Bauxita (1318-16-7) Propiedades Físicas y Químicas
Bauxita
Principal mena de aluminio utilizada como materia prima para la producción de alúmina y mineral commodity para aplicaciones industriales; su adquisición enfatiza el grado, la humedad y el perfil de impurezas para el procesamiento y manejo.
| Número CAS | 1318-16-7 |
| Familia | Mena de aluminio / polvo mineral |
| Forma típica | Sólido granular o en polvo |
| Grados comunes | EP |
La bauxita es una mena heterogénea y mezcla mineral industrial dominada por óxidos hidratados de aluminio y oxihidróxidos; pertenece a la clase estructural de ensamblajes minerales de óxidos/hidróxidos. Las fases minerales primarias típicas son gibbsita, boehmita y diasporo, que son polimorfos o estados de hidratación de óxidos e hidróxidos de aluminio. Estas fases forman estructuras laminares y/o de marco en las que el aluminio está coordinado por ligandos oxígeno e hidróxido; el conjunto se comporta como un ensamblaje anfótero de óxidos/hidróxidos que exhibe solubilidad acuosa limitada bajo condiciones neutras pero es químicamente reactivo bajo condiciones de proceso fuertemente ácidas o fuertemente alcalinas ( cáusticas) utilizadas en la refinación industrial.
Las características electrónicas y estructurales clave incluyen hidratación variable, contribuciones de valencias mixtas por impurezas de hierro en algunos depósitos, y área superficial significativa y reactividad asociada con componentes microcristalinos y amorfos. El material es generalmente no volátil, eléctricamente aislante y poco soluble en agua en condiciones ambientales; sin embargo, es químicamente atacable por soluciones cáusticas concentradas (base de los procesos de lixiviación cáustica) y por ácidos fuertes o fluoruros que disuelven alúmina e impurezas silíceas. Como material extraído ocurre como roca o costra friable; la formación de polvo y el control de la distribución del tamaño de partícula influyen fuertemente en el riesgo de inhalación, manipulación y comportamiento durante el procesamiento.
La bauxita es la principal fuente industrial de alúmina procesada (\(\ce{Al2O3}\)) y, en última instancia, de aluminio metálico; se refina comercialmente mediante lixiviación cáustica (procesamiento tipo Bayer) para obtener alúmina, que luego se reduce a aluminio metálico mediante procesos electrolíticos. El material también se encuentra en minería, manipulación de materiales a granel y algunos contextos de la industria petrolera, como operaciones de fracturación hidráulica. Los grados comerciales comunes reportados para esta sustancia incluyen: EP.
Resumen y Composición
Composición Cualitativa
La bauxita no es un compuesto estequiométrico único, sino una mezcla polimíctica de óxidos hidratados/oxihidróxidos de aluminio junto con minerales ganga. Las fases constituyentes típicas y descripciones químicas incluyen: - Minerales hidratados de hidróxido/oxihidróxido de aluminio: gibbsita (\(\ce{Al(OH)3}\)), boehmita y diasporo (ambos comúnmente representados por \(\ce{AlO(OH)}\)). - Componente de alúmina y óxido relacionado presente como material similar al corindón: \(\ce{Al2O3}\). - Impurezas y ganga asociadas: material silíceo (sílice amorfa y cristalina \(\ce{SiO2}\)), óxidos de hierro (\(\ce{Fe2O3}\)) y óxidos minoritarios portadores de titanio y otros metales.
Una representación estequiométrica idealizada computada presente en algunos conjuntos de descriptores es \(\ce{Al2H2O4}\); esto representa una pequeña unidad hidratada de alúmina más que una composición a granel de grado industrial. Los compuestos componentes identificados para el contexto de composición incluyen agua (\(\ce{H2O}\)) y alúmina tipo corindón (\(\ce{Al2O3}\)). La información reportada sobre impurezas incluye la presencia del 10–30% de sílice fundida amorfa en algunas corrientes de material; dicho contenido silíceo afecta materialmente el comportamiento de refinación y el potencial de riesgo respiratorio.
Apariencia y Forma Típica
La bauxita se encuentra típicamente como una roca o costra de color marrón oscuro a marrón rojizo, inodora, con textura terrosa a pisolítica. El material comercial varía desde grumos friables hasta polvo fino particulado, dependiendo de la minería y conminución. Comúnmente se describe como un mineral sólido a granel; la documentación de seguridad del material la caracteriza como un sólido oscuro, marrón e inodoro. La distribución del tamaño de partícula en la mena, tamizado y operaciones de trituración conducen a fracciones de polvo respirable que son la principal preocupación de exposición ocupacional.
Propiedades Químicas
Reactividad y Comportamiento Corrosivo
Las fases que contienen aluminio en la bauxita exhiben química anfótera de óxidos/hidróxidos: son relativamente insolubles en agua a \(\mathrm{pH}\) ambiente pero reaccionan en condiciones fuertemente alcalinas para formar especies solubles de aluminato y en condiciones fuertemente ácidas para producir iones de aluminio disueltos y especies complejas. Los procesos industriales de lixiviación cáustica explotan la solubilidad en hidróxido sódico concentrado para extraer alúmina. Los ácidos fuertes y los reactivos que contienen fluoruros atacan tanto la alúmina como la ganga silícea con mayor agresividad; la deshidroxilación térmica de los componentes hidróxidos produce transición hacia fases similares a alúmina al calentar.
