Proceso Bayer

2. Resumen del proceso
   histórico de la obtención del
   aluminio
3. Mineral de
   aluminio
4. La bauxita
5. El proceso
   Bayer
6. El proceso industrial de
   la fabricación de alumina (proceso
   Bayer)
7. Proceso Bayer
   en la región Guayana
8. Conclusión
9. Bibliografía

Introducción

Este proyecto de
investigación tiene como objetivo
general describir el proceso
químico utilizado normalmente para la obtención de
la alúmina , el cual fue desarrollado en Austria por Karl
J. Bayer, en 1988 . En un primer aspecto estudiaremos la materia prima
que se utiliza en el proceso, el mineral bauxita; de color
marrón rojizo es el nombre genérico de varios
productos de
la erosión,
hidratos, óxidos y silicato formados durante varios
millones de años por la acción prolongada del
agua y el
aire.

En Venezuela
existe un yacimiento de extraordinaria importancia conocido como
los Pijiguaos donde se extrae bauxita de excelente calidad y
representa una fuente segura de suministro de este mineral por
muchos años. Este proceso es continuo de tipo cerrado y
podemos dividirlo en Lado Rojo y Lado Blanco, en la primera se
prepara el material; es decir se retiran las impurezas del
mineral para obtener una suspensión de bauxita. Esta
suspensión se lleva al área de lado blanco donde
ocurren todas las transformaciones químicas necesarias
para obtener la alúmina oxido de aluminio;
polvo insoluble en agua, resistente al fuego y muy estable
químicamente por sus características físicas y
químicas tiene múltiples usos en la industria. La
alúmina es el producto final
del proceso.

RESUMEN
DEL PROCESO HISTORICO DE LA OBTENCION DEL ALUMINIO

A continuación se hace una reseña a cerca
de los aspectos más importantes que han servido como base
para obtener el aluminio.

• A mediados del siglo XVIII, loa alquimistas de la
  época trabajaban con una serie de compuestos con
  características muy especiales y comenzaron a
  sospechar la existencia de un nuevo elemento. Estos
  alquimistas utilizaban una sustancia denominada Alumbre (un
  sulfato de aluminio) como fijador de colorantes.
• Para el año 1.746, el químico
  alemán Andreas Marggref, logró producir
  óxido de aluminio del alumbre.
• 1.801. El científico inglés Humphry Davy, comprueba que
  estos compuestos presentar una base metálica que el
  denomino alumium. El descubre este metal haciendo pasar una
  corriente
  eléctrica por una mezcla de potasa, óxido
  de aluminio y partículas de limaduras de hierro que
  había colocado en un crisol de platino, esto produjo
  una combinación de Fe y el nuevo metal. Siendo Davy
  por lo tanto, primero en vislumbrar el metal de manera
  efectiva y darle un nombre que fue modificado ligeramente por
  aluminum y más tarde por aluminium.

• 1.812. el americano Benjamin Silliman
  (químico de New- Haven) intenta la reducción de
  la alúmina mediante carbón de madera
  bajo la llama del soplete. Observó la formación
  de glóbulos metálicos, pero, no podía
  recogerlos al quemarse estos
  instantáneamente.
• 1.825. El químico Danés Hans
  Christian Oersted, mediante un proceso químico produce
  los primeros glóbulos de aluminio muy impuros. Esto lo
  logra de la siguiente manera; calienta una amalgama de
  potasio con cloruro de aluminio ( la primera
  preparación de AlCl3) destilando luego el
  mercurio de la amalgama de aluminio, obteniendo un
  pequeño glóbulo del metal, pero no pudo
  duplicar sus experimentos,
  por lo que se pone en duda su logro, no obstante fue el
  primero de una nueva orientación y aportó la
  materia
  básica: el AlCl3.
• 1.827. El alemán Friedric wholer, repitiendo
  los experimentos de Oersted, pero sustituyendo la amalgama de
  potasio por potasio metálico, obtuvo el aluminio en
  forma de polvo gris muy impuro que contiene además de
  potasio, cloruro de aluminio no reducido, y a la vez
  imposible de compactar por calentamiento (nace así la
  metalurgia
  de los polvos).
• 1.845. El mismo Wholer mejorando sus experimentos
  logra producir glóbulos de metal lo suficientemente
  puro como para permitirle describir con exactitud las
  propiedades del aluminio, (ligereza, maleabilidad y su
  relación con otros metales).

"Para el año 1.852 el aluminio era un producto
exclusivamente de laboratorios que se vendía a
razón de 545 dólares la libra, más costoso
que el oro".

• 1.845. el francés Henri Saint- Claire De
  Ville, continuando con los trabajos de Wholer, sustituye el
  cloruro de aluminio por cloruro doble de aluminio y sodio
  (NaAlCl4) y el potasio por el sodio como reductor,
  además usa un crisol inerte (de platino) con respecto
  al metal fundido, logra llegar a la obtención de un
  lingote metálico respectivamente puro. Las propiedades
  intrísicas del cloruro doble de aluminio le hacen
  desempeñar, además del papel de
  la primera materia, el de fúndente que permite unir
  los glóbulos en una masa homogénea. El
  mérito de este nuevo método estiba en que se podía
  usar a escala
  industrial, lográndose así para el año
  de 1.859 bajar el precio del
  aluminio a 17 dólares la libra.

Trabajando en forma paralela con su procedimiento
químico Claire De Ville, intenta y produce aluminio por
vía electrolítica, (por la pila del cloruro de
aluminio y sodio fundido). Pero para la época, la
energía
eléctrica era escasa y muy cara. Para la misma
época el alemán Robert Bunsen, obtiene
independiente de De Ville, un resultado similar, es decir
descubre el método de la reducción
electrolítica del cloruro de aluminio, en un baño
de sodio fundido, al ser pasada una corriente eléctrica,
mediante el cual ocurre la separación del aluminio
metálico. Este método por su parte
requería la costosa operación de transformar la
alúmina a cloruro de aluminio y esto industrialmente
resulta antieconómico.

• 1.886. Martin Hall (americano) y Paul Heroult
  (francés), trabajando independientemente, descubren el
  proceso de la electrólisis de la alúmina en
  criolita fundida (Na3 .AlF6),
  éste procedimiento eliminó el costoso paso
  antes mencionado. Este procedimiento a sido la base para
  todos los procesos
  modernos de reducción de aluminio y solo se le ha dado
  los retoques tecnológicos que las época
  amerita.
• 1.887 y 1.888. el austríaco Karl Joseph
  Bayer, deposita la patente de fabricación de
  alúmina, fijando los principios
  que se utilizan siempre en la mayor parte de las
  fábricas actuales. Para ello utilizan materia prima la
  bauxita (descubierta en el año 1.821 por Berthier, en
  Les Baux, Francia.

En la actualidad casi el 100% del aluminio producido a
nivel mundial es obtenido de la combinación de estos dos
últimos procesos, no obstante, las investigaciones
continúan en busca de procesos alternos que permitan la
obtención de aluminio en una forma más
económica.

MINERAL DE ALUMINIO

El aluminio es uno de los elementos más
abundantes de la naturaleza,
después del oxígeno
(47%) y el silicio (28%), constituyendo un 7,3% de la corteza
terrestre. No obstante, dada su alta reactividad química, nunca es
encontrado como elemento libre, sino en forma oxidada más
comúnmente en la forma de aluminatos y silicatos. Dentro
de estos compuestos se encuentra como Al2O3
combinado con agua y otros elementos comunes como hierro, silicio
y titanio. Actualmente se sabe que el aluminio en su forma
oxidada se encuentra en más de 250 minerales en
mayores o menores porcentajes.

Generalmente, los más importantes grupos minerales
conteniendo aluminio son los silicatos de aluminio, incluyendo
las calizas y óxidos hidratados, tales como las bauxitas.
Los cloruros y otros haluros de aluminio han sido encontrados en
la naturaleza en cantidades comerciales.

Dado que la producción actual de aluminio
metálico a escala industrial se basa en la
reducción de un óxido mineral que contiene
aluminio, cualquier depósito mineral útil debe ser
tratable rápidamente para su beneficiación,
así que un óxido puro de aluminio puede ser
obtenido. No obstante, el beneficio físico de los
óxidos no ha sido muy útil. En consecuencia, ha
sido siempre necesario el uso de los procesos químicos
para obtener un óxido puro de aluminio (Alúmina:
Al2O3) y eliminar otros elementos asociados
con él en los depósitos minerales. Esto por tanto
restringe el rango práctico de los minerales de aluminio,
constituye la fuente mineralógica disponible más
económica para el beneficio químico para producir
alúmina, esto desde el punto de vista del mayor contenido
de Al2O3, así como por la menor
cantidad de mineral procesado para obtener la misma cantidad de
aluminio.

Cualquier beneficio químico debe ser basado en la
remoción selectiva, ya sea del óxido de aluminio o
bien de los otros elementos. No obstante, frecuentemente los
otros óxidos son químicamente similares y este
problema es acompañado por el comportamiento
anfotérico del aluminio, lo cual hace extremadamente
difícil la remoción selectiva de impurezas
(ganga).

Consecuentemente, los procesos de beneficio usualmente
se basan en la disolución selectiva del óxido de
aluminio (PROCESO BAYER), Cinéticamente la
disolución es favorecida en sosa caústica fuerte,
la cual constituye el solvente actual utilizado en las industrias
más importantes fabricantes de alúmina.

LA
BAUXITA

Casi la totalidad hoy día del aluminio es
producido a partir de este mineral. El término BAUXITA, se
refiere a una mezcla de minerales formados mediante la
interperización de las rocas que
contienen aluminio. Las rocas madres pueden ser ígneas o
sedimentarias, son frecuentemente: Nephelina (3
NaO.K2O.9 Si O2), serpentina, granito,
dionita, dolerita y caliza conteniendo minerales arcillosos.
Cuando estas rocas son sometidas a la acción de la
intemperie (efecto de las lluvias) o al tiempo, ellas
tienden a perder los constituyentes, tales como: silicio,
magnesio, óxido de hierro y óxido de titanio. En
consecuencia, se forman arcillas que contienen entre 35-60% de
óxido de aluminio (Al2O3) combinado
y subsecuentemente laterita que consiste substancialmente en
óxido de aluminio hidratado y óxido de hierro
hidratado. De acuerdo a su composición química las
lateritas son conocidas como ferruginosas o aluminosas (aquellas
más ricas en alúmina y más pobres en
sílice y óxido de hierro) o bauxitas.

