PROYECTO TRANSVERSAL 204: Matemáticas

Bauxita mineral y Aluminio

Profesora: Mardonia Aradí Zamora

Nombre

La bauxita recibió su nombre en alusión a la ciudad de Lex Baux, en Provenza (Francia), donde fue identificada por el geólogo Pierre Berthier en 1821 y donde fue explotada por primera vez.

Características

La bauxita está compuesta en su mayoría por alúmina y, en menores proporciones óxido de hierro y sílice. Es la fuente principal de donde se extrae el aluminio.

Se origina por la alteración de rocas cristalinas ricas en silicatos o bien a partir de los residuos de rocas calcáreas arcillosas modificadas. El aluminio ha adquirido una importancia económica desde fines de la Segunda Guerra Mundial y, en desde entonces, la producción de bauxita se ha incrementado de forma constante hasta alcanzar los elevados niveles actuales. Los principales países productores de este mineral del siglo XX eran Australia, donde en la década de 1950 se descubrieron grandes yacimientos que impulsaron la instauración de una industria extractiva floreciente, Jamaica, Guinea y Suriname.

Propiedades

La bauxita es una roca generalmente friable, ligera (peso específico: 2,3 a 2,7), cuyo color va del blanco o gris al rojo, dependiendo de la cantidad de óxidos de hierro que contenga. En muchos casos, tiene aspecto de arcilla (aunque algo más compacta) o está compuesta por pequeñas concreciones esféricas (pisolitos). La principal mina en el mundo de esta es Jamaica.

Composición

La bauxita es una importante mena del aluminio compuesta por óxido de aluminio con varios grados de hidratación. Suele estar mezclada con impurezas, en especial con hierro. Entre los minerales con contenido en aluminio de la bauxita están la gibosita, Al(OH)3, y el diásporo, HAlO2.

La bauxita suele encontrarse en agregados del tamaño de un guisante. El color y la paragénesis característicos de la bauxita excluyen cualquier posible confusión con otros minerales.

La bauxita que se presenta generalmente en forma de mezcla de gibbsita Al(OH)3 y caolinita Al2Si2O5 (OH)4, y que se conoce también como bohemita, es la materia prima de la cual se obtiene la alúmina, de la que se obtiene el aluminio. El procesamiento de la alúmina, para obtener aluminio, exige un gran consumo de energía eléctrica; por ello se dice que la energía eléctrica es materia prima esencial en la obtención del aluminio. El aluminio (Al) es un excelente conductor de calor y de electricidad. Su mayor ventaja es su ligereza, pues pesa casi tres veces menos que el acero orfinario.

Usos

La bauxita se utiliza como materia prima para obtener aluminio.

El aluminio es empleado para fabricar multitud de productos de uso y consumo como: utensilios de uso doméstico, papel de aluminio, láminas, ventanas y en aleación con el hierro y otros metales se utiliza en la construcción de vehículos tales como aviones trenes, automóviles, etc. Fabricación de alumbre, también se utiliza en cerámica. Se usó para el curtido de pieles.

Método de obtención de la bauxita

Es uno de los metales que se obtiene industrialmente en mayor escala.

La metalurgia extractiva del aluminio consta de dos etapas:

1.-Transformación de la bauxita en alúmina lo más pura posible.

2.- Electrolisis de esta alúmina disuelta en criolita fundida.

Para realizar la primera etapa, el procedimiento más corriente que se emplea es un método químico conocido como proceso de Bayer.

Obtención del Aluminio

El aluminio no surge en la corteza terrestre como aluminio puro, sino como un compuesto, siendo la bauxita el más común. Después del oxígeno (un 47,3%) y el silicio (un 25,8%), el aluminio es, con un 8,1%, el tercer elemento más abundante, a la vez que el metal más común, de la corteza terrestre.

Su extracción se realiza en dos fases. El óxido de aluminio se separa de la bauxita mediante el proceso Bayer. A continuación, el óxido de aluminio fundido se someta a electrólisis en horno de fusión para descomponerlo en aluminio y oxígeno.

