Trabajo Final Aluminio Sena
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Henry Chavez El aluminio es el elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Su ligereza, conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión y bajo punto fusión le convierten en un material idóneo para multitud de aplicaciones, especialmente en aeronáutica; sin embargo, la elevada cantidad de energía necesaria para su obtención dificulta su mayor utilización; dificultad que puede compensarse por su bajo coste de reciclado, su dilatada vida útil y la estabilidad de su precio. Propiedades físicas Características principales El aluminio es un metal ligero, blando pero resistente de aspecto gris plateado. Su densidad es aproximadamente un tercio de la del acero o el cobre, es muy maleable y dúctil y apto para el mecanizado y la fundición. Debido a su elevado calor de oxidación se forma rápidamente al aire una fina capa superficial de óxido impermeable y adherente que detiene el proceso de oxidación proporcionándole resistencia a la corrosión y durabilidad. Isótopos El aluminio tiene nueve isótopos cuyas masas atómicas varían entre 23 y 30 uma . Tan sólo el Al-27, estable, y Al-
Transcript of Trabajo Final Aluminio Sena
Henry Chavez
El aluminio es el elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Su
ligereza, conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión y bajo punto fusión
le convierten en un material idóneo para multitud de aplicaciones,
especialmente en aeronáutica; sin embargo, la elevada cantidad de energía
necesaria para su obtención dificulta su mayor utilización; dificultad que puede
compensarse por su bajo coste de reciclado, su dilatada vida útil y la
estabilidad de su precio.
Propiedades físicas
Características principales
El aluminio es un metal ligero, blando pero resistente de aspecto gris plateado.
Su densidad es aproximadamente un tercio de la del acero o el cobre, es muy
maleable y dúctil y apto para el mecanizado y la fundición. Debido a su elevado
calor de oxidación se forma rápidamente al aire una fina capa superficial de
óxido impermeable y adherente que detiene el proceso de oxidación
proporcionándole resistencia a la corrosión y durabilidad.
Isótopos
El aluminio tiene nueve isótopos cuyas masas atómicas varían entre 23 y 30
uma. Tan sólo el Al-27, estable, y Al-26, radiactivo con una vida media de
0,72×106 años, se encuentran en la naturaleza. El Al-26 se produce en la
atmósfera al ser bombardeado el argón con rayos cósmicos y protones. Los
isótopos de aluminio tienen aplicación práctica en la datación de sedimentos
marinos, hielos glaciares, meteoritos, etc. La relación Al-26/Be-10 se ha
empleado en el análisis de procesos de transporte, deposición, sedimentación
y erosión a escalas de tiempo de millones de años.
El Al-26 cosmogénico se aplicó primero en los estudios de la Luna y los
meteoritos. Éstos últimos se encuentran sometidos a un intenso bombardeo de
rayos cósmicos durante su viaje espacial, produciéndose una cantidad
significativa de Al-26. Tras su impacto contra la Tierra, la atmósfera, que filtra
los rayos cósmicos, detiene la producción de Al-26 permitiendo determinar la
fecha en la que el meteorito cayó
HISTORIA DEL ALUMINIO
CÓMO FUE DESCUBIERTO EL ALUMINIO
El arte de la fabricación de la cerámica fue desarrollado en el norte de Iraq
cerca del 5300 A.C. La arcilla usada para hacer la mejor cerámica consistió en
gran parte en un silicato hidratado del aluminio. Otros compuestos del aluminio
tales como " alumbres " fueron utilizados extensamente por los egipcios y los
babilónico desde el 2000 A.C. en los tintes vegetales, algunos procesos
químicos y para los propósitos medicinales. Pero era conocido generalmente
como el " metal de la arcilla " y por miles de años no pudo ser separado por
ningún método conocido de su aleación con otros elementos.
Sus aplicaciones industriales son relativamente recientes, produciéndose a
escala industrial desde finales del siglo XIX. Cuando fue descubierto se
encontró que era extremadamente difícil su separación de las rocas de las que
formaba parte, por lo que durante un tiempo fue considerado un metal precioso,
más caro que el oro; sin embargo, con las mejoras de los procesos los precios
bajaron continuamente hasta colapsarse en 1889 tras descubrirse un método
sencillo de extracción del metal. Actualmente, uno de los factores que estimula
su uso es la estabilidad de su precio.
En términos históricos el aluminio es un metal relativamente nuevo que fue
aislado a principios del siglo XIX . En 1782 el gran químico francés, Lavoisier,
hablaba del óxido de un metal desconocido. Esta opinión fue relanzada por sir
Humphrey Davy en 1808, y sir Humphrey le dio el nombre de "aluminio" que
sonaba más científico que el " metal de la arcilla”. En 1809, Davy fundió hierro
en contacto con alúmina en un arco voltaico para producir una aleación de
hierro-aluminio; por un instante, antes de que ensamblara con el hierro, el
aluminio existió en su estado metálico libre quizás por primera vez desde que el
mundo fue formado.
En 1825, Oerstedt, danés, produjo una muestra minúscula del aluminio en el
laboratorio por medios químicos. Veinte años más tarde el científico alemán,
Frederick Wohler, produjo trozos de aluminio tan grandes como alfileres. En
1854 Sainte-Clair Deville había llevado a cabo mejoras en el método de Wohler
y produjo glóbulos de aluminio del tamaño de mármoles. Napoleon III lo animó
a que produjera el aluminio comercialmente y en París, en la exposición de
1855, las barras de aluminio fueron exhibidas al lado de las joyas de la corona.