La bauxita ocurre en lechos estratificados o cristales
dentro o debajo de formaciones como depósitos cubiertos o
cercanos a la superficie terrestre: como impurezas, la bauxita
contiene generalmente óxido de hierro, sílice y
titanita que varían en proporción según su
procedencia. La mayoría de los depósitos de bauxita
de mayor tenor, adecuados para la extracción de
alúmina ocurre en regiones tropicales o
semitropicales

1.– Composición química de la
bauxita

Como se ha indicado anteriormente las bauxitas son
mezclas de
minerales que contienen alúmina hidratada y ciertas
impurezas comunes, tales como óxido de Fe, sílice y
óxido de titanio (rutilo o anastasa). Una
composición química típica de una bauxita es
la siguiente:

Al2O3
………………………………..35-60%

Oxido de Fe
……………………….10-30%

Sílice
(SiO2)………………………. 4-18%

Ti O2
…………………………………. 2-5%

H2O de constitución …………….
12-30%

Otras impurezas

2.- Composición mineralógica de la
bauxita

En apariencia física los varios
depósitos de bauxita puede diferir considerablemente.
Esto, es debido a la interperización previa, variaciones
básicas en la forma cristalina del óxido de
aluminio y variaciones en la naturaleza de la impurezas asociadas
con ella. Las bauxitas se presentan en varias formas
estructurales diferentes, dependiendo del número de agua
de hidratación y también de la forma cristalina;
debido a esto han sido clasificadas mineralógicamente en
dos grandes categorías:

• Monohidratados (Al2O3 .
  H2O) del cual existen dos variantes
  cristalográficas:
• g ó
  boemita.
• a ó
  diáspora.
• Trihidrato (Al2O3 .
  3H2O): variedad g denominada gibbsita.

Se ha visto que las dos últimas están en
la forma de monohidratos, mientras que el primero es un
trihidrato. Los dos tipos de monohidratos a su vez tienen
diferente forma estructural, lo que hace que tengan deferencia a
la deshidratación rápida, así como
también exhiben solubilidades diferentes en soda
caústica (NaOH). La gibbsita se disuelve más
rápidamente en soda caústica que los monohidratos
(más altas solubilidad, así como más
rápida disolución), pero tienen un contenido
intrísico de alúmina más bajo. En
líneas generales, las condiciones de solución del
hidrato de alúmina varían para las diferentes
formas estructurales y también en función de
concentración NaOH y la temperatura.

Muchos de los depósitos explotados corrientemente
tienen un dominio
gibbsítico (trihidratado), pero frecuentemente tienen una
proporción significativa de una forma cristalina
monohidratada. Por lo tanto el procedimiento químico debe
ser un compromiso entre las condiciones óptimas para cada
uno de los tipos de hidratos. Así tenemos por ejemplo, que
la temperatura (y presiones resultantes) para disolver minerales
boehmíticos son más altas que para minerales
gibbsíticos, 180-250 ºC y 100-150ºC
respectivamente. El rango de concentración caústica
en gramos por litro es:

Trihidrato: 47-82 gr Na2O/L

Monohidratos: 100-246 gr Na2O/L

Es de hacer notar que el monohidrato tipo
diásporo, prácticamente no es utilizado como fuente
de alúmina, debido a las elevadas temperaturas,
concentraciones de caústica y presiones requeridas para la
disolución del hidrato.

3.– Calidad de una bauxita

La calidad de una bauxita es determinada por su
composición química y mineralógica y
especialmente por el llamado "módulo de sílice"
(Al2O3/SiO2 en % peso). La
relación Al2O3/SiO2
determina si un mineral es trabajable o no. La mejor bauxita
tiene un módulo mayor a 10, mientras que las bauxitas de
segunda y tercera categoría tienen un módulo de
sílice entre 7-10 y 4-7 respectivamente. Por lo tanto la
presencia de sílice en la bauxita, sobre todo en su forma
reactiva, juega un papel fundamental en la calidad del
mineral.

EL PROCESO
BAYER

1. – Antecedentes e Historia

Antes de la invención del proceso Bayer ( 1886
– 1892 ), la alúmina se producía por el
procedimiento de Le Chatelier, (1869 ). Según dicho
proceso, se mezclaba la bauxita con carbonato sódico y se
sometía la mezcla a calcinación en un horno a 1000
– 1100 ºC, proceso pirogénico. Como producto de
reacción se obtenía aluminato sódico, que se
lixiviaba a 80 ºC, consiguiéndose una solución
de aluminio de la que, una vez saturada, se precipitaba la
alúmina por medio de CO2 procedente del horno.
Se construyeron instalaciones de este tipo en Europa y Estados Unidos y
suministraron importantes cantidades de alúmina, incluso
bastante después de que se pusiera a punto el proceso
BAYER. La base del proceso es :

Al2O3.3(H2O) +
Na2CO3(ac) 1000-1200ºC
2NaAlO2(ac) + CO2 +
3H2O

2NaAlO2(ac) + CO2 +
3H2O ®
Na2CO3(ac) +
Al2O3.3(H2O) [
2Al(OH)3]

El trihidrato filtrado se calcinaba a
Al2O3 en un horno rotativo y a alta
temperatura, 1100-1200ºC. El Na2CO3 se
concentraba en los licores hasta que precipitaba la sal, que se
reciclaba o vendía.

El problema de este procedimiento es que no sólo
se obtiene aluminato de sódico, sino también
silicato y titanato, lo que produce impurificaciones del hidrato.
Se precisaban, pues, medidas más o menos complejas para
controlar esta contaminación.

Es te procedimiento sobrevivió varios años
después de inventado el proceso Bayer, debido a que, hasta
los años 40-50, la alúmina producida podía
competir en costo con la
alúmina Bayer. Además, se podían tratar una
gran variedad de bauxitas incluyendo las diaspóricas o
silíceas. También, el proceso mejoró
lentamente hasta que el Bayer alcanzó su perfeccionamiento
tecnológico. Se puede afirmar que el final del proceso
pirogénico tuvo lugar al acabar la 2da Guerra Mundial,
si bien se utilizó esporádicamente hasta los 60 en
Estados Unidos, Alemania y
China, sobre
todo para bauxitas altas en sílice. A partir de esta
fecha, el proceso no pudo competir con un Bayer de menores
costos de
capital y
operativos; asimismo, la alúmina Bayer mejoraba
continuamente sus especificaciones
químico-físicas.

Parece ser que las primeras plantas Bayer en
Europa fueron la de Gardan (Francia, 1.893) y la de Larne
(Irlanda, 1.895). En 1.907 se construye en Francia la Barasse y
Salindres. En San Louis, cerca de Marsella, se levanta otra en
1.908, y en 1.916 en Colonia (Alemania). En 1.917 se construye
una planta en Burntisland (Escocia) y en 1.937 una en Newport (S.
Gales) y otras dos en Alemania.

El tamaño de las plantas Bayer no
sobrepasó, antes de finalizar la 2da Guerra
Mundial, los 100.000 Mg. Año-1 y la
alúmina producida era la denominada como "floury", de alta
temperatura de calcinación (1200ºC).

En los estados Unidos se inició la
producción de alúmina Bayer en 1.903, en St. Louis:
la calidad de la alúmina era conocida como "sandy" y la
planta de 20.000 Mg. Año-1. Hasta 1.940 no se
construyeron en América
más plantas; en estas fechas se instalaron plantas en
Arvida (Canadá) y en los Estados Unidos. Además de
las bauxitas de Arkansas, los americanos explotaron masivamente
los yacimientos jamaicanos.

La capacidad de las plantas se incrementó hacia
1.945 hasta los 200.000 Mg. Año-1, llegando en
los 80 a alcanzar los 800.000 Mg. Año-1.
América del Norte (Estados Unidos y Canadá),
incluyendo sus plantas en Jamaica, producen alrededor de
5.106 Mg. Año-1 de alúmina
"sandy" desde 1.980 hasta nuestros días. Sólo en
1.984 se produjeron 5,7.106 Mg. Sudamérica
pasó de 3.10 6 Mg en 1.980 a 6.10 6
Mg. En la actualidad. Sudamérica exporta cantidades
importantes a Estados Unidos: más del 50% de su
producción. En Europa se han construido cinco grandes
plantas entre 1.966 y nuestros días, entre las que
destacan S. Caprián en España y
Aughinish en Irlanda, con capacidades nominales de 800.000 Mg.
Año-1, que pueden expandirse hasta 1,2. 10
6 Mg. Año-1.

América ha incrementado su producción de
alúmina en base a las plantas de Jamaica y Surinam y se
acrecentará más con los proyectos de
Venezuela y Brasil, siendo el
propósito de Venezuela llegar a la producción de 5.
10 6 Mg. Año-1 en la región
de Pijiguaos, en 1.993.

Los asentamientos de las más grandes
compañías Americanas, Europeas y Japonesas en
Australia, en los grandes yacimientos de bauxitas de Waipa, Gove,
etc., han provocado que este país se haya convertido en el
suministrador de sus propias plantas de reducción y en
exportador de alúmina y bauxita a plantas
asiáticas, controladas en gran parte por tecnología japonesa.
También Estados unidos y Rusia se suministran de
Australia, que produce más de 35 millones de toneladas de
bauxitas pasando de 6 millones de toneladas de alúmina
"sandy" en 1.980, a más de 10 millones de toneladas de
alúmina en la actualidad, siendo su producción de
metal algo mayor de 1,3.106 Mg.
Año-1.

La producción Asiática de alúmina
está en la actualidad en unos 5.106 Mg.
Año-1, sobre todo en China e India (2 y
1,5. 106 Mg. Año-1 cada una), las
cuales producen 1,25. 106 Mg de aluminio, la
mayoría en China, en pequeñas plantas de
reducción que van dejando entrada a las nuevas
tecnologías, en particular a las japonesas, por
razones de intereses político-económico y
proximidad geográfica.

En Europa se suministra, aparte de sus propios
yacimientos en Francia, Hungría, Yugoslavia y Grecia, de los
yacimientos africanos de la zona de Guinea. Las dos plantas
mayores mencionadas en España e Irlanda se alimentan de
bauxita de la región de Boké, en Guinea
Ecuatorial.

Se han construido plantas grandes en la última
década, que pueden llegar a incrementar aún 20% su
capacidad de producción. Las plantas intermedias
tenderán en lo posible a aumentar también su
capacidad, y es muy probable que las plantas pequeñas
cierren (100.000-200.000 Mg.), aunque parece que la
expansión en producción de grandes plantas de
alúmina no es presumible en los diez próximos
años. En algunas referencias bibliográficas, se
habla de que pueden resultar económicas en el futuro
próximo plantas intermedias (500.000
Mg.año-1), debido a que se ajustan mejor a las
necesidades de alúmina al tener costos inferiores, pues la
amortización de una planta de
106 Mg. Es muy gravosa.

2. – Bases del Proceso Bayer

Poco después de las patentes del proceso
Hall-Héroult, en 1.889, K.J. Bayer patenta el proceso de
obtención de la alúmina, cuyas bases se mantienen
en la actualidad. El proceso utiliza como materia prima las
bauxitas y consiste, en una solución acuosa de sosa a alta
temperatura.

