Metalurgia Extrativados Metais

Metalurgia do Cobre

CobreA palavra cobre é derivada cuprum, que significa metal da ilha de Chipre, onde foi descoberto em estado natural durante a Antigüidade. Atualmente, é obtido apartir de minérios, sendo os mais divulgados os minérios sulfurados.

Dois destes minérios destacaram-se em primeiro plano:- A calcopirita (Cu2S + Fe2S3) cujo teor em cobre é de 34,5 %,- A calcosita (Cu2S) contendo cerca de 80 % de cobre.Os minérios oxidados e carbonatados também são encontrados freqüentemente:- A cuprita (Cu2O), óxido de cobre,- A azurita (2 CuCo3), carbonato de cobre.

HISTÓRICO

O cobre foi o primeiro metal usado pelo homem. Acredita-se que por O cobre foi o primeiro metal usado pelo homem. Acredita-se que por volta de 13.000 a.C. ele foi encontrado na superfície da Terra em volta de 13.000 a.C. ele foi encontrado na superfície da Terra em forma de cobre nativo, um metal puro em seu estado metálico. Usado forma de cobre nativo, um metal puro em seu estado metálico. Usado inicialmente para substituir a pedra como ferramenta de trabalho e na inicialmente para substituir a pedra como ferramenta de trabalho e na confecção de armas e objeto de decoração, o cobre foi uma confecção de armas e objeto de decoração, o cobre foi uma descoberta fundamental na história da evolução humana. descoberta fundamental na história da evolução humana.

•O fato de se ter encontrado objetos de cobre tão antigos em diversos O fato de se ter encontrado objetos de cobre tão antigos em diversos lugares do mundo é prova da importância das propriedades do metal: lugares do mundo é prova da importância das propriedades do metal: durabilidade, resistência à corrosão, maleabilidade, ductibilidade e durabilidade, resistência à corrosão, maleabilidade, ductibilidade e facilidade de manejo. facilidade de manejo.

São classificadas de acordo com o sistema de exploração:

- Céu aberto: mineral se encontra próximo da superfície - Subterrâneas: mineral se encontra em profundidade, necessitando de

explosivos para sua extração.

MINERAÇÃO E METALURGIA

Hidrometalurgia do cobre: contexto tecnológico

Mina

Britagem

Moagem

Flotação

Secagem

Concentrado30% Cu

Conc

entr

ação

Conc

entr

ação

Fusão etrefilação

Vergalhão

Fabricaçãoe uso

Produtosde cobre

FabricaçãoFabricação

Minério oxidado

Min

ério

sulfe

tado

EletróliseMinérioprimário

Solo

Mina Britagem Aglome-ração

Lixiviação em pilhas

Eletrólito40-60 g/l Cu

Extração por solventes

PLS1-10 g/l Cu

SeparaçãoSólido-Líquido

Lixiviação de concentrado

Tratamentodo rejeito

HidrometalurgiaHidrometalurgia

Fornode fusão

Matte45-60% Cu

blister98,5% Cu

Conversor

Refinodo anodo

Eletrorrefino

anodo99,7% Cu

Au, Ag

PirometalurgiaPirometalurgia

H2SO4 orS elem.

Catodode cobre

Fonte: Vanessa Torres, CVRD

MINERAÇÃO E METALURGIADa mina sai o minério contendo de 1% a 2% de cobre. Depois Da mina sai o minério contendo de 1% a 2% de cobre. Depois de extraído, britado e moído. Este concentrado é fundido em um de extraído, britado e moído. Este concentrado é fundido em um forno onde ocorre a oxidação do ferro e do enxofre, chegando-forno onde ocorre a oxidação do ferro e do enxofre, chegando-se a um produto intermediário chamado matte, com 60% de se a um produto intermediário chamado matte, com 60% de cobre. cobre.

Processamento do minério: Passa por células de flotação que Processamento do minério: Passa por células de flotação que separam a sua parte rica em cobre do material inerte e separam a sua parte rica em cobre do material inerte e converte-se num concentrado, cujo teor médio de cobre é de converte-se num concentrado, cujo teor médio de cobre é de 30%.30%.Produção Primária: O concentrado é fundido em um forno Produção Primária: O concentrado é fundido em um forno onde ocorre a oxidação do ferro e do enxofre, chegando-se a onde ocorre a oxidação do ferro e do enxofre, chegando-se a um produto intermediário chamado matte, com 60% de cobre. um produto intermediário chamado matte, com 60% de cobre.

Refino: O matte líquido passa por um conversor e, por meio Refino: O matte líquido passa por um conversor e, por meio de um processo de oxidação (insufla oxigênio para a de um processo de oxidação (insufla oxigênio para a purificação do metal), é transformado em cobre blister, com purificação do metal), é transformado em cobre blister, com 98,5% de cobre, que contém ainda impurezas (como resíduos 98,5% de cobre, que contém ainda impurezas (como resíduos de enxofre, ferro e metais preciosos). O cobre blister, ainda no de enxofre, ferro e metais preciosos). O cobre blister, ainda no estado líquido, passa por processo de refino e é moldado, estado líquido, passa por processo de refino e é moldado, chegando ao ânodo com 99,5% de cobre. chegando ao ânodo com 99,5% de cobre.

