Processo de Fabricação da Alumina

Processo de Fabricação da Alumina

1. INTRODUÇÃO

Segundo a Associação Brasileira de Alumínio (ABAL) o alumínio é o terceiro metal mais abundante da crosta terrestre e tem atualmente uma produção que supera a soma de todos os outros metais não ferrosos, como o cobre, chumbo, estanho e níquel. A rocha-minério do qual se obtém o alumínio é a bauxita, sendo que no Brasil a sua produção em 2007 ultrapassou 23 milhões de toneladas, segundo o Informe Mineral do Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM). O alumínio não é encontrado na forma metálica na natureza, mas em forma de óxido, a alumina (Al2O3), componente químico da bauxita, a qual possui mais de 40% do óxido (Sampaio et al., 2005). O beneficiamento ou processamento da rocha-minério tem como produto final a alumina, que sofre um processo de redução para a obtenção do alumínio metálico no estado líquido. Este presente relatório se fixará somente na fabricação de alumina e suas implicações ecológicas, desde a lavra até a sua obtenção pelo processamento da bauxita.

2. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DA ALUMINA

2.1. Lavra

Os métodos de lavra empregados para a extração da bauxita variam de acordo com a natureza dos corpos mineralizados. Em geral a lavra destes minérios é realizada segundo o método, a céu aberto, por tiras ou strip mining (Sampaio et al.,2005). Devem ser consideradas três etapas sequenciais na lavra da bauxita por este método: a primeira delas consiste na retirada e armazenamento da vegetação e do solo vegetal, a segunda é o decapeamento, ou seja, a retirada das camadas de solo que cobrem a bauxita e a terceira é a extração da bauxita, previamente descoberta. Fazem-se cortes paralelos no solo seguindo essas três etapas, sendo que as camadas de solo removidas servirão de preenchimento para o corte previamente minerado (Souza, 2001).

A reposição da camada vegetal é importante para manter a fertilidade do solo, minimizar a poluição do ar e da água, recuperar o habitat da fauna e restabelecer uma paisagem esteticamente agradável. A remoção da vegetação é realizada por tratores que a armazenam. Já a retirada do solo vegetal é realizada por escavadeiras e caminhões de pequeno porte, como mostra a figura 1.

Figura 1 – Retirada da terra vegetal com escavadeira e caminhões de pequeno porte.

A figura 2 mostra uma dragline realizando o decapeamento e sequencialmente a extração da bauxita. O decapeamento e a extração podem também serem feitos por escavadeiras.

Figura 2 – Decapeamento realizado por dragline.

2.2. Transporte

Da lavra, o minério escavado é transportado em caminhões fora-de-estrada até as instalações de britagem, onde é reduzido para seguir através de correia transportadora para as instalações de lavagem, ciclonagem e filtragem.

2.3. Beneficiamento

O beneficiamento é a fase que engloba tanto a redução granulométrica da bauxita até a obtenção da alumina calcinada. Então o processamento mineral da bauxita se inicia desde a britagem, que ocorre antes de ser transportada por correia transportadora, até os processos de refinamento para a obtenção da alumina. O procedimento de refinamento mais utilizado é o Bayer e o único a ser enfatizado neste relatório. Após a britagem, as principais fases de processamento da bauxita para produção de alumina, desde a entrada do minério até a saída do produto final são: moagem, digestão, filtração/espessamento, precipitação e calcinação. As operações de alumina têm um fluxograma de certa complexidade, que pode ser resumido em um circuito básico simples, conforme a figura 3 abaixo.

Figura 3 – Esquema básico de refinamento da bauxita para produção de alumina

Sampaio et al. (2005)explicamque o inicio do processo Bayer, se dá pela moagem da bauxita para uma granulometria abaixo de 208 µm, em seguida, a mesma será misturada a uma solução de soda cáustica (NaOH) a qual reage sob pressão em reatores, nestas condições a bauxita dissolve-se formando o aluminato de sódio (NaO.Al2O3), finalizando a etapa de digestão, enquanto as impurezas permanecem na fase sólida e são conhecidas como “lama vermelha”. Prosseguindo, para se separar a lama vermelha da fase líquida, realiza-se, mais comumente, etapas de espessamento seguidas de filtragem. O espessamento consiste em um processo de decantação que ocorre em tanques chamados de espessadores ou lavadores. O objetivo na fase de espessamento é adensar as partículas sólidas, podendo-se, para isto, utilizar-se de coagulantes que irão propiciar a formação de partículas mais densas que irão sedimentar e, assim, separar a fase líquida da sólida (lama vermelha). A precipitação é a etapa seguinte. Nela, a solução de NaO.Al2O3 na fase líquida, já livre da lama vermelha, sofre uma redução na temperatura e é feita a adição de uma quantidade pequena de cristais de alumina (semeadura) para estimular a precipitação. Como produto da precipitação, tem-se o Al(OH)3, na fase sólida, e o NaOH, na fase líquida, ou seja, uma ação reversa a da digestão (Silva et al., 2007). O Al(OH)3 cristalizado é enviado para a etapa de calcinação, enquanto uma quantidade de NaO.Al2O3, na fase líquida, com soda cáustica retorna para a digestão. A calcinação é a etapa final do processo, em que o Al(OH)3 é lavado para remover qualquer resíduo que ficou da fase líquida não cristalizada, posteriormente é secada. Em seguida a alumina é calcinada a aproximadamente 1000 °C para desidratar os cristais, formando cristais de alumina puros, de aspecto arenoso e branco, como mostra a figura 4 (Silva et al., 2007). A equação 1 mostra a reação química que caracteriza a calcinação.

