Producción de aluminio y sus compuestos (II) α
Anuncio
Química de los Procesos Industriales Química de los Procesos Industriales 2006 Producción de aluminio y sus compuestos (II) 1 α-Al2O3 z Características de α-alúmina – – – – z Formación, a partir de 1000ºC Punto de fusión: aprox. 2000ºC Densidad: 3.98g/cm3 Dureza Mohs: 9 Calidad fundición: – Es el utilizado para obtener aluminio metálico – Contiene aproximadamente 25% de la forma α – Representa el 90% del óxido obtenido industrialmente 2 Aluminio... Obtención electrolítica z Materia prima: Al2O3 – Concentración: 2-8% z Electrodos: z Electrolito carbono básico: Na3AlF6 – CaF2: 5-7% – AlF3: 5-7% z Temperatura: Aluminio... Aluminio... 950-1000ºC 3 1 Química de los Procesos Industriales Na3AlF6 z Criolita natural z Criolita sintética • 6HF + Na[Al(OH)4] + 2NaOH → Na3AlF6 + 6H2O • 4AlF3 + 3Na2O → 2Na3AlF6 + Al2O3 z HF • CaF2 + H2SO4 → 2HF + CaSO4 z AlF3 • Al2O3·xH2O + 6HF → 2AlF3 + (x+3)H2O 4 Aluminio... La reacciones principales z Reacción catódica: • AlF63- + 3e- → Al + 6F- z Reacción anódica: • 2AlOF2- + C + 8F- → CO2 + 2AlF63- + 4e- z Reacción total: • 2Al2O3 + 3C → 4Al + 3CO2 Aluminio... 5 Celda electrolítica Aluminio... Aluminio... 6 2 Química de los Procesos Industriales Algunos datos z Condiciones en la celda – Voltaje aplicado: 5-6V – Intensidad de corriente: 40000-100000A z Consumos por 1Kg de aluminio – 2Kg alúmina – 0.6Kg carbón – 0.1Kg criolita – 15-20KWh 7 Aluminio... Consideraciones energéticas z La estructura de los costos – Electrolisis: 70% – Obtención de alúmina: 10% – Procesamiento del metal: 20% z Electrolisis: – Eficiencia de corriente: 90% – Eficiencia de energía: 40% 8 Aluminio... Consideraciones ambientales z Obtención de alúmina – Emisiones de partículas a la atmósfera – Hidróxido de sodio – Barros rojos z Electrolisis – Emisiones a la atmósfera • Compuestos de flúor • Hidrocarburos • Alúmina y carbón Aluminio... Aluminio... 9 3 Química de los Procesos Industriales Reciclaje z El 30% del aluminio producido es reciclado (aluminio secundario) z La producción de aluminio secundario requiere 5% de la energía del primario z Tiene importantes ventajas ambientales 10 Aluminio... Pureza del aluminio z Aluminio obtenido en electrolisis: – Pureza: 99.6%-99.9% – Principales impurezas: • • • • • Fe Ti, V, Mn Silicio Alúmina Criolita z Aluminio de alta pureza: – 99.95-99.99% Aluminio... 11 Refinado electrolítico del aluminio Aluminio... Aluminio... 12 4 Química de los Procesos Industriales Pirometalurgia z Reducción con C • 2Al2O3 + 9C → Al4C3 +6CO (1930-2030ºC) • Al4C3 + Al2O3 → 6Al + 3CO (2030-2130ºC) z Separación • • • • del aluminio Formación de aleación Electrolisis Destilación AlF3(g) + 2Al(aleación) → 3AlF(g) 13 Aluminio... Usos del aluminio z Material estructural – Aleaciones con Cu, Mg, Si, Mn • Duraluminio (4%Cu, 1% Mg, 0.5%Mn, 1% Si) • Bronces de aluminio (5-8% Cu) z z Conductores eléctricos Otros – – – – Espejos Pirotecnia Pinturas metalizadas Empaque para alimentos Aluminio... Aluminio... 14 5
