Produção de Alumínio: Extração da Bauxita, Obtenção na Eletrólise

Resumo sobre a produção de alumínio

Vejamos, agora, um resumo de como é a fabricação do alumínio. Mais adiante, o processo de como o alumínio é fabricado será explicado em maiores detalhes. Neste post, também é lembrado os danos ambientais da insútria mineradora provocados pela demanda por produção de alumínio por meio da extração de bauxita, composto mineral que, após triturado e processado, resulta na alumina utilizada para a obtenção de alumínio por meio de eletrólise.

Há três etapas da produção de alumínio:

  • obtenção do minério
  • obtenção da alumina
  • obtenção do alumínio

Mineração da bauxita para a obtenção do alumínio

Para se entender a extração da bauxita para a obtenção de alumínio, é preciso saber que ela foi formada pela decomposição de rochas alcalinas que, durante milhões de anos, através de chuvas que penetraram no solo, decompuseram rochas formando argila. Esta contém óxido de alumínio hidratado, que também se chama alumina.

Depois que ela é extraída, passa por um processo de separação de elementos por meio da eletrólise, que gera alumínio metálico no cátodo e gás carbônico no ânodo. Esse processo requer imensas quantidades de energia. Por isso, grandes empresas pagam imensas propinas a políticos causando imensuráveis danos ambientais para conseguir se firmar em áreas que muitas vezes são territórios ambientais protegidos.

Extração da bauxita: problemas ambientais da mineração

A extração da bauxita e o transporte de minério por meio de grandes navios carregadores. Essa extração de bauxita é, geralmente, responsabilidade de grandes multinacionais que deveriam resguardar o meio ambiente ao redor. Contudo, o que se vê é cada vez mais destruição ambiental e os lucros indo apenas para o bolso de alguns. Inclusive algumas indústrias que dependem da fabricação de alumínio, como a de geração de energia, é muitas vezes, impulsionada erroneamente em áreas que deveriam ser de preservação. Tudo isso, para suprir cobiças demasiadas por meio de um capitalismo irresponsável que acaba por gerar a militância cega de alguns contra o sistema capitalista, presente organicamente na vida do homem, como um todo.

A própria Belo Monte é um exemplo de geração de energia demandada pela produção de alumínio na Amazônia e Pará e “vendida” aos brasileiros como se fosse para suprir a demanda dos cidadãos, quando na verdade só atende ao interesse de poucas exmpresas do setor extrativista que, privilegiadas por políticos corruptos que protegem seu monopólio e cobram propinas para atuarem, acabam por gerar mais miséria nas comunidades do entorno que riquezas.

Mapa da Usina de Belo Monte em Xingu
Propaganda de grandes mineradoras de bauxita

Há grandes empresas de mineração que atuam na amazônia, apesar de incitarem toda uma movimentação econômica no país, inclusive daquelas que fornecem equipamentos de mineração a elas, o preço ambiental de ter uma economia nacional baseada, majoritariamente, em commodities, tem sido muito avassalador no longo prazo, não só para a população, mas, também, para as empresas que prestam serviços de mineração, pois estas ficam presas a, apenas, demandas nacionais geradas por um mercado fechado e monopolista movimentado por altas propinas pagas à político corruptos. Tudo isso sob o falso pretesto de que assim se desenvolve o mercado interno, um pensamento socialista, também chamado de capitalismo de cumpadre, estúpido.

Realidade dos problemas ambientais gerados pela mineração da amazônia

Veja esse documentário sobre os danos ambientais causados pela mineração na Amazônia e Pará. Vale ressaltar que, em diversas delações foi falado que o Partido dos Trabalhadores (PT) recebeu propina de 300 milhões de reais, dividida meio a meio com o PMDB, a mando de Sarney, para continuar a empreitada de construir o máximo de usinas hidrelétricas possível na bacia do Rio Tapajós.

Obtenção da alumina para a produção de alumínio

A alumina, obtida da bauxita para a produção do alumínio, é um composto químico formado por 2 átomos de alumínio e 3 átomos de oxigênio (Al2O3) e, para obtê-la, é preciso retirar as impurezas da bauxita. Por isso, esta é triturada com soda até formar uma mistura, que será aquecida sob alta pressão pra dissolver alumina. Depois, a Sílica, que uma impureza ainda presente na alumina, é eliminada, enquanto outras impurezas serão separadas por sedimentação.

Na sedimentação, as partículas sólidas que estão em suspensão num líquido vão se sedimentando, isto é, vão se depositando no fundo do recipiente e, depois que a solução está sedimentada, temos o aluminato de sódio, que é colocado num precipitador, onde se obtém a alumina hidratada. Esta pode ser utilizada em vários produtos, mas, para se transformar na matéria-prima da produção do alumínio, precisa perder o hidrato, ou seja, perder a água. Para isso, ela vai para os calcinadores para ser aquecida a mais de 1.000 ºC.

Obtenção de alumínio no processo de fabricação

No processo de fabricação do alumínio, é preciso retirar o oxigênio que está fortemente ligado à alumina, o que se faz no forno eletrolítico. A alumina é dissolvida em um banho químico à base de fluoretos e, no momento em que a corrente elétrica passa através desse banho químico, acontece uma reação e o alumínio se separa da solução liberando o oxigênio ao qual estava ligado. Daí, esse vai para uma fornalha para fabricação das ligas de alumínio e produção dos lingotes de alumínio. Produto semi-acabados que serão destinados à indústria de beneficiamento do alumínio, que produz os produtos finais.

A cuba eletrolítica

A cuba eletrolítica utilizada para a obtenção do alumínio, consiste de um recipiente retangular de aço revestida internamente de barro ressitente ao calor, com carvão no interior. Cada cuba é preenchida com criolita fundida. O óxido de alumínio, também chamado de alumina, é dissolvido nessa criolita derretida e, assim, conduz corrente eletricidade. Eletrodos de carbono são colocados no eletrólito.