Depois é feita a eletrolise, onde se tem a pureza de 99,99%Depois é feita a eletrolise, onde se tem a pureza de 99,99%

PRODUÇÃO ELETROLÍTICA

Eletrorrefinamento do cobre

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

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS

Boa resistência a corrosãoBoa condutividade elétricaBoa condutividade térmicaA cor e fácil fabricação são os principais motivos no qual o cobre é preferencial junto a outros metais. Tenacidade, resistência a fadiga e bom acabamento são também critérios para a seleção do cobre porém menos importantes.

LIGAS DE COBRECu + Al: Utilizada em peças para Cu + Al: Utilizada em peças para embarcações, trocadoresde calor, embarcações, trocadoresde calor, evaporadores e soluções ácidas ou evaporadores e soluções ácidas ou salinas.salinas.Latão:Utilizada em moedas, medalhas, Latão:Utilizada em moedas, medalhas, bijuterias, radiadores de automóvel, bijuterias, radiadores de automóvel, ferragens, cartuchos, diversos ferragens, cartuchos, diversos componentes estampados e conformados, componentes estampados e conformados, entre outras aplicações. entre outras aplicações.

Bronze:É utilizada em tubos flexíveis, Bronze:É utilizada em tubos flexíveis, torneiras, varetas de soldagem, válvulas, torneiras, varetas de soldagem, válvulas, buchas e engrenagens, entre outras buchas e engrenagens, entre outras aplicações.aplicações.

Cu+ Ni: Suas principais aplicações são Cu+ Ni: Suas principais aplicações são cultivos marinhos, moedas, bijuterias e cultivos marinhos, moedas, bijuterias e

armações de lentes e trocadores de calorarmações de lentes e trocadores de calor. . Cu+Ni+Zn: São utilizadas em chaves, equipamentos de telecomunicações, decoração, relojoaria e componentes de aparelhos óticos e fotográficos, entre outras aplicações

Metalurgia do Ouro

História3050-3400 AC

Adornos / Valor Monetário (Egito)

1300 AC

Separação gravítica / Adsorção em óleo

1100 AC

Amalgamação

700 AC

Cunhagem de moedas (Turquia)

Panorama histórico no Brasil

O Brasil é um importante produtor de ouro, onde podemos destacar:

-No séc. XVIII foi considerado o maior produtor mundial (ciclo do ouro)

- No final do séc. XVIII houve forte declínio na produção

- No início do séc.XIX encerrou a era denominada “ciclo do Ouro”

- A partir de 1992 a produção empresarial assumiu a liderança da produção

Processo

A definição da rota tecnológica para o tratamento dos minérios visando a extração de ouro inclui fatores econômicos e técnicos.

Destacam-se, entre estes, as características mineralógicas da matriz e algumas propriedades física e química do metal, em última instância, delimitam o conjunto de operações passíveis de serem utilizadas no processamento.

FLUXOGRAMA SIMPLIFICADO

O garimpo faz uso do processo de amalgamação do mercúrio

Principais aplicações

- Joalheria => 79,2%

- Eletrônica , Odontologia e outros =>11,2%

- Barras => 6,2%

- Moedas => 3,4%

Principais regiões produtoras de OuroProdutores %

África do Sul 27 EUA 17

Austrália 13 Canadá 8 Rússia 7.5 Outros 27.5

* Brasil em torno e 2,0%

Metalurgia do Zinco

Produção do ZincoÉ obtido a partir da esfarelita – principal minério (sulfeto de Zinco)O maior emprego do Zinco é para melhorar e corrigir as propriedades dos outros metais;30% do Zn destina-se à galvanização20% com o Cu produzindo o latão e outras ligas9 % para peças fundidasOutras aplicações. Chapas lisas ou onduladas para coberturas e revestimentos, calhas, dutos, entra na composição das tintas

Propriedades

Aplicações- Automóveis: Grades, armações de lanternas. Fechaduras corpos

de bombas etc...- Aparelhos eletrodomésticos: Corpos de liquidificadores,

batedeiras, aspiradores ventiladores maçanetas e dobradiças de geladeiras, grades de rádio e televisores

- Brinquedos- Componentes de equipamentos elétricos

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

Beneficiamento de minério Sulfetados de Zinco

Processo eletrolíticoA ustulação produz um óxido solúvel em meio levemente ácido. A solução, após purificação, é enviada para a eletrólise.Os produtos da eletrólise são: o zinco metálico de alta pureza e o ácido sulfúrico reutilizado como lixiviante.Responsável por ~85% da produção mundial.

