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Curso: Tcnico em Segurana do Trabalho

Disciplina: Princpio da Tecnologia Industrial

Prof. Rosiel Sousa

Bacabal / MA

NOV. 2013

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O que Tecnologia?

Etimologia

, formada por tekne (, "arte, tcnica ou ofcio") e logos (, "conjunto de

saberes").

o conjunto de saberes (conhecimento) que permitem fabricar objetos e modificar o meio

ambiente, incluindo plantas e animais, para satisfazer as necessidades e desejos humanos

Atualmente h uma forte ligao da tecnologia com sistema de produo (industrial). Artefatos tecnolgicos (mquinas) cuja elaborao tenham sido seguidas regras fixas ligadas s leis das

cincias fsico-qumicas, por ex: automveis, telefones e computadores

O tecnolgico seria o relativo moderna condio de bens materiais que a sociedade demanda.

Fases da evoluo tecnolgica

A tcnica do acaso

Primrdios da humanidade e povos primitivos atuais

O homem ignora que a tcnica no algo natural

As tcnicas so simples e escassas

Todos os membros da comunidade as dominam

Apenas diviso de tarefas entre masculino e feminino.

O homem no sabe que pode inventar!

A tcnica do arteso:

Grcia Clssica, Roma e Idade Mdia

O homem vive ainda na base do que ele considera natural, e quando se do crises tcnicas,

retrocede a uma vida mais primitiva

Grande repertrio de atos tcnicos

Cada tcnica dominada apenas por alguns membros da comunidade que tem certas aptides e

ocupaes: os artesos (inventa, planifica e executa).

Uma tcnica (ou arte) adquirida mediante aprendizagem dentro de uma tradio que evolui

muito lentamente, sem conscincia da inveno.

A tcnica do tcnico:

Sculo XX

O homem compreende a tcnica como algo genrico, no natural, e como peculiaridade sua.

A tcnica passa a ser uma fonte de atividades humanas em princpio ilimitadas.

Unio entre a cincia e a tcnica

Diviso do trabalho.

Tecnocatasfrofismo ou tecnootimismo?

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O tecnocatastrofista busca assinalar a ameaa da autonomia da tecnologia, j que esta se encontra

fora de controle, e ento o que se deve fazer destru-la para voltar a uma sociedade menos

tecnolgica e mais humanizada.

O tecnootimista acredita que essa ausncia de controle, seu carter autnomo, o que assegura a

eficcia da tecnologia, e, por conseguinte, sua ao benfica frente a qualquer perturbao que ela

pode gerar.

A idia de uma investigao cientfica objetiva, neutra, prvia e independente de suas possveis

aplicaes prticas pela tecnologia uma fico ideolgica que no tem correspondncia com a

atividade real dos projetos de pesquisa nos quais os componentes cientficos tericos e tecnolgicos

prticos resultam quase sempre indissociveis do contexto social.

(Gonzlez Garca, Lpez Cerezo e Lujn, 1996, p. 133).

Evoluo da indstria:

Artesanato: estgio em que o produtor (arteso) executava sozinho todas as fases da produo at a

comercializao.

Manufatura: estgio intermedirio entre o artesanato e a maquinofatura. Consiste na diviso do trabalho ou

tarefas, mas ainda fundamentalmente manual.

Maquinofatura: estgio atual - fruto da RI - produo em larga escala, diviso e especializao do trabalho

(qualificao), elevado consumo de energia, dependncia das novas tecnologias (RCT), existncia de logstica

de circulao (transportes) e o acesso s redes de informaes (propaganda).

Diviso Histrica das Indstrias

Indstrias Clssicas: existente nos pases desenvolvidos, incio sc. XVIII;

Indstrias Planificadas: existiu nos ex-pases socialistas, sc. XX;

Indstria Tardia: surgiu nos pases subdesenvolvidos, aps a 2GM.

Classificao das indstrias - I:

Quanto a maneira de produzir:

a) extrativas (minrios, pescado)

b) beneficiamento/processamento (refinarias)

c) construo (estradas, construo civil)

d) transformao (calados)

Quanto a energia e matria-prima empregadas:

a) leves (bebidas, cigarros)

b) pesadas (mquinas, navios, veculos)

Quanto ao uso da tecnologia:

a) tradicionais (siderrgica)

b) dinmicas (robtica)

Quanto ao destino dos produtos:

a) bens de produo (mquinas, motores)

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b) bens de consumo (txtil, alimentcia)

Concentrao Financeira

Concentrao Horizontal: investimentos de capital em ramos que no se completam. Ex: metalurgia,

cimento, tecido, etc.

Concentrao Vertical: investimentos em reas que se completam, desde a fase de extrao da matria-

prima at o produto final ao consumidor. Ex: minerao > siderurgia > construo naval.

ALTO FORNO um reator metalrgico para produo de ferro gusa (matria-prima para fabricao do ao).

Matrias-Primas do Alto Forno

Minrio de Ferro

FundentesTem a funo de reagir com a ganga, baixando seu ponto de fuso e formar escria, sendo que, o mais

importante o calcrio, onde este contribui com o CaO (transforma a SiO2e Al2O3em escria fundida, separando -as

do gusa).

Coque utilizado como combustvel, e redutor,

Pelota

um aglomerado de finos de minrio sob a forma esfrica.

Snter

o produto resultante da aglomerao a quente de uma mistura de finos de minrios, coque, fundentes e

adies.

VANTAGENS - Reduo de consumo de combustvel; - Maior rendimento do Auto Forno.

Com quantos elementos qumicos se faz um minrio de ferro?

Os materiais esto reunidos em dois grandes grupos: os materiais metlicos e os no-metlicos. No

grupo dos materiais metlicos, estudou tambm que existem dois grupos: os materiais metlicos ferrosos

e os materiais metlicos no-ferrosos. Naquela aula, voc teve uma poro de informaes sobre a

estrutura desses materiais e suas propriedades. S para refrescar sua memria, vamos retomar algumas

informaes sobre os materiais metlicos.

Na natureza, o mximo que se encontra o minrio de ferro, que precisa ser processado para ser

transformado em ferro fundido ou ao.

Vamos ver, ento, que histria essa de minrio. Bem, os metais podem estar puros na natureza, como o

ouro e a platina, ou sob a forma de minerais, ou seja, combinaes de metais com outros elementos

formando xidos, sulfetos, hidratos, carbonatos.

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xidos so compostos constitudos por um elemento qumico qualquer ligado ao oxignio. Por exemplo:

Al2O3 (alumnia), Fe2O3 (hematita).

Sulfetos so compostos constitudos por um elemento qumico qualquer ligado ao enxofre. Por exemplo:

Cu2S.

Hidratos so compostos que contm gua em sua estrutura: CuSO4 - 5H2O.

Carbonatos so compostos que apresentam o grupo CO3 em sua estrutura. Por exemplo: CaCO3

(carbonato de clcio).

Quando o mineral contm uma quantidade de metal e de impurezas que compensa a explorao

econmica, ele recebe o nome de minrio. O lugar onde esses minrios aparecem em maior quantidade

chamado de jazida. O Brasil, por exemplo, possui grandes jazidas de minrio de ferro. E, por falar em

minrio de ferro, o quadro a seguir resume informaes sobre ele.

A principal funo da preparao do minrio de ferro torn-lo adequado ao uso no alto-forno. O que a

gente faz durante esse processo depende da qualidade do minrio de que se dispe. Por exemplo, nas

jazidas do Brasil h grande quantidade de minrio de ferro em p. Isso significa que, cerca de 55% do

minrio encontrado em pedaos que medem menos de 10 mm Como o alto-forno, equipamento onde se

produz o ferro-gusa, s trabalha com pedaos entre 10 e 30 mm, isso se tornou um problema. Porm, o

aumento das necessidades mundiais de ao trouxe condies econmicas para se desenvolver processos

que permitem a utilizao desse tipo de minrio: esses processos so a sinterizao e a pelotizao.

Os combustveis so muito importantes na fabricao do ferro-gusa, pois precisam ter um alto poder

calorfico. Isso quer dizer que tm de gerar muito calor e no podem contaminar o metal obtido. Dois tipos

de combustveis so usados: o carvo vegetal e o carvo mineral.

Por suas propriedades e seu elevado grau de pureza, o carvo vegetal considerado um combustvel de

alta qualidade. Na indstria siderrgica brasileira, esse tipo de combustvel participa, ainda, em cerca de

40% da produo total de ferro fundido. Suas duas grandes desvantagens so o prejuzo ao ambiente

(desflorestamento) e a baixa resistncia mecnica, muito importante no alto-forno, porque o combustvel

fica embaixo da carga e tem que aguentar todo o seu peso.

O carvo mineral produz o coque, que o outro tipo de combustvel usado no alto-forno. Para que ele

tenha bom rendimento, deve apresentar um elevado teor calorfico e alto teor de carbono, alm de

apresentar grande resistncia ao esmagamento para resistir ao peso da coluna de carga.

Alm de serem combustveis, tanto o coque quanto o carvo vegetal tm mais duas funes: gerar gs

redutor ou agir diretamente na reduo, e assegurar a permeabilidade coluna de carga. Isso quer dizer

que eles permitem que o calor circule com facilidade atravs da carga.

Juntando-se essas matrias-primas dentro do alto-forno, obtm-se o ferro-gusa, a partir do qual se fabrica

o ao e o ferro fundido.

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Para poder fabricar o ferro fundido e o ao, voc precisa do ferro-gusa. um material duro e quebradio,

formado por uma liga de ferro e carbono, com alto teor, ou seja, uma grande quantidade de carbono e um

pouco de silcio, mangans, fsforo e enxofre.

O grande problema tecnolgico que envolve a fabricao do gusa, a obteno das altas temperaturas

que favoream a absoro do carbono.

Um povo chamado Hitita foi o primeiro a explorar a indstria do ferro, mais ou menos 1.700 anos antes de

Cristo, ao sul do Cucaso. Para obter o ferro, eles faziam um buraco no cho e, dentro dele, aqueciam

uma mistura do minrio e carvo vegetal.

Desse modo, formava-se uma massa pastosa que eles batiam, para eliminar as impurezas e, depois,

trabalhavam por forjamento. Com esse processo, fabricavam punhais, espadas e armaduras que

exportavam para os pases vizinhos.

A prxima etapa foi o desenvolvimento de um forno semienterrado onde se colocavam camadas de minrio

de ferro e carvo e no qual era soprado ar, por um fole manual, que aumentava a combusto, do mesmo

jeito que as labaredas na churrasqueira aumentam, quando a gente abana as brasas de carvo. Nessas

condies, a temperatura podia atingir entre 1.000C e 1.200C e se obtinha uma massa pastosa de ferro,

da qual o oxignio do minrio havia sido eliminado por reduo.

