Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Bruno Luis Costalonga Daniela Maciel Costa Felipe Ferraz Bressan Rodrigo Berti Bezana William Henrique Sambuichi O alumínio é um metal não magnético de baixa densidade amplamente utilizado Mas o que sabemos sobre o alumínio? História Através do Mundo Terceiro elemento mais abundante na crosta terrestre, representando 8,13% da mesma; Metal mais jovem utilizado em escala industrial; Encontrado em formas combinadas, como óxidos ou silicatos; Produzido comercialmente a cerca de 150 anos. Supera produção dos materiais não ferrosos. História Através do Mundo EUA e Canadá maiores produtores mas sem jazida de bauxita, dependendo de importação; Brasil perde apenas para Austrália e Guiné. Reservas na amazônia, sudeste Cronologia 6000 a.C.: Os Persas fabricaram potes e recipientes de argila que continham óxido de alumínio (Al2O3); 3000 a.C.: Argilas com alumina eram utilizadas por povos antigos do Egito e Babilônia para a fabricação de cosméticos, medicamentos e corantes de tecidos; Cronologia 1809: Primeira obtenção do que até então mais se aproximava do alumínio. Humphrey Davy foi o mentor da descoberta, fundindo ferro na presença de alumina; 1821: O francês P. Berthier descobre um minério avermelhado, que contém 52% de óxido de alumínio, perto da aldeia de Lês Baux, no sul da França. É a descoberta da bauxita, o minério mais comum de alumínio; Cronologia 1825: O físico dinamarquês Hans Christian Oersted consegue isolar o alumínio de outra maneira, a partir do cloreto de alumínio na forma como é conhecido hoje; 1854: Primeira obtenção do alumínio por via química, realizada por Henry Saint–Claire Deville; Cronologia 1855: Deville mostra, na exposição de Paris, o primeiro lingote de um metal muito mais leve que o ferro; 1886: Torna-se público o processo de obtenção de alumínio por meio da redução eletrolítica da alumina dissolvida em banho fundido de criolita; Charles Martin Hall e Paul Louis Toussaint Héroult patentearam. Processo Hall- Hérout. Indústria global de alumínio. História no Brasil Os primeiros registros de que se tem conhecimento de bauxita no Brasil são de 1928; Duas grandes concorrentes implantaram a produção do alumínio: • Elquisa - Eletro Química Brasileira S/A, de Ouro Preto (MG) • CBA - Companhia Brasileira de Alumínio, de Mairinque (SP) Processo de produção da Alumina Composição: 50 a 70% de Al2O3 0 a 25% de Fe2O3 12 a 40% de H2O 2 a 30% de SiO2 TiO2, V2O3 A Bauxita Algumas condições são necessárias para que a extração seja possível e rentável: A bauxita deve apresentar um elevado teor de alumínio e que esteja em condições de extração; Ela também deve conter baixo teor de impurezas; Ter adequada concentração e tamanho no depósito mineral; Jazidas acessíveis; Dentre outros fatores. Reservas de bauxita são situadas em regiões tropicais e subtropicais. As reservas conhecidas no mundo somam 34 bilhões de toneladas. Existem dois tipos de reservas: as triidratadas e as monoidratadas. No Brasil, as reservas são 90% metalúrgicas, 9 estados possuem reservas, onde 75% estão no PA e 16% em MG. Ocorre em minas abertas; Necessita da extração total da vegetação e da camada superior do solo, sendo uma das principais causas da destruição de florestas Tropicais e Subtropicais. A Mineração da bauxita divide-se em 3 partes: Lavra, Beneficiamento, Higienização e transporte. • Lavra Consiste na remoção da camada superior do solo, de aproximadamente de 10 a 50 cm de espessura. O minério bruto encontra-se depositado de 2 a 10m de profundidade no solo. • Beneficiamento Processos de britagem, lavagem e peneiramento. Permite separar boa parte das impurezas, tais como a argila, areia e outros resíduos. • Homogeneização e Transporte Permite a equalização das propriedades entre os