Aluminio: fabricación y procesamiento
El aluminio es el tercer elemento más abundante de la corteza terrestre después del oxígeno y el silicio. Aunque aparece con mucha frecuencia, nunca se encuentra en su forma pura. Por eso, este material no puede extraerse simplemente de la naturaleza, sino que debe producirse mediante un proceso complejo.
¿Qué materia prima hay detrás del aluminio? ¿Qué procesos deben realizarse para obtener finalmente aluminio puro?
La base: bauxita
En la naturaleza, el aluminio solo se encuentra en compuestos de aluminio. La mayor concentración de aluminio se encuentra en las llamadas bauxitas. Se trata de productos de meteorización de rocas calcáreas y silicatadas.
En la bauxita, la proporción de óxidos de aluminio suele superar el 50 %. Esta es la materia prima para la producción de aluminio. Las mayores zonas de extracción se encuentran en Australia, China, Guinea, Brasil e India.
En estos lugares, la materia prima contiene la mayor cantidad de alúmina, es decir, óxido de aluminio puro. La alúmina suele obtenerse directamente en el lugar de extracción de la bauxita. Esto ahorra costes de transporte. Pero ¿cómo funciona?
La transformación: alúmina
Mediante el proceso Bayer, inventado en 1887 y llamado así por Karl Bayer, se obtiene óxido de aluminio puro a partir de la bauxita. Este también se denomina alúmina.
La bauxita se muele finamente en grandes cantidades. Después se introduce en un gran recipiente y se mezcla con hidróxido de sodio calentado. Se trata de una solución de sosa cáustica y agua que disuelve el óxido de aluminio contenido en la bauxita.
Se denomina slurry de aluminio a la mezcla líquida de hidróxido de sodio y el óxido de aluminio disuelto en ella. El lodo rojo son los componentes no disueltos de la bauxita.
Mediante filtros, el slurry de aluminio se separa del lodo rojo. Este último se elimina. El slurry de aluminio se enfría y se bombea a silos. En el líquido se forman pequeños cristales blancos que se depositan en el fondo.
Estos cristales se trasladan a otro silo, donde pueden seguir creciendo. A una temperatura de unos 1000 °C, los cristales se transforman en un horno en alúmina, es decir, óxido de aluminio puro. Se obtiene un polvo fino y blanco.
La obtención: el proceso de electrólisis
La alúmina pasa después a los hornos de fundición primaria. Las llamadas fundiciones de aluminio suelen encontrarse en lugares donde puede generarse energía económica y comparativamente limpia.
Mediante el proceso Hall-Héroult se obtiene aluminio puro a partir de alúmina. El proceso lleva el nombre de dos investigadores que inventaron este método de forma independiente en 1886.
La alúmina está compuesta por aluminio y oxígeno. En el proceso Hall-Héroult, ambos componentes se separan mediante electrólisis de sales fundidas. Para ello, la alúmina se introduce en un recipiente de reducción.
En este recipiente se encuentra la sal fluorada criolita, calentada a unos 1000 °C. El interior del recipiente suele estar recubierto de grafito. Entre los bloques de ánodo de carbono y el grafito se genera una tensión eléctrica.
Aunque esta tensión es baja, de unos 4 a 5 voltios, tiene una intensidad de corriente extremadamente alta, de 220.000 a 340.000 amperios. La corriente eléctrica separa el oxígeno del aluminio.
El oxígeno se une al carbono de los bloques de ánodo y se evacua en forma de CO₂. El aluminio puro se hunde hasta el fondo y se extrae en estado líquido. A continuación, el aluminio líquido se vierte en moldes y puede seguir procesándose para distintos fines.
El material: aluminio
La extracción de la bauxita, la transformación en alúmina y el proceso de electrólisis muestran lo compleja que es la fabricación del aluminio. Primero se obtiene óxido de aluminio puro a partir de la materia prima bauxita. Después, el óxido se disuelve en criolita fundida y se transforma en aluminio mediante electrólisis de sales fundidas.
El producto final, el aluminio puro, posee muchas propiedades útiles. Esto hace que el material sea versátil, fácil de procesar y muy reciclable. El reciclaje del aluminio requiere solo alrededor del cinco por ciento de la energía necesaria para producir aluminio primario.
Pasos importantes en la fabricación del aluminio
- Extracción de bauxita: obtención de la materia prima que contiene aluminio.
- Proceso Bayer: transformación de bauxita en alúmina u óxido de aluminio.
- Electrólisis de sales fundidas: separación de aluminio y oxígeno en el proceso Hall-Héroult.
- Fundición: el aluminio líquido se vierte en moldes.
- Procesamiento posterior: el aluminio puede transformarse en chapas, placas, perfiles, tubos o componentes.
- Reciclaje: el aluminio puede reutilizarse de forma eficiente desde el punto de vista energético.
Conclusión
El aluminio es un material técnicamente exigente con una cadena de producción compleja. Desde la bauxita, pasando por la alúmina, hasta la electrólisis, son necesarios varios pasos de proceso antes de obtener aluminio puro.
Precisamente esta combinación de bajo peso, buena trabajabilidad, resistencia a la corrosión y alta reciclabilidad convierte al aluminio en uno de los materiales más importantes para la industria, la construcción, la ingeniería mecánica, la fabricación de vehículos y muchas otras aplicaciones.
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Preguntas frecuentes sobre la fabricación del aluminio
¿De qué se fabrica el aluminio?
El aluminio se fabrica principalmente a partir de bauxita. De esta materia prima se obtiene primero alúmina u óxido de aluminio. Después se produce aluminio puro mediante electrólisis.
¿Qué es la bauxita?
La bauxita es una roca que contiene aluminio y la materia prima más importante para la producción de aluminio. A menudo contiene una alta proporción de óxidos de aluminio.
¿Qué es el proceso Bayer?
En el proceso Bayer se obtiene alúmina pura u óxido de aluminio a partir de bauxita. Para ello, la bauxita molida se trata con hidróxido de sodio calentado y posteriormente se filtra, se enfría y se sigue procesando.
¿Cómo se produce el aluminio puro?
El aluminio puro se produce mediante el proceso Hall-Héroult. El óxido de aluminio se disuelve en criolita fundida y se separa en aluminio y oxígeno mediante electrólisis de sales fundidas.
¿Por qué el aluminio se recicla fácilmente?
El aluminio es muy reciclable. El reciclaje requiere solo alrededor del cinco por ciento de la energía necesaria para producir aluminio primario.
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