Alumina: Filtração no processo de produção de alumina

Dec 03, 2023

A produção de alumina a partir da bauxita é um primeiro passo vital na produção de alumínio. Os equipamentos de filtração e separação desempenham um papel significativo neste processo, em condições particularmente desafiadoras. Trevor Sparks explica.

O alumínio é um material extraordinariamente versátil e economicamente importante. Embora seja abundante na crosta do nosso planeta, a Terra não quer abrir mão facilmente deste metal prateado, leve, forte e resistente à corrosão. Embora seu minério (bauxita) seja extraído com relativa facilidade, geralmente com mineração de superfície, o processo de refino do metal exige muito esforço. Estima-se que a produção de alumínio seja responsável por cerca de 1% das emissões de gases com efeito de estufa provocadas pelo homem. No entanto, estes são um pouco compensados ​​pela redução dos gases com efeito de estufa emitidos por automóveis, camiões e comboios fabricados em alumínio em vez de aço [www.world-aluminium.org/About+Aluminium/Story+of].

A rota normal de produção seguida é refinar a bauxita em óxido de alumínio, ou alumina [Al2O3], que é um pó branco e cristalino. Este pó é então fundido para formar o metal alumínio. Como regra geral, são necessárias quatro toneladas de bauxita seca para produzir duas toneladas de alumina, que por sua vez fornece uma tonelada de alumínio metálico primário. Embora existam outras aplicações para a alumina, por exemplo como abrasivo ou em cerâmica, a grande maioria da produção global de alumina é convertida em alumínio metálico. Embora as fundições tendam a estar localizadas perto de onde o alumínio é necessário, as fábricas de alumina estão geralmente mais próximas da fonte de bauxita ou a caminho da fundição de alumínio. Deve-se também notar que também são necessárias grandes quantidades de combustível e hidróxido de sódio e a sua localização e custos de transporte também são factores na decisão da localização das fábricas de alumina.

A produção de alumina a partir da bauxita é uma indústria extremamente significativa por si só, mas é também um dos mais importantes utilizadores globais de tecnologia de filtração e separação. Uma planta típica de alumina pode usar aproximadamente 500 a 1.000 m2 de área de filtração por milhão de toneladas de produção (bem como muitas centenas de metros quadrados de área de espessador/clarificador por gravidade).

A produção de alumina quase dobrou nos últimos 20 anos, para mais de 80 milhões de toneladas. Uma proporção significativa deste aumento resultou da extracção de mais capacidade das centrais existentes ou da adição de fluxos adicionais a estas centrais. Os produtores mais significativos de alumina são Austrália, China e Brasil (ver Tabela 1).

Quase todas as fábricas de alumina no mundo usam o processo Bayer, patenteado há mais de 120 anos [Patente US 515.895 Processo de fabricação de alumina, Karl Bayer], para refinar bauxita em alumina. Neste processo, um grande volume de licor cáustico circula continuamente pela planta. A bauxita é alimentada na corrente cáustica e, após vários processos, a alumina é retirada da corrente. As principais etapas do processo incluem:

1) Dissolução dos minerais contendo alumínio utilizando licor cáustico em alta temperatura e pressão.

2) Remoção do resíduo sólido – a parte que não contém alumínio é geralmente uma mistura de minerais ricos em ferro.

3) Precipitação de hidróxido de alumina puro [Al(OH)3], sob condições de resfriamento controlado.

4) Calcinação do hidróxido de alumina para remover a água de cristalização para que fique pronto para a fundição de alumínio.

Este é um processo que utiliza um licor cáustico concentrado em alta temperatura e que produz um produto extremamente abrasivo – não ideal para equipamentos de filtração. Na verdade, os equipamentos de filtração nas fábricas de alumina enfrentam algumas das condições mais adversas encontradas em qualquer lugar da indústria de processo.

Um outro aspecto interessante deste processo é que ele depende de cada uma das motivações básicas para os tipos de filtração sólido-líquido:

• separação de líquidos valiosos de sólidos menos valiosos (separação de resíduos).