METALURGIA DO CHUMBO

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UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL
BACHAREL QUÍMICA INDUSTRIAL
Metalurgia do chumbo
Disciplina: Química Industrial Inorgânica
Professor: Emerson Alberto Prochnow
Acadêmica: Caroline Lagos da Silva
Canoas, 31 de Maio de 2019
Principais rotas metalúrgicas 
Para a obtenção do metal de interesse são utilizadas técnicas de pirometalurgia, hidrometalurgia, eletrometalurgia e/ou biometalurgia dependendo do metal e do minério bruto. Essas técnicas podem ser empregadas tanto para a produção quanto para a refinação do metal. Para isto, técnicas podem ser empregadas: 
Hidrometalurgia: Processo utilizado na separação do metal contido nos minerais, no qual a principal etapa de separação do metal-ganga é feita através das reações de quebra do minério em um meio aquoso. A utilização mais frequente ocorre na extração de metais nobres em minérios oxidados de baixo teor. O uso desse tipo de procedimento para o caso dos minérios sulfetados incorre na ocorrência de uma etapa prévia de beneficiamento de minério para que ocorra a obtenção do concentrado sulfetado, que ainda deverá sofrer um processo de ustulação, de modo a transformá-lo em um elemento intermediário e oxidado. Os resíduos aquosos gerados, geralmente ácidos, são um problema neste técnica pois são extremamente prejudiciais ao meio ambiente. Neste processo são necessárias pilhas, altas temperaturas e pressões.
Pirometalurgia: Processo através do qual os minérios e metais são fundidos e levados para a escória. O metal valioso se concentra em uma fase separada à da escória. O processo pode ser qualquer um dos seguintes: secagem, torrefação, fundição, refinação e liga, entre outros. Ao utilizar temperaturas elevadas, pode causar reações químicas e exotérmica em materiais. Vários métodos de aquecimento podem ser realizados, e todos estes são referidos como pirometalurgia. Este processo gera gases, poeiras e escoria que são prejudiciais para o meio ambiente, além do alto potencial tóxico. 
Eletrometalurgia: Processo usado para refinar ou purificar metais usando a eletricidade. A galvanoplastia é uma técnica eletrometalúrgica na qual uma corrente elétrica é passada através de um banho de água-ácido. Outro processo é o eletrolítico, que utiliza correntes elétricas para aquecer e derreter minérios parcialmente refinados a fim de extrair metais. Este é um método comum para a refinação de alumínio, e é chamado o processo de Hall. O princípio deste processo são dois eletrodos carregados, chamados cátodo e ânodo, colocados na célula, onde os íons metálicos são recolhidos em um dos eletrodos. O controle cuidadoso do fluxo de tensão e corrente podem criar depósitos de metal muito puros. Este é um processo comum para a purificação de cobre a partir de misturas de cobre menos puras. Pode gerar resíduos sólidos, líquidos e atmosféricos.
Biometalurgia: Este processo pode ser utilizado na extração de vários metais, de uma maneira eficiente e ecológica visto que consiste na extração utilizando componentes do meio ambiente como solo, água, ar e mimicroorganismos. O processo pode ter biolixivaição (uso de bactérias para lixiviar metais) e/ou biooxidação (uso de bactérias para catalisar a degradação do metal). 
Introdução
O chumbo tem sido utilizado desde a época dos Romanos no Reino Unido. A indústria do chumbo ganhou ímpeto no começo de 1800, quando se utilizou o minério. Esse minério era, usualmente, fundido e transformado em barras de chumbo próximo às fontes desse metal e de carvão. O chumbo, assim obtido, era, então, refinado. Esta autossuficiência resultou na especialização regional em tipos de chumbo e produtos químicos desse metal. Londres começou a produzir o chamado chumbo branco (carbonato de chumbo – PbCO3) para a indústria de tintas e para exportação. Os óxidos de chumbo, o litargírio (PbO), e o chumbo vermelho (Pb3O4), foram produzidos na região central da Inglaterra para a indústrias de vidro e cerâmica. Peltre (liga principalmente de estanho, com antimônio, cobre e chumbo) e balas de chumbo foram produzidas a partir de chumbo duro (argentífero) em Bristol. 
Em meados do século 19, Newcastle tornou‐se uma das principais áreas de produção de chumbo, com a vantagem da importação de minério e barras de chumbo impuro da Espanha.
No início do século 20, a produtividade de chumbo do Reino Unido começou a decair. À medida que o minério se tornava escasso e se tornava mais caro a, as instalações menores e mais antigas tenderam a parar de funcionar em favor de plantas localizadas em regiões onde as importações eram mais baratas. Nesse momento as principais fontes e produtores de chumbo são os Estados Unidos, Austrália, os estados que eram anteriormente parte da União Soviética, México, Canadá e Peru.
Desde a década de 50, a indústria de chumbo do Reino Unido se concentra com o processamento de fontes secundárias desse elemento. A utilização de chumbo é devido à sua resistência a corrosão e a facilidade de sua separação de outros materiais. Somente um segmento primário de produção de chumbo opera no Reino Unido nos dias atuais. Todo o chumbo produzido é exportado para ser refinado em outra unidade.
As ocorrências minerais de chumbo no vale do rio Ribeira do Iguape, são conhecidas desde o século XVII, mas a exploração de chumbo e prata somente começou no início deste século na Mina de Furnas. As ocorrências na região de Macaúbas, na Bahia, são, também, conhecidas desde o século XVII e em 1928.
Em 1954 foi formada a Mineração Boquira para lavrar a jazida do município de Macaúbas, posteriormente município de Boquira. Em 1955 começou a produção em Boquira (BA), que se constituiu na maior mina em atividade no país, mesmo sendo uma mina de tamanho médio, de acordo com os padrões internacionais.
