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8/17/2019 Aula 8 Produção do zinco, estanho e chumbo.pdf

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METALURGIA DOS

NÃO-FERROSOS

(Zn, Sn e Pb)

Disciplina: Processamento de Materiais Metálicos

Profa: Maria Roseane de Pontes Fernandes


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• Zinco

-Dentre os metais não ferrosos o zinco é o terceiro metal mais consumido no

mundo, depois do alumínio e do cobre;

-O zinco é o 23º elementomais abundante na crosta

terrestre.

Metalurgia dos não-ferrosos


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• Zinco

-O principal mineral de zinco é a blenda ZnS;

-Sua ganga é de natureza sílico-calcária, podendo, às vezes, conter galena(mineral de chumbo), sulfeto de cádmio e ferro (na forma de pirita).



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• Zinco

Outros minerais são a "smithsonita" (ZnCO3) e a "willemita" (ZnSO4)



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http://www.zwm.com.pt/index.php?option=com_content&view=article&id=130&Itemid=213&lang=pt


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• Produção do zinco

-Os minérios são inicialmente concentrados de modo a elevar-se o teor de

zinco para 50 ou 60%;

-A concentração é realizada por gravidade ou por flotação;

-O concentrado, além de Zn, apresenta Pb, Fe, Ca, Cu, S (em teores

elevados, pois o minério é sulfeto) e, eventualmente, tálio, índio, gálio,

germânio, selênio e telúrio.



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-No processo pirometalúrgico, o minério concentrado sofre uma operação

inicial de "ustulação", à T entre 550ºC e 600ºC, com o objetivo de dessulfurá-

lo, sendo a reação fundamental a seguinte:

-Também as impurezas Fe, Cu, Cd, Sb e As são oxidadas nas formas

respectivamente de Fe2O3, CuO, CdO, Sb2O3 e As2O3;

-Misturado com coque, o minério ustulado, ou seja, o ZnO, é levado a uma

retorta, onde é submetido a um processo de destilação, a cerca de 1400ºC,

ocorrendo a seguinte reação básica:



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-Resultando, pois, zinco no estado de vapor, de pureza aproximada 98% e

contendo ainda Pb, Cd e Fe;

-O vapor de zinco é condensado, resultando zinco líquido, que é vazadoperiodicamente em lingotes;

-Estes são submetidos a um processo de refinação, que pode ser realizado ou

por "liquação" ou por "destilação fracionária";

-No primeiro caso, o zinco é fundido em forno de revérbero. Como o Zn e o Pbnão se misturam no estado líquido, ocorre uma separação em duas camadas,

a superior constituída de zinco;

-As impurezas e os outros óxidos sobrenadam o banho e são periodicamente

retirados. Resulta "zinco metálico", com pureza que pode atingir 99,99%;



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-Na "destilação fracionária" utiliza-se o princípio das diferenças de pressão de

vapor e de pontos de ebulição do zinco e das impurezas;

-Obtém-se também "zinco metálico" com pureza de 99,99%.



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-No processo hidrometalúrgico, as primeiras fases - concentração e ustulação

são idênticas às do processo anterior, resultando igualmente ZnO;

-Este é submetido a uma operação de "lixiviação", realizada pelo ataque comuma solução de ácido sulfúrico a 10% de concentração a 60ºC;

-Resulta uma solução de ZnSO2 que deve ser purificada, sendo, para isso,

submetida a operação de concentração e filtragem;

-A "purificação" permite eliminar as impurezas Cu, Cd, Fe, As e Sb;

-A eliminação do ferro é feita pela oxidação do sulfato ferroso por meio de

MnO2 e a eliminação do Cu e do Cd é levada a efeito pela adição de pó de

zinco;



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-Opera-se essa eletrólise com elevada densidade de corrente (350 a 1000

ampéres/m2), T em torno de 400ºC e tensão aproximada de 3,5 volts;

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

-Dos resíduos do banho, recupera-se cádmio, cobre e, eventualmente, metais

preciosos e germânio.



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• Produção do estanho

-Inicialmente, procede-se, por intermédio de mesas vibratórias, flotação e

separação magnética, a uma determinada concentração;

-O concentrado é submetido a uma "ustulação" de modo a serem removidos oenxofre, arsênio e o antimônio. No processo, o enxofre e o arsênio são

transformados em óxidos voláteis, ao passo que o chumbo, o bismuto, o cobre

e o zinco são convertidos de sulfetos a óxidos;

-Em seguida, procede-se a uma lavagem com ácido sulfúrico diluído. Neste

momento, o produto contém cerca de 70% de SnO2, com certa quantidade deóxido de ferro;

-Segue-se a fase de redução, cuja reação básica é a seguinte:



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• Produção do estanho

-O SnO2 é misturado com coque e fundente e levado a um forno de revérbero

ou elétrico;

-O processo, aparentemente simples, apresenta certas dificuldades, entre asquais a T final de redução, que não pode ser muito elevada, para evitar perdas

do metal por volatilização;

-A redução propriamente dita é feita a T relativamente baixas, mas para a

formação da escória são exigidas T mais elevadas que produzem uma liga Fe-

Sn contendo geralmente 75% de Sn e 25% de Fe;

-O estanho metálico obtido apresenta uma pureza de 97 a 98,5%, devendo

pois ser refinado, por processos de liquação ou eletrolítico.



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• Produção do chumbo

-O principal minério é a galena PbS, em que o teor de chumbo varia de 1 a

12% e as impurezas são mais frequentemente de natureza silicosa; às vezes,

são calcárias;

-Nesses minérios, os outros elementos metálicos que podem ocorrer são:

zinco, prata, cobre, antimônio, arsênio, bismuto, cádmio, estanho, germâmio,

ouro, selênio etc;

-De início, procede-se à concentração do minério por flotação, resultando um

concentrado contendo de 40 a 80% de chumbo, 4 a 15% de zinco e 2 a 3% decobre;

-Antes da redução, realizam-se as fases de "ustulação" e "sinterização", em

que as reações fundamentais são as seguintes:



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-Da "sinterização" resulta um aglomerado poroso, contendo 1,5 a 2,0% de

enxofre e em condições adequadas para a operação seguinte que é a

"redução";

-Esta se faz em "forno de cuba", onde se introduz o "sinterizado", coque e

fundente. O coque atua como combustível e redutor. A redução é direta e

indireta:



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-O fundente, contendo material ferroso, desloca o chumbo do sulfeto

remanescente ou da escória silicosa, de acordo com as reações:

-Os materiais líquidos juntam-se no cadinho do forno e se separam por

diferença de densidades: embaixo, o chumbo metálico, mais acima uma

substância constituída de arsenietos de chumbo, cobre, ferro etc., chamada de

"speisse", e na superfície a escória;



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-O chumbo, de pureza entre 92 e 99%, é vazado e submetido a processos

sucessivos de refinação, para separação do cobre, do arsênio, do estanho, do

antimônio, do ouro, da prata, do zinco e do magnésio;

-O resultado final é chumbo de pureza mínima correspondente a 99,94%.


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