Alumínio

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Alumínio

  1. 1. 1 INSTITUTO FEDERAL DE PERNAMBUCO DEPARTAMENTO ACADÊMICO DEAMBIENTE, SAÚDE E SEGURANÇA TECNOLOGIA EM GESTÃO AMBIENTAL FUNDAMENTOS DE GEOLOGIA HERNANDE PEREIRA NATHÁLIA ARAÚJO DE AGUIAR VASCONCELOS ALUMÍNIO RECIFE 2013
  2. 2. 2 NATHÁLIA ARAÚJO DE AGUIAR VASCONCELOS ALUMÍNIO RECIFE 2013 Trabalho apresentado no curso de graduação em Tecnologia em Gestão Ambiental, do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco como requisito para à obtenção da nota da primeira unidade na Disciplina de Fundamentos da Geologia. Professor: Hernande Pereira
  3. 3. 3 SUMÁRIO Introdução4 Histórico6 Propriedades Químicas e Físicas8 Rochas Hospedeiras 10 Minerais de Ocorrência 10 Extração e Beneficiamento 16 Aplicações: Indústria 21 Saúde Meio Ambiente Referências 24 RECIFE 2013
  4. 4. 4 Introdução O alumínio, apesar de ser o terceiro elemento mais abundante na crosta terrestre, é o metal mais jovem usado em escala industrial. Mesmo utilizado milênios antes de Cristo, o alumínio começou a ser produzido comercialmente há cerca de 150 anos. Sua produção atual supera a soma de todos os outros metais não ferrosos. Esses dados já mostram a importância do alumínio para a nossa sociedade. Antes de ser descoberto como metal isolado, o alumínio acompanhou a evolução das civilizações. Sua cronologia mostra que, mesmo nas civilizações mais antigas, o metal dava um tom de modernidade e sofisticação aos mais diferentes artefatos. Porém, se já houve um elemento visto como "fadado ao fracasso", o alumínio seria um forte candidato. Ainda que antigos oleiros persas usassem esse metal para reforçar sua argila para a produção de cerâmica, o alumínio puro só foi descoberto em 1825. Naquele tempo, os seres humanos já usavam diversos metais e ligas metálicas (ou misturas de metais como o bronze) há milênios. © istockphoto.com / Marcus Lindström O alumínio em sua forma mais reconhecível Foi então que, em 1886, o norte-americano Charles Martin Hall e o francês Paul L. T. Heroult, trabalhando independentemente, desenvolveram um método para extrair alumínio do óxido de alumínio. O processo, uma forma de redução eletrolítica, requeria imenso volume de energia elétrica, mas produzia largas quantidades do metal prateado. Em 1891, a produção de alumínio já passava das 272 toneladas. E o metal começou a encontrar mercado em diversos produtos, como panelas, lâmpadas, linhas elétricas, carros e motocicletas. Hoje, passado mais de um século, o alumínio se tornou um símbolo de onipresença. Os Estados Unidos produzem mais de 5,1 milhões de toneladas do metal ao ano. E boa parte é usada para produzir latas de cerveja e refrigerantes - à razão de 300 milhões de latas de bebidas de Alumínio a cada dia ou 100 bilhões por ano. Nada mal para um elemento que passou despercebido por tanto tempo.
  5. 5. 5 Abaixo, algumas curiosidades sobre o Alumínio: O minério de alumínio predominante é a bauxita, a qual é constituída essencialmente de um óxido hidratado – Al2 O3 H2O – contando ainda óxido de ferro, sílica, óxido de titânio e pequenas quantidades de outros compostos. Nos minérios utilizados na produção de alumínio, o teor de Al2 O3 varia de 40 a 60% (CHIAVERINI, 1986). Descoberto em 1825, o alumínio é produzido em quantidades maiores que qualquer outro metal não ferroso utilizado na indústria. Embora seja abundante na crosta terrestre, não é fácil extraí-lo, pois ocorre na forma de compostos (substância formada por dois ou mais elementos químicos). Prateado, o alumínio é resistente e leve, pouco suscetível à corrosão e amplamente reciclável. Dos seus compostos, o óxido (coridon) é o mais duro dos metais depois do diamante (MOHS), o sulfato é utilizado nas indústrias de papel e o cloreto é importante catalisador em química orgânica e na fabricação de óleos lubrificantes.A têmpera, na hora da fabricação, é um fator primordial da qualidade das peças. É de difícil soldagem, quando se consegue soldar, perde 50% de suas propriedades mecânicas, pois destempera. Para superar esse inconveniente surgiram no mercado colas sintéticas especiais, mas que perdem a resistência a temperaturas elevadas e que não têm boa coesão na tração (BAUER, 2005). O alumínio e suas ligas são caracterizados por uma densidade relativamente baixa (2,7 g/cm³, em comparação com uma densidade de 7,9 g/cm³ para o aço), condutividade elétrica e térmica elevadas e uma resistência à corrosão em alguns ambientes comuns, incluindo a atmosfera ambiente. Muitas dessas ligas são conformadas com facilidade em virtude das suas elevadas ductilidades; isso fica evidente em