Il processo Bayer è un processo industriale mediante il quale la bauxite viene purificata in allumina o ossido di alluminio. Prende il nome da Karl Bayer, che lo sviluppò alla fine del XIX secolo, questo processo è un passaggio intermedio essenziale nella produzione di alluminio metallico. L’allumina viene prodotta attraverso una serie di reazioni chimiche controllate dalla bauxite, un minerale di alluminio presente in natura. Tre fasi principali sono coinvolte nel processo Bayer: estrazione, precipitazione e calcinazione.
La bauxite contiene i minerali contenenti alluminio boehmite, gibbsite e diaspore. Per estrarre questi minerali e l’allumina in essi contenuta, la bauxite deve essere macinata in piccole particelle e disciolta in idrossido di sodio, un liquido caustico. Vapore e pressione vengono applicati durante questo processo di digestione. L’allumina nei minerali reagisce con l’idrossido di sodio, formando alluminato di sodio.
Alcuni componenti della bauxite, come ossidi di ferro e silicati, non si dissolvono durante la digestione. Queste sostanze creano un impasto liquido di fango rosso, che viene filtrato dal liquido contenente allumina attraverso un processo chiamato sedimentazione. Il fango rosso viene lavato per riciclare l’idrossido di sodio originale e alla fine viene immagazzinato in stagni. Poiché non può essere riciclato ed è estremamente difficile da smaltire e immagazzinare, il fango rosso è un problema di rifiuti per gli impianti di produzione che utilizzano il processo Bayer.
La precipitazione è il passaggio successivo all’estrazione. L’idrossido di alluminio precipita dalla miscela di allumina mentre viene raffreddata. Si solidifica in questo stato cristallino formando cristalli di allumina attorno ai “semi” di allumina, particelle che sono state sospese nei serbatoi di lavorazione per promuovere la crescita dei cristalli. I cristalli di allumina più grossolani vengono rimossi per il passaggio successivo, mentre i grani più piccoli e fini vengono riutilizzati come semi per la reazione di precipitazione.
La fase finale del processo Bayer è la calcinazione. La miscela di precipitato della fase precedente viene riscaldata ad una temperatura di circa 1,922°F (1,050°C). Ciò fa sì che l’idrossido di alluminio emetta umidità nel vapore acqueo e si decomponga chimicamente in allumina, il prodotto finale. Idealmente, le particelle di allumina prodotte saranno piccole e fini, all’incirca delle dimensioni dei granelli di sabbia.
Quasi tutto l’alluminio del mondo è prodotto utilizzando allumina generata dal processo Bayer. Dopo che l’allumina è stata purificata dalla bauxite, viene fusa in metallo di alluminio. Gli usi dell’alluminio sono vasti e vari, e vanno dagli imballaggi per i consumatori alle parti di automobili, alle vernici, ai cosmetici e persino ai prodotti farmaceutici. L’aumento del riciclaggio dell’alluminio ha contribuito ad alleviare il problema dei rifiuti di fango rosso, poiché la nuova allumina non viene prodotta così spesso come in passato.