Trabajo de Aluminio

7/25/2019 Trabajo de Aluminio

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Materia Primas

La Roca Bauxita

La bauxita es una roca

sedimentaria de origen qumicocompuesta mayoritariamente por

almina (Al2O! y" en menor

medida" #xido de $ierro y slice% &s

la principal 'uente de aluminio

utiliada por la industria% &s un

residuo producido por la

meteoriaci#n de las rocas gneas

en condiciones geomor'ol#gicas y

clim)ticas 'a*orables% +ombrado

por Les Baux" Pro*ena" ,rancia"

donde $a sido descubierto por

ge#logo Pierre Bert$ie r en -.2-%

Las bauxitas son rocas mayoritariamente compuestas por $idr#xidos de

aluminio deri*ados de la alteraci#n de los aluminosilicatos que constituyen la

mayora de las rocas y de los sedimentos% /e 'orman ba0o climas tropicales y

subtropicales $medos (en la actualidad" por deba0o de los 1 de latitud!% &l

primer estado de la alteraci#n de los silicatos es la 'ormaci#n de minerales

arcillosos que" 0unto con el cuaro" son los principales constituyentes de lasrocas sedimentarias% &n las regiones tropicales" sin embargo" el proceso de

disoluci#n de los silicatos acaba tambi3n 4nalmente desestabilaando esas

arcillas neo'ormadas%

La bauxita se utilia como materia prima para obtener aluminio" con el cual se

'abrica papel de aluminio" a*iones" l)minas y tec$o" utensilios del $ogar" cristal

blindado" etc% &stos componentes $acen la producci#n de una di*ersa gama de

productos minerales dentro de los que se destacan el carb#n" la arcilla" la

arena" la gra*a" la calia" el caoln y el yeso" $an disminuido en los ltimos

a5os" 'undamentalmente por la crisis de la industria de la construcci#n quedemanda estos productos% Adem)s" con el alto ndice de producci#n de

bauxita" que se $a incrementado con el pasar de los a5os" se reduce la

demanda de compra de este material%


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,abricaci#n

Proceso Bayer

&l proceso Bayer es el principal

m3todo industrial para

producir alminaa partirde bauxita% Patentado por

el austriaco6arl Bayeren -77.y

basado en la disoluci#n de la bauxita con $idr#xido s#dico" este proceso

se 'ue imponiendo $asta con*ertirse" a partir de los a5os -.81" en la

nica 'uente industrial de almina y por tanto de aluminioen el mundo%

Proceso%

La bauxita es la menade aluminiom)s importante pero s#lo contiene

entre un 1 y un 9:; de aluminio (expresado como Al2O!" siendo elresto una mecla de slice" #xidos de $ierroy di#xido de titanio% &l

aluminio de la bauxita se encuentra normalmente 'ormando $idr#xidos"

Al(O

&n el proceso Bayer" primero se tritura la bauxita y luego se la*a con

una soluci#n caliente de $idr#xido de sodio(sosa!" +aO

Al(O

AlO(O

La temperaturade la digesti#n se escoge en 'unci#n de la composici#n

de la bauxita% Para disol*er el $idr#xido de aluminio basta una
https://es.wikipedia.org/wiki/Al%C3%BAminahttps://es.wikipedia.org/wiki/Bauxitahttps://es.wikipedia.org/wiki/Austriahttps://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Karl_Bayer&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/1889https://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_s%C3%B3dicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Mena_(miner%C3%ADa)https://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttps://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADlicehttps://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_hierrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_titaniohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_s%C3%B3dicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Bauxitahttps://es.wikipedia.org/wiki/Austriahttps://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Karl_Bayer&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/1889https://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_s%C3%B3dicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Mena_(miner%C3%ADa)https://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttps://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADlicehttps://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_hierrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_titaniohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_s%C3%B3dicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Al%C3%BAmina


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temperatura de -:1CD pero para la mecla de $idr#xido y #xido $ace

