Proceso Bayer
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El proceso Bayer es el principal método industrial para producir alúmina a partir de bauxita; luego usada para la obtención del aluminio en estado metálico. Fue patentado por el austriaco Carl Josef Bayer en 1889 y se basa en la disolución de la bauxita con hidróxido de sodio. Este proceso fue imponiéndose hasta convertirse, a partir de los años 1960, en la única fuente industrial de alúmina; y por tanto, combinado con el proceso Hall-Hèroult, el proceso de obtención de aluminio usado mundialmente.
La bauxita es la mena de aluminio más importante, pero solo contiene entre un 30 y un 54 % de aluminio (expresado como Al2O3), siendo el resto una mezcla de sílice, óxidos de hierro y dióxido de titanio. El aluminio de la bauxita se encuentra normalmente formando hidróxidos, Al(OH)3, o mezclas de hidróxidos y óxidos, AlO(OH).[1]
En el proceso Bayer, primero se tritura la bauxita y luego se lava con una disolución caliente de hidróxido de sodio (sosa cáustica a no confundir con sosa que es carbonato de sodio[Na2CO3]), NaOH. La sosa disuelve los minerales de aluminio pero no los otros componentes de la bauxita, que permanecen sólidos. Las reacciones químicas que ocurren en esta etapa, llamada "digestión" son las siguientes:[2]
La temperatura de la digestión se escoge en función de la composición de la bauxita. Para disolver el hidróxido de aluminio basta una temperatura de 140 °C pero para la mezcla de hidróxido y óxido hace falta subir hasta unos 240 °C. [2]
A continuación se retiran de la disolución los sólidos no disueltos, principalmente en un decantador seguido de unos filtros para eliminar los últimos restos. Los sólidos recogidos en el decantador, llamados "lodo rojo" o "barro rojo", se tratan para recuperar la sosa no reaccionada, que se recicla al proceso.
La disolución de Al(OH)4-, ya libre de impurezas, se precipita de forma controlada para formar hidróxido de aluminio puro. Para favorecer la cristalización se opera a baja temperatura y se "siembra" la disolución con partículas de hidróxido de aluminio: [2]
- Al(OH)4- + Na+ → Al(OH)3 + OH- + Na+
La disolución de sosa libre de aluminio se concentra en unos evaporadores y se recicla al comienzo del proceso.[3]
Por último, el hidróxido se calienta a unos 1050 °C, en una operación llamada "calcinación", para convertirlo en alúmina, liberando vapor de agua al mismo tiempo: [2]
La alúmina obtenida se utiliza principalmente para producir aluminio mediante electrólisis.
