Relatório Metais Ligas Ferrosas e Não-Ferrosas

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THAÍS SIMÕES TAVEIRA
RELATÓRIO PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO
LAVRAS – MG
2021
UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
RELATÓRIO PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO
Disciplina GNE387: Processos metalúrgicos de
Fabricação, administrado pelo professor
Osmar de Sousa Santos
LAVRAS – MG
2021
1. INTRODUÇÃO
A humanidade, desde os primórdios, busca atender às suas necessidades conforme a
disponibilidade de recursos e as condições adequadas para sobreviver e se adaptar,
caracterizando-se inicialmente como grupos de caçadores-coletores nômades. No entanto,
conforme os grupos humanos foram crescendo, surgiu a necessidade do desenvolvimento de
artefatos bélicos, além dos artefatos domésticos já produzidos para caça e coleta de
alimentos. Esse desenvolvimento foi sendo cada vez mais perceptível e primordial à medida
que a humanidade foi evoluindo e tornando-se sedentária, levando ao surgimento da
agricultura e a domesticação dos animais, o que de fato foi possível por meio dos
conhecimentos adquiridos em relação aos materiais e aos seus processos.
Neste contexto, uma das classes de materiais mais importantes surgiu por volta de
9000 a 3500 a.C., conhecida como Idade do Cobre, dando início a Idade dos Metais. A partir
disso, uma extensa variedade de materiais metálicos foram sendo descobertos, juntamente
com o surgimento de técnicas para sua utilização. Acredita-se que o ferro começou a ser
utilizado por volta de 3000 a.C., depois disso, técnicas foram sendo aprimoradas até que se
fundisse o minério para obtenção do mesmo [1]. No entanto, com a rápida evolução
tecnológica e científica, atualmente, sabe-se que além das ligas ferrosas, aplicadas em ferros
fundidos e na fabricação de aços, as ligas metálicas não-ferrosas são amplamente
direcionadas às aplicações tecnológicas, sendo estes os principais metais utilizados: alumínio,
cobre, titânio, magnésio, titânio e zinco.
Portanto, neste presente trabalho, trataremos de processos metalúrgicos de fabricação
relacionados às ligas ferrosas e não-ferrosas, levando em consideração o desenvolvimento
técnico-científico atual e seus efeitos sobre a produção desses materiais. Trataremos, em
especial, do processo de redução direta do minério de ferro e a produção do ferro gusa, das
aplicações dos processos pneumáticos em aciarias, do processo Hall-Hérout, do processo
Kroll para obtenção do titânio e por fim, do processo de obtenção do cobre. É importante
salientar que o objetivo do mesmo é fixar o conteúdo abordado nas vídeo-aulas e auxiliar na
compreensão de temas de extrema importância para a formação do Engenheiro de Materiais
no que diz respeito aos materiais metálicos e seus processos de obtenção.
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Processo de produção das ligas metálicas ferrosas
O processo de produção das ligas metálicas envolve uma série de atividades antes do
minério ser convertido em uma ferro liga. Até a chegada da matéria-prima no forno elétrico,
o minério é entregue à indústria a granel e preparado em processos como trituração, triagem,
lavagem, moagem e, algumas vezes, destinado a processo de beneficiamento, como flotação,
fundição e refino. Geralmente, anterior a qualquer produção de ferro liga, realiza-se a
sinterização, briquetagem ou peletização (minérios de óxidos ou concentrados) das
matérias-primas através da pré-redução parcial e metalização parcial de ferro e alguns
elementos de ligas tornando-se adequados para fundição final [2]. Dito isso, o que nos
interessa neste contexto é compreender o primeiro processo de obtenção do ferro a partir do
minério, a redução direta.
2.1.1 Redução direta do minério de ferro
O processo de redução direta é uma alternativa ao uso do alto forno para a fabricação
de um produto intermediário com as mesmas funções básicas do ferro gusa produzido pelo
alto forno, pois este outro produto intermediário, denominado ferro esponja, também se
destina ao uso na aciaria para a produção de aço. No entanto, o ferro esponja é fabricado com
o gás natural e gera um menor volume de produção quando comparado com o alto forno,
sendo indicado para situações onde justamente é desejável um menor volume de produção
[3].