Los distintos subprocesos del proceso Bayer son: la
digestión de la bauxita molida en una solución de
sosa concentrada, en la que se produce la reacción
siguiente:

Al2O3 n
H2O(s) + 2NaOH(ac) ———
2NaAlO2(ac) + (n+1) H2O

mediante el cual se pasa a solución el aluminio,
dejando como residuo sólido inatacado la mayoría de
las impurezas que le acompañan en la bauxita,
principalmente óxidos de hierro y titanio.

El subproceso siguiente es la precipitación del
aluminio de la solución rica, lo que se consigue por
enfriamiento de aquélla y dilución,
favoreciéndose la precipitación del
hidróxido mediante la siembra. La reacción es la
siguiente:

2NaAlO2(ac) +
4H2O——– Al2 O3 .
3H2O(s) + 2NaOH(ac)

El hidrato que se precipita es siempre el trihidrato,
independientemente de que, en la bauxita, el aluminio se
encuentre como monohidrato (boehmita y diásporo) o
trihidrato (gibbsita). El producto precipitado se denomina
hidrargirita, bayerita o gibbsita.

Una vez separado el trihidrato, se seca y calcina
según la reacción:

Al2O3 .
3H2O ——– Al2O3 + 3
H2O

obteniéndose el producto que alimentará
las cubas de electrólisis.

El proceso requiere un tancaje importante, pues se
procesan muchos miles de metros cúbicos de pulpas y
soluciones.
Las instalaciones de molienda y digestión, los reactores,
la central de vapor, los equipos de espesado y decantado,
filtrado, lavado y calcinado, hacen que una instalación
actual, que produce entre 500.000 y 106 Mg. De
alúmina, tenga unos importantes gastos de primera
instalación, que se pueden estimar en el entorno de los
500$ la tonelada instalada, y una alta dependencia
energética, en el entorno de los 20GJ por tonelada de
alúmina, que puede suponer la mitad del corte de
producción. La alta dependencia energética ha hecho
que las Plantas Bayer que en los años 50 tenían una
capacidad de 100.000 Mg. Año-1, se construyan
en la actualidad para producir 106 Mg.
Año-1. Parece, sin embargo que algunos
especialistas señalan una tendencia a plantas intermedias
por razones del alto costo de primera instalación y por la
sobreproducción. La disposición de las distintas
áreas: molienda, digestión, separación,
precipitación y calcinación, así como la
central de vapor, tienen una importancia capital en el corte de
la planta y también en la productividad de
la misma.

La ubicación de una planta de alúmina es
un asunto que se estudia hoy cuidadosamente. La tendencia actual
es la construcción de plantas cada vez más
cerca de los yacimientos de bauxitas. Si no se es país
productor, hay que hacer un contrato de
suministro de bauxita adecuado, y disponer de unas buenas
instalaciones portuarias para dar entrada a grandes buques
graneleros.

La sílice soluble es fundamentalmente aquella que
se introduce con la bauxita en forma de caolinita. Este mineral
arcilloso es atacado con facilidad a las temperaturas de
digestión del proceso Bayer de baja temperatura. Cuando,
por imperativo del tipo de hidrato o hidratos presentes en la
bauxita (boehmita o diásporo), se utilizan temperaturas en
el entorno de los 240ºC, también es atacada la
sílice del cuarzo. Las reacciones, que se producen, son
las siguientes:

Al2O32SiO2 .
2H2O(s) + 6NaAl(OH) (ac)
——– 2NaAl(OH) 4(ac) +
2Na2SiO3(ac) + H2O

SiO 2(s) + 2Na(OH) (ac)
————- Na2SiO3(ac) +
H2O

La sílice disuelta se precipita nuevamente sobre
la pulpa en forma de un producto insoluble, denominado sodalita
Bayer, según la reacción:

6NaAl(OH) 4(ac) +
6Na2SiO3(ac) + 2NaX(ac)
———-3(Na2O. Al2O3 .
2SiO2 .2H2O).
Na2X2(s) +
12Na(OH)(ac)

Donde X puede ser: CO32-,
2AlO2-, 2OH-,
SO2-4, etc.

Esta precipitación sobre los lodos rojos supone
una clara pérdida de caústico y de alúmina
y, si precipita en el circulo de conducción de licores
ricos, se produce un encostramiento que llega a recubrir los
conductos, inutilizándolos. Por esta razón, sobre
todo, en las plantas modernas que utilizan alta temperatura para
digestión de bauxitas con monohidrato, el problema puede
ser tan grave que un proceso Bayer no puede normalmente tratar
menas con más del 4-5% de sílice soluble incluso
aunque se tenga previsto una desilificación del
licor.

Para eliminar la sílice del licor se puede
adicionar cal en la propia molienda, con lo que se consigue al
menos liberar el reactivo que se quedaría atrapado en la
sodalita:

3Ca(OH)2(ac) +
Na2SiO3(ac) + 2NaAl(OH)4(ac)
——–3(CaO). Al2O3. SiO2(s) +
4Na(OH)(ac) + 5H2O

La sílice precipita en forma de
silico-aluminato-tricálcico, regenerándose el
reactivo. La alúmina ligada a este compuesto se pierde en
los lodos rojos.

En Europa, principalmente en Hungría, se procesan
bauxitas con un contenido muy elevado de sílice: 6-8%
SiO2. El problema es bastante grave, dado que la
composición de la bauxita- no gibbsítica en la
mayoría de los casos exige condiciones de ataque
más elevadas en concentración de sosa y
temperatura, incrementándose la sílice soluble.
Fueron precisos estudios especiales para poder
conseguir que fuera económico el proceso de
extracción, pues se precisan importantes cantidades de cal
para reactivar la sosa carbonatada y descomponer los
sílico-aluminatos de sodio.

3.–Las impurezas de la bauxitas en el proceso
Bayer

Las principales impurezas son de Sílice, Hierro y
Titanio. Su comportamiento en el proceso Bayer y otras impurezas
es de gran importancia.

• La Sílice: la sílice se
  presenta como: cuarzo en sus varias formas y minerales, tales
  como: Kaolinita (
  Al2O3.2SiO2.2H2O)
  y Halosita
  (Al2O3.2SiO2.3H2O).
  La sílice en forma de cuarzo no es perceptiblemente
  atacada durante la extracción del hidrato de
  alúmina; pero la sílice combinada como arcilla
  y otros silicatos es altamente reactiva y se disuelve en sosa
  cáustica en el tanque de reacción (autoclave)
  entonces reacciona con sosa y la alúmina en
  solución y tiende a precipitarse como un silicato de
  sodio y aluminio ( silico-aluminato de sodio) , de
  composición por ejemplo: 2Na2O.
  Al2O3.3H2O, el cual es
  eliminado del proceso con el hierro insoluble y el titanio en
  los lodos rojos.

La cantidad de sílice reactiva varia con el tipo
de mineral. Por lo tanto el mineral deberá contener tan
poca sílice reactiva como sea posible, dado que su
presencia conduce a pérdidas de alúmina (1-2 lb) y
consumo de
sosa ( 0,7-1,75 lb) por cada libra de sílice.

Un porcentaje de sílice aceptable, no
debería ser mayor de 7%.

• Hierro: el hierro se presenta como :
  hematita (Fe2O3), limonita
  (FeOH.nH2O), goetita (FeO OH), siderita ( Fe
  CO3) y nontronita (Fe2O3.
  3SiO2.5H2O).

El óxido de hierro en si no es un material
dañino excepto, en grandes cantidades, cuando tiende a
incrementar pérdidas de sosa en el lodo rojo. Aumentando
la cantidad de material manipulado por unidad
extraída.

• Titanio: TiO2- El titanio
  presenta en las bauxitas (2-3%) se solubiliza y precipita
  como NaHTiO3 ( metatitanato sódico),
  produciendo pérdidas de sosa. Esto se evita con la
  presencia de cal (3-5% de la bauxita); excesos mayores pueden
  producir la pérdida de alúmina como aluminato
  tricálcico hidratado.

El titanio es una impureza indeseable en la
alúmina, debido que al pasar al aluminio reduce
notablemente la conductividad eléctrica del mismo. El
titanio es insoluble en condiciones normales de la
digestión y es eliminado en los lodos rojos.

• Berilio: ocurre en cantidades muy
  pequeñas (0.0006-0,01%) en algunas
  bauxitas.

En el proceso Bayer se ha detectado en el licor y se ha
pensado que precipita con sales vanadio bajo ciertas condiciones.
Su efecto es que causa costras muy duras en la celda de
reducción electrolítica.

• Calcio: Se presenta en bauxitas originales
  de las rocas calcáreas. Su contenido en la caliza es
  usualmente inferior a 0.4%, aunque ocasionalmente, puede
  encontrarse en un rango de 1-2% en minerales
  comerciales.

La caliza no es apreciablemente extraída en el
proceso Bayer y es usada por cauterización del carbonato
en el licor.

• Carbón: La mayoría de las
  bauxitas comerciales contienen materiales
  orgánicos en variadas cantidades. La presencia de
  materia orgánica, entre otros como oxalatos,
  carbonatos, pueden causar licores espumosos embarazosos, que
  interfieren en el asentamiento del lodo, en ciertas
  circunstancias retardan el proceso de descomposición y
  alteran las características de las sales depositadas
  durante la evaporación y dificultan su
  filtración.

Las materias orgánicas presentes en la bauxita
pueden ser extraídas mediante previa calcinación
del mineral, dependiendo la efectividad de este tratamiento de la
naturaleza y cantidad de materia orgánica.

• Cromo: ocurre en un rango de 0003-0.3% como
  Cr2O3 probablemente asociado con el Fe.
  Este óxido permanece casi inatacado durante la
  digestión.
• Fluoruro: (0,01-0,05%), cuando se observa
  excesiva cantidad de fluoruro en la bauxita, el balance de
  fluoruro entre bauxita, licor y cristales de vanadio no es
  mantenido, depositándose fluoruro de sodio en una
  fuerte escala en los evaporadores e interfieren con la
  transferencia de calor.
• Galio: ha sido reportado en la
  mayoría de las bauxitas 0.001-0.05%
  Ga2O3. El galio se disuelve casi
  completamente durante la extracción,
  eliminándose en la alúmina hidratada depositada
  durante la descomposición. La mayoría se extrae
  en la digestión y se acumula en solución hasta
  0,8-1 Kg. Ga2O3 por tonelada de
  alúmina. Se puede extraer también por
  electrólisis en la solución caústica. En
  general es más ventajoso recuperarlo en los
  concentrados de carbonatación de las soluciones de
  aluminato.

Generalmente, la mayoría de los aluminios
comerciales (puros) contiene de 0.01-0.02% de galio.

