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METALURGIAMETALURGIAMETALURGIAMETALURGIA

Professor: Alin Jnior Machado Chaves

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ndice

Captulo 01 - Introduo- Histria da Metalurgia e conceitos ..................................... 04

Introduo O Uso dos Metais O trabalho do Ferro A Tcnica de Fundio do Ferro O Mundo Medieval A Alquimia A Revoluo Cientifica A Revoluo Industrial O Ferro e o ao na construo O Ferro e o ao no Brasil Estruturas metlicas na construo Bibliografia

Captulo 02 - Metalurgia Extrativa Conceitos, diviso bsica (hidrometalurgia, pirometalurgia e eletrometalurgia) ...................................................... 15

Processos de Extrao e Recuperao Pirometalurgia Pirometalurgia No-ferrosa Hidrometalurgia Eletrometalurgia Bibliografia

Captulo 03 - Metalurgia Extrativa dos Metais ............................................................... 28

Cobre Ouro Zinco Nquel Estanho Chumbo Mangans Alumnio

Captulo 04 Balano de Massa...................................................................................... 58

Conceitos Fundamentais Mol Lei de gs Ideal

Balano de Massa

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Captulo 05 Siderurgia................................................................................................... 68

Matrias- Primas utilizadas na Siderurgia Minrio de Ferro Fundentes Combustveis

Refratrios

Aglomerao de Minrios

Sinterizao

Pelotizao

Alto-Forno

Produo de ao

Refino Primrio

Refino Secundrio

Lingotamento Contnuo

Captulo 06 Operaes Metalrgicas.........................................................................147

Laminao

Trefilao

Extruso

Forjammento

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CapCapCapCaptulo I: Introduotulo I: Introduotulo I: Introduotulo I: Introduo ---- Histria da Histria da Histria da Histria da

Metalurgia e conceitosMetalurgia e conceitosMetalurgia e conceitosMetalurgia e conceitos

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1.1- Introduo

To longe quanto se remonta no tempo, os vestgios do homem na Terra so marcados por armas, por instrumentos ou pelo resultado da ao do fogo.

Enquanto desapareciam os animais ferozes, os homens comearam a estabelecer-se fora das grutas e das cavernas, a praticar a agricultura e a domesticar animais. O perodo correspondente, chamado Perodo Neoltico ou Nova Idade da Pedra, aquele em que se constituram as bases tcnicas das nossas civilizaes.

O Perodo Neoltico caracterizado por uma considervel extenso das tcnicas primitivas. Estas so a partir de ento aplicadas a gneros de vida novos e tm de satisfazer necessidades variadas.

As transies de um grande perodo histrico para o seguinte so sempre graduais, e assim foi a transio da Idade da Pedra para a Idade dos Metais. O cobre era utilizado no Oriente Mdio j no quinto milnio antes de Cristo, e talvez tambm no Egito. O bronze apareceu no Oriente no quarto milnio, e pouco mais tarde no Egeu, mas no surgiu no mediterrneo ocidental antes do terceiro milnio a.C.

Todos os povos da Idade da Pedra Polida (Neoltico) tiveram um embrio de metalurgia. Mas isso no quer dizer que todos tenham tido, desde essa poca, conhecimento das tcnicas metalrgicas. Na realidade fizeram uso acidental de metais nativos, especialmente o ouro.

A metalurgia uma sntese; pressupe o uso coerente de um conjunto de processos, e no a prtica de um instrumento nico. A sua verdadeira origem desconhecida. Com efeito, a forja pe em jogo as percusses (martelo), o fogo (fornalha), a gua (tmpera), o ar (fole) e os princpios da alavanca.

No incio a raridade dos metais era to grande que s eram forjadas armas. A utensilagem corrente continuava a ser de pedra ou de madeira. Por isso, o cobre, o bronze e o ferro no vieram suplantar brutalmente a pedra. Instrumentos de pedra e instrumentos de metal coexistiram at o incio dos tempos histricos e, em certos casos, at os nossos dias.

O desenvolvimento da civilizao desde o perodo neoltico prossegue atravs de uma srie de 'culturas', caracterizadas cada uma delas por um conjunto mais ou menos definido de tcnicas fundamentais.

O incio das civilizaes antigas est estreitamente ligado ao progresso dos trabalhos agrcolas. Surgem as 'cidades', que o trabalho das aldeias alimenta. Estas cidades dirigiro o comrcio, a indstria, a vida social, fixando as tribos. Assim se edificaram, em bases pastoris e agrcolas, as civilizaes dos grandes imprios. A ceifa fez-se primeiro com foices de madeira ou de barro providas de dentes de slex, muito cortantes, e depois com foices metlicas.

O uso do cobre, depois do bronze, em seguida do ferro, vai-se definindo pouco a pouco na evoluo destas culturas, sem introduzir uma brusca modificao.

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1.2- O Uso dos Metais

Provavelmente, o cobre foi descoberto por acaso, quando alguma fogueira de acampamento foi feita sobre pedras que continham minrio cprico. presumvel que algum observador neoltico de olho arguto tenha notado o metal assim derretido pelo calor do fogo, reproduzindo mais tarde o processo propositadamente. Por certo tempo o cobre foi usado na forma pura porque assim era obtido. Mas o cobre puro por demais mole para fazer instrumentos e armas teis. Do 4 ao 3 milnio, as tcnicas de fuso e modelagem vo se sofisticando quando surge a primeira liga, o cobre arsnico, composto to venenoso que logo ter que ser substitudo. O passo seguinte foi a descoberta de que a adio ao cobre de apenas pequena proporo de estanho formava uma liga muito mais dura e muito mais til do que o cobre puro. Era a descoberta do bronze, que possibilitou ao homem modelar uma multido de novos e melhores utenslios: vasos, serras, espadas, escudos, machados, trombetas, sinos e outros. Mais ou menos ao mesmo tempo, o homem aprendeu a fundir ouro, prata e chumbo.

Entre 3.000 e 2.200 a.C. - poca contempornea dos sumrios e do antigo imprio egpcio -, a Idade do Bronze chegou para os povos neolticos que ocupavam Creta e as Cclades. Florescentes manufaturas de metal existiam em Creta por volta de 2500 a.C., nas Cclades e na parte meridional do continente.

A procura dos minrios, pelos testemunhos que os egpcios, por exemplo, nos puderam deixar, foi a causa de muitas expedies guerreiras e de inmeras rotas comerciais que favoreceram as mais diversas trocas.

1.3- O trabalho do Ferro

Uma brilhante descoberta conduz a outra, s vezes logo depois. Assim, apenas cerca de 2.000 anos aps a descoberta do cobre e do bronze, o ferro tambm passou a ser usado. Esse novo metal j era conhecido no segundo milnio antes de Cristo, mas por longo tempo permaneceu raro e dispendioso e seu uso s foi amplamente estabelecido na Europa por volta de 500 a.C.

Ao mencionar a descoberta do ferro, ultrapassamos os limites dos tempos pr-histricos e invadimos a era da histria escrita. Ao alvorecer essa nova era, a cultura, em diversos lugares, amadurecia em civilizao. Aps centenas de milhares de anos de lerda e tediosa preparao pr-histrica, chega o princpio da histria da civilizao.

O vestgio mais remoto deste metal um conjunto de quatro esferas de ferro, datadas de 4000 a.C., encontradas em El-Gezivat, no Egito.

Por volta de 1500 a.C., havia explorao regular de minrio no oriente prximo e os hititas so citados, na tradio grega, como o povo dominador das terras e da tcnica de obteno e fabrico de instrumentos de ferro.

1.4 A Tcnica de Fundio do Ferro

Antes de saber como obter o ferro pela fuso de seus minrios, o homem por vezes fazia ferramentas e armas de pedaos de meteoritos de ferro batidos. A fuso comeou a existir

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na sia Menor por volta de 1.500 a.C. e a arte se tornou amplamente conhecida por volta de 1.000 a.C. Da descoberta no sabemos qual tenha sido o conjunto de acidente e intuio. Difundiu-se lentamente, primeiro at o Egito e em seguida at o Egeu, onde, mesmo nos tempos homricos, o ferro era considerado metal raro e as armas eram feitas de cobre reluzente. O emprego do ferro alcanou a bacia do Danbio Superior por volta de 900 a.C., sendo dessa rea levado pelos celtas migrantes rumo ao Ocidente at a Frana e a Pennsula Ibrica, e no sentido norte-ocidental, atravs da Alemanha, at as Ilhas Britnicas.

Todo o ferro primitivo seria hoje em dia classificado como ferro forjado. O mtodo de obt-lo "consistia em abrir um buraco em uma encosta, forr-lo com pedras, ench-lo com minrio de ferro e madeira ou carvo vegetal e atear fogo ao combustvel. Uma vez queimado todo o combustvel, era encontrada uma massa porosa, pedregosa e brilhante entre as cinzas. Essa massa era colhida e batida a martelo, o que tornava o ferro compacto e expulsava as impurezas em uma chuva de fagulhas. O tarugo acabado, chamado 'lupa', tinha aproximadamente o tamanho de uma batata doce das grandes.

Com o tempo, o homem aprendeu como tornar o fogo mais quente soprando-o com um fole e a construir um forno permanente de tijolos em vez de meramente fazer um buraco no cho. O ao era feito pela fuso do minrio de ferro com um grande excesso de carvo vegetal ou juntando ferro malevel e carvo vegetal e cozinhando o conjunto durante vrios dias, at que o ferro absorvesse carvo suficiente para se transformar em ao. Como esse processo era dispendioso e incerto e os fundidores nada sabiam da qumica do metal com que trabalhavam, o ao permaneceu por muitos anos um metal escasso e dispendioso. S tinha emprego em coisas de importncia vital como as lminas das espadas.

1.5 - O Mundo Medieval

Aps a queda do Imprio Romano, desenvolveu-se na Espanha a Forja Catal, que veio a dominar todo o processo de obteno de ferro e ao durante a Idade Mdia, espalhando-se notadamente pela Alemanha, Inglaterra e Frana.

Desde o sculo VI ao sculo X, em pequena escala, depois sobretudo do sculo XI ao sculo XIII, a obra de "colonizao" agrcola e de aproveitamento da terra foi sendo realizada. Contudo, esses esforos s conseguem um fraco rendimento, pois a tcnica continua sendo primitiva.

Com a 'coelheira moderna', uma inveno do sculo X, o cavalo tem a garganta completamente livre e pode com toda a liberdade tomar a posio mais favorvel ao seu esforo. Esta inveno tcnica, de extraordinria importncia, foi acompanhada por uma srie de aperfeioamentos ou de inovaes que melhoraram e aumentaram os seus efeitos. Um desses diz respeito ao prprio cavalo: a ferradura de cravos, inventada, ou, talvez, reinventada, mas, em qualquer caso, sistematicamente desenvolvida na Idade Mdia.