No fue hasta 31 años más tarde, sin embargo, que se descubrió una manera
económica para la producción comercial.
En 1807, Humphrey Davy propuso el nombre aluminum para este metal aún no
descubierto, pero más tarde decidió cambiarlo por aluminium por coherencia
con la mayoría de los nombres de elementos, que usan el sufijo - ium. De éste
derivaron los nombres actuales en otros idiomas; no obstante, en los EE.UU.
con el tiempo se popularizó el uso de la primera forma, hoy también admitida
por la IUPAC aunque prefiere la otra.
Generalmente se reconoce a Friedrich Wöhler el aislamiento del aluminio en
1827. Aún así, el metal fue obtenido, impuro, dos años antes por el físico y
químico danés Hans Christian Ørsted.
En 1821 el francés Pierre Vertier encuentra en Provenza una piedra rojiza a la
que le llamo Bauxita y que posteriormente de ella se extraería la Alumina.
Inicialmente se probaron diferentes métodos químicos para aislar el metal, pero
la unión metal-oxígeno de la alúmina superaba los métodos clásicos.
En 1854 el francés Saint- Claire Deville presentó dos formas de obtención. Una
química y otra por electrólisis a la Academia de las Ciencias de París. El primer
lingote de aluminio se presentó al mundo en 1855 en la Exposición Universal.
En 1859 Henri Sainte-Claire Deville publicó dos mejoras al proceso de
obtención al sustituir el potasio por sodio y el cloruro simple por doble
El 23 de febrero de 1886, Charles Martin Pasillo, un americano de 22 años,
resolvió el proceso electrolítico básico en uso hoy. Pasillo había comenzado
sus experimentos mientras estudiaba en la universidad de Oberlin, Ohio. El
separó el aluminio del oxígeno con el cual se encuentra combinado
químicamente en naturaleza, pasando una corriente eléctrica a través de una
solución de la criolita y del alúmina.
Casi simultáneamente, Paul L.T. Heroult llegó el mismo proceso en Francia.
Sin embargo, al principio no reconoció su importancia y trabajó en el desarrollo
de las aleaciones de aluminio. En 1888, el químico alemán, Karl José Bayer,
logró una patente alemana de un proceso mejorado para hacer el óxido de
aluminio de Bayer (alúmina). Así comenzó la "era del aluminio". Los procesos
de Bayer y de Hall-Heroult liberaron al mundo el elemento estructural más
abundante y más versátil para el uso del hombre.
La presencia del aluminio en la arquitectura se remonta desde 1897 con la
construcción de la cúpula de la iglesia de Sant Joaquino con aluminio impuro y
que hoy en día aún se conserva en buen estado.
El hierro por ejemplo hizo su aparición en la arquitectura en 1872 con un
edificio construido completamente en este metal como es la Chocolatería en
Noisel Sur Marne. A partir de esta edificación arrancan los grandes
movimientos de la arquitectura moderna que abonan terreno para que el
aluminio entre a protagonizar con el vidrio los nuevos lenguajes expresivos
para la arquitectura actual y del futuro. El desarrollo que ha tenido la estructura
de acero ha labrado el camino para este nuevo metal no ferroso.
La recuperación del metal a partir de la chatarra (reciclado) era una práctica
conocida desde principios del siglo XX. Es, sin embargo, a partir de los 60
cuando se generaliza, más por razones medioambientales que estrictamente
económicas.
.PROCESO PRODUCTIVO:
Diagrama De La Extracción Del Aluminio
Abundancia y obtención
El aluminio es lo de los metales más abundantes de la tierra. Constituye
aproximadamente el 8.13% de su corteza. Es el tercer elemento más
abundante del planeta. Raramente se encuentra libre, Sólo el silicio y el
oxígeno son más abundantes. El proceso ordinario de obtención del metal
consta de dos etapas, la obtención de alúmina por el proceso Bayer a partir de
la bauxita, y posterior electrólisis del óxido para obtener el aluminio.
Existen numerosos depósitos de bauxita principalmente en la zona tropical y
subtropical del mundo África, Indias del oeste, América del sur y Australia. Hay
también algunos depósitos en Europa. Forman estratos o bolsas que se
encuentran generalmente a 12 metros o más abajo del suelo o de una cubierta
de vegetación. La clase de bauxita comercial debe de contener al menos 40%
de óxido de aluminio. La bauxita es generalmente extraída por una mina de tiro
abierto. La cubierta se quita, se remueve la bauxita y se transporta a la
refinería. Una vez que la extracción haya sido terminada, la capa del suelo y la
vegetación se reemplazan. En Brasil y Australia, por ejemplo, hay programas
de plantación y conservación que ayudan a la vegetación a regenerarse por sí
misma.
