Title

REDUÇÃO CARBOTÉRMICA DE ALUMINA EM PRESENÇA DE ESTANHO COMO SOLVENTE

CARBOTHERMIC REDUCTION OF ALUMINA IN THE PRESENCE OF TIN AS SOLVENT

Authorship

Mourão, Marcelo Breda; Takano, Cyro; Neto, João Batista Ferreira

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Takano, Cyro

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Neto, João Batista Ferreira

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DOI

10.5151/2594-5300-14999

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Abstract

A redução carbotérmica da alumina apresenta potencial rendimento energético superior ao do processo eletrolítico de obtenção de alumínio primário. Além disto, questões ambientais, grande área da instalação e de custo de capital fazem com que a busca por um processo carbotérmico viável continue apesar das dificuldades que tentativas anteriores encontraram. Estas dificuldades estão relacionadas a características termodinâmicas e cinéticas da reação de redução, bem como às altas temperaturas em que a reação é realizada, implicando na formação de carbetos de alumínio. Este trabalho estuda o emprego de estanho como solvente para coletar o alumínio produto da reação, de modo que a atividade do alumínio seja reduzida, evitando-se a formação de oxicarbetos de alumínio. Termodinâmica computacional foi usada na análise teórica. Foram realizados experimentos entre 1.750°C e 2.000°C, em equipamento montado especialmente, sob pressões reduzidas de 0,7 bar a 0,1 bar, bem como experimentos a pressão atmosférica. Pelotas contendo alumina e grafita foram adicionadas a banho de estanho, contido em cadinho de grafita, por tempos definidos. O produto obtido foi caracterizado por microscopia ótica e eletrônica, e analisado por EDS.

The carbothermic reduction of alumina presents potential for higher energy yield as compared to that of the electrolytic process for primary aluminum production. Besides this, environmental questions, large area of the facilities, and high capital cost justify the search for a viable carbothermic process in spite of the enormous difficulties which previous attempts have found. These difficulties are related to thermodynamic and kinetic features of the reduction reaction, as well as to the high temperatures, above 2050°C, at which the reaction is performed. The present work presents a thermodynamic analysis of the carbothermic reduction of alumina, including the use of a metallic solvent. Experiments were performed between 1750 and 2050°C, in a special equipment, under pressures of 0.7 to 0.1 bar, as well as experiments at atmospheric pressure. Pellets containing alumina and graphite were added to a tin bath for definite amounts of time. The products obtained were characterized by electronic microscopy, EDS and X-ray fluorescence. It has been shown that the presence of the metallic solvent allows the use of lower temperatures, avoiding the formation of aluminum oxicarbides.

Keywords

Alumina; Redução carbotérmica; Solvente metálico

Alumina; Carbothermic reduction; Metallic solvent.