máximo posible los efectos magnéticos. Estas tres condiciones están relacionadas entre sí, y hay muchas ecuaciones que relacionan sección, longitud, intensidad y todas las variables que se tienen en cuenta. 2.

El sistema anódico:

En él, la densidad de corriente se reduce a

menos de 1 A/cm2. El ánodo está constituido por carbono casi puro. Su preparación distingue los dos grandes tipos de cubas. En las polianódicas

precalentadas, el cok de petróleo, calibrado y mezclado con un aglomerante, la brea, se prensa en ánodos paralelepípedos; en hornos, luego provistos de barras, estos ánodos se utilizan en la cuba y se renuevan después de su uso; los ánodos son entonces numerosos (sobre 20). En las de electrodo continuo, de autococción o también Söderberg, una pasta cruda de cok de brea o de petróleo, mezclada con brea en mayor proporción, se carga directamente en una vaina de palastro, que encierra el único ánodo de la cuba; el calor del baño cuece directamente, en su sitio, esta pasta cruda, a medida que desciende el ánodo para compensar su desgaste. Se debe evitar pérdidas de energía en los conductores y los contactos entre ellos. La caída de tensión desprende por efecto Joule una cierta potencia. La densidad de corriente anódica interesa en la marcha de la cuba, puesto que ella determina prácticamente la densidad en el baño y la densidad catódica. El único procedimiento capaz de reducir la tensión de funcionamiento es disminuir la densidad de corriente. Cuando la principal caída de tensión esta en el baño, solo se puede reducir aumentando la conductividad de éste o bajando la densidad de corriente ya que la disminución exagerada de la distancia interpolar tiene una gran repercusión sobre el rendimiento Faraday. El término caídas de contacto debe de ser tomado en sentido amplio. No hay caída de contacto propiamente dicha, es decir, de discontinuidad del potencial. La sección de conducción de la corriente reducida provoca un estrechamiento de las líneas de corriente y por tanto una variación rápida e importante del potencial. Hay contactos de tres tipos: barra-cuadrado(entre dos de aluminio), barra-pata de hierro (entre aluminio y hierro) y contacto complejo pata hierroánodo de carbono. Cada ánodo tiene una esperanza de vida de 20 días.

3.

El baño:

El baño en fusión es la parte activa de la cuba. Es una

mezcla cuaternaria de criolita (75-90%), alúmina (1-8%), AlF(10%) y CaF(5%). Sobre los bordes del crisol de carbono el baño se solidifica y forma taludes y la corteza de alúmina. El espesor de la capa de baño entre ánodo y cátodo (distancia interpolar) es uno de los parámetros principales. También hay otros factores, como temperatura, composición química, forma de los taludes… Propiedades físicas de los baños:



La temperatura de primera solidificación determina la temperatura

de marcha. Debe ser tan baja como sea posible. 

La densidad: se buscan los baños marcadamente más ligeros que

el metal, para favorecer el rendimiento Faraday. 

La conductividad eléctrica debe ser máxima.



La volatilidad tiene que ser lo más baja posible para disminuir la

pérdida de productos de flúor. 

La solubilidad máxima de la alúmina debe ser la mayor posible.

Es una de las características más importantes. 

La solubilidad del aluminio en el baño es el origen de la “niebla

metálica”, que perjudica el rendimiento Faraday.

4.

El sistema catódico:

Comprende un cajón de palastro, el

refractario, el enladrillado, y las barras catódicas de acero. No se puede olvidar la capa de aluminio que se forma en el cátodo (el crisol). Al igual que en el sistema anódico, se busca reducir la caída de potencial. Y además es necesario asegurar una vida tan larga como sea posible. La característica principal de los cátodos es el anclaje a la fundición de los bloques con las barras catódicas. El cajón de acero debe de ser rígido. Esta guarnecido interiormente de ladrillos que constituyen el calor fugado de la cuba. Se obtiene el equilibrio térmico necesario aumentando el número de filas de ladrillos y ajustando también su conductibilidad térmica. Bloques y ladrillos están unidos por la pasta de refractario bien apisonada en caliente, con mucho cuidado. El cátodo con bloques no se empela siempre. Se pueden usar cátodos monolíticos, bien en pasta de refractario o bien en pasta tipo Söderberg más o menos modificada. La mayoría de estos cátodos ocasionan cortas duraciones de vida y tienen caídas catódicas elevadas, pero algunos tipos de pasta Söderberg cocidos por resistencias de carbono funcionan mejor. En el cátodo las caídas de tensión son menores al aumentar las conductividades térmica y eléctrica. Se dan caídas de contacto débiles; la caída de los anclajes carbón fundición se estima en unos 30 mV. En el caso de contactos barra catódica-flexible aluminio vale unos 6 mV. El trayecto medio de la corriente depende de la altura de los bloques y de la longitud de las barras. La altura de los bloques está fijada en 50 cm. Se podría