Quando o minrio de ferro, o coque e os fundentes so introduzidos na parte superior (goela) da rampa,

algumas coisas acontecem:

Os xidos de ferro sofrem reduo, ou seja, o oxignio eliminado do minrio de ferro;

A ganga se funde, isto , as impurezas do minrio se derretem;

O gusa se funde, quer dizer, o ferro de primeira fuso se derrete;

O ferro sofre carbonetao, quer dizer, o carbono incorporado ao ferro lquido;

Certos elementos da ganga so parcialmente reduzidos, ou seja, algumas impurezas so incorporadas

ao gusa.

Tudo isso no nenhuma mgica. So, apenas, as reaes qumicas provocadas pelas altas temperaturas

obtidas l dentro do forno que trabalham com o princpio da contra-corrente. Isso quer dizer que enquanto

o gs redutor, resultante da combusto sobe, a carga slida vai descendo.

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Por causa dessa movimentao, trs zonas aparecem dentro do alto-forno:

A zona onde ocorre o pr-aquecimento da carga e a reduo, ou eliminao do

Oxignio, dos xidos de ferro;

A zona de fuso dos materiais;

A zona de combusto que alimenta as duas primeiras.

A reduo dos xidos de ferro acontece medida que o minrio, o agente redutor (coque ou carvo

vegetal) e os fundentes (calcrio ou dolomita) descem em contra-corrente, em relao aos gases. Esses

so o resultado da queima do coque (basicamente, carbono) com o oxignio do ar quente (em torno de

1.000C) soprado pelas ventaneiras, e que escapam da zona de combusto, principalmente para cima, e

queimam os pedaos de coque que esto na abbada (ou parte superior) da zona de combusto.

A escria uma espcie de massa vtrea formada pela reao dos fundentes com algumas impurezas

existentes no minrio. Ela pode ser aproveitada para a fabricao de fertilizantes ou de cimentos para

isolantes trmicos.

Conforme o coque vai se queimando, a carga vai descendo para ocupar os espaos vazios. Esse

movimento de descida vai se espalhando lateralmente pela carga, at atingir toda a largura da cuba.

As reaes de reduo, carbonetao e fuso que ns descrevemos anteriormente geram dois produtos

lquidos: a escria e o ferro-gusa, que so empurrados para os lados, pelos gases que esto subindo e

escorrem para o cadinho, de onde saem pelo furo de corrida (gusa) e pelo furo da escria.

Ao sair do alto-forno, o gusa (com teor de carbono entre 3,0 e 4,5%) pode seguir um, entre dois caminhos:

pode ir para a fundio, para ser usado na fabricao de peas de ferro fundido, ou pode ir para a aciaria,

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onde pode ser misturado com sucata de ao ou, eventualmente, com outros metais, para se transformar

em ao, ou seja, uma liga ferrosa com um teor de carbono de menos de 2,0%.

Como voc pde perceber, realmente a nica mgica que existe na fabricao do gusa a das reaes

qumicas e, isso, o homem da Antiguidade no conhecia. O que ele sabia era que, quanto mais altas as

temperaturas, melhor era o resultado que ele obtinha. No momento em que o homem descobriu como

obter as temperaturas ideais e o que acontecia dentro do forno, o progresso foi rpido e contnuo.

hora de fabricar o ao

Introduo

Mesmo quando os mtodos de fabricao eram bastante rudimentares os artesos da Antiguidade, na

sia e, mais tarde, na Europa medieval, conseguiam fabricar o ao. O ao daquela poca chamava-se

ao de cementao. Era uma liga de ferro e carbono obtida aquecendo-se o ferro em contato com um

material carbonceo durante um longo tempo. O ao de Wootz, da ndia, o ao de Damasco e os aos de

Toledo, na Espanha, so exemplos desse tipo de ao.

Como voc deve se lembrar, o problema desses artesos era que eles no conseguiam produzir o ferro e,

consequentemente, o ao em larga escala. O grande salto da Revoluo Industrial foi, exatamente,

desenvolver os mtodos corretos para fabricar aos de melhor qualidade e em quantidades que

atendessem s novas necessidades das indstrias que surgiam.

A partir das pesquisas, foram criadas vrias maneiras de se transformar o ferro gusa em ao. Na verdade,

para que isso acontea, uma srie de reaes e modificaes qumicas acontecem dentro do gusa e elas

so sempre as mesmas. O que muda o ambiente onde essas reaes acontecem e a maneira como elas

so provocadas. Vrios tipos de fornos so usados nesses processos. Quais so esses fornos e o que

acontece dentro deles o que voc vai estudar nesta lio.

O ar d a sua graa

Na aula passada, voc estudou que o produto que sai do alto-forno o ferro-gusa, uma matria-prima com

grandes quantidades de carbono e impurezas normais, como o silcio, o mangans, o fsforo e o enxofre.

Por causa disso, o gusa duro e quebradio.

Para transformar o gusa em ao, necessrio que ele passe por um processo de oxidao - combinao

do ferro e das impurezas com o oxignio - at que a concentrao de carbono e das impurezas se reduza

a valores desejados.

At que se descobrisse como fazer isso, os engenheiros deram tratos bola. A idia apresentada,

simultaneamente, por um ingls, Henry Bessemer, e por um americano, William Kelly, em 1847, foi injetar

ar sob presso a fim de que ele atravessasse o gusa. Esse processo permitiu a produo de ao em

grandes quantidades.

Os fornos que usam esse princpio, ou seja, a injeo de ar ou oxignio diretamente no gusa lquido, so

chamados conversores e so de vrios tipos. Os mais conhecidos, ns vamos estudar juntos. Eles so:

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Conversor Bessemer

Conversor Thomas

Conversor LD (Linz Donawitz)

O primeiro conversor sobre o qual vamos falar o Bessemer. constitudo por uma carcaa de chapas de

ao, soldadas e rebitadas. Essa carcaa revestida, internamente, com uma grossa camada de material

refratrio, isto , aquele que resiste a altas temperaturas. Seu fundo substituvel e cheio de orifcios por

onde entra o ar sob presso. A grande sacada desse forno seu formato (os livros tcnicos dizem que ele

se parece a uma pra bem estilizada) que permite seu basculamento. Quer dizer, ele montado sobre

eixos que permitem coloc-lo na posio horizontal, para a carga do gusa e descarga do ao, e na posio

vertical para a produo do ao.

Este forno no precisa de combustvel. A alta temperatura alcanada e mantida, devido s reaes

qumicas que acontecem quando o oxignio do ar injetado entra em contato com o carbono do gusa

lquido. Nesse processo, h a combinao do oxignio com o ferro, formando o xido de ferro (FeO) que,

por sua vez, se combina com o silcio (Si), o mangans (Mn) e o carbono (C), eliminando as impurezas sob

a forma de escria e gs carbnico. Esse ciclo dura, em mdia, 20 minutos e o ao resultante desse

processo tem a seguinte composio: 0,10% (ou menos) de carbono, 0,005% de silcio, 0,50% de

mangans, 0,08% de fsforo e 0,25% de enxofre.

O outro conversor o Thomas, bastante semelhante ao Bessemer: ele tambm basculante, tambm

processa gusa lquido e tambm usa ar nesse processo. A diferena est no revestimento refratrio desse

conversor, que feito com um material chamado dolomita, que resiste ao ataque da escria base de cal

e, por isso, esse material permite trabalhar com um gusa com alto teor de fsforo.

As reaes qumicas que acontecem dentro desse conversor so as mesmas que acontecem no

conversor Bessemer, ou seja, oxidao das impurezas, combusto do carbono e oxidao do ferro. Esse

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processo, porm, tem duas desvantagens: no elimina o enxofre do gusa e o revestimento interno do forno

atacado pelo silcio. Assim, o gusa deve ter baixo teor de silcio.

O conversor LD usa tambm o princpio da injeo do oxignio. A diferena que o oxignio puro

soprado sob presso na superfcie do gusa lquido. Essa injeo feita pela parte de cima do conversor.

Como isso? Vamos explicar.

Esse tipo de conversor constitudo de uma carcaa cilndrica de ao resistente ao calor, revestido

internamente por materiais refratrios de dolomita ou Magnesita. A injeo do oxignio feita por meio de

uma lana metlica composta de vrios tubos de ao. O jato de oxignio dirigido para a superfcie do

gusa lquido e essa regio de contato chamada de zona de impacto.

Na zona de impacto, a reao de oxidao muito intensa e a temperatura chega a atingir entre 2.500 e

3.000C. Isso provoca uma grande agitao do banho, o que acelera as reaes de oxidao no gusa

lquido. Nesse conversor, a contaminao do ao por nitrognio muito pequena porque se usa oxignio

puro. Isso um fator importante para os aos que passaro por processo de soldagem, por exemplo, pois

esse tipo de contaminao causa defeitos na solda.

O uso de conversores tem uma srie de vantagens: alta capacidade de produo, dimenses

relativamente pequenas, simplicidade de operao e o fato de as altas temperaturas no serem geradas

pela queima de combustvel, mas pelo calor que se desprende no processo de oxidao dos elementos

que constituem a carga de gusa lquido.

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Por outro lado, as desvantagens so: impossibilidade de trabalhar com sucata, perda de metal por queima,

dificuldade de controlar o processo com respeito quantidade de carbono, presena de considervel

quantidade de xido de ferro e de gases, que devem ser removidos durante o vazamento.

Vazamento a operao de descarga do ao do conversor.

Dos conversores, saem aos usados na fabricao de chapas, tubos soldados, perfis laminados, arames.

Bem, j temos bastante informaes para voc estudar. D uma parada antes da segunda parte da lio.

Nela vamos estudar a transformao do ao em outros tipos de fornos. O assunto eletrizante, j que

vamos falar de fornos eltricos.

Antes que as informaes se acumulem demais, melhor dar esta paradinha para estudar. Ao fazer isso,

no se esquea de fazer anotaes do que voc achar importante. Isso ajuda a memorizar as informaes

D para fazer ao de sucata?

Essa uma boa pergunta, j que na primeira parte da nossa aula falamos sobre como transformar o gusa

em ao. Isso poderia dar a falsa impresso de que s o gusa matria-prima para sua fabricao. Se

apenas isso fosse possvel, os ferros-velhos no existiriam. E quem ainda no vendeu sua sucatazinha l

no ferro-velho do bairro, para ganhar uma grana extra? Pois , a gente pode fabricar ao a partir de

sucata, sim. S que tem que usar outro tipo de forno.

nos fornos eltricos que se transforma sucata em ao. Por esse processo, transforma-se energia eltrica

em energia trmica, por meio da qual ocorre a fuso do gusa e da sucata, sob condies controladas de

temperatura e de oxidao do metal lquido. um processo que permite, tambm, a adio de elementos

de liga que melhoram as propriedades do ao e lhe do caractersticas excepcionais. Por causa disso,

esse o melhor processo para a produo de aos de qualidade.

