1 - não ferrosos  II
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Introdução à metalurgia dos não 
ferrosos
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA
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Divisões da Metalurgia
A metalurgia pode ser dividida nas seguintes áreas:
Metalurgia física (propriedades)
Metalurgia mecânica (conformação)
Metalurgia extrativa (produção do metal)
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Concentração
Nas operações de metalurgia extrativa o minério é
recebido da mesma forma que ele é encontrado mina e, 
por isso, normalmente, esse deve ser submetido a 
alguma operação que permita separar os minerais de 
valor da ganga.
- redução de tamanho.
- flotação.
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\u2022 Ustulação
\u2022 Calcinação
\u2022 Redução
\u2022 Lixiviação
\u2022 Eletrorrefino
\u2022 Precipitação
\u2022 Fusão
\u2022 Refino ao fogo
\u2022 Eletroobtenção
\u2022 Extração por solvente
Metalurgia Extrativa
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Metalurgia Extrativa
Metalurgia extrativa é a ciência de extração de metais 
de seu minérios, concentrados ou rejeitos por 
métodos químicos. Ela é dividida em três ramos:
\u2022 Hidrometalurgia:Técnologia de extração de metais por 
métodos aquosos. (baixas temperaturas)
\u2022 Pirometalurgia: Técnologia de extração de metais por 
métodos térmicos a seco. (altas temperaturas)
\u2022 Eletrometalurgia: Técnologia de extração de metais 
por métodos envolvendo eletricidade.
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Metalurgia extrativa
ferrosos
pirometalurgia
hidrometalurgia
pirometalurgia
não ferrosos
Latão
Níquel
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Fluxogramas
Os processos ou combinações de processos que 
são utilizados em uma dada planta industrial são 
ilustrados, convenientemente, através de um 
fluxograma. 
Para a produção de um mesmo metal um 
fluxograma pode variar devido à:
- minérios com diferentes composições.
- diferentes fornecimentos de energia.
- diferentes demandas para o produto final.
- plantas de diferentes tamanhos.
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Os principais tipos minérios são:
- óxidos
(hematita - Fe2O3)
- sulfetos
(calcocita \u2013 Cu2S)
- silicatos
(Willemite \u2013 Zn2SiO4)
Franklinit (Fe,Mn,Zn)(Fe,Mn)2O4
Cuprite (CuO)
ChalcopyriteBornite (Cu5Fe S4)
Kyanite (Al2SiO5)
Willemite (Zn2SiO4)
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\u2022 O tratamento proposto para um minério é feito de 
acordo com a natureza química da matéria prima.
\u2022 As tendências da metalurgia extrativa é sempre 
processar minérios que se tornam cada vez mais 
pobres e produzir metais com pureza elevada. (O 
que não era minério ontem pode ser hoje!!!)
\u2022 Para que a extração de um determinado metal seja 
feita, torna-se necessário conhecer a natureza do 
minério, isto é, se ele é óxido, sulfeto, fosfato, 
silicato, etc.
\u2022 A pureza exigida para o produto final é de extrema 
importância.
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Operações Unitárias e Processos Unitários
\u2022 Operação unitária: Etapa de uma planta 
industrial onde o processo envolvidos é um 
processo físico.
\u2022 Processos unitários: Etapa de uma planta 
industrial onde o processo envolvido é um 
processo químico.
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Hidrometalurgia & Pirometalurgia
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Hidrometalurgia & Pirometalurgia
Processos pirometalurgicos são mais viáveis 
quando trabalhamos com minérios com alto teor e 
baixo nível de impureza (As, Pb, Hg, F-). Devido 
ao iminente esgotamento das reservas tradicionais 
de alto teor, a atenção dos metalurgistas se voltou 
para o tratamento de minérios com baixo teor. 
Problemas gerados pela extensiva moagem e 
flotação, fontes complexas entre outros acabam 
por inviabilizar a pirometalurgia para o tratamento 
desses minérios.
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Vantagens e desvantagens dos processos 
hidrometalúrgicos e pirometalúrgicos
- Tratamento de minérios de baixo teor
- Tratamento de minérios complexos
- Disposição dos resíduos
- Disposição de efluentes
- Geração de SO2
- Custo operacional
- Plantas processuais
- Cinética
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\u2022 Tratamento de minérios complexos
O tratamento de minérios complexos por métodos 
pirometalúrgicos é inapropriado contudo, apropriado 
para processos hidrometalúrgicos.
\u2022 Tratamento de minérios de baixo teor
Tratamento de minérios de baixo teor por 
pirometalurgia é inapropriado por causa da grande 
quantidade de energia necessária para fundir a ganga. 
