Prof. Moyss Batista de Arajo Jnior

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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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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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

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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Etapas da Metalurgia

Minerao

Concentrao do minrio

Reduo do minrio

Refinamento Mistura do metal

com outros elementos

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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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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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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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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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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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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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Pirometalurgia do Ferro

Reaes no alto forno:

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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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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