2.2 Productos industriales

Dado que las materias primas no son útiles tal y como se extraen originalmente, es necesaria su transformación, obteniéndose los denominados productos industriales.
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La industria química es muy variada y abarca gran cantidad de campos de producción. Entre ellos se puede destacar:

1. La industria petroquímica, que trabaja con el petróleo y sus derivados, como verás más adelante.

2. La industria metalúrgica, que tiene como objetivo la obtención de metales puros a partir de los materiales naturales que los contienen. Las más importante es la del acero, también denominada siderúrgica, producido en los llamados "hornos altos".


3. La industria química tradicional  que está especializada en la obtención de productos básicos como el ácido sulfúrico, el hidróxido sódico o el cloro. También produce abonos y pesticidas para uso agrícola.


4. La industria agroalimentaria es la dedicada a producir y transformar los alimentos. Actualmente es muy importante por el aumento del uso de aditivos alimentarios debido al aumento de alimentos preparados a los que hay que añadir productos que aseguren su conservación.


5. La industria de materiales de construcción, encargada de fabricar los materiales empleados en la construcción de edificios, vías de comunicación y el resto de obras públicas. Su producto principal es el cemento (mezcla de óxido de calcio y dióxido de silicio), así como el yeso, el vidrio o los productos cerámicos.


6. La industria farmacéutica, dedicada a la investigación, preparación y comercialización de toda clase de medicamentos.


Continuando con el proceso de producción del aluminio, el método de producción no es precisamente moderno, ya que el método industrial utilizado es el proceso Bayer, que fue patentado por Karl Bayer en 1889.

En el proceso Bayer, primero se tritura la bauxita y luego se lava con una solución caliente de hidróxido de sodio (sosa cáustica), NaOH. La sosa disuelve los minerales de aluminio pero no los otros componentes de la bauxita, que permanecen sólidos. La reacción química que ocurre en esta etapa es:

Al(OH)3(s)+ OH- + Na+ → Al(OH)4- + Na+

A continuación se retiran de la solución los sólidos no disueltos, principalmente en un decantador seguido de unos filtros para eliminar los últimos restos. Los sólidos recogidos en el decantador, llamados "lodo rojo", se tratan para recuperar la sosa que no ha reaccionado y que se recicla al proceso. La solución de Al(OH)4-, ya libre de impurezas, se precipita de forma controlada para formar hidróxido de aluminio puro.

Al(OH)4- + Na+ → Al(OH)3(s) + OH- + Na+

 


Video 1. Google Videos Cosmolearning

La solución de sosa libre de aluminio se concentra en unos evaporadores y se recicla al comienzo del proceso.

Por último, el hidróxido se calienta a unos 1050°C, en una operación llamada "calcinación", para convertirlo en alúmina (Al2O3), liberando vapor de agua al mismo tiempo:

2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O

La alúmina obtenida se utiliza para producir aluminio mediante electrólisis según el proceso denominado de Hall-Heroult. Para ello se disuelve en un baño fundido de criolita (Na3AlF6) y se electroliza en una celda electrolítica usando electrodos de carbono, siendo la reacción producida:

2 Al2O3 → 4 Al (l) + 3 O2 (g)

Se realiza así pues la alúmina proveniente del proceso Bayer tiene un punto de fusión extremadamente alto y al mezclarlo con la criolita logra bajar el punto de fusión a alrededor de los 900 °C. El proceso se muestra en el vídeo que acompaña este texto.

Por el elevado punto de fusión, el consumo energético que se utiliza para obtener aluminio es muy elevado y lo convierte en uno de los metales más caros de obtener, resultando mucho más rentable el reciclado del mismo.

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Como has visto, en el proceso de electrólisis del óxido de aluminio (alúmina) se produce aluminio metálico, según la reacción:

2 Al2O3 → 4 Al (l) + 3 O2 (g)

La energía consumida en la producción de una tonelada de aluminio mediante este proceso es de 18000 kWh.

a) La cantidad de alúmina necesaria para producir 300 kg de aluminio metálico, supuesto un rendimiento del 95%.

b) Los litros de oxígeno, medidos en condiciones normales, que se desprenderán en el proceso.

c) La energía que se consumirá en la producción de los 300 kg de aluminio.

Masas atómicas relativas: Al = 27; O = 16