No sculo IV d.C. os fundidores hindus foram capazes de fundir alguns pilares de ferro que se tornaram famosos. Um deles, ainda em Dli, tem uma altura de mais de 7 metros, com outro meio metro abaixo do solo e um dimetro que varia de 40 cm a mais de 30cm; pesa mais de 6 toneladas, feito de ferro forjado e sua fundio teria sido considerada impossvel, naquele tamanho, na Europa, at poca relativamente recente. Mas a coisa

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mais notvel, talvez, nesse e em outros pilares de sua espcie, a ausncia de deteriorao ou de qualquer sinal de ferrugem (xido magntico de ferro seria a explicao).

De todos os trabalhos dos chineses em fsica - campo em que eles deram muitas contribuies importantes -, o mais significativo foi a inveno da bssola magntica. No sculo VI, eles descobriram que pequenas agulhas de ferro podiam ser magnetizadas caso fossem esfregadas com um pedao de magnetita (uma forma do xido de ferro). Tempos depois, foi adotada pelos marinheiros, e era comum nos navios chineses talvez desde o sculo X e, certamente, no sculo XI; seu uso pelos chineses para a navegao precedeu sua adoo no Ocidente em pelo menos cem anos.

1.6- A Alquimia

Na cultura rabe, a alquimia era uma "mistura de cincia, arte e magia que floresceu gradualmente at atingir uma forma inicial de qumica. A alquimia referia-se transformao da substncia dos objetos na presena de um agente espiritual, muitas vezes chamado de 'pedra filosofal'. Usavam-se metais e minerais, mas se acreditava que participavam no apenas como corpos materiais, mas tambm como smbolos do mundo csmico do homem - da sua correlao, em desenhos e manuscritos de alquimia, com sinais astrolgicos: por exemplo, o sinal do Sol indicava o ouro, o da Lua, a prata, enquanto o de Mercrio significava mercrio e Vnus, o cobre. Era uma 'cincia' que envolvia o cosmo e a alma, em que a natureza era um domnio sagrado, que fazia nascer minerais e metais.

A alquimia ocidental estava muito mais preocupada com a transmutao de metais no-preciosos em ouro do que a oriental.

O ferro e o ao eram, nos tempos mais antigos, considerados inteiramente parte como substncias diversas. Mas, assim como o alquimista medieval tentou transformar os metais bsicos em ouro, assim tambm o trabalhador do ferro fez a tentativa - com xito algo maior - de transformar o ferro em ao. Mas praticava ele apenas uma forma bem sucedida de alquimia. Transformava uma substncia em outra por mtodos mais mgicos do que cientficos. O seguinte trecho de um tratado medieval que descreve a manufatura de uma lima de ao denota o ambiente de magia que cercava o que na realidade constitua um processo metalrgico simplssimo:

Queima-se o chifre de um boi no fogo, raspando-o e misturando-o com uma tera parte de sal e em seguida moendo-o bem. Depois coloca-se a lima no fogo e quando brilhar salpica-se esse preparado por toda ela, e, aplicando-se algumas brasas, sopra-se rapidamente sobre ela, mas de tal forma que a tmpera no caia... arrefecendo-a na gua.

Expresso em termos mais tcnicos, o processo descrito por Tefilo consistia em acrescentar-se carbono e aquec-lo at que o ferro tivesse absorvido ou dissolvido bastante carbono para adquirir as caractersticas do ao.

Assim, da aurora da Idade do Ferro at a ltima parte da Idade Mdia, o ferro era feito na fornalha ou 'forja para fiar o ferro'. Ocasionalmente resultava o ao, conhecido como ao 'natural', porm o que de modo geral se obtinha era o ferro doce e soldvel, rico em escria e impurezas. Ainda considerado um metal raro, o ferro era empregado, naturalmente, para ferramentas, armas e armaduras. Com bastante freqncia, apenas a

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relha de um arado pesado e a ponta da lmina eram de ferro. Pequena parcela era empregada nos grandes prdios da poca clssica e medieval, muitas vezes sob a forma de grades de ferro ornamental. Mas o ferro era desconhecido na cozinha. O marceneiro geralmente tinha que trabalhar sem pregos; o arame era raro e uma agulha era quase considerada uma herana. Contudo, a fabricao do ferro processou-se largamente na Europa medieval, se no no resto do mundo antigo.

Permanece a verdade geral de que, antes do sc. XV, o ferro era obtido na Europa como uma massa pastosa que podia ser moldada pelo uso do martelo e no como um lquido que corresse para um molde.

O fim da Idade Mdia, que prepara a Europa moderna pela extenso do maquinismo, tambm testemunha das primeiras intervenes do capitalismo no esforo para a produo industrial.

Esta evoluo acompanhada por grandes progressos tcnicos, especialmente no que se refere aos transportes martimos. Um impulso semelhante se observa no progresso da metalurgia. A fora hidrulica foi aplicada aos foles da forja a partir dos princpios do sculo XIII. Assim se obteve uma temperatura mais elevada e regular. A carburao mais ativa deu a fundio, correndo na base do forno o ferro fundido susceptvel de fornecer peas moldadas. O forno, que, a partir de ento, se pde ampliar, transformou-se no forno de fole (3 m de altura) e em seguida, no alto-forno (5 m de altura).

O progresso tcnico mais importante na histria da indstria siderrgica foi a inveno do alto-forno. Contudo, este no foi a criao de um gnio inventivo, tendo-se desenvolvido gradualmente a partir da forja para fiar o ferro. As altas paredes desse alto-forno rudimentar impediam que o lingote fosse retirado por cima. Ao invs, arrebentavam-se as prprias paredes e removia-se a massa de ferro, sendo o forno reconstrudo para receber outra carga. O primeiro alto-forno foi construdo no sculo XV. Desconhecem-se o tempo e o local exatos, embora provavelmente tivesse sido na Rennia. A inveno alterou a escala e natureza do trabalho em ferro.

Outra grande contribuio desse perodo consistiu na obteno de caracteres tipogrficos metlicos mveis, bastante ntidos, susceptveis de resistir presso e ao desgaste e de serem obtidos em nmero suficiente de maneira a permitir um resultado industrial. o incio da imprensa moderna, sem dvida, um dos maiores impulsos ao Renascimento.

Desde o fim da Idade Mdia que o emprego do ferro fundido, o uso do arame e dos cabos metlicos dava ao equipamento tcnico uma feio moderna completada pelo uso de correias para transmisses mecnicas e pelo aperfeioamento das ligas metlicas.

1.7- A Revoluo Cientifica

O alto-forno a carvo mineral apareceu por volta de 1630. O primeiro laminador remonta aproximadamente ao ano 1700. O processo de refinao do ferro chamado pudlagem foi patenteado na Inglaterra em 1781 por Henry Cort, difundindo-se com rapidez bem inusitada. A pudlagem descrita como a mais pesada forma de trabalho jamais empreendida regularmente pelo homem. Entretanto, o grande impulso ao desenvolvimento da siderurgia ocorreu com o advento da trao a vapor e o surgimento das ferrovias, a primeira das quais inaugurada em 1827.

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At o fim do sculo XVIII, a maior parte das mquinas industriais eram feitas de madeira. O rpido desenvolvimento dos mtodos de refinao e de trabalho do ferro abriu caminho a novas utilizaes do metal e construo de mquinas industriais e, por conseqncia, produo em quantidade de objetos metlicos de uso geral. A verdadeira mquina de metal: o desenvolvimento da metalurgia condicionar todo o desenvolvimento do maquinismo.

Em meio s guerras napolenicas desenvolve-se a tcnica do ao de cadinho. Krupp um dos reivindicantes da patente ao fim da guerra em 1815. Mas o ao de cadinho s podia ser feito em quantidades relativamente pequenas, sendo o seu custo particularmente elevado.

1.8- A Revoluo Industrial

Entre as descobertas cientficas, que gradativamente iam melhorando o processo de produo industrial, merece destaque a "utilizao do carvo de pedra para reduo do minrio de ferro, que resultou na localizao dos complexos siderrgicos - independente da localizao das florestas fornecedoras do carvo de lenha - e que veio determinar, por privilgios geolgicos, o pioneirismo de uma nao na siderurgia. A Gr-Bretanha foi, realmente, a maior beneficiria dessa conquista cientfica, em razo de possuir, em territrios economicamente prximos, jazidas de minrio de ferro e de carvo de pedra.

Junte-se a isto toda uma estrutura comercial voltada para o exterior e j se pode vislumbrar o perfil de um pas que, praticamente sozinho, foi capaz de deter o privilgio de domnio do mercado internacional de ferro, a ponto de ter sido considerada a 'oficina mecnica do mundo'. Na Gr-Bretanha, na realidade, somente a indstria txtil suplantou a indstria do ferro, na promissora aurora da Revoluo Industrial.

A expanso da Revoluo Industrial modificou totalmente a metalurgia e o mundo: o uso de mquinas a vapor para injeo de ar no alto-forno, laminares, tornos mecnicos e o aumento de produo transformaram o ferro e o ao no mais importante material de construo. Em 1779, construiu-se a primeira ponte de ferro, em Coalbrookdale, Inglaterra; em 1787, o primeiro barco de chapas de ferro e muitas outras inovaes.

Nenhum dos novos usos do ferro, no entanto, contribuiu de maneira mais decisiva para o desenvolvimento da indstria siderrgica, do que as ferrovias.

Somente na dcada de 1830, graas s encomendas das ferrovias indstria siderrgica, a indstria britnica retomou o ritmo de crescimento da ltima dcada do sculo XVIII. Exatamente em 1830, entra em operao a ferrovia Liverpool-Manchester.

O auge da atividade de construo ferroviria se deu em 1847, quando a construo de 10.000 km de ferrovias estava em andamento. Por volta da dcada de 1850, este perodo havia passado, e a estrutura bsica da rede ferroviria britnica havia sido estabelecida.

Quando a rede ferroviria britnica tinha sido completada, a indstria siderrgica ampliada foi capaz de suprir matria-prima para a construo de ferrovias em outros pases. J em 1850 as exportaes atingiram 39% do produto bruto da indstria - durante a primeira metade do sculo eram em mdia de apenas 25%.

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Os investimentos britnicos em ferrovias, fora da Inglaterra, foram o carro-chefe das exportaes durante toda a segunda metade do sculo XIX, representando s vsperas da 1 Grande Guerra, em 1913, 41% dos investimentos ultramarinos.

O crescimento da indstria siderrgica, certamente promovido pela implantao das redes ferrovirias, no somente britnicas como tambm europias, ensejou a perspectiva de produo de ferro e ao em uma escala nunca vista anteriormente.

Os mercados aproximavam-se da saturao, pois, com suas economias incipientes e dependentes, no tinham capacidade de absorver a produo crescente da indstria britnica. Enquanto isso, os Estados Unidos continuavam com sua produo crescente, j que visavam quase que exclusivamente o mercado interno, de dimenses continentais.

