Resumo NMHE

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COBRE 
IACS: Este padrão é um fio de cobre recozido de 1 m de comprimento, pesando 1 g, com 
densidade de 8,9 g/cm³ a 20°C. Sua resistência, a essa temperatura, é de 0,15328 ohm, 
correspondendo a 100% IACS. 
Tipos comerciais de cobre: 
• Cobre preto: é o obtido diretamente nos fornos de redução. 
• Cobre blister: é o resultado da conversão das mates, o qual, contendo oxigênio, torna-
se poroso durante o lingotamento. Em geral, destina-se a posterior refino. 
• Cobre refinado a fogo: metal obtido através do refino por via ígnea, destinando à 
produção de peças fundidas. 
• Best selected: metal com cerca de 99,75% de cobre, usado na fabricação de latões. 
• Cobre catódico: obtido diretamente das cubas eletrolíticas. 
• Touch copper: cobre com cerca de 99,3%, destinado geralmente à fundição, laminação 
ou trefilação. 
Como a maioria dos metais no estado puro, o cobre possui alta plasticidade. Entretanto, falta-
lhe a dureza e a resistência mecânica exigidas por muitos dos empregos industriais. Por esta 
razão, é muitas vezes necessário adicionar a ele outros metais, visando melhorar tais 
propriedades. Felizmente, o cobre forma ligas com muitos metais. As mais importantes e 
empregadas ligas de cobre são formadas pela adição de Zn (latão), Sn (bronze), Al, Mn, Si e Be. 
Ligas Cu-Zn: Latões 
Estas são, dentre as ligas não-ferrosas, as mais importantes pelas suas diversas aplicações. Para 
qualquer percentagem de zinco inferior a 37%, a miscibilidade é completa, isto é, os dois metais 
formam solução sólida. A fase correspondente a esta faixa conserva a estrutura CFC do cobre e 
o material é bastante maleável, dúctil e tenaz. Para percentagens superiores a 37%, começa o 
aparecimento de uma nova fase com características dura e quebradiça à temperatura ambiente. 
Entretanto, a altas temperaturas o grau de plasticidade é alto possuindo ótimas propriedades 
de trabalho a quente. 
Ligas de Cu-Sn: Bronzes 
O diagrama de equilíbrio do sistema Cu-Sn é mais complexo do que o dos latões, em virtude do 
aparecimento de maior número de constituintes intermetálicos, em faixas estreitas de 
concentração. Para teores até 15,8% de Sn, os bronzes são elásticos e tenazes, além de 
maleáveis e dúcteis, sendo aplicados nos processos de produção de laminados, trefilados, 
arames e molas. Os bronzes com mais de 15,8% Sn não apresentam boas características 
mecânicas e plásticas, mas estas podem ser melhoradas por tratamentos térmicos adequados. 
A resistência mecânica cresce com o teor de estanho até 15,8% passando a decrescer a partir 
daí em virtude do aparecimento de uma fase dura. 
Os bronzes com cerca de 20% de Sn são sonoros ao choque, sendo empregados na fundição de 
sinos. São ligas duras e pouco tenazes, sendo a sonoridade relacionada ao atrito interno no 
metal. A melhor sonoridade corresponde ao menor amortecimento das vibrações. Os bronzes 
ao Al são ligas Cu-Sn-Al, podendo conter menores quantidades de Mn, Ni e Fe. Sua característica 
principal é que em temperaturas elevadas, as peças se cobrem de película de óxido de alumínio, 
o que os torna aplicáveis a temperaturas moderadas em ambiente corrosivo. O teor de Al é de 
8 a 12%, sendo as ligas bastante maleáveis e de cor dourada. São aplicadas para peças 
hidráulicas, hélices para barcos, etc. São fabricadas por fundição sob pressão ou em areia. 
Os bronzes têm sua resistência mecânica aumentada pela adição de silício, tornando-os ainda 
mais resistentes ao ataque pelos ácidos, melhorando a soldabilidade. Sendo desoxidante, o Si 
impede o metal fundido de se oxidar, pois ele se oxida preferencialmente. Estes bronzes são 
trabalháveis a quente e contêm até 3% de Si. Possuem alta fluidez, sendo aplicáveis à fundição 
de peça de formato complicado. Os bronzes ao Mn têm boa ductibilidade e maleabilidade, além 
de alta resistividade elétrica, sendo aplicado em resistências. 
Forno de Cuba 
• É um forno vertical e funciona, essencialmente, como um reator em contracorrente; 
• Caíram em desuso, devido à escassez de minério grosso; 
• Simplicidade, quando comparados com os altos fornos para gusa; 
• Minérios de cobre são facilmente redutíveis, dispensando-se grande altura e o perfil 
complicado dos AF; 
• Temperaturas de operação inferiores (pré-aquecimento, recuperadores de calor, 
refratários). 
Forno de revérbero 
• Forno horizontal, de comprimento aproximadamente de 5x a largura; 
• Numa das faces menores do forno dispõem-se os queimadores, em linha horizontal 
usando óleo combustível, gás natural ou carvão pulverizado; 
• Na face oposta, situa-se o furo para corrida de escória. Os furos para corrida do metal 
ou mate estão situados na região mais próxima a parede oposta aos queimadores. 
• Vantagem: ser capaz de processar a carga em pó. Não a necessidade de aglomeração. 
• Desvantagens: consumo de refratários, necessidade de operar em grande escala, 
elevado consumo de combustível (parte do calor é recuperada), gás de saída impuro 
com aproximadamente 1% SO2. 
Conversão da mate 
A operação é autossuficiente do ponto de vista térmico e se realiza em conversores, que são 
aparelhos que dispensam qualquer aquecimento externo. Ela se faz em duas etapas: 
• Oxidação do FeS, com escorificação do FeO resultante, a escória desta fase é descartada, 
ficando no conversor apenas o Cu2S, chamado metal branco. 
• Oxidação de parte do Cu2S para Cu2O e reação deste com restante do Cu2S, dando 
origem ao metal (cobre blister). 
 
