O refino da alumina da extração da bauxita é a primeira etapa para a produção do alumínio e requer grande esforço de mão de obra e energia. “A bauxita extraída de jazidas minerais é convertida primeiro em alumina e depois transformada em alumínio por eletrólise. A filtração e a separação são fundamentais nos dois processos produtivos realizados em condições desafiadoras, como pH, temperatura e parâmetros de qualidade requeridos” – menciona Rogerio Ueno, diretor-geral da Sefar. São aplicações de diversos setores que utilizam: construção civil, fabricação de cimento, transporte, eletricidade, bens de consumo, embalagens, equipamentos, cerâmicas, produtos químicos, maquiagens, latas de refrigerante, lava-louças, revestimentos, peças automotivas e esquadrias de alumínio, entre outras. 

Protagonistas
Os resultados dos filtros na eficiência e responsabilidade da indústria. “A filtração influencia diretamente a produtividade, a segurança dos trabalhadores e a sustentabilidade de toda a cadeia do alumínio – da bauxita ao produto final. Com as tecnologias digitais, os sistemas de filtração ganham ainda mais protagonismo, permitindo decisões mais ágeis, manutenção preditiva e otimização de recursos” – afirma Mateus Sepinho, coordenador de marketing e vendas da CSI Filtros e Nãotecidos.
Os benefícios não param por aí. “Uma filtração eficiente atende às exigências da sociedade e dos órgãos ambientais, que cobram maior transparência, segurança operacional e redução dos impactos no meio ambiente. Avançar na tecnologia dos filtros não é apenas escolha técnica, mas compromisso com a responsabilidade socioambiental e o futuro da indústria” – pontua.
A filtração na produção de alumina e alumínio traz eficiência, produtividade e qualidade da bauxita até chegar às peças de carro ou latinhas de alumínio. Realizada em refinarias, a filtração de alumina remove impurezas de partículas suspensas finas, como ferro e sílica. A alumina é transformada em alumínio no refino.

Reservas brasileiras
O Instituto Brasileiro de Mineração (Ibram) prevê investimentos de 1,9% no setor de bauxita entre 2025 e 2029. As reservas brasileiras de bauxita chegam a 2,7 bilhões de toneladas. A alumina e o alumínio produzidos no Brasil são de qualidade e utilizam fontes de energia limpas e com menor emissão de CO₂. 
Globalmente, calculam-se entre 55 bilhões e 75 bilhões de toneladas os recursos mundiais de bauxita. Chega a 90% a produção mundial da bauxita para obter alumina (Al₂O₃), voltada à indústria do alumínio. 

Minério e matéria-prima                
Encontra-se bauxita na superfície ou nas camadas de rochas sedimentares de “argila bauxítica”. A bauxita é um minério avermelhado transformado em alumina. Enquanto a alumina pura é um pó branco fino duro insolúvel em água usada como matéria-prima para produzir alumínio. A alumina extraída no refinamento é aquecida e filtrada. A alumina remanescente é seca até se transformar em pó branco.  
Relação entre bauxita, alumina e alumínio:
• 4 toneladas de bauxita obtêm 2 toneladas de alumina e 1 tonelada de alumínio;
• Outro exemplo: de 2 toneladas de bauxita, recupera-se somente 1 tonelada de alumina, 50% do material minerado é resíduo.

Refino
O principal método utilizado pela indústria no refino da bauxita para a obtenção da alumina é o processo Bayer.

