aluminio obtencion

7/18/2019 aluminio obtencion

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¿que es el aluminio? El auminio es un elemento quimico de simbolo (Al) y su numero atomico es el 13 ,se trata de un metal , es el tercer elemento mas comun encontrado en a corteza

terrestre , los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y seencuentran presente en la mayoria de las rocas, e!etacion y animales "

#ormas de e$traer el alumino

− estado natural silicatos ( feldespatos , pla!ioclasas , micas )

− como metal se e$trae el mineral conocido como bau$ita , se transforma elaluminio mediante el proceso bayer y a continuacion el aluminio metalicomediante electrolisis"

&aracteristicas del aluminio

− alta resistencia a la corrosion

− facil mecanizado

− muy barato

&aracteristicas 'sicas

− elemento con una densidad de ** +! m3

− posee un ba-o punto de fusion ( ..* / & )

− buen conductor electrico y termico

&aracteristicas mecanicas

−es un material blando ( escala de mo0s 3 2 )

− es un elemento maleable

− puede ser utilizado como soldadura

¿ara qu4 se utiliza el aluminio?

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5ransporte debido a su li!eresa , el aluminio actualmente esta siendo utilizadopara el transporte , ya sean autos , motos , trenes ,buses etc"

Enases !racias a su impermeabilidad , li!eresa ademas de prote!er losproductos del sol , 0umedad , o$i!eno y microor!anismos que alteran la

conseraci6n

Electricidad esto debido a su ba-o peso y buena conductiidad

7ia!rama del proceso de obtenci6n del aluminio

minerales de aluminio

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− alterados

− ma!maticos

− metamor'cos

− deditricos

− alterados lo constituyen principalmente la bau$ita de formula!eneral ( Al 3 n9 )

− 0idrotermales fundalmente representadas por la alunita

− ma!maticos constituidos principalmente por sienitas , nefelinas yanortositas

− metamor'cos constituidos principalmente por silicatos de aluminio ,como la andalucita , sillimanita y cianita

− dedriticos constituidos principalmnte por caolin o diersas arcillas

rocesos de obtencion del aluminio

:e obtendra mediante dos fases;mediante la e$tracci6n de la alumina a traez de la bau$ita;mediante la electrolisis "

<a alumina se a e$traer de la =au$ita siendo esta una roca sedimentaria deori!en quimico compuesta en su mayoria de A<*3 , y en menor medida de o$idode 0ierro y s>lice"

<a bau$ita es de color ro-iso siendo el producto de la meteorisacion de las rocai!neas en condiciones !eomorfol6!icas y climticas faorables"

¿&6mo se e$trae la bau$ita ?

:e realiza con la e$plotaci6n del yacimiento a cielo abierto(open pitt) ,pero sinoladuras" Este se obtiene directamente de los diferentes bloques del yacimientocon el 'n de obtener la calidad requerida del mineral

5rituraci6n y molienda por >a 0@meda

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En el sistema de trituraci6n se reducir la bau$ita a un tamao de !rano inferior alos ** micrones, que es el tamao de part>culas apropiado para e$tracci6n deal@mina"En los trituradores la bau$ita se transforma en una pasta que Buye 0acia losmolinos por !raedad"

Cna ez e$traido la bau$ita se procedera a e$traer la alumina

<a alumina es el o$ido del aluminio DA<3

E$traccion de la alumina

Enun primer proceso se e$trae la alumina a traez de la bau$ita y este metodo esdenominado proceso =ayer

roceso bayer

El ob-etio del procedimiento bayer es separar los 0idro$idos de aluminio de la

bau$ita , de los o$idos de 0ierro y de la silice que la impuri'can

¿en que consiste el proceso bayer ?

El proceso =ayer consiste en la solubilizaci6n de los 6$idos de aluminio tratando labau$ita pulerizada con sosa custica (0idr6$ido s6dico) a alta temperatura y ba-opresi6n " <a disoluci6n , debidamente liberada de s6lidos por desarenado,sedimentaci6n y 'ltraci6n , al enfriar precipita 0idr6$ido de aluminio que sesepara, des0idrata y calcina para producir al@mina calcinada"

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El proceso bayer debera pasar por etapas las cuales son

; <a trituraci6n de la bau$ita; <aado del material triturado con solucion caliente de 0idro$ico sodico(sosa

caustica)

; <a sosa caustica disolera los elementos que tienen aluminio (no asi lossolidos); El material pasara lue!o a un licor por un precipitado y laado; <a 7isoluci6n y :eparaci6n de residuos (despu4s 7e la <i$iiaci6n y el

recipitado)" El proceso 'nal la &alcinaci6n"

Aunque las condiciones del proceso son inBuenciadas por el tipo de bau$itausada, 0ay F etapas principales en todas las plantas"<as etapas de dic0o proceso son

