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Extracción del aluminio a partir del mineral de bauxita es un proceso industrial que involucra varias etapas exigentes. El método más utilizado es el proceso Bayer, seguido por la electrólisis Hall-Héroult. Aquí te explico los pasos involucrados:

1. Proceso Bayer: Obtención de alúmina (óxido de aluminio)

Trituración y molienda:

• La bauxita es triturada en pequeños fragmentos para facilitar la extracción.

Digestión:

• Los fragmentos de bauxita se mezclan con una solución caliente de hidróxido de sodio (NaOH).
• Este proceso se realiza en autoclaves bajo alta presión y temperatura (~150-200°C).
• El hidróxido de sodio disuelve el óxido de aluminio en la bauxita, formando aluminato de sodio al mismo tiempo que los residuos insolubles (incluidos productos de hierro y sílice) son removidos.

Clarificación:

• La suspensión resultante se filtra para separar los residuos insolubles ("lodo rojo") de la solución de aluminato de sodio.

Precipitación:

• La solución de aluminato de sodio se enfría y se agita, lo que causa la precipitación de cristales de hidróxido de aluminio (Al(OH)3).
• Estos cristales se filtran y se lavan.

Calcinación:

• El hidróxido de aluminio filtrado se calienta a 1000-1100°C en hornos rotatorios o de lecho fluidizado.
• El calentamiento produce alúmina (Al2O3) y libera agua.

2. Proceso Hall-Héroult: Electrólisis de la alúmina para obtener aluminio

Disolución de alúmina en criolita:

• La alúmina se disuelve en criolita fundida (Na3AlF6), lo que reduce el punto de fusión de la mezcla a aproximadamente 950-1000°C.
• Este proceso se realiza en una celda electrolítica.

Electrólisis:

• La celda electrolítica contiene un cátodo (de carbono) y ánodos (de carbono o grafito).
• Una corriente eléctrica se pasa a través de la celda, descomponiendo la alúmina en aluminio y oxígeno.
• El aluminio se forma en el cátodo en la parte inferior de la celda, mientras que el oxígeno reacciona con el ánodo de carbono, formando dióxido de carbono (CO2).

Recolección:

• El aluminio líquido acumulado en el fondo de la celda se extrae periódicamente.

Resumen de las reacciones químicas

• Proceso Bayer:

  • Digestión: Al2O3 + 2 NaOH + 3 H2O -> 2 NaAl(OH)4
  • Precipitación: NaAl(OH)4 -> NaOH + Al(OH)3
  • Calcinación: 2 Al(OH)3 -> Al2O3 + 3 H2O

• Proceso Hall-Héroult:

  • 2 Al2O3 (disuelta en criolita) -> 4 Al + 3 O2
  • En el ánodo: C + O2 -> CO2

Este proceso es energéticamente intensivo y requiere alta tecnología y equipos especializados. La eficiencia y sostenibilidad del proceso son áreas de investigación continua en la industria del aluminio.