Produção de Metais Não Ferrosos Cobre

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Processos Metalúrgicos

PROF.: KAIO DUTRA

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Produção de Metais Não Ferrosos

Cobre

◦ Os minérios de cobre podem ser sulfetados ou óxidos, além, mais raramente, do próprio cobre nativo.

◦ Geralmente, o teor de metal contido é muito baixo, da ordem de 1 a 3%.

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Cobre

◦ A primeira fase do processo de extração do cobre é a concentração do seu minério.

◦ Este é peneirado, britado, moído e submetido ao processo de flotação, que consiste na adição de água, misturada com produtos químicos adequados. Essa mistura molha somente as partículas chamadas estéreis, que se decantam, formando um lodo.

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Cobre

◦ Esse concentrado é levado a um forno de reverbero, juntamente com fundente, cuja função é formar a escória pela sua combinação com as impurezas do concentrado. Obtém um sulfeto duplo de cobre e ferro, denominado "mate", contendo geralmente entre 35 e 55% de cobre metálico, além de ferro e enxofre. ◦ A temperatura do forno é superior a

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Produção de Metais Não Ferrosos

Cobre

◦O mate é a seguir oxidado num

"conversor", onde é introduzida uma

corrente de ar que, em presença de

sílica, atravessa o mate liquido.

◦Essas

reações

são

de

natureza

exotérmicas.

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Cobre

◦ O metal resultante é chamado "cobre blister”, contendo em geral de 98 a 99,5% de cobre e as impurezas como antimônio, bismuto, chumbo, ferro, níquel, selênio, enxofre, telúrio e zinco. ◦ O "cobre blister" deve ser refinado, sendo o

processo clássico o de "refinação a fogo". Os fornos empregados são do tipo "revérbero", aquecidos a óleo, gás ou carvão moído.

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Produção de Metais Não Ferrosos

Cobre

◦ Outro método de refino consiste na "refinação eletrolítica".

◦ Nela, empregam-se anodos de cobre fundidos a partir de cobre blister refinado a fogo, com um teor mínimo de cobre de 99%.

◦ O eletrólito, mantido a uma temperatura entre 40° e 60°C, é uma solução de sulfato de cobre.

◦ O cobre deposita-se sobre o catodo que, por sua vez, é de cobre, com a mesma pureza do cobre a ser nele depositado.

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Cobre

◦Algumas ligas de cobre:

◦ Latão: Cobre + Zinco (5 – 45%);

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Alumínio

◦ O minério de alumínio predominante é a bauxita, a qual é constituída essencialmente de um óxido hidratado Al203H20 contendo ainda óxido de ferro, sílica, óxido de titânio e pequenas quantidades de outros compostos. Nos minérios utilizados na produção de alumínio, o teor de Al2O3 varia de 40 a 60%.

◦ A metalurgia do alumínio compreende basicamente duas fases:

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Produção de Metais Não Ferrosos

Alumínio

◦ Para a obtenção da alumina, emprega-se, quase que exclusivamente o processo Bayer. ◦ A bauxita é inicialmente britada e, em

seguida, moída em moinhos de bola.

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Alumínio

◦ Completado o processo de digestão, a solução de aluminato de sódio é tratada por sedimentação ou decantação e por filtração sob pressão, de modo a separá-la dos resíduos em suspensão, constituídos essencialmente de um hidróxido de ferro impuro contendo a maior parte da sílica, outras impurezas e uma pequena quantidade de alumina.

◦ Depois da filtração, a solução é levada a um tanque de resfriamento e aos depósitos de precipitação.

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Produção de Metais Não Ferrosos

Alumínio

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Produção de Metais Não Ferrosos

Alumínio

◦O catodo corresponde ao fundo da

célula eletrolítica e ao alumínio que se

forma paulatinamente, o anodo é

constituído de eletrodos de carbono.

◦A operação é realizada a cerca de

950°C.

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Alumínio

◦ Para obter-se alumínio de pureza 99,99%, é necessária uma refinação adicional, o que pode ser feito eletroliticamente, numa cuba eletrolítica semelhante à empregada na redução da alumina.

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Zinco

◦ O principal mineral de zinco é a blenda Zns; sua ganga é de natureza sílico-calcária, podendo, às vezes, conter galena (mineral de chumbo), sulfeto de cádmio e ferro. Outros minerais são a "smithsonita" (ZnCO,) e a willemita (ZnSO4).

◦ Os minérios são inicialmente concentrados de modo a elevar-se o teor de zinco para 50 ou 60%. A concentração é realizada por gravidade ou por flotação. ◦ Os dois processos básicos de obtenção do zinco são:

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Zinco

◦ No processo pirometalúrgico, o minério concentrado sofre uma operação inicial de ustulação (fazer expelir uma substância da outra), à temperatura entre 550°C e 600°C, com o objetivo de dessulfurá-lo, sendo a reação fundamental a seguinte:

◦ Misturado com coque, o minério ustulado, ou seja, o ZnO, é submetido a um processo de destilação, a cerca de 1.400°C, ocorrendo a seguinte reação básica:

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Produção de Metais Não Ferrosos

Zinco

◦ No processo hidrometalúrgico, as primeiras fases são idênticas às do processo anterior, resultando igualmente ZnO.

◦ Este é submetido a uma operação de “lixiviação", realizada pelo ataque com uma solução de ácido sulfúrico a 10% de concentração a 60°C. Resulta uma solução de ZnSO2 que deve ser purificada, sendo, para isso, submetida a operações de concentração e filtragem.

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Zinco

◦ Do processo resulta uma solução pura de ZnSO4, a qual é submetida uma "eletrólise", em cuba eletrolítica onde os anodos são de chumbo e os catodos de alumínio. Opera-se essa eletrólise com elevada densidade de corrente e temperatura em torno de 400°C.

◦ O zinco deposita-se no catodo, com pureza que pode ser superior 99,98%.

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Produção de Metais Não Ferrosos

Estanho

◦ O principal minério é a cassiterita SnO2, geralmente muito impuro, pois o teor de estanho contido é, em média, 1%. Há minérios contendo a 4% de estanho. Os metais associados à cassiterita são, entre outros, W, Pb, Zn e Cu.

◦ Inicialmente, procede-se, por intermédio de mesas vibratórias, flotação e separação magnética.

◦ O concentrado é submetido a uma ustulação de modo a serem removidos o enxofre, o arsênio e o antimônio.

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Produção de Metais Não Ferrosos

Estanho

◦O SnO

2

é misturado com coque e fundente e levado a um forno

de revérbero ou elétrico.

◦O

processo,

aparentemente

simples,

apresenta

certas

dificuldades, entre as quais a temperatura final de redução, que

não pode ser muito elevada, para evitar perda do metal por

volatilização.

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Produção de Metais Não Ferrosos

Chumbo

◦ O principal minério é a galena PbS, em que o teor de chumbo varia de 1 a 12% e as impurezas são mais freqüentemente de natureza silicosa; às vezes, são calcárias. ◦ Nesses minérios, os outros elementos metálicos que podem

ocorrer são: zinco, prata, cobre, antimônio, arsénio, bismuto, cadmio, estanho, germânio, ouro, selênio etc.

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Chumbo

◦A redução se faz em "forno de cuba", onde se

introduz o sintetizado, coque e fundente. O

coque atua como combustível e redutor. A

redução é direta e indireta:

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