Mineral, mineria y el metal del aluminio

El aluminio, o aluminio (Al), es un metal blanco plateado con un punto de fusión de 660 °C y una densidad de 2,7 gramos por cm cúbicos. El elemento metálico más abundante, constituye el 8,1 por ciento de la corteza terrestre. En la naturaleza se produce químicamente combinado con oxígeno y otros elementos.

En estado puro es suave y dúctil, pero se puede alear con muchos otros elementos para aumentar la resistencia y proporcionar una serie de propiedades útiles. Las aleaciones de aluminio son ligeras, fuertes y moldeables por casi todos los procesos de metalurgia conocidos. Pueden ser fundidos, unidos por muchas técnicas, y mecanizados fácilmente, y aceptan una amplia variedad de acabados.Minerales del aluminio

Además de su baja densidad, muchas de las aplicaciones del aluminio y sus aleaciones se basan en su alta conductividad eléctrica y térmica, alta reflectividad y resistencia a la corrosión. Debe su resistencia a la corrosión a una película continua de óxido de aluminio que crece rápidamente en una incipiente superficie de aluminio expuesta al aire.

Minerales de aluminio

El aluminio es el tercer elemento más abundante en la superficie de la Tierra. Sólo el oxígeno y el silicio son más comunes. La corteza terrestre a una profundidad de 16 km  contiene 8 por ciento de aluminio. El aluminio tiene una fuerte tendencia a combinarse con otros elementos comunes y por eso raramente ocurre en la naturaleza en forma metálica. Sus compuestos, sin embargo, son un componente importante de prácticamente todas las rocas comunes. Se encuentra en arcilla, esquisto, pizarra, esquisto, granito, sienita y anortosita.

El mineral de aluminio más importante, una roca que contiene hierro y que contiene alrededor del 52 por ciento de óxido de aluminio, fue descubierto en 1821 cerca de Les Baux, en el sur de Francia. El material se denominó más tarde bauxita. La bauxita se define mejor como un mineral de aluminio de diversos grados de pureza en el que el aluminio en forma de hidróxido de aluminio o de óxido de aluminio es el componente más grande. Las impurezas son en gran parte óxido de hierro, sílice y titania.

La bauxita varía mucho en apariencia física, dependiendo de su composición e impurezas. Su color varía del blanco amarillento al gris o del rosa al rojo oscuro o al marrón si es alto en óxidos de hierro. Puede ser terroso, o puede variar en forma de arcilla a roca. La bauxita se ha encontrado en todos los continentes del mundo excepto en la Antártida.

aluminioLos depósitos más ricos generalmente se encuentran en áreas que durante la formación se encontraban en climas tropicales y subtropicales, proporcionando condiciones óptimas de fuertes lluvias, temperaturas cálidas constantes y buen drenaje.

No todas las bauxitas son económicas para la producción de aluminio. Sólo la tierra con un contenido de óxido de aluminio del 30 por ciento o más se considera práctica. Sólo aquellos minerales que contienen concentraciones significativas de los minerales gibbita y bohemia, que contienen 65 y 85 por ciento de alúmina, respectivamente, se consideran generalmente económicos para ser procesados. La gibbita se encuentra principalmente en áreas tropicales a ambos lados del Ecuador, mientras que la bohemia se encuentra principalmente al norte del cinturón subtropical en Rusia, Kazajstán, Turquía, China y Grecia.

Los yacimientos conocidos de bauxita pueden suministrar aluminio al mundo durante cientos de años a los niveles actuales de producción. Cuando se agoten los yacimientos de bauxita de alta ley, quedarán importantes reservas de minerales secundarios por explotar: depósitos de laterita en el noroeste de los Estados Unidos y Australia, anortosita en el oeste de los Estados Unidos, apatita y alunita en Europa, caolinita en el sureste de los Estados Unidos.

Otras fuentes de alúmina no baileyita también están disponibles: arcillas de alúmina, dawsonita, esquistos alúminosos, rocas ígneas y minerales de saprolito y sillimanita. En Rusia, la alúmina se refina a partir de minerales no bauxíticos, como la sienita y la alunita nefelina. Los grandes desarrollos de bauxita en Australia, Guinea e Indonesia han tendido a posponer el interés por los minerales secundarios en otros lugares.

