Alumínio, Alumina e Reciclagem

Denise Cervilha de FreitasFilipe Ângelo dos Santos

Michele AguileraYumi Fusse Madeira

Universidade Federal de São CarlosDepartamento de Engenharia Química

Prof. Luiz Márcio Poiani

SUMÁRIO

• Introdução• Refinaria

– Processo Bayer

• Redução– Processo Hall-Héroult

• Reciclagem

INTRODUÇÃO

• Importância do Alumínio

• Matéria-prima• Divisão do processo

– Mineração– Refinaria– Redução

• Extração da bauxita

MOAGEM

• Blendagem– Homogeneização

• Moinho de martelos• Moinho de barras

– Licor de NaOH proveniente do processo– Separador de impurezas

• Granulometria ideal estocagem em tanques com bombas recirculantes e pás rotativas

DIGESTÃO

• Digestores (reatores tipo autoclave)• Dissolução do Hidróxido de Aluminio

NaOH + Al(OH)3 NaAlO2 + 2 H2OT ≥ 140oC, P ≥ 400kPa

• Reação do NaOH com impurezas como SiO2, P2O5, CO3.

• Maior perda de processo – reação da kaolinita (Al2O3.2SiO2.2H2O) com o NaOH

TANQUES “FLASH”

• Resfriamento por expansão a baixa pressão• O vapor proveniente é utilizado para pré-

aquecer a solução de soda cáustica que vai para os digestores.

FILTRAÇÃO

• Decantação – separação da parte sólida (Lama).

• Filtro de pressão tipo Kelly – solução cáustica purificada rica em aluminato.

PRECIPITAÇÃO

• Novo resfriamento“flash” a vácuo.

• Trocadores de calor• Precipitação

– Aglomeração dos sólidos da semente– NaAlO2 + 2H2O NaOH + Al(OH)3

T≤80o C, P = 100kPa

• Tanques decantadores

• Licor pobre recebea soda cáustica

• Parte do licor vai parao moinho de barras, e a outra parte para os digestores

REAPROVEITAMENTODO LICOR

CALCINAÇÃO

• Filtros Dorrcos – lavagem e filtragem do hidrato (redução da umidade)

• Reação de calcinação• Classificação granulométrica – equipamento

eletrostático.2 Al2O3.3H2O (s) Al2O3 (s) + 3H2O (v)

950o ≤ T ≤ 1250o

Processo Hall-Héroult

• Obtenção do alumínio metálico

• 1825: OerstedAquecimento de AlCl3 com amálgama de K

• 1886: Charles Hall e Paul Héroult:Eletrólise da alumina dissolvida em banho de

criolita fundidaPreço de venda US$ 220/kg → US$ 4,50/kg

Processo Hall-Héroult

2 tipos de cubas• Ânodos múltiplos

pré-cozidos• Ânodo com auto-

recozimento, ou ânodo Soderberg →

Al2O3 + 3/2 C → 2Al + 3/2 CO2

Reação no ânodo: 3O2-(l) → 3/2O2(g) + 6é

Reação no cátodo: 2Al3+(l) + 6é → 2Al(l)

Reação final: 2Al3+(l) + 3O2-(l) → 3/2O2(g) + 2Al(l)

Eletrólito fundido• Criolita: 3Na.AlF3

• Excesso de AlF3

• 6 a 10% de CaF2 (fluorita)

• 2 a 6% de Al2O3

• Adição de material alcalino para compensar a absorção do eletrólito por um revestimento novo

• Perda de AlF3 pela volatilização de compostos ricos em AlF3 e reação com soda cáustica → adição periódica de AlF3 e pequena concentração de cal

• Formação de crosta cristalizada sobre a superfície do banho fundido

• A crosta é quebrada para adição de alumina para manter a concentração entre 2 e 6%

• Efeito do ânodo: formação de tatrafluoreto de

carbono em volta do ânodo aumenta a tensão na célula, disparando um alarme e indicando o esgotamento da alumina no banho

• O Alumínio produzido tem um grau de pureza de cerca de 99,7%.

• Sucessivas operações electrolíticas de refinagem são possíveis até obter um grau de pureza na ordem dos 99.997%.

Processo de Reciclagem

Processo de Reciclagem

Processo de Reciclagem

Processo de Reciclagem

Processo de Reciclagem

8• Testar Qualidade• Adição de elementos

9• Ligotes• Laminação

10• Venda para Usuários