Alumina: Filtração no processo de produção de alumina

A produção de alumina a partir da bauxita é um primeiro passo vital na produção de alumínio. Os equipamentos de filtragem 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 desse metal prateado, leve, forte e resistente à corrosão. Enquanto seu minério (bauxita) é 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 de efeito estufa produzidas pelo homem. No entanto, estes são um pouco compensados ​​pela redução dos gases de efeito estufa emitidos por carros, caminhões e trens feitos de 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 cristalino branco. 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 primário metálico. Embora existam outras aplicações para a alumina, por exemplo, como abrasivo ou em cerâmica, a grande maioria da produção global de alumina passa a ser convertida em alumínio metálico. Enquanto as fundições tendem a estar localizadas perto de onde o alumínio é necessário, as plantas de alumina geralmente estão mais próximas da fonte de bauxita ou a caminho da fundição de alumínio. Também deve ser notado que grandes quantidades de combustível e hidróxido de sódio também são necessárias e sua localização e custos de transporte também são fatores para decidir a localização das plantas de alumina.

A produção de alumina a partir da bauxita é uma indústria extremamente significativa por si só, mas também é um dos usuários globais mais significativos da tecnologia de filtragem e separação. Uma planta de alumina típica pode usar aproximadamente 500–1000 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 praticamente dobrou nos últimos 20 anos, para mais de 80 milhões de toneladas. Uma proporção significativa desse aumento veio da redução de mais capacidade das usinas existentes ou da adição de fluxos adicionais a essas usinas. 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 dos EUA 515.895 Processo de fabricação de alumina, Karl Bayer], para refinar a bauxita em alumina. Nesse processo, um grande volume de licor cáustico circula continuamente pela planta. A bauxita é alimentada na corrente cáustica e, após uma série de processos, a alumina é retirada da corrente. As principais etapas do processo incluem:

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

2) Remoção do resíduo sólido – a parte não contendo 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 esteja pronto para a fundição de alumínio.

Trata-se de um processo que utiliza um licor cáustico concentrado em alta temperatura e que produz um produto extremamente abrasivo – não ideal para equipamentos de filtração. De fato, os equipamentos de filtragem em plantas de alumina enfrentam algumas das condições mais severas encontradas em qualquer lugar da indústria de processo.

Outro aspecto interessante desse 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).