A situao econmica da Gr-Bretanha se deteriorava a tal ponto que os Estados Unidos e a Alemanha, no incio da dcada de 1890, j ultrapassavam a indstria britnica na sua mercadoria essencial - o ao.

Assim, o desenvolvimento da indstria siderrgica criava sua prpria crise e, dessa vez to sria, a ponto de ser chamada de a 'Grande Depresso'. O ltimo quarto do sculo XIX foi, portanto, caracterizado pela agresso institucionalizada, agora sob a forma do imperialismo, frmula encontrada para garantir os mercados e prolongar o domnio econmico.

A siderurgia britnica tinha no entanto muito flego e, graas fabricao de navios a vapor de ferro e ao e exportao de produtos siderrgicos, manteve-se ainda em condies de concorrer com outros pases.

Na dcada de 1880-90 a produo dos altos-fornos dos Estados Unidos tornou-se a maior do mundo, e antes de 1900 a produo de ao norte-americana ultrapassou a da sua rival mais prxima, a Alemanha. Desde aquela data as indstrias siderrgicas do continente norte-americano ampliaram-se num ritmo extraordinrio. Em 1957, os Estados Unidos e o Canad produziram, conjuntamente, 36,6% do ferro gusa e 36,5% do ao bruto do mundo. O rival mais prximo, a Unio Sovitica, produziu consideravelmente menos da metade desse total.

Na segunda metade do sculo XIX o desenvolvimento siderrgico foi muito rpido, aparecendo os processos Siemens Martin (1865), Bessemer (1870) e Thomas (1888), de obteno do ao em escala industrial. Outro mtodo de fabricao do ao que ganhou ampla aceitao o forno eltrico. Mas, devido s suas pesadas demandas de energia, de operao dispendiosa. Embora seja capaz de fabricar o ao a partir do ferro gusa, normalmente utilizado para o ulterior refino do metal j refinado. O trabalho do ao, base da nossa civilizao, agora seguido, passo a passo, pelo controle dos instrumentos cientficos, tanto na medida das temperaturas como no exame microscpico dos produtos obtidos. Atualmente o processo mais usado na obteno do ao o processo LD (Linz-Donawitz) e, nas aciarias espalhadas pelo mundo, so produzidas centenas de milhes de toneladas por ano (a marca de um milho de toneladas por ano foi conseguida em 1876; em 1926, j se fabricava cem milhes de toneladas/ano, chegando-se atualmente a nveis de 700 milhes de toneladas, ou mais) de aos das mais diversas qualidades e propriedades mecnicas, sob a forma de chapas, perfis, barras, tubos, trilhos, etc.

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1.9- O Ferro e o ao na construo

H um momento na Histria em que o ferro passa a ser empregado com to diversificados fins, dentre eles a construo de edifcios, que inevitvel o registro desse material como um fator essencial para as transformaes de toda ordem por que passou a sociedade. Este momento o sculo XIX.

J no final do sculo XVIII, por ocasio do que se convencionou chamar de Primeira Revoluo Industrial, o ferro, entre outros produtos industriais, surgiu como um material em condies de competir com os materiais de construo conhecidos e sacralizados at ento, no que se refere a preo e outras qualidades.

O ferro esteve presente, a princpio timidamente, e posteriormente com mais intensidade, como material de construo de uso considervel, a ponto de se falar em uma arquitetura do ferro.

Esta arquitetura existiu nos pases europeus que se desenvolveram com a Revoluo Industrial, nos Estados Unidos da Amrica do Norte, e se manifestou praticamente em todo o mundo durante o sculo XIX.

A urbanizao, acentuada nos pases em fase de industrializao, mas tambm evidente em portos que, apesar de situados em regies subdesenvolvidas, desempenhavam importante papel para a comercializao dos produtos industrializados, foi um fator decisivo para o surgimento de necessidades, que teriam de ser atendidas por novos edifcios e novos servios. Em determinado momento, se chegou a pensar que o ferro viria substituir quase todos os materiais at ento existentes. Em Londres, chegou a ser experimentado um tipo de pavimentao com esse material.

bem verdade que tambm existia, por parte dos produtores, uma incontida ansiedade por provar a viabilidade do novo material, justificada pelos desejados lucros nos negcios de produo das encomendas.

Com o aparecimento das ferrovias surgiu a necessidade de se construrem numerosas pontes e estaes ferrovirias, tendo sido estas as duas primeiras grandes aplicaes do ferro nas construes. As pontes metlicas eram feitas inicialmente com ferro fundido, depois com ao forjado e posteriormente passaram a ser construdas com ao laminado.

Na realidade, no se deve atribuir somente s potencialidades plsticas do ferro fundido, nem s possibilidades estruturais do ao, o teor revolucionrio do novo material. O que o ferro tinha de mais novo era a sua escala de produo, que era industrial, e que se contrapunha a todo um processo de execuo das construes at ento.

Algumas obras notveis, de estrutura metlica, ainda em uso: a j referida ponte Coalbrookdale (Inglaterra), em ferro fundido, vo de 31 m, construda em 1779; Britannia Bridge (Inglaterra), viga caixo, com dois vos centrais de 140 m, construda em 1850; Brooklin Bridge (New York), a primeira das grandes pontes pnseis, 486 m de vo livre, construda em 1883; ponte ferroviria Firth of Forth (Esccia), viga Gerber com 521 m de vo livre, construda em 1890; Torre Eiffel (Paris), 312 m de altura, construda em 1889; Empire State Building (New York), 380 m de altura, construdo em 1933; Golden Gate Bridge (San Francisco), ponte pnsil com 1280 m de vo livre, construda em 1937; Verrazano - Narrows Bridge (New York), ponte pnsil com 1298 m de vo livre, construda

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em 1964 e World Trade Center (New York), 410 m de altura, 110 andares, construdo em 1972.

1.10- O Ferro e o ao no Brasil

A atividade metalrgica no incio da colonizao exercida pelos artfices ferreiros, caldeireiros, funileiros, latoeiros, sempre presentes nos grupos de portugueses que desembarcavam nas recm-fundadas capitanias. "Por um lado, o artfice rapidamente ampliava suas atividades tornando-se fazendeiro, preador de ndios ou comerciante e, por outro, as normas de aprendizado eram abandonadas, especialmente a proibio de acesso de ndios e escravos ao ofcio. A Cmara paulistana, ainda nos anos de 1500, advertiu seguidas vezes seus ferreiros para que isso no acontecesse: como evitar, entretanto, que o ferreiro ensinasse a seu filho bastardo mameluco o seu ofcio? Surpreendente a justificativa da advertncia: 'O temor de que os ndios viessem a substituir por armas de ferro os toscos tacapes, machados de pedra e farpas sseas das flechas', ameaando as comunidades.

A matria-prima sempre foi importada e rara. Assim, os engenhos de acar tinham na madeira seu principal material de construo, e metais s entravam nas operaes absolutamente imprescindveis, como os tachos de cobre para o cozimento do melao, machados, enxadas e foices de ferro.

Quanto ao ferro certo que dele se fundiu enquanto houve fbrica em Santo Amaro, nas proximidades de So Paulo (as forjas da regio de Biraoiaba, anteriores a essa fbrica, segundo alguns textos, e onde o ferro de incio passava por prata, s surgiram, de fato, mais tarde) entre 1607 e depois de 1620: era um ferro brando, mais brando que o de Biscaia, talvez por menos temperado, segundo um papel que consta do Livro Primeiro do Governo do Brasil. Cabe ao menos certa importncia histrica ao engenho de Santo Amaro, por ser, cronologicamente, o mais antigo de que h notcia no hemisfrio ocidental, embora ao de Jamestown, na Virgnia, se d comumente essa primazia.

O minrio de ferro foi identificado e explorado desde o sculo XVI, como atestam as atas da Cmara de So Paulo. Sobre essas primeiras exploraes, o Baro Eschwege d notcia, sem precisar, entretanto, o processo utilizado para a obteno do ferro.

No sculo XVII temos referncia a forjas em Santana do Parnaba (So Paulo), Santo ngelo (Missiones), e do governador do Maranho solicitando recursos para a instalao de engenho de ferro, negado pela Coroa sob a alegao de que no convinha continuar a manufatura dele, porque se o gentio o encontrasse com maior abundncia no serto, instrudos pelos que fugissem da cidade, fcil seria fabric-lo, o que um grave dano ao comrcio do Reino, por ser o ferro a melhor droga que dele podia vir.

O ferro forjado produzido no Brasil, cuja destinao maior seria para utenslios, ferragens e armas de fogo, alm de no ultrapassar volume extremamente reduzido, devido disperso da populao, ainda era de qualidade muito baixa, com alto teor de carbono e de escria, produzindo um ferro quebradio e pouco malevel, de difcil estiramento.

Essa situao seria alterada somente com a vinda da Famlia Real, quando duas ambiciosas empresas foram elaboradas, ambas com pesados investimentos estatais: o intendente Cmara, em 1808, construiu altos-fornos em Serro Frio (Minas Gerais) e

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Varnhagen, na mesma poca, procurou instalar uma grande siderrgica em Ipanema (Sorocaba), prxima s antigas instalaes quinhentistas de Afonso Sardinha.

Mas, como o Baro de Eschwege observou, essas tentativas fracassaram pela fragilidade do mercado local. Para este, as pequenas forjas eram mais do que suficientes.

A utilizao de produtos de ferro e ao se limitava, na primeira metade do sculo XIX, a ferramentas de cultivo da terra e posteriormente, instalao de engenhos centrais de acar. Esta uma inovao trazida pelos europeus para agilizar uma produo que ainda justificava investimentos, em funo dos preos compensadores no mercado internacional e at mesmo para baixar o custo de produo, pela sua racionalizao. Assim, os ingleses tentaram inclusive instalar no Brasil indstrias de ferro, experincias frustradas tambm em funo da concorrncia com produtos similares importados da Inglaterra e da Frana.(...) Dentre elas, se destaca a Fundio d'Aurora, a 'Aurora Foundry' ou 'Starr & Cia.', fundada em 1829 pelo ingls Christopher Starr, e que funcionou no Recife at 1873."(31)

1.11- Estruturas metlicas na construo

No sculo XIX, os ingleses dominaram os servios pblicos no Brasil. Quase sempre instalavam esses servios s prprias expensas. Adquiriam a concesso da explorao por um tempo determinado, suficiente para ressarcir as despesas com o investimento, os custos de manuteno, os honorrios e os lucros. possvel, portanto, que eles procurassem maximizar o investimento inicial, visando uma concesso mais longa de explorao dos servios. provvel tambm que alguns itens desse investimento inicial no tivessem de ser necessariamente importados, mesmo considerando que muitos produtos industriais para construo civil aqui chegavam com melhor qualidade e melhor preo do que os similares brasileiros.

