Metalurgia Extrativados Metais

Metalurgia do Estanho

Generalidades

O estanho, de símbolo Sn, é um elemento metálico usado pelos humanos há eras. Estanho tem sido encontrado em tumbas no Egito e foi exportado para a Europa em grandes quantidades a partir de Cornwall, Inglaterra, durante o período romano.

O principal minério de estanho é a cassiterita ou dióxido de estanho, de fórmula SnO2.

A cassiterita é o único mineral de estanho de importância econômica. É encontrado em abundância em Cornwall, Inglaterra, como também na Alemanha, Malásia, Bolívia, Brasil, Austrália, Indonésia, Nigéria, República do Congo e no Alaska.

Modo de Obtenção

Na extração do estanho, o minério é primeiro extraído e lavado a fim de remover impurezas. Então é cozido, de modo a oxidar os sulfetos de ferro e cobre. Após uma segunda lavagem, o minério é reduzido por carbono em um forno reverberatório. A reação de redução é:

SnO2(s) + 2C(s) à Sn(l) + 2CO(g)

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

PRINCIPAIS LIGAS

As ligas de estanho mais comuns são o bronze (estanho e cobre), a solda (estanho e chumbo), e estanho, chumbo e antimônio (metal patente). Também é usado em liga com o titânio na indústria aeroespacial.

A solda é uma liga particularmente interessante na elétrica e eletrônica, usada para união e remendo de metais.

As soldas são comumente classificadas como macias ou duras, dependendo dos seus pontos de fusão e resistência mecânica.

As soldas macias, como as usadas em eletrônica, são ligas de estanho e chumbo, algumas vezes com adição de bismuto; as soldas duras são ligas de prata, cobre e zinco (solda prateada) ou cobre e zinco.

- Chapas, tubos e fios

- Revestimento de aço e cobre

- Preparo de folha de flandres

Aplicação

Caracteristicas- Ductilidade

- Maciez

- Resistência à corrosão

Metalurgia do Chumbo

-É um metal pesado, macio, maleável e pobre condutor de eletricidade.

- Apresenta coloração branco-azulada quando recentemente cortado, porém adquire coloração acinzentada quando exposto ao ar.

- É usado na construção civil, baterias de ácido, em munição, proteção contra raios-X , e forma parte de ligas metálicas para a produção de soldas, fusíveis, revestimentos de cabos elétricos, materiais antifricção, metais de tipografia, etc.

- Metal conhecido e usado desde a antiguidade. Suspeita-se que este metal já fosse trabalhado há 7000 anos.

Generalidades

O chumbo está sendo usado pelos humanos por, pelo menos, 7000 anos, porque era muito difundido na natureza e de fácil extração.

A peça mais antiga de chumbo descoberta pelos arqueólogos data de 3800 a.C. e, está guardada no Museu Britânico.

Por volta de 3000 a.C. há evidências que os Chineses já produziam este metal.

Há indícios, também, que os fenícios exploravam o chumbo em 2000 a.C. Os alquimistas achavam que o chumbo era o mais velho dos metais e associavam este metal ao planeta Saturno. A partir de 700 d.C. os alemães iniciaram a exploração deste metal, juntamente com a da prata, nas minas existentes nas montanhas de Hartz, no vale do vale do Reno e na Boêmia a partir do século XIII.

Histórico

Através da ustulação ( do minério de chumbo, galena, obtém-se como produto o óxido de chumbo que, num alto forno, é reduzido com a utilização de coque, fundente e óxido de ferro. O chumbo bruto obtido é separado da escória por flotação. A seguir, é refinado para a retirada das impurezas metálicas, que pode ser por destilação. Desta forma pode-se obter chumbo com uma pureza elevada (99,99%).

Modo de Obtenção

Produção do Chumbo pela ustulação da galena (PbS2) 2PbSs + 3O2g → 2PbOs + 2SO2g

O óxido de chumbo é reduzido pela queima com carvão, produzindo o chumbo metálico.

