Processo de produção e fabricação de alumínio explicado

O alumínio é encontrado em uma vasta gama de produtos, desde latas de refrigerante até componentes automotivos. No entanto, muitas pessoas não sabem do que o alumínio é feito ou como ele é feito. Embora o alumínio seja  encontrado em abundância na crosta terrestre  no mineral criolita e na rocha bauxita, você não o encontrará em sua forma pura em produtos de uso diário. 

O alumínio é feito de outros elementos porque  não ocorre naturalmente em forma pura. Ele precisa passar por processos químicos antes de ser transformado em produtos padrão, como papel alumínio e embalagens de alimentos. Quer saber mais sobre fabricação de alumínio, acesse https://refracont.com.br/

A história do alumínio

O alumínio é um dos metais mais novos encontrados pelo homem. O metal como o conhecemos hoje foi descoberto no século 19, embora suas raízes sejam muito mais antigas.

O sal à base de alumínio conhecido como alume tem sido usado nas indústrias de couro e papel por sua resistência ao fogo propriedades desde a antiguidade. Um químico inglês chamado Humphry Davy teorizou em 1808 que o alumínio poderia ser produzido pela redução eletrolítica da alumina, ou alumina. No entanto, ele não tinha o equipamento para realizar sua ideia.

Em 1825, um homem chamado Hans Christian Oersted criou uma liga de alumínio com base nas ideias de Humphry Davy. O químico alemão Friedrich Woehler continuou o trabalho de Hans Christian Oersted para formar os primeiros pequenos montes de alumínio fundido solidificado em 1845.

Outro químico, Henri-Etienne Sainte-Claire Deville, foi o primeiro a produzir produtos químicos usados no método do alumínio e aplicá-los no setor industrial. Em 1856, Henri-Etienne Sainte-Claire Deville trabalhava na fabricação de alumínio industrial na França. Esse alumínio industrial lembrava a prata – ambos eram metais caros para a fabricação de itens de luxo, como joias.

Nos primeiros anos de produção, o material era usado para fazer medalhas. Isso foi na época da liderança de Napoleão III. Napoleão III apoiou a produção de alumínio na França, levando a um futuro promissor para o metal.

Os processos hall-heroult e bayer

Dois indivíduos, Paul Heroult e Charles Hall, redefiniram o processo de criação de alumínio em 1886. O engenheiro e estudante reconheceu que a redução do óxido de alumínio fundido na criolita era eficaz para fazer alumínio usando energia elétrica. O processo Hall-Heroult é uma forma primária de fazer alumínio no século 21.

Outro método para produzir alumínio foi descoberto por Karl Josef Bayer em 1888. O processo Bayer envolve o aquecimento da bauxita e uma mistura alcalina para criar o alumínio.

Etapas na produção e fabricação de alumínio 

Em geral, o processo de fabricação de alumínio envolve três etapas: mineração de bauxita, extração de alumina da bauxita extraída e transformação da alumina em alumínio. Neste guia, veremos cada etapa do processo de produção de alumínio, da mina às prateleiras, para mostrar como ele é feito.

Passo 1: O processo de mineração de mineração de bauxita

O primeiro passo na produção de alumínio primário é a mineração de bauxita. A bauxita é  a principal fonte de alumínio. Uma rocha de bauxita não tem uma composição específica. Em vez disso, contém minerais de alumínio junto com minerais de argila e outros materiais insolúveis, como o quartzo. A bauxita é geralmente encontrada na camada superficial do solo em regiões tropicais e subtropicais e é abundante na África, América do Sul e Oceania.

A mineração de bauxita exige o uso de equipamentos pesados. Os mineradores geralmente usam máquinas como escavadeiras, raspadeiras, carregadeiras frontais e escavadeiras hidráulicas para ajudar na escavação. Áreas ricas em bauxita podem ser restauradas assim que o processo de mineração de alumínio for concluído.

O que é bauxita ?

A bauxita é um tipo de rocha sedimentar com traços de alumínio. Esta rocha é a principal fonte mundial de alumínio, e os especialistas devem refinar a rocha sedimentar para criar alumina.

A maioria dos países possui bauxita bem abaixo da superfície da Terra, mas o material é mais abundante nas zonas tropicais. Além da África e da América do Sul, China, Índia e Indonésia são os principais fornecedores de bauxita.

A bauxita é usada principalmente na indústria de fabricação de alumínio, mas também há lugar para a rocha sedimentar nos campos de adesivos, cimento e produtos químicos.

Como você minera alumínio ?

O alumínio não existe naturalmente. Em vez disso, os especialistas devem minerar a rocha de bauxita e extrair vestígios de alumínio para criar peças de veículos, tecnologia aeroespacial e produtos.

Como a bauxita é extraída e extraída ?

A rocha de bauxita é extraída e extraída por meio de limpeza de terreno, escavação e remoção de seções espessas de minério de bauxita por meio de detonação ou escarificação. Saiba mais sobre o processo de mineração de bauxita abaixo.

