elementos metálicos – estanho : projeto feup...

Elementos Metálicos

Estanho (Sn)

Projeto FEUP

2015/2016

LCEEMG/MIEMM:

Alexandre Leite (LCEEMG) Sónia Simões (MIEMM)

Equipa 14:

Estudantes & Autores:

António Pires Monitor/a: Joana Duarte

João Alvim Supervisor/a: Aurora Futuro

João Dias

João Ribeiro

Manuel Tavares

Rita Lacerda

Elementos Metálicos – Estanho : Projeto FEUP 2015/2016

2

Índice: Resumo 3

Palavras-Chave 3

Agradecimentos 3

Enquadramento teórico 7

Localização das reservas de estanho 7

Produção Mundial 9

Consumo Mundial de Estanho Metálico em 2011 10

Preços 11

Exploração mineira de estanho em Portugal 13

Jazigo Estano-Volframítico da Panasqueira 13

Método de exploração na mina da Panasqueira 19

Método de Lavra 21

Processamento 22

Fundição 23

Utilizações e aplicações do estanho 24

Estanho como protetor de corrosão 27

Folha flandres 27

Galvanoplastia 27

Processo de Pilkington (Float) 29

Aplicações do Estanho e respetivas ligas 30

Ligas 30

Bronze 30

Peltre (Pewter) 31

Soldas 31

Ligas para rolamentos 32

Uso monetário 32

Nióbio-Estanho 33

Estanho/chumbo na tubagem metálica de órgãos 34

Conclusão 35

Bibliografia 36


3

Resumo

Este trabalho foi elaborado no âmbito da disciplina Projeto FEUP, de modo

a facilitar a nossa familiarização com o ambiente académico, com as diversas

ferramentas de pesquisa e regras de elaboração de relatórios técnicos.

Como tema de desenvolvimento foi-nos apresentado o elemento metálico

estanho, este foi a base para toda a nossa análise e pesquisa. Tendo tirado igual

proveito de meios físicos como de meios informáticos, foi elaborado assim este

relatório técnico que fomenta para além de um conhecimento geral acerca do

estanho e das suas aplicações nos nossos dias, também a vertente da sua

extração, assim como os vários processos de purificação da matéria bruta até a

obtenção final do elemento.

É dada ainda uma atenção especial aos diferentes tipos de ligas metálicas

em que o estanho desempenha um papel vital, assim como as importantíssimas

aplicações que possuíram ao longo dos tempos.

Esta pesquisa é, então, como que o resultado de todo um caminho percorrido

e trabalho em equipa efetuado, que se revelou de elevada importância tanto para

um nosso desenvolvimento a nível pessoal, com os outros, como para um nosso

crescimento a nível académico e científico.

Palavras-Chave

Estanho, Mina da Panasqueira, Lavra

Agradecimentos

Queremos agradecer aos nossos supervisores e monitores pela vossa

disponibilidade e apoio. Dar um especial agradecimento à nossa monitora Joana

Duarte que nos orientou todas as semanas.

Por fim queremos agradecer a todos as pessoas que estiveram envolvidas

no Projeto FEUP que desde o início motivaram os alunos para uma boa

integração na Faculdade de Engenharia.


4

Lista de Figuras

Figura 1: Cubo de estanho 6

Figura 2: Gráfico das reservas mundiais de estanho 7

Figura 3:Mapa de Portugal com a localização de jazigos de estanho. Fonte: Geoportal

LNEG, 29/09/2015 Escala: 1/9 244 649 8

Figura 4: Consumo Mundial de Estanho em 2011. Fonte: LME – 2012, IBRAM 10

Figura 5: Variação do preço de estanho Fonte: index mundi e LME spot price.

(2015/10/13) 14:40 11

Figura 6: Variação preço durante 2014-2015 15:35 13/10/2015 Fonte : Recursos

Kasbah 12

Figura 7: Localização geográfica da mina da Panasqueira 13

Figura 8: Excerto da Carta Geológica de Portugal à escala 1: 500.000 dos Serviços

Geológicos de Portugal – Lisboa, 5ª edição, 1992, com o enquadramento das

Minas da Panasqueira. 18

Figura 9: Esquema do método em Câmaras e Pilares. 20

Figura 10: Desmonte com explosivos – EUA 21

Figura 11: Fundo de uma mina na ilha de Bangka na Indonésia. 21

Figura 12: Lavra de estanho a céu aberto – Vietname 21

Figura 13: Lavra garimpeira clandestina de cassiterite 22

Figura 14: Refinação do estanho 24

Figura 15: Refinação do estanho 24

Figura 16: Circuito impresso 25

Figura 17: Tanque de armazenamento de químicos 25

Figura 18: Pasta dentífrica 25

Figura 19: Latas de produtos alimentares 26

Figura 20: Fungicida - Direitos reservados a datuopinion.com 26

Figura 21: Folha de flandres em rolo-direitos reservados a snipview.com 27

Figura 22: Imersão em estanho. Direitos reservados a infoescola.com 28

Figura 23: Esquema eletrólise. Direitos reservados a wmnett.com.br 29

Figura 24: Vidro após processo Float 29

Figura 25: Utensílios de peltre; direitos reservados a www.pewtersociety.org 31

Figura 26: Fios com liga de nióbio-estanho aplicados nos eletroímanes

supercondutores; direitos reservados a www.supercon-wire.com 33

Figura 27: Moeda de 1 cêntimo do dólar Estadunidense (1937) 34


5

Lista de tabelas

Tabela 1:Reserva de estanho. Fonte: DNPM 8

Tabela 2: Produção Mundial de estanho. Fonte: DNPM 9


6

Introdução

Mole, maleável e de uma cor cinza-

prata, o estanho é um metal de certa forma

resistente à oxidação e de difícil corrosão,

podendo só ser atacado por meio de

ácidos e bases fortes.

