Universidade Federal de São Carlos
Departamento de Engenharia Química
Prof. Luiz Márcio Poiani
Alumínio, Alumina e Reciclagem
Denise Cervilha de Freitas
Filipe Ângelo dos Santos
Michele Aguilera
Yumi Fusse Madeira
SUMÁRIO
• Introdução
• Refinaria
– Processo Bayer
• Redução
– Processo Hall-Héroult
• Reciclagem
INTRODUÇÃO
• Importância do
Alumínio
• Matéria-prima
• Divisão do processo
– Mineração
– Refinaria
– Redução
• Extração da bauxita
MOAGEM
• Blendagem
– Homogeneização
• Moinho de martelos
• Moinho de barras
– Licor de NaOH proveniente do processo
– Separador de impurezas
• Granulometria ideal  estocagem em
tanques com bombas recirculantes e pás
rotativas
DIGESTÃO
• Digestores (reatores tipo autoclave)
• Dissolução do Hidróxido de Aluminio
NaOH + Al(OH)3  NaAlO2 + 2 H2O
T ≥ 140oC, P ≥ 400kPa
• Reação do NaOH com impurezas como SiO2, P2O5,
CO3.
• Maior perda de processo – reação da kaolinita
(Al2O3.2SiO2.2H2O) com o NaOH
TANQUES “FLASH”
• Resfriamento por expansão a baixa pressão
• O vapor proveniente é utilizado para préaquecer a solução de soda cáustica que vai
para os digestores.
FILTRAÇÃO
• Decantação – separação
da parte sólida (Lama).
• Filtro de pressão tipo Kelly – solução cáustica
purificada rica em aluminato.
PRECIPITAÇÃO
• Novo resfriamento
“flash” a vácuo.
• Trocadores de calor
• Precipitação
– Aglomeração dos sólidos da semente
– NaAlO2 + 2H2O  NaOH + Al(OH)3
T≤80o C, P = 100kPa
• Tanques decantadores
REAPROVEITAMENTO
DO LICOR
• Licor pobre recebe
a soda cáustica
• Parte do licor vai para
o moinho de barras, e a outra parte para os
digestores
CALCINAÇÃO
• Filtros Dorrcos – lavagem
e filtragem do hidrato (redução da umidade)
• Reação de calcinação
• Classificação granulométrica – equipamento
eletrostático.
2 Al2O3.3H2O (s)  Al2O3 (s) + 3H2O (v)
950o ≤ T ≤ 1250o
Processo Hall-Héroult
• Obtenção do alumínio metálico
• 1825: Oersted
Aquecimento de AlCl3 com amálgama de K
• 1886: Charles Hall e Paul Héroult:
Eletrólise da alumina dissolvida em banho de
criolita fundida
Preço de venda US$ 220/kg → US$ 4,50/kg
Processo Hall-Héroult
1
• Alumina levada à cuba eletrolítica
2 tipos de cubas
• Ânodos múltiplos
pré-cozidos
• Ânodo com autorecozimento, ou
ânodo Soderberg →
2
• Passagem de corrente elétrica na cuba
3
• Redução do óxido de alumínio
Al2O3 + 3/2 C → 2Al + 3/2 CO2
Reação no ânodo: 3O2-(l) → 3/2O2(g) + 6é
Reação no cátodo: 2Al3+(l) + 6é → 2Al(l)
Reação final: 2Al3+(l) + 3O2-(l) → 3/2O2(g) + 2Al(l)
•
•
•
•
•
•
Eletrólito fundido
Criolita: 3Na.AlF3
Excesso de AlF3
6 a 10% de CaF2 (fluorita)
2 a 6% de Al2O3
Adição de material alcalino para compensar a
absorção do eletrólito por um revestimento
novo
Perda de AlF3 pela volatilização de compostos
ricos em AlF3 e reação com soda cáustica →
adição periódica de AlF3 e pequena
concentração de cal
• Formação de crosta cristalizada sobre a
superfície do banho fundido
• A crosta é quebrada para adição de alumina
para manter a concentração entre 2 e 6%
• Efeito do ânodo: formação de tatrafluoreto de
carbono em volta do ânodo aumenta a tensão
na célula, disparando um alarme e indicando
o esgotamento da alumina no banho
4
5
• Alumínio fundido é extraído por sifões
com uso de vácuo
• Transporte para fundição
6
7
•Ajuste de composição química
•Vazamento em lingotes
• O Alumínio produzido tem um grau de pureza
de cerca de 99,7%.
• Sucessivas operações electrolíticas de
refinagem são possíveis até obter um grau de
pureza na ordem dos 99.997%.
Processo de Reciclagem
1
• Coleta do
Alumínio
2
• Limpeza
• Fardos
Processo de Reciclagem
3
• Venda
• Quebra
4
• Triagem para remoção
de materiais ferrosos
Processo de Reciclagem
5
6
• Quebra
• Peneira vibratória
• Separador Pneumático
Processo de Reciclagem
7
• Forno de Eliminação
• Forno de Fusão
Processo de Reciclagem
8
• Testar Qualidade
• Adição de elementos
9
• Ligotes
• Laminação
10
• Venda para Usuários