Procesos industriales del cobre

Procesos industriales del cobre

Minera del cobreEl cobre nativo suele acompaar a sus minerales en bolsas que afloran a la superficie explotndose en minas a cielo abierto. El cobre se obtiene a partir de minerales sulfurados (80%) y de minerales oxidados (20%), los primeros se tratan por un proceso denominado pirometalurgia y los segundos por otro proceso denominado hidrometalurgia. Generalmente en la capa superior se encuentran los minerales oxidados (cuprita, melaconita), junto a cobre nativo en pequeas cantidades, lo que explica su elaboracin milenaria ya que el metal poda extraerse fcilmente en hornos de fosa. A continuacin, por debajo del nivel fretico, se encuentran las piritas (sulfuros) primarias calcosina (CuS2) y covellina (CuS) y finalmente las secundarias calcopirita (FeCuS2) cuya explotacin es ms rentable que la de las anteriores. Acompaando a estos minerales se encuentran otros como la bornita (Cu5FeS4), los cobres grises y los carbonatos azurita y malaquita que suelen formar masas importantes en las minas de cobre por ser la forma en la que usualmente se alteran los sulfuros.

La tecnologa de obtencin del cobre est muy bien desarrollada aunque es laboriosa debido a la pobreza de la ley de los minerales. Los yacimientos de cobre contienen generalmente concentraciones muy bajas del metal. sta es la causa de que muchas de las distintas fases de produccin tengan por objeto la eliminacin de impurezas.El proceso tcnolgico que utiliza la Empresa Corporacin Nacional del Cobre (CODELCO) de Chile es el siguiente:

1) Exploracin geolgica

En la exploracin se identifica la presencia de un yacimiento y sus caractersticas, se determina la ley de mineral y la forma de explotarlo.

2) Extraccin

Las rocas mineralizadas extradas de la mina (a rajo abierto o subterrnea) y de un tamao adecuado, son cargadas y transportadas a la planta en camiones o tren en forma eficiente y segura, para continuar el proceso productivo del cobre.

3) Chancado

A partir de las etapas de chancado primario y secundario (eventualmente terciario), se obtiene un material mineralizado de un tamao mximo de 1,5 a 1, pulgadas, el que se ordena en pilas para realizar la lixiviacin. En tres etapas y utilizando grandes chancadores elctricos, se reduce el tamao de los fragmentos ms grandes de material mineralizado que vienen de la mina, hasta obtener un tamao uniforme de no ms de pulgada (1, 27 cm).

4) Molienda

Mediante el trabajo de molinos, se contina reduciendo el tamao de las partculas de mineral hasta obtener un tamao mximo de 180 micrones (0,18 mm), con el que se forma una pulpa con agua y reactivos especficos que se lleva a la flotacin.

5) Flotacin

En las celdas de flotacin, se genera espuma cuyas burbujas arrastran el cobre y otros minerales sulfurados contenidos en la pulpa. Luego de varios ciclos, se recolecta y seca esta espuma para obtener el concentrado de cobre que continua su purificacin en los procesos de fundicin y refinado.

Metalurgia del cobre

Ctodo de cobre

La metalurgia del cobre depende de que el mineral se presente en forma de sulfuros o de xidos.

Para los sulfuros se utiliza para producir ctodos la va llamada pirometalurgia, que consiste en el siguiente proceso: Concentracin del mineral -> fundicin en horno -> paso a convertidores -> afino -> moldeo de nodos -> electrorefinacin -> ctodo. El proceso de refinado produce unos ctodos con un contenido del 99,9% de cobre. Los ctodos son unas planchas de un metro cuadrado y un peso de 55kg.

Otros componentes que se obtienen de este proceso son hierro (Fe) y azufre (S), adems de muy pequeas cantidades de plata (Ag) y oro (Au). Como impurezas del proceso se extraen tambin plomo (Pb), arsnico (As) y mercurio (Hg).

Como regla general una instalacin metalrgica de cobre que produzca 300.000t/ao de nodos, consume 1.000.000t/ao de concentrado de cobre y como subproductos produce 900.000t/ao de cido sulfrico y 300.000t/ao de escorias.

Cuando se trata de aprovechar los residuos minerales, la pequea concentracin de cobre que hay en ellos se encuentra en forma de xidos y sulfuros, y para recuperar ese cobre se emplea la tecnologa llamada hidrometalurgia, ms conocida por su nomenclatura anglosajona Sx-Ew.

El proceso que sigue esta tcnica es el siguiente: Mineral de cobre-> lixiviacin-> extraccin-> electrlisis-> ctodoEsta tecnologa se utiliza muy poco porque la casi totalidad de concentrados de cobre se encuentra formando sulfuros, siendo la produccin mundial estimada de recuperacin de residuos en torno al 15% de la totalidad de cobre producido. Tratamientos trmicos del cobre

El cobre y sus aleaciones permiten determinados tratamientos trmicos para fines muy determinados siendo los ms usuales los de recocido, refinado y temple.