PbO(s) + C(s)3 → Pb(l) + CO(g)

ExposiçãoOCUPACIONAL

Produção de baterias

Corantes

Ligas metálicas

Petrolífera

Cerâmica

Tubulações

Munições.

EXTRA-OCUPACIONAL

o Presente em tintas a base de

chumbo

o Descargas industriais

o Alimento contaminado

Pode ser encontrado na água potável através da corrosão de encanamentos de chumbo.

O chumbo não apresenta nenhuma função essencial conhecida no corpo humano. É extremamente danoso quando absorvido pelo organismo através da comida, ar ou água.

O chumbo pode causar vários efeitos indesejáveis, tais como:- Perturbação da biosíntese da hemoglobina e anemia; - Aumento da pressão sanguínea; -Danos aos rins; - Abortos; - Alterações no sistema nervoso; - Danos ao cérebro; - Diminuição da fertilidade do homem através de danos ao

esperma;

Precauções

Metalurgia do Manganes

Manganês

O manganês é um metal de transição de coloração branco cinzento parecido com o ferro. É um metal duro e muito frágil, refratário e facilmente oxidável. O manganês metálico pode ser ferromagnético, porém somente depois de sofrer um tratamento especial.É usado em liga com o ferro nos aços e em outras ligas metálicas

HistóricoFoi encontrado dióxido de manganês, MnO2, em pintura rupestres como pigmento de coloração negra. Foram utilizados ao longo da história, por exemplo, pelos egípcios e pelos romanos , compostos de manganês para descolorir o vidro ou dar-lhe coloração.No século XVII , o químico alemão Johann R. Glauber produziu pela primeira vez o permanganato , um reativo de laboratório bastante utilizado.Em meados do século XVIII , o dióxido de manganês foi empregado para a produção de cloro . O químico sueco Carl Scheele foi o primeiro a descobrir que o manganês era um elemento , porém foi J. G. Gahn quem o isolou por redução do óxido com carbono.No início do século XIX se começou a experimentar o uso do manganês em ligas de aço. Em 1816 comprovou-se que o seu uso endurecia o aço, sem torná-lo mais frágil.

Beneficiamento

Das 23,1 milhões de toneladas de minério produzidas em 2001, 40% foi de alto teor, o único tipo cujo transporte transoceânico é viável.

Fonte: CVRD

Distribuição Mundial de Minério de Manganês

Minério de alto teor

Minério de baixo teor

Maiores consumidores de minério de alto teor

Brasil

Gabão

África do Sul * Austrália

China

Índia

México

Irã

Kasaquistão

Geórgia

Ucrânia

O principal cliente da cadeia produtiva do manganês é a indústria siderúrgica.

Estrutura da Indústria de Manganês

Minério de Manganês Baixo Teor

25 - 35%

Minério de Manganês Alto Teor

35 - 50%

Minério

FeSiMn

FeMn AC

Siderurgia (Ferro Gusa e

Aço Bruto)

Outras Aplicações

Escória Rica

FeMn MC/BC

Mn Metálico

Ferro-ligas Consumidores

A indústria siderúrgica é responsável por 91% da demanda total do minério de manganês, na forma de ferro-ligas ou pela adição direta do minério.

Utilização do Minério de Manganês

Aplicações nãometalúrgicas

9%

Fonte: CVRD, Análise Andersen Consulting

Cadeia Produtiva do Manganês

Produção de Ligas (83%)

Siderurgia(Ferro Gusa e Aço Bruto)

91% Minério de ManganêsConsumo Estimado em 2000

(milhões de toneladas) Minério: 21,5 Ligas: 7,3

EEA 14%

ASIA (Other )+ OCEANIA

3%

Republic of KOREA

3%

CHINA 28%

MIDDLE EAST

1%

Brazil 6%

Other americas

1%

CIS Countries

16% INDIA 6%

Other Europe

3%

AFRICA 9% Nafta

4%

JAPAN 6%

Produção Mundial de Ligas em 2001 = 7.551.699 Ton

O consumo mundial de liga é de 7,3 milhões de toneladas ao ano, movimentando US$ 3,6 bilhões.

