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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 (Al (^) 2O (^) 3), 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) 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.Al2O (^) 3), 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.Al (^) 2O 3 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.Al (^) 2O3, 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
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.
