PROCESSO PRODUTTIVO DELL’ALLUMINIO

Per produrre l’alluminio si possono utilizzare due metodi:

• lavorazione del minerale, la bauxite
• rifusione dei rottami di alluminio

L’alluminio prodotto a partire dal minerale è detto alluminio primario, quello ottenuto dalla rifusione dei rottami di alluminio, riciclato o secondario.

Estrazione bauxite

La bauxite, minerale molto comune, si presenta sotto forma di argilla granulosa o rocciosa di vario colore (rosa, rossa, bruna, grigia). Il nome deriva da Les Baux, località francese sui Pirenei dove fu identificata per la prima volta. Si trova principalmente nelle aree tropicali e subtropicali, è di facile estrazione e i giacimenti sono di solito a cielo aperto.

Per produrre 1t di alluminio primario sono necessarie 4t di bauxite (da cui si estraggono 2t di allumina), 0,5t di elettrodi e 14.000kWh di energia.

Più di cento 100 milioni di tonnellate di Bauxite sono estratte ogni anno; i maggiori depositi si trovano tipicamente nella zone equatoriali – la Bauxite è attualmente estratta in Australia, nell’America centrale e del sud (Giamaica, Brasile, Suriname, Venezuela, Guyana), Africa (Guinea), Asia (India e Cina), Russia, Kazakhistan e Europa (Grecia)

Il materiale è principalmente estratto in miniere a cielo aperto, nello strato superiore del terreno ( da 4 a 6 metri) e successivamente trasportato alle raffinerie di Allumina.

Preparazione allumina

La produzione di Allumina avviene attraverso il processo chimico Bayer in apposite raffinerie, che per ragioni logistiche sono spesso ubicate vicino alle miniere di bauxite. L’ ossido di alluminio puro viene separato da altre sostanze presenti nella Bauxite attraverso una soluzione di soda caustica, filtrata per rimuovere tutte le particelle insolubili, durante il processo chimico.

Produzione alluminio primario

L’ alluminio primario è prodotto in impianti di riduzione (smelters) dove

l’ alluminio puro viene estratto dall’allumina attraverso il processo elettrolitico Hall-Hèroult. La trasformazione dell’ allumina in alluminio liquido avviene ad una temperatura di 950 °C in un bagno fluorinato attraversato da corrente elettrica ad alta intensità.

Il processo elettrolitico avviene nelle cosiddette celle elettrolitiche dove catodi di carbonio formano il fondo della cella e agiscono come elettrodi negativi.

Produzione semilavorati

Le tecniche per trasformare l’alluminio fuso nei prodotti ad uso commerciale sono varie e si dividono in:

• Colata continua e semicontinua: è una tecnica per trasformare l’alluminio fuso in vergelle e successivamente, mediante un processo detto trafilatura, si realizzano fili, lastre, placche o billette destinate ad ulteriori lavorazioni.
• Laminazione: è un processo di riduzione dello spessore dell’alluminio e può essere “a caldo” o “a freddo. Con la laminazione a caldo un lingotto pre-riscaldato passa attraverso dei rulli subendo ad ogni passaggio una riduzione dello spessore e un aumento di lunghezza. La laminazione a freddo restituisce la durezza e permette di raggiungere lo spessore desiderato. Processi di laminazione combinati possono produrre un foglio di alluminio avente uno spessore di soli 0,004 mm. Normalmente i fogli di alluminio hanno uno spessore variabile compreso fra 0,20 e 3 mm. Il foglio di alluminio è un imballo molto utilizzato per la sua impermeabilità all’aria, alla luce e all’umidità, che consente la conservazione ed il trasporto di merci facilmente deperibili.
• Estrusione: è un processo in cui una billetta di alluminio pre-riscaldata passa attraverso una matrice in acciaio trasformando il suo volume originale in quello di un lungo profilato a sezione costante. L’estrusione si usa per la produzione di forme estruse quali finestre, porte, rivestimenti, tubi, strutture per rimorchi, carrozze ferroviarie, aerei e navi.
• Trafilatura: è uno speciale tipo di laminazione a freddo nel quale il pezzo di partenza è fatto passare attraverso uno stampo che gli dà la forma definitiva. Si usa per produrre alcuni fili e tubi a diametro ridotto, detti tubi trafilati, usati in applicazioni che spaziano dall’aeronautica fino agli oggetti da cucina.
• Getti di fusione: l’alluminio viene fuso in varie forme e colato in appositi stampi. La colata in stampi di sabbia si usa per piccole serie o pezzi molto complicati. L’industria automobilistica fa largo uso di parti in alluminio fuso quali pistoni, collettori, pompe etc.
• Forgiatura: la forma finale si ottiene comprimendo una pastiglia di metallo caldo in uno stampo apposito. E’ una tecnica per produrre pezzi con peso variabile (da 50g a 100kg).
• Estrusione per impatto: è una combinazione di estrusione e forgiatura. Il più noto prodotto realizzato con questa tecnica è il tubetto flessibile usato per contenere crema da barba, dentifricio, cosmetici, etc.