Η διαδικασία Bayer είναι μια βιομηχανική διαδικασία με την οποία ο βωξίτης καθαρίζεται σε αλουμίνα ή οξείδιο του αργιλίου. Ονομάστηκε από τον Karl Bayer, ο οποίος την ανέπτυξε στα τέλη του 19ου αιώνα, αυτή η διαδικασία είναι ένα ουσιαστικό ενδιάμεσο βήμα στην παραγωγή μετάλλου αλουμινίου. Η αλουμίνα παράγεται μέσω μιας σειράς ελεγχόμενων χημικών αντιδράσεων από βωξίτη, ένα φυσικό μετάλλευμα αλουμινίου. Τρία σημαντικά βήματα εμπλέκονται στη διαδικασία Bayer: εκχύλιση, καθίζηση και φρύξη.
Ο βωξίτης περιέχει τα ορυκτά που φέρουν αλουμίνιο βομίτη, γιββσίτη και διασπορά. Για την εξαγωγή αυτών των ορυκτών και της αλουμίνας σε αυτά, ο βωξίτης πρέπει να αλεσθεί σε μικρά σωματίδια και να διαλυθεί σε υδροξείδιο του νατρίου, ένα καυστικό υγρό. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας πέψης εφαρμόζονται ατμός και πίεση. Η αλουμίνα στα ορυκτά αντιδρά με το υδροξείδιο του νατρίου, σχηματίζοντας αργιλικό νάτριο.
Ορισμένα συστατικά του βωξίτη, όπως τα οξείδια του σιδήρου και τα πυριτικά, δεν διαλύονται κατά την πέψη. Αυτές οι ουσίες δημιουργούν μια ιλύ κόκκινης λάσπης, η οποία διηθείται από το υγρό που περιέχει αλουμίνα μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται καθίζηση. Η κόκκινη λάσπη πλένεται για να ανακυκλωθεί το αρχικό υδροξείδιο του νατρίου και τελικά αποθηκεύεται σε λίμνες. Δεδομένου ότι δεν μπορεί να ανακυκλωθεί και είναι εξαιρετικά δύσκολο να απορριφθεί και να αποθηκευτεί, η κόκκινη λάσπη είναι ένα ζήτημα απορριμμάτων για τις εγκαταστάσεις παραγωγής που χρησιμοποιούν τη διαδικασία Bayer.
Η καθίζηση είναι το επόμενο βήμα μετά την εκχύλιση. Το υδροξείδιο του αργιλίου καθιζάνει από το μείγμα αλουμίνας καθώς ψύχεται. Στερεοποιείται σε αυτή την κρυσταλλική κατάσταση σχηματίζοντας κρυστάλλους αλουμίνας γύρω από «σπόρους» αλουμίνας, σωματίδια που έχουν αιωρηθεί στις δεξαμενές επεξεργασίας για να προωθήσουν την ανάπτυξη των κρυστάλλων. Οι πιο χονδροειδείς κρύσταλλοι αλουμίνας αφαιρούνται για το επόμενο βήμα, ενώ οι μικρότεροι, λεπτότεροι κόκκοι επαναχρησιμοποιούνται ως σπόροι για την αντίδραση καθίζησης.
Το τελευταίο βήμα στη διαδικασία της Bayer είναι η φρύξη. Το μίγμα ιζημάτων από το προηγούμενο στάδιο θερμαίνεται σε θερμοκρασία περίπου 1,922°F (1,050°C). Αυτό προκαλεί το υδροξείδιο του αλουμινίου να εκπέμπει υγρασία στους υδρατμούς και να αποσυντίθεται χημικά σε αλουμίνα, το τελικό προϊόν. Στην ιδανική περίπτωση, τα παραγόμενα σωματίδια αλουμίνας θα είναι μικρά και λεπτά, περίπου στο μέγεθος των κόκκων άμμου.
Σχεδόν όλο το αλουμίνιο στον κόσμο παράγεται χρησιμοποιώντας αλουμίνα που παράγεται από τη διαδικασία Bayer. Μετά τον καθαρισμό της αλουμίνας από τον βωξίτη, τήκεται σε μέταλλο αλουμινίου. Οι χρήσεις του αλουμινίου είναι τεράστιες και ποικίλες, που κυμαίνονται από τις συσκευασίες των καταναλωτών έως τα ανταλλακτικά αυτοκινήτων, τα χρώματα, τα καλλυντικά, ακόμη και τα φαρμακευτικά προϊόντα. Η αυξημένη ανακύκλωση του αλουμινίου συνέβαλε στην άμβλυνση του προβλήματος των απορριμμάτων της κόκκινης λάσπης, καθώς η νέα αλουμίνα δεν παράγεται τόσο συχνά όσο στο παρελθόν.