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Resumo - Alumínio (Al)

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Alumínio
História da Indústria do Alumínio
Inicialmente obtido em laboratório, a produção de alumínio em escala industrial somente foi possível a partir de 1886, quando Charles Martin Hall, nos Estados Unidos, e Louis Toussaint Héroult, na França, obtiveram o metal puro a partir da dissolução eletrolítica de óxido de alumínio (alumina), em banho de criolita. O processo Hall-Héroult, como é conhecido, ainda é o principal processo de produção de alumínio.
Anos mais tarde, a necessidade de fabricar produtos mais leves e resistentes impulsionou a indústria do alumínio durante a primeira guerra mundial e, desde então, tem ocupado uma posição mundial altamente estratégica, ao suprir com metal praticamente todos os setores da economia.
No Brasil esta história teve início com a instalação da Companhia Paulista de Artefatos de Alumínio em 1917, ano que a produção mundial do alumínio atingiu seu primeiro milhão de toneladas. Já a instalação das primeiras fábricas de alumínio primário no País ocorreu a partir dos anos 1950.
Hoje, os Estados Unidos e o Canadá são os maiores produtores mundiais de alumínio. Entretanto, nenhum deles possui jazidas de bauxita em seu território, dependendo exclusivamente da importação. O Brasil tem a terceira maior reserva do minério no mundo, localizada na região amazônica, perdendo apenas para Austrália e Guiné.
Bauxita
	A bauxita é um mineral terroso e opaco, encontrado mais comumente em regiões de clima tropical e subtropical. Através dela, obtém-se alumínio.
É formada por um processo químico natural, proveniente da infiltração de água em rochas alcalinas em decomposição, e composta principalmente de óxido de alumínio, além de sílica, óxidos de ferro e titânio. A bauxita ocorre em três formas principais dependendo do número de moléculas de água de hidratação e da estrutura cristalina. As três formas estruturais da bauxita são Gibsita – Al(OH)3 –, Boemita e Diasporita – ambas AlO(OH). A diferença principal entre as duas últimas é que Diasporita tem uma estrutura cristalina diferente da Boemita, e requer temperaturas mais altas para que ocorra desidratação.
Este minério pode ser encontrado próximo à superfície com uma espessura média de 4,5 metros, coberto por solo e vegetação. Sua extração é geralmente realizada a céu aberto com o auxílio de retroescavadeiras.
Em média, são necessárias 4 toneladas de bauxita para se obter 1 tonelada de alumínio. A bauxita deve apresentar no mínimo 30% de alumina aproveitável para que a produção de alumínio seja economicamente viável.
Cerca de 85% de toda bauxita produzida é utilizada como minério de alumínio. Outros 10% são usados em produtos químicos, abrasivos e produtos refratários. Os 5% restantes são usados para produzir abrasivos, materiais refratários e compostos de alumínio.
Processos de Produção
Uma das vantagens mais importantes do alumínio é o fato de poder ser transformado com facilidade. O alumínio pode ser laminado em qualquer espessura e extrudado numa infinidade de perfis de seção transversal constante e grande comprimento. O metal pode ser também, forjado ou impactado. Arames de alumínio trefilados a partir de vergalhões dão origem a fios de alumínio que, após serem encordoados, transformam-se em cabos condutores.
A facilidade e a velocidade com o qual o alumínio pode ser usinado é outro importante fator que contribui para difundir o uso desse material e que também aceita, praticamente, todos os métodos de união, tais como rebitagem, soldagem, brasagem e colagem. Além disso, para a maioria das aplicações do alumínio não são necessários revestimentos de proteção.