Las instalaciones de producción primarias del aluminio están situadas todo
sobre el mundo, a menudo en áreas donde hay fuentes abundantes de energía
barata, tales como energía hidroeléctrica
ALÚMINA
ESQUEMA DE LA OPTENCION DELA ALUMINA
La elevada reactividad del aluminio impide extraerlo de la alúmina mediante
reducción, siendo necesaria la electrólisis del óxido, lo que exige a su vez que
éste se encuentre en estado líquido. No obstante, la alúmina tiene un punto de
fusión de 2000 ºC, excesivamente alta para acometer el proceso de forma
económica por lo que era disuelta en criolita fundida, (fluoruro de aluminato de
sodio) , lo que disminuía la temperatura hasta los 1000 ºC. Actualmente, la
criolita se sustituye cada vez más por la ciolita un fluoruro artificial de aluminio,
sodio y calcio.
La bauxita se lava y se disuelve en sosa cáustica (hidróxido de sodio) a una
presión y temperatura alta
Al2O3.xH2O + 2NaOH ---> 2NaAlO2 + (x+1)H2O
El resultado es un líquido que contiene una solución de aluminato de sodio y
residuos de bauxita sin disolver que contienen hierro, silicio y titanio. Estos
residuos se hunden gradualmente hasta el fondo del tanque y son removidos.
Son comúnmente conocidos como "barro rojo".
La solución clara de aluminato de sodio es bombeada a un tanque muy grande
llamado precipitador.
Las partículas finas de alúmina son agregadas para iniciar la precipitación de
partículas de alúmina puras mientras que el liquido se enfría. Las partículas se
hunden hasta el fondo del tanque y son removidas y luego pasan a un
calcinador rotador o fluidizador a 1100°C para apartar el agua que está
combinada.
2NaAlO2 + 4H2O ---> Al2O3.3H2O + 2NaOH
El resultado es un polvo blanco, alúmina pura. La sosa cáustica se regresa el
principio del proceso y se vuelve a utilizar.
La cantidad de residuo generado, por la cada tonelada de alúmina producida,
varía grandemente dependiendo del tipo de bauxita usada, a partir de 0,3
toneladas para la bauxita de alto grado a 2,5 toneladas para la calidad muy
inferior. Para producir 1 tonelada de aluminio primario se utilizan 2 toneladas de
alúmina que se extraen de 4 toneladas de bauxita.
DIAGRAMA DEL PROCESO
La bauxita contiene formas de oxido de aluminio hidratado, las cuales
dependes de:a) el numero de moléculas de agua de hidratación, b) la estructura
cristalina; las formas estructurales de la bauxita son la gibbsita , bohemita y diáspora.
Unit Gibbsita Böhmita Diáspora
Composición Al2O3.3H2O Al2O3.H2O Al2O3.H2O
Maximino
contenido de
alúmina
% 65.4 85.0 85.0
Cristal
Sistema
Monoclínic
o
Ortorrómbic
o
Ortorrómbic
o
Densidad gcm-
3
2.42 3.01 3.44
Temp. De
deshidratació
n
°C 150 350 450
Las impurezas importantes son los óxidos del hierro, silicona y titanio, mientras
que elementos como el cinc, fósforos, el níquel y el vanadio se encuentran en
trazas. El residuo de la producción de alúmina contiene impurezas que no se
disuelven a un grado significativo, más el alúmina que no se extrae en el
proceso, la mayoría de los productores del alúmina agregan cal en un cierto
punto del proceso, la cal forma unos compuestos que disminuyen los residuos
de alúmina
Los datos siguientes dan una cierta idea de la amplia gama en la composición química
que se puede encontrar en residuo de diversas bauxitas.
FE 2 O 3 30 - 60%
Al 2 O 3 10 - 20%
SiO 2 3 - 50%
Na 2 O 2 - 10%
CaO 2 - 8%
TiO 2 Trazas - 10%
Aparte de la alcalinidad que es impartida por los líquidos en el proceso, el
residuo es químicamente estable y no tóxico.
Los residuos de bauxita son utilizados como abonos y para recuperar tierras
costeras, sin efectos ambientales adversos
ALUMINIO
La base de todas las plantas fundidoras de aluminio primario es el proceso
Hall-Héroult, inventado en 1886. La alúmina se disuelve mediante un baño
electrolítico de criolita fundida (fluoruro alumínico sódico) en un recipiente de
hierro revestido de carbón o grafito conocido como "crisol". Una corriente
eléctrica se pasa por el electrolito a un bajo voltaje pero con una corriente muy
alta generalmente 150,000 amps. La corriente eléctrica fluye entre el ánodo
(positivo) de carbono hecho del coque de petróleo y brea, y un cátodo
(negativo) formado por un recubrimiento de carbón grueso o grafito del crisol.
ELECTROLISIS DE LA ALUMINA
El aluminio fundido es depositado en el fondo del crisol y se revuelve
periódicamente, se lleva a un horno, de vez en cuando se mezcla a una
aleación especificada, se limpia y generalmente se funde.
Un fundidor de aluminio típico consiste de alrededor de 300 crisoles. Estos
producirían como 125,000 toneladas de aluminio anualmente. Sin embargo,
algunos de las fundidoras de la última generación producen entre 350mil y 400
mil toneladas.
En promedio alrededor del mundo toma 15.7 kW/hr. Para producir un kilogramo
de aluminio de la alúmina. Mejoramientos en los diseños y procesos han
reducido progresivamente este aspecto de 21 kW/hr de los años cincuentas.