Preparação do Minerio- Britagem e Moagem- Ciclonagem e espessamento- Flotação ( 30 a 40% de Zn)- Filtragem- Ustulação

Metalurgia do Niquel

Generalidades

- Metal dútil e tenaz devido à sua estrutura CFC;

- Temperatura de fusão de 1453C, densidade 8902 kg/m3, módulo de elasticidade 204000 MPa;

- Pode ser encontrado sob diversas formas: barra, chapa, tubo, ou produtos de fundição;

- Usado principalmente como elemento de liga em aços, apenas 13% são usado em ligas baseadas em níquel;

- Ligas de níquel possuem a capacidade de suportar condições muito severas em termos de corrosão, temperatura elevada, elevadas tensões de serviço, ou uma combinação destes fatores.

Características:

– Resistência a quente; – Resistência à corrosão;

– Reduzida variação dimensional; – Ligas com efeito de memória (Ni-Ti);

– Ligas com elevada resistência elétrica (para aquecimento).

Exemplos de aplicação:

– Turbinas de aviões;

– Turbinas de vapor;

– Centrais nucleares;

– Instalações químicas e petroquímicas.

O níquel é ligado para melhorar as suas já boas propriedades de:

– Resistência à corrosão – Resistência à temperaturas elevadas.

- Mantém as propriedades de ductilidade e tenacidade inerentes à sua matriz austenítica (C.F.C.)

Normalmente, dividem-se as ligas de níquel em 5 grandes grupos:

– Níquel comercialmente puro – Ligas bináias;

– Ligas ternárias – Ligas complexas;

– Super ligas.

Particularidades

Nome UNS Composição Condição Rot. (MPa) Ced.(MPa) Ext.Rot(%) Aplicações/CaracterísticasNi puro N02200 99.9Ni Recozido 350

665112 560

45 4

Revestimentos ou componentes para resistência a corrosão

Monel 400

N04400 31.5Cu Recozido 546 273 37 Válvulas, bombas e permutadores de calor

Monel K500

N05500 29.5Cu,2.7Al,1.0Fe,0.6Ti

Envelhecido 1050 770 30 Veios, molas e pás de turbina

Inconel 600

N06600 15.5Cr, 8Fe Carbonetos dispersos

560 203 49 Equipamentos para tratamento térmico

Inconel 625

N06625 21.5Cr,2.5Fe, 9Mo, 3.6Nb

Deformado a frio

896 483 50

Inconel X750

N07750 15.5Cr, 7Fe, 2.5Ti

Envelhecido 1241 827 25

Hastelloy B-2

N10665 28Mo Carbonetos dispersos

950 520 55 Componentes estruturais resistentes à corrosão e

Hastelloy C276

N10276 16Cr, 16Mo, 6Fe, 4W

792 531 60 processamento químico

Incoloy 800

N08800 46Fe, 21Cr Carbonetos dispersos

623 287 37 Permutadores de calor

Incoloy 825

N08825 21.5Cr,30Fe, 3Mo, 2.2Cu

690 310 45

Propriedades mecânicas

Propriedades mecânicas

Separação S/L ePrecipitação

Mina, Britagem e peneiramento

Lixiviação ácida sob pressão

Ferroniquel (22 a 40% Ni)

Secagem parcial

Calcinação

Fusão e Escorificação

Refino Pirometalúrgico

Óxido de níquel ou Níquel Metálico

Sulfeto, hidróxido ou carbonato de Níquel

Refino Hidro ou Pirometalúrgico

Óxido de níquel ou Níquel Metálico

Lixiviação com Amônia e Stripping

Secagemde todo o minério

Redução

Carbonato de Níquel

Refino Hidro ou Pirometalúrgico

Óxido de níquel ou Níquel Metálico

Pirometalurgia(Garnierita)

Processo HPALProcesso Caron

Tecnologias disponíveis processamento de minérios lateríticos

Cobalto (subproduto) Cobalto (subproduto)

Mina, Britagempeneiramento

Mina Britagem

Tecnologias disponíveis para processamento

Forno de Redução

Óleo

ÓleoAr

Temperagem

LixiviaçãoAr

Decantadores

12345678

Recuperação de NH3

Água

Britador

Moinho

Gerador de Calor

ÓleoAr

FiltroEletrostático

FiltroEletrostático

FiltroEletrostático

Teleférico

Pátio de Estocagem

Ciclone

Silo

Purificação

Na2S

MAP

CuS

Filtroà vácuo

FiltroPrensa

Filtro Larox

Gerador de Calor

OilAr

CondensaçãoAbsorção

CO2

NH3

Água

Vapor

Vapor

atm

atm

Entrada

Usina NorteUsina Sul

Usina Leste

Correia Transportadora

Transporte Pneumático

SiloIntermediário

Resfriador

Precipitaçãode CbNi

Vaporizaçãoda Lama

Recuperaçãode NH3

Rejeito

Transporte Pneumático

Secador

Chaminé

Silo

Seção 160

Chaminé

Decantador M 31

Seção 200

Seção 300

Seção 400

Seção 500

Seção 600

Seção 900

Seção 800

Seção 700

Seção 900

Seção 900