O tratamento dos gases visa o aproveitamento, não só dos gases SO2, SO3, como também a 
recuperação do pó, que pode conter elementos valiosos. 
O refino pirometalúrgico, também chamado refino ao fogo visa eliminar as principais impurezas 
do cobre por oxidação, seguida de escorificação ou de volatilização dos óxidos. A operação é 
sempre oxidante e parte do cobre também se oxida. O refino passa então, a comportar uma 
segunda etapa, qual seja a desoxidação do cobre. Essa desoxidação pode ser feita por dois 
caminhos: 
a) redução do óxido de cobre, com produção de óxido volátil; b) redução do óxido de cobre, 
mediante combinação do seu oxigênio com outro elemento afim dele. 
Os agentes empregados mais comuns, no caso (a) são os C e H e no caso (b), P, As, Ca, etc. 
Os objetivos do refino ao fogo são principalmente dois: A) obtenção do cobre tough pitch; B) 
obtenção do cobre desoxidado. 
 
O chamado tough pitch é uma variedade do cobre, que contém teores de oxigênio dentro de 
uma faixa limitada (0,04 a 0,06%); É realizado em forno de revérbero; A chama oxidante, depois 
de fundir o material, já provoca o aparecimento de escória (óxidos) dos elementos mais 
facilmente oxidáveis (Fe, Zn), bem como o próprio Cu2O; Mediante aplicação de lanças de ar 
comprimido introduzidas pelas portas de trabalho, ocorre a oxidação do Ni, Fe, Se e do Bi; 
Retiram-se amostras do banho periodicamente e quando a porcentagem do Cu2O no metal 
atinge cerca de 7,0% (0,6 a 0,9% de O2 ), faz-se a retirada da escória. A presença desse teor de 
O2 (ou Cu2O), já indica praticamente que todas as impurezas já foram oxidadas. No refino a 
tough pitch, a desoxidação é obtida através da introdução, no banho, de varas de madeira verde, 
operação denominada “perchagem” (do francês perche = vara); A decomposição da madeira 
pelo calor resulta na formação de gases redutores, como o CO, H2 , e o CH4 , os quais vão agir 
sobre o Cu2O, gerando CO2 e H2O, que se desprendem borbulhando através do banho; A 
perchagem continua, até que o teor de O2 do cobre esteja dentro da faixa de 0,04 a 0,06%. 
Terminada a perchagem, faz-se o vazamento e a moldagem. 
Refino a cobre desoxidado 
A primeira fase desse refino é semelhante à do refino a tough pitch: oxidação. Na segunda fase 
é que está a diferença: a desoxidação se faz aqui através de elementos mais ávidos de oxigênio 
que o cobre. Destes, o mais usado éo fósforo, cujo óxido de P se volatiza a cerca de 590ºC. Em 
certas condições, pode-se empregar o Ca, que vai formar o CaO infusível, podendo incrustar-se 
no metal. Outro desoxidante que também pode ser usado é o C, cuja presença no cobre não 
afeta muito a condutividade. 
Refino eletrolítico 
Para o refino eletrolítico do cobre, emprega-se o princípio do anodo solúvel. O cobre a refinar 
constitui o anodo de uma célula eletrolítica, onde o cátodo é de cobre refinado. O eletrólito 
usado é uma solução ácida de CuSO4. Pela passagem da corrente elétrica, no sentido adequado, 
o metal do anodo se ioniza, passa à solução e é transportado através dela para o cátodo. 
Os metais menos nobres que o Cu, mais eletropositivos, tendem a passar para a solução e nela 
permanecer; Os mais nobres, menos eletropositivos à estes (Au, Ag, Fe, e outros), não se 
dissolvem, indo constituir o que se chama lama anódica, depositando-se no fundo da célula, à 
medida que o anodo se consome. 
 
