Metalurgia Extrativa dos Metais

Metalurgia do Cobre

Cobre A palavra cobre é derivada cuprum, que significa metal da ilha de Chipre, onde foi descoberto em estado natural durante a Antigüidade. Atualmente, é obtido apartir de minérios, sendo os mais divulgados os minérios sulfurados. Dois destes minérios destacaram-se em primeiro plano: - A calcopirita (Cu2S + Fe2S3) cujo teor em cobre é de 34,5 %, - A calcosita (Cu2S) contendo cerca de 80 % de cobre. Os minérios oxidados e carbonatados também são encontrados freqüentemente: - A cuprita (Cu2O), óxido de cobre, - A azurita (2 CuCo3), carbonato de cobre.

HISTÓRICO O cobre foi o primeiro metal usado pelo homem. Acredita-se que por volta de 13.000 a.C. ele foi encontrado na superfície da Terra em forma de cobre nativo, um metal puro em seu estado metálico. Usado inicialmente para substituir a pedra como ferramenta de trabalho e na confecção de armas e objeto de decoração, o cobre foi uma descoberta fundamental na história da evolução humana. O fato de se ter encontrado objetos de cobre tão antigos em diversos lugares do mundo é prova da importância das propriedades do metal: durabilidade, resistência à corrosão, maleabilidade, ductibilidade e facilidade de manejo.

MINERAÇÃO E METALURGIA São classificadas de acordo com o sistema de exploração: - Céu aberto: mineral se encontra próximo da superfície - Subterrâneas: mineral se encontra em profundidade, necessitando de explosivos para sua extração.

Hidrometalurgia do cobre: contexto tecnológico Eletrólise Minério primário Solo Mina Britagem Aglome- ração Lixiviação em pilhas Eletrólito 40-60 g/l Cu Extração por solventes PLS 1-10 g/l Cu Separação Sólido- Líquido Lixiviação de concentrado Tratamento do rejeito Hidrometalurgia Minério oxidado Minério sulfetado Mina Britagem Moagem Flotação Secagem Concentrado 30% Cu Concentração Forno de fusão Matte 45-60% Cu blister 98,5% Cu Conversor Refino do anodo Eletrorrefino anodo 99,7% Cu Au, Ag Pirometalurgia H2SO4 or S elem. Catodo de cobre Fusão e trefilação Vergalhão Fabricação e uso Produtos de cobre Fonte: Vanessa Torres, CVRD

MINERAÇÃO E METALURGIA Da mina sai o minério contendo de 1% a 2% de cobre. Depois de extraído, britado e moído. Este concentrado é fundido em um forno onde ocorre a oxidação do ferro e do enxofre, chegando-se a um produto intermediário chamado matte, com 60% de cobre. Processamento do minério: Passa por células de flotação que separam a sua parte rica em cobre do material inerte e converte-se num concentrado, cujo teor médio de cobre é de 30%. Produção Primária: O concentrado é fundido em um forno onde ocorre a oxidação do ferro e do enxofre, chegando-se a um produto intermediário chamado matte, com 60% de cobre. Refino: O matte líquido passa por um conversor e, por meio de um processo de oxidação (insufla oxigênio para a purificação do metal), é transformado em cobre blister, com 98,5% de cobre, que contém ainda impurezas (como resíduos de enxofre, ferro e metais preciosos). O cobre blister, ainda no estado líquido, passa por processo de refino e é moldado, chegando ao ânodo com 99,5% de cobre. Depois é feita a eletrolise, onde se tem a pureza de 99,99%

PRODUÇÃO ELETROLÍTICA Eletrorrefinamento do cobre • Placas de Cu impuro são usadas como anodos, chapas finas de Cu puro são os catodos. • O sulfato de cobre ácido é usado como o eletrólito. • A voltagem através dos eletrodos é planejada para produzir cobre no catodo. • As impurezas metálicas não se depositam no catodo. • Os íons metálicos são coletados no sedimento no fundo da célula.

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS Boa resistência a corrosão Boa condutividade elétrica Boa condutividade térmica A cor e fácil fabricação são os principais motivos no qual o cobre é preferencial junto a outros metais. Tenacidade, resistência a fadiga e bom acabamento são também critérios para a seleção do cobre porém menos importantes.