Por outro lado, esses minérios são especialmente 
apropriados para extração por processos 
hidrometalúrgicos (podemos utilizar agentes lixiviantes
específicos).
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\u2022 Disposição dos resíduos
Resíduos de processos pirometalúrgicos são, 
normalmente, de maior granulometria e inertes 
(ex: escória). Resíduos de processos 
hidrometalúrgicos são sólidos finamente 
divididos que podem criar problemas quando 
secos e se molhados podem acabar sendo 
lixiviados (são não inertes).
\u2022 Disposição dos efluentes
Os efluentes pirometalúrgicos são gases e os 
efluentes dos processos hidrometalúrgicos são 
líquidos.
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\u2022 Geração de SO2
Processos pirometalúrgicos: SO2
Processos hidrometalúrgicos: So ou SO42-
\u2022 Custo operacional
Custos de processos pirometalúrgicos aumentam a 
uma maior velocidade para operações em 
menores escalas quando comparados com 
processos hidrometalúrgicos.
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\u2022 Plantas processuais
A engenharia de plantas hidrometalúrgicas é
mais complexa, necessitando de muitos 
controles químicos. (pH, Eh, [íons], etc)
Jarosita [KFe3(OH)6(SO4)2] (K+, Na+, NH4+, H+)
\u2022 Cinética
Os processos pirometalurgicos mostram sempre
vantagens cinéticas.
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\u2022 Escolha do processo 
Normalmente, um metal pode ser produzido de um minério 
ou concentrado por mais do que um tipo de processo. No 
entanto, a escolha entre os diferentes processos vai 
depender de vários fatores:
- Natureza do minério.
- Localização da mina.
- Pureza necessária para o produto final.
(Zn do processo RLE mais puro e é utilizado em ligas, Zn 
produzido por processo piro é utilizado para galvanização)
- Recuperação de impurezas.
- Reatividade dos metais presentes no minério.
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O tratamento extrativo para a maioria dos metais não-
ferrosos possuem muitas características em comum tanto 
para o processamento piro como para o hidro. Para um 
melhor entendimento dos tratamentos específicos, os 
metais não-ferrosos podem ser divididos em reativos e não 
reativos.
Metais não-reativos: Cu, Ni, Pb, Co, Au e Ag
Metais reativos: Al, Ti, Mg, Zn e U 
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Processos Pirometalúrgicos
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Pode-se estudar os processos pirometalúrgicos 
sobre dois pontos de vista:
1- Aspectos Químicos
2- Aspectos de Engenharia
Antes de discutir esses aspectos, vamos primeiro discutir 
a importância da formação de fases imiscíveis nos 
processos pirometalurgicos.
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Formação de fases imiscíveis
Durante a fusão de um determinado minério, os 
silicatos, os sulfetos, os arsenatos e os metais formam, 
cada um, uma fase fundida individual.
Todas essas fases estão presentes quando se funde o óxido de chumbo 
(obtido pela oxidação do sulfeto de chumbo) na presença de carbono. Nem 
sempre todas as fases estão presentes no processo, os sistemas mais 
comuns são metal/escória e mate/escória.
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Fusão da carga
Para facilitar o processo de fusão, um \u201cflux\u201d é
normalmente adicionado visando à combinação desse 
com os componentes com alto ponto de fusão e, dessa 
forma, dar origem a uma escória com baixo ponto de 
fusão.
CaO
SiO2
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Escória
São denominados óxidos básicos aqueles que fornecem íons 
oxigênio:
MO \ufffd M2+ + O2-
Um óxido ácido será aquele que absorve o oxigênio fornecido 
pelo óxido básico:
SiO2 + 2O2-\ufffd SiO44-
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Uma escória é considerada 
ácida se é rica em SiO2 e 
básica se é pobre em SiO2(rica em óxidos básicos).
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Existe um outro grupo de componentes em minérios que 
possuem a capacidade de combinar com escórias ácidas 
e escórias básicas, esses são chamados óxidos 
anfóteros.
[ ]1326232 23 OSiAlSiOOAl \u2192+
Nesse caso, o óxido de 
alumínio fornece íons de 
oxigênio de acordo com a 
reação:
Al2O3\ufffd 2Al3+ + 3O2-
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O óxido de alumínio pode também reagir com um óxido 
básico, como o CaO, para formar aluminato de cálcio:
[ ]4232 OAlCaCaOOAl \u2192+
Nesse caso, o óxido de 
alumínio reage como um 
óxido ácido:
2Al3+ + 3O2-\ufffd Al2O3