lotes oriundos de diferentes locais de mineração. Só então é transportado para a fábrica, onde haverá a produção de alumínio, ou para portos onde será exportado. Fluxograma da mineração da bauxita Conhecida como óxido de alumínio (Al2O3), é muito usada como abrasivo e como refratário. A Alumina Propriedades: Boa resistência à corrosão; Inerte quimicamente; Isolante elétrico; Resistência a altas; temperaturas; Alta dureza; Boa estabilidade térmica; Excelentes propriedades dielétricas. Aplicações: • Guia-fios; • Válvulas para torneiras; • Pistões para bombas; • Selos Mecânicos; • Isolantes Elétricos; • Substratos eletrônicos; • Esferas para moagem; • Placas para Fornos; • Bicos para jato d’água de alta pressão. A extração da alumina da bauxita é feita por um processo de refinamento denominado Processo de Bayer. Esse refinamento pode ser divido em 4 partes: Digestão, Clarificação, Precipitação e Calcinação. Produção de Alumina Digestão O minério é moído e é levado para o digestor, onde se acrescenta a soda cáustica, a cal e água, em altas temperaturas (aproximadamente 150°C). Essa etapa separa as impurezas como a sílica e componentes de ferro e titânio. Clarificação Nos espessadores, as impurezas sólidas precipitam formando a lama vermelha, que é descartada. A solução remanescente ainda passa por uma filtração para maior clareamento. Precipitação Quando resfriado, o aluminato da solução precipita e forma o hidróxido de alumínio, um sólido branco. Pode-se adicionar alumina pura na mistura para auxiliar a sua cristalização. Calcinação Por fim, o hidróxido de alumínio é levado para os fornos de calcinação para ser aquecido a altas temperaturas. O produto final é a alumina: um pó fino, seco e branco com aspecto similar ao açúcar. Fluxograma completo do Processo Bayer Lama Vermelha Compostos de Ferro, Titânio, Silício, além de outros metais pesados em pH alcalino. Grande parte do custo de produção da alumina é para a disposição e gerenciamento da lama vermelha. Existem métodos de extração dos metais pesados, porém são economicamente inviáveis em escala industrial. Alguns problemas ambientais: Contaminação da água e solo; Contato com seres vivos; Formação de poeira alcalina Processo de extração do Alumínio O Alumínio O alumínio é o terceiro elemento mais abundante na crosta terrestre Sua produção supera a SOMA de todos os outros metais não ferrosos Principalmente produzido pelos Estados Unidos e Canada Propriedades: Leve e com baixa densidade Resistência Elasticidade Plasticidade Fácil de trabalhar, soldar e montar Resistente à corrosão Bom condutor De expansão linear Não tóxico Boa capacidade de refletir luz Redução em cubas eletrolíticas. Originalmente, era feito com a alumina fundida a 2000°C. No fim do Séc. XIX, o processo foi aperfeiçoado, ao dissolver a alumina em Criolita fundida (Na3AlF6), conhecido como Processo de Hall-Héroult. Produção de alumínio A Criolita melhora a condutividade elétrica e diminui a temperatura do processo para 1000°C. Requer alto consumo de energia: 15,7 kWh/ kg de Alumínio Grau de pureza do Alumínio: 99,7%a 99,8% Processo Hall-Héroult A Fundição é o ponto de partida para a fabricação dos produtos de alumínio. O alumínio pode receber a adição de outros metais. Aumento da resistência mecânica ou da resistência à corrosão. Metais como: Magnésio, Cobre e Silício. Processamento do Alumínio Exemplos: Chapas: Baseia-se no processo de vazamento contínuo entre cilindros A capacidade média do processo é de 200 ton/dia. Tarugos: Processo similar ao de fabricação de chapas. Lingotes: São produzidos por um processo contínuo. Cada lingote tem uma massa média de 22,5 kg e a máquina possui uma capacidade média de 20 ton/h. Fluxograma completo Reciclagem de Alumínio Economia de 95% da energia. Consumo de uma cidade de cerca de 1,5 milhão de habitantes. 