Limpar a terra e remover o solo superficial

A bauxita é normalmente encontrada perto da superfície e extraída da terra por meio de técnicas de mineração a céu aberto ou mineração a céu aberto. Ambos os métodos de mineração envolvem a remoção do solo e das rochas que cobrem a camada de bauxita.

A mineração começa com a remoção de árvores e vegetação. O solo superficial é então removido e armazenado para o processo de restauração pós-mineração. Na maioria das áreas florestais onde ocorre a mineração de bauxita, a terra retorna ao seu ecossistema original. Isso é possível por meio de práticas de reabilitação de minas que incluem o nivelamento da terra e a substituição do solo superficial que foi deslocado.

Os mineradores devem garantir que o ciclo de produção de alumínio não interfira na vida animal e vegetal nos locais de mineração. Portanto, a lama vermelha é removida das áreas de mineração para evitar a poluição nociva ao meio ambiente.

Quebrar, carregar e transportar

Uma vez que os mineradores alcancem a camada de bauxita, eles podem usar métodos de perfuração ou detonação para quebrar a bauxita em pedaços soltos. As peças de bauxita são geralmente carregadas em um caminhão ou outro veículo e transportadas para uma usina para trituração e classificação.

Algumas formas de bauxita exigem que os mineradores limpem e sequem os materiais antes de enviá-los para as refinarias. Nesses cenários, a argila é removida da bauxita e os materiais são colocados em fornos. A bauxita também pode ser transportada em vagões ou navios para o processo de produção do alumínio. A maioria das refinarias de alumina está localizada perto das minas para agilizar o transporte.

Embora a bauxita tenha várias aplicações, cerca de  85% da produção de bauxita é usada para fabricar alumina. À medida que a demanda por produtos de alumínio de qualidade continua a crescer, também aumenta a necessidade de mineração de bauxita. Estima-se que as atuais reservas de bauxita durarão séculos.

Passo 2: Transformando bauxita em alumina através do processo bayer

A segunda etapa na produção de alumínio é o refino da alumina. Para separar a alumina da bauxita, a rocha sedimentar é exposta à soda cáustica em temperaturas extremas. A alumina pode ser removida da bauxita, mas o processo requer o uso de tanques precipitadores em uma instalação de refino.

O que é alumina ?

Alumina é o nome dado ao óxido de alumínio, que  é um pó branco e inodoro. A alumina é usada em muitas indústrias diferentes. Por exemplo, é aplicado na fabricação de tintas metálicas, bem como na produção de isolamentos de velas de ignição.

Os profissionais usam a alumina como matéria-prima para a produção de alumínio metálico. A alumina existe como um composto químico de alumínio e oxigênio e tem uma grande semelhança física com o sal de cozinha. O composto apresenta um ponto de ebulição de 2.980 graus Celsius e um ponto de fusão de 2.040 graus Celsius.

Com a alumina é refinada ?

O refino de alumina envolve a extração de alumina da bauxita usando um método chamado processo Bayer. A maioria das refinarias do mundo ainda usa o processo Bayer,  que foi inventado em 1887, para produzir alumina. De  cada dois quilos de alumina, você pode criar um quilo de alumínio.

O processo Bayer envolve a dissolução da bauxita com soda cáustica. A filtragem é necessária para remover as impurezas. Os profissionais movem a mistura de alumina para precipitadores para resfriamento, e as sementes de hidróxido de alumínio são combinadas para estimular a criação de cristais de hidróxido de alumínio. Assim que o hidróxido de alumínio solidificar e assentar na base do tanque, ele pode ser retirado. O hidróxido de alumínio deve ser lavado e aquecido para remover a água.

Ao final do processo de refino, a alumina apresenta-se como um delicado pó branco.

O processo bayer explicado

O processo Bayer foi inventado pelo químico austríaco Karl Josef Bayer. Quando os químicos descobriram que podiam combinar o processo Bayer com o processo eletrolítico Hall-Heroult, ambos os métodos ganharam popularidade no mundo da produção de alumínio. O processo Bayer consiste nas seguintes etapas:

1. A bauxita é triturada, lavada e seca.
2. Em seguida, uma solução aquecida de hidróxido de sódio é usada para dissolver a bauxita.
3. A mistura passa por um processo de filtração para retirar as impurezas conhecidas como “lama vermelha”.
4. A solução contendo óxidos de alumínio é transferida para um tanque chamado precipitador.
5. No tanque do precipitador, a solução esfria e pequenas partículas de hidróxido de alumínio são adicionadas para estimular o crescimento de cristais sólidos de hidróxido de alumínio.
6. Os cristais de hidróxido de alumínio depositam-se no fundo do tanque do precipitador e são removidos.
7. O hidróxido de alumínio é então lavado para remover os resíduos e então aquecido para remover o excesso de água.

O processo Bayer resulta em alumina, que se parece com o açúcar na aparência. Descubra agora como a produção e fabricação de alumínio pode revolucionar seu negócio, clicando neste link!

