Grupo 5

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Metalurgia Extrativa do Alumínio
Metalurgia Extrativa do Alumínio
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GRUPO 5
Carolina Santos
Daniel A. De Moraes
Marcellus V. Malouf
Patric F. C. Tavares
Rafael F. Marques
Raphael Y. de Almeida
Raul H. M. Oliveira
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Metalurgia Extrativa do Alumínio
O Alumínio
 De origem do latim alúmen, o alumínio é um metal leve, macio e resistente.
 É o elemento metal mais abundante na crosta terrestre, porem dificilmente será encontrado em sua forma pura.
 Possui um aspecto cinza prateado e fosco, devido à fina camada de óxidos que se forma rapidamente quando exposto ao ar. 
 Sua densidade é aproximadamente um terço do aço ou cobre. É o segundo metal mais maleável, o sexto mais dúctil, apto para a mecanização e fundição, além de ter uma excelente resistência à corrosão e durabilidade devido à camada protetora de óxido.
 Os mais diferentes processo de fabricação podem ser utilizados para produzir peças de alumínio.
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O Alumínio
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Fig. 2 Pedaço de alumínio , 2,6 gramas , 1 x 2 cm
Fig. 1 Textura do alumínio
Algumas vantagens do Alumínio: Leveza; Condutibilidade térmica e elétrica; Impermeabilidade (embalagens); Alta relação resistência/peso; Durabilidade; Moldabilidade; Resistência a Corrosão; Infinitamente reciclável.
Sua grande desvantagem é o alto custo no processo produtivo, devido a utilização de grande quantidade de energia elétrica em seus processos.
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História
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Tanto na Grécia como na Roma antigas se empregava a pedra-ume (do latim alúmen), um sal duplo de alumínio e potássio, como mordente em tinturaria e utilizado também em medicamentos, uso ainda em vigor. 
Em 1807, Humphrey Davy foi o mentor da descoberta e propôs o nome aluminum para este metal.
É dado a Friedrich Wöhler o reconhecimento do isolamento do alumínio, fato que ocorreu em 1827.
Quando foi descoberto verificou-se que a sua separação das rochas que o continham era extremamente difícil. 
Como consequência, durante algum tempo, foi considerado um metal precioso, mais valioso que o ouro. Para se ter uma ideia, quando o Imperador Napoleão III recebia seus convidados, ele utilizava uma colher de alumínio e os convidados de ouro, mas a de alumínio era a mais valiosa.
Em 1859, primeira obtenção do alumínio por via química, realizada por Henry Saint–Claire Deville
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História
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Posteriormente, com a invenção do processo Hall-Héroult em 1886, simplificou-se e barateou-se a extração do alumínio a partir do mineral. 
Este processo, juntamente com o processo Bayer, descoberto na mesma época, permitiram estender o uso do alumínio para uma multiplicidade de aplicações até então economicamente inviáveis.
Com o avanço dos processos de obtenção, os preços baixaram continuamente até colapsar em 1889.
Suas aplicações industriais são relativamente recentes, sendo produzido em escala industrial a partir do final do século XIX. 
Atualmente, um dos fatores que estimulam o seu uso é a estabilidade do seu preço, provocada principalmente pela sua reciclagem. 
A recuperação do metal a partir da reciclagem é uma pratica conhecida desde o inicio do século XX. Entretanto, foi a partir da década de 1960 que o processo se generalizou, mais por razões ambientais do que econômicas. 
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Bauxita
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A bauxita é uma rocha de cor vermelha formada principalmente por óxido de alumínio (Al2O3) e outros compostos em menores quantidades, como sílica, dióxido de titânio, óxidos de ferro e silicato de alumínio.
Esse mineral foi descoberto pelo geólogo e mineralogista francês Pierre Berthier, em 1821.
A formação da bauxita resulta da decomposição de rochas alcalinas, provocada pela infiltração da água das chuvas nas rochas ao longo de milhões de anos.
A coloração avermelhada desse minério é determinada pela presença de óxidos de ferro.
A Bauxita é extraída em diversos lugares do mundo, como por exemplo na Austrália, Jamaica, Brasil, Guiné, Índia, Rússia, Grécia, entre outros.
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Bauxita
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A maior parte da extração mundial de bauxita (aproximadamente 85%) é usada como matéria-prima para a fabricação de alumínio.
A Bauxita é extraída de grandes reservas e transportada com o uso de caminhões até as refinarias de Alumina. Na refinaria passa por um método conhecido como processo Bayer para se produzir Alumina(slide 8).
Subsequentemente, a maioria da alumina produzida neste processo de refinamento é empregada como a matéria-prima para a produção de alumínio metálico pela redução eletrolítica da alumina em um banho de criolita natural ou sintética fundida, método conhecido como processo Hall-Héroult (slide 10).
Fig. 3 Rocha de bauxita
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Processo Bayer
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A rota comercial mais importante para a purificação da bauxita é
o processo Bayer, que é utilizado para a manufatura de hidróxido e
de óxido de alumínio. A Figura 1 mostra um esquema simplificado
desse processo.
Fig. 4: Diagrama simplificado do processo Bayer para produção de hidróxido de alumínio e alumina a partir da bauxita
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Processo Bayer
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O Processo Bayer baseia-se na separação da lama da bauxita para a obtenção da alumina.
Primeiramente o material é triturado e moído.
O material segue para um tanque de digestão onde é acrescentado soda caustica a 170ºC para que seja dissolvido.
Após isso o produto é levado a um outro tanque onde ele é filtrado e separado entre liquido e solido. A parte solida se assemelha a uma lama vermelha e retirada do processo e a parte liquida, mais leve e de cor branca segue para a próxima etapa. 
