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Tecnologia dos materiais
Nome: Antonio Edson Costa Pastana Filho			RU: 4464331
Estocagem e Preparação de Reagentes
Introdução
O complexo Salobo, pertencente à Vale, é uma das maiores operações de mineração de cobre e ouro do Brasil, localizado na região de Carajás (PA). Dentro dessa operação, a usina de tratamento mineral é responsável por processar o minério extraído, realizando etapas que incluem britagem, moagem, concentração e beneficiamento. Na planta de preparação e dosagem de produtos químicos, são manipulados diversos reagentes essenciais ao processo de flotação e separação do concentrado de cobre e ouro.
Figura 1 – Planta de preparação e dosagem de produtos químicos
Fonte: Autor
Neste ambiente industrial, a escolha correta dos materiais é fundamental para garantir segurança operacional, durabilidade dos equipamentos e redução de custos de manutenção. As condições de trabalho são severas, envolvendo presença de substâncias corrosivas, abrasivas e variações de temperatura. Por isso, equipamentos e componentes são fabricados com materiais cuidadosamente selecionados, combinando metais, cerâmicas e polímeros conforme a necessidade.
O objetivo deste trabalho é identificar três materiais distintos utilizados no setor – um metálico, um cerâmico e um polimérico – descrevendo suas principais características, incluindo estrutura cristalina, resistência mecânica e demais propriedades relevantes. Além disso, serão propostos materiais substitutos para cada caso, avaliando a viabilidade técnica e econômica de sua adoção. Essa análise busca demonstrar como as decisões de engenharia de materiais impactam diretamente na confiabilidade e eficiência de uma planta de processamento mineral.
Identificação dos Materiais
1. Material Metálico – Tubulação de aço inoxidável (AISI 316)
Aplicação: utilizada para condução de soluções químicas agressivas na etapa de preparação e dosagem.
Estrutura cristalina: cúbica de face centrada (CFC), típica dos aços inoxidáveis austeníticos.
Resistência mecânica: em torno de 500 MPa, com boa tenacidade.
Propriedades: excelente resistência à corrosão por cloretos, boa soldabilidade e durabilidade em ambientes agressivos.
Figura 2 – Tubulação de aço inoxidável na planta.
Fonte: Autor
2. Material Cerâmico – Revestimento de bombas com alumina (Al₂O₃)
Aplicação: utilizado no revestimento interno de bombas que transportam polpas abrasivas, evitando desgaste prematuro.
Estrutura cristalina: hexagonal/trigonal, característica da coríndon.
Resistência mecânica: alta dureza (9 na escala Mohs), suportando abrasão intensa, porém com baixa tenacidade (frágil a impactos).
Propriedades: excelente resistência ao desgaste, estabilidade química e alta durabilidade em ambientes abrasivos.
Figura 3 – Revestimento cerâmico aplicado nas volutas da bomba antes e depois.
Fonte: Autor
Figura 4 – Revestimento cerâmico aplicado nas placas da bomba antes e depois.
Fonte: Autor
3. Material Polimérico – Tanques em PEAD (polietileno de alta densidade)
Aplicação: usados para armazenar e dosar reagentes químicos devido à sua boa resistência química.
Estrutura cristalina: semicristalina, com cadeias poliméricas organizadas parcialmente.
Resistência mecânica: cerca de 25 MPa, com baixa densidade e flexibilidade moderada.
Propriedades: leveza, facilidade de fabricação e resistência à maioria dos produtos químicos usados na usina.
Figura 5 – Tanque de PEAD no setor químico.
Fonte: Autor
Materiais Substitutos e Viabilidade
Substituto para o aço inoxidável (AISI 316): Liga de titânio (Ti-6Al-4V)
Vantagem técnica: maior resistência à corrosão e menor peso.
Desvantagem econômica: custo elevado, inviável para tubulações extensas.
Substituto para a alumina (Al₂O₃): Carbeto de silício (SiC)
Vantagem técnica: alta dureza e melhor resistência ao choque térmico.
Desvantagem econômica: custo ligeiramente superior, viável apenas em peças críticas.
Substituto para o PEAD: Polipropileno (PP) ou PVC clorado (CPVC)
Vantagem técnica: suportam temperaturas mais altas e maior pressão.
Desvantagem econômica: diferença pequena de custo, substituição simples.
Considerações Finais
A seleção adequada de materiais é essencial para garantir a confiabilidade da planta de preparação e dosagem de produtos químicos. O aço inoxidável, a alumina e o PEAD são amplamente utilizados por apresentarem bom equilíbrio entre custo, durabilidade e resistência às condições severas da usina.
Materiais alternativos, como ligas de titânio, carbeto de silício e polímeros mais resistentes, podem melhorar o desempenho em aplicações específicas, mas sua adoção depende da análise de custo-benefício. Em projetos de grande escala, o critério econômico costuma ser determinante, enquanto em pontos críticos a prioridade é a confiabilidade.
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