O ferro-esponja ou DRI (Direct Reduced Iron) é transformado em ferro metálico
através de reações químicas envolvendo o estado sólido (minério) e o gasoso (gases
redutores). Neste processo o minério de ferro não passa pelo estado líquido como ocorre com
o ferro-gusa. Isto confere ao ferro-esponja algumas desvantagens que prejudicam o seu
desempenho nas aciarias. Pode-se citar a redução no rendimento metálico e o maior consumo
de energia elétrica como principais impactos de sua utilização intensiva. Além disso, o
ferro-esponja apresenta menor quantidade de ferro total (maior quantidade de impurezas) do
que o ferro-gusa e também apresenta óxidos de ferro remanescentes em sua estrutura (menor
metalização). Por isso, para torná-lo mais competitivo, inúmeras melhorias no processo têm
sido promovidas para aumento da metalização [4].
Dentre os processos de redução direta mais conhecidos, podemos citar: HyL (Hayata
y Lamina) do México, Midrex do Canadá, Armco, H. iron, SL-RN e Purofer, sendo que é
importante salientar que em todos esses processos, embora a temperatura seja elevada, é
inferior à temperatura de fusão do material.
No processo Midrex, uma mistura de gases contendo metano e gases reformados (a
1000 ºC num catalisador) é introduzida no forno junto com o minério de ferro (geralmente
em pelotas), no qual a parte superior corresponde à zona de redução e a parte inferior à zona
de resfriamento. A redução ocorre a 760 ºC com tempo de residência em torno de 6 horas. Na
zona de resfriamento introduz-se gás frio e recolhe-se lateralmente finos e gases para a
purificação, enquanto na parte inferior do forno retira-se o ferro esponja. Na purificação o
metano (CH4) e o vapor d’água (H2O) são transformados em CO e H2, mistura gasosa que é
efetivamente o agente redutor. Esta mistura gasosa redutora é adicionada ao metano na
reforma que gera o gás novamente introduzido no forno para a redução [3].
No processo HyL também num forno de cuba e com tempo de residência de 6 horas, é
realizado carregamento na parte superior do forno e logo abaixo está a zona inicial de
redução (que utiliza gases reciclados). Mais abaixo a zona de redução final e mais abaixo
ainda a zona de resfriamento, onde é realizada a retirada do ferro esponja. Logo, percebe-se
que os processos Midrex e HyL são de redução a gás. Porém, outros processos de redução
direta, como SL_RN, Allis-Chamers e Hoganas, entre outros, são de redução por sólido [3].
As reações envolvidas no processo são:
3Fe2O3 + H2 = 2Fe3O4 + H2O
3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + H2 = 3FeO + H2O
Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2
FeO + H2 = Fe + H2O
FeO + CO = Fe + CO2
Reforma: CH4 + H2O = CO + 3H2 e H2O + C (de Fe3C) = CO + H2
Resfriamento: CH4 → Fe3C
O processo Midrex produz ferro esponja com 92-95 % Fe, 2-5 % C, S = 0,008 %.
Na sequência: Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe.
A mistura de pelotas e minério contém de 1 a 2,5 % de carbono. Além da composição
do material de entrada, outros fatores importantes são: superfície específica, condutividades
térmica e elétrica, mudança de estrutura cristalina (que influi nos três fatores anteriores) e a
absorção ou repulsa de carbono. Dito isso, sabe-se que no gás reformado deve ser controlado
o teor de carbono, já que se a temperatura do gás reformado subir muito, cai o teor de
carbono no ferro.
