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8/17/2019 Aula 8 Produção do zinco, estanho e chumbo.pdf
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METALURGIA DOS
NÃO-FERROSOS
(Zn, Sn e Pb)
Disciplina: Processamento de Materiais Metálicos
Profa: Maria Roseane de Pontes Fernandes
8/17/2019 Aula 8 Produção do zinco, estanho e chumbo.pdf
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• Zinco
-Dentre os metais não ferrosos o zinco é o terceiro metal mais consumido no
mundo, depois do alumínio e do cobre;
-O zinco é o 23º elementomais abundante na crosta
terrestre.
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• Zinco
-O principal mineral de zinco é a blenda ZnS;
-Sua ganga é de natureza sílico-calcária, podendo, às vezes, conter galena(mineral de chumbo), sulfeto de cádmio e ferro (na forma de pirita).
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• Zinco
Outros minerais são a "smithsonita" (ZnCO3) e a "willemita" (ZnSO4)
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Metalurgia dos não-ferrosos
http://www.zwm.com.pt/index.php?option=com_content&view=article&id=130&Itemid=213&lang=pt
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• Produção do zinco
-Os minérios são inicialmente concentrados de modo a elevar-se o teor de
zinco para 50 ou 60%;
-A concentração é realizada por gravidade ou por flotação;
-O concentrado, além de Zn, apresenta Pb, Fe, Ca, Cu, S (em teores
elevados, pois o minério é sulfeto) e, eventualmente, tálio, índio, gálio,
germânio, selênio e telúrio.
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• Produção do zinco
-No processo pirometalúrgico, o minério concentrado sofre uma operação
inicial de "ustulação", à T entre 550ºC e 600ºC, com o objetivo de dessulfurá-
lo, sendo a reação fundamental a seguinte:
-Também as impurezas Fe, Cu, Cd, Sb e As são oxidadas nas formas
respectivamente de Fe2O3, CuO, CdO, Sb2O3 e As2O3;
-Misturado com coque, o minério ustulado, ou seja, o ZnO, é levado a uma
retorta, onde é submetido a um processo de destilação, a cerca de 1400ºC,
ocorrendo a seguinte reação básica:
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• Produção do zinco
-Resultando, pois, zinco no estado de vapor, de pureza aproximada 98% e
contendo ainda Pb, Cd e Fe;
-O vapor de zinco é condensado, resultando zinco líquido, que é vazadoperiodicamente em lingotes;
-Estes são submetidos a um processo de refinação, que pode ser realizado ou
por "liquação" ou por "destilação fracionária";
-No primeiro caso, o zinco é fundido em forno de revérbero. Como o Zn e o Pbnão se misturam no estado líquido, ocorre uma separação em duas camadas,
a superior constituída de zinco;
-As impurezas e os outros óxidos sobrenadam o banho e são periodicamente
retirados. Resulta "zinco metálico", com pureza que pode atingir 99,99%;
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• Produção do zinco
-Na "destilação fracionária" utiliza-se o princípio das diferenças de pressão de
vapor e de pontos de ebulição do zinco e das impurezas;
-Obtém-se também "zinco metálico" com pureza de 99,99%.
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• Produção do zinco
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• Produção do zinco
-No processo hidrometalúrgico, as primeiras fases - concentração e ustulação
são idênticas às do processo anterior, resultando igualmente ZnO;
-Este é submetido a uma operação de "lixiviação", realizada pelo ataque comuma solução de ácido sulfúrico a 10% de concentração a 60ºC;
-Resulta uma solução de ZnSO2 que deve ser purificada, sendo, para isso,
submetida a operação de concentração e filtragem;
-A "purificação" permite eliminar as impurezas Cu, Cd, Fe, As e Sb;
-A eliminação do ferro é feita pela oxidação do sulfato ferroso por meio de
MnO2 e a eliminação do Cu e do Cd é levada a efeito pela adição de pó de
zinco;
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• Produção do zinco
-Opera-se essa eletrólise com elevada densidade de corrente (350 a 1000
ampéres/m2), T em torno de 400ºC e tensão aproximada de 3,5 volts;
-O zinco deposita-se no catodo, com pureza que pode ser superior a 99,98%;
-Dos resíduos do banho, recupera-se cádmio, cobre e, eventualmente, metais
preciosos e germânio.
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• Produção do zinco
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• Produção do estanho
-Inicialmente, procede-se, por intermédio de mesas vibratórias, flotação e
separação magnética, a uma determinada concentração;
-O concentrado é submetido a uma "ustulação" de modo a serem removidos oenxofre, arsênio e o antimônio. No processo, o enxofre e o arsênio são
transformados em óxidos voláteis, ao passo que o chumbo, o bismuto, o cobre
e o zinco são convertidos de sulfetos a óxidos;
-Em seguida, procede-se a uma lavagem com ácido sulfúrico diluído. Neste
momento, o produto contém cerca de 70% de SnO2, com certa quantidade deóxido de ferro;
-Segue-se a fase de redução, cuja reação básica é a seguinte:
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• Produção do estanho
-O SnO2 é misturado com coque e fundente e levado a um forno de revérbero
ou elétrico;
-O processo, aparentemente simples, apresenta certas dificuldades, entre asquais a T final de redução, que não pode ser muito elevada, para evitar perdas
do metal por volatilização;
-A redução propriamente dita é feita a T relativamente baixas, mas para a
formação da escória são exigidas T mais elevadas que produzem uma liga Fe-
Sn contendo geralmente 75% de Sn e 25% de Fe;
-O estanho metálico obtido apresenta uma pureza de 97 a 98,5%, devendo
pois ser refinado, por processos de liquação ou eletrolítico.
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• Produção do chumbo
-O principal minério é a galena PbS, em que o teor de chumbo varia de 1 a
12% e as impurezas são mais frequentemente de natureza silicosa; às vezes,
são calcárias;
-Nesses minérios, os outros elementos metálicos que podem ocorrer são:
zinco, prata, cobre, antimônio, arsênio, bismuto, cádmio, estanho, germâmio,
ouro, selênio etc;
-De início, procede-se à concentração do minério por flotação, resultando um
concentrado contendo de 40 a 80% de chumbo, 4 a 15% de zinco e 2 a 3% decobre;
-Antes da redução, realizam-se as fases de "ustulação" e "sinterização", em
que as reações fundamentais são as seguintes:
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• Produção do chumbo
-Da "sinterização" resulta um aglomerado poroso, contendo 1,5 a 2,0% de
enxofre e em condições adequadas para a operação seguinte que é a
"redução";
-Esta se faz em "forno de cuba", onde se introduz o "sinterizado", coque e
fundente. O coque atua como combustível e redutor. A redução é direta e
indireta:
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• Produção do chumbo
-O fundente, contendo material ferroso, desloca o chumbo do sulfeto
remanescente ou da escória silicosa, de acordo com as reações:
-Os materiais líquidos juntam-se no cadinho do forno e se separam por
diferença de densidades: embaixo, o chumbo metálico, mais acima uma
substância constituída de arsenietos de chumbo, cobre, ferro etc., chamada de
"speisse", e na superfície a escória;
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• Produção do chumbo
-O chumbo, de pureza entre 92 e 99%, é vazado e submetido a processos
sucessivos de refinação, para separação do cobre, do arsênio, do estanho, do
antimônio, do ouro, da prata, do zinco e do magnésio;
-O resultado final é chumbo de pureza mínima correspondente a 99,94%.
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