O Alumínio
Atualizado em 27-Nov-2000.
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Acredita-se que o alumínio tenha se formado através de sucessivas colisões dos átomos de hidrogênio em altas temperaturas e fortes pressões durante o nascimento do sistema solar.
Mas a história do alumínio, como hoje o conhecemos, é recente. Ele surgiu quando a Alcoa nasceu, em 1886, com o primeiro processo de transformação do alumínio em quantidade.
Há mais de 7 mil anos, os ceramistas da Pérsia faziam seus vasos de um tipo de barro contendo óxido de alumínio – o que hoje conhecemos como alumina. Trinta séculos depois, os egípcios e babilônicos usavam outro tipo de alumínio em suas fábricas de cosméticos e produtos medicinais. Até então, ninguém sabia sobre o alumínio. Ninguém tinha visto. Apesar de ser o mais abundante metal na crosta terrestre, ele não se encontrava naturalmente na forma de metal.
Finalmente, em 1808, o senhor Humphrey Davy provou a existência do alumínio, dando-lhe este nome. Logo depois, o físico alemão Hans Christian Oersted se encarregou de produzir pequenas quantidades do metal.
Outros melhoraram seu processo até 1869, quando 2 toneladas de alumínio foram produzidas. Isso baixou seu custo de $545 para $17 o grama, quase o mesmo valor da prata. Um preço razoável, tanto é que serviu para ornar a mesa da Corte Francesa, a coroa do rei da Dinamarca e a capa do Monumento de Washington.
Mas foi preciso uma grande quantidade, por um preço de produção muito baixo, para colocar o alumínio como um metal de primeira categoria. É aí que a Alcoa começou, em 1886.
Em meados de 1880, o alumínio era um metal semiprecioso, mais raro que a prata. Na Oberlin College de Ohio, o professor Frank Jewett mostrou a seus estudantes de Química um pequeno pedaço de alumínio e disse a eles que quem conseguisse descobrir um modo econômico de se obter este metal ficaria rico.
Um de seus estudantes, Charles Martin Hall, já vinha fazendo experimentos com minérios desde os 12 anos de idade, num laboratório improvisado. Depois de formado, continuou seus experimentos. Aprendeu como fazer óxido de alumínio – alumina. Em 1886, ele colocou num recipiente um banho de criolita contendo alumina e passou uma corrente elétrica. O resultado foi uma massa congelada que ele trabalhou com martelo. E então, várias partículas de puro alumínio se formaram, dando origem a um dos metais mais usados pela indústria na história.
Da bauxita é extraída a alumina, que pelo processo de redução é transformada em alumínio. Alumina? Processo de redução? Afinal de contas, como o alumínio é feito? Acompanhe agora com detalhes todo este processo:
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1. |
Limpeza de camada de terra e vegetação | 8. | Armazenagem | 14. | Espessadores e lavadores | 20. | Armazenagem de Alumina |
| 2. | Mineração de Bauxita | 9. | Tributação | 15. | Remoção de lama residual | 21. | Célula eletrolítica |
| 3. | Transporte em caminhão | 10. | Cal | 16. | Filtro | 22. | Cadinho |
| 4. | Armazenagem de Bauxita | 11. | Soda Cáustica | 17. | Precipitadores | 23. | Forno de espera |
| 5. | Reflorestamento | 12. | Misturador de lama | 18. | Espessadores de classificação | 24. | Fabricação dos Lingotes |
| 6. | Carregamento em navio | 13. | Digestores | 19. | Calcinador Alumina | 25. | Lingote para Fundição |
| 7. | Descarregamento |
O processo de produção de alumínio é composto por uma série de reações químicas. Até mesmo a bauxita - minério do qual se extrai a alumina e o alumínio - é formado por uma reação química natural, causada pela infiltração de água em rochas alcalinas que entram em decomposição e adquirem uma nova constituição química. A bauxita encontra-se próxima à superfície, em uma espessura média de 4,5 metros, o que possibilita a sua extração a céu aberto com a utilização de retroescavadeiras.