virtude das finas folhas de papel alumínio nas quais o material relativamente puro pode ser laminado. Uma vez que o alumínio possui estrutura cristalina cúbica de face centrada - CFC, sua ductilidade é mantida até mesmo em temperaturas reduzidas. A principal limitação do alumínio está na sua baixa temperatura de fusão (600 ºC), o que restringe a temperatura máxima em que o alumínio pode ser utilizado (CALLISTER, 2002). Hoje, os Estados Unidos e o Canadá são os maiores produtores mundiais de alumínio. Entretanto, nenhum deles possui jazidas de bauxita em seu território, dependendo exclusivamente da importação. O Brasil tem a terceira maior reserva do minério no mundo, localizada na região amazônica, perdendo apenas para Austrália e Guiné. Além da Amazônia, o alumínio pode ser encontrado no sudeste do Brasil, na região de Poços de Caldas (MG) e Cataguases (MG). A bauxita é o minério mais importante para a produção de alumínio, contendo de 35% a 55% de óxido de alumínio (CHIAVERINI, 1986).
  6. 6. 6 Histórico Há sete milênios, ceramistas da Pérsia já produziam seus vasos com um tipo de barro que continha óxido de alumínio, que hoje conhecemos como alumina. Trinta séculos mais tarde, egípcios e babilônios usaram uma outra substância contendo alumínio na fabricação de cosméticos e produtos medicinais. Até então, nada se sabia sobre o metal na forma como o conhecemos hoje. Apesar de ser o 3º mais abundante do planeta, o metal puro não é encontrado naturalmente. O processo percorrido até conhecermos o alumínio na sua forma atual foi longo. Em 1807, Humphry Davy propôs o nome aluminum para este metal ainda não descoberto. Mais tarde resolveu-se trocar o nome para aluminium por coerência com a maioria dos outros nomes latinos dos elementos, que usam o sufixo -ium. Desta maneira ocorreu a derivação dos nomes atuais dos elementos em outros idiomas. Entretanto, nos Estados Unidos, com o tempo se popularizou a outra forma (“alumíno”), hoje admitida também pela IUPAC. Veja: 6.000a.C. - Os persas fabricaram potes e recipientes de argila que continham óxido de Alumínio (Al2O3). 3.000 a.C. -Argilas com alumina eram utilizadas por povos antigos do Egito e Babilônia para a fabricação de cosméticos, medicamentos e corantes de tecidos. 1809 - Primeira obtenção do que até então mais se aproximava do alumínio. Humphry Davy foi o mentor da descoberta, fundindo ferro na presença de alumina. Humphry Davy 1821 - O francês P. Berthier descobre um minério avermelhado, que contém 52% de óxido de alumínio, perto da aldeia de Lês Baux, no sul da França. É a descoberta da bauxita, o minério mais comum de alumínio.
  7. 7. 7 1825 - O físico dinamarquês Hans Christian Oersted consegue isolar o alumínio de outra maneira, a partir do cloreto de alumínio na forma como é conhecido hoje. 1854 - Primeira obtenção do alumínio por via química, realizada por Henry Saint– Claire Deville. Henry Saint-Claire Deville (França) 1855 - Deville mostra, na exposição de Paris, o primeiro lingote de um metal muito mais leve que o ferro. 1886 - Torna-se público o processo de obtenção de alumínio por meio da redução eletrolítica da alumina dissolvida em banho fundido de criolita. Esse procedimento foi desenvolvido separadamente pelo norte-americano Charles Martin Hall e pelo francês Paul Louis Toussaint Héroult, que o descobriram e o patentearam quase simultaneamente. Esse processo ficou conhecido como Hall-Heróult e foi o que permitiu o estabelecimento da indústria global do alumínio. Charles Martin Hall (EUA) e Paul Louis Toussaint Héroult (França)
  8. 8. 8 1945 - Na cidade de Ouro Preto (MG) é produzido o primeiro lingote de alumínio do Hemisfério Sul, na fábrica da Elquisa. 1ª corrida do Alumínio Propriedades Descoberto em 1825, o alumínio é produzido em quantidades maiores do que qualquer outro metal industrial, exceto o aço. Prateado, é resistente e leve, pouco suscetível à corrosão e reciclável. Embora seja o metal mais abundante na crosta terrestre, não é fácilextraí-lo, pois só ocorre na forma de compostos (substância formada por dois ou mais elementos químicos). A maior parte do alumínio que utilizamos vem de um minério (rocha ou mineral que ocorre na natureza e contém um elemento químico metálico) chamado bauxita. Bom condutor de calor, o alumínio não tem gosto nem cheiro, por isso é usado na forma de folhas na cozinha. O alumínio também costuma ser utilizado em aplicações que exigem economia de peso, como por exemplo, na estrutura do avião Concorde. Em contato com o ar reveste-se de uma fina camada de óxido, que preserva o resto do metal da oxidação, mesmo que esteja exposto à umidade. Sua resistência aumenta quando figura em ligas com pequenas porcentagens de cobre e manganês, sendo nesta forma aplicado na aeronáutica e no automobilismo. No comércio é encontrado em lingotes, folhas, tubos e fios, que são empregados na fabricação de diversas utilidades, tais como peças de automóveis, aviões, bicicletas, rádios, utensílios de cozinha, máquinas portáteis de furar e cortar, metros articulados, objetos artísticos, etc. Substitui o cobre nas linhas transmissoras de energia elétrica, quando há necessidade de condutores de pouco peso e maior tenacidade, e em muitas peças de aparelhos elétricos. É