Reciclagem
Um diferencial do alumínio, a reciclabilidade sem perda de propriedades físico/químicas, torna o metal uma excelente escolha, principalmente para as embalagens de bebidas carbonatadas (refrigerantes, cervejas, etc.). O processo de reciclagem, além de colaborar com a preservação ambiental, tem na economia de energia uma das suas maiores vantagens - utiliza apenas 5% da energia necessária para a produção do metal primário a partir do minério. O processo industrial de reaproveitamento da sucata do alumínio obedece às seguintes etapas:
Estes tipos de fornos são próprios para a fundição da sucata de alumínio: rotativos, rotativos selado, sidewell sem sal, de indução (pouco utilizados) e de plasma (em desenvolvimento). Os primeiros, de tecnologia mais antiga, têm rendimento metálico entre 50% e 60%. Já os fornos rotativos selados com sal de cobertura têm um aproveitamento de até 85% e apresentam pouca geração de borra preta. Os fornos do tipo sidewell , também chamados de revérberos, são de tecnologia mais moderna, ideais para retalhos de baixas espessuras (0,15-0,20mm). 
 Fruto da recuperação da sucata do alumínio, as ligas secundárias permitem que o metal seja utilizado na fabricação de diversos semielaborados e elaborados, como chapas, perfis, etc., prontos para reutilização nos mais diversos segmentos da indústria do alumínio.
Características Químicas e Físicas
Uma excepcional combinação de propriedades faz do alumínio um dos mais versáteis materiais utilizados na engenharia, arquitetura e indústria em geral.
Ponto de fusão: O alumínio possui ponto de fusão de 660°C, o que é relativamente baixo comparado ao do aço, que é da ordem de 1570°C.
Peso específico: A leveza é uma das principais características do alumínio. Seu peso específico é de cerca de 2,70 g/cm3, aproximadamente 5% do peso do aço e 30% do peso do cobre.
Resistência à corrosão: O alumínio possui uma fina e invisível camada de óxido, a qual protege o metal de oxidações posteriores. Essa característica de autoproteção dá ao alumínio uma elevada resistência à corrosão.
Condutibilidade elétrica: O alumínio puro possui condutividade elétrica de 62% da IACS (International Annealed Copper Standard), a qual associada à sua baixa densidade significa que um condutor de alumínio pode conduzir tanta corrente quanto um condutor de cobre que é duas vezes mais pesado e proporcionalmente mais caro.
Condutibilidade térmica: O alumínio possui condutibilidade térmica 4,5 vezes maior que a do aço. Condutibilidade térmica a 25º C (Cal/cm/ºC): 0,53.
Refletividade: O alumínio tem uma refletividade acima de 80%, a qual permite ampla utilização em luminárias.
Propriedade antimagnéticas: Por não ser magnético, o alumínio é frequentemente utilizado como proteção em equipamentos eletrônicos. Além disso, o metal não produz faíscas, o que é uma característica muito importante para garantir sua utilização na estocagem de substâncias inflamáveis ou explosivas, bem como em caminhões-tanque de transporte de combustíveis.
Característica de barreira: O alumínio é um importante elemento de barreira à luz, é também impermeável à ação da umidade e do oxigênio, tornando a folha de alumínio um dos materiais mais versáteis no mercado de embalagens.
Coeficiente de dilatação térmica (L/ºC): 23x10-6
Todas essas características apresentadas conferem ao alumínio uma extrema versatilidade. Na maioria das aplicações, duas ou mais destas características entram em jogo, por exemplo: baixo peso combinado com resistência mecânica; alta resistência à corrosão e elevada condutibilidade térmica. 
Vantagens do Alumínio
As características do alumínio permitem que ele tenha uma diversa gama de aplicações. Por isso, o metal é um dos mais utilizados no mundo todo. Material leve, durável e bonito, o alumínio mostra uma excelente performance e propriedades superiores na maioria das aplicações. Produtos que utilizam o alumínio ganham também competitividade, em função dos inúmeros atributos que este metal incorpora, como pode ser conferido a seguir:
Leveza: Característica essencial na indústria de transportes, a leveza do alumínio representa menor consumo de combustível, menor desgaste, mais eficiência e capacidade de carga. Para o setor de alimentos, traz funcionalidade e praticidade às embalagens por seu peso reduzido em relação a outros materiais.