La bauxita generalmente no se clasifica como un líquido o gas corrosivo; la corrosividad como sólido a granel no es una característica principal. Sin embargo, los polvos pueden portar superficies reactivas y residuos ácidos o alcalinos en trazas que pueden influir en la corrosión de equipos o acelerar la degradación de ciertos materiales bajo condiciones de procesamiento.
Descriptores moleculares y estructurales computados (según reportado) para una unidad idealizada de alúmina hidratada: - Fórmula molecular (descriptor computado): \(\ce{Al2H2O4}\) - Peso molecular: 119.977 \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\) - Masa exacta / Masa monoisotópica: 119.958385 \(\mathrm{Da}\) - Área superficial polar topológica (TPSA): 44.4 - Número de donantes de enlace por hidrógeno: 1 - Número de aceptores de enlace por hidrógeno: 4 - Número de enlaces rotables: 0 - Número de átomos pesados: 6 - Carga formal: 0 - Complejidad: 34.2
Identificadores estructurales:
- SMILES: O.O=[Al]O[Al]=O
- InChI: InChI=1S/2Al.H2O.3O/h;;1H2;;;
- InChIKey: XXHQVTGCFGYKNL-UHFFFAOYSA-N
Estos descriptores reflejan una representación pequeña e idealizada en lugar de la completa heterogeneidad mineroquímica de las menas comerciales de bauxita.
Compatibilidades e Incompatibilidades
La bauxita y sus minerales componentes son generalmente compatibles con materiales comunes de construcción bajo condiciones secas y ambientales, pero la compatibilidad depende del proceso: - Incompatibilidades químicas: ácidos fuertes, álcalis concentrados y reactivos que contienen fluoruros pueden atacar los componentes de alúmina y silicatos; el ácido fluorhídrico y los ácidos minerales fuertes son particularmente agresivos hacia la ganga silícea y las fases de alúmina. - Incompatibilidades de proceso: la exposición a ambientes oxidativos a alta temperatura o atmósferas reductoras cambiará los ensamblajes de fase (deshidroxilación, sinterización) y puede influir en el manejo de material y la selección de hornos/calcinadores. - Preocupaciones en contacto con materiales: la naturaleza sólida abrasiva puede causar desgaste mecánico en transportadores y trituradoras; el polvo incorporado y finos pueden desgastar sellos y rodamientos.
No se proporcionan en el contexto actual datos experimentales de umbrales numéricos de corrosividad o límites de compatibilidad.
Uso y Seguridad
Contextos de Uso Industrial y Comercial
La bauxita es la materia prima principal para la producción industrial de alúmina y, mediante reducción electrolítica subsecuente, aluminio metálico. La refinación comercial emplea lixiviación cáustica de la bauxita para disolver las fases portadoras de alúmina y separar las ganga (procesamiento tipo Bayer), seguida de la calcinación para producir alúmina técnica (\(\ce{Al2O3}\)). La industria del aluminio abarca operaciones de minería, refinado y fundición donde la bauxita se procesa a gran escala.
Otros contextos documentados incluyen la manipulación de materiales a granel y ciertas aplicaciones en la industria petrolera, como su uso en operaciones de fracturación hidráulica; sus propiedades abrasivas y mineralógicas también pueden hacerla relevante en cadenas de suministro relacionadas con refractarios, abrasivos y propantes. En minería y refinado, los riesgos primarios de exposición provienen de operaciones mecánicas (rompimiento, voladuras, excavación, trituración, carga) que generan polvo suspendido en el aire.
Peligros y Consideraciones para el Manejo
Las clasificaciones agregadas de peligro para la bauxita indican que, como mena a granel, comúnmente se reporta como "No Clasificada" bajo criterios estándar de peligro para materiales puros; sin embargo, los riesgos en el lugar de trabajo están dominados por la exposición a partículas en suspensión y las impurezas específicas del material. Consideraciones clave de seguridad: - Peligro respiratorio: la inhalación de polvo respirable de bauxita puede causar irritación del tracto respiratorio; la exposición prolongada o repetida a polvos respirables tiene potencial de causar lesiones pulmonares. El contenido silíceo (reportado entre 10–30% de sílice amorfa fundida en algunas corrientes de material) puede incrementar el peligro respiratorio dependiendo del tamaño de partícula y la cristalinidad. - Ojos y piel: el polvo puede causar irritación mecánica en ojos y piel; el material húmedo o mojado puede provocar irritación abrasiva. - Peligros ambientales y del proceso: el polvo a granel puede presentar problemas de deslizamiento/de asentamiento y crear desafíos en la limpieza; el material puede ser abrasivo para el equipo.
Controles recomendados para el manejo y medidas de protección (orientación a nivel de clase): - Controles de ingeniería: supresión de polvo, ventilación de extracción localizada en puntos de trituración y transferencia, cintas transportadoras y sistemas de transferencia cerrados, y limpieza rutinaria para minimizar el polvo en suspensión. - Equipos de protección personal (EPP): protección respiratoria adecuada a las concentraciones medidas en el aire (p. ej., respiradores para partículas), protección ocular y ropa protectora para reducir el contacto cutáneo con el polvo. - Almacenamiento: mantener el material seco y contenido para limitar la generación de polvo y evitar la infiltración de agua que complique su manejo. - Emergencias y primeros auxilios: tratar el contacto con polvo mediante lavado de ojos y piel; en caso de inhalación, trasladar a aire fresco y buscar atención médica si los síntomas persisten.
Para información detallada sobre peligros, transporte y regulación, los usuarios deben consultar la Hoja de Datos de Seguridad (SDS) específica del producto y la legislación local aplicable.