El cobre duro recocido se presenta muy bien para operaciones en fro como son: doblado, estampado y embutido. El recocido se produce calentando el cobre o el latn a una temperatura adecuado en un horno elctrico de atmsfera controlada, y luego se deja enfriar al aire. Hay que procurar no superar la temperatura de recocido porque entonces se quema el cobre y se torna quebradizo y queda inutilizado.

El refinado es un proceso controlado de oxidacin seguida de una reduccin cuyo objeto es volatilizar o reducir a escorias todas las impurezas contenidas en el cobre con el fin de obtener cobre de gran pureza. Los tratamientos trmicos que se realizan a los latones son principalmente recocidos de homogeneizacin, recristalizacin y estabilizacin. Los latones con ms del 35% de Zn pueden templarse para hacerlos ms blandos.

Los bronces habitualmente se someten a tratamientos de recocidos de homogenizacin para las aleaciones de moldeo; y recocidos contra acritud y de recristalizacin para las aleaciones de forja. El temple de los bronces de dos elementos constituyentes es anlogo al templado del acero: se calienta a unos 600C y se enfra rpidamente. Con esto se consigue disminuir la dureza del material, al contrario de lo que sucede al templar acero y algunos bronces con ms de dos componentes.

Aleaciones de Cobre

Latn (Cu-Zn) El latn, tambin conocido como cuzin, es una aleacin de cobre, zinc (Zn) y, en menor proporcin, otros metales. Se obtiene mediante la fusin de sus componentes en un crisol o mediante la fusin y reduccin de menas sulfurosas en un horno de reverbero o de cubilote. En los latones industriales el porcentaje de Zn se mantiene siempre inferior a 50%. Su composicin influye en las caractersticas mecnicas, la fusibilidad y la capacidad de conformacin por fundicn, forja y mecanizado. En fro, los lingotes obtenidos se deforman plsticamente produciendo lminas de diferentes espesores, varillas o se cortan en tiras susceptibles de estirarse para fabricar alambres. Su densidad depende de su composicin y generalmente ronda entre 8,4g/cm3 y 8,7g/cm3.

Las caractersticas de los latones dependen de la proporcin de elementos que intervengan en la aleacin de tal forma que algunos tipos de latn son maleables nicamente en fro, otros exclusivamente en caliente, y algunos no lo son a ninguna temperatura. Todos los tipos de esta aleacin se vuelven quebradizos cuando se calientan a una temperatura prxima al punto de fusin.

El latn es ms duro que el cobre, pero fcil de mecanizar, grabar y fundir, es resistente a la oxidacin, a las condiciones salinas y es dctil, por lo que puede laminarse en planchas finas. Su maleabilidad vara segn la composicin y la temperatura, y es distinta si se mezcla con otros metales, incluso en cantidades mnimas.

Una pequea aportacin de plomo en la composicin del latn mejora la maquinabilidad porque facilita la fragmentacin de las virutas en el mecanizado. El plomo tambin tiene un efecto lubricante por su bajo punto de fusin, lo que permite ralentizar el desgaste de la herramienta de corte.

El latn admite pocos tratamientos trmicos y nicamente se realizan recocidos de homogenizacin y recristalizacin. El latn tiene un color amarillo brillante, con gran parecido al oro y por eso se utiliza mucho en joyera conocida como bisutera, y elementos decorativos. Otras aplicaciones de los latones abarcan los campos ms diversos, desde el armamento, calderera, soldadura, fabricacin de alambres, tubos de condensador y terminales elctricos. Como no es atacado por el agua salada, se usa tambin en las construcciones de barcos y en equipos pesqueros y marinos.

El latn no produce chispas por impacto mecnico, una propiedad atpica en las aleaciones. Esta caracterstica convierte al latn en un material importante en la fabricacin de envases para la manipulacin de compuestos inflamables.

Bronce (Cu-Sn)

Las aleaciones en cuya composicin predominan el cobre y el estao (Sn) se conocen con el nombre de bronce y son conocidas desde la antigedad. Hay muchos tipos de bronces que contienen adems otros elementos como aluminio, berilio, cromo o silicio. El porcentaje de estao en estas aleaciones est comprendido entre el 2 y el 22%. Son de color amarillento y las piezas fundidas de bronce son de mejor calidad que las de latn, pero son ms difciles de mecanizar y ms caras.