No seu estado sólido e à temperatura

ambiente, este pode ocorrer na forma de

dois isótropos: a baixas temperaturas,

normalmente, existe como estanho alfa,

de cor acinzentada tendo este pouco ou nenhum uso; a temperaturas superiores

a 13,2 °C, o estanho cinzento transforma-se lentamente no seu segundo

isótropo, estanho beta, este agora com uma cor branca-prata resultante da sua

estrutura cristalina rearranjada. É nesta forma beta que o metal encontra uma

maior aplicação, apesar de ainda haver sempre a possibilidade de este voltar ao

isótropo alfa; isto é facilmente evitado adicionando-se pequenas percentagens

de antimónio ou bismuto ao estanho na sua forma branca. O estanho é obtido

principalmente do mineral cassiterite, cuja fórmula química é SnO2 e é um

elemento relativamente escasso na

crusta terrestre, sendo a sua

concentração, aproximadamente, 2,3

mg/kg. É um dos metais mais antigos

conhecido, e foi usado como um dos

componentes do bronze desde a

antiguidade.

Símbolo: Sn

Nº atómico: 50

Massa atómica: 118.710

Densidade: 7.287 kg/m3

Estrutura cristalina: tetragonal

Ponto de fusão: 231,93ºC

Ponto de ebulição: 2601,81º C

Propriedades

Figura 1: Cubo de estanho

https://pt.wikipedia.org/wiki/Mineral

https://pt.wikipedia.org/wiki/Bronze


7

Enquadramento teórico

Localização das reservas de estanho

Apesar de sua relativa escassez

(a concentração na crosta terrestre de

2 ppm), aproximadamente 35 países

produzem o metal.

A nível mundial as reservas de

estanho estão distribuídas de forma

díspar sendo a Ásia o continente com

maiores reservas constituindo 62%

das reservas mundiais e a China o

país com maiores reservas e o

principal produtor do minério (42% da

produção total), seguido da Indonésia

que detém 17% da produção mundial.

A América é o segundo continente com as maiores reservas tendo 21% do total

de reservas no mundo com destaque em países como o Peru, principal produtor

do continente americano e terceiro maior do mundo, e o Brasil que possui

aproximadamente 10% das reservas mundiais de estanho em minas e é o quinto

maior produtor mundial, cujas principais minas são a mina da Pitinga localizada

na província mineral do Mapuera, e as minas de Bom Futuro, Santa Bárbara,

Massangana e Cachoeirinha localizadas no Amazonas e na província estanífera

de Rondônia, regiões pertencentes ao cratão Amazônico rico em rochas onde

reside o maior potencial de recursos estaníferos, considerando a extensão

territorial e o ambientes geologicamente favoráveis (estruturas graníticas).

É também na América que se encontra o principal mercado de destino do

estanho localizado nos Estados Unidos da América.

A Europa detém 7% das reservas mundiais de estanho, a Austrália possui 6% e

o restante 4%.

62%

21%

7%

6%4%

Reservas Mundiais

Ásia América Europa Austrália Restantes

Figura 2: Gráfico das reservas mundiais de estanho


8

Países Reservas 2013 (t)

Brasil 441.917

China 1.500.000

Indonésia 800.000

Perú 91.000

Bolívia 400.000

Austrália 240.000

Malásia 250.000

Rússia 350.000

Tailândia 170.000

Outros Países 180.000

Total 4.422.917

Tabela 1:Reserva de estanho. Fonte: DNPM

Segundo relatório do DNPM de 2013, as reservas mundiais de estanho são de

aproximadamente 4,4 milhões de toneladas, valor publicado pela Mineral

Commodity Summary 2013. Desse valor, a

China possui aproximadamente 33% das

reservas mundiais de estanho, sendo a que

possui mais reservas de estanho, seguido

da Indonésia com ≈ 18% das reservas

mundiais. O Brasil possui aproximadamente

10% das reservas mundiais, sendo a

terceira maior do mundo.

Na consulta do site geoportal LNEG

encontra-se disponível a localização de

jazigos de alguns minerais. No caso do

estanho, na base de dados do Museu de

Jazidos Minerais Portugueses, constata-se

que os jazigos portugueses se localizam

principalmente na zona norte e

centro de Portugal como se observa

na figura 3.

Figura 3:Mapa de Portugal com a localização de jazigos de estanho. Fonte: Geoportal LNEG, 29/09/2015 Escala: 1/9 244 649


9

Produção Mundial

A produção total de concentrado de estanho foi de 235.570 toneladas em

2013, baixando cerca de 0.45% em relação ao ano anterior. A China além de ser

o país com maiores reservas de estanho no mundo, também é o principal

produtor deste minério, sendo responsável em 2013, por mais de 42% da

produção mundial, seguida da Indonésia.

A China tem grandes reservas de estanho graças à política que segue de

conter a sua produção limitada às reservas que possui. Deste modo é possível

manter um equilíbrio relativo da oferta/demanda mundial, em benefício da

sustentação dos preços para os produtores atuais.