As reações químicas envolvidas no processo são:
CH4 + H2O = CO + 3H2
CH4 = C + 2H2
CH4 + CO2 = 2CO + 2H2O
H2O + C = CO + H2
CO + H2O = CO2 + H2
CH4 + ½ O2 = 2H2 + CO
Fe2O3 → Fe3O4
Fe3O4 → FeO
FeO → Fe
A temperatura máxima de precipitação do carbono é 800 ºC. Dependendo da
temperatura, a precipitação do carbono ocorre na faixa de 30 a 40 % de CO e 35 a 70 % de
CO2. No entanto, para temperaturas superiores a 800 ºC o H2 passa a ser o principal agente
redutor, porém para temperaturasinferiores a 800ºC o principal agente redutor é o CO:
3Fe + 2CO = Fe3C + CO2
3Fe + CO + H2 = Fe3C +3H2
2.1.2. Produção do ferro gusa
O ferro gusa, material metálico composto majoritariamente por ferro, contendo
também altos teores de carbono (da ordem de 4,5 %) e altos teores de impurezas (enxofre,
fósforo e outros elementos), é produzido a partir do minério de ferro aglomerado sob a forma
de sínter ou pelotas (obtidos respectivamente nos processos de sinterização e pelotização), ao
qual são adicionados fundentes (cal, sílica e substâncias semelhantes) e o chamado coque
metalúrgico (basicamente o resultado da coqueificação do carvão mineral ou vegetal), a qual
é sucedida pela conversão do ferro gusa em aço na chamada aciaria [5].
A obtenção de ferro gusa geralmente ocorre no chamado alto forno, onde o minério
de ferro é introduzido sob a forma de sínter ou pelotas (o minério inicialmente contendo
cerca de 99 % de Fe2O3, que após ser submetido à sinterização ou pelotização, que reduz o
teor de Fe2O3 para cerca de 80 %), é transformado em ferro gusa líquido com teor de ferro
da ordem de 95 %, contendo cerca de 4,5 % de carbono, 0,3 a 0,7 % de silício, 0,01 a 0,04 %
de enxofre, no máximo 0,1 % de fósforo e cerca de 0,15 % de manganês. Além disso, produz
escória contendo 30 a 40 % de SiO2, 5 a 15 % de Al2O3, 35 a 45 % de CaO, 5 a 15 % de
MgO e 1 a 2 % de enxofre [5].
Em suma, o alto forno consiste em um reator de troca de massa e energia em contra
corrente, sendo revestido internamente com material refratário e aço do lado externo, com
uma alta de 10 andares. A alimentação é realizada por meio de um funil no topo do reator e a
disposição do minério mais o calcário é feita de forma homogênea na vertical (em camadas
alternadas com coque), esse funil também serve para conter os gases e poeiras provenientes
do processo. O tempo de residência é de 8 horas aproximadamente. Além disso, o ar
aquecido (O2) é inserido pelo fundo do reator (bocais) que ascendem rapidamente até o topo,
sendo exaustos por respiros, com tempo de residência de apenas 20 segundos. Já na zona do
coque ativo, próximo aos bocais, o coque e o ar que é injetado reagem fortemente produzindo
muito calor e gases. Nesta região, o carbono se encontra em excesso, por isso o principal
produto dessa queima é o CO, que é essencial para reações de formação do ferro metálico. A
conversão do minério em metal acontece na zona de redução, onde o metal segue para a zona
de fusão, percolando através do coque ativo e se acumulando no fundo do reator, de onde é
retirado. O calcário é então decomposto em óxido de cálcio e dióxido de carbono, conforme
passa através do forno, sendo que esse óxido se combina com os silicatos presentes no
minério, produzindo a escória que é fundida na zona de fusão. Essa escória é fundamental no
processo de limpeza das impurezas do ferro fundido [6].