La tecnologa metalrgica de la fabricacin de bronce es uno de los hitos ms importantes de la historia de la humanidad pues dio origen a la llamada Edad de Bronce. El bronce fue la primera aleacin fabricada voluntariamente por el ser humano: se realizaba mezclando el mineral de cobre (calcopirita, malaquita, etc.) y el de estao (casiterita) en un horno alimentado con carbn vegetal. El anhdrido carbnico resultante de la combustin del carbn, reduca los minerales de cobre y estao a metales. El cobre y el estao que se fundan, se aleaban entre un 5 y un 10% en peso de estao.

El bronce se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor, en bateras elctricas y en la fabricacin de vlvulas, tuberas y uniones de fontanera. Algunas aleaciones de bronce se usan en uniones deslizantes, como cojinetes y descansos, discos de friccin; y otras aplicaciones donde se requiere alta resistencia a la corrosin como rodetes de turbinas o vlvulas de bombas, entre otros elementos de mquinas. En algunas aplicaciones elctricas es utilizado en resortes.

Alpaca (Cu-Ni-Zn)

Las alpacas o platas alemanas son aleaciones de cobre, nquel (Ni) y cinc (Zn). en una proporcin de 50-70% de cobre, 13-25% de nquel, y del 13-25% de zinc. Sus propiedades varan de forma continua en funcin de la proporcin de estos elementos en su composicin, pasando de un mximos de dureza a mnimos de conductividad Estas aleaciones tienen la propiedad de rechazar los organismos marinos (antifouling). Si a estas aleaciones de cobre-nquel-cinc, se les aaden pequeas cantidades de aluminio o hierro, constituyen aleaciones que se caracterizan por su resistencia a la corrosin marina, por lo que se utilizan ampliamente en la construccin naval, principalmente en los condensadores y tuberas, as como en la fabricacin de monedas y de resistencias elctricas.

Con las aleaciones de cobre-nquel-cinc se consigue una buena resistencia a la corrosin y buenas cualidades mecnicas. Por esas propiedades se utilizan principalmente para la fabricacin de material de telecomunicaciones, piezas para instrumentos, artculos de grifera y accesorios de tubera de buena calidad, en la industria elctrica, para artculos de ferretera y de ornamentacin y artculos utilizados en la fabricacin de construcciones metlicas, as como para diversos aparatos de las industrias qumicas y alimentarias. Algunas calidades de alpaca se utilizan tambin para fabricar vajillas y artculos de orfebrera de mesa, etc.

El monel es una aleacin que se obtiene directamente de los minerales canadienses, y tiene una composicin de Cu=28-30%, Ni=66-67%, Fe=3-3,5%. Este material tiene una gran resistencia a los agentes corrosivos y a las altas temperaturas.

El platinoide es un metal blanco compuesto de 60% de cobre,14% de nquel, 24% de zinc y de 1-2% de tungsteno.

Otras aleacionesOtras aleaciones de cobre con aplicaciones tcnicas son las siguientes:

Cobre-cadmio (Cu-Cd): son aleaciones de cobre con un pequeo porcentaje de cadmio y tienen con mayor resistencia que el cobre puro. Se utilizan en lneas elctricas areas sometidas a fuertes solicitaciones mecnicas como catenarias y cables de contacto para tranvas.

Cobre-cromo (Cu-Cr) y Cobre-cromo-circonio (Cu-Cr-Zr): tienen una alta conductividad elctrica y trmica. Se utilizan en electrodos de soldadura por resistencia, barras de colectores, contactores de potencia, equipos siderrgicos y resortes conductores.

Cobre-hierro-fsforo (Cu-Fe-P). Para la fabricacin de elementos que requieran una buena conductividad elctrica y buenas propiedades trmicas y mecnicas se aaden al cobre partculas de hierro y fsforo. Estas aleaciones se utilizan en circuitos integrados porque tienen una buena conductividad elctrica, buenas propiedades mecnicas y tienen una alta resistencia a la temperatura.

Cobre-aluminio (Cu-Al): tambin conocidas como bronces al aluminio, contienen al menos un 10% de aluminio. Estas aleaciones son muy parecidas al oro y muy apreciadas para trabajos artsticos. Tienen buenas propiedades mecnicas y una elevada resistencia a la corrosin. Se utilizan tambin para los trenes de aterrizaje de los aviones , en ciertas construcciones mecnicas.

Cobre-berilio (Cu-Be): es una aleacin constituida esencialmente por cobre. Esta aleacin tiene importantes propiedades mecnicas y gran resistencia a la corrosin. Se utiliza para fabricar muelles, moldes para plsticos, electrodos para soldar por resistencia y herramientas antideflagrantes. Cobre-plata (Cu-Ag) o cobre a la plata: es una aleacin dbil por sus altos componentes de cobre, que se caracteriza por una alta dureza que le permite soportar temperaturas de hasta 226C, manteniendo la conductividad elctrica del cobre.

