عملية باير هي عملية صناعية يتم من خلالها تنقية البوكسيت إلى الألومينا، أو أكسيد الألومنيوم. سميت العملية على اسم العالم كارل باير، الذي طورها في أواخر القرن التاسع عشر، وهذه العملية هي خطوة وسيطة أساسية في إنتاج معدن الألمنيوم. يتم إنتاج الألومينا من خلال سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تسيطر عليها من البوكسيت، وخام الألومنيوم بشكل طبيعي. ثلاث خطوات رئيسية هي المشاركة في عملية باير: الاستخراج، الترسيب، والتكلس.
البوكسيت يحتوي على بعض المعادن التي تحمل الألومنيون مثل بوهميت، جيبزيت، و دياسبور. لاستخراج هذه المعادن والألومينا فيها، يجب أن يصل البوكسيت إلى جزيئات صغيرة ويذوب في هيدروكسيد الصوديوم، وهو السائل الكاوي. يتم تطبيق البخار والضغط أثناء عملية الهضم هذه. تتفاعل الألومينا في المعادن مع هيدروكسيد الصوديوم، وتشكل ألومينات الصوديوم.
بعض مكونات البوكسايت، مثل أكاسيد الحديد والسيليكات، لا تذوب أثناء الهضم. هذه المواد بعض الطين الأحمر، الذي يتم تصفيته من السائل الذي يحتوي على الألومينا من خلال عملية تسمى التسوية. يتم غسل الطين الأحمر لإعادة تدوير هيدروكسيد الصوديوم الأصلي، ويتم تخزينه في نهاية المطاف في البرك القابضة. وبما أنّه لا يمكن إعادة تدويره ومن الصعب للغاية التخلص منه وتخزينه، فإن الطين الأحمر هو مشكلة نفايات لمرافق الإنتاج باستخدام عملية باير.
الترسيب هو الخطوة التالية بعد الاستخراج. هيدروكسيد الألومنيوم يترسب من خليط الألومينا بعد تبريده. ويصلب في هذه البلورة عن طريق تشكيل بلورات الألومينا حول “بذور” الألومينا، والجسيمات التي علقت في خزانات المعالجة لتعزيز نمو الكريستال. تتم إزالة بلورات الألومينا الخشنة للخطوة التالية، في حين يتم إعادة استخدام الحبوب الأصغر حجماً، كبذور لتفاعل الترسيب.
الخطوة الأخيرة في عملية باير هي التكليس. يتم تسخين خليط الرواسب من الخطوة السابقة إلى درجة حرارة حوالي 1,922 درجة فهرنهايت (1,050 درجة مئوية). هذا يجعل هيدروكسيد الألومنيوم يُعطي الرطوبة في بخار الماء وتتحلل كيميائيا إلى الألومينا، والمنتج النهائي. من الناحية المثالية، فإن جزيئات الألومينا المنتجة تكون صغيرة وغرامة، تقريبا حجم حبيبات الرمل.
ويتم إنتاج جميع الألمنيوم في العالم تقريبا باستخدام الألومينا الناتجة عن عملية باير. بعد تنقية الألومينا من البوكسيت، يتم صهره إلى معدن الألمنيوم. استخدامات الألومنيوم واسعة ومتنوعة، بدءاً من تغليف المستهلك إلى قطع غيار السيارات والدهانات ومستحضرات التجميل، وحتى المستحضرات الصيدلانية. وقد ساعدت زيادة إعادة تدوير الألمنيوم على التخفيف من مشكلة نفايات الطين الأحمر، لأن الألومينا الجديدة لا تنتج كما كان الحال في الماضي.