Principais Produtores de Ligas e Mercados Siderúrgicos

Eramet CVRD

Eramet

Billiton

Maiores Produtores de Ferro Gusa e Aço Bruto

Maiores Produtores de Ligas

Eramet

Fonte: Roskill, CRU

Nikopol

CVRD

Autlán

Ferroatlántica

BillitonOre & Metal

FERRO-LIGAS DE MANGANÊS FeMnAC - Ferro-Manganês Alto Carbono FeSiMn - Ferro-Sílico Manganês FeMnMC - Ferro-Manganês Médio Carbono FeMnBC- Ferro-Manganês Baixo Carbono

ESPECIFICAÇÕES (%)

Mn C Si P SFeMnAC 74 mín. 7,5 máx. 1,2 máx. 0,20 0,02FeMnAC 76 mín. 2,0 máx. 0,40 0,03FeSiMn 65 mín. 3,5 máx. 12,0 mín. 0,40 0,03FeSiMn 2,0 máx. 16,0 mín. 0,20 0,02FeSiMn 1,5 máx. 18,0 mín. 0,10 0,02FeMnMC 75 mín. 2,0 máx. 2,0 máx. 0,40 0,03FeMnMC 80 mín. 1,5 máx. 1,2 máx. 0,2 máx. 0,02 máx.

Forno Elétrico de Redução (FER)

(Muito Usado)Alto Forno

(Pouco Usado,somente FeMn AC na China e na SFPO ,França)

PRODUÇÃO DE LIGAS DE MANGANÊS

Fontes de Manganês Minério Granulado Sinter

Redutor Coque Carvão Vegetal Coque de petroleo Carvao Mineral

Fundentes Calcário Quartzo Dolomita

MATÉRIAS-PRIMAS EQUIPAMENTO

FORNO ELÉTRICO DE REDUÇÃOAparelho metalúrgico, revestido internamente por materiaisespeciais (refratários e isolantes), cuja principal característicaé a geração de energia necessária ao processo por efeito JOULE.

O triângulo formado peloseletrodos está inscrito numcírculo cujo diâmetro é cha-mado "diâmetro do círculoprimitivo" e é estabelecidoem função do ferro-liga quese quer produzir.

TAMANHOÉ expresso pela potênciainstalada (ex. 15 MVA).Existe uma relação entre aquantidade de liga produzi-da e a potência do forno.

PROCESSO - UNIVERSOS TÉRMICO-QUÍMICO-ELÉTRICO

CALOR(GASES)CALOR

CORRENTECORRENTECORRENTE

CORRENTECALOR

CALORCALOR(GASES)

CALOR

ESCÓRIA

FERRO-LIGA

ZONA DEFUSÃO

ELETRODOELETRODO

PROCESSO - DESCRIÇÃO GERAL

ALT

UR

A

200 600 1000 1400TEMPERATURA (oC)

ZONAAGREGADA

ZONA DEAMOLECIMENTO

E FUSÃO

ESCÓRIA

FERRO-LIGA

Minérios de Mn da CVRD e Principais Concorrentes

Mn (%) Fe (%) SiO2 Al2O3(%) CaO(%)MgO(%) P(%) K2O(%) B(ppm) Ti (%)

49,00 3,00 2,80 6,70 0,20 0,20 0,10 1,40 2545,00 5,00 3,20 8,60 0,20 0,20 0,09 1,50 2546,50 11,00 2,00 1,50 0,20 0,10 0,14 3,40 45 0,0945,00 8,50 6,50 1,00 0,20 0,20 0,09 3,20 16 0,0730,70 3,20 21,90 4,90 5,00 4,00 0,0933-38 14 8,27 4,83 0,4 0,24 0,0236,50 6,38 18,57 4,41 0,00 0,00 0,0230,00 1,50 24,00 10,00 0,05 0,05 0,04-0,50 1,20