  9. 9. 9 também componente de importantes ligas metálicas, como o "metal Delta", e de alguns tipos de bronze. Dos seus compostos, o óxido (coridon) é o mais duro dos metais, depois do diamante; o sulfato é usado nas indústrias de papel/no curtimento de peles e couros e como mordente; o cloreto é importante catalisador em química orgânica e na fabricação de óleos lubrificantes. A criolita foi o primeiro minério empregado para a sua obtenção, mas hoje, está de lado em virtude do descobrimento das minas de bauxita, que contém o metal em maiores proporções. A bauxita é encontrada em nosso país nos municípios de Ouro Preto, Mutuca e Poços de Calda, todos do estado de Minas Gerais. Outras fontes, porém, tem sido descobertas, mormente, na região de Carajás, ao Nordeste do país, onde se espera montar uma das maiores fábricas do mundo do produto, com colaboração japonesa. São grandes produtores mundiais de alumínio a Alemanha, Estados Unidos, Canadá, Noruega, França e a ex-URSS. Propriedades Químicas e Físicas Símbolo Al Número Atômico 13 Massa Atômica 26,98154 g/mol Estado de Oxidação 3 Ponto de Fusão 660,45 ºC Ponto de Ebulição 2520 ºC Densidade 2,7 g.cm -3 Potencial de Ionização 5,98 eV Potencial Elétrico 1,66 V Eletronegatividade 1,5 Volume Atômico 9,99 cm -3 Entalpia de Fusão 10.71 kJ/mol Entalpia de Vaporização 143.9 kJ/mol Pressão de Vapor 1 mm Hg a 1284 ºC Estrutura Cristalina Solubilidade Cúbica de Face Centrada Solúvel em HCl, H2SO4, água quente e soluções alcalinas.
  10. 10. 10 Curiosidades: • O alumínio possui altos índices de condutividade elétrica; • Não se altera em contato com o ar ou em presença de água, graças a uma fina capa de óxido que o protege de ataques do meio ambiente. Entretanto apresenta alta reatividade em contato com outros elementos: • Em presença de oxigênio, sofre reação de combustão, liberando grande quantidade de calor; • E ao combinar-se com halogênios (cloro, flúor, bromo e iodo) ou com o enxofre, produz imediatamente os respectivos haletos e sulfetos de alumínio. Rochas Hospedeiras O Alumínio ocorre em grandes quantidades em rochas do tipo alumínio-silicatos, tais como o feldspato e as micas. Quando essas rochas se decompõem formam argilas ou outras rochas metamórficas. Não existe um método simples ou econômico de extrair alumínio de feldspatos, micas e argilas. O alumínio é obtido a partir da bauxita, que pode ser AlO-OH(AL2O3.H2O) ou Al(OH)3(AL2O3.3H2O). As principais fontes são Austrália (36%), Guiné (17%), Brasil (8%), Jamaica (7%) e a ex-União Soviética (6%). Minerais de Ocorrência Existem 40 minerais que contém alumínio em sua composição química. Eis aqui os principais e mais conhecidos:
  11. 11. 11 Bauxita A bauxita é uma mistura natural de óxidos de alumínio. Seu principal componente é o Al2O3. A bauxita contém também sílica, óxido de ferro, dióxido de titânio, silicato de alumínio e outras impurezas em quantidades menores. Os principais hidróxidos de alumínio achados em proporções variadas na bauxita são gibbsita e os isômeros boehmita e diásporo. A bauxita é classificada tipicamente de acordo com a aplicação comercial: abrasivos, cimento, produtos químicos, metalúrgicos e material refratário, entre outros. A maior parte da extração mundial de bauxita (aproximadamente 85%) é usada como matéria-prima para a fabricação de alumina, por lixiviação química, método conhecido como processo Bayer. Bauxita é a matéria-prima mais usada na produção de alumina em escala comercial. Outras matérias-primas, como anortosito, alunita, rejeitos de carvão e óleo de xisto, oferecem fontes potenciais adicionais de alumina. Embora pudessem requerer tecnologia nova, a alumina destes materiais não-bauxíticos poderia satisfazer a demanda para metal primário, refratários, substâncias químicas de alumínio, e abrasivos. Mullita sintética é produzida de cianita e sillimanita, substitutos para refratários bauxíticos. Embora mais caros, o carbeto de silício e alumina-zircônia substituem abrasivos bauxiticos. Como mineral, a bauxita é o terceiro mineral mais abundante na natureza e mesmo assim tornou-se um recurso natural muito valorizado. 90% do minério extraído destinam-se à fabricação de alumínio, mas o processo continua sendo muito caro, pois são necessárias 5 toneladas de bauxita para produzir 1 tonelada de alumínio. Informações Gerais