Países Produção (t) 2012 2013 % Brasil 13.667 16.830 7.14 China 110.000 100.000 42.45 Indonésia 41.000 41.000 17.40 Peru 26.100 26.100 11.08 Bolívia 19.700 18.000 7.64 Mianmar 11.000 11.000 4.67 Austrália 5.000 5.900 2.50 Vietnam 5.400 5.400 2.29 Congo 4.000 4.000 1.70 Malásia 3.000 3.700 1.57 Ruanda 2.300 1.600 0.68 Laos 800 800 0.34 Nigéria 570 570 0.24 Rússia 280 300 0.13 Tailândia 300 300 0.13 Outros Países 73 70 0.04 Total 243.190 235.570 100

Tabela 2: Produção Mundial de estanho. Fonte: DNPM


10

Consumo Mundial de Estanho Metálico em 2011

Devido à dificuldade em obter

informações atuais, optou-se por

colocar um gráfico com o consumo

mundial de estanho em 2011. Da

observação da figura 4 cabe

destacar que o mineral é

principalmente utilizado em

produção de soldas e em

revestimentos, para proporcionar

um acabamento mais agradável. O

estanho também é utilizado na

produção de bronze e fundições de

ligas (por exemplo: tungsténio).

Em Portugal, a maioria do estanho extraído é exportado para outros países

para serem manufaturados.

Figura 4: Consumo Mundial de Estanho em 2011. Fonte: LME – 2012, IBRAM


11

Preços

O gráfico abaixo mostra a evolução dos preços do mineral estanho desde

setembro de 2010 até setembro de 2015.

Pela observação do gráfico, constata-se que o preço do estanho no início da

década era mais elevado do que atualmente e, que a tendência dos preços no

mercado tem diminuído.

É importante referir que há indicações de que patamares do preço do metal

no LME já chegaram a alcançar 23,17 €/t no início de 2011. Em 2015 os preços

do estanho estão abaixo de 16,78 €/ t (jan-2015).

Figura 5: Variação do preço de estanho Fonte: index mundi e LME spot price. (2015/10/13) 14:40


12

Pela análise do gráfico podemos verificar que o preço do estanho tem vindo

a ser cada vez mais baixo. Esse decréscimo deve-se, entre outros fatores, à

grande quantidade do metal em stock.

Figura 6: Variação preço durante 2014-2015 15:35 13/10/2015 Fonte : Recursos Kasbah


13

Exploração mineira de estanho em Portugal:

A exploração de estanho remonta a idade do Bronze, quando este elemento

era extraído para produzir ligas com o Cobre. Nesta altura, a Península Ibérica

e a Cornualha (Sul de Inglaterra) eram as maiores potências produtoras deste

elemento.

Atualmente, em Portugal a exploração de estanho está praticamente limitada à

mina da Panasqueira que está situada na província metalogenética estano-

tungstífera de Portugal, cujos jazigos filonianos são os jazigos de maior

importância económica. A mina da Panasqueira é uma das únicas minas ativas

em Portugal e é a maior mina de tungsténio da Europa.

Jazigo Estano-Volframítico da Panasqueira:

Localização geográfica:

O jazigo da Panasqueira localiza-se na região da Beira Baixa, distrito de

Castelo Branco, nos limites dos concelhos da Covilhã e do Fundão. Fica situado

em pleno Maciço Hespérico, na vertente sul da Serra da Estrela, mais

Figura 7: Localização geográfica da mina da Panasqueira


14

precisamente no maciço da Serra do Açor, a oeste da depressão tectónica do

bloco granítico da Estrela. Dista cerca de 30 km da cidade do Fundão, 40 km da

cidade de Pampilhosa da Serra e 55 km da cidade da Covilhã.

Localização geológica:

Geologia Regional:

Este trecho foi integralmente transcrito da dissertação “Estudo da

distribuição do Estanho na Mina da Panasqueira” realizada por Filipe Miguel de

Vasconcelos Pinto em 2014.

"Na linha de conta do modo de ocorrência das mineralizações em W e Sn

em Portugal, a “Província metalogenética estano-tungstífera Ibérica” (Neiva,

1944 e Thadeu, 1977 In Ribeiro & Pereira, 1982) estende-se a este do

cisalhamento Porto-Coimbra-Tomar e a nordeste do carreamento da Juromenha.

Com exceção dos jazigos ligados ao granito de St.ª Eulália (ZOM - Zona de Ossa

Morena), os restantes situam-se na Zona Centro-Ibérica (ZCI), Zona Galiza

Média-Trás-os-Montes (ZGMTM) e Zona Astúrico-Ocidental-Leonesa (ZAOL). A

província metalogenética estano-tungstífera de Portugal desenvolve-se por toda

a região Centro e Norte onde os jazigos filonianos constituem, sem sombra de

dúvida, os de maior importância económica. A ZGMTM e ZCI diferenciam-se

essencialmente pela ocorrência de mantos de carreamento de caráter alóctone

e parautóctone na ZGMTM. No setor da Península Ibérica há a destacar

fundamentalmente duas fases de deformação Varisca principais (F1 e F3).

Assim, as estruturas formadas durante a fase F1 são caraterizadas por

dobramentos de orientação predominante NW-SE, de plano axial vertical. São

contemporâneas desta fase as dobras de grande amplitude e os cisalhamentos

dúcteis. A fase F3 desenvolve-se segundo cisalhamentos dúcteis

intracontinentais. Abrangeu os terrenos autóctones, parautóctones e alóctones,

originando dobramentos largos e de pequena amplitude, de plano axial vertical

e eixos sub-horizontais, segundo uma compressão NW-SE, associada a estes

cisalhamentos.


