Pirometalurgia do Zinco

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Pirometalurgia do Zinco
Extração do Zinco
Uma imagem microscópica óptica de 150µm de fração de tamanho mostrando a presença de Hem = Hematita, Zn = minerais de óxido de Zn, óxido de Fe = minerais de óxido de Fe no minério
https://www.nature.com/articles/s41598-021-81141-7/figures/1
Principais usos do Zinco
Extração de Zinco
A fundição de zinco é o processo de conversão de minérios de zinco em zinco puro. A fundição de zinco tem sido historicamente mais difícil do que a fundição de outros metais, por exemplo, ferro, porque, em contraste, o zinco tem um baixo ponto de ebulição. Existem dois métodos de fundição de zinco: o processo pirometalúrgico e o processo de hidrometalurgia ; ambos os métodos ainda são usados. Ambos os processos compartilham a mesma primeira etapa: torrefação. 
O minério de zinco normalmente usado tanto em pirometalúrgica quanto em hidrometalurgia é o sulfeto ZnS, blenda ou esfalerita, normalmente concentrado por flotação.
Extração de Zinco
A extração de zinco divide-se em dois grupos, Pirometalurgia e Hidrometalurgia.
PIROMETALURGIA
Métodos diferentes usando diferentes equipamentos como retortas horizontais, retortas verticais, alto-forno fechado e forno elétrico.
HIDROMETALURGIA
Inclui zinco convencional/ pressão/ lixiviação ácida a quente + jarosita/ goethita/ precipitação de hematita + eletro extração de zinco. 
O ferro é a principal inclusão do concentrado de zinco. Qualquer que seja a abordagem, é preferível um alto teor de ferro em menos quantidade de escória com fácil separação e menos perda de zinco.
Principais Diferenças no Processo
CONCENTRADO DE ZINCO
TORREFAÇÃO
TORREFAÇÃO
CONCENTRADO TORRADO
GASES E POEIRA
CONCENTRADO TORRADO
GASES E POEIRA
GASES*
PÓ
GASES*
PÓ
LIXIVIAÇÃO
RESÍDUO DE LIXIVIAÇÃOº
PLACAS DE ZINCO****
PÓ DE RETORTA***
RESÍDUO DE RETORTA**
SOLUÇÃO DE SULFATO DE ZINCOºº
DESTILAÇÃO
ZINCO PARA O MERCADO
ELETRÓLISE
ELETRÓLISE
CÁTODO DE ZINCOººº
LAJE DE ZINCO
PIROMETALURGIA
HIDROMETALURGIA
Principais Diferenças no Processo
* Para fabricação de H2SO4
** Retratamento de resíduos para zinco
*** Recuperação de cádmio
**** Refino
º Para retratamento
ºº Remoção de Fe, Cu, Cd, Sb
ººº Fusão de zinco catódico
Extração de Zinco
 