El aluminio se forma a cerca de 900°C pero una vez que se ha formado tiene
un punto de fusión de solo 660°C. En algunas fundidoras este ahorro de calor
es utilizado para fundir metal reciclado que luego es mezclado con el metal
nuevo.
El metal reciclado requiere solo 5% de la energía necesaria para producir el
metal nuevo. Mezclar metal reciclado con un nuevo metal permite ahorrar
energía considerablemente así como el uso eficiente del calor procesado. No
hay diferencia entre el metal primario y el metal reciclado en términos de
calidad y propiedades.
Fundir el aluminio requiere de intensa energía que es por lo que fundidoras
mundiales están localizados en áreas dónde tienen acceso a un recurso de
energía abundante (hidroeléctricas, gas natural, carbón y nuclear). Muchas
localidades son remotas y la electricidad es generada específicamente para las
plantas de aluminio.
El proceso de fundición es continuo. Un horno no se para y se vuelve a poner
en funcionamiento con facilidad. Si la producción es interrumpida por una falta
de energía de más de 4 horas, el metal en los crisoles se solidificará,
requiriendo un proceso de reconstrucción con un alto costo.
La mayoría de los hornos produce aluminio del 99.7% de pureza que es
aceptable para la mayoría de las aplicaciones. Sin embargo, el aluminio muy
puro de 99.99% es utilizado para aplicaciones especiales, generalmente
aquellas dónde la alta ductilidad y conductividad es requerida. El margen de
diferencia en pureza del aluminio da cambios significantes en las propiedades
del metal.
Tecnología de fundición
Existen principalmente dos tipos de tecnologías de fundición de aluminio: el
Söderburg y el precocido. La principal diferencia entre estás dos fundiciones es
el tipo de ánodo que utilizan.
La tecnología Söderburg utiliza un ánodo continuo que se pone en la celda en
forma de pasta que se calcina en la misma celda.
La tecnología del precocido utiliza múltiples ánodos precocidos que están
suspendidos en cada celda por medio de unas varillas. Los ánodos nuevos de
cambian por los ánodos gastados o terminales que se reciclan en nuevos
ánodos.
Cambios en el medio ambiente:
Mientras el progreso significativo que se ha hecho en mejorar la actuación del
medio ambiente, la tecnología Söderburg está siendo remplazada
gradualmente por tecnología precocida.
La elevada reactividad del aluminio impide extraerlo de la alúmina mediante
reducción, siendo necesaria la electrólisis del óxido, lo que exige a su vez que
éste se encuentre en estado líquido. No obstante, la alúmina tiene un punto de
fusión de 2000 ºC, excesivamente alta para acometer el proceso de forma
económica por lo que era disuelta en criolita fundida, (fluoruro del aluminio del
sodio) , lo que disminuía la temperatura hasta los 1000ºC. Actualmente, la
criolita se sustituye cada vez más por la ciolita un fluoruro artificial de aluminio,
sodio y calcio.
Los grandes yacimientos de bauxita rica en aluminio se encuentran en
Venezuela y Canadá.
Las fábricas de alúmina (óxido de aluminio) más importantes están en los
países de Europa y Estados Unidos y se extiende a países en vía de desarrollo
en los cuales su disponibilidad energética garantiza una producción
competitiva. La alúmina la obtienen a partir del método químico desarrollado
por el químico austriaco Karl Joseph Bayer que consiste en la obtención el
óxido de aluminio por medio de una serie de reacciones químicas
desencadenadas cíclicamente, una extracción selectiva de hidróxido de
aluminio obtenido de la mezcla de la bauxita triturada con soda cáustica liquida
y calentada a baja presión. La separación del residuo insoluble (lodo rojo),
precipitación, enfriamiento y posterior calcinación del hidróxido, obteniéndose
así la alúmina con apariencia de un polvo blanco como la sal de cocina.
Para la extracción del aluminio se requiere de alúmina, criolita, carbono y
energía. La alúmina es descompuesta en oxígeno y aluminio con corriente
continua mediante el proceso de electrólisis. La electrólisis se realiza en cubas
especiales para resistir la temperatura de fusión de la alúmina pura que es de
1800 grados celsius, por lo cual hay que mezclarla con criolita para fundir a 950
y 1000 grados de temperatura. El electrolito es criolita fundida y el carbono
como fondo catódico de las células de electrólisis y para los ánodos que entran
en el baño.
De este proceso sale, el aluminio con una pureza entre 93.3 y 99.8 % de
pureza. Las tensiones en los bornes que registran son de 4-5 voltios bajo una
intensidad de 10000 amperios. Para producir una tonelada de aluminio se
requieren de cinco toneladas de bauxita para dos toneladas de alúmina con un
consumo de 13000 Kw/H.
El aluminio obtenido se denomina primario y no es utilizado en esta forma sino
aleado con otros metales que le aumentan sus cualidades y propiedades como
resistencia a la corrosión y características mecánicas y de elasticidad. Las
aleaciones del aluminio se presentan en forma de tochos para extrusión, placas
para laminación y lingotes para fundiciones y son materia prima para las
industrias transformadoras.
La producción del aluminio todavía requiere de una serie de complejas
operaciones que requieren un elevado consumo energético que puede ser
reducido gradualmente mediante los avances tecnológicos para el desarrollo de
procedimientos que requieran menor consumo de energía. Por motivos
ecológicos se prefiere la energía de origen hidroeléctrico.