15

A maioria das rochas aflorantes são granitos e xistos do “Complexo Xisto

Grauváquico”. Em menor proporção ocorrem rochas do Pré-Câmbrico Superior,

Ordovícico e Silúrico (Noronha, 1983). As relações de natureza geométrica e

geoquímicas estabelecidas com as intrusões graníticas sin e tardi-orogénicas e

a deformação evidenciada pelos preenchimentos dos filões permitem, regra

geral, enquadrar a cronologia relativa dos diferentes depósitos na sequência de

fenómenos desencadeados pela Orogenia Varisca (Schermerhorn, 1981).

O caso concreto das concentrações filonianas de Sn e W na ZCI pode

considerar-se como sendo um exemplo de um encadeamento feliz de

fenómenos, uns ligados à etapa magmática, outros à etapa hidrotermal e em que

o binário granitometassedimentos é indispensável à ocorrência da maioria dos

jazigos (Noronha, 1983). A ocorrência de depósitos de W-Sn está na maioria,

direta ou indiretamente, associada a granitos, com tipologias diferentes, como

por exemplo: aplitopegmatitos (Lagares de Estanho – Queiriga), filões intra e

extra-batolíticos (Bejanca – Vouzela e Fonte Santa – Freixo-de-Espada-à-Cinta)

e filões hidrotermais. Estes últimos, os mais comuns, contribui para a maioria da

produção de tungsténio no País. (Goinhas, 1987 In Martins, 2012) Conde et al.,

(1971) afirmam que nos filões hidrotermais é possível estabelecer uma divisão

baseada em aspetos particulares da respetiva paragénese. Os jazigos

estaníferos (Sn) como o de Montesinho, com diferenciações de greisen,

mineralizados em cassiterite, pobres em sulfuretos e esporadicamente com

berilo; os jazigos tungstíferos (W) como o da Borralha (mineralização de

molibdenite, volframite, scheelite e rara cassiterite com abundantes sulfuretos);

e os jazigos tungstíferos - cassiteríticos (W-Sn) como o da Ribeira e Panasqueira

(mineralizados em volframite, cassiterite e ricos em sulfuretos e carbonatos). A

distribuição das mineralizações hidrotermais de estanho e volfrâmio é muito

vasta e obedece, para além dos alinhamentos paralelos aos da estruturação

Varisca, à localização de afloramentos graníticos Variscos ou geralmente

encontrados em auréolas de contacto metamórfico, reflexo da presença de

granitos a pequena profundidade (Panasqueira, Argemela, Góis, Borralha, Vale

das Gatas, Ribeira, Argozelo, entre outros).


16

As mineralizações tanto ocorrem na zona de contacto de granitos intrusivos

e metassedimentos, como sobre a zona de contacto de granitos intrusivos

noutros granitos mais antigos (Conde et al., 1971). As principais ocorrências de

W e Sn encontram-se condicionadas por estruturas herdadas dos cisalhamentos

Variscos precoces ou tardios e por fraturas ligadas à instalação dos granitos pós-

tectónicos (Noronha, 1999). Deste modo, sempre que ocorrem estas duas

mineralizações, verifica-se um zonamento que segue a seguinte ordem:

pegmatitos estaníferos e/ou filões quartzosos estaníferos, filões quartzosos

estanho-volframíticos e filões quartzosos volframíticos (Thadeu, 1965)."

Geologia Local:

Este trecho foi integralmente transcrito da dissertação “Estudo da

distribuição do Estanho na Mina da Panasqueira” realizada por Filipe Miguel de

Vasconcelos Pinto em 2014.

"O mapa geológico de Portugal à escala de 1:500.000 mostra o contacto

entre o Complexo Xisto-Grauváquico do “Grupo das Beiras” e o Complexo

Granítico Varisco do Norte de Portugal (figura 8). O Grupo das Beiras” é formado

por uma densa série de lentículas finas de origem marinha, de pelitos e arenitos,

que sofreram depois metamorfismo regional de baixo grau (fácies dos xistos

verdes) durante as fases iniciais compressivas da orogenia Varisca (Kelly & Rye,

1979). As minas da Panasqueira localizam-se na grande mancha do Complexo

XistoGrauváquico do Grupo das Beiras, na Zona Centro Ibérica (ZCI). Trata-se

de uma região onde predominam formações sedimentares metamorfizadas, mas

onde ocorre também grande número de manifestações eruptivas ácidas e

básicas (Thadeu, 1951; Reis, 1971). A idade dos metassedimentos é atribuída

ao Câmbrico ou Pré-Câmbrico superior (Conde et al., 1971). As formações

metassedimentares são constituídas essencialmente por xistos argilo-gresosos

que passam a quartzitos impuros e grauvaques. Estas rochas assumem formas

lenticulares e irregulares, distinguindo-se, de quando em quando, níveis

constituídos pela alternância de finos leitos grauvacóides com outros xistos

argilosos, de aspeto de fácies flyschóide. Esta fácies flyschóide permite a


17

verificação de uma 1ª fase de deformação, com grandes dobramentos de eixo

orientado NNE a ENE, e de uma 2ª fase de deformação, com formação de

clivagem xistenta de plano axial NW-SE, subvertical. A 1ª fase de deformação,

mascarada pela 2ª, apresenta uma idade ante-varisca (anteF1) e a 2ª fase

corresponde a F1 varisca (Conde et al., 1971; Thadeu, 1980; 1989).

