Aula 2- Materia Prima

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Matéria Prima
Prof. Araken Patusca Linhares
Ferro - Origem e Definições
• Do latim ferrum, elemento químico de símbolo Fe;
• À temperatura ambiente, o ferro encontra-se
no estado sólido,
• É extraído na forma de minério, que depois de
passado para o estágio de ferro-gusa, através de
processos de transformação, é usado na forma de
lingotes.
• Controlando-se o teor de carbono, que ocorre de
forma natural no minério de ferro, dá-se origem a
várias formas de aço.
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Ferro - Origem e Definições
Quarto elemento mais abundante na crosta terrestre, 
Não é encontrado isolado na natureza,
Principais minérios são:
▪ Hematita (Fe2O3 – imagem abaixo),
▪ Magnetita (Fe3O4),
▪ Siderita (FeCO3),
▪ Limonita (Fe2O3.H2O) e
▪ Pirita (FeS2).
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FERRO IMPORTÂNCIA E IMPACTOS DE 
SUA EXTRAÇÃO
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Ferro - Origem e Definições
Importante período da história chamada de Idade do 
Ferro. 
• Utilizado para:
• Produção de aço,
• Produção de ferramentas
• Máquinas,
• Veículos de transporte (automóveis, navios, etc),
• Como estrutura de pontes, edifícios, etc
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OBTENÇÃO 
DO AÇO
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Aço
É uma liga metálica composta por aproximadamente:
▪ 98,5% de Fe (ferro),
▪ 0,5 a 1,7% de C (carbono)
▪ traços de Si (silício), S (enxofre) e P (fósforo).
Essa liga metálica possui cor branco acinzentada, ponto de 
fusão próximo de 1300 ºC e densidade igual a 7,7 g/cm3.
O aço possui maior preferência em razão de suas
propriedades, como poder ser forjado, laminado e
extrudado, mais difícil de ser feito com o ferro metálico;
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Aço
Possui maior resistência mecânica e maior dureza,
propriedade levada em consideração ao se usar aço em
objetos de corte.
Baixo custo em relação a outros metais e ligas metálicas
que também possuem boa resistência mecânica.
Aplicado na fabricação em diversos tipos de ligas
metálicas com diferentes propriedades, como exemplo:
▪ Aço inoxidável, que é composto de 74% de aço
comum, 18% de Cr (cromo) e 8% de Ni (níquel).
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Aço
O aço inoxidável não se oxida ou não sofre corrosão
facilmente, como o ferro.
A razão é a presença de cromo em sua constituição. Esse
metal reage com o oxigênio do ar e forma uma fina e
invisível camada de óxido de cromo que dificulta que o
ferro sofra corrosão, formando a ferrugem.
Há também as ligas:
▪ Invar, que possui 64% de aço e 36% de níquel
▪ Platinite, formada por 54% de aço e 46% de niquel.
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Aço
Ambas possuem como principal propriedade o baixo
coeficiente de dilatação volumétrica, sendo que a
primeira liga é usada em pêndulos, cronômetros, réguas
graduadas e outros instrumentos de precisão.
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Aço
A platinite é usada em partes metálicas soldadas ao vidro
nas lâmpadas incandescentes.
Há a liga de aço com 94% de Fe (ferro), 5% de W
(tungstênio) e 1% de C (carbono), extremamente duro,
muito usado em ferramentas de corte.
A liga formada por 86% de Fe (ferro), 13% de Mn
(manganês) e 1% de C (carbono), cuja propriedade
principal é a dureza, usada na fabricação de trilhos.
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OBTENÇÃO 
DO 
ALUMÍNIO
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Alumínio
▪ Apresenta características peculiares, é 
▪ Maleável, 
▪ Leve (densidade abaixo de 5g/cm3
▪ Muito resistente à corrosão.
▪ Metal mais versátil, com dele, pode-se confeccionar,
além de panelas, o papel-alumínio, atóxico, é utilizado
para proteger alimentos, painéis coletores de energia
solar e muitas outras coisas.
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Processo de produção do alumínio
▪ O alumínio é produzido a partir da bauxita.
▪ Trata-se de um processo de produção difícil, pois exige
muita energia elétrica.
▪ A bauxita de cor marrom-avermelhada sofre um
processo de purificação para que se possa extrair a
alumina de outras substâncias, como, por exemplo, o
óxido de ferro 3 (Fe2O3).
▪ Pode-se utilizar o processo Bayer ou eletrólise
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Processo Bayer
O bauxita é retirada da jazida e estocada no pátio de MP,
dela são retirados vegetais e rochas.
Esse material é moído através de martelos na passagem
pela esteira.