Os fornos eltricos so basicamente de dois tipos: a arco eltrico e de induo. O forno a arco eltrico

constitudo de uma carcaa de ao feita de chapas grossas soldadas ou rebitadas, de modo a formar um

recipiente cilndrico com fundo abaulado. Essa carcaa revestida na parte inferior (chamada soleira) por

materiais refratrios, de natureza bsica (dolomita ou Magnesita) ou cida (slica), dependendo da carga

que o forno vai processar. O restante do forno revestido com tijolos refratrios silicosos. Os eletrodos

responsveis, juntamente com a carga metlica, pela formao do arco eltrico esto colocados na

abbada (parte superior) do forno.

A carga de um forno a arco constituda, basicamente, de sucata e fundente (cal). Nos fornos de

revestimento cido, a carga deve ter mnimas quantidades de fsforo e enxofre. Nos fornos de

revestimento bsico, a carga deve ter quantidades bem pequenas de silcio.

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Durante o processo, algumas reaes qumicas acontecem: a oxidao, na qual oxidam-se as impurezas e

o carbono, a desoxidao, ou retirada dos xidos com a ajuda de agentes desoxidantes, e a

dessulfurao, quando o enxofre retirado. um processo que permite o controle preciso das

quantidades de carbono presentes no ao.

Outro forno que usa a energia eltrica para a produo do ao o forno de induo, que tambm processa

sucata. O conjunto que compe esse forno formado de um gerador com motor de acionamento, uma

bateria de condensadores e uma cmara de aquecimento. Essa cmara basculante e tem, na parte

externa, a bobina de induo. O cadinho feito de massa refratria socada dentro dessa cmara, onde a

sucata se funde por meio de calor produzido dentro da prpria carga.

Para a produo do ao, liga-se o forno, e os pedaos de sucata que devem ser de boa qualidade vo

sendo colocados dentro do forno, medida que a carga vai sendo fundida. Depois que a fuso se

completa e que a temperatura desejada atingida, adiciona-se clcio, silcio ou alumnio, que so

elementos desoxidantes e tm a funo de retirar os xidos do metal.

As vantagens da produo do ao nos fornos eltricos so: maior flexibilidade de operao; temperaturas

mais altas; controle mais rigoroso da composio qumica do ao; melhor aproveitamento trmico;

ausncia de problemas de combusto, por no existir chama oxidante; e processamento de sucata.

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Por outro lado, as principais desvantagens so o custo operacional (custo da energia eltrica) e a baixa

capacidade de produo dos fornos.

O ao produzido nos fornos eltricos pode ser transformado em chapas, tarugos, perfis laminados e peas

fundidas.

Para ajudar a organizar todas as informaes desta aula na sua cabea, preparamos um quadro que

resume o que voc leu at agora.

Tipo de

forno

Combustvel Tipo de

carga

Capacidade

de carga

Vantagens Desvantagens

Conversor

Bessemer

Injeo de ar

comprimido.

Gusa

lquido.

10 a 40 ton. Ciclo curto de

processamento (10 a

20 minutos).

Impossibilidade de controle do teor de

carbono.

Elevado teor de xido de ferro e nitrognio

no ao.

Gera poeira composta de xido de ferro,

gases e escria.

Conversor

Thomas

Injeo de ar

comprimido.

Gusa

lquido,

cal.

Em torno de

50 ton.

Alta capacidade de

produo.

Permite usar gusa

com alto teor de

fsforo.

O gusa deve ter baixo teor de silcio e

enxofre.

Elevado teor de xido de ferro e nitrognio

no ao.

Gera poeira composta de xido de ferro,

gases e escria.

Conversor

LD

Injeo de

oxignio puro

sob alta

presso.

Gusa

lquido,

cal.

100 ton. Mnima contaminao

por nitrognio.

Gera poeira composta de xido de ferro,

gases e escria.

Forno a

arco

eltrico.

Calor gerado

por arco

eltrico.

Sucata

de ao +

gusa,

minrio

de ferro,

cal.

40 a 70 ton. Temperaturas mais

altas. Rigoroso

controle da

composio qumica.

Bom aproveitamento

trmico.

Pequena capacidade dos fornos.

Custo operacional.

Forno de

induo

Calor gerado

por corrente

induzida

dentro da

prpria carga.

Sucata

de ao.

Em torno de

8 ton.

Fuso rpida.

Excluso de gases.

Alta eficincia.

Pequena capacidade dos fornos. Custo

operacional.

Fundio passo-a-passo

A matria-prima metlica para a produo de peas fundidas constituda pelas ligas metlicas ferrosas (ligas de

ferro e carbono) e no-ferrosas (ligas de cobre, alumnio, zinco e magnsio).

O processo de fabricao dessas peas por meio de fundio pode ser resumido nas seguintes operaes:

1. Confeco do modelo Essa etapa consiste em construir um modelo com o formato aproximado da pea a ser

fundida. Esse modelo vai servir para a construo do molde e suas dimenses devem prever a contrao do metal

quando ele se solidificar bem como um eventual sobremetal para posterior usinagem da pea. Ele feito de

madeira, alumnio, ao, resina plstica e at isopor.

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2. Confeco do molde O molde o dispositivo no qual o metal fundido colocado para que se obtenha a pea

desejada. Ele feito de material refratrio composto de areia e aglomerante. Esse material moldado sobre o

modelo que, aps retirado, deixa uma cavidade com o formato da pea a ser fundida.

3. Confeco dos machos Macho um dispositivo, feito tambm de areia, que tem a finalidade de formar os

vazios, furos e reentrncias da pea. Eles so colocados nos moldes antes que eles sejam fechados para receber o

metal lquido.

4. Fuso Etapa em que acontece a fuso do metal.

5. Vazamento O vazamento o enchimento do molde com metal lquido.

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6. Desmoldagem - Aps determinado perodo de tempo em que a pea se solidifica dentro do molde, e que

depende do tipo de pea, do tipo de molde e do metal (ou liga metlica), ela retirada do molde (desmoldagem)

manualmente ou por processos mecnicos.

7. Rebarbao A rebarbao a retirada dos canais de alimentao, massalotes e rebarbas que se formam

durante a fundio. Ela realizada quando a pea atinge temperaturas prximas s do ambiente.

Canais de alimentao so as vias, ou condutos, por onde o metal lquido passe para chegar ao molde.

Massalote uma espcie de reserva de metal que preenche os espaos que vo se formando medida que a

pea vai solidificando e se contraindo.

8. Limpeza - A limpeza necessria porque a pea apresenta uma srie de incrustaes da areia usada na confeco

do molde. Geralmente ela feita por meio de jatos abrasivos.

Essa sequncia de etapas a que normalmente seguida no processo de fundio por gravidade em areia, que o

mais utilizado. Um exemplo bem comum de produto fabricado por esse processo o bloco dos motores de

automveis e caminhes.

O processo de fundio por gravidade com moldagem em areia apresenta variaes. As principais so:

Fundio com moldagem em areia aglomerada com argila;

Fundio com moldagem em areia aglomerada com resinas.

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ALUMNIO

Todos os dias, fazemos uma poro de pequenas coisas, sem prestar a mnima ateno quantidade

de energia e trabalho que esto por trs de tudo o que fazemos. So gestos simples, como abrir a porta

da geladeira, pegar uma latinha de cerveja bem gelada e sentar na frente da televiso para ver o nosso

time favorito jogar.

Pare um pouco e pense em quantas pessoas estiveram envolvidas na fabricao de uma coisa to

simples e corriqueira como uma latinha de cerveja. uma quantidade muito maior do que voc imagina

e envolve uma tecnologia desconhecida at pouco tempo atrs. Essa tecnologia a da obteno do

alumnio, com o qual se fabricam as latinhas da nossa sagrada cervejinha de domingo.

Nesta aula, vamos comear a entrar no fascinante mundo dos metais no-ferrosos. E vamos comear

pelo alumnio que, depois do ao, o metal mais usado na indstria atualmente.

Um pouco sobre o alumnio

O alumnio um metal com caractersticas excepcionais: leve, resistente corroso, bom condutor de

calor e eletricidade. Reflete a luz, possui colorao agradvel e tem um baixo ponto de fuso: 658C.

Por isso, a utilizao mais comum que conhecemos do alumnio, alm das panelas da cozinha, como

embalagem: desde o creme dental, passando pelos remdios, alimentos e bebidas, incluindo nossa

sagrada cervejinha. Todos esses produtos esto protegidos contra a umidade e a luz e podem, assim,

ser conservados por muito mais tempo, graas ao alumnio.

Mas, no s como embalagem que ele utilizado. Sem o alumnio, no poderamos ter satlites e

antenas de televiso, por exemplo. Seria impossvel, tambm, fazer os avies decolarem se eles no

fossem construdos com esse material, que tem apenas um tero do peso do ferro.

17

Nos veculos, como nibus e caminhes, a utilizao do alumnio permite a diminuio do peso e,

consequentemente, uma enorme economia de combustvel.

Por ser muito resistente corroso, ou seja, a ataques do meio ambiente, o alumnio tambm

empregado na fabricao de esquadrias para prdios residenciais ou industriais, tanques para

transporte e armazenamento de combustveis e produtos qumicos.

Aliada a essa resistncia, est a alta condutividade eltrica, que permite o uso do alumnio na

fabricao de cabos areos para a transmisso de energia eltrica.

H, ainda, muitos outros tipos de produtos feitos com alumnio e que poderamos citar aqui. H,

tambm, outras caractersticas. Mas, no vamos dizer quais so. S para variar, vamos passar a bola

para voc.

Um metal jovem

Quando comparamos a histria do alumnio com a histria do ferro ou do cobre, descobrimos que sua

utilizao muito recente. Ela s se tornou realidade, com o desenvolvimento tecnolgico

proporcionado pela Revoluo Industrial.

O engraado de tudo isso que o alumnio um metal retirado de um minrio chamado bauxita, que

existe em grande quantidade na natureza. Na verdade, cerca de 8% da crosta terrestre so constitudos

pelo alumnio. Isso o torna o metal mais abundante no nosso planeta. Mas, o problema que ningum

sabia retirar o metal do minrio.

