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Produzione di alluminio

Produzione di alluminio

Nelle fonderie l'alluminio viene estratto dall'allumina attraverso un processo elettrolitico.

Chimica

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Fonderia d'alluminio

L'alluminio è uno dei metalli leggeri usati più diffusamente al mondo. Negli ultimi decenni il suo utilizzo è aumentato costantemente grazie alla sua abbondanza e alle sue caratteristiche favorevoli, come la bassa densità, la buona lavorabilità e la capacità di resistenza.

L'alluminio è il terzo elemento più abbondante della crosta terrestre, dopo l'ossigeno e il silicio. Tuttavia, non si trova allo stato libero in natura, ma è diffuso in numerosi minerali. Può essere prodotto economicamente soltanto dalla bauxite.
La prima fase della produzione permette l'estrazione dell'allumina (ossido di alluminio) dalla bauxite. Nella fase successiva l'allumina viene trasformata in alluminio primario liquido. Esso viene utilizzato per realizzare semilavorati in alluminio: blocchi, billette e barre di alluminio. I semilavorati sono destinati ad ulteriori lavorazioni, cioè per la produzione dei prodotti finali.
Nei Paesi sviluppati il riciclaggio dell'alluminio proveniente dalla raccolta differenziata (lattine di birra e bibite analcoliche) permette di risparmiare il 95% dell'energia necessaria per produrre la stessa quantità d'alluminio partendo dalla bauxite.
La produzione d'alluminio richiede grandi quantità di energia, è per questo che le fonderie d'alluminio si trovano soprattutto nei Paesi in cui vi è abbondanza di risorse energetiche e di elettricità. Più della metà delle fonderie d'alluminio impiega energia elettrica generata da centrali idroelettriche, mentre solo un piccolo numero di esse è alimentato da elettricità generata da centrali a carbone o da altre centrali a combustibili fossili.

In generale, da quattro tonnellate di bauxite possono essere estratte due tonnellate d'allumina, e da questa quantità d'allumina può essere prodotta solo una tonnellata d'alluminio.
L'alluminio primario liquido è prodotto dall'allumina tramite l'elettrolisi, una reazione chimica innescata da corrente elettrica. L'anodo, cioè un elettrodo positivo e il catodo, ovvero un elettrodo negativo, devono essere immersi in una soluzione elettrolitica e collegati ad una sorgente di corrente continua affinché possa verificarsi l'elettrolisi.
La produzione d'alluminio avviene in vasche d'acciaio. Il fondo delle vasche è rivestito con blocchi di grafite che funzionano da catodo. Il punto di fusione dell'allumina è oltre i 2000 °C, per questo viene sciolta in criolite, che ha un punto di fusione più basso. In questa soluzione elettrolitica, che ha una temperatura di circa 1000 °C, viene immerso un anodo di carbonio.
Durante l'elettrolisi gli atomi di ossigeno dell'allumina sono emessi all'anodo di carbonio. Questi atomi reagiscono con il carbonio formando monossido di carbonio e anidiride carbonica.

L'alluminio fuso si deposita sul catodo, cioè sul fondo della vasca, e di seguito prende il ruolo di catodo. Ogni 1-2 giorni l'alluminio fuso viene prelevato mediante un sistema di aspirazione e pompato in una siviera.

Poiché l'ossigeno liberato all'anodo ossida continuamente il carbonio, deve essere continuamente sostituito. Sulla superficie della soluzione elettrolitica si forma una crosta solida, alla quale viene aggiunta l'allumina. Questa crosta riscalda l'allumina e impedisce la perdita di calore della soluzione elettrolitica. Una volta aggiunta l'allumina, la crosta viene rotta regolarmente per sostituire l'allumina disciolta.

Nelle fonderie d'alluminio sono attive centinaia di vasche 24 ore al giorno, tutti i giorni dell'anno. Poiché la quantità dell'alluminio estratto per elettrolisi è direttamente proporzionale all'amperaggio utilizzato nel processo, nelle fonderie viene impiegata una corrente elettrica molto forte. Tuttavia, la tensione deve essere bassa al fine di ridurre il consumo energetico.