Elevada condução de energia: O alumínio é um excelente meiode transmissão de energia, seja elétrica ou térmica. Um condutor elétrico de alumínio pode conduzir tanta corrente elétrica quanto um de cobre, que é duas vezes mais pesado e, consequentemente, caro. Por isso, o alumínio é muito utilizado pelo setor de fios e cabos.  O metal também oferece um bom ambiente de aquecimento e resfriamento. Trocadores e dissipadores de calor em alumínio são utilizados em larga escala nas indústrias alimentícia, automobilística, química, aeronáutica, petrolífera, etc. Para as embalagens e utensílios domésticos, essa característica confere ao alumínio a condição de melhor condutor térmico, o que na cozinha é extremamente importante.
Impermeabilidade e Opacidade: Característica fundamental para embalagens de alumínio para alimentos e medicamentos. O alumínio não permite a passagem de umidade, oxigênio e luz. Essa propriedade faz com que o metal evite a deterioração de alimentos, remédios e outros produtos consumíveis.
Alta relação resistência/peso: Importante para a indústria automotiva e de transportes, confere um desempenho excepcional a qualquer parte de equipamento de transporte que consuma energia para se movimentar. Aos utensílios domésticos oferece uma maior durabilidade e manuseio seguro, com facilidade de conservação. Com uma resistência à tração de 90 Mpa, por meio do trabalho a frio, essa propriedade pode ser praticamente dobrada, permitindo seu uso em estruturas, com excelente comportamento mecânico, aprovado em aplicações como aviões e trens.
Beleza: O aspecto externo do alumínio, além de conferir um bom acabamento apenas com sua aplicação pura, confere modernidade a qualquer aplicação por ser um material nobre, limpo e que não se deteriora com o passar do tempo. Por outro lado, o metal permite uma ampla gama de aplicações de tintas e outros acabamentos, mantendo sempre o aspecto original e permitindo soluções criativas de design.
Durabilidade: O alumínio oferece uma excepcional resistência a agentes externos, intempéries, raios ultravioleta, abrasão e riscos, proporcionando elevada durabilidade, inclusive quando usado na orla marítima e em ambientes agressivos.  O alumínio tem uma autoproteção natural que só é destruída por uma condição agressiva ou por determinada substância que dissipe sua película de óxido de proteção. Essa propriedade facilita a conservação e a manutenção das obras, em produtos como portas, janelas, forros, telhas e revestimentos usados na construção civil.
Maleabilidade e soldabilidade: A alta maleabilidade e ductibilidade do alumínio permite à indústria utilizá-lo de diversas formas. Suas propriedades mecânicas facilitam sua conformação e possibilitam a construção de formas adequadas aos mais variados projetos.
Resistência à corrosão: O alumínio tem uma autoproteção natural que só é destruída por uma condição agressiva ou por determinada substância que dissipe sua película de óxido de proteção. Essa propriedade facilita a conservação e a manutenção das obras, em produtos como portas, janelas, forros, telhas e revestimentos usados na construção civil, bem como em equipamentos, partes e estruturas de veículos de qualquer porte. Nas embalagens é fator decisivo quanto à higienização e barreira à contaminação.
Resistência e Dureza: Ao mesmo tempo em que o alumínio possui um alto grau de maleabilidade, ele também pode ser trabalhado de forma a aumentar sua robustez natural. Com uma resistência à tração de 90 Mpa, por meio do trabalho a frio, essa propriedade pode ser praticamente dobrada, permitindo seu uso em estruturas, com excelente comportamento mecânico, aprovado em aplicações como aviões e trens.
Possibilidade de muitos acabamentos: Seja pela anodização ou pela pintura, o alumínio assume a aparência adequada para aplicações em construção civil, por exemplo, com acabamentos que reforçam ainda mais a resistência natural do material à corrosão.