Um servio, instalado no Brasil e monopolizado por firmas inglesas, foram as ferrovias, monoplio esse somente rompido no fim do sculo XIX, pelo concurso dos belgas, mesmo assim para pequenos ramais.

A partir da metade do sculo, foram construdas vrias estradas de ferro no pas, para servir essencialmente aos propsitos da exportao de produtos agrcolas. As linhas construdas no eram locadas com os objetivos de facilitar os transportes de pessoas e mercadorias, servir a rede urbana existente e promover o seu desenvolvimento. Visavam, primordialmente, o escoamento da produo local para os portos de exportao. De qualquer forma, desempenharam importante papel no desenvolvimento local. Foi o caso das estradas de ferro que transportaram caf, acar e algodo para os portos de Santos, Rio de Janeiro, Recife, etc.

A arquitetura ferroviria - que tantas esperanas despertara na Europa entre os poucos crticos de arte de vanguarda, tambm se manifestou aqui, repetindo, sem grandes variaes e com raras excees, os modelos europeus.

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CapCapCapCaptulo II: Metalurgia Extrativatulo II: Metalurgia Extrativatulo II: Metalurgia Extrativatulo II: Metalurgia Extrativa

ConceitosConceitosConceitosConceitos,,,, DDDDiviso iviso iviso iviso BBBBsica sica sica sica

(hidrometalurgia, pirometalurgia e (hidrometalurgia, pirometalurgia e (hidrometalurgia, pirometalurgia e (hidrometalurgia, pirometalurgia e

eletrometalurgiaeletrometalurgiaeletrometalurgiaeletrometalurgia))))

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2.1- Processos de Extrao e Recuperao

Tradicionalmente a engenharia de extrao e recuperao de metais tem utilizado quatro rotas de processamento:

Hidrometalurgia: que envolve o uso de solues aquosas, seja gua, solues cidas \ alcalinas ou tambm reagentes orgnicos lquidos.

Pirometalurgia: que estuda as reaes de extrao em altas temperaturas, as que se processam em fornos abertos ou fechados.

Eletrometalurgia: que estuda os fenmenos e reaes que se processam nas solues aquosas devido passagem de energia eltrica.

Embora estes grupos de processos so de natureza bem diferente, a produo de um metal ou composto metlico puro, realizada sempre atravs de processamentos integrados que incluem combinaes estratgicas dos diferentes tipos de processos.

A escolha da rota de processamento depende fundamentalmente do custo por tonelada de metal extrado. Este um fator que paralelamente depende de muitos outros fatores: A Figura 1.3 mostra uma relao esquemtica dos fatores principais que influenciam a seleo de um processo metalrgico.

Deve-se observar que, de forma geral as rotas que incluem processamentos em temperaturas elevadas ou processamentos especiais que podem incluir a utilizao de equipamentos sofisticados de alto custo, tal como: refino a vcuo, fuso em reatores spray, etc., so empregadas para o processamento de materiais com elevado teor metlico. S dessa maneira poder ser justificado o investimento em termos de retorno financeiro para a indstria.

SELEO DOPROCESSO

DE EXTRAO

Disponibilidade de Combustvel

Pureza

Caractersticas da Matria Prima

TeorMetlico

MercadoOferta/demanda

Custoda Energia

dometal no

Produto Final

FIGURA I - Fatores que afetam a Seleo de um Processo de Extrao

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Todos os fatores mostrados no anterior quadro, participam de forma preponderante na escolha da rota que ser usada para a extrao do metal. Os processos de extrao hidrometalrgica so, em geral, mais lentos que os processos pirometalrgicos e o custo de reagentes usualmente alto. No entanto, estes processos so ideais e econmicos no tratamento de materiais com teores baixos de metal tal como minrios secundrios e resduos industriais.

Devido abundncia e custo relativamente baixo de combustveis fosseis tais como coque, gs natural e leo combustvel, o processamento pirometalrgico se constitui na principal rota para a obteno da maior parte dos metais importantes principalmente ferro (ao), cobre e alumnio. Por outro lado, devido ao processamento em temperaturas elevadas, a rota pirometalrgica mais adaptvel a altas taxas de produo do que as rotas hidro e eletrometalrgica.

Os processos eletrometalrgicos so usados para tratar solues que contm uma alta concentrao do metal ou para o refino final de nodos com alto teor metlico. Atravs destes processos normalmente so obtidos produtos de alta pureza (cerca de 99,9 % de teor metlico). Contudo, para preservar a economia global da produo industrial o uso desta rota depende da disponibilidade de energia eltrica barata.

Processos eletrometalrgicos em altas temperaturas so usados como a alternativa tcnico-econmica mais vivel para a produo de metais reativos tal como alumnio, magnsio, etc.

O presente estudo se concentra no processamento pirometalrgico de materiais, sejam estes minrios, minerais, concentrados ou resduos industriais, dando-se nfase particular aos processos de extrao, recuperao e refino de metais no ferrosos importantes tais como o Al, Cu, Zn, Mg, Pb, etc.

2.2- Pirometalurgia

A pirometalurgia o campo da metalurgia extrativa que estuda os processos de extrao de metais a partir das matrias primas minerais, usando mtodos trmicos. A pirometalurgia a diviso mais importante da metalurgia extrativa uma vez que est envolvida na recuperao da maior parte dos metais. Os processos pirometalrgicos podem ser convenientemente estudados a partir de dois pontos de vista:Os aspectos de engenharia e os aspectos qumicos.

Os Aspectos de Engenharia: Os aspectos de engenharia pirometalrgica so agrupados em seis categorias de processos e/ou operaes unitrias (15):

a) Transferncia de calor b) Separaes gs-slido c) Compactao de ps d) Oxidao de fases slidas e) Oxidao de fases fundidas f) Reaes metalotrmicas

As aplicaes destes processos foram resumidas por Habashi[15] no seguinte quadro:

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OPERAO UNITRIA A P L I C A O

- Transferncia de Calor Todos os Processos- Separaes Gs-slido Subsidirias a todos os Fornos- Compactao de Ps Matria prima para Fornos de

Cuba e Leito Fluidizado- Oxidao de fases Solidas Minrios/Concentrados Sulfetados- Oxidao de fases Fundidas Indstrias de Ao,Cobre e Niquel- Reaes Metalotrmicas Preparao de Metais Reativos

por Reduo por outros Metais

Extensas ilustraes do uso das primeiras cinco formas so encontradas nas indstrias de produo de metais comuns tais como Fe, Cu, Pb, Sn, Ni, etc. A modo de ilustrao, a Figura 1.5 mostra um fluxograma simplificado em termos das operaes e processos unitrios envolvidos na produo industrial de cobre.

Oxidao deFase slida

CONCENTRADO(P fino)

Forno deReao

Oxidao deFase fundida

Sistema derecuperao

de calorSiO2

gua

Gases friosGasesquentes

SeparaoGs / Slido

Cu

Disposio de Gases

Unidade de Recuperao de P

Vapor de gua

Unidade de Refino Eletroltico

Mate

FIGURA II Operaes Unitrias na Produo Industrial de Cobre

Os processos que envolvem reaes metalotrmicas se constituem numa tcnica especial usada durante a produo de metais reativos, isto , metais que no podem ser reduzidos por carbono ou por hidrognio.

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Deve-se observar que durante o desenvolvimento da metalurgia extrativa convencional, a maior parte das operaes e processos unitrios pirometalrgicos ocorriam seguindo o esquema descontnuo ou em batelada. A tendncia pirometalrgica moderna, envolve, cada vez mais, o desenvolvimento de processos contnuos e automatizados. Neste sentido, a metalurgia de extrao de cobre, por exemplo, tem experimentado significativas inovaes nas duas ltimas dcadas. Os processos contnuos oferecem enormes vantagens, no s no sentido operacional (reduzindo etapas de processamento), mas aumentando a eficincia dos processos com custos minimizados de transporte e estocagem. Os aspectos de engenharia pirometalrgica podem ser estudados com detalhe no excelente texto Metallurgical Engineering de R. Schuhmann[16].

Os Aspectos Qumicos: Os aspectos qumicos da produo de metais atravs de mtodos pirometalrgicos, podem ser separados nos trs grupos mostrados na seguinte figura:

ALIMENTAO (Matria Prima + Reagentes + Resduos)

PRODUTO FINAL

TRATAMENTOS PRELIMINARES(Preparao de Materiais para Reduo)

SEPARAO DE METAIS

REFINO DE PRODUTOS

(Produo de Metais ou Fases, Impuros)

(Obteno de Produtos Puros ou Refinados)

1

2

3

FIGURA III - Aspectos Qumicos na Produo de Metais via Pirometalurgia

1) Tratamentos Preliminares - Os tratamentos preliminares do material que serve de alimentao para o processo, normalmente matria prima + reagentes + resduos contendo o valor metlico, so realizados com o objetivo de quebrar a estrutura densa ou compacta dos materiais obtendo-se um produto que de mais fcil tratamento seja por mtodos fsicos ou qumicos.

2) Separao dos Metais - A etapa de separao dos metais envolve a liberao dos metais a partir dos compostos presentes na matria prima. Isto normalmente realizado aplicando processos de reduo ou converso, e em menor extenso atravs de oxidao

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e decomposio trmica. Nesta etapa o metal pode ser produzido na forma slida, formando um lquido metlico ou na forma de vapor metlico.

3) Refino de Produtos - O refino dos produtos obtidos na segunda etapa de tratamentos um passo necessrio para a obteno de produtos finais com qualidade e pureza comercial. A recuperao total dos metais nesta fase final, depende do grau de liberao do metal na matria prima inicial. O produto refinado geralmente contm de 99,9 a 99,99 % do metal.

O seguinte quadro mostra uma relao dos processos existentes nestes trs grupos:

CLASSIFICAO P R O C E S S O APLICAOTratamentoPreliminar

Sulfatao de xidosUstulao de SulfetosFormao de MatesCloraoFluoretaoPrtratamento Trmico

Calcinao, oxidao-- Fuso redutora seletiva- Transformao de fase

Separao deMetais

Reduo de xidosConversoDecomposio Trmica

Refino deProdutos

QumicoFsico-qumicoFsico

Cu , NiCu,Ni,Zn,Pb,SnCu , NiTi, Zr, NbBe, U

/ Mg, Ca / U, AuBiLi

Fe,Zn,Pb,Sn,UCu, Ni, PbPt, PdFe, Cu, Pb, NiPbCd, Zn, Fe, Hg

Observe que a eficincia global de produo na indstria pirometalrgica, assim como a economia dos processos, dependem da aplicao apropriada de uma seqncia de processos integrados que envolvem, usualmente mais de uma operao ou processo compreendidos nos grupos listados no anterior quadro. A aplicao dos processos unitrios mais importantes, dentro destas trs categorias, ser discutida com detalhe durante o decorrer dos captulos deste texto. No entanto, resulta apropriado, neste ponto, fazer consideraes de carter geral que podem servir como diretrizes para a elaborao de projetos de produo pirometalrgica. Os seguintes pontos so ressaltados:

A) Com referncia Figura 1.6, deve-se indicar que a seqncia mostrada corresponde a um enfoque geral do processamento podendo-se alterar a seqncia de etapas segundo as necessidades do processo. Por exemplo, minrios com teores elevados de Fe, Pb ou Zn, podem ser reduzidos diretamente a metal sem necessidade de tratamentos prvios.