Anodo

Catodo

Impianti

  • miniera di bauxite
  • impianto di produzione dell'allumina
  • fonderia d'alluminio
  • serbatoio di fango rosso
  • fabbrica di prodotti finali
  • rottami di alluminio

Reazione

  • anodo di carbonio
  • catodo

Prodotti

  • blocco d'alluminio
  • billetta d'alluminio
  • carta di alluminio
  • barre di alluminio

Animazione

  • anodo di carbonio
  • catodo
  • alluminio
  • alluminio fuso disciolto in criolite
  • anidride carbonica e monossido di carbonio
  • trasformatore - Fornisce energia elettrica all'anodo e al catodo.
  • siviera - Vi viene pompato l'alluminio fuso.
  • miniera di bauxite
  • impianto di produzione dell'allumina
  • fonderia d'alluminio
  • serbatoio di fango rosso
  • fabbrica di prodotti finali
  • rottami di alluminio
  • blocco d'alluminio
  • billetta d'alluminio
  • carta di alluminio
  • barre di alluminio

Narrazione

L'alluminio è uno dei metalli leggeri usati più diffusamente al mondo. Negli ultimi decenni il suo utilizzo è aumentato costantemente grazie alla sua abbondanza e alle sue caratteristiche favorevoli, come la bassa densità, la buona lavorabilità e la capacità di resistenza.

L'alluminio è il terzo elemento più abbondante della crosta terrestre, dopo l'ossigeno e il silicio. Tuttavia, non si trova allo stato libero in natura, ma è diffuso in numerosi minerali. Può essere prodotto economicamente soltanto dalla bauxite.
La prima fase della produzione permette l'estrazione dell'allumina (ossido di alluminio) dalla bauxite. Nella fase successiva l'allumina viene trasformata in alluminio primario liquido. Esso viene utilizzato per realizzare semilavorati in alluminio: blocchi, billette e barre di alluminio. I semilavorati sono destinati ad ulteriori lavorazioni, cioè per la produzione dei prodotti finali.
Nei Paesi sviluppati il riciclaggio dell'alluminio proveniente dalla raccolta differenziata (lattine di birra e bibite analcoliche) permette di risparmiare il 95% dell'energia necessaria per produrre la stessa quantità d'alluminio partendo dalla bauxite.
La produzione d'alluminio richiede grandi quantità di energia, è per questo che le fonderie d'alluminio si trovano soprattutto nei Paesi in cui vi è abbondanza di risorse energetiche e di elettricità. Più della metà delle fonderie d'alluminio impiega energia elettrica generata da centrali idroelettriche, mentre solo un piccolo numero di esse è alimentato da elettricità generata da centrali a carbone o da altre centrali a combustibili fossili.

In generale, da quattro tonnellate di bauxite possono essere estratte due tonnellate d'allumina, e da questa quantità d'allumina può essere prodotta solo una tonnellata d'alluminio.
L'alluminio primario liquido è prodotto dall'allumina tramite l'elettrolisi, una reazione chimica innescata da corrente elettrica. L'anodo, cioè un elettrodo positivo e il catodo, ovvero un elettrodo negativo, devono essere immersi in una soluzione elettrolitica e collegati ad una sorgente di corrente continua affinché possa verificarsi l'elettrolisi.
La produzione d'alluminio avviene in vasche d'acciaio. Il fondo delle vasche è rivestito con blocchi di grafite che funzionano da catodo. Il punto di fusione dell'allumina è oltre i 2000 °C, per questo viene sciolta in criolite, che ha un punto di fusione più basso. In questa soluzione elettrolitica, che ha una temperatura di circa 1000 °C, viene immerso un anodo di carbonio.
Durante l'elettrolisi gli atomi di ossigeno dell'allumina sono emessi all'anodo di carbonio. Questi atomi reagiscono con il carbonio formando monossido di carbonio e anidiride carbonica.

L'alluminio fuso si deposita sul catodo, cioè sul fondo della vasca, e di seguito prende il ruolo di catodo. Ogni 1-2 giorni l'alluminio fuso viene prelevato mediante un sistema di aspirazione e pompato in una siviera.

Poiché l'ossigeno liberato all'anodo ossida continuamente il carbonio, deve essere continuamente sostituito. Sulla superficie della soluzione elettrolitica si forma una crosta solida, alla quale viene aggiunta l'allumina. Questa crosta riscalda l'allumina e impedisce la perdita di calore della soluzione elettrolitica. Una volta aggiunta l'allumina, la crosta viene rotta regolarmente per sostituire l'allumina disciolta.

Nelle fonderie d'alluminio sono attive centinaia di vasche 24 ore al giorno, tutti i giorni dell'anno. Poiché la quantità dell'alluminio estratto per elettrolisi è direttamente proporzionale all'amperaggio utilizzato nel processo, nelle fonderie viene impiegata una corrente elettrica molto forte. Tuttavia, la tensione deve essere bassa al fine di ridurre il consumo energetico.

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