1

ALUMINIO

1º BACHILLERATO 2008/09Noelia Peláez Becerra

Sandra San Gregorio LlorenteMaria Taboada Pérez

2

ALUMINIO

• Es ligero y resistente.• Muy resistente a la corrosión. • Buen conductor del calor y la electricidad.• Muy dúctil.• No es tóxico, ni desprende olor o sabor.• Totalmente reciclable

3

ALUMINIO

• Constituye el 8% de la corteza terrestre, pero al ser tan reactivo se encuentra sobre todo formando óxidos e hidróxidos, que a la vez se encuentran mezclados con óxidos de otros metales y sílice.

4

ALUMINIO• Las menas que se utilizan son:

BAUXITA – Al(OH)3

30 – 57% de Al2O3

NEFELINA

20 – 30% de Al2O3

5

OBTENCION DEL (Al2O3) Alúmina (1/2)

Tratamiento con NaOH• Primero se tritura la bauxita y luego se lava con una

solución caliente de sosa (NaOH) 160 -170ºC y a una presión de 12 atm.

• La reacción química que ocurre en esta etapa: 2Al(OH)3 + 2Na(OH) → Na2O.Al2O3 + 4H2O

aluminato sódico

• La solución se enfría y se hidroliza precipitando los cristales de hidróxido de aluminio.

Na2O.Al2O3 + 4H2O → 2Na(OH)+ 2Al(OH)3

• Se calcina a 1200ºC y se obtiene la alúmina

2Al(OH)3 → Al2O3 + H2O

6

OBTENCION DEL (Al2O3) Alúmina (2/2)

Tratamiento con Na2CO3

• Se tritura la bauxita y se mezcla con carbonato de sodio.

• La reacción química que ocurre en esta etapa:

Al2O3 + Na2CO3 → Na2O.Al2O3 + CO2 aluminato sódico

• El aluminato de sodio se somete a la carbonatación con CO2 :Na2O.Al2O3 + CO2 + 3H2O → 2Al(OH)3 ↓+ Na3CO3

• Se calcina a 1200ºC y se obtiene la alúmina

2Al(OH)3 → Al2O3 + H2O

7

• La alúmina obtenida se funde con criolita (Na3AlF6) que evita la oxidación y se somete a un proceso electrolítico.

• El baño electrolítico se compone de una caja de acero recubierta interiormente con ladrillos refractarios, el fondo de la caja está recubierta de bloques de carbón conductor y que sirven como uno de los electrodos (cátodo). Por encima de la cuba se colocan otros electrodos de carbón y se conectan a una corriente continua de 5 a 10 V.

• Con ello se produce la circulación de una corriente muy elevada, que además de producir la electrólisis, calienta la solución de alúmina en la criolita fundida hasta 950-1000oC, manteniéndola líquida.

AFINO ELECTROLÍTICO (1/3)

8

AFINO ELECTROLÍTICO (2/3)• Bajo la acción de la corriente, la criolita fundida se

disocia en iones

Na3AlF6 → 3Na+ + AlF63-

• La alúmina disuelta también se disocia en iones.

Al2O3 → Al3+ + AlO33-

• Son transportados al cátodo los iones 3Na+ y Al 3+, como el ión de aluminio tiene un potencial negativo menor que el sódico, se descarga allí solo el aluminio, convirtiéndose en aluminio metálico que precipita en el fondo del baño caliente en forma líquida.

9

AFINO ELECTROLÍTICO (3/3)• Los iones de sodio reaccionan con el anión  AlO3

3- para formar aluminato sódico según:

6 Na+ + 2 AlO33- → 3Na2O.Al2O3

• Los iones negativos o aniones se dirigen al ánodo, se forma allí alúmina y se desprende oxígeno, según:

2AlO33-  → Al2O3 + O2 + 6e -

• El oxigeno reacciona con el carbón para formar CO y CO2 que se desprenden del baño como gases.

• El aluminio líquido se extrae desde el fondo por sifón.

• Para obtener una tonelada de aluminio se usan 2 toneladas de alúmina, 100 kg de criolita, hasta 600 kg de los electrodos de carbón y de 16.500 a 18.500 Kwh de energía eléctrica.

3

2

10

APLICACIONES (1/2)• El aluminio en estado puro, se emplea en la fabricación de

espejos.• En aleaciones metálicas, los principales usos industriales

de aluminio son:• Transporte: como material estructural en bicicletas,

automóviles, tanques, aviones y superestructuras de buques.

• Estructuras portantes de aluminio en edificios.• Embalaje de alimentos: papel de aluminio, latas, tetrabriks.• Carpintería metálica: puertas, ventanas, cierres, armarios.• Bienes de uso doméstico; utensilios de cocina,

herramientas, etc.

11

• Transporte electricidad. Aunque su conductividad eléctrica es tan sólo el 60% de la del cobre, su mayor ligereza disminuye el peso de los conductores y permite una mayor separación de las torres de alta tensión, disminuyendo los costes de la infraestructura.

• Recipientes criogénicos (hasta -200 °C) debido a su mejor tenacidad a temperaturas bajas que el acero.

• Calderería. • Debido a su gran reactividad química, el aluminio se usa

finamente pulverizado como combustible sólido de cohetes espaciales y para aumentar la potencia de los explosivos.

APLICACIONES (2/2)

12

• Los principales elementos aleantes del aluminio son los siguientes y se enumeran las ventajas que proporcionan.

• Cromo (Cr) Aumenta la resistencia mecánica cuando está combinado con otros elementos Cu, Mn, Mg.

• Cobre (Cu) Incrementa las propiedades mecánicas pero reduce la resistencia a la corrosión.

• Hierro (Fe). Incrementa la resistencia mecánica.

ALEACIONES (1/2)

13

• Magnesio (Mg) Tiene alta resistencia tras el conformado en frío.

• Manganeso (Mn) Incrementa las propiedades mecánicas y reduce la calidad de embutición.

• Silicio (Si) Combinado con magnesio (Mg), tiene mayor resistencia mecánica.

• Titanio (Ti) Aumenta la resistencia mecánica. • Zinc (Zn) Reduce la resistencia a la corrosión.

ALEACIONES (2/2)