Porém, antes de se iniciar a manutenção, alguns cuidados precisam ser tomados para se proteger o meio ambiente.A terra fértil acumulada sobre as jazidas é removida juntamente com a vegetação e reservada para um futuro trabalho de recomposição do terreno, após a extração do minério. Depois de minerada, a bauxita é transportada para a fábrica, onde chega em seu estado natural, com impurezas que precisam ser eliminadas. E aí se inicia a primeira reação química da série que vai viabilizar a obtenção da alumina e do alumínio. A bauxita é moída e misturada a uma solução de soda cáustica que a transforma em pasta. Aquecida sobre pressão e recebendo nova adição de soda cáustica, esta pasta se dissolve formando uma solução que passa por processos de sedimentacão e filtragem que eliminam todas as impurezas.
Esta solução, livre de todas as impurezas, esta pronta para que dela se extraia apenas a alumina. Isso é feito, mais uma vez, através de uma reação química. Em equipamentos chamados de precipitadores, a alumina contida na solução precipita-se através do processo chamado de "cristalização por semente". Esse material cristalizado só precisa ser lavado e secado através de aquecimento para que tenhamos o primeiro produto do processo de produção de alumínio: a alumina, um pó branco e refinado de consistência semelhante ao açúcar.
Quando se fala em reciclagem do alumínio, a primeira coisa que vem à cabeça são as latas de alumínio. Também não é para menos. Hoje, duas de cada três latas de alumínio são recicladas. É mais do que qualquer outro recipiente de bebidas (plástico, vidro ou ferro). O ato de reciclar latas usadas começou em 1968, na Califórnia. Por volta do ano 2000, as indústrias pretendem coletar 75% das 50 bilhões de latas jogadas fora por ano. Mas não só as latas são recicladas. Mais de 85% do alumínio de automóveis é recuperado, e entre 60% e 70% do alumínio usado em novos veículos é feito de material reciclado.
Produtos de alumínio são ideais para reciclagem porque é muito mais barato reaproveitá-los do que fazer alumínio novo do minério de bauxita. A reciclagem requer menos de 5% da energia usada para fazer alumínio. Para se ter uma idéia, 20 latas recicladas podem ser feitas com a energia necessária para produzir uma lata usando minério virgem. Reciclando uma lata de alumínio, economizamos energia para manter uma lâmpada de 100 W acesa durante 3 horas e meia ou deixar a televisão ligada por três horas. A indústria do alumínio economiza energia necessária para gerar cerca de 7.5 quilowatt/hora de eletricidade. Além disso, o processo de reciclagem economiza etapas: a matéria é simplesmente derretida e moldada novamente, eliminando a extração, refino e redução. A reciclagem também poupa tempo e dinheiro. Derreter latas usadas de alumínio demora metade do tempo e tem 1/10 dos custos de mineração e refino do minério, reduzindo a dependência de importação de bauxita.
Fornecendo as latas para a reciclagem, a população ajuda a completar o ciclo do alumínio; uma lata reciclada volta aos supermercados em cerca de 90 dias.
A reciclagem de latas também tem um importante papel social. Cria novos empregos em centros de reciclagem, empresas de alumínio, transporte e empresas que dão suporte à indústria do alumínio.
Alumina: Da mina, a bauxita é enviada à refinaria, onde isola-se o óxido de alumínio, através da retirada dos outros componentes (óxidos de ferro e de silício). Na refinaria, o minério é misturado com uma solução de soda cáustica, formando o aluminato de sódio. Depois que o óxido de ferro e outras impurezas são precipitadas, acrescenta-se cristais de alumínio hidratado. Formam-se cristais pesados que são posteriormente triturados para expelir a água remanescente, deixando um pó branco fino chamado alumina, que é encaminhado para a redução. De 4 a 6 toneladas de minério de bauxita são produzidas 2 toneladas de alumina.
Aluminotermia: A reação aluminotérmica, ou o processo de redução de Goldschimdt, é a reação entre o alumínio pulverizado e um óxido metálico. A reação, que produz um quantidade considerável de calor, reduz o óxido metálico para metal.
Anodização:
É o processo eletrolítico de produção de uma película penetrante e integral
de óxido em superfície de alumínio. A espessura e outras características
da película podem ser controladas para se atender a requisitos diversos
de melhoria da resistência à corrosão, melhoria da resistência à abrasão
ou para fins decorativos. Pode ser fosca ou brilhante, natural ou a cores.