(1)

Figura 4 – Alumina obtida através do processo de Bayer.

A lama vermelha, resíduo insolúvel descartado nas estapas de espessamento e filtragem, é composto por óxidos insolúveis de ferro, quartzo, aluminossilicatos de sódio, carbonatos e aluminatos de cálcio e dióxido de titânio (geralmente presente em traços). A lama vermelha sofre uma lavagem através de um processo de sedimentação com fluxo de água em contracorrente e posterior deságüe para a recuperação do NaOH (Silva et al., 2007).

2.4. Disposição e aplicações alternativas para a lama vermelha

A má disposição ou alocação da lama vermelha pode ocasionar diversos problemas, como: a contaminação da água de superfície e subterrânea por NaOH, ferro, alumínio ou outro agente químico; o contato direto com animais, plantas e seres humanos; o vento pode carrear pó dos depósitos de lama vermelha seca, formando nuvens de poeira alcalina; impacto visual sobre uma extensa área (Silva et al., 2007).

Alguns casos de acidentes ambientais decorrentes da má disposição da lama vermelha ocorreram são relatados na literatura. Por exemplo, no Brasil, houve no município de Barcarena (PA) um vazamento de lama vermelha, atingindo as nascentes do rio Murucupi. Da nascente a foz do rio houve mudança na tonalidade das águas, com o aumento nos teores de alumínio e sódio e possível contaminação do aqüífero (De Jesus et al., 2004).

Durante muito tempo a lama vermelha era considerada inaproveitável para a indústria de alumínio (Chaves, 1962), mas hoje se vê que os custos e as implicações ambientais envolvidas obrigam a indústria a procurarem a sustentabilidade para reduzirem os impactos ambientais e, consequentemente, reduzir o volume deste resíduo para a disposição final (Silva et al., 2007). Silva et al. (2007) relataram em trabalho sobre lama vermelha que existem diversos estudos sobre aplicações deste resíduo, algumas destas aplicações citadas são: recobrimento para aterros e pavimentos; insumos para produção de cimentos especiais, esta aplicação tem problemas relativos à alcalinidade da lama vermelha; produção de revestimento cerâmico (porcelanas, vítricos e eletroporcelanas) e a participação da lama vermelha na confecção de tijolos, telhas, isolantes, etc.

3. CONCLUSÃO

A sustentabilidade do processo de fabricação de alumina é praticado, com certa eficiência, na lavra, na qual o método de lavra utilizado é o de tiras, que repõe as fases do solo ao mesmo tempo em que se ocorre a extração do minério. Notou-se que as implicações ambientais são mais salientes na fase do beneficiamento da bauxita, na qual há a produção de lama vermelha, onde os custos relacionados a disposição, gerenciamento e aos impactos ambientais consequentes da inadequada alocação da lama vermelha são elevados. Conclui-se que a indústria do alumínio se sentirá cada vez mais motivada a encontrar aplicações para a lama vermelha que reduza os custos relacionados à alocação e ao meio ambiente, mantendo assim a sustentabilidade do processo.

4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ABAL – Associação Brasileira do Alumínio, http://www.abal.org.br/aluminio/producao_alupri.asp. Acessado em setembro de 2009.

DE JESUS, I. M., SANTOS, E.C.O, BRABO, E. S., LIMA, M. O., MENDES, R. A., FAIAL, K. R. F., CARNEIRO, B. S., MASCARENHAS, A. S., SILVA, J. K. R., CARNEIRO, J. S., RODRIGUES, A. V., BATISTA, E. F., FAIAL, K. F., BARBOSA, F. F. S., “Avaliação dos impactos ambientais no rio Murucupi em decorrência do transbordo de efluentes de uma bacia de resíduos sólidos no município de Barcarena-Pará”, In: Congresso da Associação Brasileira de Química, Fortaleza, Ceará, Brasil, 2004.

DNPM, “Informe Mineral” Séries de Estudos e Política Mineral, 1° semestre de 2008,V.6, 24p.

Sampaio, J.A.; Andrade, M.C.; Dutra, A.J.B., 2005 “Bauxita” In: Rochas & Minerais Industriais, Ed. A.B. da Luz; F.F Lins, CETEM/MCT, Rio de Janeiro RJ, pp.279-304.

Souza, J.C., 2001 “Métodos de Lavra a Céu Aberto” Apostila da disciplina métodos de lavra a céu aberto, UFPE, Recife-PE, 90 p.

Silvio, E.B.F.; Alves, M.C.; Da Motta, M., 2007 “Lama vermelha da indústria de beneficiamento de alumina: produção, características, disposição e aplicações alternativas” Revista Matéria, Recife-PE, v. 12, n. 2, pp. 322 – 338.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MINAS

LABORATÓRIO DE TECNOLOGIA MINERAL

Processos de Fabricação da Alumina

Relatório

IDENTIFICAÇÃO

Nome do aluno: Juliano Barbosa dos Santos; Pollyanna Magalhães; Thiago Couceiro; Thiago Fernandes; Tiago Rodrigues.

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