  12. 12. 12 Fórmula Química Uma mistura de Gibbsita, diásporo e boehmita. Composição 50 a 70% de Al2O3 Dureza (Mohs) 1,0 – 1,5 Densidade Relativa 2,5 – 2,6 Brilho Opaco a terroso Cor Branco, cinza, amarelo e vermelho. Ocorrência Localiza-se em regiões tropicais e subtropicais, por intemperismo de rochas ou sedimentos aluminosos. Usos Fabricação de abrasivos, cimento aluminoso, sais de alumínio, entre outros. Turquesa Em épocas antigas, turquesa foi usada pelos Egípcios e foi retirada por eles na Península do Sinai. Existem depósitos importantes no Irã perto de Nishapur e também no sudoeste americano. A turquesa era considerada a pedra nacional da Pérsia e usada intensamente na decoração de objetos. A Turquesa é usada por artesãos Nativos Americanos especialmente os trabalhadores em metais da tribo de índios Navajos da América do Norte. O material vívido encontrado no Arizona é conhecido como Bisbee Blue. A turquesa, juntamente com o coral, é usada extensivamente em joalheria no Tibete e na Mongólia. A turquesa é encontrada na China e retirada das minas para venda a outros países, mas não é usada em joalheria. Algumas esculturas são feitas da mesma maneira que esculturas com jade.
  13. 13. 13 Informações Gerais Fórmula Química CuAl6(PO4)4 (OH)8.5H2O Composição Fosfato de Alumínio e cobre hidratado. 367,6% de Al6O3. Dureza (Mohs) 5,0 – 6,0 Densidade Relativa 2,6 – 2,8 Brilho Céreo a opaco Cor Azul celeste, verde azulado e verde maçã. Ocorrência Rochas vulcânicas parcialmente decompostas por processos hidrotermais de baixa temperatura. Usos Como pedra preciosa. Safira Safira e uma joia muito bonita e pode ser de tipo de qualquer variedade de coríndon de qualidade gemológica que não seja de cor vermelha (a variedade vermelha do coríndon é o rubi). Pode ser incolor (safira branca ou leucossafira), azul (devida, em parte, ao ferro), púrpura, dourada ou rósea, entre outras. As cores devem-se à presença decobalto, cromo, titânio ou ferro. A safira azul, ao filtro de Chelsea, fica cinza a preta. Dureza 9,0. Densidade relativa 4,00. Índice de refração 1,762-1,770. Birrefringência 0,008. Uniaxial negativa. Dispersão 0,018. Pode mostrar fluorescência (forte nas gemas sintéticas). Como o rubi, a safira tem o rutilo como inclusão frequente (cristais longos, aciculares, formando ângulos de 60º), além de zircão (com halos pleocróicos, aparecendo como um ponto luminoso), espinélio (em cristais octaédricos, comuns nas safiras de Sri
  14. 14. 14 Lanka), mica, hematita, granada e outros minerais. As safiras de Sri Lanka e algumas sintéticas mostram asterismo e as procedentes daCaxemira apresentam uma névoa constituída de filamentos ou tubos vazios marrons muito claros. Costuma ocorrer em mármores, basaltos ricos em alumínio, pegmatitos e em lamprófiros. Na lapidação, a safira deve ter a mesa perpendicular ao eixo principal. Se não for lapidada em cabuchão, deve ter formato retangular, oval ou retangular com cantos cortados. Safiras e rubis de qualidade gemológica podem ser facilmente produzidos em laboratório, a baixo custo. As composições química e física são idênticas às das gemas naturais correspondentes. É produzida principalmente no Sri Lanka. Outros produtores são Myanmar, Tailândia, Vietnam (em basaltos, no sul do país), Turquestão, Índia, Quênia, Tanzânia, Estados Unidos e Austrália. As melhores safiras vêm da Caxemira (Índia), da vila de Soomjam, mas as jazidas estão praticamente esgotadas. É raro no Brasil, existindo no Mato Grosso, Goiás, Santa Catarina e Minas Gerais. O maior centro de lapidação é a Índia. A safira situa-se entre as gemas mais valiosas, embora já tenha havido época em que era usada apenas em mecanismos de relógio. A variação azul-escura com tons de violeta é a mais valiosa de todas. A safira cinza tem valor gemológico só quando astérica. A maior safira já encontrada tinha mais de 200 g no estado bruto e foi achada em Ratnapura, Myanmar (antiga Birmânia). Informações Gerais Fórmula Química Al2O3 Composição Óxido de Alumínio Dureza (Mohs) 9,0 Densidade Relativa 3,9 – 4,1 Brilho Vítreo a adamantino Cor Todas as cores, exceto vermelho (que é chamado de Rubi). Ocorrência São gerados por processos magmáticos e metamórficos de temperatura moderada a alta. Ou seja, aparece em rochas ígneas. Usos São diversas as variedades, mas principalmente em joalherias.