Há rochas básicas intrusivas que foram identificadas como doleritos e que

ocorrem sob a forma de filões de 0,5 a 3m de possança, com orientação

predominantemente N-S e inclinação vertical. Thadeu (1951) descreve-as de cor

cinza escura, grão fino e micro-porfiríticas, encontrando-se alterado no contacto

com os filões mineralizados. Apresentam fraturas irregulares e disjunção

poliédrica. Mineralogicamente são essencialmente constituídos por labradorite,

hornblenda, clorite e piroxena anfibolitizada. Não afetam a mineralização e são

intersetadas pelo sistema de filões hidrotermais. Estes diques são posteriores às

duas fases de deformação.

Na zona Este do Couto Mineiro ocorrem xistos mosqueados com blastos de

biotite e clorite, e menos frequentemente de quiastolite e cordierite que

correspondem a uma auréola de metamorfismo de contacto, que foi considerada

como indicação da presença de uma intrusão de um corpo magmático em

profundidade (Thadeu, 1951)."


18

Figura 8: Excerto da Carta Geológica de Portugal à escala 1: 500.000 dos Serviços Geológicos de Portugal – Lisboa, 5ª edição, 1992, com o enquadramento das Minas da Panasqueira.


19

Exploração de estanho na mina da Panasqueira:

A exploração de estanho na mina da Panasqueira não foi muito significativa

até aos anos cinquenta, após uma descida drástica da cotação do volfrâmio, a

exploração de cassiterite aumentou.

Atualmente a mina é propriedade do Grupo Japonês Sojitz Corporation, através

da Joint Venture Sojitz Beralt Tin & Wolfram (Portugal) S.A. desde 2007, e

encontra-se em exploração sendo, conjuntamente com a de Neves-Corvo, a

principal produtora de concentrados de Cassiterite em Portugal e nela trabalham

cerca de 320 mineiros.

Método de exploração na mina da Panasqueira:

O método de câmaras e pilares é o método de exploração que é

atualmente usado, e tem sido utilizado desde a década de setenta pois, esta

técnica dispensa temporariamente suporte e fornece condições de segurança, é

rentável (recupera 85% do recurso) e adapta-se à morfologia do jazigo.

Neste método, o minério é escavado ficando apenas pilares de suporte do teto

e dos hasteais, tendo sempre em atenção a altura mínima das câmaras para

evitar diluições dos teores na rocha encaixante.

Em primeiro lugar, são efetuadas sondagens para identificar os filões a explorar

e posteriormente realizando-se avaliações do teor dos minerais presentes em

galerias de prospeção (inclinadas).

Depois prossegue-se para a fase de desmonte que consiste em três fases.


20

Numa primeira fase são

efetuadas travessas num

quadriculado de 11x11m, o que

corresponde a câmaras de secção

de 5m de largura e 2,2m de altura

segundo a malha topográfica da

Mina (NNESSW e WNW-ESE).

Nesta primeira fase, 51% da

área é explorável pela definição de

pilares 11x11m.

Numa segunda fase, os

pilares são novamente

“desmontados” até atingirem as

dimensões de 3x11m permitindo

recuperar 36% (dos pilares

11x11m).

Finalmente, cada pilar destes é

desmontado por uma nova

travessa de 5x2,2m, restando

nessa fase pilares de 3x3m

(dimensões que levam ao

abandono) o que permite uma

recuperação de 45% dos pilares

3x11m.

Figura 9: Esquema do método em Câmaras e Pilares.

1- Pilares em 11x11m (recurso recuperado estimado de 51%)

2- Pilares em 3x11m (recurso recuperado estimado de 36%) 3- Pilares em 3x3m (recurso recuperado estimado de 45%)


21

Método de Lavra:

Os métodos usados no desmonte das rochas estão ligados com o tipo de

minério a ser lavrado.

Existem dois tipos de minérios: os minérios primários que correspondem

à rocha dura, que não passou pelos processos de intemperismo e concentração

de cassiterite e os minérios secundários (normalmente cassiterite) que se

encontram localizados em sedimentos aluvionares ou coluvionares nos

depósitos tipo plácer, ou seja, depósitos naturais de minerais que se encontram

geralmente nas curvas dos rios. A maior parte das minas de estanho explora

reservas de minérios secundários.

Se o depósito estiver localizado profundamente (minério primário), como na

Bolívia ou Inglaterra, em Portugal na mina da Panasqueira e no Brasil nas minas

Pitinga e numa das oito frentes de lavra da mina de Bom Futuro, será necessário

o uso de túneis e a lavra é

realizada através do desmonte

mecânico da rocha por

explosivos ou por tratores de

esteira, seguida de cominuição

por britagem e moagem para a

liberação dos minerais de

minério.

Por outro lado, na Indonésia, Malásia e Tailândia os depósitos estão

localizados mais à superfície (minérios secundários) e a lavra é realizada a céu

Figura 10: Desmonte com explosivos – EUA

Figura 12: Lavra de estanho a céu aberto – Vietname Figura 11: Fundo de uma mina na ilha de Bangka na Indonésia.

http://1.bp.blogspot.com/-uivfzeLq2xc/T5_3K2UjWMI/AAAAAAAAAgw/m8Orkg5WV2s/s1600/Wise-County-Virginia-US-A-009.jpg


22

aberto (open pit), são usadas dragas, retro escavadoras e monitores hidráulicos

ou jatos de água a alta pressão para chegar ao minério.