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B) Freqentemente aparece a necessidade de intercalar um processo ou operao hidrometalrgica ou de beneficiamento mineral, usualmente aps a etapa de tratamentos preliminares.

C) Observa-se que tcnicas similares ou com o mesmo fundamento qumico podem ser aplicadas em mais de um grupo de tratamentos. Por exemplo, os processos de clorao podem ser usados tanto como tratamentos preliminares de um minrio, quanto como processos de refino de certos metais. A formao de escrias uma operao pirometalrgica muito comum que pode ser aplicada em qualquer uma das trs etapas.

D) Se o metal refinado est na forma fundida, o processo subseqente ser o lingotamento contnuo; se est na forma de p, ele sofrer compresso a quente e, se est na forma voltil, ser condensado ou segregado por destilao seletiva. Estas trs tcnicas se constituem em campos especializados da engenharia metalrgica e esto fora do escopo do presente texto. As referncias 17 a 20 so recomendadas para detalhes destas tcnicas.

2.3- Pirometalurgia No-ferrosa

A pirometalurgia extrativa dividida em dois campos importantes: a siderurgia, que o campo que lida com a produo industrial dos diversos tipos de aos, e a pirometalurgia no-ferrosa que envolve a produo dos outros metais. Estas duas reas importantes da metalurgia extrativa possuem diferenas considerveis tanto na prpria tecnologia de processamento quanto nas possibilidades de elaborao ou aprimoramento de novas rotas de processamento. A produo de ferro-gusa ou ao, a partir de minrios de ferro, utiliza, ora o processo de reduo indireta em alto forno / refino em convertedores, ora os processos de reduo direta. Os processamentos hidro ou eletrometalrgicos, no encontram aplicao dentro do campo da tecnologia siderrgica.

A metalurgia extrativa de metais no-ferrosos cobre um campo muito vasto de tcnicas e processos. Usualmente os tratamentos envolvem sistemas de processos integrados que combinam as trs etapas apresentadas na Figura 1.6 envolvendo, tanto operaes e processos pirometalrgicos, quanto hidro e eletrometalrgicos.

Embora os tratamentos preliminares e de refino de produtos sejam importantes dentro do contexto global do processo integrado, a etapa de separao metlica a que se constitui no passo principal para a recuperao do metal. A escolha do tipo e caractersticas do processo de separao a ser utilizado depende de dois fatores ligados com a matria prima usada como carga nos reatores de separao; estes so:

1) A natureza fsica do minrio ou concentrado: Depende principalmente do tipo de beneficiamento ao que o minrio tem sido submetido. Fatores como granulometria, porosidade e estado de agregao fsica so importantes. Minrios ou concentrados de granulometria fina, normalmente podem ser aglomerados ou sinterizados para posterior processamento em reatores em contra-corrente. Pelo contrario, materiais de granulometria fina so processados de forma eficiente em reatores de leito fluidizado.

2) A natureza qumica do material: Os minerais recuperados a partir dos minrios no-ferrosos tpicos, rara vez se encontram no estado qumico ideal para a converso direta ao estado metlico. Por exemplo, os xidos metlicos so potencialmente de mais

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fcil reduo do que os sulfetos, sulfatos ou carbonatos, sendo, conseqentemente a oxidao destes compostos uma fase necessria prvia reduo. De forma geral pode-se estabelecer, que a converso qumica freqentemente um processo de muita utilidade na fase de preparao da matria prima, para reduo.

2.4 - Hidrometalurgia

O termo Hidrometalurgia designa processos de extrao de metais nos quais a principal etapa de separao metal-ganga envolve reaes de dissoluo do mineral-minrio em meio aquoso.

As aplicaes tradicionais da Hidrometalurgia incluem a produo de alumina, ouro, urnio, zinco, nquel, cobre, titnio, dentre outros.

Um fluxograma genrico de processo hidrometalrgico mostrado na Figura 1.

Figura IV - Etapas principais de um fluxograma hidrometalrgico

A primeira etapa, preparao, ajusta as propriedades fsico-qumicas do slido, tais como a granulometria, composio, teor, natureza qumica e porosidade, para a etapa seguinte (lixiviao). A preparao envolve operaes clssicas de tratamento de minrios (cominuio, classificao, concentrao e separao slido-lquido). Em alguns casos, entretanto, a preparao para a lixiviao requer modificaes qumicas do minrio ou concentrado. Nesses casos so utilizados processos pirometalrgicos, tais como: ustulao (na oxidao de ZnS em ZnO ou na oxidao de minrios refratrios de ouro2), de reduo (lateritas de Ni no processo de lixiviao amoniacal), hidrometalrgicos (oxidao sob presso de minrios refratrios de ouro) e biohidrometalrgicos (biooxidao de minrios refratrios de ouro). Nos processos biohidrometalrgicos, as reaes so mediadas por microrganismos, guardadas as condies operacionais necessrias para a atuao eficaz desses microrganismos (i.e., potencial redox, pH,

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temperatura, concentrao de oxignio e nutrientes). Nos exemplos anteriores, o pr-tratamento do minrio facilitar a extrao do metal, seja, por exemplo, pela obteno de uma nova fase de mais pronta dissoluo ou pela criao de acesso (porosidade) para os reagentes na matriz slida que contm o metal a ser lixiviado. A seletividade, em alguns casos, tambm melhorada.

Aps a preparao do minrio, tem-se a etapa de lixiviao. Esta e a recuperao do metal, constituem as etapas mais caractersticas do fluxograma hidrometalrgico. A lixiviao consiste na dissoluo seletiva de minerais contendo o metal ou metais de interesse atravs do contato do slido (minrio ou concentrado) com uma fase aquosa contendo cidos (freqentemente o cido sulfrico), bases (como hidrxidos de amnio e sdio) ou agentes complexantes (como o cianeto de sdio e o hidrxido de amnio), em condies variadas de presso e temperatura (usualmente de 25 a 250C). A lixiviao pode ser mediada por microrganismos (biolixiviao), sendo a grande aplicao desta na dissoluo de sulfetos.

As operaes de lixiviao podem ser classificadas em dois grandes grupos: leito esttico e tanques agitados. O primeiro inclui a lixiviao in situ, em pilhas (de rejeito, estril ou minrio) ou em tanques estticos (vat leaching). Esta ltima, em desuso, foi utilizada at a ltima dcada na mina de cobre de Chuquicamata, Chile. O segundo grupo compreende a lixiviao em tanques agitados - abertos ou sob presso. Seguem-se a essa etapa, as operaes de separao slido-lquido (ciclonagem, espessamento e filtragem) para a obteno da fase aquosa ou licor (contendo o metal de interesse). A eficincia desta etapa determinante para a minimizao das perdas de metal solvel na polpa, que constituir o rejeito, e de consumo de gua nova no processo. Por outro lado, as caractersticas dos slidos a serem descartados tambm sero determinantes nos custos de disposio do rejeito e no risco potencial de impactos ambientais.

A etapa de tratamento do licor produzido na lixiviao visa purificao da soluo (atravs da separao de elementos provenientes da dissoluo da ganga e que podem afetar a etapa posterior de recuperao do metal) e concentrao da soluo contendo o metal dissolvido at os nveis adequados etapa seguinte de recuperao. Eventualmente esta etapa pode levar obteno de subprodutos. O tratamento do licor envolve processos tais como: precipitao, adsoro em carvo ativado ou em resinas polimricas de troca inica e extrao por solventes - SX. importante destacar que os processos utilizados nessa etapa podem ser aplicados ao tratamento de efluentes, visando concentrao e remoo de contaminantes.

A ltima etapa do fluxograma hidrometalrgico tem como objetivo a recuperao do metal. Este pode ser obtido na forma de sal ou hidrxido metlico (como Al2O3.nH2O e CuSO4), atravs de processos de precipitao/cristalizao ou na forma metlica. No segundo caso, utiliza reaes de reduo em fase aquosa, como a cementao (reduo via oxidao de um metal menos nobre), a reduo por hidrognio ou a eletrorrecuperao, que, por sua vez, o principal processo utilizado na produo de metais de elevada pureza diretamente de solues aquosas. O processo envolve a aplicao de uma diferena de potencial entre ctodos-nodos imersos em soluo aquosa e usado na obteno de cobre, zinco, nquel, ouro, dentre outros. Para metais de potencial redox muito negativo, como o alumnio, a eletrorrecuperao realizada em banho de sais fundidos.

As principais aplicaes de processos hidrometalrgicos no Brasil so representadas pela extrao de minrios de ouro (processo convencional, tal como na RPM Kinross, em Paracatu, e refratrios ouro em pirita e arsenopirita - como nas usinas da Anglo Gold

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Ashanti e So Bento); nquel (lateritas, Votorantim Metais VM, em Niquelndia); zinco (minrios silicatados e sulfetados, VM em Trs Marias e Juiz de Fora) e alumnio (processos Bayer e Hall-Heroult, diversas usinas).

A Tabelas 1 destaca as principais etapas desses processos. Em menor escala, os processos hidrometalrgicos tambm so usados na extrao de minrio de urnio e na produo de xidos de terras-raras. Embora no designadas como tal, a produo de cido fosfrico atravs da lixiviao da apatita com cido sulfrico e a lixiviao in situ de NaCl (Braskem-Macei) tambm poderiam ser includas dentre as aplicaes de processos fundamentalmente hidrometalrgicos.

As perspectivas de ampliao das aplicaes da Hidrometalurgia so bastante promissoras, diante dos grandes investimentos previstos para o pas, em especial para o cobre e nquel. Os projetos da Companhia Vale do Rio Doce (CVRD) para o cobre, utilizando rotas bio e hidrometalrgicas, pretendem transformar o Brasil em um dos grandes produtores mundiais do metal. A escala de produo desses metais, as caractersticas complexas dos minrios e a opo por rotas hidrometalrgicas, algumas ainda no consolidadas em escala industrial, criam vrios desafios, inmeras oportunidades e, como conseqncia, condies reais para uma mudana de patamar na importncia da Hidrometalurgia no pas.

Tabela I - Exemplos de aplicao de processos hidrometalrgicos

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2.5 - Eletrometalurgia

Dentro do vasto campo da metalurgia extrativa, os processos eletrometalrgicos envolvem a aplicao dos princpios de separao eletroltica para a recuperao e/ou refino de metais. Dentro desse campo os processos podem ser divididos em dois grupos que so:

Eletrometalurgia de solues aquosas: Envolve a recuperao de metais que se encontram dissolvidos em solues aquosas que foram previamente purificadas. Neste contexto os processos so classificados em processos de eletrorecuperao e processos de eletrorefino. Exemplos tpicos so a extrao de Cobre e Zinco.