Algunas aleaciones de cobre tienen pequeos porcentajes de azufre y de plomo que mejoran la maquinabilidad de la aleacin. Tanto el plomo como el azufre tienen muy baja solubilidad en el cobre, separndose respectivamente como plomo (Pb) y como sulfuro cuproso (Cu2S) en los bordes de grano y facilitando la rotura de las virutas en los procesos de mecanizado, mejorando la maquinabilidad de la aleacin.Procesos industriales del cobreProduccin minera

La produccin mundial de cobre a partir de minas es de unos 15,6 millones de toneladas al ao (2007). El principal pas productor es Chile, con ms de un tercio del total, seguido por Per y Estados Unidos.

RangoEstadoProduccin( en mill. ton/ao )

1Chile5,70

2Per1,20

3Estados Unidos1,19

4China0,92

5Australia0,86

6Indonesia0,78

7Rusia0,73

8Canad0,59

9Zambia0,53

10Polonia0,47

11Kazajistn0,46

11Mxico0,40

Fuente: USGS 2008De entre las diez mayores minas de cobre del mundo, cinco se encuentran en Chile (Escondida, Codelco Norte, Collahuasi, El Teniente y Los Pelambres), dos en Indonesia, una en Estados Unidos, una en Rusia y otra en Per (Antamina)

Procesos bsicos en la obtencin de cobre

Recepcin de materias primas y mezclado:

Los minerales recibidos son transportados hasta los almacenes de la Fundicin, donde se mezclan para obtener una liga de composicin adecuada para su alimentacin al proceso.

Secado de los concentrados:

Para fundir el concentrado en el Horno Flash se requiere un 0,2% de humedad. Para conseguirlo empleamos tres secadores: uno rotativo de gas natural y dos de vapor.

Fusin:

El proceso de fusin de concentrados en el Horno Flash permite obtener un producto intermedio conocido como mata, donde se eleva de 30 a un 62% el contenido medio de cobre. Adems de la mata se obtienen escorias y gases con un alto contenido en SO2 .

Conversin de la mata:

Durante este proceso se separan los restos de azufre, hierro y otros metales del cobre. En l se genera energa que permite fundir los recirculantes producidos en la Fundicin y las chatarras adquiridas en el mercado. Los productos que se obtienen de este proceso son: el cobre blister, con un contenido medio del 99,5% en cobre, escorias, y gases con SO2, que unidos a los obtenidos en la Fusin, son finalmente transformados en cido sulfrico.

Tratamiento de las escorias:

Las escorias obtenidas en el Horno Flash y los convertidores se tratan en un horno elctrico para reducir el cobre contenido del 2 y 6% respectivamente, a menos del 1%. La mata obtenida se vuelve a introducir en el proceso productivo, mientras que las escorias finales se comercializan. La escoria granulada tiene los siguientes usos:

- Abrasivo (chorro a presin para superf. metlicas).- Construccin de carreteras.- Hormigones pesados.- Rellenos de material drenante.- Fabricacin de materiales de construccin.- Fabricacin de morteros para suelos industriales.- Fabricacin de cemento.

Afino trmico y moldeo del cobre:

En este proceso se eliminan el oxgeno y el azufre que an estn disueltos en el cobre blister. Para ello se dispone de tres hornos de afino. A continuacin el cobre se moldea en forma de nodos usando dos ruedas de moldeo.

Lavado de gases:

Los gases con SO2 procedentes de la Fundicin son enviados a la Seccin de Lavado de las Plantas de cido para eliminar el polvo arrastrado durante el proceso.

Produccin de cido Sulfrico:

Atlantic Copper es el mayor productor de Espaa (y el 2 de Europa) de esta materia prima, que es fundamental para la industria de fertilizantes y otras ramas de la industria qumica.

La totalidad del SO2 producido en el proceso de fusin de los concentrados se trata para su transformacin en cido sulfrico que se obtiene en las tres Plantas de cido.

El sistema utilizado es el de contacto con catalizadores de pentxido de vanadio y cesio. Las tres plantas tienen tecnologa de doble absorcin y doble contacto, permitiendo una fijacin de azufre superior al 99,8%.

El cido sulfrico se almacena y distribuye, bien por tubera o mediante camiones cisterna homologados.

Como subproducto del proceso de fundicin, se obtiene cido sulfrico a partir de la captura del SO 2 procedente del azufre contenido en los concentrados de cobre. El proceso de produccin est garantizado bajo la Norma ISO 9002.

Este cido se comercializa para la produccin de:

Abonos y fertilizantes- Productos qumicos (industria de la pintura)- Metacrilatos- Industria de detergentes- Procesos electrolticos- Tratamientos de aguas- Industria del curtido- Galvanotecnia, y- Fabricacin de explosivos.Planta de Yeso Artificial:

Los cidos dbiles producidos en la Planta de cido se utilizan para producir yeso artificial que se utiliza en la construccin, cementeras, refuerzo y sellado de vertederos, etc. En Atlantic Copper producimos unas 240 toneladas al da.