2.1.3 Aplicações dos processos pneumáticos em aciarias
Após a produção de ferro gusa ou do próprio ferro esponja, esses produtos são
encaminhados para a aciaria, onde ocorre a produção de aço, que consiste na eliminação de
grande parte do carbono e redução das impurezas presentes no material. O teor de carbono
deve ser reduzido de 4,5 % para menos de 2 %, conferindo a maleabilidade característica do
aço, além dos teores dos outros elementos tidos como impurezas (fósforo, enxofre, silício e
manganês, eliminadas na escória), que também são reduzidos pela aplicação de um jato de
oxigênio a temperaturas entre 1300 e 1600 ºC, de acordo com as especificações técnicas de
composição química de cada aço. O carbono e os demais elementos são oxidados, sendo
eliminados como gases (CO e CO2) ou na escória [7].
Diante disso, sabe-se que os processos pneumáticos são aqueles em que ar ou
oxigênio puro é soprado sob pressão, através ou sobre a superfície do ferro gusa líquido para
produção do aço, sendo amplamente utilizado conversores pneumáticos para tal objetivo.
Assim, os principais tipos de conversores são LD, Q-BOP e Processos de Sopro Combinado.
i) Conversor do tipo LD: trata-se de um processo de refino primário dos aços no
qual as impurezas do ferro gusa (carga metálica líquida) provenientes dos altos-fornos e,
eventualmente das sucatas (carga metálica sólida) parcialmente gerada dentro da própria
usina e/ou comprada de fornecedores externos, são oxidadas, por oxigênio soprado em uma
lança supersônica, incorporando-se à escória formada por compostos não metálicos
(fundentes e escorificantes) adicionados durante o processo de sopro dentro destes reatores.
O mecanismo consiste em realizar o carregamento das cargas metálicas no reator,
inicialmente inclinado, e após o carregamento submeter o banho metálico (gusa e sucatas) a
um sopro de oxigênio de alta vazão com uma lança especial para tal finalidade. Durante o
sopro são adicionadas outras matérias-primas (fundentes e escorificantes) que formarão uma
escória na qual as impurezas do gusa e sucata (Mn, P, S, etc) na forma de óxidos formados
pela oxidação destes elementos pelo oxigênio soprado serão retidos. Além disso, o carbono
será oxidado nas formas de CO e CO2 formando um gás que será captado pelo sistema de
sucção do forno. Junto a este gás será arrastado particulados pelo sistema de despoeiramento,
sendo importante salientar que todo este processo libera grande quantidade de energia na
forma de calor [8].
ii) Conversor tipo Q-BOP: neste tipo de conversor tem-se ventanas refrigeradas e
refratárias ainda mais resistentes e uma tecnologia de injeção de hidrocarbonetos por uma
ventana concêntrica, externa à do oxigênio. Dito isso, temos como vantagens em relação ao
conversor do tipo LD um melhor rendimento em função da menor oxidação da escória, uma
melhor desfosforação e dessulfuração, em consequência de um menor desequilíbrio químico
entre metal e escória, uma alta reprodutibilidade do processo e por fim, a possibilidade de
produzir aço de carbono com menor oxidação. Todavia, o sopro submerso (por baixo),
apresenta algumas desvantagens em relação ao sopro por cima do conversor LD, como a
menor capacidade de fundir sucata, devido à elevada quantidade de CO não queimada dentro
do forno, o alto desgaste do fundo do conversor (menor durabilidade) e o alto teor de
hidrogênio, inimigo do aço devido ao fenômeno de fragilização [6].
iii) Conversor tipo Sopro Combinado ou misto: neste tipo de conversor temos a
combinação de sopro por cima e sopro por baixo, resultando no melhor dos dois processos:
melhor homogeneização do banho, promoção do equilíbrio metal escória, nucleação de
bolhas e conseqüentemente abaixamento da pressão parcial de gases dissolvidos, facilidade
de formar escória controlando as condições de sopro, melhor pós-combustão. Os resultados
do processo de refino em conversores de sopro combinado invariavelmente se situam entre os
resultados dos conversores de sopro somente por baixo ou somente por cima. Partindo de um
conversor LD, quanto maior a vazão de gás injetada por baixo em um conversor de “sopro
misto” tanto mais os resultados do processo se aproximarão dos resultados de um conversor
de sopro por baixo. O custo do gás inerte é, freqüentemente, o parâmetro decisório para
limitar a quantidade injetada nestes casos [9].