Banho de criolita: Consiste numas das etapas do processo de redução eletrolítica, na qual a alumina é dissolvida num banho dessa substância, em grandes fornos eletrolíticos.
Bauxita: Embora existam numerosos minérios que originam o alumínio, encontrados em grandes quantidades no mundo todo, o minério normalmente utilizado na produção de alumínio é a bauxita. Ela é composta de uma variedade de substâncias, com o óxido de alumínio sendo o seu componente dominante. São necessárias 4 a 6 toneladas de minério para produzir 1 tonelada de alumínio.
Condutividade térmica: É a propriedade de conduzir calor. O alumínio tem alta condutividade térmica; como tem peso relativamente baixo por decímetro cúbico, é o condutor de calor mais eficiente dos metais comuns. Existe uma aparente contradição ao dizermos que o alumínio é um bom condutor térmico e também um ótimo isolante. Esse parodoxo é explicado quando compreendemos as diferentes formas de transferência de calor – por condução, por convecção e por radiação. A natureza refletiva do alumínio age como isolante da tranferência de calor por radiação.
Coquilha:
É um molde metálico no qual é feito o vazamento do metal, sob pressão
ou por gravidade.
Extrusão:
É o processo metalúrgico que consiste na deformação plástica
a quente do tarugo de alumínio fazendo-o passar pela ação de um pistão,
através do orifício de uma matriz que apresenta o contorno da seção do
produto que se quer obter.
Fundição: É o processo metalúrgico que
consiste em obter um produto sólido a partir do metal de alumínio em estado
líquido, mediante solidificação em um molde. Há muitas técnicas usadas
em fundição de alumínio, dependendo do tamanho, complexibilidade e quantidade
do produto final desejado. A fundição em areia utiliza moldes de misturas
de areias especiais para criar formas grandes, complexas ou fluxos de
pequenas quantidades. Além dessa, as fundições em gesso, em molde de casca
e de revestimento compõem a fundição por gravidade, isto é, dependem da
gravidade no lançamento do metal no molde. A fundição sob pressão, por
outro lado, usa um pistão hidráulico para forçar o alumínio na matriz.
Esse método é preferido para produção em massa que requer bom acabamento
e alto padrão de precisão dimensional.
Laminação: É o processo metalúrgico
no qual o lingote de alumínio passa entre pares de laminadores – conjunto
de cilindros – sob pressão, a quente ou a frio, de forma a reduzir a espessura
e aumentar o comprimento e/ou a largura.
Laminado: É o produto proveniente de um processo de laminação. Produtos laminados classificam-se em três categorias, de acordo com a espessura: chapa grossa (maior que 6,35mm), chapa (entre 0,15 e 6,35mm) e folha (menor que 0,15mm).
Liga: É um material com propriedades metálicas, compostos de dois ou mais elementos químicos, dos quais um é sempre metal. As ligas de alumínio são misturas intencionais de elementos onde o alumínio é o elemento predominante.
Lingote: É o produto fundido na planta de redução, sob forma apropriada, que destina-se a fabricações subsequentes como laminação e extrusão.
Perfis:
São produtos dúcteis de seção tranversal uniforme ao longo de seu comprimento,
diferente da barra, do arame, do tubo e da chapa, fornecido em unidades
retas ou em rolos.
Redução eletrolítica:
Basicamente o processo de redução consiste em romper a liga entre o alumínio
e oxigênio através do uso de eletricidade. Após uma série de operações
forma-se alumínio liquefeito que é posteriormente fundido em lingotes.
Refletividade: É a propriedade de refletir ondas de rádio, radar e de calor. O alumínio é um refletor eficaz de ondas de rádio e radar, por isso é utilizado em antenas de rádio, material de cobertura e isolação externa. Além disso, um telhado de alumínio pode refletir até 95% do calor do sol por radiação.
Solda exotérmica: A
reação de pós de alumínio com óxidos metálicos e os agentes de liga desejados,
fornece o calor e o metal de enchimento suficiente para a solda. A solda
exotérmica é utilizada em cabos, bastões, trilhos e outros produtos de
aço, ligas níquel-cobre, bronze etc. Os três tipos de solda exotérmica
mais utilizados são a fusão, a pressão e o bronzeamento.
