El Aluminio:Propiedades, Produccion y Características del Mineral
PROPIEDADES, PRODUCCIÓN Y APLICACIONES DEL ALUMINIO
El aluminio es aún más abundante, dentro de la corteza terrestre, que el hierro, y es el metal más moderno que ha encontrado un empleo general en gran escala en la industria.
En efecto, este elemento fue extraído por vez primera en forma pura en 1827, aunque hasta 1886 no descubrieron Hall y Herolt un proceso barato de extracción, mediante la electrólisis en criolita fundida.
Sólo a comienzos de este siglo se obtuvo aluminio metálico de gran pureza.
Desde entonces la producción y la cantidad de usos del aluminio han ido aumentando ininterrumpidamente.
El aluminio es tan común como lo es la arcilla; en efecto, los ladrillos y las pizarras de nuestras casas, la loza de nuestros platos, se encuentran llenos de aluminio.
Pero para obtenerlo en estado puro hace falta mucha habilidad, por lo que hasta hace unas cuantas docenas de años no había sido posible producirlo en condiciones económicas.
Todas estas cualidades hacen al aluminio sumamente apreciable; pero su verdadero valor procede de otras tres propiedades que reúne: no se oxida fácilmente, es poco atacable por los ácidos y tiene muy poco peso.
Elemento químico perteneciente al tercer grupo del sistema periódico de los elementos, de número atómico 13, peso atómico 26,97, punto de fusión 659,7° C y punto de ebullición 2.300° C. Su símbolo químico es Al.
Es el metal más extendido en la naturaleza:. no se encuentra nunca en estado puro, pero abunda como constituyente de numerosos minerales y rocas, entre ellas la bauxita, la criolita, la arcilla, los feldespatos, etc.
El aluminio fue preparado por primera vez en el laboratorio por Humphrey Davy, en 1807, y en la exposición de París de 1855 aparecieron las primeras barras.
La primera fábrica se había instalado precisamente en aquellos años en La Glaciére, iniciando la producción de este nuevo metal, precioso y muy económico, que en poco más de un siglo había de asumir en la industria una importancia casi parecida a la del hierro.
A pesar de ser el aluminio el metal más abundante de la corteza terrestre, se obtiene en su totalidad casi de un solo mineral: la bauxita.
Los mayores depósitos del mundo se hallan en Europa, junto al Mediterráneo; alcanzan su máximo desarrollo en Francia y se extienden a Italia, Yugoslavia, Hungría, Grecia y Rumania.
El aluminio posee interesantes propiedades de resistencia y peso, que han hecho que desplazara en algunos usos tecnológicos a metales como el hierro, en la confección de estructuras, y al cobre para algunos de sus usos eléctricos, hasta el punto de que más del 90 por 100 de las líneas eléctricas de transmisión en Estados Unidos tienen conductores de aluminio.
Se emplea también en la obtención de aleaciones ligeras, de uso especialmente en la fabricación de aeroplanos, automóviles y ferrocarriles.
Se le da en la actualidad más de 4.000 aplicaciones diversas.
Propiedades físicas y qupímicas del aluminio.
En la ordenación decreciente, según su peso, de los elementos que componen la capa externa de la corteza terrestre, el aluminio ocupa el tercer lugar y representa aproximadamente un 8% en el peso total de dichos elementos.
Forma parte de la composición de gran número de rocas y piedras preciosas; entre las primeras cabe mencionar, por su interés mineralógico o metalúrgico, los feldespatos, las micas, la turmalina, la bauxita y la criolita.
Las principales gemas que contienen un elevado porcentaje de aluminio son el corindón, los zafiros y los rubíes.
Es un metal blando y poco resistente a las acciones mecánicas; en cambio, resiste bien la corrosión atmosférica porque se recubre rápidamente de una película de óxido que protege su superficie de ulteriores ataques.
La reacción de formación del óxido, conocido con el nombre de alúmina, desprende una gran cantidad de calor, con temperaturas del orden de los 3.000°C.
En ello se funda su utilización para preparar mezclas incendiarias y para las soldaduras aluminotérmicas.
Con este último fin se recubren los trozos a soldar con una mezcla de óxido de hierro y polvo de alumnio, encendiéndose después la mezcla con un fulminante de ferróxido de bario, con lo que se provoca la oxidación del alumini y la incandescencia de los trozos a soldar.
Esta reacción se aprovecha también en el proceso metalúrgico llamado aluminotermia.