2.2 Processo de produção de ligas não-ferrosas
2.2.1 Processo Hall-Hérout
O alumínio é um metal que possui excelentes propriedades visando aplicações
tecnológicas e convencionais. É resistente, possui baixa densidade, é maleável, resistente à
corrosão, reciclável, além de possuir uma alta condutividade térmica e elétrica. Além disso, é
obtido a partir da exploração da bauxita, minério encontrado em três principais grupos
climáticos: Mediterrâneo, Tropical e Subtropical, apresentando no mínimo 30% de óxido de
alumínio (Al2O3) aproveitável para que a produção seja economicamente viável [10].
Após a etapa de mineração da bauxita, segue-se para a etapa de refino para obtenção
da alumina, insumo para obtenção do alumínioprimário. Essa etapa é dividida em duas
partes: processo Bayer e processo Hall-Hérout, sendo que a primeira resulta em um pó
branco de alumina pura, que é enviada à etapa seguinte de redução eletrolítica, onde de fato
ocorre o processo Hall-Hérout [6].
O processo Hall-Hérout pode ser definido como o sendo o processo de obtenção do
alumínio pela redução da alumina calcinada em cubas eletrolíticas, a altas temperaturas,
sendo que duas toneladas de alumina podem produzir uma tonelada de metal primário pelo
processo de redução. Neste contexto, sabe-se que a alumina é dissolvida em um banho de
criolita fundida e fluoreto de alumínio em baixa tensão, decompondo-se em oxigênio. Esse
oxigênio então se combina com o anodo de carbono, desprendendo-se na forma de dióxido de
carbono e em alumínio líquido, que se precipita no fundo da cuba eletrolítica. O metal líquido
é então transferido para a refusão através de cadinhos, onde são produzidos os lingotes, as
placas e os tarugos de metal primário [10].
2.2.2. Processo Kroll para obtenção do titânio
O titânio é um metal de transição considerado leve. Entre outras das suas
características é possível salientar a sua resistência à corrosão e o seu amplo uso na indústria.
Nesse caso, o titânio demonstra sua utilidade na produção de algumas ligas, entre elas estão a
de vanádio, molibdênio, entre outros. Além disso, o titânio é bastante útil para dar mais
ênfase para a resistência mecânica, sendo assim de notório valor para a indústria
aeroespacial, que trabalha com a fabricação de artigos como motores, foguetes e mísseis [11].
Neste contexto, um dos processos para obtenção do titânio, mais utilizados, é o
processo Kroll, que consiste basicamente na redução do tetracloreto de titânio (TiCl4) com
magnésio metálico. O processo como um todo consiste de uma etapa de cloração, uma de
purificação e uma de redução. No processo, o minério mais puro, ou o mais impuro (óxido de
titânio ou a ilmenita), é combinado com coque e cloro num reator de leito fluidizado a 100 °C
[12].
https://pt.wikipedia.org/wiki/Van%C3%A1dio
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/molibdenio.htm
A reação tem como produto um material de aspecto esponjoso, impuro, contendo
tetracloreto de titânio (TiCl4) , também conhecido como “tickle”, e outras impurezas no
processo, como o cloreto de ferro [13].
2 FeTiO3 (s) + 7 Cl2 (g) + 6 C(s) → 2 TiCl4 (l) + 2 FeCl3 (l) + 6 CO(g)
O TiCl4 obtido é separado do ferro por meio de diversas destilações fracionadas.
Nesse estágio de purificação, pode haver formação dos cloretos TiCl2 e TiCl3, devido à
estabilidades de outros graus de oxidação do Ti, indesejáveis no processo. O TiCl4 gasoso é
encaminhado para outro reator onde é reduzido por magnésio líquido, com cerca de 15 a 20
% de excesso, a uma temperatura de 800 °C a 850 °C [13].
