Con circa 85%, la produzione mondiale di bauxite serve come materia prima per la produzione di allumina. L'Australia estrae e raffina l'allumina nel Queensland, nell'Australia Occidentale, nel Territorio del Nord e in Tasmania, utilizzando le migliori pratiche di estrazione e raffinazione che non comportano gravi rischi per la salute sul lavoro.<\/p>\n
Charles Hall in America e Paul Heroult in Francia idearono indipendentemente un processo economico per la produzione di alluminio tramite elettrolisi della criolite fusa nel 1886, che divenne noto come processo Bayer.<\/p>\n
L'alluminio \u00e8 uno degli elementi pi\u00f9 abbondanti in natura, ma non pu\u00f2 essere estratto allo stato puro. Esiste invece sotto forma di vari composti nelle rocce e nei sedimenti; la fonte principale a livello mondiale \u00e8 la bauxite, che deve essere estratta e raffinata in allumina prima di produrre alluminio nelle miniere di tutto il mondo.<\/p>\n
I processi di estrazione e raffinazione dell'alluminio producono rifiuti significativi, con grandi volumi di rifiuti tossici come il TENORM associati a diverse condizioni di salute, tra cui fibrosi, mesotelioma e malattie polmonari. Inoltre, i metalli pesanti si riversano nelle fonti idriche dai cumuli di rifiuti, contaminandole con livelli potenzialmente pericolosi che minacciano l'integrit\u00e0 dell'ambiente.<\/p>\n
Per ridurre gli impatti ambientali associati alla produzione di allumina, vengono investite ingenti risorse nella riabilitazione delle miniere e nel ripristino degli habitat naturali. Purtroppo, questa attivit\u00e0 comporta alcuni rischi per i dipendenti dei settori minerario e della raffinazione, che potrebbero essere esposti a patologie respiratorie e cutanee, tra cui mesotelioma, tumori della pelle e dei reni, malattie polmonari degenerative o malattie infettive acquisite dalla comunit\u00e0, come la malaria o la febbre dengue in presenza di zanzare.<\/p>\n
L'estrazione della bauxite utilizza tipicamente tecniche a cielo aperto e Australia, Guinea e Cina sono responsabili della produzione della maggior parte della bauxite globale. Poich\u00e9 la maggior parte della bauxite si trova in zone tropicali, deve essere estratta anche qui, e le principali compagnie minerarie in genere gestiscono le miniere vicino a strutture portuali con manodopera qualificata nelle vicinanze.<\/p>\n
Nel processo Bayer, la bauxite viene frantumata, lavata e macinata prima di essere sciolta in soda caustica ad alta pressione e temperatura per creare una soluzione sovrasatura di alluminato di sodio, nota come liquido pregnante, che viene poi pompata in alti serbatoi chiamati precipitatori, dove vengono aggiunti semi di idrossido di alluminio per provocare la precipitazione di cristalli solidi di idrossido di alluminio quando il liquido pregnante si raffredda; l'allumina precipitata viene poi filtrata e inviata direttamente alle aree di stoccaggio dei residui di bauxite.<\/p>\n
L'alluminio \u00e8 uno degli elementi pi\u00f9 abbondanti sulla Terra, noto per le sue propriet\u00e0 di leggerezza, malleabilit\u00e0, duttilit\u00e0 e non corrosivit\u00e0. Purtroppo, per\u00f2, l'alluminio non \u00e8 presente in natura in forma metallica e per produrlo \u00e8 necessario estrarlo. La bauxite deve prima essere trasformata in allumina (ossido di alluminio). Una volta ottenuta, questa sostanza pu\u00f2 essere formata in varie forme, come lumache, billette, lingotti e blumi, fino ad arrivare alla produzione di alluminio metallico.<\/p>\n
La bauxite \u00e8 la principale fonte di alluminio e si presenta tipicamente come una coltre erosa nota come laterite o duricrust su varie rocce ignee, composta da ossido di alluminio, ossido di ferro e biossido di silicio. Solo i depositi che contengono gibbsite e boehmite, contenenti rispettivamente il 65 e l'85% di alluminio, possono essere sfruttati economicamente per la produzione di allumina; tali depositi tendono a trovarsi principalmente su entrambi i lati dell'Equatore.<\/p>\n
Le soluzioni calde di soda caustica sono utilizzate per dissolvere i minerali contenenti alluminio all'interno della bauxite (gibbsite, boehmite e diaspora). Questo processo \u00e8 noto come digestione o lisciviazione e la soluzione sovrasatura di alluminato di sodio che ne risulta \u00e8 nota come soluzione incinta. Una volta separata dall'allumina di partenza, la silice insolubile presente nella bauxite deve essere separata per filtrazione da eventuali fanghi rossi residui, che saranno scartati dopo la filtrazione.<\/p>\n
La digestione richiede grandi volumi di acqua. L'acqua \u00e8 necessaria anche per la produzione di soda caustica acquosa e altri prodotti chimici, per il lavaggio del minerale, dei residui, degli scarti di soda caustica riciclata e dei rifiuti, nonch\u00e9 per la mitigazione delle polveri. L'utilizzo dell'acqua varia a seconda della qualit\u00e0 della bauxite, della progettazione dell'impianto e della disponibilit\u00e0 di acqua nella regione.<\/p>\n
Le pratiche tradizionali degli impianti prevedevano l'aggiunta di fluoruro di calcio durante la calcinazione per ridurre i livelli di sodio nelle materie prime di allumina; tuttavia, a causa delle preoccupazioni legate alle emissioni di fluoruro nell'atmosfera, questa pratica \u00e8 stata abbandonata. A causa di questi requisiti, \u00e8 stato necessario creare nuove tecnologie di lavorazione dell'allumina a basso contenuto di sodio. L'allumina prodotta con questo metodo viene macinata in un mulino ad attrito con acido acetico per rimuovere la soda e ottenere prodotti a basso contenuto di sodio. La precipitazione dell'allumina richiede lo sparging di gas cloridrico per formare cristalli di cloruro di allumina esaidrato che vengono poi filtrati, centrifugati, lavati con acido cloridrico e nuovamente filtrati prima di essere disciolti in acqua calda per ottenere un impasto di ossido di alluminio (ALO) adatto a ulteriori lavorazioni.<\/p>\n
