Processo Bayer

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SUMÁRIO
1	INTRODUÇÃO………………………………………………………………….	2
2	OBTENÇÃO DA ALUMINA E PROCESSO BAYER……………………....	3
2.1	A BAUXITA……………………………………………………………………...	3
2.2	PROCESSO BAYER…………………………………………………………..	3
2.3	IMPACTOS AMBIENTAIS…………………………………………………….	5
3	CONSIDERAÇÕES FINAIS…………………………………………………..	7
	REFERÊNCIAS………………………………………………………………...	8
1 INTRODUÇÃO
O alumínio, embora seja o terceiro elemento de maior abundância da crosta terrestre, é o metal mais jovem utilizado em escala industrial, com sua produção comercial tendo iniciado a cerca de 150 anos. Entretanto, suas características (leveza, durabilidade, beleza e atributos que incorpora) permitem que ele tenha uma ampla gama de aplicações e tenha conquistado o mercado, sendo um dos metais mais utilizados no mundo (ABAL, 2017). 
	Como não é encontrado diretamente em estado metálico na crosta terrestre. Sua obtenção decorre da mineração da bauxita que segue para etapas posteriores de refinaria e redução. Para tal, o processo mais utilizado na etapa de refino é o Bayer (ABAL, 2017). 
Vale ressaltar que as reservas brasileiras de bauxita possuem excelente qualidade e estão entre as maiores do mundo. Segundo o DNPM (2016), no Brasil, em 2015, foram extraídas 35.15.432 toneladas de bauxita que geraram cerca de 17.631.991 toneladas de alumina. Além disso, a aplicação da alumina não se resume a obtenção do alumínio, ela pode ser empregada na fabricação de materiais refratários, tratamento de água, uso em produtos abrasivos e para polimento, como retardante de chamas, na fabricação de velas de ignição entre outros (ABAL, 2017).[0: Departamento Nacional de Produção Mineral: é uma autarquia federal criada pela Lei número 8.876, de 2 de maio de 1994, vinculada ao Ministério de Minas e Energia]
2 OBTENÇÃO DA ALUMINA E PROCESSO BAYER
2.1 A BAUXITA
	A bauxita é o principal minério do qual a alumina (Al2O3) é extraída e 90% dos recursos conhecidos são encontrados em regiões tropicais. Sua composição é de óxidos de alumínio hidratado, aluminossilicatos hidratados, óxidos de ferro, óxidos hidratados de ferro, óxido de titânio e sílica. Contém também mistura de vários minerais como gibbsita, boehmita, hematita, goethita, Al-goethita, anatásio, rutilo, ilmenita, caulim e quartzo (Donoghue et al, 2014).
	Em sua maior parte é encontrada próxima a superfície, com cerca de 1 ou 2 metros de camada estéril e os depósitos usuais variam de 3 a 15 metros de espessura. A maior parte da bauxita encontrada pode ser extraída e processada sem beneficiamento (tratamento adicional do minério para concentrar os minerais), porém, o minério do norte do Brasil (e no Vietnã) possui alto teor de argila e precisa ser lavado antes do processamento. (Donoghue et al., 2014).
2.2 PROCESSO BAYER
O alumínio metálico possui inúmeras aplicações, desde as encontradas no nosso dia a dia até às encontradas no meio industrial. A bauxita é o minério que possui maior importância industrial para a obtenção do alumínio, seu principal componente é a alumina (Al2O3). Este minério é formado em regiões tropicais e subtropicais por ação do intemperismo sobre alumino silicatos (FORTUNA et al., 2012).
Antes do desenvolvimento do processo Bayer a alumina era produzida pelo Processo de le Chatelier, que consiste no aquecimento da bauxita com carbonato de cálcio a 1200ºC, eliminação de aluminatos formados, lavando-os com água, precipitação através da ação do dióxido de carbono e posterior filtragem. Esse processo apresentava um custo elevado, por isso não foi difícil de ser substituído pelo processo Bayer (FORTUNA et al., 2012).
O Processo Bayer, por sua vez, foi desenvolvido e patenteado em 1888 por Karl Josef Bayer, na Áustria. Inicialmente era utilizado apenas na indústria têxtil, mas foi na metalurgia (unido ao Processo Half-Herould, onde ocorre a redução da alumina e formação do alumínio metálico) que ganhou grande destaque e representou uma revolução na área (FORTUNA et al., 2012).
As refinarias de alumina geralmente estão localizadas na faixa costeira (ou próximas dela) para facilitar o transporte da alumina para as fundições de alumínio (Donoghue et al., 2014). A figura abaixo representa o esquema básico de produção de alumina e a FIGURA 2 apresenta o fluxograma do processo industrial.
FIGURA 1 - ESQUEMA DE PRODUÇÃO DE ALUMINA
FONTE: FORTUNA et al. (2012)
FIGURA 2 - FLUXOGRAMA DO PROCESSO BAYER
FONTE: ABAL (2017)
Olhando mais detalhadamente para o processo temos:
Moagem - adequação da granulometria da bauxita para o ataque com soda cáustica (NaOH), abaixo de 208µm (ANDREU, 2007).