Foi s em 1854 que se conseguiu obter, pela primeira vez, pequenas quantidades de alumnio. E sua

utilizao s se tornou economicamente vivel, em 1892, quando se descobriu, finalmente, o processo

para separar o alumnio da alumina, um composto de alumnio e oxignio, que um produto da bauxita.

Acredite se quiser

18

A alumnio foi mostrado, pela primeira vez, na Exposio Universal de Paris, em 1855. Era um metal to

raro que valia muito mais que o ouro e, praticamente, no tinha preo. Conta-se que, na corte de

Napoleo III, havia uma baixela de alumnio que era reservada somente para o imperador, sua esposa e

alguns convidados muito especiais. Os outros convidados tinham que se contentar com as baixelas de

ouro...

E no interessante descobrir como algo, que era to valioso h pouco mais de um sculo, tornou-se

um metal to comum no sculo XX?

No perodo da histria da humanidade que chamamos de Revoluo Industrial e que vai mais ou menos

de 1800 a 1900, havia muitos cientistas estudando os vrios fenmenos da natureza, com o objetivo de

descobrir o porqu das coisas.

Isso permitiu o aparecimento de cincias como a Biologia, a Fsica e a Qumica, da forma como as

conhecemos hoje em dia. Toda essa curiosidade cientfica resultou na descoberta de uma grande

quantidade de coisas novas. E a produo comercial do alumnio foi uma delas.

Muitos cientistas participaram dessa descoberta. O primeiro foi um ingls chamado Sir Humphrey Davy

que, entre 1808 e 1812, tentou isolar o metal. Tudo o que ele conseguiu, inicialmente, foi uma liga de

ferro e alumnio. Depois de muitas tentativas sem sucesso e sem saber direito o que tinha descoberto,

sugeriu que poderia ser um xido de um metal. A esse material ele deu o nome de aluminium.

O prximo grande passo foi dado por um fsico e qumico dinamarqus chamado Hans Christian

Oersted. Em 1825, ele conseguiu separar o alumnio de seu xido. A massa metlica obtida, por esse

processo, foi um composto de alumnio impuro.

Em 1854, o cientista francs Henri Saint Claire Deville substituiu o potssio pelo sdio. Com isso, ele

conseguiu reduzir o xido existente na alumina e obteve um alumnio com um nvel de pureza de cerca

de 97%.

Mas, foi somente em 1886 que dois cientistas, um francs chamado Paul Heroult e o americano Charles

Martin Hall, trabalhando cada um em seu pas, descobriram o processo de decomposio eletroltica do

xido de alumnio, dissolvido em criolita derretida. Esse processo, baseado no princpio da eletrlise, s

se tornou possvel por causa da inveno do dnamo eltrico. Ele , basicamente, o processo usado at

hoje.

Eletrlise a decomposio de um composto qumico por meio de passagem de uma corrente eltrica

por uma soluo.

Fabricando o alumnio

19

Mesmo sendo abundante na crosta terrestre, j que 8% dela constituda de bauxita o minrio a partir do

qual se produz o alumnio, esse metal precisa de um processo sofisticado de transformao para poder ser

usado. E essa era a barreira que, durante certo tempo, fez com que esse metal fosse absurdamente caro.

Hoje, ele ainda no barato. Mas, os processos de fabricao, que eram to misteriosos, j no se

constituem em nenhum segredo. E, se o pas possuir reservas minerais, energia eltrica, mo-de-obra

qualificada e indstria que domine a tecnologia, como o caso do Brasil, fica fcil.

Processo de obteno do alumnio

Depois de resolver os problemas tecnolgicos relacionados produo do alumnio, ele se tornou o metal

mais usado depois do ao. Atualmente, seu volume de produo maior do que o de todos os outros

metais no-ferrosos juntos. Mas, como ser que ele obtido? Na aula anterior, dissemos algumas

palavras-chaves: bauxita, alumina, xido de alumnio, eletrlise. Vamos ver, ento, como e onde elas se

encaixam.

Alumina (Al2O3) um composto qumico formado por dois tomos de alumnio e trs tomos de oxignio.

O processo de obteno dos alumnio tem trs etapas:

Obteno do minrio (bauxita);

Obteno da alumina;

Obteno do alumnio.

Obteno do minrio

Como j dissemos aqui, o minrio do qual se obtm o alumnio se chama bauxita. E esse minrio foi

formado pela decomposio, isto , a separao em pequenas partculas, de rochas alcalinas. Essa

decomposio foi causada pela chuva que se infiltrou na rocha durante milhes de anos. Como resultado

disso, as rochas se transformaram em uma argila, ou seja, um tipo de terra, composta principalmente de

xido de alumnio hidratado (alumina) misturado com xido de ferro, slica, titnio e outras impurezas. A

proporo de alumina, nessa argila, fica entre 40 e 60%.

Antes do incio da minerao, a terra e a vegetao acumuladas sobre o depsito de bauxita so retiradas

com o auxlio de motoniveladoras. Em seguida, o minrio retirado com o auxlio de retroescavadeiras e

transportado por caminhes at rea de armazenamento.

20

So necessrias quatro toneladas de bauxita para produzir uma tonelada de alumnio.

Fique por dentro

O Brasil possui a terceira maior reserva de bauxita do mundo.

Obteno da alumina

Na segunda etapa do processo, retiram-se as impurezas da bauxita para que sobre somente a alumina.

Para isso, a bauxita triturada e misturada com uma soluo de soda custica. A lama formada por essa

mistura, aquecida sob alta presso e recebe uma nova adio de soda custica.

Dessa forma, a alumina dissolvida, a slica contida na pasta eliminada, mas as outras impurezas no.

Ento, elas so separadas por processos de sedimentao e filtragem.

Sedimentao um processo no qual as partculas slidas que esto em suspenso dentro de uma

mistura lquida, vo se depositando no fundo do recipiente onde a mistura est guardada.

A soluo resultante, chamada de aluminato de sdio, colocada em um precipitador e, nesse processo,

obtm-se a alumina hidratada. Nesse ponto, a alumina hidratada pode seguir um entre dois caminhos: ela

pode ser usada como est ou ser levada para os calcinadores.

Se ela for usada como est, ser matria-prima para produtos qumicos, como o sulfato de alumnio, usado

no tratamento da gua e na indstria de papel. Poder ser empregada, tambm, na produo de vidros,

corantes e cremes dentais.

Para ser matria-prima para a produo no s de alumnio, mas tambm de abrasivos, refratrios,

isoladores trmicos, tintas, velas de ignio e cermicas de alta tecnologia, a alumina hidratada precisa

21

perder a gua que est quimicamente combinada dentro dela. Isso acontece nos calcinadores nos quais

ela aquecida a temperaturas entre 1.000C e 1.300C.

Obteno do alumnio

Ns j vimos nesta lio que a alumina um composto qumico que contm dois tomos de alumnio e trs

tomos de oxignio. Para obter o alumnio, preciso retirar esse oxignio que est dentro da alumina.

Como essa ligao do oxignio com o alumnio muito forte, impossvel separ-lo utilizando os redutores

conhecidos, como o carbono, por exemplo, que usado na reduo do ferro. Esse foi o problema que

impediu o uso desse metal at pouco mais de cem anos atrs. E isso foi resolvido com a utilizao de

fornos eletrolticos. A ilustrao a seguir mostra o fluxograma desse processo.

O processo funciona assim: a alumina dissolvida dentro dos fornos eletrolticos em um banho qumico

base de fluoretos. Os fornos so ligados a um circuito eltrico, em srie, que fornece corrente contnua. No

momento em que a corrente eltrica passa atravs do banho qumico, ocorre uma reao e o alumnio se

separa da soluo e libera o oxignio. O alumnio lquido se deposita no fundo do forno e aspirado a

intervalos regulares por meio de sifes.

Fluoreto um composto qumico base de flor. Ele colocado no creme dental para proteger os dentes

contra as cries.

O calor gerado pela corrente eltrica mantm a soluo em estado lquido. Isso permite a adio de mais

alumina a qualquer momento, o que torna o processo contnuo. Ento, o alumnio lquido levado para

22

fornalhas onde ser purificado ou receber adies de outros metais que formaro as ligas e lhe daro

caractersticas especiais.

Depois disso, ele ser resfriado sob a forma de lingotes, barras ou tarugos para ser utilizado na indstria

de transformao.

Dica tecnolgica

O alumnio puro, ou seja, aquele que tem 99% ou mais de teor de alumnio, apresenta propriedades

mecnicas pobres: baixa dureza, baixos limites de escoamento e baixa resistncia trao.

Sua maior utilizao industrial, portanto, na forma de ligas. No estado puro, ele usado apenas em

aplicaes especiais tais como: partes de motores eltricos, embalagens e condutores eltricos.

Vantagens da utilizao do alumnio

Alm das caractersticas j citadas, como a leveza e a resistncia s condies do ambiente, o alumnio

apresenta outras caractersticas extremamente vantajosas de utilizao.

Ele facilmente moldvel e permite todo o tipo de processo de fabricao: pode ser laminado, forjado,

prensado, repuxado, dobrado, serrado, furado, torneado, lixado e polido.

As peas de alumnio podem tambm ser produzidas por processos de fundio em areia, fundio em

coquilhas ou fundio sob presso.

Alm disso, o alumnio um material que pode ser unido por todos os processos usuais: soldagem,

rebitagem, colagem e brasagem. Excelente condutor de calor, sua condutividade trmica quatro vezes

maior que a do ao. Sua superfcie aceita os mais variado tipos de tratamento. Ele pode ser anodizado,

envernizado e esmaltado.

Analisando essas caractersticas que o tornam um material extremamente verstil e aliando isso

facilidade de obteno, fcil perceber porque ele to usado na indstria do sculo XX.

Anodizao um processo eletroltico de tratamento da superfcie do alumnio. Ela d a esse metal uma

camada protetora contra a corroso, dura e integrada ao material e que permite colori-lo

permanentemente.

O alumnio e o ambiente

23

A explorao da bauxita e a produo do alumnio so atividades extremamente agressoras ao meio

ambiente. Seno, vejamos: para extrair o minrio da jazida, necessrio remover toda a vegetao e a

camada de terra frtil que esconde a bauxita.

Para diminuir o problema, o solo frtil e a vegetao devem ser reservados para serem repostos, aps a

extrao do minrio.

Para evitar a eroso, devem ser construdos terraos recobertos com o solo frtil, anteriormente retirado, e

as reas, reflorestadas com espcies nativas.

Outro problema so as etapas de produo que geram efluentes extremamente poluidores. Por exemplo: a

moagem da bauxita, se no for feita por via mida, gerar a emisso de poeira.