38,40 4,40 4,80 13,40 0,02 45050,80 10,00 4,80 0,30 5,00 0,03 45043,10 15,20 5,00 0,30 5,00 0,03 450

51,00 10,50 4,50 0,50 3,80 0,40 0,04 0,10 45038,40 5,00 5,90 0,30 13,30 3,00 0,03 0,10 450

50,70 2,80 3,30 6,20 0,09 0,07 0,1148,50 4,20 6,90 3,80 0,0946,00 9,00 4,00 1,00 0,0746,00 7,20 3,80 5,40 0,10

Empresa OreCVRDAzul HGAzul StdUrucum StdUrucum LPSíl. Carbonatado (MG)Licínio de Almeida (BA)São Desidério (BA)Coribe (BA)

MamatwanWessels WHWessels W4AssmangNchwaningGloria

Comilog MoandaBHP Groote E.

Portman woodie W.ICOMI * Amapá

Samancor

O REDUTOR E O PROCESSO

coque ou carvao vegetal

ou carvao miner ou coque de

petroleo

Tem a função de promover as reações de redução do sistema

Fonte de carbono

PRODUÇÃO DE FeMnACPROCESSO ESCÓRIA POBRE E RICA

– Escória Pobre = Escória Básica e [Mn] < 20%– Escória Rica = Escória Ácida e [Mn] > 26%

ESCOLHA DO PROCESSO– Reutilização da escória gerada como matéria-prima para

fabricação de FeSiMn– Características das matérias-primas disponíveis (relação

Mn/Fe e Mn/SiO2 dos minérios)CARACTERÍSTICAS PROCESSO ESCÓRIA RICA

– Menor consumo de energia e redutor– Maior custo de minérios– Menor custo global se contabilizada a produção de FeSiMn

PRODUÇÃO DE FeMnAC

FATORES A CONSIDERAR NA DEFINIÇÃO DA CARGA– Definição do "Blending"

Minérios disponíveis (Análise física, química e CUSTO) Volume de escória a ser gerado % Al2O3 na escória Basicidade da escória Fósforo na liga

– Rendimentos– Cinzas dos redutores– Ferro (todo ferro enfornado é incorporado à liga)

PRODUÇÃO DE FeSiMn

PROCESSO COM E SEM ADIÇÃO DE ESCÓRIA DE FeMnAC

CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO SEM ESCÓRIA–Maior consumo de redutor e fundentes–Fósforo mais alto

FATORES A CONSIDERAR NA DEFINIÇÃO DA CARGA–Características dos minérios de manganês

Baixas relações Mn/Fe, Mn/SiO2, Mn/Al2O3–Al2O3 na escória–Basicidade da escória

O controle da sua composição é fundamental para o êxito do processo.

Formada basicamente por MnO, SiO2, Al2O3, CaO, MgO.(LIMITE NO CONCEITO DE MINÉRIO)

A composição química define a distribuição dos diversos elementos.

CONCEITO DE BASICIDADE DA ESCÓRIACaO (óxido básico)SiO2 (óxido ácido)Basicidade = (%CaO+%MgO )/ %SiO2B>1 (Escória básica) B<1 (Escória ácida)

A ESCÓRIA E O PROCESSO

8 - NOÇÕES DE CUSTOS DE FABRICAÇÃO DE LIGAS

Custo Variável = Consumo de (minérios + fundentes + redutor + pasta eletrodo + materiais auxiliares + energia + finos lingotamento) + crédito escória

TIPO DE LIGA FeMnAC FeSiMnMinérios + Fundentes ~62% ~40%Energia Elétrica ~18% ~30%Redutor ~16% ~22%Pasta e Outros ~4% ~8%