La electrólisis permite descomponer la Alúmina en aluminio y oxígeno.

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José Ángel Cuenca Plaza
hace 8 años
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1 LA OBTENCIÓN DEL ALUMINIO. La primera fase de la obtención del aluminio consiste en aislar la Alúmina (óxido de aluminio) de estos minerales. Para ello lo primero es triturar la Bauxita para obtener un polvo fino, luego se mezcla el polvo obtenido con sosa cáustica líquida y se calienta la mezcla a baja presión; poco a poco la Alúmina se funde en la sosa cáustica, posteriormente se procede a la calcinación de la Alúmina obtenida por hidrólisis, decantación y a continuación se filtra el conjunto resultante. La Alúmina ya disuelta pasa sin dificultad, en cambio las impurezas que han permanecido en estado sólido son detenidas por el filtro. Sólo falta hacer que la Alúmina reaparezca en forma sólida; su obtención se consigue por precipitación, de la misma manera que los copos de nieve se forman a partir del vapor de agua. Se conjuntan los cristales de Alúmina, y se le quita la humedad a muy alta temperatura obteniendo un polvo blanco parecido a la sal de cocina. Ya tenemos la Alúmina calcinada. LA ELECTRÓLISIS. Pasemos ahora a la segunda fase de la obtención del aluminio que se denomina electrólisis de la Alúmina. La fabricación del aluminio necesita los siguientes componentes: Alúmina, Criolita, ánodo de Carbono y energía eléctrica. La operación de electrólisis exige grandes cantidades de electricidad, por ello Canadá que tiene una gran riqueza hidroeléctrica se sitúa entre los principales productores de aluminio del mundo. La electrólisis permite descomponer la Alúmina en aluminio y oxígeno. La reacción tiene lugar en unas cubas especiales, debido a las altas temperaturas que se alcanzan en las mismas; como información la temperatura de fusión de la alúmina pura es de 1800 ºC.

2 Por ello se mezcla la Alúmina con fluoruro de sodio (Criolita), que actúa de fúndente con lo cual las temperaturas de fusión de esta mezcla alcanzan entre los 950 y 1000ºC. Al pasar la corriente eléctrica continua a través de esta mezcla, descompone la Alúmina en oxígeno y en Aluminio; el metal fundido se deposita en el polo negativo (cátodo) del fondo de la cuba, mientras que el oxígeno se acumula en los electrodos de carbono (ánodo). Parte del carbono que está en el baño se quema por la acción del oxígeno, transformándose en dióxido de carbono. La tensión entre los bornes es de 4-5 voltios, bajo una intensidad de amperios. Mediante la electrólisis logramos separar el oxígeno y obtenemos aluminio metal puro, por lo tanto podemos afirmar que de la Bauxita se obtiene la alúmina y de la alúmina el aluminio. Sirvan como ejemplo, las siguientes cantidades para comprender la magnitud de esta industria. Para producir una tonelada de aluminio se necesitan cinco toneladas de Bauxita, que nos darán dos toneladas de Alúmina, las cuales mediante la electrólisis nos darán una tonelada de aluminio, pero con un consumo de Kw/h. Ya tenemos el aluminio puro, pero el aluminio puro se utiliza en escasas ocasiones; normalmente se le añaden otros metales que le aumentan sus cualidades y propiedades como la resistencia a la corrosión y las características mecánicas y de elasticidad. El metal puro, preparado de esta manera, primario o de primera fusión, se utiliza después de alearse eventualmente con otros elementos, para la preparación de lingotes de aleaciones de primera fusión, barras, tochos de extrusión, planchas para laminados, etc., que constituyen el material de partida tanto para las sucesiones primarias como semielaboradas y a continuación los productos acabados para el mercado de consumo. El aluminio salido de la electrólisis tiene un grado de pureza entre el 93,3 y el 99,8% que puede ver modificadas sus propiedades a través de uno o de varios componentes de aleación que se pretende conseguir. (TABLA 1.2.)

3 Del aluminio puro, y la unión con otros metales, se obtienen aleaciones, que pueden tener diversidad de características. Estas aleaciones se pueden presentar en lingotes para fundición, tocho para extrusión de perfiles, placas para laminación, etc. Estos productos resultantes están sometidos a unos controles muy complejos de análisis micro-gráficos y sondeo por ultrasonidos, antes de ser entregados a las industrias de transformación. Por otra parte, el ahorro de energía es una realidad ha hecho necesarias las investigaciones tendientes a su reducción; en menos de 20 años está ha sido importante: la energía necesaria para producir 1 Kg. de aluminio era de 25 Kw. En 1965, ahora no llega a los 13 Kw.

4 Si nos remitimos a 1886 podemos constatar que la actual electrólisis tiene un consumo eléctrico más reducido que supone la sexta parte del que tuvo que precisar Héroult en su primer intento de fabricar aluminio. Particularmente los tochos de extrusión y las planchas para laminación constituyen los materiales de partida de conformados por deformación y su producción se realiza mediante la tecnología de base, colada contínua en agua. (ESQUEMA 1.1.) A diferencia del material primario, obtenido por vía electrolítica, el metal secundario o de segunda fusión, se obtiene por fusión de diversos tipos de trozos procedentes de la elaboración primaria del aluminio (chatarras) y de la recuperación del aluminio de materiales que lo contienen y que han sido desechados.

5 Actualmente el término secundario no se considera limitativo a efectos de calidad, pero fundamentalmente tiene un significado de origen, porque en muchos casos la tecnología del refinado, o sea de la producción del metal de segunda fusión, permite obtener metal de elevada pureza; igualmente el material bruto también se utiliza en la producción de aleaciones con tolerancias químicas muy amplias utilizadas exclusivamente en la industria de fundición y especialmente en la fundición a presión. Independientemente de las consideraciones cualitativas, el aluminio secundario es mucho más económico de producción que el material electrolítico y, todavía más importante, bajo el aspecto energético se pone con relación al primario en la proporción 1/25; esta característica constituye un elemento muy significativo sobre la competitividad del metal ligero con otros metales de construcción.

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