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Tecnologia dos Materiais Metlicos

e-mail: tiagogomes@des.cefetmg.brProfessor Tiago Gomes

O cobre o metal no ferroso mais utilizado, aps o alumnio, por ser excelente condutor de eletricidade e calor. Cobre A indstria de cobre primrio se organiza em torno de quatro formas, originados em etapas distintas dos processos de extrao, concentrao, fundio e refino.

Propriedades do cobre metlico

Minrio de cobre: corresponde ao mineral extrado da mina, cujo contedo oscila entre 0,7% e 2,5% de cobre.Produtos do cobreConcentrado de cobre: corresponde ao minrio de cobre que, atravs de um processo de moagem das rochas e mistura com gua e reagentes, passa a apresentar entre 30% e 38% de cobre.

Produtos do cobreCobre fundido: corresponde aos concentrados que, por meio de processos pirometalrgicos, se transformam no chamado cobre blister (98,5%).Cobre refinado: corresponde aos catodo com pureza de 99,9% de cobre.

Em relao ao cobre secundrio, pode-se citar dois tipos principais de sucata: Sucata para refino - a sucata industrial de processo, necessita de processamento de refino;

Sucata para uso direto - direcionada aos transformadores, sem necessidade de refino.

O cobre tem extenso uso nas indstrias de fios e cabos eltricos, que absorve mais de 50% desse metal, sendo o restante utilizado em ligas especiais, tubos, laminados e extrudados. Principais aplicaes do cobre metlico

As reservas mundiais de cobre, medidas e indicadas, atingem atualmente cerca de 607 milhes de t de metal contido. Considerando a demanda atual de cobre refinado, da ordem de 11,8 milhes de t por ms, tais reservas dariam para abastecer o mundo por cerca de 50 anos. Reservas de cobre no mundo

(27%) das reservas mundiais esto localizadas no Chile e nos Estados Unidos (15%). Ainda com valores representativos, pode-se citar Polnia (6%), Zmbia (6%), Rssia (5%) e Peru (4%). As reservas brasileiras medidas e indicadas atingiram, em 1995, 11,6 milhes de t de cobre contido, representando 1,9% do total mundial. Reservas de cobre

Os principais tipos de ocorrncia de cobre so de minrio sulfetado, de minrio oxidado ou ocorrncias mistas, com presena de sulfetos, xidos, hidrxidos e carbonatos. Como o cobre encontrado na natureza

Principais minerais:

CuFeS2 (Calcopirita);Cu2S (Calcocita);Cu3FeS3 (Bornita);Cu2O e; (Cuprita)CuCO3 Cu(OH)2 (Azurita)

Das reservas mundiais, cerca de 80% so de minrio sulfetado, como os da mina de Escondida, no Chile, podem ser lavradas a cu aberto e apresentam baixo teor de cobre, entorno 1,5.As reservas mundiais de alto teor encontram-se esgotadas, sendo que as mais ricas atualmente apresentam teores de cerca de 4% de cobre. Teor de cobre

Existem dois processos bsicos de produo de cobre primrio: o processo pirometalrgico, mais utilizado para os minrios sulfetados, e o processo hidrometalrgico, apropriado para a extrao de cobre de minrios oxidados de baixo teor. Processos de produo

A indstria de transformao do cobre tem incio a partir do minrio, cuja extrao se d a cu aberto ou em galerias subterrneas. Com um teor metlico que varia normalmente entre 0,7% e 2,5%, o minrio submetido britagem, moagem, flotao e secagem, obtendo-se o concentrado cujo teor de cobre contido j ultrapassa 30%. Processos iniciais

A calcopirita pulverizada e combinada com leo,guae detergente. Depois de injetar ar atravs da mistura, o sulfeto mineral revestido de leo atrado pelas bolhas de ar e arrastado para a superfcie junto espuma. O resduo no desejado, que denominado de ganga, deposita-se na parte inferior.Flotao

Flotao do cobre

Flotao

Tem o objetivo de separar a ganga e os sulfetos, ou seja, separar a escria do mate Forno de revrbero, ou Flash.Forno Flash

Forno FlashEste concentrado fundido no forno Flash, onde ocorre a oxidao do ferro e do enxofre, chegando-se a um produto intermedirio chamado matte, com 60% de cobre.

O matte lquido passa por um conversor e, atravs de um processo de oxidao (insufla oxignio para a purificao do metal ), transformado em cobre blister, com 98,5% de cobre, que contm ainda impurezas como resduos de enxofre, ferro e metais preciosos.

cobre blisterCobre blister o nome dado ao cobre que vazado do conversor, pois na solidificao formam-se bolhas (blisters) de SO2.

O cobre blister, ainda no estado lquido, passa por processo de refino a fogo , de acordo com as reaes a seguir.2Cu2S + 3O2 2Cu2O + 2SO2 (I)2Cu2O + Cu2S 6Cu + SO2 (II)Refino a fogoO cobre ento refinado a fogo moldado em uma mquina (roda de moldagem) obtendo-se no final do processo nodos de cobre , com pureza 99,4% de cobre contido.

Aps resfriados, os nodos so colocados em clulas eletrolticas.

Aplicando-se uma corrente eltrica, o cobre se separa do nodo e viaja atravs do eletrlito at depositar-se no catodo de cobre, com pureza superior a 99,99%.

nodos de cobre, pureza de 99,5%.

Refino eletroltico do cobre

O cobre normalmente usado em sua forma pura, mas tambm pode ser combinado com outros metais para produzir uma enorme variedade de ligas. Cada elemento adicionado ao cobre permite obter ligas com diferentes caractersticas.

Caractersticas tais como: maior dureza, resistncia a corroso, resistncia mecnica, usinabilidade.Ligas de cobre

Cobre e OuroO ouro 18 quilates: mistura de 75% de ouro e 25% de cobre (a quantidade de ouro na liga indicada em quilates: o ouro puro o ouro 24 quilates, portanto, quanto mais baixo for o nmero de quilates, menor ser a quantidade de ouro).Cobre e EstanhoA combinao destes metais forma o grupo dos bronzes e o contedo de estanho pode chegar a 20%. utilizado em tubos flexveis, torneiras, varetas de soldagem, vlvulas, buchas, engrenagens.