Escola Salesiana do Estoril Química – 12º ano Minérios e Extracção de Metais Meio ambiente: Os processos industriais da exploração mineral formam produtos indesejáveis muitas vezes tóxicos para o meio ambiente. Podem então surgir a contaminação química das águas e solos por iões de metais tóxicos como o mercúrio ou o chumbo, a erosão e a perda de biodiversidade. Além disso os minérios são recursos limitados, que estão a diminuir a cada dia que passa, a solução passa por reciclar, reutilizar, reduzir o consumo e investigar materiais alternativos. Metalurgia: A metalurgia consiste na extracção e tratamento dos metais de seus minérios. Os metais aparecem, na natureza, na sua forma de iões positivos (n.o. positivo), nos minérios. Para obtermos o metal (n.o. zero) temos então que fazer a redução desses iões por processos químicos de oxidação- redução a partir do minério. Os métodos mais comuns de redução são: o pirometalúrgico, o electrolítico, o deslocamento metálico. Extracção de Jazigos minerais: É do jazigo mineral que se faz a extracção dos minérios. O material que é aproveitado da exploração chama-se minério e o que é rejeitado chama-se ganga ou estéril. Bibliografia: FERREIRA, António José; GIL, Victor; PAIVA, João; VALE, João; 12 Q Química 12º ano, Texto Editores Lda., Lisboa, 2005 DIAS, A. Guernerv, GUIMARÃES, Paula, et al, Geologia 11, 1º edição, Areal Editores, Porto, 2007 Minerais: Com a excepção do ouro e da prata, os metais não aparecem na natureza na sua forma elementar ou nativa, mas sim, combinados com outros elementos. A essa combinação dá-se o nome de minerais. 1 Daniela Cattini Gortan Pirometalurgia do ferro : Pirometalurgia do ferro : A pirometalurgia consiste na obtenção do metal livre através da utilização de altas temperaturas. São introduzidos num alto-forno o minério, o coque (carbono em forma de carvão) e o carbonato de cálcio (CaCO 3 ) que reage com as impurezas facilitando a sua remoção. Na parte superior do forno (200ºC a 700ºC) ocorrem as seguintes reacções (utilizando a hematite): 3Fe 2 O 3 (s) + CO(g) → 2FeO.Fe 2 O 3 (s) + CO 2 (g) FeO.Fe 2 O 3 (s) + CO(g) → 3FeO(s) + CO 2 (g) É nessa parte superior que ocorrem também as reacções do calcário: CaCO 3 (s) → CaO(s) + CO 2 (g) CaO(s) + SiO 2 (s)→ CaSiO 3 (s) Nas partes mais quentes do forno ocorre a reacção de redução final, produzindo ferro líquido: FeO(s) + CO(g) → Fe(l) + CO 2 (g) Electrometalurgia do sódio : Electrometalurgia do sódio : A electrometalurgia consiste na obtenção do metal livre através da electrólise (uso de energia eléctrica). A electrólise do cloreto de sódio fundido (NaCl(l)) é feita através da célula de Downs para obter sódio metálico. Dadas as temperaturas elevadas, o sódio metálico permanece líquido e como é menos denso que o NaCl fundido sobe à superfície de onde pode ser removido da célula. Electrometalurgia do alumínio: Electrometalurgia do alumínio: A electrólise do alumínio é feita através da célula do processo de Hall. É utilizada uma mistura de óxido de alumínio (Al 2 O 3 ) com criolite (Na 3 AlF 6 ). No ânodo de grafite irá ocorrer a oxidação do carbono: C(s) + 2O 2- (l) → CO 2 (g) + 4e - No cátodo de ferro (a estrutura) irá ocorrer a redução do alumínio: Al 3+ (l) + 3e - → Al(l) A equação geral pode escrever-se: 2Al 2 O 3 (l) ——————→ 4Al(l) + 3O 2 (g) Energia eléctrica Deslocamento metálico: Quando temos metais com baixa reactividade, podemos reduzi-lo utilizando outro metal com maior poder de redução. Exemplo, V 2 O 5 (s) + 5Ca(l) → 2V(l) + 5CaO(s) Cr 2 O 3 (s) + 2Al (s) → 2Cr (l) + Al 2 O 3 (s) Cu(s) + 2 Ag + (aq) → Cu 2+ (aq) + 2 Ag(s) I. Principais fontes minerais de alguns metais a. Jazigo de Chuquicamata b. Esquema do alto-forno c. Alto-forno d. Esquema da electrólise do sódio e. Esquema da electrólise do alumínio Gortan, D. C. 1