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1. Proceso Industrial del Aluminio Ing. Ricardo Bonaiuti - Ing. Daniel Garutti Ingeniería Mecánica 2S2 - Materiales Metálicos Grupo N° 1: Lautaro Asselborn Franco, Gabriel Humberto Mira, Jeremias Romano, Pedro Gonzalez

2. Historia y Propiedades del Aluminio Descubrimiento y Evolución Descubierto en 1808 por Humphrey Davy, el aluminio fue inicialmente tan valioso como el oro. Pierre Berthier descubrió la bauxita en 1821, y Hans Christian Orsted logró aislarlo. Su abundancia en la corteza terrestre lo hizo más accesible con el tiempo. En argentina se producen 460.000 Toneladas anuales Propiedades Clave Mecánicas: Ligero, dúctil, maleable. Buena tenacidad, baja resistencia a la fatiga. Aleado, aumenta su resistencia. Físicas: Sólido, blanco plateado, no magnético, baja densidad (2,7 g/cm³). Buena conductividad térmica y eléctrica. Punto de fusión: 1220 °F. Químicas: No libre en la naturaleza, se encuentra en bauxita. Forma capa protectora de Al₂O₃. Pirofórico en polvo. Forma aleaciones con Fe, Cu, Mn, Si, Mg, Zn.

3. Producción Nacional y Mundial En toneladas

4. Proceso Industrial del Aluminio 1. Extracción de Bauxita La bauxita es extraída de depósitos superficiales y luego triturada y lavada para eliminar impurezas gruesas, preparándola para el siguiente proceso. 2. Proceso Bayer (Refinación) Mediante el proceso Bayer, la bauxita se disuelve en una solución caliente de hidróxido de sodio a alta presión, formando aluminato de sodio y separando las impurezas insolubles. 3. Preparación Electrolítica El aluminato de sodio se enfría, y el hidróxido de aluminio puro precipita. Este se filtra y se calcina a altas temperaturas para obtener alúmina (óxido de aluminio) anhidra. 4. Electrólisis Hall-Héroult La alúmina se disuelve en criolita fundida dentro de celdas electrolíticas. Una potente corriente eléctrica pasa a través de la mezcla, descomponiendo la alúmina en aluminio puro líquido y oxígeno. 5. Tipos de Cubas Electroliticas Las cubas electrolíticas pueden ser Söderberg , con ánodo semifundido alimentado con pasta de carbono y brea, o de ánodos precocidos , con bloques de carbono más conductivos y reciclables, que ajustan automáticamente la distancia ánodo-cátodo. 6. Solidificación y preparación de semielaborados El aluminio líquido se solidifica en lingotes, placas o tochos, que luego se procesan por extrusión, laminación o forjado para obtener diversos productos como perfiles, chapas, piezas mecánicas, llantas y electrodomésticos. 7. Reciclaje del Aluminio La chatarra de aluminio es 100% reciclable, requiere solo el 5% de la energía del aluminio primario y conserva sus propiedades, pudiendo transformarse en los mismos productos u otros distintos como latas, bicicletas, autos, aviones o electrodomésticos.

5. La Bauxita: Mineral Clave La bauxita es la principal materia prima para el aluminio, descubierta en Les Baux, Francia. No es un mineral simple, sino una roca sedimentaria heterogénea compuesta por óxidos de aluminio hidratados como gibbsita, boehmita y diáspora. Su color varía según la presencia de óxidos de hierro, sílice y otras impurezas. Se encuentra acompañada de arcillas, cuarzo, hidróxidos y óxidos de hierro. Origen y Extracción Las mayores reservas están en regiones ecuatoriales y tropicales (Australia, Guinea, Brasil, China, Jamaica). Se extrae mediante minería a cielo abierto, removiendo capas superficiales del suelo. El material extraído se refina con el proceso Bayer para obtener alúmina, la base para el aluminio metálico.

6. Equipos y Maquinaria Utilizada Excavadoras y Camiones Mineros Para la extracción y transporte de grandes volúmenes de bauxita desde la mina hasta la planta de procesamiento. Molinos de Bolas y Reactores Trituran la bauxita a polvo fino y realizan la digestión química para disolver la alúmina. Cubas Electrolíticas y Crisoles Donde se realiza la electrólisis para separar el aluminio y se transporta el metal líquido. Hornos de Refinado y Equipos de Colada Para purificar el aluminio líquido y moldearlo en lingotes o semielaborados.

7. Variables y Control en la Producción Proceso Bayer Temperatura (150–250 °C): Controlada con vapor a presión y sensores automáticos. Presión (4–8 atm): Regulada por válvulas de seguridad y sistemas automáticos. Concentración de NaOH (100–250 g/L): Medición periódica y dosificación automática. Impurezas (Fe₂O₃, TiO₂, SiO₂): Separación por filtración/decantación y ajuste de pH/T. Proceso Hall-Héroult Temperatura (950–980 °C): Balance entre calor eléctrico y pérdidas térmicas, con sensores. Intensidad de Corriente: Reguladores en la fuente de potencia. Voltaje (4–5 V): Medición continua para evitar el "efecto ánodo". Concentración de Alúmina (2–4%): Adición periódica y automatizada, regulada por conductividad. Geometría Ánodo–Cátodo: Mantenimiento mecánico y ajuste de electrodos.

8. Principales aleaciones de Aluminio y sus aplicaciones Aluminio 1050 (Puro) 99,5% puro. Alta conductividad eléctrica y térmica. Baja resistencia mecánica comparada con otras aleaciones. Usos: conductores eléctricos, radiadores, utensilios de cocina. Aluminio 2007/2030 (Cobre) Alta resistencia y excelente maquinabilidad. Ideales para trabajos de alta precisión y acabado. Usos: tornillos, pernos, componentes de motores, piezas de precisión. Aluminio 5754/5083 (Magnesio) Resistencia a la corrosión, buena soldabilidad. Resistencia mecánica adecuada e ideales para ambientes marinos y químicos. Usos: construcción naval, sistemas de aire acondicionado, latas. Aluminio 6061 (Mg y Si) Resistencia, ligereza, buena resistencia a la corrosión. Valorados por su soldabilidad, maquinabilidad y facilidad de anodización. Usos: vehículos espaciales, chasis de coches, moldes.

9. Consumo de Aluminio por Sector Demandante en Argentina Año 2017 Acerías Maquinarias y equipos Bienes y consumos Industria eléctrica Transportes Envases Construcción Otros Año 2023 Acerías Máquinas y equipos Bienes y consumos Industria eléctrica Transporte Construcción civil Envases Otros

10. Impacto Ambiental y Reciclaje Impacto Ambiental La producción primaria de aluminio es energéticamente intensiva y genera residuos significativos. La extracción de bauxita puede causar deforestación y alteración del suelo, mientras que el proceso Bayer produce grandes volúmenes de lodo rojo. Reciclaje de Aluminio El aluminio es 100% reciclable infinitamente sin perder propiedades. Su reciclaje ahorra hasta un 95% de la energía necesaria para la producción primaria, reduce emisiones de gases de efecto invernadero y minimiza la necesidad de nueva materia prima. Tratamiento de Residuos El "lodo rojo", subproducto del proceso Bayer, es una preocupación ambiental. Se investigan métodos para su tratamiento, reutilización en materiales de construcción o recuperación de otros elementos, buscando reducir su impacto.

11. Distribución del Aluminio según los sectores Este gráfico (basado en datos del Instituto Internacional del Aluminio) ilustra el porcentaje global de chatarra generada de aluminio según los sectores.

12. Video Explicativo

13. Muchas Gracias