Hoy en día los avances tecnológicos han logrado reducir de 25 Kw para
obtener un kilo de aluminio a 13Kw/H. Los procesos de reciclaje del aluminio si
requieren de mucho menos energía. Es la industria del futuro y de las más
rentables.
Las reservas mundiales se estiman en 40.000 millones de toneladas que se
calculan bastan para cuatro siglos más. Pero si tenemos en cuenta las casi 7
millones de toneladas de aluminio recicladas, a un menor costo que el aluminio
electrolítico, la disponibilidad de este metal está asegurada.
Obtención de aleaciones y formato final Luego el aluminio en estado liquido
es transportados a hornos de retención donde se le agregan metales como
titanio, magnesio, hierro y cobre para preparar las aleaciones requeridas por
los clientes. Las aleaciones son obtenidas en forma de lingotes, granalla,
barras para extrusión, y planchones para laminación.
Aplicaciones del aluminio:
Aplicaciones
De peso ligero, el aluminio es un metal fuerte. Sus restos adquieren gran valor
y pueden reciclarse repetidamente sin pérdida de calidad. A finales de 1990, la
producción de aluminio en los países industrializados alcanzó el récord de
39.650 toneladas al día. La materia prima es el mineral de bauxita procedente
de Brasil (2.800 millones de toneladas equivalentes -mte.-), Guinea (2600
mte.), Jamaica (2000 mte.) y la India (1000 mte.). Cerca de tres billones de
toneladas de las reservas mundiales de bauxita se encuentran en países en
vías de desarrollo. Para elaborar tres toneladas de alúmina, el óxido de
aluminio, se necesitan cuatro de bauxita. Cuando se reduce a aluminio puro, la
producción final es una tonelada. Es este proceso de reducción el que provoca
que se gaste tanta energía durante la producción de aluminio.
Cada año se utilizan 22 millones de toneladas de aluminio. El alto valor de los
residuos de aluminio y elevado consumo energético lo convierten en un
material inapropiado para envases desechables. Es fundamental reciclar cada
vez más aluminio; su producción destruye el medio ambiente. La extracción de
mineral de bauxita deja un rastro de fango rojo; el Programa de las Naciones
Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) se ha visto obligado a dictar normas
para que los fabricantes de aluminio limpien las tierras que contaminan. El
reciclaje ahorra el 95% de la energía original que se gasta en la conversión de
la bauxita en aluminio.
El 60% del suministro mundial de aluminio se fabrica utilizando potencia
hidraúlica. Aunque esta fuente de energía no produce muchos gases
invernadero, si requiere enormes cantidades de tierra para inundarlas,
destruyendo, en muchas ocasiones, lugares habitados. En general, los planes
hidraúlicos tienen un gasto de energía más eficiente que las plantas de carbón;
por ello, la industria de aluminio es un cliente habitual de las estaciones
hidraúlicas.
La producción de aluminio requiere 14 Kilovatios/hora para obtener cada kilo de
aluminio de la alúmina. Un kilo de aluminio es equivalente a 50 latas de
bebidas. En los países en vías de desarrollo, los restos de aluminio nunca se
desperdician. En Egipto se refunden usando residuos de aceite y lo convierten
en sartenes y otros utensilios de cocina.
Gasto de aluminio en 1988 ( millones de toneladas )
EE.UU Japón Europa occidental
Envases y embalajes 30 8 7
Construcción 21 27 15
Transporte 21 27 19
Eléctrico 9 7 6
Bienes de consumos duraderos 8 1 4
Mecánico - 4 5
Otros (incluida exportación) 11 26 44
Fuente: Metallgesemschaft y USBM
El aluminio puro es blando y frágil, pero sus aleaciones con pequeñas
cantidades de cobre, manganeso, silicio, magnesio y otros elementos
presentan una gran variedad de características adecuadas a las más diversas
aplicaciones. Estas aleaciones constituyen el componente principal de multitud
de componentes de los aviones y cohetes, en los que el peso es un factor
crítico.
Cuando se evapora aluminio en el vacío, forma un revestimiento que refleja
tanto la luz visible como la infrarroja; además la capa de óxido que se forma
impide el deterioro del recubrimiento, por esta razón se ha empleado para
revestir los espejos de telescopios, en sustitución de la plata.
Dada su gran reactividad química, finamente pulverizado se usa como
combustible sólido de cohetes y en el explosivo termita, como ánodo de
sacrificio y en procesos de aluminotermia para la obtención de metales.
Otros usos del aluminio son:
Transporte, como material estructural en aviones, automóviles, tanques,
superestructuras de buques, blindajes, etc.
Embalaje; papel de aluminio, latas, tetrabriks, etc.
Construcción; ventanas, puertas, perfiles estructurales, etc.
Bienes de uso; utensilios de cocina, herramientas, etc.
Transmisión eléctrica. Aunque su conductividad eléctrica es tan sólo el
60% de la del cobre su mayor ligereza permite una mayor separación de
las torres de alta tensión, disminuyendo los costes de la infraestructura.
Recipientes criogénicos (hasta -200 ºC), calderería.