Rota metalúrgica do chumbo
Na produção primária, o minério de chumbo é processado em dois estágios: A ustulação do sulfeto de chumbo e refino do chumbo metálico impuro, também por processo pirometalúrgico. Em seguida, o fluxograma do processo primário.
Antes do processo primário o minério deve ser processado para elevar o teor de chumbo. O minério é britado e moído, até adquirir granulometria adequada e, em seguida, concentrado por suscetíveis separações mecânica.
Logo após, no processo de flotação o minério, finamente dividido, é suspenso mecanicamente em água contendo reagentes específicos. As partículas minerais aderem à espuma que se formam no topo da célula de flotação, sendo os minerais da ganga do afundados para a base da célula. A espuma gerada é retirada da célula de flotação e posteriormente secada. 
A concentração mineral por flotação eleva o teor de chumbo no minério para a faixa de 65 a 80% e, dessa forma, o minério resultante é considerado um concentrado mineral. 
Antes da fusão do concentrado ser reduzido em chumbo metálico, esse deve ser ustulado para a remoção de grande parte do enxofre contido e, posterior aglomeração das partículas produzidas, pois não podem ser introduzidas no alto forno dessa forma. Esse processo é conhecido como “sinterização”. O processo de ustulação é representado pela equação, a seguir. 
2PbS(s) + 3O2(g) → 2PbO(s) + 2SO2(g)
 
O concentrado de flotação é misturado com fundentes (calcário), produtos reciclados e coque em pó. Essa mistura é alimentada através da máquina de sinterização no alto forno onde ocorre a ustulação. O material sinterizado reciclado é adicionado ao forno para controlar a temperatura e diluir o teor de sulfeto. O material sinterizado é aglomerado, na forma de agregado (torrão), e classificado em um tamanho próprio para o alto forno.
O concentrado ustulado, já na forma de aglomerado, é carregado no topo do alto forno aquecido, juntamente com o calcário e outros compostos fundentes, e coque como combustível. O chumbo metálico produzido, que se apresenta na forma líquida, devido a elevada temperatura interna do forno, é vazado pela parte inferior do forno diretamente em moldes metálicos. O chumbo metálico formado dessa forma é um produtosemi‐acabado conhecido como “bullion".
O bullion de chumbo é fundido e resfriado à uma temperatura um pouco acima de seu ponto de fusão. O cobre cristaliza e sobrenada na superfície da massa fundida que é recolhido como uma escória rica em cobre. Enxofre elementar é adicionado ao bullion fundido para reduzir o teor de cobre pela formação de sulfeto de cobre que é, também, removido da superfície do chumbo fundido. 
Após a remoção do cobre, distintos métodos são utilizados para remover as impurezas metálicas remanescentes no bullion de chumbo. Esses métodos podem ser pirometalúrgicos ou eletrolíticos. No processo eletrolítico, o chumbo puro é depositado nos cátodos de chumbo e as impurezas metálicas permanecem nos ânodos. A adição de soda cáustica ao bullion, em temperaturas elevadas, conduz à formação de uma escória, constituída de antimoniato de sódio (Na3SbO4) e zincato de sódio(Na2ZnO2), que é removida do banho metálico fundido. 
Os processos mencionados são combinados, quando necessário, para refinar bullions de chumbo. O chumbo metálico puro resultante é moldado em lingotes ou barras para distintos usos comerciais
A fabricação de produtos à base de chumbo refinado pode envolver diversos processos, alguns dos quais são praticados nas instalações de fusão e refino de chumbo. Os processos mais simples são a fundição e moldagem do metal no produto desejado. Essas atividades não envolvem o uso de produtos químicos e são, portanto, relativamente limpos. Outros processos são altamente especializados e podem acontecer em locais separados que adquirem chumbo refinado como matéria prima.
Matérias-primas e insumos
Raramente ocorre em seu estado natural, seus minérios mais importantes são a galena (PbS), cerusita (PbCO3), anglesita (PbSO4), piromorfita Pb3Cl(PO4)3, vanadinita [PbCl(VO4)2], crocoita (PbCrO4) e a Wulfenita (PbMoO4). No processo, também são utilizados carbonato de cálcio e coque.
Aplicações do produto
O chumbo é um dos metais de maior uso industrial. Após processo de refino, o chumbo é transformado em outros produtos tais como ligas, ânodos e folhas de chumbo. É também empregado em automóveis (baterias chumbo‐ácido), como aditivo antidetonante na gasolina, construções civis, tintas, entre outros. Em seguida, o fluxograma das etapas pós tratamento primário:
Resíduo do processo (gestão e impactos)
Os rejeitos desse processo são, primeiramente, gases e emissão de particulados, que requer um controle rigoroso. A maior parte do enxofre que é removido do concentrado é convertido em dióxido de enxofre (SO2). 
Nos dias atuais esse gás (SO2) é, usualmente, convertido em ácido sulfúrico em uma unidade secundária de subprodutos que deve estar presente no mesmo local. No passado, o SO2 era emitido diretamente para a atmosfera.
REFERÊNCIAS
Caderno universitário da disciplina
http://www.cetem.gov.br/santo_amaro/pdf/cap12.pdf
http://mineralis.cetem.gov.br:8080/bitstream/cetem/1288/1/Tend%C3%AAnciasParte2.4.pdf
https://www.mecanicaindustrial.com.br/317-pirometalurgia/
https://www.mecanicaindustrial.com.br/318-eletrometalurgia/
http://revistas.pucp.edu.pe/index.php/quimica/article/view/3453/3309
http://revistas.pucp.edu.pe/index.php/quimica/article/view/18690/18933