Refino Electroltico:

El cobre del nodo se disuelve en el electrolito, el cobre puro se deposita en el ctodo, y las impurezas y metales preciosos se posan en el fondo de las cubas en forma de lodos que se secan y comercializan. El resto del nodo no disuelto se recircula en los convertidores.

Planta de Nquel:

Permite recuperar nquel del electrolito en forma de sulfato de nquel, que tambin se comercializa de forma separada.

Planta de Tratamiento de Efluentes Lquidos:Todos los efluentes de los procesos son depurados antes de su vertido o reutilizacin, obteniendo xido de zinc vendible. Lodos Electrolticos

Es el subproducto resultante del refino electroltico del nodo y procede de la deposicin de partculas en el fondo de las cubas electrolticas. Tiene un alto contenido en oro, plata, y otros metales preciosos y se comercializa en bidones sobre palets.Composicin

Oro: (1,5 - 4)% - Plata: (4,5 - 11)%

Aplicaciones Los principales clientes son refineras de metales preciosos, quienes recuperan el oro, plata y paladio que contiene para la obtencin de lingotes.

El aluminio es el tercer elemento ms abundante en la corteza terrestre y constituye el 7.3% de su masa. En su forma natural, slo existe en una combinacin estable con otros materiales (particularmente en sales y xidos) y no fue sino hasta 1808 cuando fue descubierto. A partir de entonces, demand muchos aos de investigacin y ensayos el poder aislar el aluminio puro del mineral en su estado original, para poder hacer viable su produccin, comercializacin y procesamiento.De esta manera, el aluminio slo se produjo para ser comercializado durante el ltimo siglo y medio y es todava un material muy joven. La humanidad ha utilizado cobre, plomo y estao por miles de aos; sin embargo en la actualidad se produce ms aluminio que la suma del resto de la produccin de los otros metales no ferrosos. La produccin de aluminio primario durante el ao 2006 fue de 33.9 millones de toneladas y se prev crezca a tasas superiores al 5% durante los prximos aos.

El aluminio es un material sustentable. Dados los actuales niveles de produccin, las reservas conocidas de bauxita de las cuales se obtiene el mineral de aluminio- durarn por cientos de aos. Ms del 55% de la produccin mundial de aluminio se realiza utilizando energa hidroelctrica renovable.

Casi la totalidad de los productos de aluminio pueden desde un punto de vista tcnico (factibilidad) y econmico (rentabilidad) ser reciclados repetidamente para producir nuevos productos, sin perder el metal su calidad y propiedades. La utilizacin de metales reciclados ahorra energa y preserva las fuentes de recursos naturales. Es por eso que el creciente uso del aluminio reciclado en diversas aplicaciones le da el reconocimiento de metal verde.El mineral del cual se extrae el aluminio, comnmente llamado bauxita, es abundante y se encuentra principalmente en reas tropicales y subtropicales: frica, Antillas, Amrica del Sur y Australia. Hay tambin algunas minas de bauxita en Europa. La bauxita se refina para obtener xido de aluminio (almina) y luego a travs de un proceso electroltico ser reducida a aluminio metlico.Las plantas de produccin de aluminio primario estn localizadas por todo el mundo, por lo general en reas donde hay abundantes recursos de energa elctrica barata.

Se requieren de dos a tres toneladas de bauxita para producir una tonelada de almina. Se necesitan aproximadamente dos toneladas de almina para producir una tonelada de aluminio.

Hay numerosos depsitos de bauxita, principalmente en las regiones tropicales y subtropicales, as como tambin en Europa. La bauxita es generalmente extrada por un sistema de minera a cielo abierto, aproximadamente a unos 4-6 metros de profundidad de la tierra.De acuerdo a informacin relevada por el internacional Aluminium Institute, una mina de bauxita tipo emplea aproximadamente 200 personas por cada milln de toneladas/aos de bauxita producida o aproximadamente 11 personas por hectrea. Por lo general estas minas ofrecen empleos relativamente bien remunerados y las compaas mineras tienden a proporcionar ayuda a sus comunidades vecinas.