Eletrometalurgia de sais fundidos: Envolve a recuperao de metais leves tais como Alumnio e Magnsio, em temperaturas elevadas, a partir de banhos metlicos que contem sais fundidos desses metais. Esses so chamados de Processos de Eletrofuso.

O desenvolvimento das caractersticas peculiares dos processos de eletrofuso justificado pelo seguinte motivo:

Certos metais altamente eletropositivos, chamados "metais reativos", possuem a tendncia termodinmica de reagirem com a maior parte dos materiais, incluindo refratrios e materiais cermicos, em temperaturas elevadas. Devido a este fato, a produo industrial desses metais no pode ser realizada por processos pirometalrgicos convencionais tal como fuso redutora ou reduo metalotrmica.

Deve ser observado que a produo de metais por eletrofuso de custo elevado devido a que a extrao deve ser realizada a partir de banhos purificados que no contenham impurezas metlicas. Quando essas impurezas possuem um carter eletroqumico mais ativo (metais mais eletroativos) do que o metal desejado, elas sero c-precipitadas nas clulas de eletrofuso comprometendo, assim, a pureza do produto final. Por essa razo, na seqncia de produo industrial existe normalmente a necessidade de um processamento prvio das matrias primas para a produo do composto puro que ser logo fundido para a obteno do metal.

Dentro da tecnologia atual, os mtodos para a produo de metais por eletrofuso compreendem a obteno de um sal puro do metal e logo a eletrlise do sal para a recuperao do elemento metlico. Em geral, todos os metais que esto situados acima do metal Mn, na srie de potenciais eletroqumicos sero passveis de produo por tcnicas de eletrofuso. Assim, essas tcnicas so usadas para a produo de Al, Mg, Be, Ce, Li, Na, K e Ca. Estes processos poderiam tambm ser utilizados para a produo de metais menos reativos embora sem nenhuma vantagem econmica.

Embora os princpios eletroqumicos sejam os mesmos, os processos de eletrofuso diferem dos processos eletrolticos que ocorrem em solues aquosas, principalmente devido ao uso de temperaturas altas. Isto se reflete principalmente em calores de reao elevados, baixas eficincias de processo e perdas de metal por volatilizao. Por outro lado, visto que os processos de eletrofuso envolvem a reduo dos metais atendendo ao grau de forca eletroqumica destes, torna-se necessria a purificao prvia dos sais que contm as matrias primas.

A Figura abaixo mostra um esquema tpico de uma clula de eletrofuso tal como utilizada no processo industrial:

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Pode-se observar, nesta figura, que a eletrlise de um banho de sais fundidos requer de um recipiente, chamado de clula de reao, para conter o banho metlico ou de sais fundidos, dispositivos para coletar o metal liquido produzido e um sistema de alimentao de tenso eltrica formado por um catodo e um nodo. Esta energia eltrica destinada a promover a decomposio do sal metlico contido no banho.

O banho metlico pode estar formado por um sal puro do metal ou uma mistura deste sal com um sal de um metal mais reativo. Neste ultimo caso o banho metlico serve como solvente do elemento metlico a ser recuperado.

Um dos aspectos crticos da eletrlise de sais fundidos a purificao do banho metlico. O sal ou oxido do metal a ser produzido deve ser o mais puro possvel. As impurezas eletroquimicamente mais ativas do que o metal, sero reduzidas com a conseqente migrao destas para o catodo. Estas impurezas podero precipitar no catodo, contaminando assim a pureza do metal desejado, causar reaes de deslocamento e reduzir consideravelmente a eficincia energtica das clulas.

+ +

Retificador

Anodo de AoAnodo de Grafita

Banho desais fundidos

Catodo de Ao Catodo de Grafita

Banho metlico

Metal lquido - -- -- -- -

Crosta desal fundido

FIGURA V: Clula Tpica de Eletrofuso

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14. VILLEGAS E.A. Metalurgia Extrativa do Magnsio, Monografia do DEM/UFMG, Belo Horizonte, 1991

15. MANTELL C.L., Electrochemical Engineering, McGraw-Hill Book Co., New York, 1960

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Captulo III: Metalurgia Extrativa dos

Metais

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3.1- Cobre

3.1.1- ORIGEM

A palavra cobre derivada cuprum, que significa metal da ilha de Chipre, onde foi descoberto em estado natural durante a Antigidade. Atualmente, obtido apartir de minrios, sendo os mais divulgados os minrios sulfurados. Existem minas na Inglaterra, Rssia, Egito, Japo, Estados Unidos e Congo. Dois destes minrios destacaram-se em primeiro plano: - A calcopirita (Cu2S + Fe2S3) cujo teor em cobre de 34,5 %, - A calcosita (Cu2S) contendo cerca de 80 % de cobre. Os minrios oxidados e carbonatados tambm so encontrados freqentemente: - A cuprita (Cu2O), xido de cobre, - A azurita (2 CuCo3), carbonato de cobre. Uma observao geral deve ser feita sobre o local das jazidas de minrios de cobre: h predominncia de minrios oxidados na superfcie, os minrios sulfurados encontrando-se, pelo contrrio, em profundidade.

3.1.2- HISTRIA

Pr-histria, O cobre foi o primeiro metal conhecido pelo homem. Ainda que seja difcil estabelecer a data na qual iniciou a ser utilizado, se tem uma primeira evidencia do seu uso entre os anos 8000 e 4000 a.C. Idade de Bronze, A obteno do metal combinado com outros elementos, foi muito mais tarde, mais ou menos nos anos 3500 a.C., talvez provindo de um contato acidental do fogo com algum tipo de mineral cprifero. O homem no tardaria em notar que da combinao do cobre e o zinco (Zn) se obtinha uma sustncia muito mais resistente e de maior utilidade para a fabricao de ferramentas, armas e os mais diversos utenslios. A sim surgiu a primeira liga conhecida que deu seu nome a uma poca da historia da Humanidade: A idade de bronze. Idade Mdia, Durante a idade media seguiu-se utilizando o cobre, e em especial suas ligas, em incontveis aplicaes, em cabe destacar a fundio de grandes canhes e sinos. Idade Moderna, Nos tempos modernos, a eletricidade deu um marco no principio da utilizao do cobre em grandes quantidades, devido a suas caractersticas especiais, que fazem dele idneo como material bsico para a conduo desta energia. Sua utilizao de forma massiva, tal como hoje conhecido, teve comeo de desenvolvimento nas suas mltiplas aplicaes a principio do sculo XX. Sculo XX, No ltimo sculo, o cobre se converteu no material bsico a a onde a eletricidade e necessria, ou seja, praticamente na totalidade das atividades industriais e domsticas.

3.1.3- METALURGIA DO COBRE PREPARAO

pelo calor que so geralmente tratados o minrio de cobre, mas a par da termometalurgia, existe um processo de extrao eletroltico. Antes de se submeter aos diversos tratamentos trmicos, os minrios so submetidos a uma preparao mecnica que tem por objetivo enriquecer aqueles, eliminando a ganga, isto , todos os elementos no contendo metal ou em quantidade insuficiente para merecer um tratamento trmico. Entre estas operaes, citam-se a moagem, a lavagem e a flotaco. Neste ltimo mtodo, o metal pulverizado na presena de um leo que s envolve os elementos sulfurados. O conjunto em seguida colocado na gua: os elementos sulfurados envolvidos no leo flutuam, enquanto que a ganga afunda.

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3.1.4. EXTRAO DO COBRE

Os tratamentos trmicos sucessivos para obter cobre so os seguintes:

a) Calcinao do minrio (15 a 25%) b) Fuso para obter uma massa contendo cerca de 25 a 45 % de cobre c) Refinao ao conversor, a sada do qual aparece o cobre em bruto d) Refinao do cobre bruto

Primeira operao:

- Calcinao: Os minrios sulfurados sofrem uma calcinao que elimina os elementos volteis e prepara a eliminao do enxofre, combinando este com o cobre. Os minrios oxidados so tratados num forno especial chamado Water Jacket no qual o oxignio do minrio reduzido. Este forno possui paredes de alvenaria que so revestidas de camisas metlicas com circulao hidrulica, com o objetivo de aumentar sua durao. Por um processo complexo, o enxofre e o oxignio so eliminados formando um gs sulfuroso SO2 (adicionado com gua recuperado para a fabricao de cido sulfuroso). O cobre ento extrado sob uma forma ainda impura chamada massa cprica. A operao exotrmica. Cu 40 a 50 %

Segunda operao:

A massa cprica obtida apresenta uma grande quantidade de impurezas. , portanto necessrio proceder a uma afinao por meio de um conversor, que permite um ganho considervel de tempo e melhora o rendimento. um cilindro de ao revestido internamente de tijolos refratrios (de natureza bsica) e cuja posio pode ser mudada segundo os estgios da operao, assim como a insuflao de ar. Inclinando o aparelho eliminam-se as escrias por simples vazamento. A operao prossegue at que a massa atinja uma pureza de 98 a 99 % de cobre. A temperatura do banho atinge 1200 C.

Terceira operao:

- Refinao:

1 Refinao trmica D: O cobre em bruto tambm pode ser refinado como os aos, em fornos de atmosfera oxidante. Os metais mais raros que o cobre (ouro, prata, selnio) subsistem, no entanto no metal, que pode ter, se a afinao for bem feita, propriedades comparveis as do cobre eletroltico.

2 Refinao eletroltica E: O cobre em bruto com 98 % no mnimo refinado por processo eletroltico (e). vazado em placas que constituem os andos e que mergulham num banho de sulfato de cobre e sulfato de ferro. O ctodo formado por uma folha fina de cobre puro. Durante a passagem de uma corrente contnua no banho, os ons de cobre Cu++ depositam-se sobre o ctodo enquanto que os ons SO4 - - combinam-se com os metais dos anodos e do sulfatos que regeneram o eletrlito. Escolhendo uma diferena de potencial suficientemente fraca entre os anodos e os ctodos, s os ctions de cobre depositam-se. Obtm-se, assim, uma filtragem seletiva do cobre por meio de uma corrente eltrica. Sua pureza atinge 99,98 %.

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3 Cobre OFHC (isento de oxignio e de alta condutividade): Este metal obtido por fuso, depois pela desoxidao dos ctodos obtidos por eletrlise e por fim fundido sob atmosfera redutora. Pode conter at 99,995 % de cobre, e torna-se ento excelente condutor de corrente eltrica e adere perfeitamente ao vidro.

