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