No processo de obteno da alumina, o maior problema ambiental est relacionado ao resduo slido - a

chamada lama vermelha - que resulta desse processo. Para diminuir seus efeitos poluentes, o

procedimento adotado tratar os resduos, recuperando parte da soda custica presente neles.

Constroem-se, ento, lagos artificiais selados com mantas de pvc e argila. Os resduos se sedimentam no

fundo desses reservatrios e a gua pode ser reutilizada. Os gases expelidos pelas redues, ricos em

fluoretos, devem ser coletados, separados por meio de precipitadores eletrostticos e tratados.

Mas, o alumnio no to vilo assim. O aperfeioamento dos processos de fabricao permite que,

atualmente, se gaste apenas 16 quilos de material, para fabricar 1.000 latinhas de refrigerante, contra os

74 quilos necessrios para fabricar a mesma quantidade de latinhas no incio dos anos 70.

Alm dessa vantagem, o alumnio apresenta outra relacionada conservao de energia e,

consequentemente, proteo do meio ambiente: o alumnio um material totalmente reciclvel. A

refundio de sua sucata consome somente 5% da energia necessria para a obteno do metal original.

Isso traz uma enorme economia para os pases que aproveitam essa sucata.

Por isso, pense duas vezes antes de jogar a latinha de cerveja no lixo. Se voc junt-las e vend-las,

estar ajudando na reciclagem do lixo, ganhando dinheiro e ajudando o pas a economizar energia e

proteger o ambiente.

Cermica

De todos os materiais, a cermica aquele que acompanha o homem h mais tempo. Quando o homem

saiu das cavernas e se tornou agricultor h milhares de anos, essa nova atividade trouxe novas

24

necessidades. Para tomar conta de sua plantao, ele necessitava de um abrigo permanente junto terra

cultivada. Precisava tambm de vasilhas para guardar os alimentos colhidos e as sementes da prxima

safra. Essas vasilhas tinham que ser resistentes e impermeveis umidade e invaso de insetos. Essas

qualidades foram encontradas na argila, que era o principal material cermico usado naquele tempo.

A capacidade da argila de ser moldada, quando misturada proporo certa de gua, e de endurecer aps

a queima, permitiu que ela fosse utilizada na construo de casas, na fabricao de vasilhames para uso

domstico e armazenamento de alimentos, vinhos, leos e perfumes, na construo de urnas funerrias e

at como suporte para a escrita. Todos esses usos so to importantes que a Arqueologia, que a cincia

que estuda a pr-histria do homem, em grande parte baseada no estudo dos fragmentos das vasilhas

cermicas.

Inicialmente secos ao sol, depois em fornos abertos (por volta do ano 1000 a.C.) e posteriormente em

fornos fechados (cerca de 500 a.C.), os produtos cermicos foram evoluindo com o homem e, medida

que ele dominava a tecnologia da queima dos combustveis e dos materiais, esses produtos foram se

tornando mais e mais sofisticados para atender s necessidades da indstria eltrica, qumica, siderrgica,

tica e mecnica. Desse modo, eles podem estar tanto na sua cozinha, quanto no nibus espacial

Colmbia.

Nesta aula, voc vai conhecer um pouquinho esse material e como, pouco a pouco, ele est se firmando

na indstria mecnica como o material do futuro. Para isso, vamos falar sobre as matrias-primas, a

estrutura, as propriedades e a utilizao dos produtos cermicos, principalmente na indstria mecnica.

Afinal, o que a cermica?

Existem muitas definies para explicar o que um material cermico. Vamos tentar dar essa explicao

sem usar muito tecnologs. Nos textos que a gente pesquisou, a definio mais simples encontrada foi:

Materiais cermicos so materiais no-metlicos, inorgnicos, cuja estrutura, aps queima em altas

temperaturas, apresenta-se inteira ou parcialmente cristalizada. Isso quer dizer que, depois que o material

queimado no forno, os tomos da sua estrutura ficam arrumados de forma simtrica e repetida de tal

modo que parecem pequenos cristais, uns juntos dos outros.

25

Essa caracterstica da estrutura, ou seja, a cristalizao, confere ao material cermico propriedades fsicas

como a refratariedade, a condutividade trmica, a resistncia ao choque trmico, a resistncia ao ataque

de produtos qumicos, a resistncia trao e compresso e a dureza, que muito importante para a

utilizao na Mecnica.

Isso permite que os produtos de cermica sejam usados tanto para a loua domstica quanto para a

construo civil, como material refratrio de altos-fornos e ferramentas de corte em mquinas-ferramentas.

E quais so as matrias-primas que, aps o processamento adequado, adquirem essas propriedades?

Primeiro, preciso esclarecer que isso depende do uso que o produto vai ter. Assim, se voc quiser

fabricar loua domstica, material sanitrio ou material de laboratrio para a indstria qumica, por

exemplo, ter que usar argila, caulim, quartzo e feldspato, misturados em diferentes propores e

queimados em temperaturas entre 1.000C e 1.300C, de acordo com o produto a ser fabricado.

Se for necessria a fabricao de um material refratrio, voc ter de usar argilas refratrias, caulim,

disporo, bauxita, cianita, silimanita, corindon, quartzito etc. nas propores adequadas e queimados a

temperaturas entre 1.400C e 1.700C.

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Se voc quiser ainda cermicas para usos muito especiais, chamadas de cermicas avanadas, ter que

utilizar matrias-primas sintticas (como o nitreto cbico de boro, a alumina, a zircnia ou o carbeto de

silcio) de alta pureza obtidas sob condies controladas, para produzir, por exemplo, materiais para

ferramentas de corte.

O quadro a seguir foi organizado para voc ter uma viso geral de algumas matrias-primas e produtos

cermicos, bem como algumas de suas propriedades.

Matria-prima Designao Temp. de queima Propriedades Produtos

Argila Loua de barro

Faiana e

Majlica

800 a 1.000oC

900 a 1.000oC

Baixa/mdia resistncia

Mecnica

Vasos, filtros,

cermica artstica

Argila,

Caulim,

feldspato,

quartzo

P de pedra

Porcelana

Grs branco

1.100 a 1.250oC

1.300 a 1.400oC

1.250 a 1.300oC

Baixa/mdia resistncia

Mecnica.

Elevada resistncia

mecnica.

Resistncia mecnica muito

elevada.

Loua domstica.

Material

p/laboratrios

qumicos.

Material sanitrio

Argilas

Refratrias,

caulim

Silcio-

aluminoso

1.200 a 1450oC Resistncia a temperaturas

de at 1.400oC.

Baixa resistncia escria

bsica.

Tijolos ou peas

refratrias de uso

geral.

Disporo,

Bauxita,

Cianita,

Silimanita,

Corindon

Aluminoso 1.400 a 1700oC Resistncia a temperaturas

de at 1.785oC.

Maior resistncia escria

bsica e cida.

Tijolos e peas

refratrias de uso

geral.

Quartzito Slica 1.450oC Resistncia a temperaturas

entre 1.680oC e 1.700oC.

Resistncia a escrias

cidas

Refratrios para a

construo de

abbadas de fornos.

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As propriedades dos materiais cermicos dependem da quantidade e do arranjo de trs fases: cristalina,

vtrea e porosa.

A fase cristalina, que pode ser uma ou mais de uma, o modo como os tomos, molculas e ons se

organizam dentro de um material de maneira fixa, regular e repetitiva. Ela responsvel pela estabilidade

e pela densidade do material e est presente nos minerais naturais. Nos produtos cermicos, as reaes

ocorridas durante a queima destroem as estruturas cristalinas naturais e reagrupam essas estruturas,

formando novas, que so responsveis pelo desempenho do produto.

A fase vtrea d certas caractersticas e propriedades ao corpo cermico. Ela funciona mais ou menos

como o cimento na construo civil: age como ligante das fases cristalinas slidas, da mesma forma como

o cimento une as pedras no concreto. Ela confere resistncia mecnica pea quando em temperatura

ambiente. Promove tambm a translucidez (no caso da porcelana). E, finalmente aumenta a tendncia

deformao quando o produto exposto a altas temperaturas. Isso extremamente indesejvel nos

produtos refratrios, ou seja, aqueles que precisam resistir a altas temperaturas, porque a fase vtrea se

torna fluida abaixo de 1.000C causando deformao no produto. Nas cermicas avanadas para

ferramentas de corte, as fases vtreas causam a diminuio da dureza, que uma propriedade

fundamental para essa aplicao.

A fase porosa o espao vazio entre os gros slidos, ou dentro dos gros slidos, que formam o material

cermico. Essa fase pode ser aberta ou fechada. Ela aberta quando deixa um caminho aberto at a

superfcie e permite a absoro de gua, gases etc. Ela fechada quando est fechada dentro de um gro

ou cercada de gros por todos os lados. O ar fica preso l dentro e impede a passagem do calor. Isso

torna o material cermico um isolante trmico.

Como se faz um produto cermico?

Continuando a pesquisa em busca de informaes para voc sobre os materiais cermicos, chegamos aos

processos de fabricao. No custa lembrar que os produtos cermicos so obtidos pela secagem e

queima de materiais argilosos. As argilas, por sua vez, compreendem o conjunto de minerais compostos,

principalmente dos silicatos de alumnio hidratado, que possuem a propriedade de formarem com a gua

uma massa plstica, que conserva a forma moldada e endurece sob a ao do calor. Dos minerais

argilosos, que so muitos, somente a caulinita e a ilita tm valor econmico para a fabricao de produtos

cermicos.

A no ser que voc deseje fabricar um produto muito especial, geralmente, esses materiais argilosos so

processados nas seguintes etapas:

28

1. Mistura, onde as matrias-primas previamente tratadas e dosadas so homogeneizadas, ou seja,

misturadas de forma homognea.

2. Moagem, na qual o material modo para reduzir o tamanho dos gros at dimetros mximos

inferiores a 0,074 mm Isso d ao material a aparncia de um p bem fino. Para a fabricao de

produtos refratrios, os gros so mais grossos.

3. Umidificao, com acrscimo de gua para formar a massa cermica. A quantidade determinada pelo

mtodo de conformao que ser empregado.

4. Conformao, onde as peas so produzidas por vrios mtodos: colagem, torneamento, extruso,

prensagem ou injeo.

5. Secagem, que pode ser natural ou artificial, na qual grande parte da gua livre (umidade superficial)

evaporada.