disminuir algo, pero es seguro que una escasa altura recortaría la vida del cátodo. Existe otro factor de trayecto medio: la dispersión de la intensidad sobre las diferentes barras. La sección del carbono del cátodo está fijada por la sección anódica. Si son muy diferentes aparecen efectos magnéticos fuertes. Los taludes del baño siguen el ánodo, por lo que resulta inútil hacer más ancho el cátodo. Se puede cambiar el tamaño de todos los elementos y las conexiones buscando el mejor rendimiento o el menor coste, cambiando conductores, conductividades… La duración media de un refractario es del orden de 60 meses, pero varía mucho este tiempo. Las cubas que más tiempo duran tienen en cajón más rígido y el calorifugado mas pronunciado. Los rendimientos de corriente, las caídas catódicas y los repartos catódicos varían conforme la cuba se envejece. La caída de tensión en la cuba se mide cada mes. Ello permite controlar el funcionamiento de las cubas puesto que la caída catódica global comprende una parte variable con el tiempo, llamada caída de fondo, que depende del estado de contacto, aluminio liquido-carbono. Si hay una gran caída de fondo es porque la temperatura es muy baja o la alúmina es de baja calidad. Las cubas se agrupan con el nombre de serie electrolítica y los dispositivos de servicio que las equipan directamente. Entre 2 filas de cubas hay calles por las que pueden moverse vehículos y sistemas de vaciado y llenado de los crisoles.

Esquema de una cuba con ánodos Söderberg.

La electrolisis La producción de aluminio por electrolisis se basa en la capacidad que tiene la criolita para disolver la alúmina. Disociación de la criolita (Na3AlF6): El esquema de la disociación más probable es: Na3AlF6

3Na+ + AlF4- + 2F- = NaAlF4 + 2NaF

La aparición del NaAlF4 explica el aumento del volumen y de conductibilidad eléctrica de la criolita solida a partir de 880ºC, que es la temperatura de disociación de AlF—en AlF4- y 2F-. Disociación criolita + alúmina: hay varios esquemas posibles, como por ejemplo: Al2O3 + 2NaF

NaAlO2 + NaAlOF2

Esquema de la electrolisis: teniendo en cuenta los resultados anteriores, unas posibles reacciones son las siguientes: 1) Na3AlF6

2 NaF + NaAlF4

2) Na3AlF6 + Al2O3

3NaAlOF2

Disociación parcial de NaF: NaF→Na+ + F-

Reacción en el ánodo: 3 Na3AlF2 + 6 F-

3NaAlF4 +3º + 6e-

Reacción en el cátodo: 2NaAlF4 + 6Na+ + 6e- → 8NaF + 2Al La reacción global es: Al2O3 + 6e → 2Al +3O + 6eLa electrolisis se rige por la ley de Faraday. 96500 culombios producen 9g de aluminio. Se puede aplicar la formula: P=8.06·I·F Siendo: P la producción diaria en kg I la intensidad de corriente en kA F el rendimiento de corriente (algo menor que 1) En el baño de fusión, algunas moléculas se disocian en iones. Cuando éstos llegan al ánodo y al cátodo se producen las reacciones secundarias. Se podría considerar la siguiente como una reacción en el ánodo: 2Al2O3 + 3C → 4Al + 3CO2 Sin embargo, parte de ese aluminio se oxida en contacto del CO2 del ánodo. Es lo que hace que exista el término F en la ecuación anterior. El consumo de carbono es de 333/F· (1+U+V) kg/t, siendo (U+V) del orden de 0.06 para ánodos precalentados y 0.18 para ánodos Söderberg. Como la alúmina no se introduce constantemente, se empobrece. Cuando baja del 2% el proceso se altera y pueden aparecer gases de flúor, que quedan pegados al ánodo, reduciendo la tensión a 30V.