Demanda de filtros
Entre os desafios hoje para equipamentos de filtração na produção de alumina, está a demanda contínua de incrementos para a capacidade dos filtros nos processos. “Muitos tipos de filtros e respectivas instalações já têm décadas de ciclo de vida, o que limita atender à quantidade de incrementos. Algumas instalações, por sua avançada ‘idade’, oferecem perda de eficiência em face dos equipamentos mais modernos e tecnológicos. Na filtração de resíduos de lama vermelha, os volumes de material em filtragem são muito grandes, o que implica significativos investimentos em quantidade de filtros para atender à demanda do processo” – explica Nuno Laranja Pontes, gerente global de Produto da Valmet.
Para operadores e gestores das plantas, um dos desafios é a temperatura do processo. “Em alguns casos, a temperatura vai de 100°C a quase 1.000°C, dependendo do processo. Estas temperaturas podem degradar o meio filtrante rapidamente caso a seleção do material esteja equivocada” – diz Ueno, da Sefar.
A eficiência dos filtros é outro desafio para a equipe de gestão e operação. “A eficiência dos filtros é relevante tanto na captura dos sólidos da filtração a seco; quanto na umidade da torta e sólidos no filtrado na filtração a úmido” – enfatiza.
Mais um desafio é a vida útil dos tecidos filtrantes. “A vida útil dos tecidos filtrantes é muito controlada pelos operadores e gestores porque influencia no custo operacional, na disponibilidade e na produção das plantas” – pontua Ueno.
A filtração na indústria de alumínio enfrenta diversos desafios técnicos e operacionais. Além da resistência a temperaturas elevadas, os materiais filtrantes enfrentam  ambientes altamente alcalinos ou corrosivos, exigindo soluções robustas e duráveis. “A formação de crostas e incrustações nos tecidos filtrantes reduz a eficiência do processo e impõe sistemas contínuos de lavagens e limpezas ou trocas frequentes dos elementos filtrantes” – relata Mateus Sepinho, da CSI Filtros. 
Existem partículas ultrafinas presentes no licor aluminato. “A presença de partículas ultrafinas no processo, como aquelas no licor aluminato, demanda filtros com alta precisão e múltiplas camadas de retenção” – ressalta.
Soma-se ainda o enorme volume de resíduos gerados, como a lama vermelha. “A gestão desse volume de resíduos da lama vermelha exige sistemas de filtração de alto desempenho para reduzir a umidade e viabilizar a disposição segura” – aponta Mateus Sepinho.

Saúde 
Partículas de pó pequenas requerem filtros de alta retenção de poeiras e filtragem do ar. Na produção de alumina e alumínio, os filtros são essenciais para o controle ambiental e a saúde ocupacional. “Tanto na fabricação da alumina quanto do alumínio primário, pós finos contêm óxidos metálicos no processo Bayer ou fluoretos na fabricação de alumínio. É importante a prevenção de doenças e problemas respiratórios causados pelo contato com estes pós finos na empresa, na localidade onde a planta está instalada e nas comunidades próximas” – adverte Ueno, da Sefar.

Integração
Os equipamentos instalados nas plantas estão integrados a um controle central do processo, SDCD. Além do software e hardware, eles contam com uma série de dispositivos e instrumentos interconectados para controlar a planta em tempo real, mitigar riscos e reduzir falhas. “Esta integração no SDCD permite aos operadores e gestores da planta extraírem dados estatísticos para avaliar as tendências, otimizar o processo e garantir a segurança operacional. Outra tendência é a de que mais e mais os elementos filtrantes sejam monitorados por meios digitais para controle da troca e análise de falhas” – destaca Ueno. 

Filtros inteligentes 
Diversas plantas de alumina e alumínio já operam com recursos digitais que tornam os filtros mais eficientes, seguros e previsíveis para a eficiência industrial. Sensores IoT (Internet das Coisas) se destacam e softwares de manutenção preditiva monitoram contínuo variáveis críticas:
• Pressão diferencial antes e depois do elemento filtrante, indicando o acúmulo de partículas e a troca ou limpeza;
• Temperatura do fluido ou do ambiente para a integridade dos materiais filtrantes;
• Umidade residual na torta de filtração, relevante em filtros prensa e a vácuo;
• Vibração e fluxo de ar em filtros de poeira, apontando falhas mecânicas ou entupimentos.
Esses dados são integrados a sistemas de controle que geram alertas automáticos para intervenções rápidas quando os parâmetros saem das faixas ideais. “Em plantas mais avançadas, modelos digitais, os digital twins, simulam o comportamento dos filtros em tempo real, prevendo falhas antes que ocorram” – comenta Mateus Sepinho, da CSI Filtros. Sistemas de lavagem automatizada utilizam essas informações para acionar ciclos de limpeza com base no desempenho real do filtro, e não apenas em intervalos fixos. Essa prática melhora a eficiência energética, reduz paradas não programadas e prolonga a vida útil dos elementos filtrantes.

