¿Qué es la electrólisis y para qué se utiliza?

electrolisis-producción del aluminio

 

La electrólisis es un proceso electroquímico que consiste en la descomposición de sustancias químicas debido a la acción de una corriente eléctrica  

En este proceso, los electrones se transfieren desde un cátodo (reducción) hacia un ánodo (oxidación) a través de un electrólito conductor. La electrólisis tienen muchos uso, pero se utiliza principalmente para la extracción y refinación de metales como el aluminio, cobre, zinc o níquel, y eso mismo trataremos en este artículo. 

 

¿Cuál es la electrólisis del aluminio?

La electrólisis es un proceso clave en la producción del aluminio. A través de este método electroquímico se obtiene el aluminio metálico a partir de la alúmina (se encuentra en el mineral bauxita) u óxido de aluminio 

Un resumen de los puntos clave de la extracción de aluminio mediante electrólisis sería. 

  • Se realiza en una celda electrolítica hecha de metal 
  • El ánodo es de carbono y el cátodo es una barra de aluminio 
  • La alúmina (Al2O3) se descompone produciendo aluminio metálico y oxígeno 
  • Requiere de gran cantidad de energía eléctrica debido a la alta resistencia de la alúmina.  
  • La electrólisis del aluminio requiere altas temperaturas, cerca de 1000°C, para fundir el óxido y mantener al aluminio en estado líquido. 

¿Qué es el anodizado del aluminio?

 El anodizado del aluminio consiste en crear una capa de óxido sobre la superficie del aluminio. Los puntos principales son. 

  • Es un proceso electrolítico que crea una capa de óxido controlada aplicando corriente eléctrica. 
  • El aluminio actúa como ánodo en un medio ácido. 
  • Se forma una capa fina, microporosa y protectora de óxido de aluminio (alúmina). 
  • Existen diferentes tipos de anodizado con diversos propósitos y acabados. 
  • La función de la capa de anodizado es proteger el aluminio, dar un acabado decorativo, aumentar su durabilidad y resistencia. 
  • La capa de anodizado está integrada en el metal, por lo que no se puede quitar fácilmente. 

 El aluminio anodizado tiene algunas ventajas importantes.  

  • No requiere mantenimiento. 
  • Aumenta la dureza superficial y resistencia a la abrasión. 
  • La capa de anodizado es más duradera que el acabado con pintura. 

El anodizado provee diferentes beneficios al aluminio creando esta capa superficial de óxido controlada.  

 

¿Cuál es el proceso del aluminio?

El proceso del aluminio más utilizado es el proceso Hall-Héroult, y se lleva a cabo en varias etapas, desde la extracción de la bauxita como materia prima hasta su producción. El siguiente paso en el ciclo son sus usos y, para cerrar el círculo, el reciclado. 

 

¿Cuántas etapas tiene el proceso de obtención del aluminio?

El proceso de obtención del aluminio consta de cuatro etapas principales.

  • Extracción de la bauxita, un suelo arcilloso que se encuentra cerca del ecuador, a pocos metros bajo la superficie. 
  • Triturado de la bauxita y lavado para eliminar la arcilla. 
  • Refinado de la alúmina (óxido de aluminio) a partir de la bauxita usando sosa cáustica y calor, obteniendo un polvo blanco. 
  • Producción del aluminio mediante electrólisis de la alúmina en un baño de criolita fundida en celdas de reducción, produciendo aluminio líquido y oxígeno gaseoso.

¿Qué temperatura se necesita para fundir aluminio?

La temperatura de fusión del aluminio es de aproximadamente 660°C. En la electrólisis del aluminio se trabaja entre 900-1000°C para mantener al metal fundido y facilitar el proceso electrolítico. 

 

¿Cómo se obtiene el aluminio por electrólisis?

El aluminio se produce a partir de la alúmina (óxido de aluminio) mediante el proceso de electrólisis, específicamente el proceso Hall-Héroult. Como ya explicamos, la electrólisis es una técnica que utiliza una corriente eléctrica para inducir una reacción química. 

 

Proceso Hall-Héroult

El proceso Hall-Héroult, patentado en 1886 por el estadounidense Charles Martin Hall y el francés Paul Héroult, es el método industrial para producir aluminio a partir de la electrólisis de alúmina disuelta en criolita. Utiliza celdas electrolíticas de gran tamaño con cátodos de carbono que depositan aluminio fundido. 

 

¿Cómo se convierte la alúmina en aluminio metálico utilizando el proceso Hall Heroult?

De forma resumida. en las cubas electrolíticas se disuelve alúmina en un baño de criolita fundida. Al aplicar una corriente eléctrica los iones Al3+ se reducen en el cátodo depositándose como aluminio líquido, mientras el oxígeno se libera en el ánodo de carbono. 

 

¿Cuáles son los principales pasos del proceso industrial requerido para la producción de aluminio? 

  • Extracción de la bauxita. Este mineral se extrae de la tierra, generalmente a través de métodos de minería a cielo abierto, y se transporta a la planta de procesamiento. 
  • Proceso Bayer. La bauxita se tritura y se mezcla con sosa cáustica (hidróxido de sodio) para extraer alúmina (óxido de aluminio). La alúmina se separa de los demás componentes de la bauxita y se seca hasta convertirse en un polvo blanco. 
  • Proceso Hall-Héroult. Se disuelve en un baño de criolita fundida y se somete a electrólisis. Durante este proceso, se produce aluminio líquido que se deposita en el fondo de la celda electrolítica. 
  • Recolección del aluminio. El aluminio líquido se drena del fondo de la celda y se vierte en moldes donde se enfría y se solidifica para formar lingotes de aluminio. 
  • Proceso de laminación. Dependiendo del producto final deseado, los lingotes de aluminio pueden ser calentados y luego pasados por una serie de rodillos para formar láminas de aluminio. 
  • Proceso de extrusión. Para ciertos productos, el aluminio se calienta y se presiona a través de una matriz para formar perfiles de aluminio con la forma deseada. 
  • Proceso de anodizado. Para mejorar la resistencia a la corrosión y/o para añadir color, los productos de aluminio pueden ser sometidos a un proceso de anodizado.  

Además de este proceso, existe la opción de reciclar el aluminio, lo cual requiere de mucha menos energía en comparación con la producción de aluminio a partir de la bauxita. El aluminio reciclado puede ser fundido y reformado para ser reutilizado en una variedad de aplicaciones. 

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