Minería del aluminioMinería del aluminio

La mayor cantidad de bauxita explotada comercialmente se encuentra en la superficie terrestre o cerca de ella. Por consiguiente, se extrae en pozos abiertos que requieren sólo una eliminación mínima de la sobrecarga. Los yacimientos de bauxita se chorrean sueltos y se desentierran con una pala eléctrica o una draga, y el mineral se transporta en camiones, rieles o cintas transportadoras a una planta de procesamiento, donde se tritura para facilitar su manejo.

Las plantas de refinación están ubicadas cerca de los sitios de la mina, si es posible, ya que el transporte es un elemento importante en los costos de la bauxita.

Aproximadamente el 90 por ciento de toda la bauxita extraída se refina en alúmina, que finalmente se funde en aluminio. El 10 por ciento restante se utiliza en otras aplicaciones, como abrasivos, refractarios y agentes de sostén para la recuperación de petróleo crudo. Aproximadamente cuatro toneladas de bauxita de alta calidad producen dos toneladas de alúmina, de las cuales se produce una tonelada de aluminio.

El metal de aluminio

El aluminio es un metal blanco dúctil y plateado, generalmente con un brillo apagado debido a una película superficial de óxido de aluminio, el aluminio es ligero y pesa aproximadamente un tercio de lo que pesa un volumen igual de cobre o acero. Es resistente a la corrosión, es un excelente conductor de calor y electricidad, refleja tanto la luz como el calor radiante, no es magnético, no absorbe fácilmente los neutrones, puede ser usado con seguridad con alimentos y medicinas, y puede ser formado por todos los procesos metalúrgicos conocidos.

El aluminio puede unirse soldando, soldando, soldando, soldando, pegando, remachando, cosiendo o grapando y por medio de un número de ensamblajes mecánicos tales como tuercas y pernos, tornillos y clavos. Se le puede dar una amplia variedad de acabados mecánicos mediante esmerilado, pulido, pulido, pulido, chorro abrasivo y pulido.

bauxita mineral de aluminio

Se puede utilizar una variedad de acabados químicos, como grabados alcalinos o ácidos, inmersiones brillantes (que dan un acabado extremadamente brillante al metal), molienda química y enchapado por inmersión. Es adecuado para un proceso electroquímico llamado anodizado. O puede ser electrodepositado con otros metales o con recubrimientos orgánicos tales como pintura, laca y películas plásticas. El aluminio puede ser acabado con esmalte de porcelana o metalización.

El aluminio de alta pureza (99,9 por ciento) es relativamente blando y tiene una resistencia a la tracción bastante baja de unos 50 megapascales (500 kg por cm2) en estado recocido. (El recocido implica calentar y luego enfriar lentamente para que el metal sea menos quebradizo.) Sin embargo, mediante la aleación y el tratamiento térmico y mecánico adecuado, se puede hacer mucho más duro y resistente, con resistencias a la tracción de hasta 700 megapascales.

A diferencia de otros metales, la resistencia y ductilidad del aluminio aumentan a temperaturas muy bajas. Al fundirse, el metal sólido se expande alrededor del 7 por ciento en volumen, siendo la contracción de solidificación del 6,6 por ciento del volumen líquido. El hidrógeno es el único gas que se sabe que es apreciablemente soluble en aluminio fundido; su solubilidad aumenta con la temperatura, pero se vuelve casi nula cuando el metal se congela.

El aluminio puede actuar como base para formar sales con ácidos o como ácido débil para formar sales con álcalis fuertes. Es estable en el aire debido a una fina película de óxido transparente que se forma al exponerse al aire, protegiendo al aluminio de una mayor oxidación y reacción.

El crecimiento de esta película de óxido natural es autolimitante, es decir, cuando se forma una capa delgada, se detiene el crecimiento adicional. El aluminio fundido está protegido en el aire por una capa de óxido más gruesa, que también disuade una mayor oxidación. El aluminio finamente dividido, atomizado o en escamas, mezclado con aire y encendido, explotará violentamente. El aluminio reacciona rápidamente con el agua hirviendo para liberar hidrógeno y formar hidróxido de aluminio.

Los productos de aleación de aluminio pueden ser fundidos en una fundición en su forma final a través de la fundición en arena, la fundición en molde permanente o la fundición a presión, o pueden ser fundidos en cilindros o bloques rectangulares que son trabajados, o forjados, en productos tales como láminas, placas, piezas forjadas o extrusiones.