6. Queima, cuja temperatura definida em funo da composio qumica da mistura e na qual o

aumento de temperatura causa as seguintes reaes: desidratao, calcinao (decomposio

qumica pelo calor), oxidao (ligao de um elemento qumico com o oxignio da atmosfera do forno)

e formao de silicatos. Estas reaes promovem transformaes que geram slidos cristalinos e

vtreos (no cristalinos) com a textura adequada para desenvolver as propriedades desejadas. O

conjunto dessas modificaes promovidas pelo calor, chamado de sinterizao. Todo esse processo

representado esquematicamente na ilustrao a seguir. Observe.

29

O que voc deve observar nesse processo, a importncia do calor para que o produto cermico tenha

garantidas as propriedades que o caracterizam. Isso muito importante.

Motor de cermica? Como pode?!

Mesmo que voc no tivesse lido as duas primeiras partes da aula, com certeza seria capaz de citar vrios

produtos feitos de cermica porque eles so muito comuns em nossa vida. A gente at pode construir

casas sem tijolos, telhas, pisos, azulejos, sanitrios, mas ela certamente no ser to confortvel, nem to

bonita e muito menos to fcil de manter limpa.

Mas se a gente disser os termos cermicas avanadas, a coisa vai ficar um pouco mais complicada.

Embora esse tipo de produto j tenha sido citado nesta lio, voc provavelmente ter dificuldades de

lembrar nomes de produtos alm dos j citados.

Para acabar com o suspense, podemos dizer que essa expresso define produtos cermicos

manufaturados a partir de matrias-primas puras, normalmente sintticas e conformadas por processos

especiais, sinterizadas em condies rigidamente controladas a fim de apresentarem propriedades

superiores. A fase cristalina desses produtos se desenvolve na obteno da matria-prima. A fase vtrea

quase inexistente e a queima do produto tem unicamente a finalidade de aglomerar, isto , juntar, as

partculas cristalinas. Nessa fase, ocorre uma reao que solda os gros entre si. Isso acontece por um

processo de difuso dos elementos qumicos que constituem o gro.

Acredite se quiser

O nibus espacial Colmbia usa 24.192 placas de cermica trmica como revestimento protetor contra as

altas temperaturas. Estas so decorrentes do atrito da nave, em alta velocidade, com a atmosfera. Cada

placa feita individualmente e no h duas iguais em toda a nave.

Para voc ter uma idia da abrangncia de utilizao das cermicas avanadas, montamos o quadro a

seguir com as matrias-primas, aplicaes, propriedades e produtos deste tipo de material.

30

Matria-prima Aplicao Propriedades Produtos

xido de ferro;

carbonato de brio

e de estrncio;

titanato de brio

Cermicas

Eltricas e

Magnticas

Magnetismo, dieletricidade, piezo-

eletricidade, semi-condutividade.

Capacitores; geradores de

fasca; semicondutores;

eletrlitos slidos; ferritas; ms;

varistores e termistores.

Alumina

Zircnia

Cermicas

Qumicas e

Eletroqumicas

Capacidade de adsoro;

resistncia corroso; catlise.

Suportes de catalisadores;

sensores de gases; eletrlitos

slidos.

Alumina

Vidro de slica

Cermicas ticas Condensao tica; translucidez;

fluorescncia; conduo de luz.

Lmpada de descarga eltrica de

vapor de sdio; memrias ticas;

cabos ticos; diodo emissor de

luz; polarizadores.

Alumina

Zircnia

Cermicas

Trmicas

Condutividade trmica; isolao

trmica; refratariedade; absoro

de calor; resistncia ao choque

trmico.

Radiadores de infra-vermelho;

isolantes trmicos; refratrios;

eletrodos de zircnia-ytria para

controle de oxignio na

fabricao do ao.

Alumina Cermicas

Biolgicas

Biocompatibilidade Implantes para substituir dentes,

ossos, juntas.

Zircnia

Alumina

Carbeto de boro

Cermicas

Nucleares

Resistncia corroso, s altas

temperaturas e radiao;

refratariedade

Materiais para blindagem;

revestimento de reatores

Carbeto de boro

Carbeto de silcio

Nitreto de silcio

Alumina

Zircnia

Cermicas

Mecnicas e

Termomecnicas

Alta resistncia mecnica e

abraso; baixa expanso trmica

e alta resistncia ao choque

trmico; capacidade de

lubrificao; elevado ponto de

fuso; elevada condutividade

trmica.

Ferramentas de corte; esferas e

cilindros para moagem; bicos de

maaricos; acendedores para

caldeiras; ps de turbina para

alta velocidade; anis de

vedao de bombas dgua;

rotores.

Zircnia

Alumina

Nitreto de silcio

Cermetes Alta resistncia compresso,

deformao plstica e ao

desgaste; alta dureza e grande

estabilidade qumica.

Pontas de ferramentas de corte e

furadeiras; pastilhas de freio.

Esse quadro resume bem as utilizaes das cermicas avanadas. Mas, vamos nos deter um pouco mais

nas possibilidades de aplicao que esses materiais trazem para a indstria mecnica. Nos ltimos quinze

anos houve um grande avano no desenvolvimento de materiais cermicos para ferramentas. Esses

materiais apresentam elevada dureza, resistncia ao desgaste, deformao plstica e alta estabilidade

qumica. Atualmente, esses materiais representam cerca de 4 a 5% do material usado nas pontas das

ferramentas para o corte de metais. So usadas na indstria automobilstica, principalmente para a usinagem

em alta velocidade de ferro fundido cinzento, na produo de tambores e discos de freio e volantes. So

usadas tambm para a usinagem em alta velocidade de superligas de ferro fundido especial e aos de alta

resistncia.

31

No que diz respeito indstria automobilstica, os materiais cermicos tm sido alvo de grande interesse.

Muito dinheiro tem sido investido no desenvolvimento de componentes de motores feitos de materiais

cermicos. As vantagens so inegveis: reduo de volume e peso (25% menos pesado que um motor de

metal); dispensa refrigerao porque pode trabalhar a temperaturas de at 800C; apresenta melhor

aproveitamento do combustvel e maior eficincia do motor em termos de potncia; no causa poluio.

Essas vantagens decorrentes das excelentes propriedades das cermicas avanadas, abrem um amplo

campo de aplicaes para a fabricao de blocos de motores, virabrequins, vlvulas, pistes, cilindros,

cabeotes, sistemas de exausto, cmaras de pr-combusto, mancais, cabeas de pistes. Todavia, parece

que um dos problemas mais crticos a serem contornados o controle da tolerncia: nos componentes dos

motores, elas variam entre 10 e 300 mcrons. As peas de cermica, por sua vez, apresentam alta dureza o

que dificulta muito a usinagem. Para evit-la, preciso produzir peas mais prximas das medidas finais, o

que significa controlar estreitamente a retrao causada pela sinterizao.

Outro problema da cermica avanada a fragilidade. Ao receber um choque, ela no se deforma como o

metal. Pelo contrrio, rompe-se de forma catastrfica. Voc j imaginou usar um motor que corre o risco de

se quebrar inteiro em um acidente de trnsito?

De qualquer modo, as pesquisas continuam e vrios programas de testes com vlvulas cermicas de nitreto

de silcio (Si3N4), que so mais leves e mais resistentes que o ao, esto demonstrando a alta durabilidade

que esse material pode alcanar. Outra aplicao potencial em motores a gasolina como rotor turbo-

alimentador: a fbrica japonesa Nissan introduziu, com sucesso, os rotores de nitreto de silcio em um de

seus modelos do ano de 1985.

Anis de vedao de bombas dgua feitos de carboneto de silcio apresentam maior resistncia ao

desgaste, a choques e corroso que os materiais de vedao convencionais. Atualmente, na Europa,

mais de um milho desses anis esto sendo usados.

Uma vez superadas as dificuldades atuais de processamento (baixa tenacidade e consequente baixa

resistncia fratura), os materiais cermicos abrem uma perspectiva muito interessante para se tornar um

dos mais usados na indstria mecnica, particularmente a automobilstica, no sculo XXI. um casamento

de futuro, ou no ?

Beneficiamento de Minrios

Para efeito das Normas Reguladoras de Minerao (NRM) o beneficiamento ou tratamento de minrios

visa preparar granulo metricamente, concentrar ou purificar minrios por mtodos fsicos ou qumicos sem

alterao da constituio qumica dos minerais.

Segundo a NRM-18 - Beneficiamento todo projeto de beneficiamento de minrios deve:

*Otimizar o processo para obter o mximo aproveitamento do minrio e dos insumos, observadas as

condies de economicidade e de mercado; e

32

*Desenvolver a atividade com a observncia dos aspectos de segurana, sade ocupacional e proteo ao

meio ambiente.

Todo projeto de beneficiamento de minrio deve fazer parte do Plano de Aproveitamento Econmico

(PAE), documentao exigida pelo DNPM, devendo constar de pelo menos:

*Caracterizao do minrio:

I- Composio mineralgica;

II- Plano de amostragem adotado;

III- Forma de ocorrncia dos minerais teis;

IV- Anlise granulomtrica com teores do minrio, antes e aps a fragmentao; e

V- Descrio detalhada dos ensaios;

*Fluxograma de processos e de equipamentos, incluindo a localizao dos pontos de amostragem;

*Balanos de massa e metalrgico;

*Caracterizao dos produtos, subprodutos e rejeitos;

*Planta de situao e arranjo geral da usina em escala adequada, incluindo reas de estoques, depsitos

de rejeitos, bacias de decantao, canais de escoamento de efluentes e outros elementos de transporte de

material; e

*Outros elementos notveis do projeto.

BENEFICIAMENTO DO MINRIO

Os minerais constituem os insumos bsicos mais requeridos pela civilizao moderna. So utilizados nas

indstrias do ao (ferro), cermica (argilas, caulim, calcrios, feldspatos, filitos, quartzo, talco, etc.); do

vidro (quartzo, calcrios, feldspatos, etc.); de cimento e cal (calcrios, gipsum, etc.); qumica (cloretos,

fosfatos, nitratos, enxofre etc.); de papel (caulim, carbonato de clcio, talco, etc.); bem como na

construo civil (areia, brita e cascalho), alm das espcies consideradas insumos da indstria joalheira

(gemas).

Nem sempre esses minerais apresentam-se na natureza na forma em que sero consumidos pela indstria,

quer seja por suas granulometrias (tamanhos) quer por estarem associados a outros minerais, que no tm

interesse ou so indesejveis para o processo industrial a que se destinam. exatamente para a

adequao dos minerais aos processos industriais que se utiliza o beneficiamento dos minrios.

A seguir sero apresentados alguns dos mais importantes processos do beneficiamento do minrio.

FRAGMENTAO

A fragmentao ou reduo de tamanho uma tcnica de vital importncia no processamento mineral.