Prensagem 
A lama vermelha é resíduo sólido tóxico produzido na extração de alumínio da bauxita composta por sílica, ferro, alumina e cálcio. O conteúdo da lama vermelha é perigoso para o meio ambiente, assim como seu grande volume. “Os avanços na tecnologia de filtragem são urgentes para a eliminação progressiva de barragens de rejeito e viabilizar o empilhamento a seco com estabilidade geotécnica e menor impacto ambiental. O consumo energético, especialmente em filtros prensa, que embora apresentem alta eficiência, operam com elevados custos de energia devido à pressurização necessária” – alerta Mateus Sepinho.
Segundo Pontes, da Valmet, a etapa de filtragem de resíduo de lama vermelha tem sido tópico-alvo de expansão global de muitas legislações de impacto ambiental. “Há alguns anos, a prática corrente de armazenamento de resíduo seria o uso de barragens de rejeitos. A prensagem de lama vermelha possui menor impacto ambiental e torna-se procedimento muito mais seguro para os operadores das refinarias de alumina, assim como para as comunidades envolvidas a estas instalações” – destaca. 
Conforme Ueno, da Sefar, este processo de filtração no passado se utilizava de filtros de tambor a vácuo que, porém, não propiciavam empilhamento a seco. Em algumas operações, a lama vermelha era depositada em barragens, como as das mineradoras. “Com a mudança de postura das empresas, visando operação mais segura, maior economia de espaço e maior recuperação da água, as refinarias de alumina têm migrado para o filtro prensa” – relata.

Produção
As etapas principais de refinação de alumina podem ser resumidas em digestão, clarificação, precipitação e calcinação:

Etapas de filtração no processo Bayer
Após sua mineração, a bauxita é lavada e triturada. Depois, transportada para a refinaria para moagem em moinhos de bolas e barras com uma solução de soda cáustica e cal. No processo Bayer, o minério de bauxita é aquecido em vasos de pressão junto de solução de hidróxido de sódio – soda cáustica – a uma temperatura de 150ºC a 200°C. Nestas temperaturas, a alumina é dissolvida como aluminato de sódio em um processo de extração. A produção nas refinarias de alumina é dividida em:
Lado vermelho – Onde se realiza o processamento inicial da bauxita e as impurezas sólidas são removidas do licor rico, que contém a alumina dissolvida. São duas etapas principais: a digestão e a clarificação. 
Lado branco – Aqui, a alumina dissolvida é precipitada no licor rico com a ajuda de cristais de sementes de alumina, ou sementes finas, e o hidrato de alumina final segue para o calcinador ou os fornos para evaporar a umidade restante. A precipitação e a calcinação fazem parte das duas etapas principais.

Resíduos
Após a etapa de digestão, a alumina em solução é separada dos resíduos de bauxita. Por consistirem de partículas muito finas, utilizam-se espessadores e são adicionados agentes floculantes. Os resíduos de bauxita do subfluxo dos espessadores são resíduos de lama vermelha que passam pelos filtros prensa para atingir o teor de umidade desejado de 25%-30% e dispostos nas zonas de empilhamento de lama vermelha. 

Filtração de lama vermelha (red mud)
Rejeito obtido na sedimentação do material digerido é o underflow ou afundado dos espessadores e lavadores de lama vermelha que também separam o licor.

Clarificação do licor
O licor gerado após a digestão da bauxita em uma solução cáustica é clarificado para a remoção de resíduos. A lama vermelha é separada do licor aluminato com filtros a vácuo e decantadores, com uso de tricálcio aluminato (TCA) como auxiliar. O licor gerado nesta etapa é o que se tornará o produto final. São utilizados filtros de pressão.

Filtragem de segurança 
A filtragem de segurança é etapa de refino da bauxita, que remove impurezas de partículas suspensas finas, com filtro de pressão vertical. A filtração de polimento do licor transborda o clarificado final. O overflow dos espessadores, licor rico que contém a alumina dissolvida, é agora filtrado com filtros pressurizados para remover os últimos vestígios de resíduos sólidos do licor rico. O filtrado segue para a precipitação e a torta resultante será resíduo de lama vermelha direcionado aos filtros de lama vermelha. 

