Na natureza o alumínio nunca é encontrado no seu estado metálico, mas como parte
de vários minerais onde normalmente está combinado com silício e oxigénio.
Bauxite é a único minério do qual o alumínio pode ser extraído de uma forma economicamente viável.
Depois de extraído o minério (Bauxite), um processo químico é usado para extrair óxido de alumínio (Alumina) e um processo electrolítico transforma a alumina em alumínio.
São necessárias cerca de 4 ou 5 toneladas de bauxite para produzir 2 toneladas
de alumina que irão resultar numa única tonelada de alumínio.
Processo Bayer (Processo químico Bauxite>Alumina)
O primeiro passo neste processo consiste em misturar bauxite triturada numa solução
de soda cáustica quente. Isto permite que o hidrato de alumina se dissolva
do minério. Depois da escória ser removida através de decantação e filtragem,
a solução cáustica é transferida para grandes tanques onde o hidrato
de alumina cristaliza. Este hidrato é depois seco e submetido a elevadas temperaturas
é transformado num pó branco e fino conhecido como alumina.
O processo Bayer é o principal processo industrial de produção de alumina Al2O3 e foi desenvolvido por Karl Josef Bayer em 1888, que por sua vez é importante no processo Hall-Héroult de produção de alumínio.
A bauxita, o mais importante minério de alumínio, contém apenas cerca de 40-60% de alumina, Al2O3, sendo o resto uma mistura de sílica, vários óxidos de ferro, e dióxido de titânio. A alumina deve ser purificada antes de poder ser refinada à alumínio metálico. No processo Bayer, a bauxita é lavada com uma solução quente de hidróxido de sódio, NaOH, a 175°C. Isto converte a bauxita em hidróxido de alumínio, Al(OH)3, que se dissolve na solução de acordo com a equação química:
Al2O3+ 2 OH- + 3 H2O → 2 [Al(OH)4]-
Os outros componentes da bauxita não se dissolvem e podem ser filtrados como impurezas sólidas. Depois, a solução de hidróxido é resfriada, e o hidróxido de alumínio dissolvido precipita-se em um sólido branco. Quando então aquecido à 1050°C, o hidróxido de alumínio se decompõe em alumina, liberando vapor de água no processo:
2 Al(OH)3 → Al2O3+ 3 H2O
Processo electrolítico (Alumina>Alumínio)
A equação deste processo é 2Al2O3 + 2C = 4Al + 3CO2
A substância obtida no processo anterior é um composto de oxigénio (O2) e alumínio
(Al). Para obter metal a partir da alumina, estes elementos têm de ser separados
por electricidade num processo de fundição. Este processo tem lugar
em grandes recipientes bobinados a cobre através dos quais circula corrente eléctrica.
O fundo destes recipientes actua como cátodo (eléctrodo negativo).
Blocos de carbono (C) são suspensos por cima dos recipientes para actuarem
como ânodos (eléctrodos positivos). A corrente eléctrica que circula
por resistências mantém a mistura quente, derretendo-a e causando a separação
em oxigénio e alumínio; o oxigénio reage com os blocos de carbono transformando-se
em dióxido de carbono (CO2).
O alumínio fica no fundo do recipiente, no estado fundido.
Depois deste processo, o alumínio é tratado para garantir pureza e alguns elementos
são adicionados para aumentar a resistência ou conferir certas características especiais
à liga.
O alumínio é então, ainda no estado liquido, despejado em "lingoteiras" para solidificar
na forma de lingotes/biletes. Estes serão depois, através do processo de extrusão transformados em perfis.
Processo elétrico de refinação da bauxita. Consiste em moldar e moer a bauxita para depois misturar com carvão. Se eleva a temperatura de 1000ºC. Atingida esta temperatura, introduz-se uma nova quantidade de carvão (ou coque) com o objetivo de reduzir ainda mais a mistura e liberá-la de impurezas. Leva-se a um forno elétrico aplicando-se uma temperatura de 2500ºC, obtendo-se a alumina, que é extraída da parte alta do forno em forma de "palomitas de maiz(pipoca em espanhol)". Posteriormente a alumina obtida é tratada com água quente e ácido sulfúrico para liberá-la dos possíveis óxidos de titânio que podem ter restado.
Este método tem sido útil comercialmente durante anos, porém foi substituido por outros métodos como o proceso Bayer modificado. A alumina obtida por este método possui somente um terço da densidade obtida pelo processo Le-Chatelier.
Outros métodos de obtenção da bauxita são conhecidos como o processo Alcoa e o processo Pendersen.