No percurso, a bauxita é submetida à ação de
eletroímãs, que tem como função de retirar
componentes metálicos ferrosos indesejados
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Processo Bayer
O processo Bayer é composto por quatro etapas sendo elas:
1. Digestão,
Na primeira etapa do processo, o minério britado é misturado
com uma solução de soda cáustica (NaOH), formando uma
pasta com alta concentração de sólidos, que será autoclavada e
receberá novas doses de NaOH.
Nestas condições, um licor verde (solução rica em hidróxidos
solúveis) é formado pela dissolução das espécies de alumínio
conforme as reações.
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Processo Bayer
O processo Bayer é composto por quatro etapas sendo elas:
1. Digestão,
2. Clarificação,
Essa etapa consiste em processos
de sedimentação (em espessador) e
filtração.
Nesta etapa a lama vermelha é
separada do licor rico em hidróxido
de alumínio e bombeada para áreas
de deposição (lagos)
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Processo Bayer
O processo Bayer é composto por quatro etapas sendo elas:
1. Digestão,
2. Clarificação,
3. Precipitação
Onde o corre à precipitação
do hidróxido de alumínio em
solução pelo processo de
“cristalização por semente”.
A precipitação pode ser
entendida como a operação
reversa à digestão
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Processo Bayer
O processo Bayer é composto por quatro etapas sendo elas:
1. Digestão,
2. Clarificação,
3. Precipitação
4. Calcinação
O hidróxido de alumínio é
lavado para retirada da soda
restante, eu é seguida por
calcinação, que resulta na
alumina pura, de aspecto
arenoso e branco, que será
utilizada com o matéria prima
para produção do alumínio.
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Obtenção por eletrólise
▪ Processo de Hall-Héroult, realiza a eletrólise ígnea da
alumina fundida na criolita;
▪ A criolita abaixa o ponto de fusão da alumina cerca de
1000 ºC.
▪ O processo consiste em colocar a mistura fundida da
alumina com a criolita num recipiente feito de ferro ou
de aço, com eletrodos de carbono (polo positivo)
mergulhados nessa mistura.
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Obtenção por eletrólise
▪ O recipiente de aço revestido com carvão, atua como
cátodo, polo negativo, onde ocorre a redução dos
cátions do alumínio.
▪ O alumínio formado permanece no estado líquido, pois,
o seu ponto de fusão é menor que o da mistura
criolita+alumina, sendo igual a 660,37 oC.
▪ Como sua densidade é maior que a densidade da
mistura, ele desce para o fundo do recipiente, onde é
coletado por escoamento, e colocado em moldes e seu
resfriamento o solidifica.
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Eletrodo de carvão 
ligado ao polo positivo
Gerador de 
corrente elétrica
Saída de gás 
carbônicoRevestimento 
de carvão 
ligado ao polo 
negativo
Mistura de 
alumina e 
criolita fundida
Saída do 
alumínio
Alumínio fundido
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OBTENÇÃO 
DO COBRE
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Cobre
▪ A ocorrência do cobre pode ser no estado natural e
combinado: calcopirita, calcosina, covelita, cuprita,
tenorita, entre outras.
▪ Para obter o cobre a partir de sulfetos, fazemos a
ustulação1 do minério concentrado através da flotação2.
1.Operação de fazer expelir uma substância de outra, por meio de aquecimento em estufa, para
promover sua decomposição e oxidação de alguns elementos.
2.Processo de separação de partículas sólidas de diferentes naturezas pela suspensão em um
líquido do qual elas serão removidas.
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Obtenção do CobreÉ preciso remover o enxofre por meio da calcinação do
minério.
Desse processo, sai o cobre bruto, que pode ser refinado
em fornos para a obtenção do cobre metalúrgico ou,
então, ser submetido à eletrólise para atingir um grau de
pureza maior.
Na eletrólise, o cobre puro é depositado no cátodo.
Também é possível fundir esse cobre para a produção do
cobre blister, do iodo, que resulta do processo eletrolítico,
retiram-se ouro e prata como subprodutos.
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Aplicações do Cobre
Em face de sua resistência à corrosão e elevada 
condutividade térmica, é empregado como matéria-prima 
na fabricação:
• tubulações, 
• cabos,
• fios,
• lâminas,
• arames,
• automóveis e
• eletrodomésticos.
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Aplicações do Cobre
Também em aparelhos eletroeletrônicos e componentes,
de motores elétricos, de interruptores, de circuitos
integrados e na cunhagem de moedas.
O cobre cátodo é usado para a produção de lingotes,
placas para laminação de chapas e barras de secção
circular para laminação ou fiação.