El aluminio posee gran cantidad de aplicaciones y debido a esto, es uno de los
metales más utilizado de la actualidad. Aquí sólo mencionaremos algunas de
ellas de acuerdo a los siguientes productos semi-manufacturados.
Perfiles - Caños – Barras
Son utilizados mayormente en el sector de la construcción (puertas, ventanas,
divisores, estructuras modulares, desagües, decoración, arquitectura, etc), no
obstante, también son empleados en robótica, automatización, electricidad e
iluminación, como disipadores de calor en equipos electrónicos, en carrocerías
de automotores y aviones, en náutica, equipos deportivos, herramientas,
juguetes, etc.
Chapas – Laminado
Se utilizan en diversas aplicaciones como son las carrocerías y pisos de
ómnibus y aviones, techos, fachadas, tanques, aerosoles, latas, frentes y
tableros de maquinas, placas de identificación, muebles, etc. Por medio del
estampado de la chapa se puede utilizar para fabricar utensilios de cocina,
adornos, elementos de escritorio, carcasas de equipos de audio y video, ,
heladeras, equipos de aire acondicionado, partes de maquinas, latas para
refrescos, etc.
Hojas
Estas se producen en distintos espesores y grados de flexibilidad. Se emplean
principalmente para envasar alimentos, bebidas, medicamentos, productos
químicos y todos aquellos elementos que deban ser protegidos de la humedad,
la luz, o cualquier agente externo, aprovechando la impermeabilidad, opacidad
e higiene del aluminio.
Cables – Alambres
Utilizados normalmente en cables de alta tensión dado su bajo peso y buena
conductividad. También se los emplea en cables para señales electrónicas y
para transmisión de calor en equipos de medición de temperatura.
Fundición
El 60% del aluminio usado en la industria automotriz corresponde a elementos
logrado por fundición, ya sea en partes de motores, elementos de carrocería o
llantas.
Debido a la eficacia de la fundición del aluminio y a la baja inversión necesaria
para realizarlo, existe una numerosa cantidad de productos logrados mediante
este sistema, entre ellos encontramos elementos de adorno, armazón de
motores eléctricos, partes de maquinarias complejas, ornamentos, aplicaciones
y herrajes para muebles, partes de electrodomésticos, llaveros, medallas,
elementos de escritorio, dispositivos de iluminación, piezas religiosas, juguetes,
etc
Polvo - Alúminas
El aluminio en polvo o en forma de óxidos también encuentra innumerables
aplicaciones, entre las más importantes se pueden destacar su uso como
desoxidante en la industria siderúrgica, como componente de los explosivos
para minería, para el tratamiento de las aguas de las piscinas, en
medicamentos, cosméticos, tintas y pinturas, elementos refractarios, abrasivos,
pastas para pulido, pastillas de frenos, productos agroquímicos, etc.
Precauciones
El aluminio es uno de los pocos elementos abundantes en la naturaleza que
parecen no tener ninguna función biológica beneficiosa. Algunas personas
manifiestan alergia al aluminio, sufriendo dematitis por contacto, e incluso
desórdenes digestivos al ingerir alimentos cocinados en recipientes de
aluminio; para el resto de personas, no se considera tan tóxico como los
metales pesados, aunque existen evidencias de cierta toxicidad si se consume
en grandes cantidades. El uso de recipientes de aluminio no se ha encontrado
que acarree problemas de salud, estando éstos relacionados con el consumo
de antiácidos o antitranspirantes que contienen aluminio. Se ha sugerido que el
aluminio puede estar relacionado con el Alzheimer, aunque la teoría ha sido
refutada.
ANEXO 1
ALEACIONES
SAE ASTM Otros Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ti Sn Otros
elementos
c/u Tota
l
24 CG 42A AFNOR
AU4 G1
0.5 0.5 3.8
4.9
0.3
0.9
1.2
1.8
-- -- 0.1
0
-- -- -- --
26 CM 41A AFNOR AU
4G
0.8 0.7 3.5
4.5
0.2
0.8
0.2
0.8
-- -- 0.1
0
-- -- -- --
29 M1 A AFNOR AM 0.6 0.7
5
0.1
5
-- 1.0
1.5
-- -- 0.1
0
-- -- -- --
33 CS 72A -- 1.0
4.0
1.4 6.0
8.0
0.6
0
0.1
0
-- 0.3
5
2.5 0.2
5
-- -- 0.5
34 CG
100A
-- 2.0 1.2 9.2
10.
8
0.5
0
0.2
0
0.3
5
-- 0.5
0
0.8 0.2
5
-- -- 0.35
35 S 5B ALCOA 43 4.5
6.0
0.6 0.6 0.5 0.0
5
0.2
5
-- 0.5
0
0.2
5
-- -- 0.35
38 C4 A ALCOA
195
0.7
–
1.2
0.8 4.0
5.0
0.3
0
0.0
3
-- -- 0.3
0
0.2
0
-- 0.0
5
0.15
39 CN 42A ALCOA
142
0.7 0.8 3.5
4.5
0.3
5
1.3
1.8
0.2
5
1.7
2.3
0.3
5
0.2
5
-- 0.0
5
0.15
201 GR 20A 0.6 0.7
5
0.1
5
1.0 3.0
4.0
-- -- 0.1
0
-- -- -- -- --
260 CS 41A -- 0.5
1.2
1.0 3.5
4.8
0.4
1.2
0.2
0.8
-- -- 0.1
0
-- -- -- --
280 SG 11A AFNOR A
S6
0.6
1.3
0.6 -- 0.4
5
1.0
0.4
5
1.0
-- -- 0.1
0
-- -- -- --
300 CS 66A -- 5.0
6.0
1.2 5.5
7.5
0.8 0.2
5
0.6
0
-- -- 0.8
0
0.2
5
-- -- 0.80
303 SC
114A
ALCOA
384
10.
