Metalurgia Extrativa

Metalurgia é a ciência, e Metalurgia é a ciência, e também a arte, de extrair também a arte, de extrair economicamente o metal economicamente o metal de seus compostos, dar-de seus compostos, dar-lhes forma e composição lhes forma e composição

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• Ciência x Arte

• Arte: Atividade prática com objetivo de executar uma obra que exige capacidade intelectual, habilidade e a destreza necessárias, adquiridas pela experiência. Finalidade concreta.

• Ciência: Atividade mental, especulativa, aplicada na “indagação da ordem do Universo”, do homem como ser pensante, das suas ideologias. Finalidade abstrata.

• “A arte consiste em fazer e a ciência em saber”

Envolve:

1. Plano Concepcional – recebe orientação científica de como se deve realizar os seus processos;

2. Plano Experimental – determina e afere as condições materiais a que deve subordinar-se;

3. Plano Operacional – configura os organismos produtores e ensina os modos de operá-los.

Metalurgia: Ciência, Arte, Tecnologia ????

Importância da Experimentação!!

... de extrair ... de extrair economicamente o metal de economicamente o metal de seus compostos...seus compostos...Economicamente: Muito importante!!

A finalidade de atender aos requisitos industriais subordina a Metalurgia às considerações de ordem econômica.

Deve existir sempre, no verdadeiro processo tecnológico, uma economicidade intrínseca que atenda principalmente os requisitos da atividade industrial.

Extrair o metal de seus compostos...

Metalurgia Extrativa: é a parte da metalurgia que cuida da extração dos metais de seus minérios, utilizando-se de processos mecânicos para tratamento de minérios, processos hidrometalúrgicos para separação das gangas e rocessos pirometalúrgicos e/ou eletrometalúrgicos para cada fim.

Pirometalurgia: Piro – Fogo

Processos da via seca em que se realizam por aplicação da energia dos combustíveis. Importância dos fundentes, refratários, escórias, etc.

Hidrometalurgia: Processos da via úmida em que empregam reativos químicos em solução aquosa

Eletrometalurgia: Processos em que se aplicam a energia elétrica.

Atualmente => Evolução da pulvimetalurgia, ou Metalurgia do Pó, que consiste na aglomeração sob pressão e temperatura de pós metálicos obtidos por processos mecânicos.

... dar-lhes forma e ... dar-lhes forma e composição adequada ao composição adequada ao seu uso pelo homem.seu uso pelo homem.Metalurgia Adaptativa = Parte da metalurgia que consiste da adaptaçãodos metais para usos específicos, dando-lhes características químicas, físicas e geométricas.

Adaptação: operação a que se seguem metais brutos ou elaborados para obter forma conveniente e propriedades estruturais adequadas para sua específica utilização.

ADAPTAÇÃO

CONFORMAÇÃO

TRATAMENTO TÉRMICO

ESTRUTURAL

COMPOSICIONAL

FUNDIÇÃO E MOLDAGEM

CONFORMAÇÃO MECÂNICA

LAMINAÇÃOESTAMPAGEMFORJAGEMESTRUDAGEM,etc.

Processo de Extração e Recuperação

A engenharia de extração e recuperação de metais tem utilizado quatro rotas de processamento:

Pirometalurgia: que estuda as reações de extração em altas temperaturas, as que se processam em fornos abertos ou fechados.

Hidrometalurgia: que envolve o uso de soluções aquosas, seja água, soluções ácidas \ alcalinas ou também reagentes orgânicos líquidos.

Eletrometalurgia: que estuda os fenômenos e reações que se processam nas soluções aquosas devido à passagem de energia elétrica.

Vapometalurgia: que envolve a transformação de diversos compostos metalúrgicos em vapores metálicos que logo podem ser condensados de forma pura

SELEÇÃO DOPROCESSO

DE EXTRAÇÃO

Disponibilidade de Combustível

Pureza

Características da Matéria Prima

TeorMetálico

MercadoOferta/demanda

Custoda Energia

dometal no

Produto Final

Fatores que afetam a Seleção de um Processo de Extração

Pirometalurgia

A pirometalurgia é o campo da metalurgia extrativa que estuda os processos de extração de metais a partir das matérias primas minerais, usando métodos térmicos.