• Manganeso: está usualmente presente
  en la mayoría de las bauxitas en un rango de
  0,003-0,2% como MnO. El Mn presente en las bauxitas no es
  dañino en el proceso Bayer. El dióxido de Mn se
  recomienda como un medio para promover la oxidación de
  materias orgánicas durante la
  digestión.
• Vanadio: el vanadio de la bauxita es
  parcialmente soluble (30-70%) durante la digestión.
  Constituye una impureza indeseable, haciendo la
  alúmina hidratada inadecuada para el aluminio
  incrementando su resistencia eléctrica al igual que el
  titanio.
• Fósforo: puede presentarse en
  apreciables cantidades en ciertas bauxitas, aunque las
  cantidades son generalmente menores a 0,5% de
  P2O5. En las bauxitas de jamaica se
  encontraron porcentajes de 0,3-2,8% de
  P2O5 combinado con fostato de hierro o
  calcio. Resulta una impureza indeseable, una tercera parte
  puede ser disuelta durante la digestión y precipitar
  en apreciables cantidades con la alúmina trihidrata.
  El fósforo polivalente conduce a pérdidas de
  eficiencia de
  corriente en las celdas electrolíticas a través
  de su oxidación y reducción
  cíclica.
• Potasio: Ocurre solamente en cantidades
  insignificantes en minerales comerciales.
• Azufre: el azufre puede presentarse en la
  bauxita como pirita o como sulfatos. Aunque la pirita casi no
  se altera en el proceso, los sulfatos pasan a la
  solución. Con contenidos menores de 0,6% de S en la
  bauxita no se presentan problemas
  en el proceso. Si hay más, los sulfatos pueden alterar
  la sedimentación del lodo rojo y pueden producirse
  pérdidas de Na2O al ser preciso retirar el
  Na2SO4 excesivo del
  circuito.
• Componentes orgánicos: principalmente
  son los ácidos
  húmicos que acompañan a la bauxita: a veces se
  producen al adicionar floculantes como la harina.

Una acumulación excesiva de estos productos puede
generar productos que distorsionen la precipitación o
presenten problemas en la calcinación. Estos productos
orgánicos (oxolatos) se retiran cuando cristaliza el
Na2CO3.H2O. Esta sal puede
calcinarse y tratarse con CaO para regenerar NaOH.

Con el hidrato cristalizan pequeñas cantidades de
oxalato y se queman en el calcinador. Si exceden ciertos niveles
producen la rotura de la alúmina, generando finos. El
nivel de orgánicos en el licor es de 0,5-1% de contenido
en Na2O. Si la bauxita se precalcina, los
orgánicos descienden notablemente.

EL PROCESO INDUSTRIAL DE LA FABRICACIÓN
DE ALUMINA (PROCESO BAYER)

El Bayer industrial no es un proceso único: puede
decirse que existen tantos procesos Bayer como tipos
específicos de menas hay. A grandes rasgos, una primera
clasificación de las menas nos llevaría a dos tipos
distintos de Bayer: el Bayer Americano y el Europeo; el primero,
trata bauxitas de naturaleza sobre todo gibbsílica y el
europeo, trata bauxitas de alto contenido en monohidrato. El
mayor o menor contenido en sílice y otras impurezas hace
también que se realice cambios en las composiciones de
reactivos (aditivos), temperaturas de ataque, separación
de impurezas, rendimiento, etc.

Cabe destacar las siguientes características del
proceso: consumo energético, parámetros y otros
consumos.

Se describe, a continuación, los diferentes pasos
hasta obtener la alúmina metalúrgica a partir de la
bauxita, según el proceso Bayer. Estas operaciones y
procesos son comunes en los distintos Bayer, aunque las
aquí expuestas representan con bastante exactitud lo que
es una planta moderna europea, pero quizás, como se
verá, son más bien cuestiones de condiciones de
trabajo y diseño
lo que distinguen unas plantas de otras y no tanto las
operaciones y procesos en sí. Caben siempre ciertos pasos
característicos de un proceso Bayer que no son necesarios
en otro, pero no excepciones típicas de los mismos. Se
debe de insistir en que el Bayer Europeo y el Americano son
diferentes principalmente en base a la materia prima que
utilizan. Existen plantas europeas donde gran parte de la
tecnología es americana pudiendo darse el caso
contrario.

1.– Generalidades

El proceso Bayer desarrollado industrialmente en Francia
al comienzo del año 1.890, continúa siendo
actualmente el método dominante en la fabricación
de alúmina (Al2O3); los cambios
operados en el mismo, son básicamente adaptaciones de la
tecnología moderna con la finalidad de incrementar la
capacidad de producción, mejorar la calidad del producto,
así, como reducir los consumos de
energía.

Alternativamente el proceso Bayer, han sido
desarrollados tecnologías para producir
Al2O3 a partir de arcilla, anortosita,
alumitas, nephelina, leucita y otros minerales diferentes a la
bauxita. Sin embargo, estas tecnologías han resultado ,
más costosas y mayores consumidores de energía que
el proceso Bayer, por lo que aún continúan siendo
objeto de estudio.

2.-Proceso Bayer

2.1 – Principio básico del
proceso

El proceso Bayer se basa en la variación de
solubilidad en soda caústica, que experimenta el
óxido de aluminio hidratado con la variación de
temperatura y concentración de caústica, esto como
consecuencia de las propiedades anfóteras del
hidróxido de aluminio.

En el proceso se plantean básicamente dos estados
de equilibrio:

• Primer equilibrio:

Se favorece a alta temperatura y alta
concentración de NaOH. Se produce la disolución de
los hidratos de alúmina de la bauxita, mientras que la
mayoría de las impurezas no lo hacen.

De manera que se forma una suspensión conteniendo
una solución de aluminato de sodio y un residuo insoluble
"lodos rojos". Reacción general:

Al2O3 .
nH2O + 2NaOH « 2NaAlO2 + (n + 1)
H2O

donde n= Nº de moléculas de agua (1 ó
3)

• Segundo equilibrio:

Se favorece a baja concentración de NaOH y baja
temperatura. Una vez que los residuos insolubles han sido
separados de la solución de aluminato, ésta es
sembrada con una carga seminal de alúmina trihidratada,
favoreciéndose entonces la velocidad de
la reacción anterior en el sentido
inverso(¬ ).
Precipitándose un óxido de aluminio
trihidratado.

2.2. – Materias primas del Proceso
Bayer

• Bauxitas: es el mineral usado en el proceso Bayer,
  contiene principalmente: óxido de aluminio, óxido
  de hierro, sílice y óxidos de
  titanio.

Su apariencia varía desde casi blanco a rojizo,
dependiendo del contenido de óxido
predominante.

• Soda caústica: soda caústica
  (hidróxido de sodio) disuelto en agua a una
  concentración de 50%. Es usada para disolver los
  óxidos de aluminio presentes en la bauxita.
• Vapor: el vapor suministra el calor necesario para
  disolver los óxidos de aluminio. La estación
  generadora de vapor, produce los requerimientos de vapor de la
  planta.
• Caliza: es usada para producir una lechada de cal, la
  cual favorece la filtración de lodos rojos.
• Floculante: generalmente se usa almidón, el
  cual favorece el proceso de sedimentación de lodos
  rojos.

2.3.– Descripción del Proceso
Bayer

Aunque las condiciones del proceso son influenciadas por
el tipo de bauxita usada, hay 5 etapas principales en todas las
plantas. Ellas son:

1. Preparación de la bauxita.
2. Digestión.
3. Dilución y separación de
   residuos.
4. Precipitación.
5. Calcinación.

I) PREPARACION DE LA BAUXITA

El primer paso en la planta de alúmina es la
reducción del tamaño de partícula de la
bauxita, para incrementar la superficie de reacción y
facilitar su manejo. La selección
del equipo de trituración y molienda está
directamente relacionado a las propiedades físicas de la
bauxita. La solubilidad de la bauxita decrece desde gibbsita, a
boehmita a diáspora, mientras la dureza del mineral se
incrementa. Otro parámetro que afecta la selección
del equipo, es el contenido de humedad de la bauxita. Esto es
dependiente de la composición y condiciones
metereológicas de la bauxita. Un mineral conteniendo
más de 10-12% de humedad puede reducir la eficiencia del
equipo.

Generalmente, entre estos equipos se usan diferentes
trituradores, tales como de mandíbula, de rodillo, de
martillo y de impacto.

La reducción del tamaño de
partícula es normalmente hecha en tres pasos:

1. – Trituración seca, obteniendo un
tamaño de partícula con un diámetro
básico de varios centímetros;

2. – Trituración seca o húmeda para
obtener partículas menores que un cm.

3. –Molienda húmeda, para obtener un
tamaño de partículas entre
700-300r
m.

La bauxita es alimentada al molino con licor fuerte
precalentado para obtener una concentración final
aproximada de 1000 gr de sólido por litro en la pasta
aguada (pulpa). Esta suspención obtenida es inyectada a
los digestores.

II) DIGESTIÓN

En esta operación, la pulpa proveniente del
área de molienda, es disuelta en caústica fuerte
para formar una solución enriquecida en aluminato
sódico, de acuerdo a las reacciones siguientes:

• Para el trihidrato:

(Al2O3 . 3H2O +
impurezas) + 2NaOH —– 2NaAlO2 + 4H2O +
"L.R."

• Para el monohidrato:

(Al2O3 . H2O +
impurezas) + 2NaOH —— 2NaAlO2 + 2H2O
+ "L.R."

La digestión es una operación complicada,
cuyos parámetros: temperatura, concentración de
NaOH y presión,
dependen de la naturaleza del mineral de bauxita. De aquí,
que se habla de dos tipos de proceso Bayer, los que utilizan
monohidrato (Bayer Europeo) y los que utilizan trihidrato (Bayer
Americano). Para minerales gibbsiticos; la temperatura debe estar
dentro de los confines de la curva de equilibrio apropiada para
la extracción de la alúmina. La extracción
de la alúmina del mineral ocurrirá en cualquier
zona por encima de la curva de equilibrio para una temperatura
particular.

Si las condiciones físicas son ajustadas para una
extracción por debajo de la curva de equilibrio apropiada,
la solución se hace inestable y la reacción inversa
de precipitación puede ocurrir. Es visto que en estas
curvas la concentración de NaOH es usualmente expresada en
términos de su óxido equivalente
Na2O.

La cantidad de alúmina disuelta a una
concentración dada de NaOH, es expresada como gr/L o como
una relación en peso de los óxidos equivalentes
Na2O/Al2O3 denominada
Relación molar Caústica (RMC). Esta relación
es e gran importancia en el proceso, dado que da una información bastante sugestiva del estado de
saturación y de estabilidad de los licores de aluminato.
Así por ejemplo, en la digestión es deseable
continuar una extracción hasta obtener una relación
Na2O/Al2O3 menor de 1,9. A
más baja relación mayor cantidad de alúmina
tenderá a precipitar en la etapa de descomposición.
Mientras que después de la precipitaciones recomendable
valores de RMC
mayores de 3.