Um minrio deve ser fragmentado at que os minerais teis contidos sejam fisicamente liberados dos

minerais indesejveis. s vezes, a reduo de tamanho visa apenas adequao s especificaes

granulomtricas estabelecidas pelo mercado, como, por exemplo, a fragmentao de rochas como o

granito ou calcrio para a produo de brita. Em todos os casos, a fragmentao uma operao que

33

envolve elevado consumo energtico e baixa eficincia operacional, representando, normalmente, o maior

custo no tratamento de minrios.

A fragmentao quase sempre dividida em vrias etapas, para minimizar seus custos e no fragmentar as

partculas alm do necessrio.

As etapas iniciais da fragmentao, quando ainda so gerados tamanhos relativamente grandes de

partculas (dimetros at aproximadamente 1 milmetro), so chamadas de britagem. Quando a

fragmentao visa atingir tamanhos bem menores (por exemplo: 0,074 milmetros), d-se o nome de

moagem.

Os circuitos de fragmentao podem incluir apenas etapas de britagem ou de britagem associada

moagem. Os equipamentos que fazem a britagem so chamados de britadores e os de moagem moinhos.

Existem diferentes tipos de britadores e moinhos disponveis. So exemplos de britadores mais utilizados

nas operaes mineiras: britadores de mandbulas e britadores giratrios. Em relao aos moinhos tem-se:

moinho de martelos, moinho de rolos, moinho de barras e moinho de bolas, entre outros. A escolha do

melhor tipo de britador e moinho para a fragmentao depende de caractersticas prprias dos minrios e

dos tamanhos que tm que ser gerados. Usualmente, os fabricantes desses equipamentos disponibilizam

esse tipo de informao. As Figuras 1 e 2 apresentam um britador e um moinho.

CLASSIFICAO

Classificao o processo de separao de partculas por tamanho. A classificao opera, geralmente,

junto com as etapas de fragmentao.

Figura 1- Britador de

Mandbulas

Figura 2- Moinho de bolas

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A classificao de partculas controla os tamanhos que so gerados no processo de fragmentao e tem

como objetivos principais:

Verificar se o tamanho das partculas do minrio est dentro das especificaes de mercado. Esse um objetivo da classificao muito utilizado para os minerais de uso direto na indstria, como a brita e a areia para a construo civil;

Verificar se a granulometria produzida nos equipamentos de fragmentao atingiu o tamanho no qual as partculas dos minerais de interesse (teis) j se separaram fisicamente dos outros minerais que esto no minrio.

Os equipamentos de classificao mais comuns so:

Peneiras utilizadas apenas para a classificao de partculas mais grosseiras, usualmente trabalham com os produtos da britagem. Podem operar a seco e a mido;

Classificadores mecnicos operam com tamanho de partculas menores que as peneiras, mas so ineficientes para trabalhar com partculas muito finas (em mdia menores que 0,105 milmetro). Trabalham quase sempre a mido, Exemplo tpico: classificador espiral ou parafuso sem fim;

Ciclones utilizados na faixa de tamanhos onde os classificadores mecnicos atuam, com a diferena que so muito eficientes para separarem partculas muito finas. Pem, tambm, operar a seco ou a mido.

Figura 3 - Peneira Vibratria Figura 4- Classificador espiral

35

Figura 5- Hidrociclone Figura 6- Conjunto de hidrociclones

CONCENTRAO

A concentrao de minrios ocorre quando preciso separar os minerais de interesse dos que no o so.

Para que essa separao ocorra, preciso que o ou os minerais de interesse no estejam fisicamente

agregado aos que no so de interesse, da a importncia das etapas de fragmentao e classificao, que

realizam e monitoram essa separao, respectivamente.

A razo de se dar ao processo de separao de minerais contidos em um minrio o nome de

CONCENTRAO pode ser bem entendido se tomarmos um exemplo prtico, por exemplo a concentrao

de ouro aluvionar. Ao se tomar os sedimentos de um rio numa bateia, digamos 1kg, ele pode conter

apenas uma partcula de ouro de 0,5 grama. Neste caso diz-se que a concentrao de ouro de 0,5g/kg.

Quando numa primeira operao da bateia essa massa inicial reduzida para, por exemplo, 100 gramas,

mantendo no produto a mesma partcula de ouro de 0,5g, a relao ouro/quartzo contida na bateia passa

a ser de 0,5g/100g, ou seja: houve uma concentrao do ouro na bateia.

A separao de minerais exige que haja uma diferena fsica ou fsico-qumica entre o mineral de interesse

e os demais e pode ser fcil ou muito complexa, dependendo do minrio.

Duas propriedades fsicas so as mais utilizadas na separao ou concentrao de minerais: diferena de

densidade e diferena susceptibilidade magntica.

Quando no existe diferena de propriedade fsica entre os minerais que se que separar, utiliza-se de

tcnicas que tomam como base propriedades fsico-qumicas de superfcie dos minerais. A tcnica mais

amplamente utilizada neste caso a flotao.

No se pode esquecer de mencionar que possvel, tambm, concentrar determinado bem mineral de um

minrio por seleo manual, comum, at hoje, em alguns garimpos.

A seguir sero apresentados resumos explicativos sobre o que so os principais mtodos de concentrao

e, posteriormente, quais so mais aplicveis aos minerais industriais, agregados para construo civil,

diamante e gemas.

Separao/concentrao gravtica ou gravimtrica: mtodo que apresenta bons resultados com baixo

custo. O processo se baseia na diferena de densidade existente entre os minerais presentes, utilizando-se

de um meio fluido (gua ou ar) para efetivar a separao/concentrao, os equipamentos

tradicionalmente utilizados so os jigues, mesas vibratrias, espirais, cones e sluices. O mtodo

adotado na produo de ouro, ilmenita, zirconita, monazita, cromita, cassiterita etc.

Separao magntica: a propriedade determinante nesse processo a suscetibilidade magntica. Baseado

nesse fato, os minerais podem ser divididos em 3 grupos, de acordo com o seu comportamento quando

submetidos a um campo magntico (natural ou induzido): ferromagnticos (forte atrao), paramagnticos

(mdia e fraca atrao) e diamagnticos (nenhuma atrao). Os processos podem ser desenvolvidos via

seca ou via mida. Os equipamentos mais utilizados so os tambores, correias, rolos, carrossis e filtros. A

separao magntica adotada na produo de minrio de ferro, areias quartzosas, feldspatos, nefelina

sienitos, etc.

Flotao: atualmente, a flotao o processo dominante no tratamento de quase todos os tipos de

minrios, devido sua grande versatilidade e seletividade. Permite a obteno de concentrados com

elevados teores e expressivas recuperaes. aplicado no beneficiamento de minrios com baixo teor e

36

granulometria fina. O processo se baseia no comportamento fsico-qumico das superfcies das partculas

minerais presentes numa suspenso aquosa. A utilizao de reagentes especficos, denominados coletores,

depressores e modificadores, permite a recuperao seletiva dos minerais de interesse por adsoro em

bolhas de ar. Os equipamentos tradicionalmente adotados se dividem em 2 classes, mecnicos e

pneumticos, dependendo do dispositivo utilizado para efetivar a separao. A flotao adotada na

produo de areias quartzosas de elevada pureza, cloretos, feldspatos, fluorita, fosfatos, magnesita,

sulfetos, talco, mica, berilo, etc.

Seleo Manual: o mtodo mais antigo de concentrao. Atravs de uma inspeo visual, os minerais de

interesse so manualmente resgatados do restante ou, apenas os minerais contaminantes so separados

para purificar o minrio original. Devido ao crescente custo da mo de obra, ela vem sendo utilizada

somente em casos especiais. Atualmente a seleo de minrios segue o mesmo princpio, porm de forma

mecanizada e se utilizando de uma variedade de dispositivos automticos de deteco, identificao e

separao. As propriedades mais utilizadas so as ticas (reflectncia, transparncia, etc.), raios X

(fluorescncia), condutividade eltrica, magnetismo e radioatividade. A seleo automatizada adotada na

recuperao de diamantes, pedras preciosas e minerais nobres.

As figuras apresentadas a seguir mostram exemplos de equipamentos de concentrao.

Laboratrio)

Figura 9- Jigue Figura 10- Tromel

Figura 7- Clula de Flotao (modelo de Figura 8- Mesa Vibratria

37

O BENEFICIAMENTO DE MINRIOS E O MEIO AMBIENTE

A situao ideal para a atividade mineral que o produto da lavra seja integralmente aproveitado, ou seja:

que todos os minerais contidos no minrio lavrado sejam aproveitados economicamente. Essa no ,

entretanto, a realidade. Normalmente o produto da lavra beneficiado gerando um concentrado e um

rejeito.

Quando os rejeitos contm muitos minerais de interesse econmico significa que os procedimentos

utilizados no beneficiamento no foram bons, caracterizando o que se chama: BAIXA RECUPERAO no

beneficiamento. Essa baixa recuperao, alm de significar perdas financeiras, leva a um aumento do

volume de rejeitos que sero dispostos no meio ambiente, aumentando o impacto ambiental da atividade.

Logo, o beneficiamento de minrios, quando bem feito, contribui para diminuir o volume de rejeitos e,

consequentemente, para minimizar impactos ambientais.

Por outro lado, a utilizao de tcnicas de beneficiamento pode contribuir, se mal utilizadas, para uma

poluio do ar, solo e rios. So exemplos:

Amalgamao de ouro com mercrio;

Efluentes dos processos de flotao lanados em rios contendo reagentes qumicos como: amnia, sulfetos e metais pesados, entre outros;

Alto teor de partculas finas lanadas no ar nos processos de britagem e moagem a seco.

Portanto, o beneficiamento de minrios tem que ser utilizado de forma adequada, com conhecimento

sobre o assunto, para que ele possa contribuir para diminuir e no aumentar o impacto ambiental.

EXEMPLOS DE BENEFICIAMENTO PARA ALGUMAS SUBSTNCIAS MINERAIS

Feldspato:

As rochas a serem lavradas para obteno do feldspato so rochas silicticas, compostas

predominantemente, por feldspatos e quartzo. Abrangem rochas como pegmatitos, granitos, sienitos,

monzonitos, charnoquitos, alm de diabsios e basaltos, como tambm rochas gnissicas e migmatticas.

Numa primeira etapa do beneficiamento, o minrio submetido britagem, moagem, peneiramento e a

classificao granulomtrica, gerando dois produtos: grossos (-0,6mm e +0,15 mm) e finos (-0,15mm).

Numa segunda etapa, os produtos so submetidos separao magntica (via seca para grossos e via

mida para finos).