2 Mg (l) + TiCl4 (g) → 2 MgCl2 (l) + Ti (s)
Obtém-se assim Ti metálico esponjoso de boa qualidade. Conforme relatado acima,
no processo, há a reação de redução dos cloretos de titânio até a forma de titânio metálico.
No entanto um dos problemas que podem aparecer é quando ocorre a redução parcial dos
cloretos de titânio o que resulta na presença dessas impurezas no titânio metálico final. Um
diferencial do processo Kroll é que todo o cloreto de magnésio pode ser recuperado para
magnésio metálico e gás cloro. O processo de destilação consiste em usar vácuo para
succionar o cloreto de titânio para o tanque contendo magnésio metálico, causando, assim, a
reação entre os dois [12].
2.2.3. Processo de obtenção do cobre
O minério de cobre, em sua forma metálica, possui propriedades como alta
durabilidade, resistência à corrosão, elevada condutividade elétrica e térmica, facilidade de
fabricação, ductilidade e maleabilidade, fazendo com que ele seja um excelente material para
ser empregado em ligas metálicas e nas mais diversas aplicações possíveis. Por isso, ele é o
terceiro elemento mais utilizado no mundo, perdendo apenas para os aços e para o alumínio e
suas ligas [14].
Dessa forma, dependendo do tipo de minério de cobre encontrado na natureza, o
beneficiamento e o seu tratamento metalúrgico terão rotas diferentes de processamento,
sendo que existem dois principais meios para extração do cobre. O processo pirometalúrgico,
aplicado para minerais sulfetados e o processo hidrometalúrgico, que pode ser utilizado para
os minerais oxidados e também para os sulfetados, por exemplo, calcocita, Cu2S [15].
Na rota de processamento pirometalúrgica há produção de ácido sulfúrico, produzido
a partir do gás SO2 gerado no processo de redução do sulfeto. Ouro e prata, associados ao
minério são aproveitados como produtos secundários nas etapas de extração metalúrgica. O
molibdênio associado a minérios porfiríticos pode ser aproveitado na etapa de flotação. Após
a etapa de eletrólise/refino eletrolítico o cobre com 99,99% de pureza pode ser utilizado para
a indústria de semi-acabados e ligas. Cerca de 80% do cobre primário (proveniente de
minérios) é produzido através do beneficiamento de minérios sulfetados, redução e refino. Os
restantes 20% são produzidos através de processos hidrometalúrgicos de lixiviação e
(SX-EW) [15].
i) Hidrometalurgia [15]: também conhecida como lixiviação em pilhas, envolve
como etapas principais: britagem (facilitar o manuseio até a pilha); aglomeração (recuperar
os finos); lixiviação; extração por solventes; eletrorrecuperação. A lixiviação é feita com
solução de ácido sulfúrico aspergida no topo das pilhas. O ácido percola pela pilha e reage
com os minerais oxidados de acordo com a reação 1 a seguir.
CuO + H2SO4 → Cu + SO4 + H2O (1)
A reação com a calcocita, mineral sulfetado, ocorre de acordo com a reação 2
seguinte. No caso dos sulfetos a reação é acelerada pela presença de bactérias que agem
como catalisador da reação.
Cu2S + 5/2 O2 + H2SO4 → 2Cu + 2SO4 + H2O (2)
A solução é estocada em bacias (ponds) para posteriormente alimentar a etapa de
extração por solventes. A solução resultante da etapa de lixiviação carrega Cu, H2SO4 e
outras impurezas. É necessário fazer a extração do cobre dissolvido, feita através de reagente
orgânico específico (extratante) que captura o cobre dissolvido. Posteriormente ocorre a
separação da fase orgânica da fase aquosa por diferença de densidade. O cobre dissolvido é
então recuperado da solução orgânica através da solução de eletrólito contendo alta
concentração de ácido sulfúrico. A reação 3 a seguir indica o equilíbrio entre a espécie de
cobre dissolvida na solução aquosa e combinada com o extratante orgânico. Onde RH é o
extratante orgânico e R2Cu representa o orgânico carregado. A equação 3 indica ainda a
influência da quantidade de ácido no processo de carregamento do cobre pelo reagente
orgânico e o processo contrário (liberação do cobre).