Es importante hacer notar, que en la operación de
digestión, altas temperaturas y altas concentraciones de
NaOH, favorecen una cinética de reacción más
rápida, así como se incrementa la solubilidad de la
alúmina monohidratada, la cual siempre está
presente en la bauxita. Sin embargo, existen varias desventajas
en usar temperatura y concentraciones de NaOH demasiado elevadas,
tales como:

• Presiones demasiado elevadas que resultan en los
  digestores.
• Problemas más severos de corrosión a partir del licor
  alcalino.
• Altas solubilidad de otros óxidos,
  etc.

Esto último puede conducir a un producto menos
puro. En vista de las diferentes desventajas mencionadas, las
condiciones del proceso en un digestor industrial deben ser un
compromiso entre los varios parámetros.

En las plantas modernas, el proceso de digestión
se realiza en forma contínua, utilizando para ello varios
digestores (4-5 ó 6 digestores) trabajando en serie, donde
el lechado de bauxita o pasta aguada es introducida al primer
reactor y al mismo tiempo puesta en contacto con el licor fuerte
precalentado.

Debido a la naturaleza endotérmica de la
reacción, es necesario inyectar vapor vivo proveniente de
la estación de vapor, al primer digestor para alcanzar la
temperatura requerida en el proceso, 140ºC para la gibbsita
y 180-250ºC para la boehmita.

El tiempo de digestión en cada reactor es de
18-30 minutos. El tiempo total de digestión para la serie
de reactores, es básicamente dependiente del tiempo
necesario para que ocurran reacciones de desilicatación o
cristalización de la sílice disuelta en el licor de
aluminato. Esto se debe, a que durante la lixiviación del
óxido de aluminio, se disuelve una cantidad importante de
sílice reactiva (caolinita) para formar silicatos y
aluminato de sodio. Estos dos productos reaccionan bajo las
condiciones de digestión para formar un producto de
deslicatación (DSP), que tiene una composición
aproximada:
3Na2O.3Al2O3.5SeO2.2H2O.
De donde puede observarse que cada unidad de sílice
combinada en la bauxita reduce la producción de
Al2O3, además de consumir una
cantidad significativa de caústica. Sin embargo, este
proceso de desilicatación es necesario para producir
aluminio con bajo niveles de sílice.

• Digestión de la pulpa. Aprovechamiento
  energético

Las plantas modernas tienen tres digestores en serie,
verticales generalmente, provistos de agitación. En estos
equipos, que en las plantas grandes pueden tener capacidad de
500-1000m3, se alimenta la pulpa utilizando bombas
especiales, y se le añade licor de retorno con contenidos
en sosa, de forma que se obtenga una relación
alúmina cáustico a la salida de 0,60-0,68 g
Al2O3/gNa2CO3. el
licor de retorno frecuentemente se corrige para conseguir el
adecuado contenido caústico. La temperatura de proceso es
función de la tipología de las bauxitas. Si la
bauxita es gibbsítica es del orden de los 145ºC y la
presión está en el entorno de los
4kg.cm-2; si, por el contrario, la bauxita es de
monohidrato (boehmítica o diaspórica), la
temperatura necesita alcanzar los 250ºC, con una
presión cercana a los 40 Kg. cm-2.

El tiempo de digestión para bauxitas
predesilicificadas o de aquellas con alto contenido en
sílice (>
3%) es de una media hora. Si el contenido de sílice
es intermedio (2%), la desilicificación se hace en el
propio digestor, utilizando mayores tiempos de digestión
(60 minutos, por ejemplo).

Los bajos costos térmicos que hoy en día
tiene el proceso Bayer son debidos, en buena parte, a un
diseño conveniente de los recuperadores del calor de la
pulpa caliente para calentar los licores de retorno. La
recuperación se consigue mediante expansión,
productora de vapor, que se envía a los intercambiadores
tubulares para calentar el mencionado licor en
contracorriente.

Cuando la pulpa digerida alcanza los 100ºC, se
transfiere a la sección de separación de
lodos.

Los sistemas
más modernos están diseñados para hacer una
digestión en continuo, que se consigue mediante un
control
riguroso de los licores en cuanto a su temperatura y
concentración.

Un parámetro importante de la planta Bayer es su
productividad, que se determinada conociendo la cantidad, en
gramos, de alúmina producida por litro de
licor.

Como parámetro de control de la planta Bayer
tenemos: los contenidos en alúmina, sosa reactiva y sosa
total de los licores a la entrada del digestor; la necesidad de
sosa, el caudal de entrada del licor, el régimen de
alimentación de pulpa y su
composición, el contenido de alúmina después
de la digestión, el contenido de sosa y la sílice
en solución. También, la temperatura de los licores
de retorno, que nos indican las necesidades de vapor de alta y la
efectividad de la recuperación de calor.

Los países del Este, concretamente
Hungría, han desarrollado un digestor continuo tubular
(reactor tubular) en el que se pueden alcanzar rendimientos
más altos de extracción de alúmina en
bauxitas de monohidrato muy diaspóricas o refractarias.
Este reactor, que reduce en más de un 50% las
pérdidas de alúmina de las plantas europeas,
trabaja a 300ºC con una presión de vapor de unos 90
Kg.cm-2. el inconveniente del mismo es la
contaminación de silicatos, titanatos, vanadatos,
etc., que se producen en el licor y que hay que controlar. Las
ventajas son: la alta productividad y el mejor rendimiento
energético.

III) DILUCIÓN Y SEPARACIÓN DE
RESIDUOS

Al final de la digestión, la suspensión
que abandona el último digestor conteniendo la
solución de aluminato, arenas (material con un
tamaño >
100pm) y lodos rojos (partículas finas), está
a una temperatura por encima de su punto de ebullición a
presión atmosférica, de manera que es pasada a
través de un sistema de
enfriamiento por expansión en el cual ocurre una
depresurización en forma escalonada hasta la
presión atmosférica y una disminución de la
temperatura hasta aproximadamente 105-100ºC. El vapor
generado es enviado a los intercambiadores de calor para calentar
el licor fuerte suministrado a las áreas de
digestión y molienda.

La suspensión acuosa después del paso por
los tanques de expansión es entonces diluida, para
facilitar el proceso de sedimentación de impurezas,
mediante la reducción de la viscosidad del
licor, puesto que:

1. Mayor viscosidad del licor implica menos velocidad de
   sedimentación en los espesadores.
   Además:
2. A mayor viscosidad, mayor energía es requerida
   para transferir la suspensión.

La dilución normalmente se hace con licor
débil proveniente del área de lavado de lodos.
Esto se debe básicamente, a que la suspensión al
ser enfriada y llevada a la presión atmosférica,
presenta un estado de sobresaturación, es decir el
valor de RMC
para estas condiciones indica que el licor se encuentra en
estado de inestabilidad, pudiendo producirse una
precipitación prematura, esto es favorecido por
cualquier cantidad de alúmina no disuelta, que puede
actuar como elementos nucleante. En consecuencia el uso de un
licor débil con baja concentración de
Al2O3, incrementa el factor RMC a un
valor tal que garantiza la estabilidad del licor,
(RMC=1,8-2,05) durante las operaciones de separación de
residuos.

III.1) Desarenado

La pulpa que proviene de la digestión,
después de todos los pasos de recuperación
térmica ya diluida, se somete a la separación de
los lodos y arenas que contiene. La suspensión acuosa
diluida fluye dentro de hidroseparadores (hidrociclones), donde
las partículas relativamente gruesas (100
r m a más)
denominadas arenas compuestas en su mayor parte por
sílice, son separadas de las partículas finas. La
solución con partículas gruesas sale por la parte
inferior del ciclón, mientras que la solución con
las partículas finas lo hacen por la parte superior como
solución de rebose (overflow).

Las arenas separadas en la operación anterior son
pasadas a través de clasificadores helicoidales de
deslicorización y posteriormente lavadas, todo esto con la
finalidad de recuperar sosa caústica que luego es
reciclada al proceso. Finalmente estas arenas son enviadas a una
laguna de lodos rojos.

La solución de rebose conteniendo los lodos rojos
(partículas finas), es enviada a tanques almacenadores de
la suspensión acuosa de aluminato de sodio, para la
alimentación de los espesadores. Es aquí en estos
tanques, donde se adiciona el agente floculante que va a
facilitar el proceso de sedimentación en los
espesadores.

III.2) Sedimentación, lavado y desecho de
lodos rojos

La sedimentación se lleva a cabo en tanques
espesadores, y el lodo rojo depositado en el fondo de
éstos, es removido continuamente por un sistema de
rastrilleo. Este lodo rojo saliente por la parte inferior de los
espesadores, es lavado con el fin de recuperar la solución
caústica y el licor que contiene alúmina disuelta,
produciéndose simultáneamente un lodo que ha de ser
desechado, mientras que el agua de
lavado es enviada al área disolución.

El licor de aluminato de sodio clarificado rebosante de
los espesadores, denominado comúnmente "licor
preñado", contiene aún algunas partículas
finas de lodo rojo, por lo que es enviado a un sistema de
filtración de seguridad.

III.3) Filtración de seguridad

Las partículas finas en suspensión que
aún permanecen en el licor, deben ser separadas, de lo
contrario contaminarían el producto, y ello es logrado
mediante una filtración de seguridad. El proceso se
realiza por medio de filtros a presión "Kelly". Una vez
que la solución pase a través de esta
filtración, es enviada a una sección de
enfriamiento por expansión instantánea, donde se le
confiere al licor la temperatura requerida para la
precipitación 50 ó 70ºC, según el tipo
de proceso Bayer Europeo o Americano respectivamente. Al
disminuir la temperatura, la sobresaturación de la
solución es aumentada y favorece la precipitación
del trihidrato de alúmina.

IV) PRECIPITACIÓN

A pesar de bajar la temperatura del licor hasta los
75ºC, es difícil que se produzca una
precipitación espontánea. Se precisa, pues, de
siembra de cristales de hidrato, generalmente fino y en cantidad
controlada, De esta manera, se puede conseguir la
granulometría deseada. La reacción de
precipitación es siempre la siguiente:

NaAl(OH)4(ac) Al(OH)3 +
NaOH(ac)

siembra de Al(OH)3

El equilibrio de esta reacción tarda mucho en
alcanzarse, y el rendimiento en la misma depende de varios
parámetros.

La velocidad de precipitación se puede formular
así:

V = K.S(ct – ce)

V = g/hora.

K = factor dependiente de la temperatura.

S = superficie de siembra por litro.

ct = concentración de alúmina
en un cierto tiempo t.

ce = concentración de alúmina
en el equilibrio.

Se deben propiciar unas condiciones que permitan
obtener:

• La mayor cantidad de hidrato de grano
  grueso.
• La mayor producción de hidrato.
• Una textura de grano adecuado.

Las condiciones más favorables para conseguir
esto son:

• Temperatura relativamente alta al comienzo de la
  precipitación, que favorece la
  aglomeración.
• Posterior enfriamiento para aumentar el rendimiento
  al máximo.
• Tamaño de siembra adecuado, ya que influye en
  la superficie y en el número de
  núcleos.
• Trabaja con la mayor sobresaturación de
  alúmina y sosa sin que afecte a la calidad del
  producto.
• Tiempo óptimo. Tiempos excesivamente largos
  aumentan muy poco el rendimiento, bajando la
  productividad.