1 Reduccion de tamaño

El primer paso en la planta de al@mina es la reducci6n del tamao de part>cula dela bau$ita, para incrementar la super'cie de reacci6n y facilitar su mane-o, serealiza a tra4s de triturador de placa y molino de bola, ambos de >a 0@meda"ara obtener una suspensi6n de s6lidos con un 8*% en peso de part>culas condimetro inferior a 3** micras" En el triturador de placas se mezclan con cal paradisminuir la concentraci6n de fosfatos en la materia prima y se adiciona licorcustico a la entrada del molino" :e obtiene bau$ita en suspensi6n"G&E: =AHEG1/ ;reparaci6n de la bau$ita

lixiviacion 7isoluci6n de la al@mina de manera selectia con Ia9 (para nodisoler el 0ierro)" <a car!a se trata en autoclaes de acero durante un periodoque oscila entre ;8 0oras a una temperatura media de 12* ;1F* /& y a presionesabsoluta de F bares ara el mono0idrato (roceso =ayer Europeo)(Al3 " 9 J impurezas) J Ia9 K IaAl J 9 J lodos ro-os ara eltri0idrato (roceso =ayer Americano)(Al3 " 39 J impurezas) J Ia9 K IaAl J 29 J lodos ro-os 7e forma!eneral(Al3 " $ " 9) J Ia9 K IaAl J ($J1) " 9

3; disoluci6n y separacion de residuos Al 'nal de la li$iiacion, la suspensi6n que

abandona el @ltimo di!estor conteniendo la soluci6n de aluminato, arenas y lodosro-os (part>culas 'nas), est a una temperatura por encima de su punto deebullici6n a presi6n atmosf4rica, de manera que es pasada a tra4s de un sistemade enfriamiento por e$pansi6n en el cual ocurre una despresurizaci6n en formaescalonada 0asta la presi6n atmosf4rica y una disminuci6n de la temperatura0asta apro$imadamente 1*F;1** /&" 3/ ;7iluci6n y separaci6n de residuos"

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−li$iiacion alcalina

− cristalizacion de la alumina 0idratada

− calcinacion de la alumina 0idratada

<i$iiacion alcalina

la bau$ita se li$iia en una solucion de 0idro$ido de sodio, durante un tiempo dereaccion de F a 3* minutos donde se produce la disolucion de la bau$ita se!@n la

reaccion !eneral

Al3 n9(s) J Ia9(aq) L IaAl(aq) J (nJ1) 9 (1)

&ristalizacion de la alumina 0idratada

el 0idro$ido de aluminio se 0idroliza cristalizando como o$ido 0idratado ,esto se

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realiza mediante la si!uiente reaccion de 0idrolisis

IaAl(aq) J 29 L Al3 39(s) J Ia9(aq) (3)

esta solucion se realiza a!re!ando a!ua a la soluicion saturada , se enfria la

solucion a una temperatura de .* * / y se a!re!a a!ua y cristales que sirende !ermenes iniciales de crecimiento de cristales de mayor tamao

calcinacion de la alumina 0idratada

los cristales precipitados de Al3 39 llamados tambien 0idrar!irita , bayerita ,!ibbsita se secan a1* 13* / & y lue!o se calcina a 1*** 1** / & para asi tener 'nalmentealumina pura

Al 39(s) calor L Al3(s) J 39 (!) (2)

electrolisis del aluminio

la eletrolisis posee arias etapas

− sistema Ia3#Al. Al3

− celdas de electrolisis

− reacciones quimicas en celdas de electrolisis

El sistema Ia3#Al. Al3

la cualidad mas importante de la criolita es que posee conductiidad ionica ydisuele la alumina , la criolita pura funde a 1**M / & , la primera cristalizacion

ocurre entre los M.* y M.3 / & para una construccon de alumina de 1* a 11"F % ,la reaccion principal de la disolucion de la alumina se puede e$presar con lasi!uiente reaccion

;3 ; ;2Al# J Al3 L 3Al# J .# . .

5ipos de celdas de electrolisis

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de acuerdo al tipo de anodo empleado e$isten tipos de celdas a

− precocidas

− soderber!

todas las celdas poseen un catodo de carbon 0orizontal , constituido por bloquespreformados y unidos entre si , ademas poseen un reestimiento lateral tambiende carbon"

En su parte inferior los bloques de carbon llean encastrados barras de 0acero ycolectores de corriente"

:obre los bloques esta el bao de aluminio liquido polarizado relatiamente ycuya super'cie consituye la denominada super'cie catodica efectia"

El anodo se encuentra sumer!ido en el eletrolito de criolita a una distancia de lasuper'cie del aluminio liquido de 2 F cms

Geacciones electoquimicas en lasceldas de electrolisis

En las celdas podemos encontrar tipos de reacciones

− reaccion catodica

−reaccion anodica

<a reaccion completa se puede e$presar de la si!uiente forma

Al3 J 3&(s) L 2Al(l) J 3&(!)

proceso 0all 0eroult

en este proceso la obtencion del aluminio se 0ace a traez de la alumina (Al3)y por electrolisis pero no de la alumina sino mediante una mezcla fundida decriolita

una de las razones de por que la electrolisis se 0ace mediante la disolucionacuosa es por que el punto de fusion de la alumina es de mas de *** / &

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