  15. 15. 15 Esmeralda Esmeralda é uma variedade do mineral berilo (Be3Al2(SiO3)6), a mais nobre delas. Outras variedades de berilo são a água-marinha, a morganita, o heliodoro, a goshenita e a bixbyíta. Sua cor verde é devida à presença de quantidades mínimas de crômio e às vezes vanádio. É altamente apreciada como gema e o preço por quilate a coloca entre as pedras mais valiosas do mundo, perdendo algum desse valor frequentemente devido às inclusões que ocorrem em todas as esmeraldas, Elas, porém, são úteis, pois ajudam a identificar a gema e podem indicar sua procedência. Tem dureza de 7.5 - 8.0 na Escala de Mohs, no entanto esta dureza pode ser bastante reduzida dependendo do número e tamanho das inclusões. As principais jazidas de esmeraldas são colombianas, mas pode ser encontrada também no Brasil em Campo Formoso, Rússia e no Zimbábue. É transparente e opaca, mas apenas as variedades mais preciosas são transparentes. A etimologia da palavra "esmeralda" pode provir de duas origens: do grego "smaragdos" do hindu antigo, de significado "pedra verde" A esmeralda é extremamente sensível a pancadas fortes, riscos e mudanças de temperatura repentinas. Informações Gerais Fórmula Química Be3Al2Si6O18 Composição Silicato de Alumínio e Berilo. Dureza (Mohs) 7,5 – 8,0
  16. 16. 16 Densidade Relativa 2,6 – 2,7 Brilho Transparente a opaco. Cor Tons de verde. Ocorrência Originam-se do magma ascendente e metamorfismo; por isso, as jazidas são encontradas em filões de pegmatito ou em seus arredores. Usos Como pedra preciosa. Extração e Beneficiamento Reservas e extração Geograficamente, a maior parte das reservas do mundo encontra-se localizada emregiões tropicais e subtropicais. De acordo com informações do International AluminiumInstitute (IAI), a bauxita ocorre em três principais tipos de climas, que são apresentadas nográfico 1: Tropical (57%), o Mediterrâneo (33%) e o Subtropical (10%). O Brasil, atualmente, é o terceiro maior detentor de reservas de bauxita do mundo, comaproximadamente 3,52 bilhões de t (reservas medidas + indicadas + inferidas). As reservasbrasileiras são caracterizadas por apresentarem características tanto de grau metalúrgico(83,7%), utilizadas na produção de alumínio primário, bem como de grau não metalúrgicoou refratário (16,3%). As reservas brasileiras de bauxita são do tipo trihidratado, enquanto que jazidas
  17. 17. 17 encontradas na França, Grécia e Hungria, são do tipo monohidratados. Esse fato é essencialmente positivo, pois as plantas de alumina projetadas para utilizarem bauxitas trihidratadas exigem pressões e temperaturas mais baixas, o que implica custos de tratamentos menores.Segundo dados da Associação Brasileira do Alumínio (Abal) o Brasil, além de terceira maior jazida de bauxita do planeta, é o segundo maior produtor de bauxita, quarto maior produtor de alumina e o sexto em alumínio primário. A produção passa pelas seguintes etapas: extração da bauxita, transformação em alumina e posteriormente em alumínio primário. Este processo utiliza grandes quantidades de energia elétrica, o que obriga a construção simultânea de usinas preferencialmente hidrelétricas. O alumínio primário é processado e armazenado em lingotes ou tarugos. Daí é transformado em produtos manufaturados. De acordo com a Abal, a indústria brasileira do alumínio consumiu 23.973,8 GWh de energia elétrica, em 2006, para produzir 1,604 milhão toneladas de alumínio primário, o que contabiliza um consumo médio específico de 14,9 MWh por tonelada produzida. No mesmo período, para a fabricação de 6,720 milhões toneladas de alumina foram consumidos 2.010 GWh de energia elétrica. A soma do consumo das duas etapas iniciais da produção do alumínio corresponde a 6% de toda energia elétrica gerada no país, no ano passado. As grandes empresas produtoras de alumínio primário estão localizadas nas regiões norte e sudeste Albras (Barcarena – PA), Alcoa (Poços de Caldas – MG e São Luís – MA), BHP Billiton (São Luis – MA), Novelis (Ouro Preto – MG e Aratu BA), ValeSul (Santa Cruz – RJ) e Companhia Brasileira de Alumínio – CBA (Alumínio – SP). No ano de 2006, a capacidade de refino de alumina no setor aumentou 29% em comparação a 2005, consequência das recentes expansões nas plantas da CBA (Companhia Brasileira de Alumínio), em Alumínio e da Alunorte (Alumina do Norte do Brasil AS), em Barcarena – Pará. Alunorte – A empresa emprega cerca de 2,5 mil pessoas, integrando a cadeia produtiva de alumínio no Pará. Foi criada em 1978, mas suas operações