É a divisão mais importante da metalurgia extrativa uma vez que está envolvida na recuperação da maior parte dos metais.

Pirometalurgia

OPERAÇÃO UNITÁRIA A P L I C A Ç Ã O

- Transferência de Calor Todos os Processos

- Separações Gás-sólido Subsidiárias a todos os Fornos

- Compactação de Pós Matéria prima para Fornos de Cuba e Leito Fluidizado

- Oxidação de fases Solidas Minérios/Concentrados Sulfetados- Oxidação de fases Fundidas Indústrias de Aço,Cobre e Niquel

- Reações Metalotérmicas Preparação de Metais Reativospor Redução por outros Metais

Os aspectos de engenharia pirometalúrgica são agrupados em seis categorias de processos e/ou operações unitárias

Os Aspectos Químicos

Os aspectos químicos da produção de metais através de métodos pirometalúrgicos, podem ser separados nos três grupos :

ALIMENTAÇÃO (Matéria Prima + Reagentes + Resíduos)

PRODUTO FINAL

TRATAMENTOS PRELIMINARES(Preparação de Materiais para Redução)

SEPARAÇÃO DE METAIS

REFINO DE PRODUTOS

(Produção de Metais ou Fases, Impuros)

(Obtenção de Produtos Puros ou Refinados)

1

2

3

Pirometalurgia não FerrosaA pirometalurgia extrativa é dividida em dois campos importantes: a siderurgia,

que é o campo que lida com a produção industrial dos diversos tipos de aços, e a pirometalurgia não-ferrosa que envolve a produção dos outros metais.

A escolha do tipo e características do processo de separação a ser utilizado depende de dois fatores ligados com a matéria prima usada como carga nos reatores de separação:

1) A natureza física do minério ou concentrado: Depende principalmente do tipo de beneficiamento ao que o minério tem sido submetido. Fatores como granulometria, porosidade e estado de agregação física são importantes.

2) A natureza química do material: Os minerais recuperados a partir dos minérios não-ferrosos típicos, rara vez se encontram no estado químico ideal para a conversão direta ao estado metálico.

HidrometalurgiaO termo Hidrometalurgia designa processos de extração de metais nos quais a principal etapa de separação metal-ganga envolve reações de dissolução do mineral-minério contendo os metais de em meio aquoso. As aplicações tradicionais daincluem a produção de alumina, ouro, urânio, zinco, níquel, cobre, titânio,dentre outros.

Exemplos de aplicação de processos hidrometalúrgicos

EletrometalurgiaOs processos eletrometalúrgicos envolvem a aplicação dos princípios de separação eletrolítica para a recuperação e/ou refino de metais. Dentro desse campo os processos podem ser divididos em dois grupos que são:

Eletrometalurgia de soluções aquosas: Envolve a recuperação de metais que se encontram dissolvidos em soluções aquosas que foram previamente purificadas. Neste contexto os processos são classificados em processos de eletrorecuperação e processos de eletrorefino. Exemplos típicos são a extração de Cobre e Zinco.

Eletrometalurgia de sais fundidos: Envolve a recuperação de metais leves tais como Alumínio e Magnésio, em temperaturas elevadas, a partir de banhos metálicos que contem sais fundidos desses metais. Esses são chamados de Processos de Eletrofusão.

Eletrometalurgia do sódio• Um protetor de ferro é usado para separar o Na e o Cl (para que oNaCl não se forme outra vez).• No catodo (ferro): 2Na+(aq) + 2e- → 2Na(l)• No anodo (carbono): 2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e-

Eletrometalurgia

Eletrometalurgia

Eletrometalurgia do alumínio• A célula de eletrólise do processo de Hall é usada para a produçãodo alumínio.• O Al2O3 funde à 2000°C e não é prático fazer eletrólise no salfundido