Os óxidos de cobre são usados na coloração de vidros, na
pintura de cascos de navio e, associados a outros metais,
formam materiais supercondutores.
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Aplicações do Cobre
O sulfato de cobre II é empregado na galvanoplastia e em
pintura, na purificação da água, como veneno agrícola e
como conservante da madeira.
O cloreto de cobre II é usado como catalisador, como
branqueador na indústria petrolífera e como agente
oxidante em corantes.
Sulfato de Cobre (II) ou Sulfato Cúprico é um composto químico. Este sal existe sob
algumas formas, que se diferem por seu grau de hidratação
Cloreto de cobre (II) ou cloreto cúprico é composto químico inorgânico. Apresenta-se
como um sólido amarelo acastanhado quando anidro e esverdeado quando hidratado. É
utilizado na produção laboratorial do cobre metálico
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LIGAS 
METÁLICAS
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Materiais Metálicos
• Estão distribuídos de forma irregular pela crosta do planeta, e não
é comum encontrá-los em estado natural, de forma pura.
• São encontrados juntos a outros elementos minerais, e com grande
quantidade de impurezas.
• A natureza pode nos oferecer cerca de 70 metais puros.
• Unidos a outros elementos, formam os compostos, os mais comuns
são os óxidos.
• Chamamos de “LIGA” quando dois ou mais metais são fundidos.
• Os materiais metálicos podem ser divididos em dois principais
grupos: ferrosos e não ferrosos.
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Resumo dos Materiais Metálicos
▪ Como exemplo de materiais ferrosos (com Fe), pode-se
citar o aço comum, aços inoxidáveis, aços ligados e os
ferros fundidos.
▪ Já o alumínio, o cobre e o bronze, são exemplos de
materiais não-ferrosos.
▪ Os ferrosos apresentam uma dureza e uma maior
resistência que os não-ferrosos, e os metais não ferrosos
são geralmente mais fáceis de se deformar, facilitando o
trabalho de conformação.
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Propriedades dos Materiais Metálicos
As mais comuns dos materiais metálicos são:
▪ resistência à ruptura;
▪ dureza;
▪ tenacidade (absorve energia na região plástica);
▪ resistência ao impacto;
▪ resistência à corrosão;
▪ resistência ao desgaste.
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Ligas Metálicas
▪ Ouro 18 quilates (75% de ouro, 13% de prata e 12% de
cobre). Propriedades: macio, pode ser facilmente
riscado, mantém o brilho, possui dureza adequada para
a joia e durabilidade.
▪ Bronze (67% de cobre e 33% de estanho). Propriedades:
resistência ao desgaste, muito usado para produzir
sinos, medalhas, moedas e estátuas.
▪ Latão (de 95 a 55% de cobre e de 5 a 45% de zinco).
Propriedades: alta flexibilidade.
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Ligas Metálicas
▪ Amálgama (70% de prata, 18% de estanho, 10% de cobre
e 2% de mercúrio). Propriedades: resistência à oxidação e
maleabilidade. Muito usada em obturações nos dentes.
▪ Liga wood (liga de Bismuto ou de metal fusível) (50% de
bismuto, 27% de chumbo, 13% de estanho e 10% de
cádmio). Propriedades: baixa temperatura fusão (em
torno de 68ºC), sendo usado em fusíveis elétricos de
chuveiros e ferros elétricos.
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Ligas Metálicas
▪ Solda (67% de chumbo e 33% de estanho). Principal 
propriedade: baixo ponto de fusão. É usada em solda de 
contatos elétricos.
▪ Magnálio (90% de alumínio e 10% de magnésio). 
Principal propriedade: é bastante leve. Usado em peças 
de aviões e de automóveis.
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Platinite Invar
Aço Inox
Latão BronzeWood ou Metal Fusível
Amálgama Ouro Magnálio
Sua aplicação é na 
parte soldada ao vidro 
das lâmpadas 
incandescentes.
muito usado em 
pêndulos, cronômetros, 
réguas graduadas e 
tubos de televisor
Aplicação em produtos 
químicos, tubulações, indústria 
alimentícia e farmacêutica, 
cozinhas, talheres, dentre outras 
aplicações
usado em instrumentos 
musicais de sopro, (trompete, 
flauta, saxofone etc.), peças 
de máquinas, tubulações, 
armas e torneiras.
sendo usado em 
fusíveis elétricos de 
chuveiros e ferros 
elétricos.
muito usado para produzir 
sinos, adornos, medalhas, 
moedas e estátuas.
Muito usada em 
obturações nos 
dentes
Sem comentários
Bastante leve. Muito 
usado em peças de 
aviões e de automóveis.
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