Infinitamente Reciclável.
Utilização
Aeronáutica;
Utensílios de cozinha (panelas, bacias, talheres);
Meios de transporte (automóveis, aviões, barcos, bicicletas);
Empacotamento (latas de bebidas, folha de alumínio usada nas embalagens);
Tratamento da água (usado como agente coagulante);
Construção civil (janelas, portas e decoração);
Medicina (antiácidos e alguns analgésicos);
Linhas de transmissão elétrica (apesar de sua condutividade ser apenas 60% da do Cobre, é muito usado nas linhas de transmissão elétrica devido ao seu baixo peso);
Maquinaria (importante para equipamentos resistentes à corrosão);
Propelentes e explosivos;
Material dentário;
Revestimento de espelhos de telescópio;
Brinquedos;
Sinais de trânsito.
Associação Brasileira do Alumínio (ABAL)
A ABAL congrega empresas associadas que representam 100% dos produtores de alumínio primário, fazendo parte também as transformadoras de alumínio - que representam cerca de 80% do consumo doméstico brasileiro –, consumidoras de produtos de alumínio, fornecedores de insumos, prestadores de serviços e comerciantes. 
 A entidade atua por meio de Comissões de Trabalho e Grupos Setoriais para desenvolver suas atividades e cumprir seus principais desafios, entre os quais se destacam a competitividade, a difusão das aplicações do alumínio, o incentivo às suas novas aplicações e a solidarização dos interesses econômicos do setor, bem como a representação desses interesses junto aos órgãos governamentais e os cuidados com a imagem institucional e do produto alumínio.
Ligas
O alumínio fundido dissolve outros metais e substâncias metalóides como o silício (que atua como metal). Quando o alumínio se resfria e se solidifica, alguns dos constituintes da liga podem ser retidos em solução sólida. Isto faz com que a estrutura atômica do metal se torne mais rígida. Os átomos podem ser visualizados como sendo arranjados em uma rede cristalina regular formando moléculas de tamanhos diferentes daqueles do elemento de liga principal. A principal função das ligas de alumínio é aumentar a resistência mecânica sem prejudicar as outras propriedades. Assim, novas ligas têm sido desenvolvidas combinando as propriedades adequadas a aplicações específicas. 
 O metal quente pode manter mais elementos de liga em solução sólida do que quando frio. Consequentemente, quando resfriado, ele tende a precipitar o excesso dos elementos de liga da solução. Este precipitado pode ser na forma de partículas duras, consistindo de compostos intermetálicos, tais como: CuAl2 ou Mg2Si. Estes agregados de átomos metálicos tornam a rede cristalina ainda mais rígida e endurecem a liga. 
 A descoberta do "envelhecimento" das ligas que contém magnésio e silício conduziu ao desenvolvimento das principais ligas estruturais utilizadas hoje na engenharia. Este foi um trabalho pioneiro no campo das ligas de alumínio-magnésio, amplamente utilizadas atualmente na indústria naval. 
 Outro importante emprego do alumínio é sua utilização nas ligas de fundição, que permitem um maior aproveitamento das sucatas de aviões.
Cobre (Cu): Aumento progressivo da resistência e da dureza até adição de 12%Cu. Confere à liga boas propriedades mecânicas a temperaturas elevadas, porém diminui a resistência à corrosão. 
Silício (Si): Teores crescentes de Si, até o ponto eutético, aumentam a fluidez e a resistência mecânica da liga e diminuem a fragilidade a quente e a contração do material. 
Magnésio (Mg): Aumento do limite de resistência e dureza, além de aumento na resistência à corrosão e excelente usinabilidade. Boa resistência ao impacto. 
Zinco (Zn): Confere ao alumínio excelente limite de resistência e ductilidade à temperatura ambiente, por outro lado aumenta a susceptibilidade à corrosão sob tensão.

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