La fábrica Alrededor de la cuba se organiza la fábrica de aluminio, con instalaciones que suministran y otros que retiran elementos de la cuba. Los más importantes son: La central: suministra la corriente continua a partir de la red alterna, bajo intensidad elevada y voltaje débil a un conjunto de cubas dispuestas en serie. Comprende los transformadores y después los rectificadores. La electrolisis ígnea hace que la central de conversión tenga que tener ciertas características especiales. La seguridad de funcionamiento debe ser elevada, ya que si se interrumpe la corriente las consecuencias pueden ser graves. En la construcción de una fábrica se conoce el tipo de cubas y la producción total deseada, y por lo tanto, la intensidad de cada serie y la suma de tensiones de las cubas. Se puede elegir solamente el número de series elementales en función de la tensión buscada sobre una serie. Hay que tener cuidado, ya que la tensión total durante el periodo de arranque es superior a la tensión de marcha. Los fabricantes de aluminio desean en general una regulación de intensidad constante, que presenta la ventaja de independizar las cubas eléctricamente: la presencia de un solo efecto anódico, si la intensidad no es constante provoca una bajada de intensidad y de potencia nefasta sobre todas las cubas de la serie, dificultando además el regulado en las series largas, donde siempre hay alguna cuba “embalada”. El taller de pasta: fabrica las materias anódicas. La fabricación de la pasta anódica o de los ánodos calentados es delicada. Se busca que el coste sea el mínimo posible, y depende del precio de las materias primas, los gastos de fabricación y los resultados de la fabricación. La fabricación depende del tipo de ánodo usado (precocidos o de pasta Söderberg. La instalación de captación: recoge y purifica los gases desprendidos extrayendo de ellos el flúor arrastrado, en parte para recuperarlo, y en parte para evitar dañar el medio ambiente. No solo se captan los gases directamente emitidos por la cuba, sino que también se depura el aire de las salas de electrolisis. La fundición: recibe y pone en forma el metal extraído líquido de las cubas. El aluminio se puede convertir en lingotes o laminas, estructuras prefabricadas,…

Los aprovisionamientos, asegurados globalmente, así como las existencias y el control de las materias primas principales.

OTROS

PROCEDIMIENTOS

PARA

LA

FABRICACION DEL ALUMINIO El procedimiento de la electrolisis tiene inconvenientes: Potencia reducida, necesidad de usar corriente continúa de baja tensión e inversiones importantes en las fábricas de alúmina pura. Hay otros procedimientos, que no han llegado a usarse a nivel industrial. Se clasifican en tres tipos:  Electrolíticos  De refinado térmico  De reducción térmica Electrolíticos:  Electrolisis ígnea del AlCl: se usó este método para fabricar el primer lingote de aluminio. La electrolisis del cloruro doble de AlCl3·NaCl se da en las siguientes condiciones:  Temperatura de 640 a 720ºC  Tensión de 4 a 8V  Densidad de corriente de 0.06 a 0.08 A/cm2  Rendimiento Faraday de 80%. Los principales inconvenientes son: la dificultad de producir AlCl3 anhidro, su gran higroscopicidad y la obligación de usar cubas selladas herméticamente para captar el cloro.  Electrolisis ígnea del sulfuro de aluminio: electrolizando Al2S3 en un baño de cloruros alcalinos fundidos. Tiene muy malos resultados y se necesita cuba sellada herméticamente para evitar la oxidación.  Electrolisis en baños orgánicos: es la electrolisis de halogenuros anhidros de aluminio disueltos en un líquido orgánico.