Cu + 2RH → R2Cu + 2H (3)
A solução rica em cobre e em ácido segue para etapa de eletrorrecuperação onde
ocorre a deposição do cobre metálico nos catodos de aço inox. No anodo ocorre a formação
de oxigênio. A solução exaurida retorna ao processo de extração por solventes. As placas de
cobre formadas nos catodos são extraídas e encaminhadas aos processos de conformação para
produção de semi-acabados.
ii) Pirometalurgia [15]: as plantas pirometalúrgicas também conhecidas como
Smelters produzem cobre metálico através de várias etapas com transformações químicas. A
primeira etapa é chamada de redução e tem por objetivo oxidar o enxofre e o ferro presentes
no concentrado para formar uma fase fundida rica em cobre, chamada mate e outra fase
fundida, pobre em cobre chamada de escória. A redução é realizada em fornos específicos
com injeção de ar enriquecido com oxigênio. As reações 4 e 5 representam as reações que
ocorrem na etapa de redução.
2CuFeS2 + 13/4 O2 → Cu2S.1/2FeS + 3/2FeO + 5/2SO2 (4)
2FeO + SlO2 → 2FeO.SlO2 (5)
Como produtos da redução são obtidos o mate, liga com o máximo possível de cobre
(45-75% de Cu), a escória com o mínimo possívelde cobre e o gás SO2 que na maioria dos
casos é aproveitado para a produção de ácido sulfúrico. O mate segue para a etapa de
conversão e a escória é tratada para a recuperação de cobre, sendo depois reaproveitada ou
descartada. A conversão é feita em um vaso específico com adição de oxigênio e SiO2
(fundente) para capturar o ferro. O resultado é o blister com 99% de Cu. A escória resultante
contém 4-8% de cobre que é recuperado por sedimentação (na fase fundida). Pode também
ser solidificada e a recuperação do cobre ser feita através da flotação.
As reações 6 e 7 representam as reações que ocorrem na etapa de conversão.
2FeS + 3O2 + SlO2 → 2FeO.SlO2 + 2SO2 + calor (6)
Cu2S + O2 → 2Cu + 2SO2 + calor (7)
O blister (cobre metálico) segue então para a etapa de refino a fogo e posteriormente
para o refino eletrolítico. Em seguida, o cobre segue para as etapas de conformação para
produção dos semi-acabados.
3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Peixoto, D. et al. Fabricação do ferro gusa e do aço: química, fabricação, ecologia e
política do meio ambiente. Instituto Federal da Bahia. Disponível em:
<http://www.ifba.edu.br/metalografia/arq/gusa.pdf>. Acesso em 17 de Setembro de 2021.
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Elsevier Inc., 536 p.
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aumento de sua qualidade. Dissertação para obtenção de título de mestre em Engenharia de
Minas, Metalúrgica e de Materiais, UFRGS. Disponível em:
<https://www.lume.ufrgs.br/handle/10183/13864#:~:text=O%20ferro%2Desponja%20ou%20
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[8] Araújo, L. A. Manual de Siderurgia. 2ª Edição, Brasil: Editora Arte e Ciência, 2009.
Vol.1.
[6] Santos, S. O. (2021). Notas de aula da Disciplina de Processos Metalúrgicos de
Fabricação.
[9] Equilibrium Trix: Refino de Aços. Os processos de conversão (MINUTA). Disponível
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https://www.equilibriumtrix.net/refino/capitulos_acs_refino/Os%20Processos%20de%20conversao%20minuta.pdf
[5] Infomet: processos de fabricação de aço por alto forno (obtenção do ferro gusa).
Disponível em:
<https://www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudo-ler.php?codConteudo=234>. Acesso
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[10] Associação Brasileira do Alumínio: Cadeia Primária. Disponível em:
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