Para além do desmonte convencional existe outro tipo de lavra denominada

lavra garimpeira que consiste na apanha livre de cassiterite em áreas ricas no

minério ou em rejeitos das grandes minas de estanho, podendo o processo ser

realizado de forma mecanizada, atingindo grandes áreas, ou até mesmo manual.

Os trabalhadores desta atividade são normalmente contratados por cooperativas

de garimpeiros, que vendem o minério extraído para as grandes mineradoras.

Esta atividade pode estar

regularizada apresentando

maior organização e

melhores condições de

trabalho para os garimpeiros

ou, como é mais frequente,

ocorre ilegalmente, e nestes

casos os garimpeiros

enfrentam péssimas

condições de trabalho.

Processamento:

No ceio de uma exploração a céu aberto (por dragagem ou desmonte

hidráulico), após a primeira fase de extração é feita uma lavagem do minério.

Primeiro passa por vários crivos vibratórios para eliminar os materiais mais finos

que vêm agregados. De seguida, o minério resultante é colocado num tanque

com água e com suspensões de partículas densas de modo a criar uma

densidade compreendida entre a de cassiterita e do quartzo onde há a separação

do minério das partículas de sílica, visto que estas têm uma densidade bastante

menor, por isso flutua enquanto a cassiterite afunda. Por fim é feita uma secagem

e o minério passa por um separador magnético para remover partículas de ferro,

Figura 13: Lavra garimpeira clandestina de cassiterite


23

não sendo o ferro totalmente removido. Podemos dizer que no final desta fase é

obtido um concentrado com aproximadamente 70% de estanho.

Fundição

O estanho não é um metal muito reativo que pode por isso ser extraído por

reação com o carbono. Por esta razão nesta fase é adicionado carbono ao

concentrado obtido na fase anterior. São atingidas as temperaturas que oscilam

entre 1200 e 1300ºC.A cassiterite ( SnO2) reage com o monóxido de carbono

originando estanho e dióxido de carbono segundo a seguinte equação,

SnO2 + 2CO →Sn +CO2 Pode ser também adicionada areia e cascalho de modo reagirem com a sílica

e ferro presentes.

Refinação

Como o estanho tem um ponto de fusão bastante menor que a maioria dos

outros metais (232ºC), com quem aparece habitualmente, esta propriedade é

usada em proveito da sua separação das impurezas que possa conter. Este

processo denomina-se liquidificação e consiste no seguinte: o estanho é

colocado numa fornalha que é lentamente aquecida ate ao ponto de fusão

alcançado e este funde e de seguida é extraído. Deste modo tanto o ferro como

o cobre são eliminados porque têm ponto de fusão acima de 1000ºC.

Nesta fase também podem ser aplicados outros métodos de refinação como

por exemplo a destilação em vácuo e eletrólise.

Por fim, o estanho é armazenado em barras ou lingotes e o produto final tem

uma pureza acima dos 90%.

.


24

Utilizações e aplicações do estanho

Diversidade do estanho

O estanho é um metal que devido às suas características é muito usado em

diversas industrias tais como a indústria elétrica, a alimentar, a industria de

telecomunicações, metalúrgica entre outras.

Este é um excelente condutor de calor, bem como de eletricidade, tem boa

resistência á corrosão, é facilmente soldável (solda macia e ligas) e o facto de

ser altamente dúctil faz com que o estanho possa ser tão versátil.

No entanto este metal tem quatro industrias fulcrais:

Figura 14: Refinação do estanho Figura 15: Refinação do estanho


25

Indústria de telecomunicações e elétrica

No que diz respeito á industria

eletrónica e de telecomunicações o

estanho é utilizado em componentes

eletrónicos, em circuitos impresso,

semicondutores, elétrodos de

condensadores e em fusíveis. Este

metal, quando passa a óxido estanico

(SnO2) é usado em resistências

elétricas.

Os estanatos de chumbo, bário, cálcio e cobre são indispensáveis na

manufatura de condensadores elétricos.

Indústria Química e Farmacêutica

Nesta indústria, o estanho é utilizado no fabrico de tanques de

armazenamento, tanques de soluções químico-farmacêuticas e também é usado

sob a forma de fluoreto estanoso como aditivo em pastas dentífricas.

Figura 16: Circuito impresso

Figura 18: Pasta dentífrica Figura 18: Pasta dentífrica Figura 17: Tanque de armazenamento de químicos


26

Industria Alimentar

O estanho é um dos metais ideais para a indústria

alimentar porque tem um grande poder anticorrosivo tal

como o chumbo, o zinco entre outros metais, mas

contrariamente aos metais anteriores, este não é

venenoso. Deste modo torna-se assim no metal mais

indicado para evitar a oxidação das latas ou dos

utensílios de cozinha, protegendo assim os alimentos.

Este é utilizado também nas latas de bebidas

carbonatadas.

Outras Industrias

Quando o estanho se encontra sobre a forma de pó, este é usado no fabrico

de tintas, sprays. Caso seja sulfureto de estanho, este é

utlizado na prevenção e acabamento de artigos plásticos

e de madeira. No entanto, caso este esteja sobre a

forma de sal, é usado na produção de espelhos, papeis

e remédios. Como composto orgânicos o estanho pode

ser usado como inseticidas e fungicida, além de também

poder ser utilizado em artigos de bijuteria.

Devido á sua grande ductilidade, este metal é

também usado na construção de molas bem como em

válvulas e em outros materiais tais como telhas,

correntes, âncoras e nas embalagens de doces e

cigarros.

