Alumínio

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Metalurgia Extrativa
Débora Moreira Rocha
A06150720
Unileste-MG
Seminário de Metais Não Ferrosos
Alumínio
Introdução
No ano de 1821 foi identificada pela primeira vez, no sul da França, a bauxita, minério que deu origem à obtenção de alumínio.
A primeira obtenção industrial do alumínio por via química foi realizada em 1854, por Saint-Claire Deville, usando cloreto duplo de alumínio e sódio fundido, reduzindo-o com sódio.
Figura 1 – Óxido de alumínio (Al2O3).
Fonte: https://www.google.com.br /
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Introdução
Figura 2 – Principais elementos químicos na crosta terrestre.
Fonte: http://www.ecycle.com.br/
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Alumínio
Símbolo: Al
Número atômico: 13
Massa molar: 26,982g/mols
Na temperatura ambiente é sólido;
Baixa densidade;
Boa condutividade elétrica e resistência à corrosão;
Baixo ponto de fusão;
Baixo custo para a sua reciclagem;
Elevada quantidade de energia;
Implicações ecológicas negativas no rejeito dos subprodutos do processo de reciclagem, ou mesmo de produção do alumínio primário.
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Figura 3 – Minério de Bauxita.
Fonte: https://www.google.com.br/
Figura 4 – Minério de alumínio.
Fonte: https://www.google.com.br/
Refinaria e Redução
Al2O3
Al
Alumínio
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Figura 5 – Aplicações do alumínio.
Fonte: https://www.google.com.br/
O Alumínio é um material leve, durável e bonito, sendo um dos metais mais versáteis em termos de aplicação, o que garante sua presença em grande diversidade de indústrias e segmentos.
Aplicação
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Alumínio
Encontrada geralmente próxima à linha do Equador;
Contém 15-25 % de alumínio e é, hoje em dia, o único minério usado para fins comerciais de extração de alumínio;
Depositada em camadas horizontais normalmente a poucos metros da superfície do solo.
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Alumínio no mundo
Figura 6 – Mineração de bauxita em milhões de toneladas métricas por ano.
Fonte: http://www.hydro.com/pt-BR/
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Figura 7 – Bauxita: Reservas (à esquerda) e produção mundial (à direita).
Fonte: http://www.hydro.com/pt-BR/
Alumínio no mundo
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Alumínio no Brasil
Figura 8 – Localização de minas de bauxita no Brasil.
Fonte: https://www.google.com.br/
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O alumínio é obtido a partir do minério da bauxita que é constituída por óxido de alumínio hidratado de composições variáveis.
A bauxita deve apresentar no mínimo 30% de óxido de alumínio (Al2O3) aproveitável para que a produção de alumínio seja economicamente viável.
As reservas brasileiras de bauxita, além da ótima qualidade do minério também estão entre as maiores do mundo.
Extração
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Figura 9 – Mineração de bauxita.
Fonte: http://brasilaluminio.com.br/pt/processos.php?id=1/
Extração
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Figura 10 – Processo de extração da bauxita.
Fonte: http://www.hydro.com/pt-BR/
A lama é depositada em bacias de rejeitos que, após seu uso, são cobertas e recebem o plantio de espécies nativas, para restabelecer a vegetação natural do local.
Extração
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Essa fase do processo além de ser insumo para a obtenção do alumínio primário, a alumina tem diversas aplicações como a fabricação de materiais refratários, tratamento de água, uso em produtos abrasivos e para polimento, como retardante de chamas, na fabricação de velas de ignição entre outros.
O processo mais utilizado para obtenção de alumina é o Processo Bayer. 
Refinaria
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Figura 11 – Processo de refino da alumina.
Fonte: http://brasilaluminio.com.br/pt/
Refinaria
NaOH
150ºC
Lago de resíduos
83ºC
950ºC a 1250ºC
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Figura 12 – Processo de redução do alumínio.
Fonte: http://brasilaluminio.com.br/pt/
Redução
A obtenção do alumínio ocorre pela redução da alumina calcinada em cubas eletrolíticas, a altas temperaturas, no processo conhecido como Hall-Héroult. 
Na3AlF6
Carbono
150kA
3-5 Volts
Laminação
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Meio Ambiente
Consumo de energia;
Emissão de gases poluentes;
Lama vermelha;
Desmatamento.
Figura 13 – Emissão de CO2 na produção de alumínio.
Fonte: http://www.ecycle.com.br/
Mudança da paisagem e impacto sob a biodiversidade, causados pela remoção e restabelecimento da vegetação.
Controle de erosão e drenagem superficial pela retirada de rochas e solo.
Distúrbios hidrológicos relacionados com a alteração do curso, qualidade e distribuição das águas.
Eliminação de resíduos.
Poeira e ruídos causados pela mineração e transporte.
Acesso a desmatamento e caça ilegal, além de outros desafios, com a abertura de novas áreas.
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Meio Ambiente
Figura 14 – Reciclagem do alumínio.
Fonte: http://brasilaluminio.com.br/pt/
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Mercado
Figura 15 – O alumínio no mundo.
Fonte: http://www.adimb.com.br/
Produção mundial cresceu 7,7%, sendo que a China representou 50% dos 3,2 Mt adicionados em 2011.