Hay atractivas razones comerciales y sociales para promover el desarrollo de una mina de bauxita. La compaa minera quiere el mineral para su uso o venta, mientras que los gobiernos nacionales aprueban el desarrollo de las minas, no slo por motivos de empleo y sociales sino tambin por los ingresos que obtienen de estas compaas mineras. Tales razones son complementadas, segn ltimos estudios llevados a cabo por el International Aluminium Institute, por una mayor concientizacin de las compaas mineras en cuanto a los factores ambientales. Las reas de explotacin estn siendo restauradas a una condicin del medio ambiente estable, el 90 % de compaas consultadas ya tiene un plan de rehabilitacin en el lugar.Cada vez ms, las compaas mineras estn comprometidas con temas del medio ambiente. La explotacin de bauxita es acompaada por una rehabilitacin de tierra y control ambiental a fin de restaurar el rea, de acuerdo a una condicin ambiental sostenible.La almina es un material de color blanco tiza de consistencia similar a la arena fina. La industria emplea el proceso Bayer para producir almina a partir de la bauxita. La almina es vital para la produccin de aluminiose requieren aproximadamente dos toneladas de almina para producir una tonelada de aluminio-.En el proceso Bayer, la bauxita es lavada, pulverizada y disuelta en soda custica (hidrxido de sodio) a alta presin y temperatura; el lquido resultante contiene una solucin de aluminato de sodio y residuos de bauxita que contienen hierro, silicio, y titanio. Estos residuos se van depositando gradualmente en el fondo del tanque y luego son removidos. Se los conoce comnmente como "barro rojo".

La industria del aluminio primario utiliza la almina fundamentalmente como materia prima bsica para la produccin del aluminio. Adems, la almina se utiliza de manera complementaria para:

1. Aislante trmico para la parte superior de las cubas electrolticas.2. Revestimiento de proteccin para evitar la oxidacin de los nodos de carbn.3. Absorcin de las emisiones provenientes de las cubas.

Produccin de AlminaLa solucin de aluminato de sodio clarificada es bombeada dentro de un enorme tanque llamado precipitador. Se aaden finas partculas de almina con el fin de inducir la precipitacin de partculas de almina puras, una vez que el lquido se enfra. Las partculas se depositan en el fondo del tanque, se remueven y luego son sometidas a 1100C en un horno o calcinador, a fin de eliminar el agua que contienen, producto de la cristalizacin. El resultado es un polvo blanco, almina pura. La soda custica es devuelta al comienzo del proceso y usada nuevamente.

El proceso para obtener almina pura de la bauxita ha cambiado muy poco desde finales del siglo XIX. El Proceso Bayer puede ser considerado en tres etapas:ExtraccinEl hidrato de almina es selectivamente removido de los otros xidos (insolubles) disolvindolo en una solucin de hidrxido de sodio (soda custica):

Al2O3.xH2O + 2NaOH ---> 2NaAlO2 + (x+1)H2O

El proceso es mucho ms eficiente cuando el mineral es reducido a un tamao de partcula mucho ms pequeo que antes de la reaccin. Esto se logra a travs de la molienda del mineral pre-lavado. Este es entonces enviado a un asimilador de alta presin.Las condiciones dentro del digestor (concentracin, temperatura y presin) varan segn las propiedades de la bauxita utilizada. Aunque las temperaturas ms altas son tericamente favorables, stas producen varias desventajas incluyendo problemas de corrosin y la posibilidad de que se encuentren otros xidos (adems de la almina) disueltos en el lquido custico.Las plantas modernas operan entre unos 200 y 240 C y pueden implicar presiones de aproximadamente 30atm.Despus de la extraccin, el lquido (conteniendo Al2O3 disuelto) debe ser separado del residuo de bauxita insoluble, purificado tanto como sea posible y filtrado, antes de ser depositado en el precipitador.El barro es espesado y lavado de modo que la soda custica pueda ser removida y reciclada.

PrecipitacinEl trihidrato de almina cristalino, denominado "hidrato", es precipitado a partir del licor del digestor:

2NaAlO2 + 4H2O ---> Al2O3.3H2O + 2NaOH

Este es bsicamente lo opuest del proceso de extraccin, salvo que aqu la naturaleza del producto puede ser controlada por diferentes condiciones de la planta. Los cristales de hidrato son entonces clasificados en fracciones por tamao e introducidos dentro de un horno de rotativo o un lecho fluidificado para su calcinacin.Calcinacin El hidrato se calcina para extraer el agua y formar almina para el proceso de produccin del aluminio.

2Al (OH)3 ---> Al2O3 + 3H2OE El reactor donde se desarrolla el proceso, usualmente conocido como celda o cuba de electrlisis, es un recipiente de aproximadamente y dependiendo de la tecnologa de produccin utilizada, 4.5 m de ancho por 8.5 m de largo por 1.5 m de altura, conformado por carbn y material refractario, soportados externamente por una rgida estructura de acero. En dicho reactor pueden distinguirse desde arriba hacia abajo cuatro elementos constitutivos bien diferenciados: nodos de carbn (polo positivo); mezcla de sales fundidas; aluminio lquido y ctodos de carbn (polo negativo). En este sistema la corriente elctrica continua circula desde el nodo hacia el ctodo. Al atravesar el bao electroltico la corriente produce la descomposicin de la almina disuelta en aluminio metlico y oxgeno. El aluminio metlico obtenido se deposita en el fondo de la cuba, mientras que el oxgeno generado consume el carbn de los nodos produciendo dixido de carbono.