De refinado térmico: -Empleo de compuestos con valencias inferiores: usando monohalogenuros de aluminio, volátiles y capaces de dar halogenuro trivalente normal y aluminio. -Disolución de metales auxiliares: El principio de estos procedimientos consiste en disolver el ferro-silicio-aluminio en un metal auxiliar líquido, donde los constituyentes que no son aluminio tienen una solubilidad nula o débil. Es la extracción. La fase liquida aluminio-metal separada del residuo insoluble es enfriada casi al punto de solidificación. Se aprecia la precipitación de las porciones de constituyentes extraños que han podido pasar en solución. Estas porciones son separadas por decantación, filtración o centrifugación. Es la purificación. La fase liquida Al-metal purificada se calienta en vacio para obtener la vaporización del metal auxiliar, y así queda libre el aluminio puro. El metal auxiliar es condensado y vuelto a poner en circuito. Es la destilación. Como metales auxiliares se pueden usar Zn, Mg y Hg. También son utilizables Pb, Sn, Cd, In, Bi y Tl. Cada metal tiene variaciones en la forma de proceder. -Destilación: Se enfoca la destilación del aluminio a partir de aleaciones Al-Fe-Si preparada por reducción en un horno eléctrico. Los vapores de la destilación se rectifican para obtener aluminio puro. De reducción térmica: La reducción de aluminio con carbono es: Al2O3 + 3C = 2Al + 3CO Realizada por encima del punto de ebullición del aluminio. Se usa para coger el vapor de Al en los metales menos volátiles y se obtienen aleaciones así.

REFINADO DEL ALUMINIO Las primeras muestras de aluminio preparadas por Deville eran prácticamente puras debido a la pureza de las materias primas. Sin embargo, al producir aluminio por electrolisis la pureza se redujo, estando sobre el 99,5% y pudiendo alcanzar el 99,9% usando materiales de calidad y alúmina pura. Las impurezas principales son Fe, Ti, V,

Mn, Si, alúmina y criolita. Debido a esta alta pureza no es necesario normalmente procesarlo más, salvo para usos en CD y electrónica. El aluminio refinado es llamado así a partir del 99.99 % de pureza. Se puede producir por cristalización fraccionada o por el método de Hoopes, que consiste en una electrolisis realizada en una celda: La célula consta de un tanque de hierro forrado con carbono en el fondo. Una aleación de cobre, aluminio impuro y silicio fundida se usa como ánodo. Forma la capa más baja de la celda. La capa intermedia consiste en la mezcla fundida de fluoruro de aluminio y sodio y bario (criolita + BaF2). La capa superior se compone de aluminio puro fundido. Un conjunto de barras de grafito sirven como cátodo.

Purificación de aluminio por celda de Hoopes

El aluminio impuro se va introduciendo en la capa inferior conforme se va purificando y subiendo a la capa superior.

RECICLADO DEL ALUMINIO El aluminio es 100% reciclable sin merma de sus cualidades físicas, y su recuperación por medio del reciclaje se ha convertido en una faceta importante de la industria del aluminio. El proceso de reciclaje del aluminio necesita poca energía. El proceso de refundido requiere sólo un 5% de la energía necesaria para producir el metal primario inicial.

El reciclaje del aluminio fue una actividad de bajo perfil hasta finales de los años sesenta, cuando el uso creciente del aluminio para la fabricación de latas de refrescos trajo el tema al conocimiento de la opinión pública. Al aluminio reciclado se le conoce como aluminio secundario, pero mantiene las mismas propiedades que el aluminio primario. El aluminio secundario se produce en muchos formatos y se emplea en un 80% para aleaciones de inyección. Otra aplicación importante es para la extrusión. Además de ser más baratos, los secundarios son tan buenos como los primarios. La fundición de aluminio secundario implica su producción a partir de productos usados de dicho metal, los que son procesados para recuperar metales por pretratamiento, fundición y refinado. Las mejores técnicas disponibles incluyen: 

Hornos de alta temperatura muy avanzados.



Alimentación libre de aceites y cloro.



Cámara de combustión secundaria con enfriamiento brusco



Adsorción con carbón activado.



Filtros de tela para eliminación de polvos.

Para proceder al reciclaje del aluminio primero hay que realizar una revisión y selección de la chatarra según su análisis y metal recuperable para poder conseguir la aleación deseada. La chatarra preferiblemente se compactará, generalmente en cubos o briquetas o se fragmentará, lo cual facilita su almacenamiento y transporte. El residuo de aluminio es fácil de manejar porque es ligero, no arde y no se oxida y también es fácil de transportar. El aluminio reciclado es un material cotizado y rentable.

