Metais

INTRODUÇÃO

Os metais são elementos fundamentais na história das civilizações - e cada vez mais indispensáveis.

Um desses metais é o alumínio. Ele apresenta características (propriedades) peculiares, é bem maleável, leve (densidade abaixo de 5g/cm3) e muito resistente à corrosão. É um dos metais mais versáteis, pois, a partir dele, pode-se confeccionar, além de panelas, o papel-alumínio (que, por ser atóxico, é utilizado para proteger alimentos), painéis coletores de energia solar e muitas outras coisas.

Processo Bayer

O alumínio é produzido, basicamente, a partir da bauxita. Trata-se de um processo de produção difícil, pois exige muita energia elétrica. A bauxita de cor marrom-avermelhada deve sofrer um processo de purificação para que se possa extrair a alumina (Al2O3) de outras substâncias, como, por exemplo, o óxido de ferro 3 (Fe2O3). Para tanto, pode-se utilizar o processo Bayer, apresentado esquematicamente a seguir:

Figura 1 - Processo Bayer

Fonte: www.materia.coppe.ufrj.br.

O estágio inicial, denominado digestão, envolve, num primeiro momento, a moagem da bauxita, seguida pela digestão com uma solução cáustica de hidróxido de sódio (NaOH), sob temperatura e pressão controladas:

 

A clarificação é uma das etapas mais importantes do processo. Nela ocorre a separação entre as fases sólida (resíduo insolúvel) e líquida (licor). Em seguida, ocorre a etapa de precipitação, quando se dá o esfriamento do licor verde:

 

A calcinação é a etapa final do processo, quando a alumina é lavada para remover qualquer resíduo do licor, passando, posteriormente, pela secagem. Em seguida, a alumina é calcinada a, aproximadamente, 1.000oC, para desidratar os cristais e formar cristais de alumina puros, de aspecto arenoso e branco. Vale ressaltar que o óxido de ferro 3 não sofre reação no processo, podendo, assim, ser separado:

 

A partir da alumina ocorre o processo de transformação da alumina em alumínio metálico. Esse processo, que antes era realizado através da fundição da alumina a 2.000oC, foi aperfeiçoado por Charles Martin Hall em 1896. Ao invés de fundir a alumina a essa temperatura, ele passou a dissolvê-la em criolita (Na3AlF6) fundida. Com esse processo, Hall diminuiu de 2.000oC para 1.000oC a temperatura. Atualmente, a alumina é dissolvida em um banho de criolita fundida e fluoreto de alumínio em baixa tensão.

A mistura obtida é colocada numa cuba eletrolítica e sofre uma reação de eletrólise. Veja a representação na Figura 2. Nessa etapa, o óxido de alumínio é transformado (reduzido) em alumínio metálico (Al). Basicamente, a reação que ocorre nesse processo é:

 

O oxigênio se combina com o carbono, desprendendo-se na forma de dióxido de carbono. O alumínio líquido (Al(l)) se precipita no fundo da cuba eletrolítica e, a seguir, é transferido para a refusão, onde são