Aluar ha iniciado a mediados del ao 2007 el proceso de puesta en marcha de 168 nuevas cubas lo que le permitir contar a principios del ao 2008 con un total de 712 cubas que le posibilitar a la empresa alcanzar una capacidad instalada de 410.000 toneladas anuales. Dicho nmero de cubas se distribuye en 8 naves o salas de electrlisis de aproximadamente 500 metros de longitud cada una.

Peridicamente, el aluminio obtenido en cada celda de electrlisis se extrae de la misma por succin, utilizando para el transporte recipientes trmicamente aislados de 6 toneladas de capacidad. Estos recipientes se trasladan a la fundicin prxima a las salas de electrlisis donde el metal lquido se solidifica en diferentes aleaciones y formatos que constituyen los productos finales del proceso.l proceso industrial de obtencin de aluminio, denominado proceso Hall-Heroult, consiste en la electrlisis de almina (xido de aluminio) disuelta en una mezcla de sales fundidas o bao electroltico. Esta mezcla se mantiene permanentemente en estado lquido a una temperatura de 960C.

La almina es reducida al aluminio en celdas electrolticas llamadas cubas, las cuales son organizadas en series.Las series de cubasLas cubas son organizadas en series dentro de la planta de produccin de aluminio. Las series de cubas ms modernas, tienden a tener las cubas colocadas lado a lado y la mayora de las tareas de mantenimiento se llevan a cabo usando puentes gras multiuso, (algunas tareas deben realizarse regularmente), como por ejemplo el cambio de los nodos, la remocin del producto terminado etc.

La cubaUna cuba consta de dos partes principales:

1. Un bloque de carbono el cul se ha obtenido a partir de una mezcla de coque y brea. Este bloque acta como nodo (o electrodo positivo).:2. El ctodo (o electrodo negativo) que comprende un cajn de acero rectangular asentado sobre hormign, que contiene un crisol carbonoso sobre el cual descansa el aluminio lquido.

Entre el nodo y el ctodo hay un espacio donde se encuentra el electrolito. Este se encuentra en estado lquido a 960C. Se le agrega la almina refinada que se disuelve entonces en el electrolito fundido.

El electrolitoEl electrolito usado es la criolita, que es el mejor solvente para la almina. Para mejorar la performance de las cubas, se agregan otros componentes como el fluoruro de aluminio y el fluoruro de calcio (utilizados para bajar el punto de solidificacin del electrolito).

El nodoEl carbn o coque calcinado, utilizado para producir los nodos que se consumen durante la electrlisis, es un subproducto de la refinacin del petrleo. El coque calcinado utilizado en la planta de ALUAR proviene del complejo petroqumico ubicado en la ciudad de Ensenada de la provincia de Buenos Aires. A partir de este material, ALUAR fabrica sus propios nodos en instalaciones especficas de su planta de Puerto Madryn.Los nodos de carbono utilizados en el Proceso Hall Hroult, se consumen durante la electrlisis. Los nodos precocidos se forman separadamente, usando partculas de coque aglutinadas con brea y cocinadas en un horno. Una vez que estos nodos se consumen hasta una cierta altura deben ser cambiados.

El CtodoEl ctodo consiste en un armazn de grafito incrustado en barras de acero para realizar la conexin elctrica. Durante el proceso el aluminio lquido funciona como ctodo. Generalmente la vida til de un ctodo es de 1.500 a 3.000 das.

La mayora de las aplicaciones del aluminio requieren que se lo combine con otros metales para formar aleaciones especficas para cada proceso de fabricacin.

Los principales metales usados como aleantes son el silicio, el cinc, el cobre, el magnesio y el manganeso.

Una vez obtenida la aleacin deseada, el aluminio puede ser procesado de la siguiente manera:

Laminacin

Aleaciones

Fundicin

ExtrusinEstos procesos pueden a su vez ser combinados con otros procesos industriales como el pintado, el anodizado, la soldadura, el forjado, entre otros. Adems, una vez alcanzada su forma final, las propiedades del producto pueden ser modificadas mediante tratamientos trmicos.

La gran variedad de procesos industriales a los cuales es posible someter al aluminio explican la enorme cantidad de aplicaciones de este metal.El aluminio se procesa en primera instancia en laminadores en caliente para luego ser transferido a laminadores en froLaminadores en calientePrevio al proceso de laminacin, el aluminio tiene forma de un gran lingote o placa (ver Placa para deformacin). Este lingote es calentado hasta unos 500C y pasado repetidas veces por este primer tipo de laminadores. Este proceso reduce gradualmente el espesor del lingote hasta unos 6mm, y una vez finalizado, el aluminio es enfriado y transportado a los laminadores en fro para su posterior tratamiento.