5
12.
0
1.0 3.0
4.5
0.5
0
0.1
0
-- 0.5
0
2.9
0
-- 0.2
0
-- 0.50
304 S5C IRAM AL Si
5 Fe
4.5
6.0
1.0 0.6 0.3
5
0.1
0
-- 0.5
0
0.3
5
-- 0.1
5
-- 0.25
305 S12A IRAM AL Si
12 Fe
11.
0
13.
1.0 0.6 0.3
5
0.1
0
-- 0.5
0
0.3
5
-- 0.1
5
-- 0.25
0
306/
8
SC
84A/B
ALCOA
380
7.5
9.5
1.0 3.0
4.0
0.5
0
0.1
0
-- 0.5
0
2.9 -- 0.2
0
-- 0.50
309 SG
100A
ALCOA
360
9.0
10.
0
1.0 0.6 0.3
5
0.4
5
0.6
-- 0.5
0
0.3
5
-- 0.1
5
-- 0.25
310 ZG 61A -- 0.2
5
0.4
0
0.2
5
0.1
0
0.5
0
0.6
5
0.4
0
0.6
0
-- 5.0
6.5
0.1
5
0.2
5
-- 0.0
5
0.20
311 ZG 32A TERNALLO
Y 5
0.2
0
0.6
0
0.2
0
0.4
0
0.6
0
1.5
1.8
0.2
0
0.4
0
-- 2.7
3.3
0.2
5
-- 0.0
5
--
312 ZG 42A TERNALLO
Y 7
0.2
0
0.6
0
0.2
0
0.4
0
0.6
0
1.9
2.4
0.2
0
0.4
0
-- 4.0
4.5
0.2
5
-- 0.0
5
--
313 JG61B ALCOA
612
0.1
5
0.4
0
0.3
5
0.6
5
0.0
5
0.6
5
0.8
0
-- -- 6.0
7.0
0.2
5
-- 0.0
5
0.15
314 ZC60A -- 0.3
5
1.2 0.3
5 –
0.6
5
0.0
5
0.3
0
0.4
5
-- -- 6.0
7.0
0.2
5
-- 0.0
5
0.15
315 ZC81A/
B
TENZALLO
Y
0.2
5
0.8
0
0.4
0
1.0
0
0.6 0.2
5
0.5
0
0.3
5
0.1
5
7.0
8.0
0.2
5
-- 0.1
0
0.25
320 G4A -- 0.3
5
0.4
0
0.1
5
0.3
5
3.6
4.5
-- -- 0.1
5
0.2
5
-- 0.0
5
0.15
321 SN122A -- 11.
0
12.
5
1.1 0.5
0
1.5
0.3
5
0.8
1.3
-- 2.0
3.0
0.3
5
0.2
5
-- 0.0
5
--
322 SC 51A ALCOA
355
4.5
5.5
0.6 1.0
1.5
0.5
0
0.4
5
0.6
0
0.2
5
-- 0.3
5
0.2
5
-- 0.0
5
0.15
323 SG70A -- 6.5
7.5
0.5
0
0.2
5
0.3
5
0.2
5
0.4
0
-- -- 0.3
5
0.2
5
-- 0.0
5
0.15
324 G10A ALCOA
356
0.2
0
0.2
0
0.2
0
0.1
0
9.6
10.
6
-- -- 0.1
0
0.2
0
-- 0.5
0
0.15
326 SC64D ALLCAST 5.5
6.5
0.8 3.0
4.0
0.5
0
0.1
0
-- 0.3
5
1.0 0.2
5
-- -- 0.50
327 SC82A RED X 8 7.0
8.6
0.8 1.0
2.0
0.2
0
0.6
0
0.2
5
0.6
0
0.3
5
0.2
5
1.5 0.2
5
-- -- 0.50
328 SCN
122A
ALCOA
132
11.
5
13.
0.6 0.7
1.5
0.1
0
0.7
1.3
-- 2.0
3.0
0.1
0
0.1
0
-- -- 0.15
0
329 SC64 C -- 5.5
6.5
1.0 3.0
4.0
0.8 0.1
0
0.5
0
-- 0.5
0
1.0 0.2
5
-- -- 0.50
330 -- ALCOA A
108
5.0
6.0
0.8 3.5
4.5
0.5 0.1 -- -- 1.0 0.2
5
-- -- 0.5
331 SC 94A -- 8.0
10.
0
0.8 3.0
4.0
0.5
0
0.1
0
0.5
0
-- 0.5
0
1.0 0.2
5
-- -- 0.50
332 SC
103A
MAHLE
124F
8.5
10.
5
1.0 2.0
4.0
0.5
0
0.6
0
1.5
0
-- 0.5
0
1.0 0.2
5
-- -- 0.50
334 -- -- 11.