O liquido resultante é submetido a diversos processos de temperatura e é adicionado Hidrato de Alumínio para que haja cristalização de suas moléculas.
Após atingir a cristalização necessária o produto passa pela filtração processo pelo qual os grãos são separados. Os maiores seguem para o processo de calcinação e os menores para serem realimentados a fim de obter o tamanho necessário.
Na calcinação o produto é submetido a temperatura de até 1000ºC para evaporar a água gerando assim alumina sem umidade alguma. O produto final se assemelha a uma areia branca.
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Processo Hall Héroult 
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Antigamente o processo de obtenção do alumínio pela alumina era muito caro e ineficiente. Em 1886, Charles Hall e Paul Héroult , desenvolveram um método de se conseguir alumínio através da alumina de maneira mais fácil. Eles descobriram que a criolita misturada com a alumina reduzia o ponto de fusão da alumina de 2000ºC para 1000ºC, tornando o processo vantajoso e mais fácil.
Fig. 5 Processo Hall Hérout
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Processo Hall Héroult 
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O processo de Hall Hérout funciona da seguinte maneira:
Tem-se um recipiente de aço que funciona como o catodo da reação.
Joga-se a mistura (‘’criolita + alumina’’ liquido) dentro do recipiente.
Coloca-se os eletrodos na mistura e gera uma descarga elétrica.
Quando a descarga elétrica acontece, visto que, a mistura tem os íons livres, os eletrodos atuando como o anodo (polo positivo) atraem os íons de Oxigênio, deixando o alumínio na parte de baixo do recipiente devido a diferença de densidade. Assim, alumínio continua em seu estado liquido, pois, o seu ponto de fusão e menor que a mistura em si, sendo 660ºC, portando, o escoamento acontece para outros recipientes onde serão solidificados.
Esse alumínio que é gerado, é conhecido como ‘’alumínio Primário’’, e serve de base para outras ligas.
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Ligas de Alumínio
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Tabela 1 Ligas de Alumínio.
As Ligas de Alumínio tem como principal objetivo melhorar certas propriedades mecânicas do alumínio.
Diversos elementos podem ser adicionados ao Alumínio dependendo da aplicação, a tabela abaixo traz alguns exemplos.
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Aplicações do Alumínio
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Fig.
6 Bicicleta
Fig. 7 Rolo de papel Alumínio
Fig. 8 Panelas
Fig. 9 Latas de Alumínio
Fig. 10 Janela
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Aplicações do Alumínio
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Fig. 11 ALON - oxinitrato policristalino de alumínio
Fig. 12 Bloco de motor
Fig. 13 Espuma de alumínio
Fig. 14 Celular
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Reciclagem do Alumínio
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Em média o ciclo de retorno de uma lata de alumínio é de apenas 60 a 90 dias.
Podemos ainda citar que além dos benefícios econômicos e sociais, o processo de reciclagem utiliza apenas 5% da energia e libera 5% das emissões de gás efeito estufa frente a produção de uma nova lata.
Para melhor entendimento do exemplo acima, a reciclagem de uma lata de alumínio economiza energia suficiente para manter uma TV ligada por 3 horas. 
Fig. 15 Ciclo da reciclagem
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Alumínio no Brasil
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O Brasil é um dos grandes players da indústria do alumínio, sendo um dos maiores produtores de bauxita e alumina.
O país tem aumentado a venda para outros países desses insumos básicos do setor, enquanto observa a gradual redução das exportações de metal primário e produtos transformados, em razão da maior demanda interna pelo metal.
Em 2006 o setor consumiu 23,9 GWh para a produção de 1,6 milhões de toneladas de alumínio primário e 2,01 GWh para produzir 6,7 milhões de toneladas de alumina. Isso representa 6% de toda energia elétrica gerada no país.
O Brasil possui a maior refinaria de Alumina do mundo. A Hydro Alunorte que está localizada no estado do Pará no polo industrial de Barcarena. Ela representa cerca 7% da produção mundial.
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Reciclagem no Brasil
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Em 2014, o país reciclou 540 mil toneladas de alumínio. Desse total, 289,5 mil toneladas referem-se à sucata de latas de alumínio para bebidas, o que corresponde a 98,4% do total de embalagens consumidas em 2014, índice que mantém o Brasil na liderança mundial desde 2001.
A reciclagem geral de alumínio no Brasil é de 35% enquanto a média mundial é de 29,9%.
A empresa Latasa é a líder brasileira de reciclagem, processando cerca de 200 mil toneladas de alumínio por ano. A cotação média do alumínio reciclado é de R$ 3,00/kg.
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Conclusões
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Certamente podemos afirmar que o alumínio é o metal do futuro, presente em quase tudo e podendo se adaptar as mais variadas necessidades, não é possível imaginar o mundo de hoje sem ele.
Por ser um elemento de grande abundância no planeta é possível produzir latas o suficiente para suprir grandes necessidades, isso sem deixar de lado a possibilidade de produzir itens que garantam nossa segurança em voos, tanto quanto produzindo “vidros” a prova de balas.
Importante para a economia do Brasil e também para a natureza, devido a sua infinita possibilidade de reciclagem.
Com certeza podemos esperar novas descobertas desse poderoso metal.
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Referências
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Artigo: Preparação de compostos de Alumínio a partir de Bauxita: Considerações sobre alguns aspectos envolvidos em um experimento didático.
http://www.youtube.com - Discovery Channel – Como tudo funciona – Alumínio
http://www.abal.org.br
http://www.mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/producao-aluminio-por-eletrolise.htm