Mecanismos de la precipitación

En general, en todo proceso de cristalización, se
pueden presentar diversos fenómenos:

• Nucleación.
• Crecimiento.
• Aglomeración.

En general, las condiciones industriales
prácticas van dirigidas a propiciar el crecimiento y la
aglomeración, tendiendo a minimizar la nucleación.
No es probable la autonucleación, pero sí se puede
producir una nucleación secundaria por rotura de cristales
gruesos en el bombeo de pulpas de hidróxido. Este tipo de
problema no debe presentarse en forma significativa.

El crecimiento se facilita cuando hay cierto grado de
sobresaturación. La aglomeración se ve favorecida
por: una relación alúmina / sosa elevada, altas
temperaturas, poca siembra y poca destrucción de
flóculos en el manejo de las pulpas de hidrato.

Las granulometrías del hidrato tienen que tener
unas determinadas distribuciones que serán función
del tipo de alúmina a fabricar y de la tecnología
de la planta, tanto en su parte de precipitación como en
la calcinación. Una alúmina arenosa típica
tiene una distribución como sigue:

Los granos del hidrato tienen forma de policristales
aglomerados, que se conservan formando agregados cuando se
calcinan y se produce la alúmina.

Todas las sales disueltas en el licor, tanto
inorgánicas como orgánicas
(Na2CO3, Na2SO4,
NaCl, etc.), inhiben la precipitación de alúmina de
forma proporcional a su concentración; algunas sales
precipitan intercristalinamente y otras bloquean la
precipitación, como las sales de calcio, que son poco
solubles. De alguna forma la presencia de sales disueltas es
favorable, facilitando la separación
sólido-líquido y, por tanto, evitando
pérdida de alúmina en los lodos al permitir
suficiente margen de tiempo para dicha
separación.

Los principales contaminantes del hidrato, aparte de la
sosa, son: Fe, Ti, Ca y Zn, que prácticamente precipitan
en su totalidad con la alúmina, y también: Si, V, P
y F, que sólo lo hacen parcialmente. El Hierro se
encuentra en forma coloidal principalmente. Los elementos: Ti,
Zn, Si, V, P y F pueden hallarse como sales inorgánicas
correspondientes de sodio.

Se sabe que ciertas sales orgánicas como el
oxalato sódico, además de las inorgánicas,
pueden cristalizar entre los flóculos o aglomerados de
hidrato. Si el contenido es bajo, al calcinar, desaparecen por
combustión, pero si es excesivo, se puede
producir la súbita explosión del aglomerado,
generando finos. El control del contenido de todos los
contaminantes se realiza por precipitación de sales
cálcicas o sódicas en los propios lodos rojos, como
sucede con: Si, V, P y F; sin embargo, en casi todos los circuitos hay
que prever descargas que, en general, se hacen por
concentración y cristalización da sales,
comúnmente sódicas, que sirven para descargar
también los oxalatos y de las que se pueden recuperar
metales (Ga).

IV.1) Clasificación del hidrato

En las plantas de alúmina Bayer tradicionales, la
precipitación se llevaba a cabo en forma discontinua. Las
tendencias en los últimos años han evolucionado
hacia la precipitación continua, ya que tiene un mejor
control y resulta más barata. Su desarrollo va
asociado a los diseños de plantas grandes con producciones
en el entorno de 106 Mg.

Para precipitar en un solo paso, se añade los
gérmenes gruesos y finos de forma conjunta,
separándose los precipitados gruesos en el clasificador
primario, que se secan y calcinan. El control de esta
operación no es sencillo, ya que el producto final depende
de la temperatura de llenado (alta al principio para favorecer la
aglomeración), de las granulometrías alimentadas y
de la cantidad de germen.

La precipitación en doble paso supone la
separación de dos tipos de germen: el grueso (en
clasificadores secundarios) y el fino (en clasificadores de
bandeja). (l germen grueso sirve para nuclear el producto final y
el fino para producir germen grueso. Los sólidos, que
sobrenadan en el precipitador de hidrato, se clasifican en el
precipitador de germen grueso y, de los que sobrenaden en
éste, se saca el fino.

La precipitación continua, utilizada en las
plantas europeas más modernas, consta de numerosos tanques
(12-16), por los que el licor circula durante muchas horas (dos
días). En los tanques de cabeza se añade hidrato
fino y en los intermedios se añade germen grueso,
favoreciéndose en los primeros precipitadores la
aglomeración (mediante una elevada temperatura de llenado
70ºC) y obteniéndose los dos tercios de hidrato
precipitado.

En los precipitados intermedios y finales baja la
temperatura hasta los 50ºC, lo que conduce a un incremento
del rendimiento. Ya se ha dicho que el éxito
comercial de estas plantas se debe a los diseños tan
perfectos para un máximo aprovechamiento del calor. En el
caso que se comenta, por ejemplo, para la refrigeración se utiliza intercambiadores
de placas.

La uniformidad de marcha en el circuito de
precipitación es esencial para llevar a cabo una buena
operación que conduzca a la obtención de un hidrato
de granulometría correcta, a la vez que se consigue una
lata productividad, obteniendo el máximo rendimiento del
licor.

Los parámetros que controlan la operación
son:

– La temperatura de la pulpa de germen fino y su punto
de adición.

• La carga de germen grueso y su punto de
  adición.
• El recorrido del licor rico y su posible paso por los
  diferentes precipitadores.
• El enfriamiento del licor después del primer
  tercio de los precipitadores.

El hidrato se clasifica en tanques de
sedimentación de diámetros crecientes, que permiten
separar el hidrato en tamaños: gruesos (producto al
calcinador), por medio (núcleos de germen grueso) y fino
(germen fino), así como recuperar el licor gastado
clarificado. Se suelen conocer los tanques clasificadores como:
primarios, secundarios y espesadores de hidrato.

El hidrato grueso para calcinar precisa ser lavado del
licor que arrastra. Esto se consigue con repulpados y filtrados
sucesivos: pero, hoy en día, se intenta disminuir al
máximo el bombeo de pulpa porque ocasiona roturas, las
cuales pueden evitarse con filtros horizontales, en los que se
lava el producto final varias veces en contracorriente con agua
de condensado. La torta final tiene un 10-15% de agua de
empapado.

IV.2) Filtración del producto

La operación se realiza por medio de
filtración al vacío en filtros planos horizontales
rotatorios. Esta operación es realizada con el fin
de:

1. Alcanzar un contenido bajo de humedad superficial en
   el hidrato para minimizar los requerimientos de calor en el
   área de calcinación.
2. Lograr un contenido bajo en soda caústica para
   minimizar pérdidas y reducir la contaminación del
   producto.

El hidrato precipitado se separa del licor agotado en
tanques de almacenamiento y
bombeado a los filtros horizontales, donde forma una llamada
"torta de hidrato, la cual es sometida a dos o más ciclos
de lavado utilizando la menor cantidad de agua posible.
Seguidamente el hidrato filtrado es enviado al área de
calcinación. Mientras que el licor agotado es transferido
al área de evaporación.

IV.3) Evaporación

Después que el hidrato ha sido removido, el licor
agotado puede ser usado para el próximo ciclo en el
proceso Bayer. Primeramente, no obstante, el agua debe ser
evaporada hasta que sea almacenada la concentración
original. El licor es primero calentado por intercambio de calor
con el licor preñado caliente, desde el licor
preñado al licor agotado. Entonces el licor es concentrado
hasta la concentración del licor fuerte usado en las
áreas de digestión y molienda.

V) CALCINACIÓN

El hidrato lavado se somete a secado y
calcinación. El secado se consigue aprovechando los
gases
calientes del calcinador y, una vez seco el mismo, se pone en
contacto a alta temperatura (900-1200ºC) en un horno. De
esta forma se obtiene el producto final, la alúmina
(Al2O3). La reacción es la
siguiente:

2Al(OH)3 1100ºC
Al2O3 + 3H2O

El producto final es función de la temperatura y
tiempo de calcinación. Si la temperatura es alta,
1200ºC, se obtiene alúmina mayoritariamente
a . Si la temperatura
es baja, 1000ºC, se obtiene alúmina
g ,
denominándose así una serie de alúminas de
transición a las que acompaña pequeñas
cantidades de alúmina a . En el apartado correspondiente se tarta de
las diferentes clases de alúminas, producto de los
distintos sistemas de calcinación.

El contenido en alúmina a indica el grado de
calcinación. En un principio se tendía a obtener
mayoritariamente alúmina a , pues ésta tenía menos agua
estructural y producía menos pérdidas de gases
fluorados: el agua de la alúmina se combina con los
fluoruros de los baños de electrólisis formando
ácido fluorhídrico que escapa al ambiente.

La necesidad de una alúmina activa para captar
los gases fluorados en su superficie ha cambiado la idea sobre la
calcinación y también la tecnología de
calcinado. Hoy se prefieren alúminas con contenidos
mayoritarios en alúmina g , porque tienen capacidad de quimisorber los
gases fluorados. Además, la alúmina es fluyente, se
dosifica y se disuelve mejor en los baños de
electrólisis. Las pequeñas pérdidas de gases
fluorados, que ocasiona su contenido en agua, (monohidrato
residual + agua constitucional), no afectan a la economía de las
instalaciones, ya que todos los gases producidos se captan y se
retienen en el sistema de "lavado seco" de las plantas de
reducción modernas.

Como tecnologías da calcinación ha,
fundamentalmente, dos:

– Horno rotativo.

– Lecho fluido.

La primera fue tradicional, que siempre produjo
alúmina a
, y en la actualidad adaptada para obtener alúmina
mayoritariamente g
. Este tipo de horno es muy parecido a los hornos de
cemento.

Los hornos de lecho fluido producen una alúmina
bastante uniforme y de características "sandy" (con alto
contenido en fase g
). Dichos lechos fluidos están llegando a tal grado
de perfección en su tecnología que el producto
final tienen ya propiedades buenas, no sólo desde el punto
de vista de distribución granulométrica, sino
también en cuanto a su contenido en hidrato residual y
alúmina a
. Los recuperadores del calor sensible de la alúmina
calcinada, que se enfría con aire son de diseño muy
eficaz y permiten obtener aire caliente para la combustión
del fuel. El recuperador tiene unas tubuladuras inferiores por
las que circula agua, que se calienta con el calor cedido por las
partículas de alúmina y los gases al chocar con las
paredes de los tubos.

La recuperación del calor de los gases del lecho,
que se utilizan en el secado del hidrato, hace que estos hornos
hayan bajado el consumo térmico de 5400 MJ. (Mg
Al2O3)-1 a 3000.