Figura 19: Latas de produtos alimentares

Figura 20: Fungicida - Direitos reservados a datuopinion.com


27

Estanho como protetor de corrosão

Folha flandres

As folhas de flandres resultam do

revestimento com estanho de finas laminas

de aço ou ferro. O estanho é usado para

revestir estas laminas pois tem uma maior

resistência à oxidação. Assim, este protege

o aço ou o ferro das laminas contra a

corrosão e age também como lubrificante.

Este revestimento ocorre geralmente por imersão.

Estas laminas são usadas em diversas

ocasiões, quer na fabricação de latas para

produtos alimentares, quer na proteção de tubos de cobre, quer para recobrir fios

de cobre

Galvanoplastia

Como já foi referido anteriormente o estanho é utilizado em diversos

processos industriais de todo o tipo em especial na galvanoplastia.

O facto deste metal ser muito resistente aos meios corrosivos naturais, tais

como água do mar e o ar, é utilizado para evitar a corrosão de outros metais

como o ferro. Para tal é utilizada a galvanoplastia. Esta técnica, consiste em

aplicar um revestimento de estanho à peça metálica que pretendemos proteger

da corrosão. Assim, o primeiro metal em contacto com o ar é o estanho que, por

ter um potencial de oxidação superior, oxida -se primeiro, protegendo o ferro, ou

outro metal.

Figura 21: Folha de flandres em rolo-direitos reservados a snipview.com


28

Existem vários métodos:

Imersão

O revestimento de superfícies metálicas

também pode ocorrer por meio da imersão do

metal que se quer revestir no metal fundido

que irá revesti-lo. No processo de imersão, o

controle da espessura do revestimento dá-se

pela velocidade com que a peça passa pelo

banho metálico, da temperatura do forno e da

aplicação de um jato de nitrogênio no final do

processo provocando um arrefecimento

rápido.

Eletrodeposição

A estanhagem eletrolítica consiste na deposição de uma camada

de estanho sobre o metal desejado, o qual dá à peça uma aparência brilhante

ou fosca.

No processo de eletrodeposição, a peça metálica que irá ser revestida será

o cátodo duma célula eletrolítica que contem o banho de deposição, que é

constituído pelos sais iónicos do metal a ser depositado.

Figura 22: Imersão em estanho. Direitos reservados a infoescola.com


29

Pela lei de Faraday, a quantidade

dos iões libertados no cátodo ou no

ânodo durante a eletrólise é proporcional

á quantidade de eletricidade que passa

através da solução (banho). Ou seja, a

espessura depositada é proporcional ao

tempo de deposição.

Este processo permite uma

cobertura mais homogénea.

Processo de Pilkington (Float)

Na produção de vidro e, de

modo a que este resulte numa

superfície plana, utiliza-se o

processo Pilkington. Este método

consiste num banho de estanho

fundido vertido em vidro derretido.

Devido à diferença de densidades

destes dois materiais, o vidro

flutuará (nome do processo-

Float). Em seguida o vidro é

retirado e conduzido para

máquinas onde irá terminar a sua fabricação.

Figura 23: Esquema eletrólise. Direitos reservados a wmnett.com.br

Figura 24: Vidro após processo Float


30

Aplicações do Estanho e respetivas ligas

Ligas

É entendido como uma liga qualquer material metálico composto por 2 ou

mais elementos (sendo pelo menos um deles metálico) juntos para que a sua

separação não seja possível através de meios físicos.

Podemos encontrar vários usos para as ligas cuja composição contem

estanho, sendo que até algumas destas remontam à antiguidade. De entre elas

iremos referir aquelas que mostraram maior relevo ao longo dos tempos.

Bronze

Primariamente composto por cobre e cerca de 12% de estanho pode ainda

ser complementado com outros metais, por exemplo, alumínio, manganês, níquel

ou zinco; ou por até não metais (como o arsênico, fósforo ou o silício), tratando-

se da mais antiga aplicação do estanho de que há registo. Desde o início da sua

produção por volta do ano 3000 AC, o bronze foi sempre tendo um papel

fundamental na história da humanidade; inicialmente usado como alternativa aos

metais puros, sendo este mais resistente e fácil de trabalhar, ainda é hoje muito

necessário pelas suas inúmeras ramificações, cada uma apresentando

características diferentes de acordo com os metais que são adicionados à liga.

Algumas destas ligas com base no bronze são:

-Ligas para sinos

-Bronze estatuário

-Bronze fosforoso

-Bronze de manganês


31

Peltre (Pewter)

O peltre, mas conhecido como pewter

nos países anglo-saxónicos de onde o seu

uso provem, é uma liga composta de 85 a

99% por estanho sendo a restante

percentagem cobre, antimônio, bismuto e

chumbo, cujos conferem ao metal uma maior

dureza e resistência.

O seu uso data desde a idade media até

meados do seculo XX, época a partir da qual

se deu o seu declínio devido ao aumento da produção em massa de porcelanas.

O peltre esteve sempre relacionado com os materiais de cozinha e os objetos do

dia-a-dia e de uso comum, como pratos, copos, colheres, botões, de entre outros,

tanto pela sua fácil produção e trabalho como pelo seu baixo custo.

Soldas

Uma outra aplicação relativamente moderna do estanho trata-se da sua

presença na área das soldas. Dentro destas destaca-se a solda de estanho-

chumbo que teve grande destaque principalmente na área da eletrónica até ao

ano de 2006, altura em que o seu o uso foi restrito na União Europeia devido ao

conteúdo de chumbo, metal pesado e toxico.