começaram apenas em 1995. Com a expansão, terminada em 2006, tornou-se uma das maiores do planeta. As linhas de produção da Alunorte, são abastecidas pelas matrizes minerais nobres, estimadas em 600 milhões de toneladas. Em 2000, teve início o primeiro projeto de expansão da refinaria, elevando a capacidade de 1,6 para 2,5 milhões de toneladas de alumina por ano, destinando cerca de 20% da produção para o abastecimento da Valesul, no Rio de Janeiro, e da Albras, vizinha à Alunorte em Barcarena. Além disto, 80% da produção da empresa será exportada para os mercados europeu, americano e asiático. Em 2005 foi aprovado um novo investimento de R$ 2,2 bilhões para a construção da terceira expansão, adicionando mais duas linhas de produção às cinco já existentes. Com esta nova fase, que já está em obras, a Alunorte contará com sete linhas de produção e atingirá a produção de 6,26 milhões de toneladas de alumina por ano, a partir de meados de 2008. A bauxita, proveniente da Mineração Rio do Norte, em Porto Trombetas, município de Oriximiná (Pará) distante cerca de 880 quilômetros de Barcarena, desembarca em Vila do Conde em navios. Outra fonte de matéria-prima está nas reservas de bauxita da Vale, na região de Paragominas, sudeste do Pará, a partir de onde o minério será transportado via
  18. 18. 18 mineroduto, de 244 quilômetros de extensão, até a planta industrial da refinaria. Ele faz parte da Expansão 2 da Alunorte e inaugura uma nova tecnologia de transporte para a bauxita, inédita em projetos industriais, desenvolvida com intensa participação de profissionais da empresa. Após passar por todo o processo produtivo, o produto final é transferido e embarcado aos clientes no porto de Vila do Conde, dentro de um padrão de qualidade que é referência mundial, ou segue em caminhões para a Albras, fábrica de alumínio primário, situada próxima à refinaria. Em 2006, a empresa bateu mais um recorde de produção, chegando a 3,93 milhões de toneladas de alumina, um crescimento de 52% em relação a 2005 (2,57 milhões de toneladas). CBA – As grandes ampliações da CBA, nos últimos anos, foram em alumínio primário, na fábrica. Ao longo dos mais de 50 anos de existência, o crescimento médio anual da companhia é de 9,6%. A companhia produz 475 mil toneladas de alumínio primário anualmente. Posicionada entre as maiores do mundo em se setor, a fábrica da CBA é a maior planta do mundo a operar de forma totalmente verticalizada, realizando num mesmo local desde o processamento da bauxita até a fabricação de produtos fundidos e transformados (lingotes, tarugos, vergalhões, placas, bobinas, chapas, folhas, perfis, telhas e cabos). Além de ter uma forte atuação no mercado interno nos segmentos de construção civil, eletricidade, embalagens, bens de consumo e transportes, a CBA destina cerca de 40% de sua produção para o mercado externo, principalmente Europa, Oriente Médio e Estados Unidos. Entre os diferenciais da CBA está a autogeração de energia elétrica, um dos principais insumos empregados na fabricação do alumínio. Enquanto ela produz no mínimo 60% da energia elétrica que consome por meio de suas 18 usinas hidrelétricas, a média mundial do setor é de 26%. Outro destaque é a autossuficiência em bauxita, extraída das suas unidades de mineração em Itamarati de Minas, Miraí e Poços de Caldas (Minas Gerais). Com quase sete mil colaboradores, a CBA mantém uma ampla rede de distribuição de seus produtos, que conta com 13 filiais espalhadas pelo Brasil e um terminal marítimo no Porto de Santos. A empresa realiza importantes investimentos para garantir sua autonomia. Demonstração disso é o valor de R$ 365 milhões investidos na construção da 1ª fase da Unidade de Mineração de Miraí, em Minas Gerais, – que será inaugurada em agosto de 2007 - e de Barro Alto, em Goiás, que começará a operar em 2008. Esse investimento prevê ainda o início das pesquisas de reserva mineral em Paragominas, no Pará, região norte do País. Miraí tem uma capacidade de produção de quatro milhões de toneladas de bauxita por ano e Barro Alto, de 900 mil toneladas. Para acompanhar o incremento da capacidade produtiva e manter sua estratégia de autogeração de energia em 60% - a média mundial é de 28% -, a CBA investiu R$ 1,2 bilhão na implantação das Usinas Hidrelétricas de Piraju e Ourinhos, localizadas no rio Paranapanema, além da participação nas Usinas Barra Grande e Campos Novos, instaladas no Estado de Santa Catarina, e a Usina de Machadinho, no rio Uruguai (SC/RS).