Passo 3: Alumina para alumínio com o processo hall-heroult

Uma vez que a alumina é formada, ela precisa passar por um processo de fundição, chamado processo Hall-Heroult, para produzir alumínio puro. O processo de fundição envolve a extração de alumínio por métodos de aquecimento e fusão.

Charles Hall e Paul Heroult inventaram simultânea e independentemente o processo Hall-Heroult em 1886. O processo ainda é usado hoje para fazer alumínio.

O processo Hall-Heroult é usado para produzir  a maior parte do alumínio comercial . Consiste nas  seguintes etapas :

1. Em um pote revestido de carbono, a alumina é dissolvida em um banho de criolita fundida. 
2. Ânodos de carbono, que são usados ​​para conduzir eletricidade, são colocados nos potes.
3. Uma corrente elétrica passa pelos ânodos e pela mistura de alumina-criolita. 
4. A eletricidade mantém a mistura extremamente quente e permite que a alumina se separe em alumínio e oxigênio.
5. O alumínio fundido é sifonado dos potes e transferido para uma fundição para ser formado em blocos, chamados de lingotes, placas ou outras formas.

Passo 4: O alumínio é fabricação em produtos acabados

Depois que o alumínio é moldado, ele é distribuído aos fabricantes que o transformam em produtos de consumo. Um fabricante criará novos produtos de alumínio refundindo-os e adicionando ligas ou outros materiais necessários. O alumínio puro não apresenta grande resistência à tração. Por esta razão, muitas vezes é  misturado com pequenas quantidades de diferentes materiais, como cobre, ferro ou titânio, para torná-lo mais forte ou dar-lhe outras propriedades. Os fabricantes então reformularão a mistura na forma desejada.

Métodos comuns de fabricação de alumínio

Muitos fabricantes encomendam grandes placas de alumínio. Eles enrolam as placas em folhas finas para uso na fabricação de folhas, latas e painéis de automóveis. O alumínio é um excelente material para a produção de latas de bebidas e alimentos, por exemplo. Isso porque  as latas de alumínio são infinitamente recicláveis, leves, fáceis de resfriar, lisas o suficiente para imprimir etiquetas e boas para preservar o produto em seu interior.

O termo fabricação de alumínio descreve o processo de fabricação de alumínio em uma nova forma ou produto. Algumas das técnicas de fabricação mais comuns são descritas abaixo.

Extrusões de alumínio

As técnicas de extrusão envolvem guiar um pedaço de alumínio através ou ao redor de uma matriz para remodelar o metal. Dependendo do produto que você está fabricando, é possível concluir os métodos de extrusão de alumínio onde o alumínio é aquecido ou à temperatura ambiente.

Fundição de alumínio

Os profissionais confiam nas fundições de alumínio para criar produtos a partir de moldes. Com os métodos de fundição, o alumínio é aquecido até que mude para a forma líquida. O metal líquido é então despejado em uma matriz ou molde onde esfria e endurece para assumir a forma e o tamanho da peça de moldagem.

As peças fundidas de alumínio geralmente são criadas usando ligas 4xxx e 5xxx devido à sua excelente resistência ao desgaste.

Forjamento de alumínio

O processo de forjamento exige que os fabricantes comprimam o alumínio na forma desejada, martelando ou batendo as folhas de alumínio. O forjamento de alumínio é necessário quando os componentes ou produtos devem ser excepcionalmente duráveis. Por exemplo, peças de veículos podem estar sujeitas a técnicas de forjamento para melhorar a capacidade de lidar com a tensão dos materiais.

Conformação e laminação de alumínio

O alumínio é flexível e macio. Ligas selecionadas como o alumínio 3003, que contém manganês, podem ser laminadas em folhas ou chapas. Os fabricantes podem criar grandes seções de alumínio para montar veículos, aviões, vagões e outras tecnologias.

Desenho de alumínio

Os tomadores de decisão nas indústrias elétrica e de construção contam com métodos de fabricação de trefilação de alumínio para puxar o metal através de matrizes. O desenho do alumínio permite que os trabalhadores estiquem o metal em fios ou latas para armazenar líquidos como tinta.

Usinagem de alumínio

Alguns trabalhos de fabricação requerem corte em chapas de metal. A usinagem descreve o processo de alterar a forma e o tamanho de um produto de metal removendo seções.

O alumínio muda de forma quando exposto ao calor, por isso é crucial usar equipamentos, ferramentas e lubrificantes especializados para esculpir peças e produtos de alumínio.

Corte por jato de água

Em vez de usar calor, os fabricantes podem borrifar água sob alta pressão nas superfícies de alumínio. As operações de corte por jato de água permitem a alteração da forma do metal sem alterar suas propriedades originais como o calor faria.

Soldagem de alumínio

Os fabricantes de metal podem fundir duas peças de alumínio por meio de procedimentos de soldagem com gás inerte de metal (MIG) ou gás inerte de tungstênio (TIG). É possível unir superfícies metálicas aquecendo um fio de alumínio.

Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Alum%C3%ADnio

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