'alta subir $asta unos 2:1CD%

A continuaci#n se retiran de la soluci#n los s#lidos no disueltos"

principalmente en un decantadorseguido de unos 4ltrospara eliminar

los ltimos restos% Los s#lidos recogidos en el decantador" llamados=lodo ro0o=" se tratan para recuperar la sosa no reaccionada" que se

recicla al proceso%

La soluci#n de Al(O

2191 oD y de ebullici#n de 2.71 oD sin descomposici#n" resulta una

sustancia muy estable% La reducci#n del #xido a aluminio resulta

imposible con carbono o con mon#xido de carbono ya que este procesolle*a a la 'ormaci#n de carburos (Al:D!% Fampoco se logra obtener

aluminio por disoluci#n acuosa de sales" ya que en el c)todo se

desprende solo $idr#geno%
https://es.wikipedia.org/wiki/Decantaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_(hidr%C3%A1ulica)https://es.wikipedia.org/wiki/Precipitadohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_de_aluminiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Evaporadorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Calcinaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_de_aluminiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Al%C3%BAminahttps://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3lisishttps://es.wikipedia.org/wiki/Decantaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Filtro_(hidr%C3%A1ulica)https://es.wikipedia.org/wiki/Precipitadohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_de_aluminiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xidohttps://es.wikipedia.org/wiki/Evaporadorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Calcinaci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_de_aluminiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Al%C3%BAminahttps://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3lisis


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Por eso" el

aluminio se

obtiene por

electr#lisis" a

partir de la

almina disuelta

en criolita

(+aAl,8! 'undida"

la que a su *e se

produce usando

Guorita (Da,2!" el

$idr#xido de

aluminio" el

carbonato s#dico y

el)cido sul'rico%

&l ba5o electroltico se compone de una ca0a de acero recubierta

interiormente con ladrillos termo aislantes" el 'ondo de la ca0a est)

recubierta de bloques de carb#n conductor y que sir*en como uno de los

electrodos (c)todo!% Por encima de la cuba se colocan otros electrodos

de carb#n y se conectan a la corriente directa de 9 a -1 H% Don ello se

produce la circulaci#n de una corriente muy ele*ada" que adem)s de

producir la electr#lisis" calienta la soluci#n de almina en la criolita

'undida $asta .91@-111oD" manteni3ndola lquida%

/e acepta que el proceso electroltico transcurre como sigue>

Ba0o la acci#n de la corriente la criolita 'undida se disocia en iones%

+aAl,8 @@@@@@I +a? ? Al,8@

La almina disuelta tambi3n se disocia en iones%

Al2O @@@@@@I Al? ? AlO@
http://www.sabelotodo.org/sustancias/acidosulfufico.htmlhttp://www.sabelotodo.org/quimica/iones.htmlhttp://www.sabelotodo.org/sustancias/acidosulfufico.htmlhttp://www.sabelotodo.org/quimica/iones.html


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Je manera que son transportados al c)todo los iones +a? y Al?%

Domo el ion de aluminio tiene un potencial negati*o menor que el

s#dico" se descarga all solo el aluminio" con*irti3ndose en aluminio

met)lico que precipita en el 'ondo del ba5o caliente en 'orma lquida%

Los iones de sodio reaccionan con el ani#n AlO@ para 'ormar

aluminato s#dico segn>

+a? ? AlO@ @@@@@@I +aAlO

Los iones negati*os o aniones se dirigen al )nodo" se 'orma all almina

y se desprende oxgeno" segn>

2AlO@ @ 8e @@@@@@I Al2O ? K2O2

&l oxgeno desprendido reacciona con el carb#n para 'ormar DO y

DO2 que se desprenden del ba5o como gases%

&l aluminio lquido se extrae de tiempo en tiempo desde el 'ondo por

si'#n%

Por este m3todo" para obtener una tonelada de aluminio se usan 2

toneladas de almina" -11 g de criolita" $asta 811 g de los electrodosde carb#n y de -8"911 a -7"911 6$ de energa el3ctrica

Domposici#n qumica

La proporci#n de aluminio debe oscilar entre el .9"79 y el .7"98 por ciento"

mientras que el resto de elementos de la aleaci#n atiende a los m)rgenes

establecidos en la siguiente tabla" sin que existan otros elementos (distintos a

los se5alados en la tabla! en proporciones superiores a 1"19 de 'orma

indi*idual ni el 1"-9; en total>

&lemento Mnimo (;! M)ximo (;!

/ilicio 1": 1"7


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Dobre 1"-9 1":

Manganeso 1 1"-9

Magnesio 1"7 -"2

Dromo 1"1: 1"9

inc 1 1"29

Fitanio 1 1"-9

Propiedades del Aluminio

@ Resistencia mec)nica

Las caractersticas mec)nicas del aluminio *aran considerablemente

dependiendo del tipo de aleaci#n que se est3 considerando%

&n la siguiente tabla se muestran los *alores de la carga de rotura

(+Kmm2!" el lmite el)stico (+Kmm2!" el alargamiento en la rotura (en ;!