Este composto geralmente aparece sobre a forma de uma mistura de 63%

estanho e 37% chumbo, números estes que resultam numa solda com

resistência e condutividade máximas, enquanto mantem uma temperatura de

fusão relativamente baixa, facilitando assim os processos de fusão e diminuindo

o risco de dano aos componentes eletrónicos.

Este rácio 63/37 é ainda conhecido como o ponto eutéctico do estanho-

chumbo, isto é, ponto em que a liga se comporta como um metal puro, tendo

Figura 25: Utensílios de peltre; direitos reservados a www.pewtersociety.org


32

apenas uma temperatura de solidificação. Obtém-se assim uma mais valia do

ponto de vista técnico sendo que depois da solda derreter pela aplicação de

calor, solidifica imediatamente pela remoção do mesmo, sem atravessar um

estado pastoso permitindo assim soldas mais previsíveis e rápidas.

Ligas para rolamentos

Um dos principais usos modernos do estanho provem da sua aplicação nos

rolamentos onde as ligas desempenham um papel vital na física do contacto

entre superfícies. Sendo compostas em grande parte por estanho, e a restante

percentagem por antimónio e cobre, este conjunto de ligas também conhecidas

como ligas de Babbitt (seu inventor) são maioritariamente usadas para cobrir

superfícies de contacto como por exemplo em motores. Estas, devido à sua

estrutura cristalina e propriedades físicas dos elementos constituintes permitem

um melhor deslize entre superfícies de contacto e também uma melhor

lubrificação dos componentes mecânicos.

Uso monetário

Uma outra faceta não tao conhecida do estanho foi o seu uso na cunhagem

de moedas. Alguns dos exemplos mais relevantes do seu emprego encontram-

se nas moedas de 1 cêntimo. Tanto nos Estados Unidos como no Canada estas

contiveram durante algum tempo uma composição parcial de estanho. No caso

dos EUA, este intervalo ocorreu brevemente entre 1837 e 1857 tendo sido

retomado de 1864 até 1962, data em que o uso de estanho na cunhagem

Estadunidense cessou por completo.

Por outro lado, a presença deste metal na cunhagem Canadense esteve

sempre presente de uma forma mais regular; desde a introdução da moeda

nacional de 1 cêntimo esta registou sempre na sua composição o estanho, até

ao ano de 1996 em que finalmente o metal foi completamente removido da sua

cunhagem.


33

Nióbio-Estanho

Outro uso cada vez mais

importante das ligas de estanho trata-

se desta sua aplicação no campo dos

supercondutores, encontrando-se aqui

presente nos fios de eletroímans de alta

potência na forma de uma liga de

nióbio-estanho, geralmente a 75%/25%

respetivamente.

Devido às suas características físicas, que lhe conferem uma elevada

temperatura critica (18 K) e um elevado campo magnético (25 T), esta liga de

estanho permite assim que um conjunto de eletroímanes com os respetivos fios

e com a mesma massa de um eletroíman tradicional produza campos magnéticos

de dimensões muito superiores aquelas atingíveis por meios normais. É por estas

razões que a liga de Nb/Sn é vista como uma das melhores opções quando se

trata da construção de eletroímanes e indispensável nos instrumentos de

ressonância magnética nuclear, de espectroscopia de massa e numa das suas

mais recentes aplicações, em reatores de fusão experimental.

Figura 26: Fios com liga de nióbio-estanho aplicados nos eletroímanes supercondutores; direitos reservados a www.supercon-wire.com


34

Estanho/chumbo na tubagem metálica de órgãos

O composto estanho/chumbo já uma das aplicações mais antigas das ligas

de estanho, foi sendo utilizado deste sempre como um dos principais materiais

na construção das tubagens de órgãos de tubos. Geralmente distribuídos em

quantidades de 75% estanho/ 25% chumbo, os elementos nesta liga, como em

todas as outras, complementam-se igualitariamente. O estanho, com as suas

propriedades físicas, torna a liga maleável e de fácil trabalho, com uma baixa

temperatura de fusão e resistente à corrosão; por outro lado o chumbo age como

que um consolidante, dando à liga a integridade necessária para as tubagens se

susterem e também uma resistência maior ao calor do processo de soldagem.

Então assim, tanto pela sua aparência bela e muito similar à da prata, como pelo

seu fácil trabalho e resistência à

corrosão, esta liga foi sempre uma das

principais escolhas pelos produtores

de órgãos para a manufaturação dos

melhores e mais valiosos

instrumentos.

Figura 27: Moeda de 1 cêntimo do dólar Estadunidense (1937)


35

Conclusão

Durante o desenvolvimento do trabalho foi criado uma aprendizagem sobre

um conjunto de conceitos importantes para a engenharia metalúrgica e de

materiais e para a engenharia de minas tais como, extração e recuperação de

metais, fundição, revestimentos, tratamento de superfícies …

O estanho é um metal fundamental para a engenharia metalúrgica e de

materiais e também para a engenharia de minas, uma vez que devido às suas

propriedades e dimensões podemos formar ligas com diferentes propriedades,

de modo a melhorar o metal. Estas ligas são aplicadas principalmente a nível

comercial. Já o estanho puro é utilizado para fabricação de embalagens, tintas,

entre outras aplicações, sendo relevante para a engenharia de materiais.


36

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