PIROMETALURGIA DO ZINCO
Na pirometalurgia, a rota horizontal e vertical foi abandonada devido ao seu alto consumo de energia, baixa taxa de recuperação e poluição ambiental.
À ustulação faz parte da pirometalurgia, onde o concentrado de zinco será submetido à injeção de oxigênio.
A reação entre oxigênio e zinco ocorre em aproximadamente 650 °C a 900ºC no forno ustulador.
Processo Piro-Hidro-Eletrometalúrgico
Em linhas gerais, o processo de extração do zinco consiste em obter uma solução de sulfato de zinco, tão pura quanto possível, e obtenção do zinco metálico da solução através da eletrólise. Deste modo, o processo compreende os seguintes estágios: 
Ustulação
Concentrado sulfetado a fim de transformar o sulfeto em óxido, que é solúvel em ácido. Este estágio é dispensado no caso de concentrado oxidado; 
Lixiviação
Material oxidado com ácido sulfúrico obtendo-se solução de sulfato de zinco; 
Purificação
Purificação da solução de sulfato de zinco, sendo o método mais utilizado o da adição de pó de zinco para precipitação de impurezas como Cu, Cd, Co e Ni; 
Refusão
Produção do zinco nas formas usuais de lingotes ou placas.
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Eletrólise 
Solução de sulfato de zinco com regeneração do ácido, que é reutilizado na lixiviação. Obtêm-se catodo de zinco com 99.99% de pureza. 
Extração de Zinco
https://www.britannica.com/technology/lead-processing/Mining-and-concentrating
Funil de carga;
Balde carga de coquer e sínter;
Pb e Zn bombeados para separador;
Bombear;
Rotor condensador;
Off-gás;
Retorno de chumbo;
Zinco fundido(refinaria);
Camada fina chumbo retorna condensador de respingo;
Pb e Zn resfriados;
Ventaneira;
Torneira;
Barras de chumbo(refinaria);
Escória;
Ventilador;
Pré aquecedor de ar;
Explosão quente;
Forno de eixo.
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Principais Minerais de Zinco
https://www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/5000046291_02_cap_02.pdf#:~:text=Processo%20Piro-Hidro-Eletrometal%C3%BArgico.
Principais Minerais de Zinco
Principais Reservas de Zinco
Fatos sobre o zinco (canada.ca)
Principais Produtores de Zinco
Principais Produtores de Zinco
Magossi (2021) afirma que o aumento dos preços do zinco metálico é reflexo dos grandes déficits na produção e com o crescimento da crise energética. Além disso, o autor comenta que o banco TD Securities, em um de seus meios de comunicação, ressaltou que a redução na produção da fundição belga Nyrstar, uma das maiores processadoras de zinco do mundo, instigou um clima de preocupação e insegurança no mercado, tal ação também impulsionou um movimento épico de compra do metal por armazenamento, aumentando assim, o valor do zinco metálico. 
Fonte: adaptado de Wood Mackenzie, 2022b.
Recuperação do Zinco
Recuperação do Zinco
Na indústria do zinco, a reciclagem acontece em todos os estágios de produção e uso. Fontes típicas de matéria prima secundária desse metal são cinzas e borras de galvanização, pós de aciaria elétrica (PAE), cinzas de fundição de latão e outras ligas contendo zinco e baterias alcalinas. 
Os estudos de rotas de reciclagem de resíduos visam entender a composição, quantidade gerada, características principais e o método mais adequado para tratamento dos resíduos dentro dos processos metalúrgicos que envolvem o metal, estes sendo a separação por supergravidade, processos hidrometalúrgicos e pirometalúrgicos. Esses resíduos se dividem em três: zinco duro ou escória de fundo, cinzas de zinco ou escória de topo e o pó de aciaria.
Recuperação do Zinco
Escória de Zinco de fundo
Recuperação do Zinco
Escória de Zinco de topo
Recuperação do Zinco
Pó de Aciaria
Os valores típicos de taxa de reciclagem de zinco variam entre 15% e 35%, de acordo com os tipos de resíduos ou refugos de processo sendo considerados. Na Figura 5 são apresentados os vários tipos de resíduos, os processos de reciclagem estabelecidos e produtos relacionados. 
Recuperação do Zinco na Sucata Metálica 
O zinco foi identificado como um dos elementos cuja oferta pode ser potencialmente limitada por natureza (Ma et al., 2011). A produção mundial de zinco aumentou nos últimos anos (US Geological Survey, 2017).
Hoje, mais de 80% do zinco disponível para reciclagem é reciclado. O metal é reciclado em todas as fases de produção e utilização, por exemplo, a partir de sucatas, que surgem durante o fabrico de chapas de aço galvanizado, de sucatas geradas durante os processos de produção e instalação e de produtos em fim de vida. 
A recuperação do zinco na sucata metálica geralmente envolve um processo conhecido como refino eletrolítico. Esse método é amplamente utilizado na indústria para separar o zinco de outros metais presentes na sucata, como o ferro e o alumínio.
Sucata de Zinco
Alguns do importantes Tipos/Graus de Sucata de Zinco usados na reciclagem 
Sucata de Zinco
Tipos/Graus de Sucata de Zinco
Na tabela abaixo estão alguns dos importantes graus/tipos de sucata de zinco usados ​​na reciclagem:
Sucata de Zinco
Tipos/Graus de Sucata de Zinco
Na tabela abaixo estão alguns dos importantes graus/tipos de sucata de zinco usados ​​na reciclagem:
Recuperação do Zinco na sucata metálica 
Refino Eletrolítico
O metal fundido é transferido para células eletrolíticas, onde é utilizado como ânodo. Um cátodo de zinco é colocado na célula eletrolítica e uma solução eletrolítica contendo sais de zinco é adicionada. Quando uma corrente elétrica é aplicada, os íons de zinco do ânodo se dissolvem na solução e são depositados no cátodo como zinco metálico puro.
Recuperação
Após um período de eletrólise, o zinco depositado no cátodo é removido e considerado como produto final.
Separação
A sucata metálica é triturada e separada para removerimpurezas e materiais não metálicos, como plásticos e borrachas. Isso pode ser feito por processos mecânicos, como peneiramento e separação magnética.
Fusão
A sucata metálica limpa e separada é então submetida a um processo de fusão em um forno. O calor funde o metal, separando-o ainda mais das impurezas.
Recuperação do Zinco
O deleite do sucateador : a tecnologia da bateria de zinco-bromo (ZBB) pode permitir a recuperação eficiente e limpa de zinco da sucata de aço e, portanto, ajudar a aumentar a reciclagem de aço e as taxas de produção secundária de aço e tornar as perspectivas de produção de aço verde mais realistas. É proposto um processo de duas etapas para recuperação de zinco de sucata de aço usando ZBBs (zinco-bromo).
https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cssc.202201671
Referências
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652621010076 ;
Microsoft Word - _3_Capitulo2.doc (puc-rio.br) ;
MR7420 PROCESSOS DE EXTRAÇÃO E REFINO (usp.br) ;
DCMM-Pâmela Fernandes de Oliveira.pdf (puc-rio.br) ;
7 (ifsudestemg.edu.br) ; 
23.2: Pyrometallurgy - Chemistry LibreTexts ;
23.3: Hydrometallurgy - Chemistry LibreTexts ; 
Pyrometallurgy - an overview | ScienceDirect Topics ; 
https://pantheon.ufrj.br/bitstream/11422/9844/1/876831.pdf ; 
 https://repositorio.ufsc.br/bitstream/handle/123456789/228960/vol%2003%20-340-351.pdf?sequence=1&isAllowed=y ; 
 
Obrigado
pela atenção!
Luciano Zorraski
Renata Strickler
Renato Valdameri