Nos últimos 3 anos, o volume de estoque alcançou níveis recordes motivado por baixas taxas de juros, contango da LME (preço futuro maior) e baixo custo de armazenagem.
LME: Refere-se à média das taxas de venda praticadas no dia anterior e publicadas pelo Banco Central - PTAX
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Mercado
Figura 16 – Os 10 principais países na produção de alumínio no Mundo.
Fonte: https://pt.wikipedia.org/
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Mercado
Figura 17 – Custos no Brasil.
Fonte: http://www.adimb.com.br/
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Mercado
Figura 18 – LME (London Metal Exchange) e Dólar - 5/2017.
Fonte: http://www.shockmetais.com.br/lme
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Mercado
Figura 19 – Empresas especializadas em extração e refino de alumínio.
Fonte: https://www.google.com.br/
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Aplicação no aço
Algumas impurezas reagem entre si ou com outros elementos não-metálicos como o oxigênio e, eventualmente, o nitrogênio, formando as chamadas “inclusões não metálicas”. A formação dessas inclusões se dá, em grande parte, na fase final de desoxidação os aços.
O alumínio é um elemento adicionado ao metal líquido para auxiliar na desoxidação é o alumínio.
Ele é usado para "acalmar" o aço, ou seja, para diminuir ou eliminar o desprendimento de gases que agitam o aço quando ele está se solidificando. 
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Aplicação no aço
O enxofre, o manganês, o silício e o alumínio também formam, dentro do aço, compostos chamados de “inclusões não-metálicas”.
Essas inclusões são partículas alongadas ou em forma de esferas muito pequenas que ficam espalhadas no meio do material metálico.
O alumínio, por exemplo, combina-se com o oxigênio e forma um composto chamado alumina (Al2O3). Quando em quantidades reduzidas, a alumina, que se apresenta sob a forma de partículas muito pequenas, afeta minimamente as propriedades do aço. 
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Aplicação no aço
A substituição do silício pelo alumínio na fase de desoxidação reduz o efeito nocivo dos pontos pretos, pois seu número e dimensões ficam diminuídos.
O alumínio, adicionado em princípio como desoxidante, age nesse sentido mas eficientemente que o silício e o manganês, formando com o oxigênio inclusões em partículas diminutas, com menor efeito nocivo para o aço. O alumínio atua, ainda, como elemento controlador do crescimento de grãos nos aços.
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Conclusão
A Bauxita é um material de ocorrência natural, heterogêneo composto principalmente por um ou mais minerais hidróxido de alumínio, e adicionalmente várias misturas de sílica, óxido de ferro, titânia, e outras impurezas em quantidades menores.
A maioria da alumina resultante produzido a partir do processo de refinação (Processo Bayer) é por sua vez utilizada como matéria-prima para a produção de metal de alumínio pela redução electrolítica de alumina em um banho de fundido de criolite natural, o processo de Hall-Héroult.
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Conclusão
Com o grande impacto causado pela extração, refino e redução do minério torna-se necessário o reflorestamento após a extração, tratamento dos rejeitos e estudos de reciclagem para amenizar os impactos ambientais.
O mercado encontra-se desde 2010 em uma crescente demanda de alumínio no mundo. A china é a grande responsável pelo controle do mercado mundial de produção de alumínio.
A adição de ligas de alumínio no aço tem a função de desoxidação do banho, além de formação de carbonitretos inibidores de crescimento da austenita.
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RevisãoBibliográfica
[1] Companhia Brasileira de Alumínio (CBA) e Votorantim – O mercado mundial de alumínio e os entraves à produção nacional. (acessado em 23/05/2017)
[2] COSTA E SILVA. André Luiz V. Curso Termo para aciaria (Parte 11). 1998. V.0. UFF – Termodinâmica plicada a Aciaria (Desoxidação).
[3] LORA, Fernando Bolla. Estudo comparativo da utilização de aço ou alumínio nos requisitos da SAE em veículo de competição tipo fórmula. Monografia ao curso de Pós-Graduação em Engenharia Automotiva. Escola de Engenharia Mauá do Centro Universitário do Instituto Mauá de Tecnologia, 2014. 
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Revisão Bibliográfica
[4] MEDEIROS, Suellen Massochin. Verificação do efeito do teor de alumínio da lingotabilidade, na limpeza inclusionária e no tamanho de grão do aço DIN 38B3. Monografia ao curso de Graduação em Engenharia Metalúrgica. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2014. 
 
[5] HENRIQUES. Alen Batista. PORTO, Marcelo Firpo de Souza. A inserção do Brasil no mercado mundial de alumínio: incorporando contribuições da Ecologia Política para a Saúde Coletiva. 2014. Saúde Soc. São Paulo, v.23, n.2, p.418-431.
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Revisão Bibliográfica
[6] Resumo escolar. Mineração e minérios de ferro. <https://www.resumoescolar.com.br/quimica/mineracao-e-minerios-ferro-aco-e-aluminio/> (acessado em 23/05/2017).
[7] Infomet. Aços e ligas. <http://www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudo-ler.php?codConteudo=8> (acessado em 23/05/2017).
[8] EBAH. Extração da Bauxita. <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfKmkAI/bauxita?part=2#> (acessado em 23/05/2017)
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Obrigada!
Débora Moreira Rocha
Graduanda em Engenharia Metalúrgica
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debora.rocha.tst@gmail.com
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