LIGAS DE COBRE Cu + Al: Utilizada em peças para embarcações, trocadoresde calor, evaporadores e soluções ácidas ou salinas. Latão:Utilizada em moedas, medalhas, bijuterias, radiadores de automóvel, ferragens, cartuchos, diversos componentes estampados e conformados, entre outras aplicações. Bronze:É utilizada em tubos flexíveis, torneiras, varetas de soldagem, válvulas, buchas e engrenagens, entre outras aplicações. Cu+ Ni: Suas principais aplicações são cultivos marinhos, moedas, bijuterias e armações de lentes e trocadores de calor. Cu+Ni+Zn: São utilizadas em chaves, equipamentos de telecomunicações, decoração, relojoaria e componentes de aparelhos óticos e fotográficos, entre outras aplicações

Metalurgia do Ouro

História 3050-3400 AC Adornos / Valor Monetário (Egito) 1300 AC Separação gravítica / Adsorção em óleo 1100 AC Amalgamação 700 AC Cunhagem de moedas (Turquia)

Panorama histórico no Brasil O Brasil é um importante produtor de ouro, onde podemos destacar: No séc. XVIII foi considerado o maior produtor mundial (ciclo do ouro) No final do séc. XVIII houve forte declínio na produção No início do séc.XIX encerrou a era denominada “ciclo do Ouro” A partir de 1992 a produção empresarial assumiu a liderança da produção

Processo A definição da rota tecnológica para o tratamento dos minérios visando a extração de ouro inclui fatores econômicos e técnicos. Destacam-se, entre estes, as características mineralógicas da matriz e algumas propriedades física e química do metal, em última instância, delimitam o conjunto de operações passíveis de serem utilizadas no processamento.

FLUXOGRAMA SIMPLIFICADO O garimpo faz uso do processo de amalgamação do mercúrio

Principais regiões produtoras de Ouro * Brasil em torno e 2,0% Principais aplicações - Joalheria => 79,2% - Eletrônica , Odontologia e outros =>11,2% - Barras => 6,2% - Moedas => 3,4%

Metalurgia do Zinco

Propriedades Aplicações - Baixo ponto de fusão 419 C Baixa dutilidade (mas maleável entre 100 e 150 C) Alta resistência a corrosão Aplicações

Processo eletrolítico Beneficiamento de minério Sulfetados de Zinco Preparação do Minerio - Britagem e Moagem Ciclonagem e espessamento Flotação ( 30 a 40% de Zn) Filtragem Ustulação Processo eletrolítico A ustulação produz um óxido solúvel em meio levemente ácido. A solução, após purificação, é enviada para a eletrólise. Os produtos da eletrólise são: o zinco metálico de alta pureza e o ácido sulfúrico reutilizado como lixiviante. Responsável por ~85% da produção mundial.

Metalurgia do Niquel

Generalidades - Metal dútil e tenaz devido à sua estrutura CFC; - Temperatura de fusão de 1453C, densidade 8902 kg/m3, módulo de elasticidade 204000 MPa; - Pode ser encontrado sob diversas formas: barra, chapa, tubo, ou produtos de fundição; - Usado principalmente como elemento de liga em aços, apenas 13% são usado em ligas baseadas em níquel; - Ligas de níquel possuem a capacidade de suportar condições muito severas em termos de corrosão, temperatura elevada, elevadas tensões de serviço, ou uma combinação destes fatores.

Características: Exemplos de aplicação: – Resistência a quente; – Resistência à corrosão; – Reduzida variação dimensional; – Ligas com efeito de memória (Ni-Ti); – Ligas com elevada resistência elétrica (para aquecimento). Exemplos de aplicação: – Turbinas de aviões; – Turbinas de vapor; – Centrais nucleares; – Instalações químicas e petroquímicas.

Particularidades O níquel é ligado para melhorar as suas já boas propriedades de: – Resistência à corrosão – Resistência à temperaturas elevadas. - Mantém as propriedades de ductilidade e tenacidade inerentes à sua matriz austenítica (C.F.C.) Normalmente, dividem-se as ligas de níquel em 5 grandes grupos: – Níquel comercialmente puro – Ligas bináias; – Ligas ternárias – Ligas complexas; – Super ligas.

Propriedades mecânicas

Tecnologias disponíveis para processamento