CÁLCULO
ESTEQUIOMÉTRICO DA OBTENÇÃO DO ALUMÍNIO A PARTIR DA EXTRAÇÃO DA BAUXITA
Alex Marques; Anderson Demori; Gabriel Augusto Dias;
Jéssica Gama;
Leonardo
Gonçalves
Orientador: Profa. Rebeca Piumbato Chaparro
FACULDADES
OSWALDO CRUZ
Bacharelado
em Química
RESUMO: Este trabalho teve
como objetivo estudar a extração da bauxita para obtenção de alumínio, mostrar
as partes do processo, demonstrando as reações e o cálculo estequiométrico,
detalhando a extração e o processo de formação do alumínio.
PALAVRAS-CHAVES:
bauxita; cálculo estequiométrico; alumínio
1 INTRODUÇÃO
O Alumínio é o metal não ferroso mais produzido no Brasil e está
fortemente presente em nossas vidas. Seja no automóvel, nos cabos e fiações,
nos eletrodomésticos, embalagens de leite ou até mesmo nossa pasta de dente, o
alumínio tornou-se indispensável para a vida humana. Com a crescente demanda
nos últimos anos, graças principalmente ao avanço tecnológico, pesquisas e
desenvolvimento de novas propriedades mecânicas e estruturais, houve a necessidade
de aperfeiçoar as técnicas de produção, aumentando a quantidade de produto
fabricado. Neste contexto, o Processo Bayer tornou-se economicamente viável
perante antigos métodos de produção de alumínio metálico, sendo hoje a base
deste produto.
Em vista disso, este trabalho visa expor este método, abrangendo
dados históricos e processuais, desde a extração do minério até a obtenção do
produto final por ele gerado.
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EXTRAÇÃO DA BAUXITA
No processo Bayer, a bauxita é lavada com uma solução quente de hidróxido de sódio,
NaOH, a 175°C. Isto converte a bauxita em hidróxido de alumínio, Al(OH)3,
que se dissolve na solução de acordo com a equação química:
Al2O3+ 2 OH- + 3 H2O → 2
[Al(OH)4]-
Os outros componentes da bauxita não se dissolvem e podem ser
filtrados como impurezas sólidas. Após purificação da solução é adicionado
hidróxido de sódio em granulometrias médias para atuar como catalisador da
reação, pois a reação ocorre espontaneamente, porém é lenta, e também para
controlar o tamanho dos cristais que não podem ser pequenos, fazendo com que o
aluminato retorne a alumina e o NaOH contido no aluminato seja retirado e volte
ao processo de lixiviação no inicio, sendo reaproveitando.
2.1 AGLOMERAÇÃO
O licor rico em Al(OH)4-, chamado PGL ou
Licor Rico (Processo Bayer ), é submetido a diversos processos de redução de
temperatura, através de “flashing” e trocadores de calor, para que haja
decantação nas próximas etapas. Tal resfriamento é necessário para evitar a
ebulição, portanto o licor sai dos trocadores de calor a uma temperatura de
aproximadamente 102 °C. Então, com a temperatura controlada, são adicionadas as
“sementes”, partículas finas de hidróxido de alumínio (Al(OH)3) obtidas dos
ciclones de produto, com o intuito de iniciar o processo de cristalização dos
íons aluminato do licor. A aglomeração é o estágio em que se formam os
primeiros cristais precipitados de hidróxido de alumínio, que vão crescer na
próxima etapa.
2.2 CRESCIMENTO
Na etapa de crescimento, continua o processo de precipitação de hidróxido.
Porém, já existe bastante particulado com granulometria mais elevada, portanto
há a necessidade de introduzir sementes maiores do que na aglomeração.
2.3 CALCINAÇÃO
Na última etapa do processo, o hidróxido de alumínio é levado
por esteiras até o forno de calcinação. Nesse estágio, o hidrato é submetido a
temperaturas próximas a 1000°C. O objetivo desse tratamento térmico é evaporar
a água do hidrato, gerando alumina sem umidade, segundo a reação.
2Al(OH)3 ↔ Al2O3 + 3H2O
3 REDUÇÃO ELETROLITICA
Para que se obtenha o alumínio em forma metálica é necessário ainda
um processo de refinamento em uma cuba eletrolítica. São necessárias três
matérias-primas para se produzir o alumínio: óxido de alumínio, eletricidade e carbono.
Numa cuba, a eletricidade circula entre um polo negativo (catodo) e um polo
positivo (anodo), ambos feitos de carbono. O anodo reage com o oxigênio da
alumina e forma gás carbônico (CO2).A reação da redução do Al2O3
para alumínio metálico é descrita abaixo:
para alumínio metálico é descrita abaixo:
2 Al2O3 + 3C è 4Al
+ 3CO2
2 x 102 g
4 mol
45,0 g 0,49 mol (1 latinha)
Para 1.000 latinhas: 1000 x 55,33 g = 55, 53
kg
Se a quantidade média
de alumina na bauxita é de 45% em massa e cada latinha consome 0,49 mol de
alumínio, então a massa de bauxita a ser retirada do ambiente para produzir
1.000 latinhas é aproximadamente de 55, 53 kg.
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CONCLUSÃO
O
processo Bayer é um método que, embora economicamente viável, é agressivo ao
meio ambiente. Seu uso nos dias atuais exige manipulações de resíduos, esse
trabalho demonstra a importância dos cálculos estequiométricos tanto para a
extração até a obtenção de uma lata de alumínio como demonstrado acima.
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REFERÊNCIAS
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