Cristais de sementes
Os chamados cristais de sementes, sementes finas de hidrato de alumina que recirculam de fases posteriores, são adicionados ao licor rico no início do ciclo de precipitação, chamado de filtração de sementes. Os cristais de alumina começam a crescer em redor das sementes, depositando-se no fundo dos tanques de precipitação, de onde são retirados e transferidos para “tanques espessantes”. 
Na fase final do ciclo de precipitação, para a obtenção das sementes finas, os cristais de sementes são classificados e separados em cristais grossos e finos. Os cristais grossos avançam para a calcinação, enquanto os cristais finos são filtrados com filtros de disco a vácuo e introduzidos no início do ciclo de precipitação.

Lavagem de hidratos 
Na etapa de filtração de hidrato, o fluxo de sementes grossas, a polpa de hidrato, é filtrado e lavado para remover a umidade restante em filtros de mesa rotativa a vácuo. 

Filtração da alumina
Após a precipitação do licor obtida na primeira etapa do processo, o licor oriundo da clarificação passa por precipitação para formar o óxido de alumina. A filtração é feita para que o produto seja alimentado em um calcinador.

Calcinação
O fluxo de sementes grossas, a polpa de hidrato, é transferido por tapete rolante aos fornos de calcinação ou calcinadores. O calcinador dará forma e característica finais ao produto.

Eletrólise 
Depois de sua produção, a alumina oriunda do refino é convertida em alumínio metálico por eletrólise no processo Hall-Héroult. A filtração é feita para a remoção de impurezas:
Filtração da alumina em pó antes da eletrólise: elimina impurezas antes das cubas eletrolíticas. Durante o transporte pneumático e alimentação das cubas, sistemas de exaustão com filtros cartucho ou bag capturam poeiras finíssimas. São utilizados ainda ciclones e filtros de manga.
Filtração da criolita: a criolita e outros componentes reduzem a temperatura de eletrólise. São usados ciclones e filtros de manga.
Filtração dos gases das cubas eletrolíticas: na eletrólise, as cubas operam em alta temperatura e liberam gases tóxicos contendo flúor e outras impurezas, fazendo-se necessária uma etapa de filtração. São utilizados ciclones, precipitadores eletrostáticos e filtros manga, que retêm essas partículas.
São sistemas muito úteis. “Esses sistemas protegem os trabalhadores contra materiais tóxicos, evitam acúmulo e emissão de poeira no ambiente e permitem reaproveitamento de materiais, como pó de alumina” – afirma Mateus Sepinho, da CSI Filtros.

Etapas industriais
Após a solidificação, o alumínio passa por etapas industriais, como laminação, trefilação e extrusão de perfis, e a filtração:
• Em ambientes de laminação, sistemas de exaustão com filtros de alta eficiência controlam névoas de óleo e vapores gerados durante o processo;
• Na trefilação e perfilação, onde há uso intensivo de fluidos de corte, entram em ação os filtros coalescentes e separadores óleo-neblina, que mantêm o ar limpo e o ambiente seguro;
• Os sistemas de lubrificação e acionamento contam com filtros hidráulicos e filtros de lubrificantes que removem partículas sólidas e contaminantes do óleo, garantindo o desempenho dos equipamentos e aumentando a sua vida útil. 

 

Contato das empresas
CSI Filtros e Nãotecidos: www.csifiltros.com.br
Sefar: www.sefar.com 
Valmet: www.valmet.com
 

Referências bibliográficas:

* HEIDER, Mathias; FONSECA, David Siqueira; e COSTA, Maria do Rosário Miranda. Especialistas em Recursos Minerais da Agência Nacional de Mineração (ANM). Cadeia produtiva da bauxita/alumínio no Brasil. In The Mine, 16 dez. 2024. Disponível em: https://www.inthemine.com.br/site/cadeia-produtiva-da-bauxita-aluminio-no-brasil