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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
METALURGIA
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);
METALURGIA
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
METALURGIA
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
METALURGIA
Etapas da Metalurgia
Minerao
Concentrao do minrio
Reduo do minrio
Refinamento Mistura do metal
com outros elementos
METALURGIA
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
METALURGIA
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()
METALURGIA
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()
METALURGIA
Operaes da Pirometalurgia
Fuso: o processo em que os materiais
formados durante as reaes qumicas so
separados em duas ou mais camadas.
METALURGIA
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;
METALURGIA
Para 1Kg de Fe2 Kg de minrio, 1Kg de coque, 0,3 Kg de calcrio e 1,5 kg de ar
METALURGIA
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.
METALURGIA
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.
METALURGIA
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)
METALURGIA
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
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