IMPACTO AMBIENTAL El impacto ambiental de la producción de alúmina y aluminio empieza con las minas de bauxita, por lo general a cielo abierto, que ocupa grandes extensiones en muchas zonas del mundo. En el proceso de producción de alúmina y aluminio se producen muchos deshechos, desde las impurezas de la bauxita a los gases como el cloro que salen de los crisoles a la hora de realizar la electrolisis. En la fábrica Alúmina-Aluminio, en Lugo, se produjo un escape de Flúor que llego a afectar a los alrededores (1979). En el caso de los gases se pueden poner filtros o sistemas de limpieza del aire. EN el caso de los sólidos, se puede intentar usarlos para otras industrias, pero la mayoría acaba en vertederos.

La industria en Galicia La industria de la alúmina y del aluminio está representada en Galicia por AlúminaAluminio, en Cerve (Lugo). En su construcción fue de las más avanzadas de la época (año 1974) y colocaba a España como la 4ª en Europa, siendo antes de la construcción de la fábrica 7ª. El complejo industrial de Alúmina-Aluminio se encuentra situado en la localidad costera de San Ciprián, al norte de la provincia de Lugo, en los municipios de Xove y Cervo, y sobre una extensión de quinientas hectáreas, que se encontraban repartidas en 3.709 fincas, de las que se adquirieron, por negociación directa, el 99,25%. El lugar se halla especialmente dotado para proporcionar acceso marítimo a barcos de gran tonelaje. La creación del gran complejo industrial de Alúmina-Aluminio parte del año 1974, en que la Empresa Nacional del Aluminio, SA (ENDASA), y Aluminio de Galicia, SA (Alugasa), únicos productores de aluminio electrolítico de España, promocionaron la construcción de una planta de este metal con el objeto de atender la creciente demanda existente en todo el país. A la vez se decidió iniciar la construcción de una planta de alúmina con el fin de eliminar la necesidad registrada de recurrir a la importación para el abastecimiento de las plantas productoras. El proyecto hizo que se construyesen

ambas plantas en un solo complejo, con lo que se lograría una mejora en los costos de producción y una reducción de la inversión total necesaria, junto con el costo de la explotación, la de hacer posible utilizar conjuntamente infraestructuras comunes. En el año 1973 hubo una emisión de flúor que se produjo con la entrada en funcionamiento de las primeras cubas de electrólisis. Las emisiones, más elevadas de lo autorizado, en ocasiones cuatro veces superior al máximo permitido, causaron daños de importancia que afectaron a animales y plantas y motivaron una enérgica reacción, no sólo por parte de los afectados, sino también por los miles de lucenses que se dispusieron a rechazar la instalación del complejo a pesar de las llamadas tranquilizadoras que desde el primer momento realizaron los responsables.

CONCLUSIONES El aluminio se fabrica a partir de la alúmina, y ésta a su vez de la bauxita. La alúmina se fabrica mediante el procedimiento Bayer, disolviendo la bauxita con sosa. El aluminio se fabrica mediante electrolisis de la alúmina disuelta en criolita. El aluminio se produce en forma comercial hace tan solo 144 años por lo que es considerado un metal joven. A pesar de que el hombre ha utilizado el bronce, el hierro y el estaño por miles de años, el aluminio es considerado ya el metal el siglo XXI. Esto se debe a que actualmente es el metal más importante de los no ferrosos a lo cual se suman sus características de: bajo peso específico, resistencia a la corrosión, alta conductividad térmica y eléctrica así como su alta resistencia mecánica. Además de que es el elemento más abundante en la corteza terrestre después del silicio y al ser aleado con otros metales adquiere una gama de aplicaciones dónde el único límite es la inventiva del hombre. Su producción actual es muy superior a la producción anual del bronce (11.5 millones de toneladas), del hierro (5.4 millones de toneladas) y del estaño (0.2 millones de toneladas). Esto es un factor que nos indica la importancia que está adquiriendo.

Al ser 100% reciclable sin perder sus propiedades, el aluminio es un metal ideal para múltiples aplicaciones ya conocidas y otras más que el mundo aún no ha descubierto.

BIBLIOGRAFIA www.elpais.com es.wikipedia.com http://www.tutorvista.com/content/chemistry/chemistry-iv/p-blockelements/aluminium.php Enciclopedia del Aluminio Vol. 1. Pierre Barrand