El químico austriaco Karl Bayer patentó en 1889 el proceso para obtener alúmina a partir de bauxita mediante una solución de hidróxido sódico. Karl era hijo de






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fecha de publicación26.12.2015
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Proceso Bayer
Diego Fernández Santos


El químico austriaco Karl Bayer patentó en 1889 el proceso para obtener alúmina a partir de bauxita mediante una solución de hidróxido sódico. Karl era hijo de Friedrich Bayer, fundador de la empresa química y farmacéutica Bayer. Las primeras plantas industriales de producción de alúmina basadas en el proceso Bayer se instalaron en Francia y en Irlanda en la década de 1890.

Hasta entonces, la alúmina se producía por el proceso 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. El proceso de Le Chatelier fue perdiendo competitividad desde la aparición del proceso Bayer hasta quedar casi desbancada a finales de los años 1940. Desde los años 1960 toda la alúmina producida en el mundo lo es por el proceso Bayer.

El proceso Bayer es el principal método industrial para producir alúmina (es un material de color blanco tiza de consistencia similar a la arena fina) a partir de bauxita. Aunque las condiciones del proceso son influenciadas por el tipo de bauxita usada, hay 5 etapas principales en todas las plantas. Las etapas de dicho proceso son:

1 - Preparación 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, se realiza a través de una trituración a partir de diferentes trituradores como de mandíbula, de rodillo, de martillo y de impacto.

2 - Digestión.

Echamos sobre la bauxita hidróxido sódico, que estará a 180ºC y altas presiones para formar así una solución enriquecida en aluminato sódico, de acuerdo a las reacciones siguientes:

  • Para el monohidrato(Proceso Bayer Europeo):

(Al2O3 . H2O + impurezas) + 2NaOH → 2NaAlO2 + 2H2O + lodos rojos

  • Para el trihidrato( Proceso Bayer Americano):

(Al2O3 . 3H2O + impurezas) + 2NaOH → 2NaAlO2 + 4H2O + lodos rojos

  • De forma general:

(Al2O3 . x . H2O) + 2NaOH → 2NaAlO2 + (x+1) . H2O

3 - Dilución y separación de residuos.

Al final de la digestión, la suspensión que abandona el último digestor conteniendo la solución de aluminato, arenas 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 despresurización 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.

Este proceso se lleva a cabo en tres etapas:

    1. Desarenado. Donde la pulpa que proviene de la digestión se somete a la separación de los lodos y arenas que contiene. Las arenas separadas en la operación anterior son pasadas a través de clasificadores helicoidales de deslicorización y posteriormente lavadas. En cuanto a los lodos son enviados a tanques almacenadores para la alimentación de los espesadores. Es en estos tanques, donde se adiciona el agente floculante que va a facilitar el proceso de sedimentación en los espesadores.

    2. Sedimentación, lavado y deshecho 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.

    3. Filtración de seguridad. Las partículas finas en suspensión 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

4 – Precipitación

A pesar de bajar la temperatura del licor, es difícil que se produzca una precipitación espontánea. Se precisa 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 la siguiente:

Al(OH)4- + Na+ → Al(OH)3 + OH- + Na+

5 – 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 → Al2O3 + 3H2O

El proceso Bayer de forma esquematica en un dibujo quedaría del siguiente modo:



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