3.1.5. PROPRIEDADES

a) Fsicas: Aspecto: metal de bonita cor rosa avermelhado. Densidade: 8,9 kg/dm3. Ponto de fuso: 1083 C. Resistividade eltrica: 0,0171 mm2/m (cobre + 0,04 %O2). Coeficiente de dilatao a 20 C: 16,5.10-6 por C.

b) Qumicas: A gua pura no exerce ao nenhuma sobre o cobre, qualquer que seja a temperatura. A temperatura comum, o ar mido provoca a oxidao do cobre. H a formao de uma camada superficial de vedete que protege o metal de um ataque em profundidade. O cobre atacado por todos os cidos.

c) Mecnicas: Variam muito, segundo o estado do metal. O cobre dctil e malevel a frio, contudo, este trabalho leva a um estiramento intenso que se pode fazer desaparecer.

3.1.6. UTILIZAO DO COBRE

a) Eletricidade, no campo da eletricidade, onde o cobre encontra a sua aplicao mais importante. Mais de 60 % do cobre refinado que se consome no mundo destinado a utilizao relacionadas com ela. Dentro destas aplicaes se destacam os arames e cabos, tanto para o transporte da eletricidade at os pontos finais onde se usa, como para a sua distribuio dentro dos prdios. b) Instalaes de gua, gs e calefao. c) Transportes e comunicaes. d) Tecnologia Aeroespacial

- Vantagens em sua utilizao: a) De fcil instalao b) Duradouro c) Rentvel d) Ecolgico e) Resistente f) Universal

3.1.7. REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS

[1] Princpios de Cincia e Engenharia dos Materiais William F. Smith. [2] www.elcobre.com El cobre, Campaa Europea de Informacin de Tubo y accesorios de Cobre.

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3.2- Ouro

3.2.1- INTRODUO

Entre todos os metais o ouro o mais desejado pelos homens, tendo sido, desde os primrdios da histria, um dos responsveis pela conquista de terras e por muitos combates que levaram a extino total ou quase total de inmeros povos.

Pode-se ainda dizer que exerceu o ouro um papel muito importante na evoluo de cincias como a Qumica. De fato, a preocupao dos alquimistas da Idade Mdia em transformar os metais bsicos ou deles extrair o ouro, e mesmo em encontrar o elixir da vida e a fonte da juventude atravs da dissoluo do metal em vrias substncias, levou a deteco de muitas frmulas e processos qumicos. A primeira descoberta de ouro perde-se na antigidade, envolta em lendas e relatos histricos. Segundo Boyle (1979), alguns autores citam Cadmus, o Fencio, como o seu descobridor. Outros mencionam Thoas como o tendo encontrado nas Montanhas da Trcia. Na mitologia grega, Mercrio, filho de Jpiter, dado como o seu criador.

No entanto, referncias ao metal existem em praticamente todas as civilizaes antigas, como os egpcios, hindus, chineses, hebreus, e inmeros artefatos de ouro foram descobertos em escavaes realizadas nas tumbas clticas (Frana) e dos faras egpcios. Pelo menos nos ltimos 6.000 anos tem sido o metal intensamente minerado no mundo.

Os primeiros objetos de ouro devem Ter sido fabricados diretamente do metal nativo. Mais tarde, em meados do primeiro milnio antes de Cristo, passou-se a utilizar um mtodo de purificao e, quase ao mesmo tempo, o processo de fabricao de ligas de ouro com prata e cobre passou a ser usado.

Ainda por volta de 1.000 a.C., descobriu-se que o mercrio apresentava a faculdade de aderir ao ouro, nascendo, assim, a amalgamao, ainda hoje muito empregada no tratamento de minrios aurferos. A extrao de ouro a partir de sulfetos, atravs da fuso do minrio adicionando-se slica, era utilizada pelos antigos gregos e romanos, assim como o emprego de sal e cidos para separar o ouro e a prata.

3.2.2. APLICAES

As propriedades do ouro conduziram a humanidade a escolher este como padro de riqueza e de lastro do sistema monetrio internacional, alm de ser usado para confeco de objetos de arte, de adorno e de joalheria. Em virtude de sua pequena dureza, para que o ouro seja manuseado necessrio lig-lo prata, cobre, nquel ou paldio para torn-lo resistente.

A maior parte do ouro produzido em todo o mundo absorvido pelos prprios estados, para cunhagem de moeda e principalmente para reservas bancrias como garantia de equilbrio nas transaes comerciais internacionais. Estima-se que mais de metade de toda a produo mundial de ouro tenha este destino.

As aplicaes funcionais existem na indstria eletrnica e aeroespacial. comum realizar eletrodeposies de ouro em componentes eletrnicos, escudos de calor, dodos, circuitos impressos ou pinos de ligao. Os filmes de ouro muito finos tm uma excelente refletividade ao infravermelho, uma boa resistncia corroso e garantem um baixo rudo

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de contato. Tambm se utiliza ouro em ligas destinadas a prteses dentrias, contatos eltricos, equipamento qumico, fotografia, etc.

3.2.3. PROCESSOS

A definio da rota tecnolgica para o tratamento dos minrios visando a extrao de ouro inclui fatores econmicos e tcnicos. Destacam-se, entre estes, as caractersticas mineralgicas da matriz e algumas propriedades fsica e qumica do metal, em ltima instncia, delimitam o conjunto de operaes passveis de serem utilizadas no processamento, dentre a quais destacam-se:

Formao de compostos intermetlicos com o mercrio (utilizao da amalgama como forma de recuperao das partculas grosseiras de ouro); Hidrofobicidade e respostas positivas a coletores de flotao; Solubilidade em solues aquosas de cianetos de metais alcalinos; Formandos compostos relativamente estveis.

3.2.4- MTODOS

a) LIXIVIAO: POR PERCOLAO E POR AGITAO

Ustulao: visa atingir dois objetivos fundamentais: Liberao do ouro, pela modificao da estrutura cristalina dos minerais, produzindo composto porosos e remoo das espcies interferentes (ciancidas). Fornos utilizados: Forno horizontal de soleira nica , do tipo Edwards: Forno vertical de soleira mltipla , do tipo Wedge e Fornos de leito fluidizado.

APLICAES DE BIOTECNOLOGIA

A lixiviao bacteriana uma das alternativas para o pr-tratamento de minrios refratrios visando posterior cianetao do ouro > consiste na oxidao de espcies minerais atravs da ao direta da bactria Thioba-cillus ferrooxidans ou por compostos por ela produzidos que oxida diretamente os compostos reduzidos de enxofre , incluindo sulfetos metlicos , alm de oxidar Fe2+ a Fe3+ . A biotecnologia no se restringe ao pr-tratamento de minrios refratrios . Pesquisas demonstram que possvel a dissoluo do ouro livre utilizando micro organismos (bactrias heterotrficas dos gneros Bacillus e Pseudomonas) que produzem certos aminocidos capazes de solubilizar o ouro.

b) PRECIPITAO COM ZINCO

Zinco , sendo mais eletronegativo que o ouro em solues cianetadas promove o deslocamento dos ons de ouro , com a precipitao na forma metlica . O processo aps alguns desenvolvimento tornou-se o mais utilizado para a recuperao de ouro primrio > compreende trs etapas principais : a clarificao , a de aerao e a precipitao propriamente dita .

c) MEDIDAS PARA CONTROLE AMBIENTAL

Os danos maiores causados ecologia ocorrem nos garimpos de ouro , hoje os maiores responsveis pela poluio com mercrio das guas e leitos de rios. No entanto, quanto as empresas de minerao de grande porte, h uma preocupao com a adequao dos

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efluentes lquidos e gasosos e dos rejeitos slidos com os padres ambientais vigentes . Alguns desses projetos chegam a ser modelos mundiais

1) PESQUISA MINERAL ./ LAVRA

Promover o mnimo de desmatamento, o essencial para a pesquisa. Promover a recuperao da rea aps a pesquisa Dispor o estril em aterros controlados tecnicamente ou retorn-los ao interior da mina

2) BENEFICIAMENTO , CONCENTRAO E APURAO FINAL.

Devido a paragnese mineral e adio de reagentes e amalgamantes no processo de liberao do ouro , a maior preocupao geralmente refere-se ao arsnio, ao cianeto e ao mercrio .

Basicamente, utilizam-se os seguintes mtodos para preservar o meio ambiente:

Recirculao das guas. Espessamento para reteno dos slidos. Neutralizao com calcrio ou cal hidrata , sulfato ferroso , oxidao com SO2 ,

hipoclorito de sdio , etc... Barragens de decantao que retenham os slidos e facilitem a degradao do

cianeto . Barragens impermeveis aos efluentes contaminates do lenol fretico . Preveno contra gases utilizando filtros . No caso de SO2 , a soluo pode ser a

fabricao de H2SO4. Quanto ao mercrio devem ser utilizadas tcnicas apropriadas que favorea a sua total

recuperao. Recuperao do cianeto . Utilizao de processos alternativos cianetao.

3.2.5- MERCADO

a) PRODUO INTERNA

Dados preliminares indicam que a produo brasileira de ouro em 1999 foi de 49 toneladas, uma tonelada a menos que a produo verificada em 1998, representando uma queda de 2,0%. A recuperao do preo do metal no mercado internacional, ocorrida no final de setembro de 1999, foi suficiente apenas para manter o nvel de produo das empresas que somou 38,4 toneladas (no incluindo os garimpos), com uma inexpressiva variao positiva de 0,6 tonelada, ou seja, 1,6% maior em relao a 1998. O baixo preo do ouro no mercado internacional e o esgotamento dos depsitos superficiais mais ricos nas reas de garimpo foram os principais fatores que concorreram para a queda da produo brasileira. A baixa cotao do metal ainda verificada manteve as paralisaes das operaes ocorridas em algumas reas nos anos anteriores, alm de ter imposto a lavra seletiva de minrios de maior teor em outras minas, redundando em baixo ritmo da produo na maioria das empresas. A produo originria dos garimpos em 1999 repetiu o fraco desempenho dos ltimos anos, apresentando uma queda de 3,0% em relao ao realizado no ano anterior, registrando 10,3 toneladas, contra 11,8 toneladas em 1998.

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O Brasil o stimo produtor mundial de ouro, produz cerca de 70 toneladas por ano, aproximadamente 12% da produo da frica do Sul, maior produtor mundial. A histria da produo mundial teve incio em 1552 e o pas chegou a ser o maior produtor mundial no sculo XVIII. Estima-se que a produo total, desde as primeiras descobertas, seja superior a 2.500 t. A partir da segunda metade da dcada de 70 tem sido intensa a atividade de pesquisa de ouro no Brasil. Entre 1982 e 1993 foram investidos US$ 653 milhes nessas pesquisas, ou 45% de todas as inverses em explorao mineral no pas, no mesmo perodo. As condies geolgicas favorveis para a ocorrncia de ouro no Brasil, cujo potencial estimado superior a 30 mil toneladas, indicam uma excelente perspectiva para o crescimento da minerao deste metal. Aprovada a emenda constitucional encaminhada recentemente ao Congresso, demovendo os obstculos ao investimento estrangeiro na minerao, espera-se um novo ciclo de investimento na minerao de ouro no pas. Do ponto de vista econmico, a perspectiva considerada altamente favorvel. Estudo realizado em 1991, com o objetivo de avaliar o potencial econmico da explorao de ouro, conclui que o investimento na minerao de ouro no Brasil particularmente atrativo, apresentando rentabilidade superior a projetos similares na Austrlia e no Canad.

b) CONSUMO INTERNO

Desde 1996, aps o advento da Lei Kandir - que promoveu a desonerao das exportaes de produtos primrios e semi-manufaturados, a maior parte do ouro produzido pela minerao brasileira vem sendo exportada como mercadoria, nas formas bruta ou semi-manufaturada, sem maior valor agregado.