Aunque la temperatura en lecho se mantiene entre
1000-1200ºC, la temperatura equivalente (en lecho
estático) está en el entorno de 900ºC, 15h.
Esto hace que la gibbsita pierda pronto el agua. Sin embargo,
para obtener una estructura
cristalina se necesitan tiempos de retención entre 30 y 60
minutos.

El grado de calcinación de la alúmina se
puede medir por los ensayos M.O.I
y L.O.I. y también mediante la identificación de
los tipos de alúmina presentes, que se hace por
D.R.X.

Las plantas de baja temperatura sacan mejor rendimiento,
generando vapor de lata (50 kg.cm-2) para producir
electricidad y
aprovechando el vapor de salida, a 7 kg.cm-2, para
calentamiento.

El consumo energético depende, pues, de la planta
y del tipo de bauxita. Un valor aproximado para una planta
moderna es de 15.500 MJ. (Mg
Al2O3)-1 y unos 250 kwh. (Mg
Al2O3)-1.

3.- Situación de las plantas de
alúmina

La ubicación de las plantas de alúmina
requiere un estudio de necesidades propias, mercado y
existencia o no de materias primas.

Los países productores de bauxitas,
fundamentalmente América del Sur, Jamaica y Australia, han
propendido a instalar plantas Bayer en el entorno de los
yacimientos. En África, la política es
todavía poco proclive a este tipo de ubicación,
aunque va cambiando lentamente.

Quizás la tendencia futura sea la
instalación de plantas integrales,
producción de alúmina-producción de aluminio
y pretransformación, siguiendo las directrices que se
exponen a continuación:

• Poca distancia a la mina de bauxita.
• Poca distancia a la
  electrólisis-fundición.
• Cercanía de combustible y energía
  eléctrica abundantes.
• Cercanía de reactivos (sosa,
  etc.).
• Mano de obra barata.
• Infraestructura adecuada.
• Puertos marinos de gran capacidad.

Es muy difícil reunir todos estos requisitos,
pero parece que en su conjunto o parcialmente predominarán
sobre ciertos atractivos, como las reducciones fiscales o apoyo
gubernamentales o bancarios. Los estudios económicos en
base a los parámetros enunciados en primer lugar deben
primar sobre los segundos, que pueden ser cambiantes.

4. -Calidad de la alúmina

Aunque SE tratarán con detalle las
características de la alúmina. Se avanzan unos
parámetros de calidad orientativos.

Análisis químico: (depende de su
origen). Valores típicos aceptables, en p.p.:

Si: 50-100 Zn: 5-80

Fe: 100-200 Ti:15-20

Na: 3500-4000 V: 5-10

Ca: 200-300 P: 5-10

Ga: 50-150 Mn: 1-5

4.1.- Tipos de alúmina

Como fue mencionado anteriormente, según sea el
grado de calcinación se pueden obtener dos tipos de
alúminas: a) alúmina a ; b) alúmina g .

a)Alúmina g :

Este tipo de alúmina es calcinada a una
temperatura comprendida entre 950-1000ºC. Está
constituida por partículas gruesas > 45r m. Se caracteriza por poseer cierta
reactividad, solubilidad en los ácidos o álcalis,
propiedades absorbentes, un área específica alta
(30-60 m2/g), bastantes uniforme, caída
fácil, etc.

b)Alúmina a :

Es calcinada a temperaturas entre 1100-1200 ºC. Es
un tipo de alúmina muy fina, partículas
<
45r m. Se
caracteriza por ser inerte, área específica muy
baja (3-5 m2/g), tendencia a la polvorosidad,
etc.

Dado que la alúmina de uso normal constituye una
mezcla de estos dos tipos de alúmina, se ha preferido que
la calidad de la alúmina calcinada sea referida
como:

• Alúmina SANDY o ARENOSA.

La cual tiene una alta proporción de
alúmina g
(80-85%).

• Alúmina FLOURY o POLVOROSA.

Cuyo mayor contenido es de alúmina
a
(80-90%).

Físicamente estos tipos de alúminas pueden
ser diferenciadas por sus características de fluidez o
ángulo de reposo. En las celdas electrolíticas,
ellas también tienen diferentes propiedades con respecto
a:

• Velocidad de disolución en el
  electrolito.
• Tendencia de absorber emisiones (gases
  fluorados).
• Formación de costra.
• Conductividad térmica, etc.

4.2.- Características que definen las
propiedades de una alúmina industrial

Las siguientes propiedades han sido propuestas como las
más adecuadas para caracterizar alúminas
industriales:

• Pureza química.
• Densidad a granel.
• Tamaño de partículas.
• Relación alúmina a / alúmina
  g .
• Pérdidas por ignición
  (LOI).
• Contenido de humedad.
• Área supercifial específica
  (BET).
• Ángulo de reposo.
• Habilidad para formar costra.
• Conductividad térmica.
• Polvorosidad.
• Costo, etc.

5. – Consumos energéticos del proceso
Bayer

5.1.– Consumos energéticos de las
plantas Bayer

Planta Bayer americana Vapor de baja (7
kg.cm-2):

de baja temperatura 2.7 Mg. (Mg
Al2O3) -1

Digestión 1,9 Mg. (Mg
Al2O3) -1

Evaporación 0,8 Mg. (Mg
Al2O3) –1

Central de energía 0,5 Mg. (Mg
Al2O3) –1

Total 3,2 Mg. (Mg Al2O3)
–1

Energía eléctrica 180-250 kwh. (Mg
Al2O3) –1

Fuel-oil (41.860kj. kg) –1central:
2601.(Mg Al2O3)
–1

Calcinación: 130.(Mg Al2O3)
–1H.R.

80.(Mg Al2O3)
–1L.F.

total 390.(Mg Al2O3)
–1H.R.

340.(Mg Al2O3)
–1L.F.

Planta Bayer Europea Vapor de alta (52
kg.cm-2):

o de alta temperatura 2,0-2,8 Mg. (Mg
Al2O3) -1

Energía eléctrica 250 kwh. (Mg
Al2O3) –1

H.R.:Horno rotativo.

L.F: Lecho fluido.

5.2. – Consumos y parámetros de marcha de
plantas Bayer

(*) para plantas de 700.000 Mg.

6.– Cálculos en el proceso
Bayer

1)Factor Caústico f (RMC)

El factor caústico de un licor es la
relación molecular entre la concentración de
Na2O y la concentración de alúmina en el
licor:

F = 1.645 Na2O g/L Al2O3
g/L

Hay hecha una distinción entre caustificador y
factor total. El factor caústico se refiere al
Na2O real presente como caústico. El factor
total se refiere al Na2O presente como soda en
caústica y carbonato.

2)Cálculo de
la carga en bauxita

La carga en bauxita, es la carga de bauxita
húmeda respecto a 1 m3 de licor fuerte y puede
ser calculada desde la fórmula:

C Kg = 1,645 * Na2O g/L * 1/fd – 1/fa

m3 Al2O3% –
1,13SiO2% * 100 – H2O

100. 100

En el cual:

1,645 * Na2O g/L * 1/fa = Alúmina en
el licor antes de la digestión.

1,645 * Na2O g/L * 1/fd = Alúmina en
el licor después de la digestión.

Al2O3% – 1,13SiO2% =
Alúmina disponible en la bauxita.

100

H2O = Contenido de humedad en la
bauxita.

3)Eficiencias de extracción

a)Producción práctica de
digestión:

Es el porcentaje de alúmina total que va en
solución:

Al2O3 bx –
(Al2O3 ) r . (Fe2O3
)bx

h pract. =
(Fe2O3 )r

(Al2O3 ) bx

b)Producción teórica de
digestión:

Es el máximo porcentaje de alúmina total
que puede ser extraída:

h pract. =
(Al2O3 ) bx – 1,13
(SiO2)bx

(Al2O3 ) bx

c)Producción efectiva de
digestión:

Es la relación entre la producción
teórica y práctica de la
digestión:

h efect. =
h pract.

h teor.

4)Factor de conversión de la
bauxita

Es un factor que indica las toneladas de bauxita
necesarias para producir una tonelada de
alúmina.

Eb = 100

(Al2O3 ) bx . h pract.

5)Peso de lodo rojo

Wr = Eb . (Fe2O3 )bx

(Fe2O3 )r

6)Grado de desilicación (DSR)

DSR = (Fe2O3 )bx .
(SiO2)r

(SiO2)bx . (Fe2O3
)r

7)Producción en la
precipitación

Es el porcentaje de alúmina en el licor
preñado que precipita:

h precip. = 1 – fa ;
donde, fa y fe son los factores caústicos antes
y

fe después de la precipitación
respectivamente.

8)Alúmina en el licor
preñado

[
Al2O3 g/L] a = Na2O g/L *
1,645

fa

9)Alúmina precipitada en g/L

[
Al2O3 prec.] = h precip. [ Al2O3
g/L]
a

10)Licor preñado requerido para producir una
tonelada de alúmina

1000 = litros de licor = m3 licor

Al2O3 prec. Kg
Al2O3 ton.
Al2O3

PROCESO BAYER EN LA REGIÓN
GUAYANA

1.- CVG BAUXIVEN

En 1.979 se creó la empresa
CVG-Bauxita Venezolana C.A. (BAUXIVEN), con la misión de
explotar el yacimiento de Los Pijiguaos, siendo sus principales
accionistas la CVG y FERROMINERA ORINOCO. Con una capacidad
instalada anual de producción de 6 millones de toneladas
métricas de bauxita, esta cantidad permitiría a
Bauxiven satisfacer la demanda total
de INTERALUMINA.

La explotación del yacimiento de bauxita de Los
Pijiguaos, en el Municipio Cedeño, Estado Bolívar,
tiene efectos colaterales en los planes de desarrollo regional,
al incorporar como vía de comunicación fundamental el Río
Orinoco, desde Puerto Gumilla hasta Ciudad Guayana, con un canal
natural en condiciones de navegabilidad de 650
kilómetros.

Igualmente, la empresa ha
llevado a cabo un programa de
infraestructura externa de apoyo a las comunidades vecinas de
Caicara, Puerto Ayacucho y La Urbana, a través de la
pavimentación de carreteras y un sistema de telecomunicaciones, promoviendo además
labores agrícolas, pecuarias y artesanales, con el fin de
contribuir con el desarrollo armónico de la zona y sus
áreas circunvecinas.

2.– Ubicación
geográfica

A 500 kilómetros al sur de Caracas, y a 520
kilómetros al oeste de ciudad Guayana, se encuentra la
Serranía de los Pijiguaos, asentamiento del complejo
minero y el centro poblado de la operadora de bauxita.

El área de Los Pijiguaos se ubica en el municipio
Cedeño, Estado Bolívar, a 54 kilómetros del
Río Orinoco, y enmarcada entre los ríos Suapure y
Parguaza.

El conglomerado poblacional de la serranía de Los
Pijiguaos, está conformado por campesinos, personas
incorporadas a actividades económicas eventuales,
indígenas de gran diversidad étnica –
panares, guahibos, piaroas, mapoyos y curipacos-, empleados y
obreros de la operadora de bauxita y sus contratistas de servicios.

