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Prof. Moyss Batista de Arajo Jnior
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METALURGIA
Introduo
Os metais tm tido um papel importante no
desenvolvimento da civilizao, sendo utilizados
na fabricao de mquinas, ferramentas e outros
itens.
Fbrica Volkswagen
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METALURGIA
Ocorrncia e Distribuio dos Metais
Muitos dos metais mais teis no so especialmente abundantes na
poro da litosfera na qual temos
fcil acesso;
A distribuio dos metais geralmente ocorre em depsitos
concentrados (jazidas);
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METALURGIA
Com exceo do ouro e dos metais do grupo da platina (Ru, Rh, Pd, Os, Ir e Pt), a maioria dos
elementos metlicos encontrada na natureza
em compostos inorgnicos slidos chamados
minerais.
Calcopirita Rutilo Magnetita
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Minerais
Metal Mineral Composio
Alumnio Bauxita AlO
Cobre
Calcopirita CuFeS
Calcocita Cu2S Malaquita Cu2CO3(OH)2
Ferro Hematita FeO
Magnetita Fe3O4 Titnio Rutilo TiO
Zinco Esfalerita ZnS
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METALURGIA
Metalurgia
a cincia e a tecnologia de extrao de metais a partir de suas fontes naturais e preparao
delas para uso;
Existem vrios tipos de processos metalrgicas sendo que cada um especfico para cada tipo
de mineral.
Regio de explorao de
minrio de ferro da Vale
no Par
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METALURGIA
Etapas da Metalurgia
Minerao
Concentrao do minrio
Reduo do minrio
Refinamento Mistura do metal
com outros elementos
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METALURGIA
Processos metalrgicos - Pirometalurgia
Processo metalrgico que consiste na utilizao de altas
temperaturas para alterar o
mineral quimicamente,
reduzindo-o ao metal livre;
A pirometalurgia dividida em 3 operaes: calcinao,
ustulao e fuso;
ICAL - Indstria de Calcinao
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METALURGIA
Operaes da Pirometalurgia
Calcinao: o aquecimento de um minrio para
realizar sua decomposio e a eliminao de um
produto voltil, como CO ou HO. Por exemplo:
3 + 2()
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METALURGIA
Operaes da Pirometalurgia
Ustulao: um tratamento trmico que provoca
reaes qumicas entre os minrios e a atmosfera
dos fornos. Por Exemplo:
2 + 32 2 + 22()
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METALURGIA
Operaes da Pirometalurgia
Fuso: o processo em que os materiais
formados durante as reaes qumicas so
separados em duas ou mais camadas.
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Pirometalurgia do Ferro
As fontes mais utilizadas de ferro so os minerais de magnetita (FeO) e hematita (FeO);
A reduo dos xidos de ferro pode ser realizada em um alto-forno, que basicamente
um reator qumico;
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METALURGIA
Para 1Kg de Fe2 Kg de minrio, 1Kg de coque, 0,3 Kg de calcrio e 1,5 kg de ar
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METALURGIA
Pirometalurgia do Ferro
Um dos produtos da pirometalurgia a escria,
que consiste principalmente
em minerais de silicato
fundido com aluminatos,
fosfatos e outros compostos
inicos;
O outro produto o prprio metal.
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METALURGIA
Pirometalurgia do Ferro
Reaes no alto forno:
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METALURGIA
Formao do Ao
O ao uma liga de ferro;
A produo de ferro a partir de seu minrio um processo de reduo qumica que resulta em um
ferro bruto contendo muitas impurezas
indesejveis;
O ferro gusa contm cerca de 0,6% a 1,2% de Si, 0,4% a 2,0% de Mangans, quantidades menores
de fsforo e enxofre e uma quantidade
considervel de C dissolvido.
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Formao do Ao
Na produo do ao, essas impurezas so removidas
atravs da oxidao em um
recipiente chamado
conversor;
Conversor de Refinamento de Ferro
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Hidrometalurgia
O metal extrado do minrio atravs de reaes aquosas.
A lixiviao o processo hidrometalrgico mais importante. utilizado para extrair um metal, por
exemplo o ouro, do seu minrio.
Outro mtodo, que bastante utilizado para extrao do alumnio da bauxita, o processo de Bayer.
Bauxita Pepita de Ouro
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Lixiviao do ouro
O minrio contendo ouro colocado em lajes de concreto e borrifado com NaCN.
4 + 8 + 2 + 22
4 2 + 4()
2 um on estvel solvel em gua.
A lixiviao realizada com gua e o ouro puro obtido pela reduo com zinco em p:
2 2
+ 42 + 4()
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Processo Bayer de obteno do alumnio
Na[Al(OH)4]
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METALURGIA
Processo Bayer de obteno do alumnio
Mais de 90% do hidrxido de alumnio produzido no mundo usando processo bayer convertido em alumina e usado na indstria do alumnio metlico, mas o hidrxido de alumnio tambm tem aplicao direta nas indstrias de papel, tintas, vidros, cermicas, produtos farmacuticos, cremes dentais e retardantes de chamas.
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Eletrometalurgia
Processo utilizado para reduzir minerais metlicos ou metais refinados, que
baseado na eletrlise.
Importante para obteno de metais mais ativos como sdio, magnsio e
alumnio;
Os metais obtidos a partir da eletrometalurgia no podem ser obtidos
a partir de solues aquosas pois a
gua se reduz mais facilmente que os
ons metlicos;
Para obter tais metais pela eletroqumica, usa-se como meio uma
soluo adequada que depende do
metal que se deseja.
Charles M. Hall (1863-1914)
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Eletrometalurgia do Sdio
22 + 2 2 + 2
, = 0,83
+ + ,
= 2,71
2+ + 2 ,
= 1,66
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Eletrometalurgia do Sdio
Clula de Downs
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Eletrometalurgia do Alumnio
Al2O3 funde a temperaturas acima de 2000C o que impossibilita a utilizao da clula de Downs
necessrio outro processo para obter o alumnio metalco
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Eletrometalurgia do Alumnio
Clula de eletrolise do processo de Hall
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Eletrometalurgia do Alumnio
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Eletrorefinamento do Cobre
Clula eletroltica para refinamento do cobre
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Exerccios
1. Dois dos metais mais utilizados so o alumnio e o ferro. Quais so as fontes naturais mais miportantes desses elementos? Em qual estado de oxidao cada um desses metais encontrado na natureza?
2. O que significa os seguintes termos: (a) calcinao; (b) lixiviao; (c) fuso; (d) escria?
3. Qual o papel de cada um dos materiais no processo qumico q eu ocorre em alto-forno: (a) ar; (b) calcrio; (c) coque; (d) gua? Escreva as reaes qumicas balanceadas para ilustras suas respostas
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Exerccios
1. Defina hidrometalurgia e eletrometalurgia
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Referncias Bibliogrficas
CONSTANTINO, Vera R. Leopoldo et al . Preparao de compostos de alumnio a partir da bauxita: consideraes sobre alguns aspectos envolvidos em um experimento didtico. Qum. Nova, So Paulo, v. 25, n. 3, 2002 .
Brown