0
13.
0
0.8 1.8
2.8
0.5
0
0.8
1.3
-- 1.0 1.0 0.2
5
-- -- 0.50
335 SC 51B -- 4.5
5.5
0.1
5
1.0
1.5
0.0
5
0.4
5
0.6
0
-- -- 0.0
5
0.2
0
-- 0.0
5
0.15
336 SG 70B -- 6.5
7.5
0.1
2
0.1
0
0.0
5
0.2
5
0.4
0
-- -- 0.0
5
0.2
0
-- 0.0
5
0.15
380 CS 43A -- 2.5
3.5
1.0 3.5
4.5
0.5
0
0.1
0
-- 0.3
5
1.0 0.2
5
-- 0.0
5
0.15
382 CQ 51A -- 0.1
0
0.1
0
4.0
5.2
0.2
0
0.5
0
0.2
0
0.5
5
-- -- -- 0.1
5
0.5
5
0.4
0
1.2
0.5
0
0.10
383 SC
102A
-- 9.5
11.
5
0.6
1.0
2.0
3.0
0.5
0
0.1
0
-- 0.3
0
2.9 -- 0.1
5
-- 0.50
-- -- GAC 10 2.0
2.5
0.8
1.0
9.5
10.
5
0.1
0
0.0
5
-- 0.1
0
0.1
0
0.0
5
0.1
5
-- -- 0.15
-- CS
104B
ALCOA
138
3.5
4.5
1.5 9.5
10.
5
0.5
0
0.1
5
0.3
5
-- 0.5
0
0.5
0
0.2
0
-- -- 0.15
ANEXO 2 REACCIONES DEL PROCESO
A1203 + 2NaOH + 3H20
Fe203 + 3NaOH
2Na (ac) + 2[Al (OH)4] (ac)
Fe (OH) 3(s) + H20
Cristalización
2Na [AI (OH) 4] (ac) + C02 (g) 2Al (OH) 3 + Na2CO3 + H20
Índice De Alcalinidad Adecuado
NaOH /NaAIO2=Na2O/Al2O3
Calcinación:
2Al (OH)3 A1203 + 3H20
Parte en vía seca
Al203 + Na2CO3 2 NaAIO2 + CO
Fe203 + Na2CO3 2 NaFeO2 + CO2
Si02 + CaO CaSiO3
Al02- + H20 Al(OH)3 + OH-
Fe02- + H20 Fe(OH)3 + OH
Reducción del metal en procesos hidrometalurgicos
Electrolisis De NACl Fundido
(-) Cátodo: Na + e- Na E° red=-2,71V
(+) Ánodo: 2Cl- Cl + 2e- E° red=1 ,36V
2Na + 2Cl 2Na + Cl2 E° celda=-2,71-(1,36) =-4,07V
Electrolisis de una disolución acuosa de NACl
(-)Cátodo: Na+ + e- Na E° red=-2,71V
2H20 + e- H2 + 20H - E° red=-O,83V
Ánodo: 2Cl Cl2 + 2e- E° red=1,36V
2H20 4H+4e-+O2 E° red=1,36V
2H20 + 4Cl H2 + 40H +4H + Cl2 E° celda = -O,83-(1,36)=-2,19V
Reducción de óxidos metálicos
Obtención de aluminio: (criolita Na3AlF6)
C + 202 C02(g) + 4e-
Reducción directa del óxido
202- 02(g) + 4e-
Reducción electrolítica de alúmina
Cátodo: Al3+3e- Al (l)
La reacción en el ánodo es la oxidación del ánodo de carbono
C + 202 - C02 (g) + 4e-
ANEXO 3 PROPIEDADES
Estructura cristalina
Sistema cristalino: Cúbico, centrado en una cara
Densidad, g/ml: 2.70 Radio covalente, Å: 1.18
Radio atómico, Å: 1.43Radio medio 125 pm
Electronegatividad (escala de Pauling): 1.5
Calor de fusión (Kcal/átomo-gramo): 2.55
Calor de vaporización Conductancia eléctrica (microohmios):
(Kcal/átomogramo): 67.9 0.382
Calor específico (cal/g/°C): 0.215Estado físico: Sólido
Estados de oxidación (óxido) 3 (anfótero) Punto de fusión, °C: 660
ISÓTOPOS MÁS ESTABLES
iso AN (%) Vida media MD ED (MeV) PD26Al Sintético 7,17×105 a &epsilon 4,004 26Mg27Al 100 Al es estable con 14 neutrones
Presión de vapor 2,42x10-6 Pa a 577 K Velocidad del sonido 5100 m/s a 933 K
Electronegatividad 1.61 (Pauling)Conductividad térmica 237 W/(m•K)
Símbolo: Al Símbolo: Al
Peso atómico: 26.981 Peso atómico: 26.981
Punto de ebullición, °C: 2450Grupo, periodo, bloque 13, 3 , p
POTENCIALES DE IONIZACIÓN1º = 577,5 kJ/mol 6º = 18379 kJ/mol2º = 1816,7 kJ/mol 7º = 23326 kJ/mol3º = 2744,8 kJ/mol 8º = 27465 kJ/mol4º = 11577 kJ/mol 9º = 31853 kJ/mol5º = 14842 kJ/mol 10º = 38473 kJ/mol