Quando o destino da produo o consumo interno, apesar da diferena de tratamento tributrio (ICMS) com alquotas elevadas nas vendas do ouro como mercadoria no mercado interno, ter dificultado o desenvolvimento do maior segmento consumidor, a indstria joalheira, ainda assim, os baixos preos do metal estimularam a demanda. Tal fato permite estimar que a indstria joalheira tenha consumido 16 t, entre ouro novo de primeira fuso e ouro reciclado em 1999, revelando um crescimento em torno de 60,0 em relao ao ano anterior.

3.3- Zinco

O zinco um metal de cor branco-azulada, forma cristalina hexagonal compacta, nmero atmico: 30, peso atmico: 65,38, densidade (a 25C): 7,14, dureza: 2,5 (escala deMohs), ponto de fuso: 419C ( presso de 760mm de Hg) e ponto de ebulio: 920C.

O zinco encontrado em todo o meio ambiente (ar, gua e solo). No corpo humano, quecontm de 2 a 3 gramas de zinco, ele essencial para o bom funcionamento dos sistemas imunolgico, digestivo e nervoso, pelo crescimento, controle do diabetes e os sentidos do gosto e do olfato.

O zinco caracteriza-se pela sua alta resistncia corroso, o que permite o seu emprego como revestimento protetor de vrios produtos. Sua grande facilidade de combinao com outros metais permite o seu uso na fabricao de ligas, principalmente os lates e bronzes (ligas cobre-zinco) e as ligas zamac (zinco-alumniomagnsio).

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Seu baixo ponto de fuso facilita a moldagem em peas injetadas e centrifugadas. Seu baixo ponto de ebulio facilita a sua extrao e refino e, por ser bastante malevel entre 100 e 150C, pode ser laminado em chapas e estirado em fios.

O zinco encontrado na natureza principalmente sob a forma de sulfetos, associado ao chumbo, cobre, prata e ferro (galena, calcopirita, argentita e pirita, dentre outros). O minrio sulfetado de zinco est sujeito a grandes transformaes na zona de oxidao formando xidos, carbonatos e silicatos. As mineralizaes ocorrem, principalmente, nas rochas calcrias que so as hospedeiras usuais.

Os principais minerais de zinco so a blenda ou esfalerita (ZnS), willemita (Zn2SiO4), smithsonita (ZnCO3), calamina ou hemimorfita (2ZnO.SiO2.H2O), wurtzita (Zn,Fe)S, franklinita (Z,n,Mn)Fe2O4, hidrozincita [2ZnO3.3Zn(OH)2] e zincita (ZnO), com destaque no caso do Brasil para os minrios calamina, willemita e esfalerita.

Pela sua propriedade anticorrosiva, o zinco tem larga aplicao na construo civil, na indstria automobilstica e de eletrodomsticos, destacando-se o seu uso na galvanizao como revestimento protetor de aos estruturais, folhas, chapas, tubos e fios por meio da imerso ou eletrodeposio. As ligas para fundio (Zamac) so utilizadas em peas fundidas, eletrodomsticos, indstria de material blico e automobilstico. Os lates e bronzes (ligas cobre-zinco com teores de zinco entre 5,0 e 40,0%) so usados em acessrios eltricos e vrias outras aplicaes. Os laminados tm como principal campo de aplicao s pilhas e baterias. O xido e p de zinco so usados em produtos qumicos e farmacuticos, cosmticos, borrachas, explosivos, tintas e papel. O zinco tambm utilizado como anodo para proteo catdica do ao ou ferro.

O zinco classificado em duas grandes famlias: o zinco primrio e zinco secundrio (obtido atravs de sucatas e resduos). O zinco primrio representa de 80,0% a 85,0% da produo atual, e o seu principal processo de produo o eletroltico, que consiste na dissoluo do xido ustulado em cido sulfrico, seguido de um processo de eletrlise, na qual o eletrlito, rico em zinco, entra em clulas eletrolticas com anodos de ligas de zinco e catodos de alumnio. O zinco se deposita nos catodos de alumnio, sendo periodicamente retirado para posterior fuso e transformao em placas. Entre os metais no ferrosos o consumo mundial de zinco s superado pelo alumnio e o cobre.

3.4 Nquel

O nquel um metal branco-prateado, dctil, malevel, peso especfico 8,5 g/cm3, dureza escala de Mohs 3,5; tem seu ponto de fuso em aproximadamente 1.453 C, calor de fuso 68 cal/g, peso atmico 58,68, possuindo grande resistncia mecnica corroso e oxidao; o sistema de cristalizao isomtrico; nmero atmico 28. Os minerais de nquel so: os sulfetos (milerita e pentlandita (FeNi9S8), que se apresentam associados a outros sulfetos metlicos em rochas bsicas, freqentemente acompanhados de cobre e cobalto. O sulfeto o principal mineral utilizado, contribuindo com mais de 90% do nquel extrado. O outro mineral a garnierita ou silicato hidratado de nquel e magnsio, que se encontra associado s rochas bsicas (peridotitos), concentrando-se por processos de intemperismo nas partes alteradas, onde forma veias e bolsas de cor verde ma).

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O nome nquel deriva de kupfernickel, referncia dada a nicolita pelos mineiros alemes quando a identificaram no sculo XVII. Antes da era crist, o metal j era utilizado. Moedas japonesas de 800 anos A.C. e gregas de 300 anos A.C. continham nquel, acredita-se que seja uma liga natural com o cobre. Nos anos 300 ou 400 A.C. fabricavam-se armas que possuam ferro meteortico, com contedo de nquel variando de 5 a 15%. Em 1751, Axel Frederich Cronstedt descreveu que havia detectado nquel metlico e, em 1755, o qumico sueco Torbern Bergman confirmou seu trabalho. O minrio teve pouca importncia real na economia industrial at 1820, quando Michael Faraday, com a colaborao de seu associado Stodard, foram bem sucedidos fazendo uma liga sinttica de ferro-nquel, sendo o incio da liga nquel-ao que tem uma grande contribuio para o desenvolvimento industrial do mundo.

Em 1838, a Alemanha produziu o primeiro nquel metlico refinado, tendo iniciado o refinamento com umas poucas centenas de toneladas de minrio importado e, em 1902, foi formada a International Nickel Co. of Canad Ltd., a principal produtora de nquel do distrito de Sudbury.

O metal muito usado sob a forma pura, para fazer a proteo de peas metlicas pois oferece grande resistncia oxidao. Suas principais aplicaes so em ligas ferrosas e no-ferrosas para consumo no setor industrial, em material militar, em moedas, em transporte/aeronaves, em aplicaes voltadas para a construo civil e em diversos tipos de aos especiais, altamente resistentes oxidao, como os aos inoxidveis, bem como em ligas para o fabrico de ims (metal Alnico), em ligas eltricas, magnticas e de expanso, ligas de alta permeabilidade, ligas de cobre-nquel, tipo nquel-45, e em outras ligas noferrosas.

A niquelagem de peas feita por galvanoplastia, usando banhos de sais de nquel. O xido de nquel usado como catalisador em diversos processos industriais e, dos sais, o sulfato o mais empregado, destinando-se a banhos para niquelagem, que realizado atravs da galvanoplastia usando banhos de sais de nquel.

Nos pases industrializados o nquel tem aproximadamente 70% de utilizao na siderurgia, sendo os restantes 30% divididos em ligas no-ferrosas, galvanoplastia etc. Tal utilizao se d seguindo uma categorizao de classes. Na classe I, classificam-se os derivados de alta pureza, com no mnimo 99% de nquel contido (nquel eletroltico 99,9% e carbonyl pellets 99,7%) tendo assim larga utilizao em qualquer aplicao metalrgica. Aclasse II composta pelos seus derivados com contedo entre 20% e 96% de nquel (ferronquel, matte, xidos e sinter de nquel), com grande utilizao na fabricao de ao inoxidvel e ligas de ao. Outra forma de utilizao o nquel secundrio ou sucata de nquel que largamente utilizado na siderurgia.

3.5 Estanho

3.5.1- INTRODUO

O estanho, de smbolo Sn, um elemento metlico usado pelos humanos h eras. Ele ocupa o grupo 14 ou IVa da Tabela Peridica, e tem nmero atmico 50 (o que o coloca na famlia dos Metais Representativos).

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Estanho tem sido encontrado em tumbas no Egito e foi exportado para a Europa em grandes quantidades a partir de Cornwall, Inglaterra, durante o perodo romano. Os antigos egpcios consideravam o estanho e o chumbo como formas diferentes do mesmo metal.

3.5.2- MODO DE OBTENO

O principal minrio de estanho a cassiterita ou dixido de estanho, de frmula SnO2. A cassiterita forma cristais tetragonais e tem dureza 6 a 7, com densidade relativa de 7. Normalmente este minrio tem colorao marrom escura ou negra, alm de ser opaco. Ocorre em veios submetidos a alta temperatura, ou associado a pegmatitas, um tipo de rocha gnea. Tambm ocorre na forma de pequenos seixos em depsitos aluviais fluviais ou marinhos. A cassiterita o nico mineral de estanho de importncia econmica. encontrado em abundncia em Cornwall, Inglaterra, como tambm na Alemanha, Malsia, Bolvia, Brasil, Austrlia, Indonsia, Nigria, Repblica do Congo e no Alaska.

Na extrao do estanho, o minrio primeiro extrado e lavado a fim de remover impurezas. Ento cozido, de modo a oxidar os sulfetos de ferro e cobre. Aps uma segunda lavagem, o minrio reduzido por carbono em um forno reverberatrio. A reao de reduo :

SnO2(s) + 2C(s) Sn(l) + 2CO(g)

O estanho derretido coletado no fundo e moldado no formato de blocos. Nesse formato, o estanho novamente fundido sob temperaturas mais baixas, para que as impurezas formem uma massa insolvel a ser extrada. O estanho pode ainda ser purificado por eletrlise.

3.5.3. ESTRUTURA ATMICA E CARACTERISTICAS GERAIS Atmica

O estanho tem distribuio atmica 2-8-18-18-4, e peso atmico 118,69. O metal altamente dctil,