Son necesarios más de 2000 °C para fundir el óxido de aluminio. Hoy en día, la metodología se adapta a la aleación que se desea obtener finalmente. Con la ayuda de aditivos (magnesio, silicio, manganeso, etc.), se preparan distintas aleaciones que posteriormente conforman las propiedades mecánicas del producto final. Por lo tanto, las posibilidades de procesado del cliente pueden establecerse en una fase muy temprana.

Geólogo Pierre Berthier

Pierre Berthier ( 3 de julio de 1782 - 24 de agosto de 1861 ) fue un geólogo y mineralogista francés famoso por describir por primera vez la roca "bauxita" en la localidad de Lex Baux, región de la Provenza, Francia, nombre del que deriva directamente el nombre dado a dicha roca.

Pierre Berthier, nació el 3 de julio de 1782 en Nemours (Francia) y se convirtió en un importante Ingeniero Geólogo. Trabajó en el Laboratorio Central de las Oficinas de las Minas, fue nombrado Profesor y Jefe del Laboratorio de las Minas en la Universidad, así como Miembro de la Sección de Mineralogía de la Academia de las Ciencias. Incluso fue nombrado Inspector General de las Minas en 1836.

Jacques-Joseph Ebelmen, quien después llegaría a ser un químico destacado, fue nombrado profesor adjunto en 1840 de la cátedra de docimasía que ocupaba por entonces Berthier en la Escuela de Minas de París.

Berthier, además, fue autor de más de 150 publicaciones en las que trataba temas como la mineralogía, la geología, la química y las aplicaciones industriales de la investigación.

Sus estudios acerca de los minerales resultaron de sumo interés para los ingenieros de minas, siendo los minerales de hierro los más destacados.

Por sus análisis y excelente labor, recibió en 1853 la medalla de oro de la Esfinge de Olivier de Serres de la Sociedad Imperie y Central de Agricultura en Francia.

Gracias a sus ensayos, Berthier logró que se alcanzara un gran progreso en la Mineralogía y la Geología. Sus análisis de los minerales le condujeron a nuevos resultados que revolucionaron la industria.

Descubrimiento del ALUMINIO

Hans Christian Oersted (1777-1851) fue el primero capaz de aislar el aluminio en el año 1825, aunque no totalmente puro, y por tanto se pone en duda su logro. Oersted ideó la reacción de una amalgama de potasio sobre cloruro de aluminio, después del cambio, destiló en vacío la nueva amalgama para elimininar el mercurio. En 1827 Friedrich Wöhler (1800-1882) es el primero en conseguir claramente y de manera repetida la separación del aluminio por reducción del cloruro de aluminio por el potasio. Obtiene un polvo gris de aluminio, el cual tiene presencia de óxidos y otras impurezas que impiden recogerlo en una sola masa. Después de mejorar su método, Wöhler conseguía ya en 1845, pequeños glóbulos de un metal suficientemente puro para describir correctamente las propiedades del aluminio.

Resumen

1809 - Humphrey Davy: Obtiene una aleación de hierro-aluminio.
1821 - Pierre Berthier: Descubre la bauxita.
1824 - Hans Christian Oersted: Obtiene los primeros glóbulos de aluminio.
1827 - Friedrich Wöhler: Produce polvo de aluminio.
1854 - Henry Sainte-Claire Deville: Obtiene el primer lingote de aluminio.
1886 - Paul Héroult y Martin Hall: Descubren a la vez el proceso de la electrólisis de la alúmina disuelta en criolita.
1889 - Karl Bayer: Obtención de alúmina por ataque a bauxita mediante sosa caústica

COSTOS

Bauxita.

Conversión de Bauxita en alúmina

Proceso de esmaltado

Aluminio.

Descripción: Aluminum, 99.5% minimum purity, LME spot price, CIF UK ports, Peso mexicano por Tonelada

Unidad: Peso mexicano por Tonelada

Mes	Precio	Tasa de cambio
ago. 2015	25.604,61	-
sep. 2015	26.782,22	4,60 %
oct. 2015	25.129,41	-6,17 %
nov. 2015	24.437,15	-2,75 %
dic. 2015	25.552,15	4,56 %
ene. 2016	26.755,12	4,71 %