  19. 19. 19 Também aplicou na modernização das Usinas Hidrelétricas de Santa Helena e Votorantim, localizadas no rio Sorocaba. Foi criada uma nova subestação de energia elétrica próximo à Fábrica da CBA. Com relação à sua fábrica, a CBA investiu R$ 3,5 bilhões nos últimos cinco anos. Com esse montante, a área da alumina, onde é produzido o óxido de alumínio, foi expandida e três novas salas de redução de alumínio primário foram construídas. Na área de transformação plástica, um dos destaques foi a inauguração de uma nova área de laminação, que entrou em operação em abril do ano passado, possibilitando a produção de bobinas de alumínio com dois metros de largura e peso de até 14 toneladas. Foram adquiridos também mais dois novos casters, que produzem chapas pelo processo de fundição contínua, para se somar aos dez já existentes e, além deles, a CBA investiu na compra de outros equipamentos, tais como: moinho barra/bolas, virador de vagões e nova subestação de energia elétrica. Abaixo, um esquema simples de como a bauxita é extraído: 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 de 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 abaixo:
  20. 20. 20 Esquema básico de refinamento da bauxita para produção de alumina Sampaio et al. (2005) explicam que 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)3cristalizado 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 abaixo mostra a reação química que caracteriza a calcinação. A lama vermelha, resíduo insolúvel descartado nas estapas 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
  21. 21. 21 fluxo de água em contracorrente e posterior deságüe para a recuperação do NaOH (Silva et al., 2007). 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. 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 aquífero. 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. Aplicações Indústria A utilização do alumínio excede a utilização de qualquer outro metal, com a exceção do ferro, tendo uma enorme importância na economia mundial. O alumínio é largamente, utilizado em indústrias que requerem material resistente, leve e facilmente moldável. Tal versatilidade se deve às suas propriedades e excelente desempenho na maioria das aplicações. Suas técnicas de fabricação permitem a manufatura do produto acabado a preços competitivos. Cada segmento utiliza o metal na forma mais adequada às suas finalidades, de acordo com os diferenciais e propriedades de cada produto. As aplicações do alumínio são as seguintes:  Meios de transporte (automóveis, aviões, barcos, bicicletas);  Empacotamento (latas de bebida, folha de alumínio usada em embalagens de alimentos);
  22. 22. 22  Tratamento da água (usado como agente coagulante);  Construção civil (janelas, portas, decoração);  Medicina (antiácidos e alguns analgésicos);  Variados utensílios (ferramentas e utensílios de cozinha);  Linhas de transmissão elétrica (apesar da sua condutividade elétrica ser apenas 60% da do cobre, é muito usado nas linhas de transmissão elétrica devido ao seu baixo peso);  Maquinaria (importante para equipamentos resistentes à corrosão);  Engenharia aeronáutica (as amálgamas do alumínio com outros metais têm uma importância vital na construção de aviões e foguetões);  Propelentes e explosivos;  Material dentário;  Revestimento de espelhos de telescópios;  Brinquedos;  Sinais de trânsito;  Indústria do papel Entre outros.  Saúde: O alumínio é um dos poucos elementos abundantes na natureza que parece não apresentar nenhuma função biológica significativa. Algumas pessoas manifestam alergia ao alumínio, sofrendo dermatites ao seu contato, inclusive desordens digestivas ao ingerir alimentos cozidos em recipientes de alumínio. Para as demais pessoas o alumínio não é considerado tão tóxico como os metais pesados, ainda que existam evidências de certa toxicidade quando ingerido em grandes quantidades. Obs.: Segundo a Organização Mundial da Saúde, atualmente se entende que a dose semanal tolerável é de 1 mg de alumínio por quilograma de massa corporal. Portanto, uma pessoa de 50kg teria uma dose tolerável de 50mg de alumínio por semana. A Ingestão do alumínio pode acontecer através da comida, do ar e contato com a pele, e pode levar a sérios problemas de saúde, tais como:  Mal de Alzheimer  Mal de Parkinson  Demência  Danos ao sistema nervoso Central  Surdez  Dores musculares  Fraqueza  Impotência  Cólicas  E até mesmo câncer. Também é usado em sombra de olho e desodorantes. E é listado como cancerígeno, tóxico e mutagênico.