69% no mundo. O Brasil detém o primeiro lugar na reciclagem desse metal. Reciclar 75% US Economia de 1286 MW de eletricidade 2 usinas a carvão Redução de 11,8 milhões de toneladas de CO2 Etapa 1 – Trituração da lata. Triturador de 1000 CV Fardos Impurezas férreas Tambor magnético Etapa 1 – Trituração da lata. Etapa 2 – Remoção da pintura. Remoção da pintura Jato de ar ~ 550°C Energia minimizada Gases resultantes Aquecimento do ar Etapa 2 – Remoção da pintura. Etapa 3 – Derretimento. Etapa 3 – Derretimento. Forno de derretimento Vórtice na piscina Derretimento mais rápido e alto rendimento Misturadores a jato Temperatura e composição constantes Etapa 4 – Fundição do alumínio. Etapa 4 – Fundição do alumínio. Tratamento em fornos de espera Impurezas não metálicas e gases Fundição Inclinação do forno de espera Resfriamento Tempo de solidificação 3 horas Processo completo. Rubi, Safira e Coríndron são pedras preciosas com maior teor de alumínio; Curiosidades Quatro toneladas de bauxita correspondem a uma tonelada de alumínio primário; Gasta-se 16 mil quilowatts no processamento; PROCESSO INDUSTRIAL QUE MAIS CONSOME ENERGIA NO MUNDO! Uma tonelada de alumínio pode-se fabricar 60 mil latinhas de 350 mL; Um quilo de alumínio equivale a 74 latas em média; A reciclagem de um quilo de alumínio evita a extração de cinco quilos de bauxita; Reciclando uma lata de alumínio, economiza-se energia para manter um televisor ligado durante 3h; O ciclo de uma lata ao ser colocada na prateleira e voltar a mesma após a reciclagem é de uma media de 30 dias; Pode-se reciclar infinitamente uma lata, sem perder qualidade; Remédios para tratamentos de úlceras contem alumínio; Estão presentes em sistemas de propulsores de foguetes; Pastas e pó de alumínio; Alumínio transparente. Referências: www.abal.org.br www.alunorte.net www.cia-brasileira-aluminio.com.br www.alcoa.com/brazil/pt/home.asp http://educacao.uol.com.br/quimica/aluminio.jhtm http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100- 40422002000300024&script=sci_arttext http://museudainsustentabilidade.blogspot.com.br/2010/10/extracao-da-bauxita- para-producao-do.html http://www.bogonialuminios.com.br/curiosidades.php?usuarioid= www.mme.gov.br/sgm/galerias/arquivos/plano_duo_decenal/a_mineracao_brasil eira/P11_RT22_Perfil_da_Mineraxo_de_Bauxita.pdf http://www.dicio.com.br/alumina/ http://www.tabela.oxigenio.com/outros_metais/elemento_quimico_aluminio.htm http://praticutuca.blogspot.com.br/2008/03/curiosidades-o-alumnio-lquido- 700c.html http://www.sitedecuriosidades.com/pesquisar/aluminio.html Preparação e utilização do alumínio e da alumina Introdução História Através do Mundo História Através do Mundo Cronologia Cronologia Cronologia Cronologia História no Brasil Número do slide 10 Número do slide 11 Número do slide 12 Número do slide 13 Número do slide 14 Lavra Beneficiamento Homogeneização e Transporte Número do slide 18 Número do slide 19 Número do slide 20 Produção de Alumina Número do slide 22 Digestão Clarificação Precipitação Calcinação Fluxograma completo do Processo Bayer Número do slide 28 Lama Vermelha Número do slide 30 Processo de extração do Alumínio O Alumínio Número do slide 33 Produção de alumínio Número do slide 35 Processo Hall-Héroult Processamento do Alumínio Exemplos: Chapas: Tarugos: Lingotes: Fluxograma completo Número do slide 43 Número do slide 44 Etapa 1 – Trituração da lata. Etapa 1 – Trituração da lata. Etapa 2 – Remoção da pintura. Etapa 2 – Remoção da pintura. Etapa 3 – Derretimento. Etapa 3 – Derretimento. Etapa 4 – Fundição do alumínio. Etapa 4 – Fundição do alumínio. Processo completo. Número do slide 54 Número do slide 55 Número do slide 56 Número do slide 57 Número do slide 58 Referências:
Compartilhar