Processo Bayer: Produção de Alumina a Partir da Bauxita

O alumínio é o terceiro metal mais abundante da crosta terrestre. A rocha-minério da qual se obtém o alumínio é a bauxita. Atualmente, possui uma produção que supera a soma de todos os outros metais não ferrosos, como o cobre, chumbo, estanho e níquel.

O alumínio não é encontrado na forma metálica na natureza, mas sim na forma de óxido, a alumina, componente químico da bauxita, a qual possui mais de 40% desse óxido. 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.

Etapas Iniciais da Produção de Alumina

Da Mina à Fábrica, o processo de fabricação de Alumina simplificadamente segue a seguinte sequência:

• Lavra
• Transporte
• Beneficiamento

Beneficiamento da Bauxita (Processo Bayer)

O beneficiamento é a fase que engloba a redução granulométrica da bauxita até a obtenção da alumina calcinada. O processamento mineral da bauxita se inicia desde a britagem, que ocorre antes de ser transportada por correia, até os processos de refinamento para a obtenção da alumina. O procedimento de refinamento mais utilizado é o Processo Bayer.

Após a britagem, as principais etapas de processamento da bauxita para produção de alumina, desde a entrada do minério até a saída do produto final, são:

1. Moagem
2. Digestão
3. Filtração/Espessamento
4. Precipitação
5. Calcinação

Moagem

O início do Processo Bayer se dá pela moagem da bauxita para uma granulometria abaixo de 208 μm.

Digestão

A bauxita é misturada a uma solução de soda cáustica (hidróxido de sódio), a qual reage sob pressão em reatores. Nestas condições, a bauxita dissolve-se, formando o aluminato de sódio. Ao final desta etapa, as impurezas permanecem na fase sólida (conhecida como lama vermelha).

Espessamento

Consiste em um processo de decantação que ocorre em tanques chamados de espessadores ou lavadores. O objetivo é adensar as partículas sólidas, podendo-se, para isto, utilizar coagulantes que irão propiciar a formação de partículas mais densas que irão sedimentar e, assim, separar a fase líquida da sólida (lama vermelha).

A lama vermelha, resíduo insolúvel descartado nas etapas de espessamento e filtragem, é composta 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 deságue para a recuperação da soda cáustica.

Precipitação

Nesta etapa, a solução de aluminato de sódio na fase líquida, já livre da lama vermelha, sofre uma redução na temperatura e é feita a adição de uma pequena quantidade de cristais de alumina (semeadura) para estimular a precipitação. Como produto, obtém-se o hidróxido de alumínio, na fase sólida, e a soda cáustica na fase líquida, caracterizando uma ação reversa à da digestão.

O hidróxido de alumínio cristalizado é enviado para a etapa de calcinação, enquanto uma quantidade de aluminato de sódio, na fase líquida, com soda cáustica, retorna para a digestão.

Calcinação

É a etapa final do processo, em que o hidróxido de alumínio é lavado para remover qualquer resíduo que tenha permanecido da fase líquida não cristalizada e, posteriormente, é seco.

(Lembrete: O minério do qual é obtido o alumínio é a Bauxita.)

Em seguida, a alumina é calcinada a aproximadamente 1000 °C para desidratar os cristais, formando cristais de alumina puros, de aspecto arenoso e branco.

Riscos Operacionais no Processo Bayer

Moagem:

Ruído de alta intensidade; Aerodispersóides (Poeiras muito finas).

Digestão:

Exposição a produtos químicos (Soda Cáustica); Explosões e vazamentos (Soda cáustica sob pressão/vapor).

Espessamento:

Quedas (na manutenção dos tanques); Contato com produtos químicos (na manutenção dos tanques).

Precipitação:

Acidentes (vazamentos de produtos químicos).

Calcinação:

Calor (Temperaturas na ordem de 1000°C); Explosões e vazamentos (Produtos químicos sob pressão e alta temperatura).

Impactos Ambientais da Lama Vermelha

A má disposição ou alocação da lama vermelha pode ocasionar diversos problemas, como:

• Contaminação da água de superfície e subterrânea por soda cáustica, ferro, alumínio ou outro agente químico.
• 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.

Aplicações Potenciais da Lama Vermelha

Aplicações deste resíduo incluem:

• 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, vítreos e eletroporcelanas).
• Participação na confecção de tijolos, telhas, isolantes, etc.

A indústria do alumínio está cada vez mais empenhada em encontrar aplicações para a lama vermelha que reduzam os custos relacionados à alocação e ao meio ambiente, mantendo, assim, a sustentabilidade do processo.