Durante a eletrólise, íons de alumínio se movimentam em direção ao cátodo, ganham elétrons e se tornam alumínio metálico. Íons de oxigênio se movem em direção ao ânodo, liberam elétrons, perdendo dois elétrons cada átomo e formando pares, que resultam em moléculas de oxigênio.

Durante a reação, o óxido de alumínio é decomposto em alumínio metálico e gás oxigênio. Como, na eletrólise, o ânodo provoca a perda de elétrons no elemento, e o cátodo, o ganho de elétrons, eis as fórmulas e reações químicas da produção de alumínio:

Fórmula química da alumina

Al2O3

Reação química no ânodo: oxigênio perde elétrons

Obs.: o ânodo sempre oxida, provocando o aumento do nox dos elementos com que interage e se inchando, seja na pilha ou eletrólise. Contudo, na eletrólise ele é o povo positivo, já na pilha, o negativo.

6O2- – 12e -> 3O2

Reação química no cátodo: alumínio ganha elétrons

Obs.: o cátodo sempre reduz, reduzindo o nox dos elementos com que interage e se inchando, seja na pilha ou na eletrólise. Todavia, na eletrólise ele representa o pólo negativo, já na pilha, o positivo.

4Al3+ + 12e -> 4Al

Equação geral da obtenção de alumínio

2Al2O3 -> 4Al + 3O2

Tipos de ligas de alumínio

Veja quais são os principais tipos de ligas de alumínio e a normatização de cada uma delas.

Processo completo de produção do alumínio

O alumínio é usado desde portas sanfonadas a aviões a jato. Ele é muito utilizado por ser bastante leve e, ao mesmo, tempo forte; possui resistência a corrosões e a rachaduras. Produzir o alumínio é caro, mas, com o tempo, poupa-se dinheiro. A produção deste metal, que é um dos mais abundantes no mundo, é feita através do processamento da Bauxita, já que ele não é encontrado, com facilidade, na natureza, em sua forma pura, apenas como composto mineral. Sua fabricação, apesar de muito lucrativa para as indústrias de beneficiamento do alumínio, produz grandes problemas em países subdesenvolvidos, onde geralmente é produzido, a elevados custos.

Processo de Bayer

O átomo de alumínio, na Bauxita, está ligado às moléculas de oxigênio. Essas ligações têm que ser quebradas por eletrólise para produzir o alumínio puro. A Bauxita é levada por via férrea para a usina onde será moída. Depois, através de uma transformação química chamada de Processo de Bayer, é extraída a alumina, que é queimada em abrasadores para extrair toda a umidade.

Usinas de redução na eletrólise do alumínio

Como o próprio nome diz, é na usina de redução onde se reduz o átomo de alumínio presente na alumina, fazendo-o ganhar elétrons e passar do íon Al3+ para Al0, sua forma metálica.

O processo de redução dos íons de alumínio da alumina, na usina de redução, é feito por meio de caldeirões onde transpassam poderosas correntes elétricas, iniciando-se a eletrólise. Um guindaste despeja a alumina nos caldeirões e, em seguida, a corrente elétrica do ânodo, passa pela alumina do fundo fundo do caldeirão. Pelo processo de redução da alumina, a 950 ºC, o ânodo perde volume e tem que ser substituído. Isso é uma operação contínua, cada ânodo tem um tempo de vida de cerca de 20 dias. Os ânodos usados são retirados do caldeirão por meio de um guindaste e levados para serem reciclados. As hastes de alumínio dos ânodos são limpas e depois reutilizadas.

Há a formação de uma crosta sobre o ânodo que, quando substituído, deixa impurezas, também, incrustadas nos caldeirões. Depois, um ânodo novo, é inserido na alumina líquida e a eletrólise continua. A corrente elétrica quebra as ligações moleculares, o alumínio mais pesado fica no fundo do caldeirão, enquanto o oxigênio ligado ao flúor é liberado como gás que é retirado e tratado. O alumínio liquefeito, continua no fundo do caldeirão para, então, ser recuperado por meio de um tubo, que é mergulhado no fundo do caldeirão e, através de um sistema à vácuo, retira a alumínio líquido. Finalmente, o removedor de alumínio é retirado do caldeirão e mais alumina é desepesajada neste, reiniciando o processo de fabricação de alumínio.

Processo de fundição de alumínio

Os baldes cheios de alumínio derretido são transportados para a casa de fundição de alumínio, o conteúdo é despeado em fornalhas de contenção com capacidade de 60 toneladas. Nestas fornalhas muito quentes, o alumínio derretido fica armazenado para aguardar a fundição.

O alumínio é fundido verticalmente de modo semi contínuo produzindo lingotes de alumínio, folhas de alumínio ou bloco de alumínio, utilizados diretamente em produtos semi-acabados. O resfriamento das peças de alumínio é acelerado por jatos de água. Os lingotes retangulares grandes, que podem pesar até 25 toneladas passam por uma espiral quente levando, posteriormente, à fabricação de produtos como o papel alumínio.

De 4 a 5 toneladas de Bauxita, são produzidas 2 toneladas de alumina, que, por sua vez, produzem 1 tonelada de alumínio. Apesar de a performance na produção de alumínio não sofrer grandes mudanças de acordo com a usina, a quantidade final pode variar de acordo com a capacidade de processamento da usina de produção de alumínio, enquanto algumas produzem 200 toneladas por ano podem produzir cerca de 400 mil toneladas.

Exerícios de eletrólise na produção de alumínio

Questão do ENEM PPL 2015

História do alumínio

Fatos e curiosidades sobre o alumínio