y la durea Brinell para las aleaciones de aluminio m)s comunes>

&n la siguiente 4gura ilustrati*a se muestra c#mo *ara el lmite el)stico"

que es la tensi#n para la cual se alcana una de'ormaci#n del 1"2; en lapiea ensayada segn el ensayo de tracci#n% Los resultados se muestran

para las di'erentes aleaciones de aluminio>

% Lmite el)stico (+Kmm2! de las aleaciones de aluminio
https://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttps://es.wikipedia.org/wiki/Manganesohttps://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Cromohttps://es.wikipedia.org/wiki/Zinchttps://es.wikipedia.org/wiki/Titaniohttps://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttps://es.wikipedia.org/wiki/Manganesohttps://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Cromohttps://es.wikipedia.org/wiki/Zinchttps://es.wikipedia.org/wiki/Titanio


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% Darga de rotura (+Kmm2! de las aleaciones de aluminio

Por otro lado" la resistencia a ciallamiento es un *alor importante a

tener en cuenta para calcular la 'uera necesaria para el corte" as como

para determinadas construcciones% +o existen *alores normaliados a

este respecto" pero generalmente es un *alor que est) entre el 99 y 71

; de la resistencia a la tracci#n%

% Alargamiento en el ensayo de tracci#n para las aleaciones de aluminio

@ M#dulo de elasticidad longitudinal o M#dulo de oung

&l m#dulo de elasticidad longitudinal o m#dulo de oung (&! relaciona la

tensi#n aplicada a una piea segn una direcci#n con la de'ormaci#n


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originada en esa misma direcci#n" y siempre considerando un

comportamiento el)stico en la piea%

Para las aleaciones de aluminio" el m#dulo de elasticidad longitudinal" &"

tiene el siguiente *alor>

&Q N1%111 MPa (N1%111 +Kmm2!

@ M#dulo de elasticidad trans*ersal

&l m#dulo de elasticidad trans*ersal" m#dulo de cortante o tambi3n

llamado m#dulo de cialla" " para la mayora de los materiales" y en

concreto para los materiales is#tropos" guarda una relaci#n 40a con el

m#dulo de elasticidad longitudinal (&! y el coe'iciente de Poisson (S!"

segn la siguiente expresi#n>

Q

&

2 x ( - ? S !

&n la siguiente tabla se indica los *alores para el M#dulo de elasticidad

trans*ersal" " para distintos materiales" adem)s de para el aluminio>

@ Doe4ciente de Poisson

&l coe'iciente de Poisson (S! corresponde a la ra#n entre la elongaci#n

longitudinal y la de'ormaci#n trans*ersal en el ensayo de tracci#n%

Alternati*amente el coe4ciente de Poisson puede calcularse a partir de

los m#dulos de elasticidad longitudinal y trans*ersal" segn la expresi#n

siguiente>

S Q

&

@TTTTT -

2 x


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Para el aluminio aleado" toma el siguiente *alor>

S Q 1"

Domo en el caso anterior" las expresiones arriba indicadas del

coe4ciente de Poisson" n" son *alores constantes siempre dentro del

rango de comportamiento el)stico del aluminio%

@ Jurea Brinell

La durea es una propiedad que mide la capacidad de resistencia que

o'recen los materiales a procesos de abrasi#n" desgaste" penetraci#n o

de rallado% Para medir la durea de un material se emplea un tipo de

ensayo consistente en calibrar la resistencia de un material a lapenetraci#n de un pun#n o una cuc$illa que se usa como indentador%

&ste indentador usualmente consta en su extremo" o bien de una es'era"

o bien de una piea en 'orma de pir)mide" o en 'orma de cono y que

est) compuesto de un material muc$o m)s duro que el material que se

est) midiendo% La pro'undidad de la entalla que se produce en el

material al ser rallado por este penetrador nos dar) una medida de su

durea%

&xisten *arios m3todos para calibrar la durea de un material" siendo el

m3todo Brinell y el m3todo Rocell los m)s comunes%

&l m3todo Brinell (A/FM &-1! es un tipo de ensayo utiliado para calcular

la durea de los materiales% Donsiste en una es'era de -1 mm de

di)metro" usualmente de un acero endurecido" que se presiona contra la

super4cie del material ob0eto de estudio ba0o una carga est)tica de

%111 g% &l tama5o de la $uella nos proporcionar) una medida de la

durea" denominada durea Brinell" ba0o estas condiciones del ensayo%

&n la siguiente tabla se muestran los *alores de durea Brinell que

alcanan las distintas aleaciones de aluminio" 0unto con los datos de lacarga de rotura (+Kmm2!" el lmite el)stico (+Kmm2! y el alargamiento en

la rotura (en ;!>


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. Dureza Brinell (HB) para las aleaciones de aluminio

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