L'alluminio che utilizziamo ogni giorno \u00e8 prodotto attraverso una complessa serie di reazioni chimiche che inizia con la raffinazione della bauxite. L'allumina (Al2O3) serve come materia prima per la produzione di alluminio primario per via elettrolitica; tuttavia, i suoi altri utilizzi vanno ben oltre la produzione primaria; ne occorrono circa due tonnellate per produrre una tonnellata di alluminio primario; infatti svolge anche un ruolo vitale in molti altri prodotti chimici, come i materiali refrattari utilizzati per rivestire forni rotativi e fornaci ad alta temperatura, come materiale abrasivo, come sostanza abrasiva e persino nei processi di purificazione dell'acqua.<\/p>\n
La maggior parte dell'estrazione della bauxite avviene con metodi a cielo aperto e tre Paesi - Australia, Cina e Guinea - rappresentano 72% della produzione globale. La bauxite viene estratta dal terreno con metodi quali sabbiatura, perforazione e strappo con grandi bulldozer, prima di essere trasportata direttamente alle vicine raffinerie di allumina per la successiva lavorazione.<\/p>\n
La raffinazione dell'allumina \u00e8 un complesso processo in quattro fasi. In primo luogo, la bauxite deve essere lavata e filtrata per rimuovere impurit\u00e0 come la silice. Successivamente, il bagno verde viene riscaldato ad alte temperature in un forno con soda caustica per la miscelazione, fino a quando si verifica la cristallizzazione in recipienti precipitatori con particelle di idrossido di allumina seminate da seminatori; la precipitazione stimola quindi l'ulteriore crescita di altra soluzione di idrossido di allumina prima di passare alle fasi successive della raffinazione.<\/p>\n
La saldatura avviene spesso nelle raffinerie di allumina e nelle officine delle miniere, con conseguente esposizione a fumi e polveri che possono causare malattie respiratorie e lesioni. Pertanto, \u00e8 necessario predisporre controlli per ridurre al minimo questo rischio, l'esposizione alle vibrazioni e l'esposizione a sostanze pericolose, in quanto altri problemi di salute sul lavoro si presentano nelle regioni tropicali, dove lavorare all'aperto \u00e8 la norma, aumentando potenzialmente l'esposizione allo stress da calore per i lavoratori, mentre l'affaticamento da vibrazioni dell'intero corpo \u00e8 stato associato a macchinari come ruspe, impianti di perforazione, autocarri o escavatori che operano macchinari di questo tipo.<\/p>\n
L'allumina \u00e8 la materia prima principale necessaria per la produzione di alluminio. Viene prodotta attraverso un processo in quattro fasi noto come Processo Bayer, dal nome del suo ideatore Karl Josef Bayer. Il minerale di bauxite viene finemente macinato e introdotto in un digestore riscaldato a vapore dove viene mescolato sotto pressione con una soluzione di soda caustica per formare una soluzione di alluminato di sodio (liquore verde), mentre gli scarti della soda caustica vengono riciclati nel processo di digestione come materia prima; l'allumina pu\u00f2 quindi essere estratta per evaporazione e cristallizzazione per produrre una polvere bianca nota come gibbsite.<\/p>\n
Riduzione dell'allumina in lingotti >>Durante la fase di riduzione della produzione, l'allumina si scioglie nei cosiddetti vasi di riduzione, profondi gusci d'acciaio rettangolari rivestiti di carbonio o grafite che contengono elettrolito di criolite. Una corrente elettrica attraversa questa miscela mentre gli anodi di carbonio fungono da catodi; l'alluminio e l'ossigeno dell'allumina reagiscono con l'anodo di carbonio per produrre anidride carbonica gassosa, che poi reagisce con gli anodi di alluminio metallico al catodo producendo anidride carbonica gassosa e rimanendo come anodi di alluminio metallico, lasciando solo l'alluminio metallico al catodo; quindi entra nei forni di stoccaggio dove vengono rimosse le impurit\u00e0, aggiunti gli elementi di lega e fuso in lingotti.<\/p>\n
I lingotti di allumina sono utilizzati per produrre una vasta gamma di prodotti. Possono essere laminati in fogli, lamine e barre; estrusi in barre lunghe utilizzate per la produzione di fili; oppure pressati isostaticamente a secco o colati per produrre barre lunghe utilizzate per la produzione di fili. I lingotti di alluminio possono anche essere formati in varie forme mediante laminazione a caldo o a freddo, colata a scorrimento, stampaggio a iniezione o tecniche di stampaggio a iniezione.<\/p>\n
Le operazioni di estrazione, raffinazione e fusione si sforzano di ridurre al minimo l'impatto ambientale utilizzando attrezzature a basso consumo energetico e sviluppando processi di riciclaggio. Una volta concluse le operazioni di estrazione, si cerca di riportare il terreno alle condizioni originarie non appena le operazioni di estrazione cessano. L'inquinamento atmosferico pu\u00f2 essere controllato attraverso sistemi di ventilazione adeguati e dispositivi di controllo dell'inquinamento atmosferico come gli scrubber. L'inquinamento dell'acqua pu\u00f2 essere mitigato attraverso il riciclo delle scorie, dei liquidi di scarto e dei gas per il loro riutilizzo.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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