Digestão - adição de soda cáustica, a 145°C, para a dissolução da gibbsita (Al(OH)3) (SILVA, 2009). Todo alumínio presente na amostra é dissolvido e há a formação do íon Al(OH)4-, toda a impureza presente na amostra permanece na fase sólida (lama vermelha) (ANDREU, 2007).
Al(OH)3(s) + 2NaOH(aq) Al(OH)4-(aq) + 2Na+(aq)
Clarificação - A clarificação é uma das etapas mais importantes do processo. Nela ocorre a separação entre as fases sólida (lama) e líquida (licor) (ANDREU, 2007).
Lavagem da lama - O aluminato de sódio é muito solúvel em água e pode ser separado da lama por etapas de espessamento, seguidas de filtragem. Terminada a lavagem da lama, as impurezas que permanecem em fase sólida, são conhecidas como “lama vermelha” (SILVA, 2009).
Precipitação - Na sequência, a solução contendo Al(OH)4 - é precipitado na forma de hidróxido de alumínio Al(OH)3 por meio da adição de uma solução ácida. O Al(OH)3 precipitado é separado por filtração, seco e levado para a calcinação. É uma etapa crítica do processo, pois toda a qualidade do produto é controlada (ANDREU, 2007).
Al(OH)4-(aq) + 2Na+(aq) Al(OH)3(s) + NaOH(aq)
Calcinação - envolve a retirada da água de cristalização do hidróxido de alumínio (gipsita), aquecido a aproximadamente 1000ºC, formando alumina pura, com aspecto arenoso e branco. (ANDREU, 2007; SILVA, 2009).
	Posterior a calcinação, ocorre a transformação da alumina (obtida através do processo Bayer) em alumínio (ANDREU, 2007).
2.3 IMPACTOS AMBIENTAIS
	Quando a alumina é extraída da bauxita, uma quantidade igual a de bauxita é gerada como residua (lama vermelha). Essa lama deve ser tratada adequadamente para não gerar grandes impactos ambientais e representa uma dos grandes problemas do processo (Hydro, 2016).
	Atualmente, essa lama tem deixado de ser armazenada em lagos e tem sido armazenada através de um empilhamento a seco, que se mostra mais eficiente e seguro (Hydro, 2016).
	Outros problemas que o processo acarreta são: grande consumo de energia, gestão da água (a água utilizado no processo e a água superficial da precipitação e do escoamento dos depósitos de resíduo de bauxita precisam ser limpas antes de serem descartadas para o meio ambiente) e os impactos devido à infraestrutura da fábrica e a eliminação dos resíduos da bauxita (quando um depósito está cheio, a área é reflorestada com espécies nativas) (Hydro, 2016).
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS
	O processo Bayer apresenta baixo custo, quando comparado com os demais processos para a obtenção da bauxita, suas principais dificuldades se encontram quanto aos impactos ambientais que os resíduos não tratados podem causar.
A bauxita é encontrada em grandes quantidades em território brasileiro, por isso representa um amplo mercado que vem sendo grandemente explorado, porém ainda há muito o que ser explorado. 
REFERÊNCIAS
ABAL - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DO ALUMÍNIO (Brasil). Alumínio. Disponível em: <http://www.abal.org.br/aluminio>. Acesso em: 30 abr. 2017.
ANDREU, Jorge Camps. Minerais Industriais - Aluminas. Belo Horizonte: Alcoa, 2007. Color. Disponível em: <http://www.ibram.org.br/sites/700/784/00000941.pdf>. Acesso em: 30 abr. 2017.
DONOGHUE, A. Michael et al. Mineração de Bauxita e Refino de Alumina: Descrição do processo e riscos de saúde ocupacional. Journal Of Occupational And Environmental Medicine(JOEM), USA, número 5S, p.1-19, maio 2014
ANUÁRIO MINERAL BRASILEIRO: PRINCIPAIS SUBSTÂNCIAS METÁLICAS. Brasília (DF): DNPM - Departamento Nacional de Produção Mineral, 2016. Disponível em: <www.dnpm.gov.br/anuario-mineral-brasileiro-principais-substancias-metalicas>. Acesso em: 30 abr. 2017.
FORTUNA, Jaqueline et al. Processo Bayer de obtenção de alumina como ferramenta para o ensino de conceitos de estequiometria. XVI Encontro Nacional de Ensino de Química (XVI Eneq) e X Encontro de Educação Química da Bahia (X Eduqui). Salvador. jul. 2012
HYDRO. Refino da Alumina. 2016. Disponível em: <http://www.hydro.com/pt-BR/a-hydro-no-brasil/Sobre-o-aluminio/Ciclo-de-vida-do-aluminio/Refino-da-alumina/>. Acesso em: 03 maio 2017.
SILVA, Erivanildo Lopes da. Alumínio: Ocorrência, obtenção industrial, propriedades e utilização. 2009. Disponível em: <https://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/aluminio-ocorrencia-obtencao-industrial-propriedades-e-utilizacao.htm>. Acesso em: 30 abr. 2017.