El proceso de producción de alúmina hidratada se divide principalmente en dos categorías según la fuente de las materias primas, la pureza del producto y los requisitos de forma del cristal: producción a escala-industrial y preparación de materiales especiales/de alta-pureza. Los procesos principales incluyen el proceso Bayer, el proceso de precipitación, el proceso de hidrólisis de alcóxido de aluminio y el proceso de síntesis hidrotermal.
Procesos de producción industrial convencionales
Proceso Bayer: aproximadamente el 95 % de la alúmina del mundo se produce mediante este método, lo que lo convierte en el proceso principal para procesar bauxita de alta-calidad. Su flujo principal es el siguiente:
Disolución: la bauxita triturada se hace reaccionar con una solución concentrada de hidróxido de sodio a alta temperatura y presión (140 a 250 grados, 3 a 4 MPa) para disolver la alúmina hidratada (como la gibbsita) en una solución de aluminato de sodio.
Separación: los residuos insolubles (lodo rojo) se eliminan mediante sedimentación y filtración para lograr una separación sólido-líquido.
Descomposición: Se añaden cristales semilla de hidróxido de aluminio a la solución de aluminato de sodio para inducir la descomposición y precipitar el hidróxido de aluminio. Calcinación: el hidróxido de aluminio se calcina y deshidrata a 1000-1200 grados para obtener alúmina de grado metalúrgico - (Al₂O₃).
Este método es maduro y de bajo-coste, pero solo es adecuado para minerales de bauxita con bajo-sílice y genera una gran cantidad de desechos de lodo rojo.
Proceso de carbonatación: se utiliza para preparar hidróxido de aluminio de alta-pureza o de un tamaño de partícula específico. La solución de aluminato de sodio se neutraliza gradualmente pasando gas CO₂ a través de ella, lo que reduce el pH al rango de precipitación (pH≈10–11), lo que provoca que precipite el hidróxido de aluminio. Este método permite un control preciso del tamaño de partícula y la cristalinidad del producto y se utiliza a menudo para preparar precursores de boehmita.
Métodos de precipitación ácida y alcalina
Método ácido: utilizando sales de aluminio como AlCl₃ o Al₂(SO₄)₃ como materia prima, el pH se ajusta a 6–8 con amoníaco o NaOH para generar un precipitado de alúmina hidratada amorfo o cristalino.
Método alcalino: Utilizando aluminato de sodio como materia prima, la precipitación se logra mediante neutralización con ácido o CO₂. Controlando el pH, la temperatura y el tiempo de envejecimiento, se pueden obtener formas cristalinas objetivo como la boehmita (-AlOOH) o pseudoboehmita.
Procesos de preparación especiales para materiales-de alta gama
Hidrólisis de alcoholato: se utiliza para preparar alúmina hidratada de tamaño nano-de alta-pureza, especialmente adecuada para productos de grado electrónico-y catalizador-.
El aluminio reacciona con el isopropanol para formar isopropóxido de aluminio:
2Al +
6 ( CH 3 ) 2 CH OH →
2 Al [ O CH ( CH 3 ) 2 ] 3 +
3 H 2 2Al + 6(CHX 3
)X 2
CHOH
2Al[OCH(CHX 3
)X 2
]X 3
+3HX 2
El isopropóxido de aluminio se hidroliza en vapor a 175 grados para formar alúmina monohidratada (boehmita):
2
Al[OCH(CH3)2]3 + 4H2O(g) → Al2O3 ⋅ H2O + 6 (CH3)2CHOH2Al[OCH(CHX3)X2]X3 + 4HX2O(g)
AlX2OX3 ⋅HX2O+6(CHX3)X2O El método CHOH produce productos con alta pureza (mayor o igual al 99,9%) y tamaño de partícula uniforme, pero a un costo mayor.