Si se quiere extraer un metal puro de un óxido que lo contenga, se prepara una mezcla de dicho óxido con polvo de aluminio ; esta mezcla se calienta y el aluminio se combina con el oxígeno, separándose el metal que se buscaba.
Posee elevados índices de conductividad térmica y eléctrica; el valor de su densidad es de 2,7 y las temperaturas de fusión y ebullición son 660 °C y 2.467 °C, respectivamente.
No se altera en contacto con el aire ni se descompone en presencia de agua, debido a que su superficie queda recubierta por una fina capa de óxido que lo protege del medio.
Sin embargo, su reactividad con otros elementos es elevada: al entrar en contacto con oxígeno produce una reacción de combustión que origina una gran cantidad de calor, y al combinarse con halógenos y azufre da lugar a la formación de haluros y sulfuros.
Extracción del aluminio de los minerales. La industria metalúrgica extrae el alumnio. a partir de la bauxita.
Esta se encuentra en la naturaleza mezclada con pequeñas cantidades de hierro, silicio y otras impurezas, que en principio se eliminan, y se la somete a especiales tratamientos para obtener la alúmina pura.
La alúmina se funde y mezcla con abundantes cantidades de criolita (mineral que contiene aluminio), flúor y sodio, también mantenido en estado de fusión.
La mezcla se introduce en un recipiente de notable capacidad, recubierto internamente de ladrillos de carbón, y en el que se sumergen barras asimismo de carbón.
Sobre la mezcla se lleva cabo un proceso de electrólisis: el polo negativo del generador de tensión se conecta con los ladrillos, y el positivo con las barras.
La corriente eléctrica mantiene fundida la criolita, y en el fondo del recipiente, o sea, en correspondencia con el polo negativo, se recoge el aluminio puro en estado líquido.
La criolita sólo interviene en una etapa intermedia de la reacción y no se consume durante el proceso.
Sobre las barras, el oxígeno liberado por la alúmina reacciona con el carbono formando óxido de carbono y anhídrido carbónico.
El aluminio metálico sale fuera por una abertura que se halla en el fondo del recipiente y el proceso continúa al añadir más alúmina.
LOS MINERALES:
Con excepción del mineral raro nefelina (NaAlSiO4), que se extrae en el norte de Rusia, los únicos minerales explotados en gran escala hasta la fecha son los hidróxidos.
Sin embargo, las menas ricas en hidróxidos son limitadas, y su distribución es muy irregular.
Los minerales formados en el interior de la corteza terrestre son a menudo anhidros o contienen muy poca agua.
Cuando son llevados a la superficie pierden su estabilidad y se transforman gradualmente en minerales nuevos, la mayoría de los cuales son hidratados.
Esta transformación es la denominada meteorización química, durante la cual ciertos elementos solubles son retirados en poco tiempo.
El residuo que queda como cubierta se llama laterita.
La mayoría de las lateritas son ricas en hierro, pero algunas lo son en aluminio y se denominan bauxitas, por el pequeño pueblo de Les Baux, en el sur de Francia, donde fueron reconocidas por vez primera en 1821.
Las bauxitas sólo se forman en depósitos residuales debidos a la meteorización en condiciones tropicales.
En superficies relativamente llanas, la única manera de extraer ciertos productos solubles es en disolución.
En zonas de lluvias abundantes el volumen de agua disponible es grande y pueden ser retiradas enormes cantidades de materiales, quedando un residuo rico en sílice y en hidróxido de aluminio.
Las rocas sobre las que se encuentran las bauxitas tienen una amplia gama de composiciones.
La mitad de las bauxitas del mundo se han formado sobre calizas que contienen pequeñas cantidades de arcillas e hidróxidos de hierro.
El carbonato es disuelto y el residuo, rico en hidróxidos de aluminio, forma una bauxita.
Las bauxitas están difundidas por todo el mundo, pero se concentran en los trópicos.
Por ser yacimientos superficiales constituyen afloramientos y son vulnerables a los procesos de meteorización mecánica, si existe un cambio en las condiciones climáticas.
Por ello son extremadamente raras en las regiones glaciales, porque los glaciares que las cubren arrastran todo el material blando de la superficie.
Debido a esta vulnerabilidad los yacimientos de bauxita que se conocen son geológicamente jóvenes, no anteriores al cretácico.
Los depósitos de bauxita de la zona de Arkansas son el resultado de la meteorización de una slenita nefelínica y descansan sobre una superficie ondulada de la erosión preterciaria.
Una lixiviación intensa en un clima tropical durante el eoceno produjo las bauxitas que se extraen actualmente.