El conjunto de comunidades es liderado por Morichalito y
el centro poblado de la operadora de bauxita, en la zona conocida
con el nombre de Trapichote, con acceso a través de la
carretera nacional Caicara-Puerto Ayacucho, equidistantes ambas
localidades aproximadamente a 160 kilómetros totalmente
asfaltados.

Otras concentraciones de interés
son las poblaciones de el Guarey, Guayabal y El Jobal.

Para el acceso por vía aérea, la empresa
dispone de una pista de aterrizaje asfaltada de 1.650 metros de
longitud.

La construcción de carreteras, vías de
penetración, escuelas, atención a las comunidades
indígenas, servicios, salud, promoción de labores agrícolas,
pecuarias y artesanales, han sido tareas que han asumido la
operadora de bauxita, contribuyendo al desarrollo
económico de la zona y sus áreas
circunvecinas.

3 . – El yacimiento

El yacimiento de bauxita está conformado por las
altiplanicies que coronan la Serranía de Los Pijiguaos, el
altitudes comprendidas entre 600 y 700 metros sobre el nivel del
mar. Es un escenario selvático y de sabanas, donde la mano
del hombre ha
hecho posible dominar la naturaleza.

La bauxita se encuentra formando extensas capas de un
espesor promedio de 7,6 metros y un recubrimiento de materia
orgánica no mayor de 0,5 metros.

La roca madre de esta bauxita es el Granito Rapakivi del
Parguaza. La bauxita se originó tras un proceso de
laterización intenso en dicho granito, el cual se extiende
aproximadamente por 10.000 km2, presentando
condiciones geomórficas similares en las zonas adyacentes
y alejadas, por lo que se considera que pueden estar
potencialmente mineralizadas.

La bauxita de Los Pijiguaos han sido clasificada de
grado metalúrgico comercial, del tipo trihidratado, con
mineral predominante gibbsita, con concentraciones de hierro 10%,
un contenido de alúmina total
(Al2O3) de aproximadamente 50%, bajo en
sílice reactiva y una humedad promedio de 11%.

Los estudios geomorfológicos realizados en la
zona, en un área de 550 Km2 , muestran la
presencia de terrazas con iguales características a las ya
evaluadas tanto en la serranía de Los Pijiguaos (Cerro
Mocho y La Rabaldana), como en la serranía La Cerbatana,
al norte de nuestro yacimiento.

Las reservas probadas explotables son 150 millones de
toneladas métricas y se han detectado 150 millones de TM
de reservas probables, en la periferia del yacimiento, las cuales
serán cuantificadas en su oportunidad.

4 . – Proceso productivo

El proceso de producción de la bauxita, se inicia
con la explotación del yacimiento por métodos
convencionales a cielo abierto sin voladuras, después de
removida y apilada la capa vegetal, para uso posterior dirigido a
la forestación.

El mineral se extrae directamente de los diferentes
bloques del yacimiento, a objeto de lograr la calidad necesaria
del mineral, con palas hidráulicas que arrancan y cargan
la bauxita en camiones roqueros de 50 toneladas, para su transporte
hasta la estación de trituración.

En el sistema de trituración, la bauxita
es trasladada a través de un transportador de placas hasta
el molino, que tiene como función preparar el material a
una granulometría de 100 milímetros para su
transporte y mejor manejo. Este sistema está constituido
por una tolva de alimentación principal, un transportador,
un sistema de muestreo y una
balanza electrónica.

Una vez triturado el material, es recibido por una tolva
de transferencia hacia la correa de bajada, que a
través de una longitud de 4.2 kilómetros, con
tecnología del tipo teleférico o cable y una
capacidad de 1.600 t/h es trasladado a Pie de Cerro.

La correa de bajada dispone de un sistema regenerativo
que consiste en el suministro inicial de energía para su
puesta en marcha, en tanto que la energía que la mantiene
en funcionamiento es autogenerada por el peso del material que se
desplaza a través de ella.

En una trayectoria descendiente por la ladera de la
serranía de Los Pijiguaos, la correa de bajada deposita el
material en los 4 patios de homogeneización de Pie de
Cerro, donde se carga el ferrocarril y sus 28 vagones con
destino al puerto de el Jobal, distante a 54
kilómetros, sobre la margen derecha del Río
Orinoco. El proceso de almacenamiento de la bauxita en los patios
de Pie de Cerro, lo constituye la correa de bajada, 4 patios de
apilamiento de 225.000 TM cada uno, 6 correas transportadoras, 2
máquinas apiladoras de 1.600 TM/hora, 2
recuperadores con capacidad de 3.600 TM/hora cada uno, y un carro
de transferencia. El material almacenado en los patios es
manejado por intermedio de un recuperador y transportador por
correas hasta el sistema de carga de vagones. El muelle de El
Jobal es una plataforma de concreto
rectangular de 10 mts. de ancho por 260 mts. De largo, de los
cuales 220 mts. corresponden al frente de carga domina el
cargador y el resto de la extensión al puente de carga
general. El cargador mecánico de las gabarras lo
constituye una maquinaria que se desplaza por rieles de 240 mts.
de longitud y está dispuesto para cargar en
sucesión los grupos de gabarras que alcanzan ser atracados
a lo largo del muelle.

Finalmente, gabarras con capacidad de 1.500 a
2.000 toneladas, auxiliadas por remolcadores, transportan el
mineral desde el puerto fluvial de El Jobal del Río
Orinoco hasta la operadora de alúmina en Ciudad Guayana,
en un recorrido de 650 kilómetros.

Desde 1.986 la bauxita de Los Pijiguaos estaba en fase
experimental para la operadora de alúmina. A partir de
mayo de 1.994 con las adaptaciones tecnológicas
consolidadas en el proyecto de
ampliación a 2 millones de TM/año de
alúmina, la planta refinadora comenzó a trabajar
con bauxita 100% nacional, eliminando la importación desde Brasil, Guyana y
Australia, con significativos ahorros papara la
empresa.

5.– Operadora de alúmina

La alúmina es la materia prima base para la
obtención del aluminio. Está formada por
óxido de aluminio (Al2O3), que se
obtiene de la bauxita en proporción 2 a 1 peso. Posee
punto de fusión de
2050ºC, aproximadamente.

La alúmina tiene múltiples usos en la
industria no relacionada con el aluminio, debido a sus
características moleculares, al ser incombustible y no
reaccionar con ningún elemento, En virtud de estas
propiedades, constituye uno de los principales componentes de la
sustancia utilizada en los extintores de incendios,
así como en las pinturas, aumentando su capacidad de
resistencia al fuego.

La industria petrolera requiere de la alúmina
como catalizador en sus procesos de refinación.

En las bujías de los motores de
explosión a gasolina, principalmente de vehículos
automotores, la alúmina actúa como material
aislante, siendo utilizada igualmente en la industria de la
cerámica y como espesador en la
fabricación de explosivos.

En cuanto a los usos domésticos, está
contenida en las pastas dentífricas, actuando como
abrasivo para garantizar una mejor limpieza dental, evitando el
desgaste de las piezas dentales.

La operadora de alúmina es la planta de proceso
químico continuo más grande del
país.

6.- Plan de
ampliación

El proyecto de ampliación de la operadora de
alúmina incrementó en 1.992 su capacidad instalada
de 1.000.000 toneladas métricas a 2.000.000 TM
consistió en la optimización de los procesos y la
constricción de nuevas unidades.

Este proyecto se desarrollo en dos grandes
áreas:

La primera tuvo como finalidad en el aumento de
la productividad, eficiencia y factor operativo de la planta,
mediante la aplicación del Programa de Eliminación
de Puntos de Congestión (PEPCO), programa que
consistió en modificaciones menores a los puntos de
congestionamientos, elevando así el factor operativo.
Estas mejoras permitieron asegurar una producción de
1.300.000 TM anuales. Igualmente se instaló una planta de
control de oxalatos para la eliminación de impurezas y
otras de predesilicación.

La segunda permitió alcanzar una
producción de 2.000.000 de TM. por año. Para lograr
este objetivo se tomó la alternativa del aumento de la
productividad de la planta, la cual era una tecnología ya
probada. Debido a que esta producción debía
lograrse utilizando bauxita de Los Pijiguaos, varias
modificaciones de importancia tenían que realizarse y
llevarse a término, manteniendo la planta original cien
por ciento operativa. Entre estas modificaciones se pueden
considerar:

• Extensión y modernización de los
  sistemas de almacenamiento de bauxitas:

Debido a las variaciones de los niveles del Río
Orinoco fue necesario garantizar el suministro de bauxita en la
estación seca, lo cual originó la necesidad de
almacenar 1.800.000 TM de este mineral para cubrir este
período. Las gabarras para transportar la bauxita
cuentan con dimensiones especificas y apropiadas para optimizar
el aprovechamiento del Río Orinoco del
muelle.

• La extensión adicional de correas
  transportadoras:

Esta extensión fue requisito indispensable para
manejar la bauxita desde el muelle a los nuevos puntos de
almacenamiento, permitiéndole al muelle mantener su
capacidad de carga y descarga de soda cáustica y
alúmina.

Conclusión

Después del estudio del proceso bayer llegamos a
las siguientes conclusiones :

• El Bayer americano y el europeo difieren en algunos
  parámetros que son: La concentración de soda
  cáustica, la temperatura, la presión y el tipo de
  mineral de bauxita empleado en el proceso.
• Venezuela tiene la ventaja de contar con yacimientos
  de bauxita y plantas hidroeléctricas cercanas a las
  plantas de alúmina esto la coloca como uno de los
  `principales países productores de alúmina en el
  mundo a pesar de que tenemos que importar la soda
  cáustica.
• La temperatura influye mucho en el proceso Bayer ya
  que en la parte de calcinación esta determina el tipo de
  alúmina que se va a producir, como son:
  alúmina a
  y alúmina g y también algunas combinaciones de
  ellas.
• Para que una bauxita sea de calidad y pueda ser
  trabajable es necesario que contenga el menor numero de
  impurezas y un modulo de sílice no mayor del 7%, esto
  ayudaría a reducir costos y a maximizar el
  rendimiento.
• El proceso Bayer es muy importante ya que de
  él obtenemos la alúmina que es la materia prima
  para la fabricación de muchos productos necesarios para
  el hombre
  como por ejemplo: el aluminio, extintores de incendio, pinturas
  mas resistentes al fuego, se usa también en las
  industrias petroleras específicamente en las
  refinerías como catalizador etc.

Bibliografía

Trabajo de ascenso – cota 11-0029

TURPIAL ITRIAGO, Juan Rafael

Minerales del aluminio, Fabricación de
alúmina ( proceso Bayer ), Fabricación del aluminio
( proceso Hall Heroult).

Juan Rafael TURPIAL ITRIAGO, Ciudad Guayana 1985,
144p

Realizado por:

Elibeth Cabrera