Il processo Bayer per la produzione dell'allumina

Il processo Bayer è il metodo principale, e ad oggi maggiormente usato, per produrre allumina dalla bauxite. Prende il nome da Karl Bayer che lo inventò nel 1887.
La bauxite (Al2O3•nH2O) è il minerale più importante dal quale si ricava l'alluminio, ma contiene solamente il 30-54% di allumina, Al2O3, mentre la restante parte è formata principalmente da silice (ovvero biossido di silicio, SiO2), ossidi di ferro e diossido di titanio.
L'allumina, dunque, necessita di un processo di purificazione prima di poter essere trasformata in alluminio metallico. Nel processo Bayer la bauxite viene lavata con una soluzione di idrossido di sodio, NaOH, a 175 °C (fase generalmente chiamata digestione). Questa operazione converte l'allumina in Al(OH)4-, secondo la reazione:
\mathrm {Al_2O_3 \cdot nH_2O + NaOH \ \xrightarrow{\triangle} \ Na\left [Al(OH)_4 \right] (+ Fe_2O_3 + TiO_2 + ...)}
Gli altri componenti della bauxite non possono essere dissolti nel bagno idrossilico; vengono perciò filtrati e scartati quali impurità solide. La mistura di tali impurità solide viene gergalmente chiamata fango rosso e presenta non pochi problemi di smaltimento. Successivamente il bagno idrossilico viene raffreddato, consentendo all'idrossido di alluminio di precipitare sotto forma di solido bianco e vaporoso; tale fase è detta, per l'appunto, precipitazione.
\mathrm {Na\left[Al(OH)_4 \right] \ \xrightarrow{\mathcal 5} \ Al(OH)_3 + NaOH}
Infine, l'idrossido di alluminio viene scaldato fino a 1050 °C, temperatura alla quale inizia la decomposizione chimica in allumina (fase dicalcinazione), con rilascio di vapor d'acqua:
\mathrm {2 \ Al(OH)_3 \ \xrightarrow{\triangle} \ Al_2O_3 + 3 \ H_2O}
Gran parte dell'allumina prodotto mediante processo Bayer viene successivamente fusa per la produzione di alluminio.

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