  23. 23. 23 Meio Ambiente: Pontos Negativos - Plantas: Alumínio é um dos principais fatores que reduzem o crescimento das plantas em solos ácidos. Embora seja geralmente inofensivo para o crescimentos das plantas em solos de pH neutro, a concentração em solos ácidos de Al3+ aumenta o nível de cátions e perturba o crescimento da raiz. A maioria dos solos ácidos estão saturados de alumínio ao invés de íons de hidrogênio. A acidez do solo é, portanto, um resultado de hidrólise de compostos de alumínio. Pontos Positivos – Reciclagem: A reciclabilidade é um dos atributos mais importantes do alumínio, pois pode ser produzido infinitas vezes, sem perder suas qualidades no processo de reaproveitamento, ao contrário de outros materiais. O exemplo mais comum é o da lata de alumínio para bebidas, cuja sucata transforma-se novamente em lata após a coleta e refusão, sem que haja limites para seu retorno ao ciclo de produção. Esta característica possibilita uma combinação única de vantagens para o alumínio, destacando-se, além da proteção ambiental e economia de energia, o papel multiplicador na cadeia econômica. Ciclo de Reciclagem das latinhas de alumínio
  24. 24. 24 Referências • http://www.abal.org.br/ (Associação Brasileira de Alumínio) • http://www.reynaers.com/frontsite/marketchoose.aspx • http://pt.wikipedia.org/wiki/Alum%C3%ADnio • http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAWSAAG/processo-fabricacao-alumina • http://www.iap.pr.gov.br/arquivos/File/apoio/HISTORICO_DA_EDUCACAO_AMBIENTA L.pdf • http://noticias.ambientebrasil.com.br/artigos/2007/09/11/33350-principais-marcos- historicos-mundiais-da-educacao-ambiental.html • http://ww3.cnseg.org.br/sustentabilidade/marcos.html • http://www.mspc.eng.br/quim1/quim1_013.shtml • http://www.ff.up.pt/toxicologia/monografias/ano0607/aluminio/aplicacoes.htm • http://pt.scribd.com/doc/8010462/ALUMINIO • http://www.serteq.com.br/noticia.asp?codigo=146 • http://www.geobrasil.net/geoinfo/docs%5Cgeoquimica.pdf • http://ciencia.hsw.uol.com.br/aluminio3.htm • http://ciencia.hsw.uol.com.br/aluminio2.htm • http://www.ff.up.pt/toxicologia/monografias/ano0607/aluminio/propriedades.htm • http://www.hydro.com/pt/aluminio/a-hydro-no-brasil/sobre-o-aluminio/ • http://www.rc.unesp.br/museudpm/banco/grm.html • http://pedras-preciosas.info/mos/view/10_pedras_mais_conhecidas/ • http://www.novelis.com/pt-br/Paginas/Home.aspx# • http://www.coladaweb.com/quimica/elementos-quimicos/propriedades-do-aluminio • http://www.ilhasulnauticas.com.br/ilhasul/index.php/caracteristicaaluminio • http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/aluminio-ocorrencia-obtencao- industrial-propriedades-e-utilizacao.htm • http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/aluminio.htm • http://www.metalplating.com.br/informacao_tecnica/aluminio.html
  25. 25. 25 • http://www.tabela.oxigenio.com/outros_metais/elemento_quimico_aluminio.htm • http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAWSAAG/processo-fabricacao-alumina • http://www.cetem.gov.br/publicacao/CTs/CT2005-131-00.pdf • http://ambientes.ambientebrasil.com.br/residuos/reciclagem/aluminio:_infinitamente _reciclavel.html • http://senaiblu.blogspot.com.br/2012/01/voce-sabia-que-existe-aluminio.html

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