Bayerin prosessi on teollinen prosessi, jolla bauksiitti puhdistetaan alumiinioksidiksi tai alumiinioksidiksi. Tämä prosessi on nimeltään Karl Bayer, joka kehitti sen 19 -luvun lopulla, ja se on olennainen välivaihe alumiinimetallin valmistuksessa. Alumiinioksidia tuotetaan useita kontrolloituja kemiallisia reaktioita boksiitista, luonnossa esiintyvästä alumiinimalmista. Bayer -prosessissa on kolme päävaihetta: uuttaminen, saostaminen ja kalsinointi.
Bauxite sisältää alumiinia sisältäviä mineraaleja boehmiitti, gibbsite ja diaspore. Näiden mineraalien ja niissä olevan alumiinioksidin uuttamiseksi bauksiitti on jauhettava pieniksi hiukkasiksi ja liuotettava natriumhydroksidiin, syövyttävään nesteeseen. Tämän hajotusprosessin aikana käytetään höyryä ja painetta. Mineraalien alumiinioksidi reagoi natriumhydroksidin kanssa muodostaen natriumaluminaattia.
Jotkut bauksiitin komponentit, kuten rautaoksidit ja silikaatit, eivät liukene ruoansulatuksen aikana. Nämä aineet muodostavat lietettä punaisesta mudasta, joka suodatetaan pois alumiinioksidia sisältävästä nesteestä laskeutumisprosessin avulla. Punainen muta pestään alkuperäisen natriumhydroksidin kierrättämiseksi ja varastoidaan lopulta lammiin. Koska punaista mutaa ei voida kierrättää ja se on erittäin vaikea hävittää ja varastoida, se on jätekysymys Bayerin prosessia käyttävissä tuotantolaitoksissa.
Sade on seuraava vaihe uuttamisen jälkeen. Alumiinihydroksidi saostuu alumiinioksidiseoksesta jäähtyessään. Se kiinteytyy tähän kiteiseen tilaan muodostamalla alumiinioksidikiteitä alumiinioksidin “siementen” ympärille, hiukkasia, jotka on suspendoitu prosessisäiliöihin kiteiden kasvun edistämiseksi. Karkeammat alumiinioksidikiteet poistetaan seuraavassa vaiheessa, kun taas pienemmät, hienommat jyvät käytetään uudelleen siemeninä saostusreaktiossa.
Bayerin prosessin viimeinen vaihe on kalsinointi. Edellisen vaiheen saosteseos kuumennetaan noin 1,922 1,050 ° F (XNUMX XNUMX ° C) lämpötilaan. Tämä saa alumiinihydroksidin luovuttamaan kosteutta vesihöyryssä ja hajoamaan kemiallisesti alumiinioksidiksi, lopputuotteeksi. Ihannetapauksessa syntyvät alumiinioksidipartikkelit ovat pieniä ja hienojakoisia, suunnilleen hiekanjyväisiä.
Lähes kaikki maailman alumiini valmistetaan Bayerin prosessista tuotetulla alumiinioksidilla. Kun alumiinioksidi on puhdistettu bauksiitista, se sulatetaan alumiinimetalliksi. Alumiinin käyttötarkoitukset ovat laajat ja vaihtelevat kuluttajapakkauksista auton osiin, maaleihin, kosmetiikkaan ja jopa lääkkeisiin. Alumiinin lisääntynyt kierrätys on auttanut lievittämään punaisen mutajätteen ongelmaa, koska uutta alumiinioksidia ei tuoteta niin usein kuin aiemmin.