Laminadores en froHay una gran diversidad de laminadores en fro. Grande tambin es la gama de productos que se obtienen, que llegan hasta espesores de 0.05mm. En general, el tipo de producto depende de la aleacin utilizada, el proceso de deformacin va laminacin y el tratamiento trmico aplicado al producto, ajustando as sus propiedades mecnicas y fsicas.

Productos Los productos pueden ser agrupados en grandes categoras: laminados finos y laminados gruesos.Entre los primeros, se puede distinguir el foil del resto de los laminados finos. El foil tiene un espesor menor a los 0.2mm y es utilizado por lo general en la industria de packaging en envases o coberturas. Tambin se lo utiliza en aplicaciones elctricas, y como componente en aislamientos trmicos. El resto de los laminados finos, con espesores entre 0.2mm y 6mm se aplican de manera muy diversa en el sector de la construccin (sea en revestimientos o techos). Tambin tienen como destino el sector de transporte (paneles laterales y estructuras de automotores, barcos y aviones).Los laminados gruesos tienen un espesor superior a los 6mm. Suele ser utilizado tambin en estructuras de aviones, vehculos militares y componentes estructurales de puentes y edificios.El rango de propiedades del aluminio es amplio y se potencia por la diversidad de aleaciones comercialmente disponiblesLa composicin de esas aleaciones est regulada por clasificaciones internacionales. Cada una de aquellas se describe por un conjunto de cuatro dgitos, con letras y nmeros adicionales que indican el temple de la aleacin. Por ejemplo, 6082-T6 es una aleacin de resistencia media basada en la familia de productos de aluminio-magnesio-silicio.La clasificacin prev:

1XXXAluminio de pureza mnima de 99%

2XXXAleaciones de aluminio y cobre

3XXXAleaciones de aluminio y manganeso

4XXXAleaciones de aluminio y silicio

5XXXAleaciones de aluminio y magnesio

6XXXAleaciones de aluminio, magnesio y silicio

7XXXAleaciones de aluminio, cinc y magnesio

8XXXOtras aleaciones

Las aleaciones de aluminio pueden ser ser divididas principalmente en dos grupos, segn el tipo de proceso en que son utilizadas: las aleaciones para trabajado mecnico (extrusin, forja, laminacin, etc.) y las aleaciones de moldeo (colada de piezas). Adems, ambos grupos contienen ciertas aleaciones que pueden endurecerse mediante tratamientos trmicos y otras que no son susceptibles de endurecimiento al tratarlas trmicamente.Los productos fundidos y moldeados tienen una amplia variedad de aplicaciones: Componentes livianos para vehculos, aeronaves, barcos y naves espaciales

Componentes de mquinas productivas en las que el peso reducido y la resistencia a la corrosin son condiciones indispensables

Bienes de alta tecnologa para la oficina y el hogar.Se reconocen dos mtodos bsicos de fundicin: moldeo en arena y moldeo en coquilla (molde permanente)Los productos extrudos de aluminio, conocidos como "perfiles", son confeccionados a partir de cilindros de aluminio llamados barrotes (ver Barrotes para extrusin). Los barrotes se encuentran disponibles en variados tamaos, aleaciones, tratamientos trmicos y dimensiones, dependiendo de los requerimientos del usuario.El proceso de extrusin se caracteriza por hacer pasar a presin el aluminio a travs de una matriz para obtener el perfil deseado. Esto es posible tras haber calentado los barrotes a utilizar a una temperatura cercana a los 450-500C y haberles aplicado una presin de 500 a 700 MPa (equivalente a la presin registrada en el fondo de un tanque de agua de unos 60km de altura). El metal precalentado es impulsado dentro de la prensa y forzado a salir por la matriz, obtenindose as, el perfil extruido.

El proceso de extrusin lleva la temperatura de las prensas a unos 500C y la temperatura de salida es cuidadosamente controlada para conservar las propiedades mecnicas, una alta calidad en la superficie de los productos terminados y una elevada productividad.

La prensa de extrusinLa prensa genera la fuerza necesaria para forzar el paso del aluminio precalentado a travs de la matriz. Consiste fundamentalmente en:

Un depsito donde se aloja el barrote a ser extruido El cilindro principal que empuja el barrote contra el panel frontal. Un panel frontal que aloja la matriz. La matriz, por donde sale el aluminio extruido y que le imprime la forma final al perfil. Columnas de amarre, con las que se conjugan los componentes descriptos.

Los principios del proceso de extrusin pueden ser observados en el siguiente diagrama.

AplicacionesLos productos extrudos son vastamente utilizados en el sector de la construccin , particularmente en ventanas y marcos de puertas, en casas prefabricadas y estructuras de edificios, en techos y cortinas. Tambin son utilizados en automotores, trenes y aviones y en el sector de la nutica.