La mayoría de los yacimientos europeos que rodean el Mediterráneo están formados sobre calizas jurásicas y cretácicas y rellenan chimeneas y depresiones cársticas, formando bolsadas y lentejones.
Recientemente se han descubierto vastas reservas de minerales ricos en bauxita en las regiones tropicales, a menudo de difícil acceso, pero que constituyen una fuente de abastecimiento suficiente para un futuro inmediato, en el que es de prever una demanda cada vez mayor de aluminio.
Usos más importantes.
El aluminio es un óptimo conductor del calor y de la electricidad; por ello y por su menor peso tiende a sustituir el cobre en la industria eléctrica.
No siendo tóxico, se utiliza también en los utensilios domésticos.
El metal, pulverizado, se usa en la industria de los barnices: un solo gramo puede formar una capa de 0,6 ,u de espesor, con una superficie de 14.300 cm².
La alúmina es una sustancia importante por su resistencia a las altas temperaturas ; se usa en la construcción de hornos y crisoles y forma parte de los materiales con los que se construyen los conos de los proyectiles cohetes; fundida con llama oxhídrica, en presencia de pequeñas cantidades de óxido de cromo, constituye el rubí artificial, que, por su dureza, se usa en la fabricación de relojes y en la mecánica de precisión.
Son importantísimas para la industria aeronáutica y automovilística las aleaciones de a. como la anticorodal, la avional, el duraluminio, el mag-nalio y otras.
Las sales orgánicas del aluminio sirven para impermeabilizar telas.
Fuente Consultada:
Enciclopedia MONITOR Fascículo N°11 SALVAT
Las Reservas Económicas Ediciones JOVER
LECTURA COMPLEMENTARIA:
El aluminio, es un metal abundantísimo, puesto que forma el 8% de la corteza de la Tierra.
El aluminio es tan común como lo es la arcilla; en efecto, los ladrillos y las pizarras de nuestras casas, la loza de nuestros platos, se encuentran llenos de aluminio.
Pero para obtenerlo en estado puro hace falta mucha habilidad, por lo que hasta hace unas cuantas docenas de años no había sido posible producirlo en condiciones económicas.
Es un metal blando, de color blanco como el estaño, que se funde a los 658 ºC. Es el metal que ocupa el tercer lugar en cuanto a maleabilidad y ductilidad; no puede ser laminado en hojas tan finas como las que produce el oro, ni estirarse en alambres tan delgados como los obtenidos del platino; pero puede batirse en láminas que tienen seis milésimas de milímetro y estirarse en alambres que miden una décima de milímetro de diámetro.
Es también un buen conductor del calor y de la electricidad, tan buen conductor de la electricidad, que muchas veces se emplea con este objeto en lugar del cobre.
Su resistencia a la tracción es también muy grande; en igualdad de peso, solamente es superado en este sentido por el acero fundido de la mejor calidad.
Todas estas cualidades hacen al aluminio sumamente apreciable; pero su verdadero valor procede de otras tres propiedades que reúne: no se oxida fácilmente, es poco atacable por los ácidos y tiene muy poco peso.
Por ser poco oxidable, no se corroe y destruye, como el hierro, por la humedad y el aire; y por ser poco atacable por los ácidos y muy ligero resulta evidentemente muy adecuado para fabricar utensilios de cocina y de comedor, aplicación que en la actualidad se realiza muy extensamente.
Los usos que en nuestros días recibe el aluminio son muy numerosos, pues ha reemplazado en gran parte al latón y al cobre en muchas ramas de la industria.
Efectivamente, el aluminio se emplea en la actualidad para la construcción de lanchas, torpederos, piezas para barcos, en lugar de madera; motores, automóviles, bicicletas, herramientas, instrumentos científicos, accesorios de aeroplano, y cada día recibe nuevas aplicaciones.
El aluminio pulverizado arde intensamente, como el magnesio, y la mezcla de aluminio pulverizado y óxido de hierro, conocida con el nombre de termita, arde con tal energía, que si se quema una pequeña cantidad sobre una placa de hierro de dos o tres centímetros de espesor, la perfora completamente.
La termita se emplea en varias operaciones de soldadura.
Análogamente al hierro, el aluminio desempeña un papel importante en la estética de la Naturaleza.
Si el hierro colorea las piedras preciosas, el aluminio es el que sirve de base a su constitución.
El corindón, zafiro, topacio, amatista, rubí y otras piedras de valor son principalmente arcillas aluminosas.
Enlace Externo: La Resistencia del Aluminio