O produto final da britagem, menor que 25 mm, submeti do a uma moagem via mida, a seguir o

minrio modo a mido sofre uma deslamagem, a fim de ser eliminada a frao menor que 38. Quando o

minrio atingir um tamanho adequado, iniciam-se as operaes de flotao. A primeira flotao feita

para separar a mica, depois inicia-se a flotao dos minerais de ferro, que so encaminhados para o rejeito.

A britagem, moagem, flotao da mica e flotao do ferro j produzem uma mistura de feldspato com

relativa pureza, que pode ser utilizada em diversos setores cermicos. Para ser vendida a segmentos mais

exigentes, essa mistura, aps ser filtrada e seca em fornos rotativos, passa por uma separao magntica

38

de alta intensidade, a fim de diminuir os teores de ferro. Caso seja exigido um produto de alta pureza, o

material, antes de ser filtrado e seco, passa por uma terceira flotao e, posteriormente, sofre as

operaes de filtragem, secagem e de separao magntica (Coelho, 2001).

Os concentrados finais obtidos so submetidas anlises qumicas e a ensaios cermicos bsicos (cone de

queima), visando avaliar suas caractersticas e seu comportamento quanto fusibilidade.

No beneficiamento de feldspatos oriundos de rochas pegmatticas so empregadas vrias tcnicas como

fragmentao, flotao, separao magntica e calcinao. O feldspato beneficiado caracterizado por

meio de difrao de raios X, anlises qumicas e ensaios fsicos do mineral. Aqueles feldspatos com um

desempenho satisfatrio, permitiro sua participao na formulao de vrias massas cermicas.

Ressalta-se que todos os produtos obtidos so misturas homogneas de feldspato potssico, feldspato

sdico clcico e quartzo, com baixo teor de ferro. Alm disso, o processo produtivo permite recuperaes

significativas de concentrados com custos operacionais e de investimento, relativamente baixos.

Quartzo:

A partir de areias feldspticas, o minrio levado da frente de lavra direto para a usina de beneficiamento

passando pelos processos de desagregao; deslamagem (hidrociclones); peneiramento; flotao dos

xidos de ferro para poder separar, posteriormente, o quartzo do feldspato; filtragem; secagem e

moagem. No processo de flotao usa-se o cido fluordrico para deprimir o quartzo e amina primria para

flotar o feldspato. Em lavras de pegmatito aps desmonte com explosivo feita uma catao manual e

posterior fragmentao, podendo passar, tambm, por processo de lapidao quando possuir

caractersticas gemolgicas. Os cristais piezeltricos de quartzos naturais e sintticos so teis na produo

de sementes para o cultivo. As lascas de quartzo tm agora maior aproveitamento, fornecendo

principalmente os nutrientes necessrios produo do quartzo cultivado e obteno de granulado de

quartzo para fuso usado na fabricao de fibra tica. A produo de quartzo est relacionada sua

utilizao a exemplo do quartzo para indstrias de alta tecnologia (cristais piezeltricos e lascas de alta

pureza); do quartzo industrial comum (leitoso); e do quartzo ornamental (variedades coloridas - gemas).

Mica:

Mica um termo genrico aplicado ao grupo de minerais alumino-silicatos complexos, possui estrutura

lamelar, compreendendo diferentes composies qumicas e propriedades fsicas. Na composio

mineralgica dos pegmatitos predominam os feldspatos, quartzo e micas (moscovita e biotita). A

moscovita, como mineral primrio, origina-se em rochas como pegmatitos e alasquitos. O beneficiamento

da rocha pegmattica para caulim, feldspato, quartzo e turmalina produz um grande volume de rejeitos

com elevados teores de moscovita (conhecida como mica lixo), que necessita de um beneficiamento

para futuras aplicaes industriais, o que pode resultar numa diminuio do impacto ambiental.

A moscovita tem diversas aplicaes industriais, dentre elas destaca-se a sua utilizao para obter

pigmentos necessrios s indstrias de tintas, cosmticos e plsticos. Entretanto, esse mineral precisa de

moagem especial para reduzir o tamanho de partcula (fragmentao), ser submetido concentrao

gravtica em mesa vibratria para retirada de areia e minerais pesados, moagem especial, deslamagem

(retirada de finos) e processos qumicos para diminuir o teor de ferro atravs de ensaios de lixiviao

utilizando solues de cido sulfrico em concentraes de 5, 10, 15, 20 e 25% e cido clordrico a 5M

(molar).

O mtodo de recuperao da mica lixo pode ser bastante utilizado pelos mineradores por se tratar de

um processo de baixo custo com tecnologia limpa, por conseguinte, ao alcance dos mesmos. Alm disso,

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essa tecnologia oferece a obteno d e um insumo mineral adequado produo de pigmentos, produtos

com elevado valor agregado.

Caulim:

Sua especificao de uso baseada no mtodo de preparao ou purificao industrial e em caractersticas

fsicas e qumicas especficas das indstrias a que se destina (COMIG, 1994). A maioria dos caulins por

apresentar contaminantes que comprometem sua alvura (qualidade), pode sofrer branqueamento pela

adio de produtos qumicos. A quantidade total de ferro presente no caulim pode variar de 0,2 a 1,0%,

sem afetar significativamente a qualidade do caulim para revestimento (D' Almeida, 1991). A partir desse

nvel, utiliza-se hidrossulfito de zinco ou zinco metlico, para a reduo do ferro trivalente (Fe+) a

divalentes (Fe+), tornando-o solvel (Ampiam, 1979). O Fe+ na forma de hematita (Fe2O3) provoca cor

avermelhada e, na forma de goethita FeO(OH) a cor amarelo-creme (Jepson, 1988). As principais

aplicaes industriais do caulim incluem: cermicas, cargas para tintas, borrachas, plsticos e cobertura

para papel, refratrios e inseticidas, adubos qumicos e outras aplicaes (Petri & Flfaro, 1983).

Talco:

O beneficiamento ocorre a partir do desmonte da rocha que contm o minrio, com a seleo manual do

minrio, que segue para usinas de beneficiamento, onde sofre uma lavagem com gua em tambores

giratrios, seguindo para instalaes de britagem, para processamento final nas etapas de moagem,

classificao, blendagens, micronizao, desbacterizao, embalagem e comercializao. Nas usinas de

beneficiamento tambm empregada a tcnica da flotao.

Argila:

As argilas so caracterizadas como matrias-primas de baixo valor unitrio, fato este que no viabiliza o

seu transporte a grandes distncias, condicionando a instalao de unidades industriais cermicas o mais

prximo possvel das jazidas. Aps a lavra as argilas so beneficiadas, de acordo com o setor a que se

destinam: cermicas branca ou vermelha diferenciadas pelas coloraes apresentadas aps a queima. As

argilas so submetidas anlise qumica para verificao da sua composio e ensaios tecnolgicos como

perda ao fogo, retrao linear, tenso de ruptura flexo, absoro de gua, porosidade aparente, massa

especfica e cor, posteriormente so submetidas difratometria de raios-X para determinao quantitativa

de sua composio mineralgica. Na fabricao de pavimentos e revestimentos a argila submetida

moagem por via seca ou mida, preparao da composio, extruso, conformao, prensagem e queima.

Dentre as diversas substncias minerais consumidas, no setor cermico, destacam-se, em face ao volume

de produo atingido, as argilas de queima vermelha ou argilas comuns que respondem pelo maior

consumo, sendo especialmente utilizadas na cermica vermelha e de revestimento, s vezes constituindo a

nica matria-prima da massa.

Dois outros importantes setores cermicos, consumidores de minerais industriais so as indstrias de vidro

e de cimento. Entretanto, esses dois setores constituem segmentos tratados parte, tendo em vista os

seus portes e caractersticas. Em geral, o abastecimento destes setores feito por minerao de mdio a

grande porte, tradicionalmente bem conduzida, com exceo de feldspato para a indstria de vidro.

Gemas e Diamante:

O beneficiamento comea na seleo das pedras a serem tratadas, utilizando-se a princpio o mtodo da

seleo manual, alm de tratamentos trmicos, tingidura com corantes e uso de lquidos para corrigir

defeitos. A radiao eletromagntica, raios gama, feixe de eltrons e nutrons tambm so usados para

modificao ou induo de cores em alguns minerais como topzios incolores, turmalinas, quartzo,

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ametistas, diamantes, kunzita, berilo (esmeraldas) e prolas, para posterior lapidao. Os reagentes utiliza

dos iro compensar o exguo tempo de exposio, catalisando e acelerando as reaes fsicas e qumicas.

Entretanto, os resultados do beneficiamento so sempre imprevisveis, dependem do sistema cristalino, da

formao e da origem da pedra, do tipo de pigmento e das incluses na rede cristalina formadora do

cristal.

Agregados (areia, brita e cascalho):

Insumos minerais mais consumidos mundialmente de emprego imediato na indstria da construo civil;

Areia:

O beneficiamento da areia para construo um processo executado concomitantemente lavra e se

constitui de lavagem, peneiramento, classificao e desaguamento (secagem).

A lavagem pode ser considerada como uma operao de beneficiamento nos mtodos da lavra da cava

seca e da cava submersa, com sucessiva movimentao e lavagem da areia.

No mtodo de lavra em leito de rio, pelo fato da areia ser succionada diretamente da jazida at as peneiras

dos silos, no chega a se caracterizar de fato uma operao de beneficiamento. Na lavra da cava seca, a

lavagem mais intensa e feita mediante o jateamento dgua na areia armazenada nos tanques de

decantao, e proveniente da caixa de acumulao, a classificao dos produtos inicia da por um

peneiramento, com a retirada do material mais grosso (concrees / pedrisco / cascalho), em grelhas ou

peneiras estticas.

Brita:

As operaes de beneficiamento so puramente mecnicas e consistem em britagem primria, secundria

e rebritagem em uma ou duas etapas (britagens terciria e quaternria) que pode ser realizada a seco ou a

mido. O britador primrio, de mandbulas, faz a britagem dos mataces, e neste ponto pode ou no

ocorrer lavagem da pedra, para a diminuio de material pulverulento durante a fragmentao e

classificao da rocha.

No caso de ocorrer lavagem, as partculas menores so estritamente produzidas nas fases seguintes e so

isentas de quaisquer impurezas anteriores, tais como capeamento, matria orgnica, dentre outras.

Quando no h lavagem, comum a separao de bica corrida quando no h lavagem aps a primeira

britagem, quando ento o material enviado para ser comercializado sem qualquer classificao.

Aps a no britador primrio, h a formao de pilhas-pulmo, que alimentam os britadores secundrios. O

britador secundrio pode s