Realice Una Descripción Tanto Del Proceso Bayer Como Del Proceso Electrolítico Para La Obtención Aluminio.

Actividad

Semana 1

1. Consulta

Para esta primera semana, le invitamos a que consulte los enlaces externos que se relacionan a continuación y realice una descripción tanto del proceso Bayer como del proceso electrolítico para la obtención Aluminio.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO BAYER Y EL PROCESO ELECTROLÍTICO PARA LA OBTENCIÓN ALUMINIO

Con la realización de estos dos procesos logramos la obtención del Aluminio, ya que uno es predecesor del otro:

1. primero del mineral conocido como bauxita la extracción de la Alúmina por el Proceso Bayer

2. luego de obtener la Alúmina seguimos con el Proceso Electrolítico para la obtención de Aluminio puro.

A continuación entramos en detalle en estos dos procesos:

Proceso Bayer:

El químico austriaco Karl Bayer patentó en 1889 el proceso para obtener alúmina a partir de bauxita mediante una solución de hidróxido sódico.

La bauxita es la mena de aluminio más importante pero sólo contiene entre un 30 y un 54% de aluminio (expresado como Al2O3), siendo el resto una mezcla de sílice, óxidos de hierro y dióxido de titanio. El aluminio de la bauxita se encuentra normalmente formando hidróxidos, Al(OH)3, o mezclas de hidróxidos y óxidos, (AlO(OH)2).

En el proceso Bayer, primero se tritura la bauxita y luego se lava con una solución caliente de hidróxido sódico (sosa), NaOH. La sosa disuelve los minerales de aluminio pero no los otros componentes de la bauxita, que permanecen sólidos. Las reacciones químicas que ocurren en esta etapa, llamada "digestión" son las siguientes:

Al(OH)3 + OH- + Na* → Al(OH)4- + Na*

AlO(OH)2 + OH- + H2O + Na* → Al(OH)4- + Na*

La temperatura de la digestión se escoge en función de la composición de la bauxita. Para disolver el hidróxido de aluminio basta una temperatura de 140ºC pero para la mezcla de hidróxido y óxido hacer falta subir hasta unos 240ºC.

A continuación se retiran de la solución los sólidos no disueltos, principalmente en un decantador seguido de unos filtros para eliminar los últimos restos. Los sólidos recogidos en el decantador, llamados "lodo rojo", se tratan para recuperar la sosa no reaccionada, que se recicla al proceso.

La solución de Al(OH)4-, ya libre de impurezas, se precipita de forma controlada para formar hidróxido de aluminio puro. Para favorecer la cristalización se opera a baja temperatura y se "siembra" la solución con partículas de hidróxido de sodio:

Al(OH)4- + Na* → Al(OH)3 + OH- + Na*

La solución de sosa libre de aluminio se concentra en unos evaporadores y se recicla al comienzo del proceso.

Por último, el hidróxido se calienta a unos 1050°C, en una operación llamada "calcinación", para convertirlo en alúmina, liberando vapor de agua al mismo tiempo:

2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O

PROCESO ELECTROLITICO PARA LA OBTENCION DE ALUMINIO

La obtención industrial del aluminio primario o metalúrgico se realiza por electrólisis de la alúmina en criolita fundida, según el proceso ideado por Hall y Hérault en 1886.

La criolita es un fluoroaluminato de sodio (Na3AlF6) que se encuentra en la naturaleza solamente en Groenlandia. En general, se prefiere producir criolita sintética, tanto debido al largo transporte como a que la criolita natural es menos adecuada que la artificial. Su producción se lleva a cabo en reactores según la reacción:

2Al(OH)3 + 12HF + 3Na2CO3 → 2AlF3 + 6NaF + 9H2O + 3CO2

y a continuación se lleva a un filtro prensa, se seca y se calcina.

La criolita fundida no sólo es capaz de solubilizar la alúmina (entre 15-20 %) sino que permite disminuir su alto punto de fusión (2054ºC) y realizar la electrólisis a unos 900-950ºC. Para ello, es necesario añadir también AlF3 y CaF2 ya que el punto de fusión de la criolita pura es de 1009ºC.

La eficiencia de la célula depende de la relación NaF/AlF3 que suele fijarse en 1,50. Sin embargo, dicha proporción difícilmente se mantiene constante debido a la absorción del electrolito en el recubrimiento y el aislante de la celda, la volatilización de fluoruros, la

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