Metalurgia Geral
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Prof. Denis Massucatto • Metais são reativos e quando estão sem nenhum tipo de proteção sofrem corrosão. • A ordem de reatividade dos metais é: • Li > K > Ca > Na > Mg > Al > Mn > Zn > Cr > Fe > Co > Ni > Sn > Pb > H > Cu > Hg > Ag > Au > Pt • A grande maioria dos metais são encontrados na forma de minério. Meteorito Bendegó → • Mineral é uma substância sólida de ocorrência natural, com composição química definida (variando dentre os limites estabelecidos), com estrutura cristalina (arranjo atômico ordenado), formada por processos inorgânicos. • Minério é um agregado de sólidos minerais, de ocorrência natural, do qual se pode obter através de tratamento um ou mais constituintes economicamentes valiosos, resultando em benefício da espécie humana e de forma lucrativa. • Minerais industriais são todas as rochas e minerais, inclusive os sintéticos, predominantemente não-metálicos, que, por suas propriedades físicas ou químicas, podem ser utilizados em processos industriais. • Óxidos: principal representante é o minério de ferro, composto principalmente no Brasil por hematita (Fe2O3) Outros minerais importantes: Mn, Cr, Ti, W, Sn. • Sulfetos: principal é o minério de cobre CuS, geralmente está associado ao FeS. Em geral contém metais preciosos: Au, Ag e Pt • Hidróxidos: Bauxita • Carbonatos: Dolomita para produção de Mg • Haletos: Cloreto de sódio para produção de sódio Na e Mg. • A metalurgia é dividida em duas grandes áreas: • Metalurgia Extrativa • trata da extração do metal a partir de seu minério • Metalurgia Física/Mecânica • Fabricação de ligas, moldagem, tratamento térmico • Seleção de materiais • Relação entre: • Estrutura e propriedades • Uso e Corrosão • Transformação do minério em metal. • O processo varia para cada metal: • Metais nobres: Au e Ag são encontrados em sua forma pura ou como subproduto da produção de cobre. • Cobre: Obtido principalmente de CuS e CuFeS2 • Ferro: Produzido em altos fornos a partir de Fe3O4 • Alumínio: Produzido a partir de Al2O3 • Pirometalúrgico • Utilização de fornos a altas temperaturas (600-1200°C) • Larga escala • Hidrometalúrgico • Utilização de solução ácida ou alcalina em meio aquoso • Utilização de temperatura e/ou pressão acima da ambiente • O produto destas etapas é o metal impuro, que deve ser purificado. Britador de Mandíbula (gif) • Ustulação CuFeS2 + O2 -> Cu2S + FeS + SO2 (gás) • Cu2S e FeS formam uma fase chamada de mate, que possui 60% de Cu • Refino • Com o insuflamento de ar, ocorre a oxidação do ferro e a redução do CuS, obtendo-se Cu blister com 98% de pureza Cu2S + FeS + O2 -> Cu + FeO + SO2 • Refino Eletrolítico • O cobre blister é fundido e transformado em placas que servirão como ânodo ne etapa de refino eletrolítico • Refino Eletrolítico • Processo Hidrometalúrgico • Próprio para minérios oxidados e com baixo teor • É formada uma pilha com o minério a ser extraído o cobre. Sobre esta pilha é gotejado ácido sulfúrico, que retira o Cu do material e o coloca em solução. • Esta solução é encaminhada para a retirada de impurezas por extração por solvente • A obtenção do cobre puro se dá por eletrorrefino. • Processo (vídeo) • Extração da bauxita Composição: 45-50% Al2O3 20% Fe2O3 3-5% sílica • Processo Bayer • Reação da alumina com NaOH, que a torna solúvel. • Filtração e separação das impurezas • Precipitação e cristalização da alumina, que segue para o processo de redução • Lama vermelha: resíduo de maior impacto ambiental Extração > Lixiviação com NaOH > Filtração > Cristalização > Calcinação > Alumina • Processo Bayer Processo Hall-Heroult Redução eletrolítica do Al2O3 em Al, com formação de CO2, a 950°C (video)