Hidrometalurgia do cobre 
Em linhas gerais, o tratamento por via hidrometalúrgica, em qualquer caso, comporta as 
seguintes fases: • Lixiviação; • Separação e lavagem do resíduo insolúvel; • Separação do Cu da 
lixivia. 
Lixiviação in situ: consiste em aplicar a solução lixiviante diretamente ao corpo do minério, 
efetuando a seguir a drenagem da solução cuprífera. 
Lixiviação por percolação: faz-se a solução lixiviante atravessar um leito poroso de minério, em 
tanque de fundo filtrante. 
Lixiviação por agitação: aplicável em minérios muito finos. Consiste em agitar o minério lixiviante 
em tanques e com agitadores apropriados, para promover melhor contato do minério com a 
solução lixiviante. 
Lixiviação em contracorrente: são empregados vários agitadores em espessadores, dispostos em 
série, com o minério percorrendo trajetória oposta da solução lixiviante. 
 
Principais soluções lixiviantes 
H2 SO4 – dissolve facilmente os carbonatos, silicatos e óxidos, com exceção da cuprita (Cu2O), 
passando o cobre a CuSO4 solúvel; 
Fe2 (SO4) – dissolve a cuprita em CuSO4, e também os sulfetos com exceção da calcopirita; 
Solução amonical de (NH4 )2CO3. 
 
ZINCO 
• O metal zinco caracteriza-se pela sua alta resistência à corrosão, o que permite o seu 
emprego como revestimento protetor de vários produtos. 
• Sua grande facilidade de combinação com outros metais permite o seu uso na fabricação 
de ligas, principalmente os latões (ligas cobre-zinco) e as ligas ZAMAC (zinco-alumínio-
magnésio-cobre). 
• Os latões são usados em acessórios elétricos e várias outras aplicações. 
• Os laminados têm como principal campo de aplicação às pilhas e baterias. 
• O óxido e pó de zinco são usados em produtos químicos e farmacêuticos, cosméticos, 
borrachas, explosivos, tintas e papel. 
• O zinco é também utilizado como anodo para proteção catódica do aço ou ferro. 
As mineralizações ocorrem, principalmente, nas rochas calcárias que são as hospedeiras usuais. 
Por ustulação, os sulfetos passam a óxido ou sulfato, tornando-se, portanto, solúveis. Facilidade 
de solubilização, pelo H2SO4, dos oxidados e o metal pode ser recuperado posteriormente da 
solução por eletrólise; 
Ustulação: Eliminação de enxofre por aquecimento adequado e em atmosfera oxidante. Os 
compostos sulfetados são transformados em oxidados com desprendimento de SOX. 
A temperatura deve ser controlada, por que se aumentar excessivamente, há tendência de o 
Fe2O3 (formado a partir do FeS contido no minério, que também se oxida), interagir com o ZnO, 
formando ZnO.Fe2O3. 
ZnO.Fe2O3: ferrita de zinco, um composto de grande estabilidade química, não redutível pelo 
CO (rota PIRO), e de difícil solubilização pelo H2SO4 (rota HIDRO). 
Quanto maior a granulometria do minério, maior a temperatura de ustulacão. 
 
Operações de redução de óxidos de Zn 
Reagentes sendo sólidos, sua mistura deve ser a mais homogênea possível; 
Como o produto é gasoso, a atmosfera do forno deve ser isolada; 
A redução sendo endotérmica, o consumo de combustível é relativamente grande; 
Como o produto é gasoso e muito oxidável, sua condensação deve ocorrer em atmosfera 
apropriada. 
 
Retortas 
É um tubo cilíndrico de cerâmica refratária, fechado numa das extremidades, ligado na outra a 
um condensador, onde se armazena o Zn metálico. São construídas de material altamente 
refratário, devido às elevadas temperaturas de operação. O condensador é adaptado a um lado 
da retorta, possuindo do lado oposto um bico para corrida do metal ou escape dos gases. 
Além de elevada rigidez e resistência mecânica, devem ainda ser estanques e isentas de trincas. 
A parede refratária deve ser inerte com relação à ganga do minério utilizado. 
Minério ustulado e redutor. Agentes redutores: antracito (o melhor), carvão betuminoso e 
coque; Carvão betuminoso: vantagem de depositar C muito fino, mais reativo; inconveniente de 
desprender muita matéria volátil; Coque: requer T mais alta para se tornar ativo e não deposita 
C suficientemente fino. 
O minério e o redutor são moídos separadamente e depois misturados; Após o carregamento, 
acende-se o fogo e eleva-se gradualmente a T até cerca de 1400ºC, quando tem início a 
destilação. 
 
Refino pirometalúrgico 
Liquação: Permite eliminar, até certo ponto, o Pb e o Fe de um banho de Zn, com base nas 
diferenças de solubilidade mútua e de densidade entre o metal e as impurezas; Com repouso 
suficiente pode-se obter duas camadas líquidas distintas: a superior de Zn, com Pb dissolvido 
(0,9%), e a inferior de Pb, com Zn dissolvido (2%).É realizado em um forno de revérbero especial, 
com sola em bacia, que se comunica em um dos lados com o cadinho; No forno é feito o refino, 
que consiste em deixar o metal aquecido pouco acima do PF do zinco; A própria chama oxida 
algumas impurezas, cujos óxidos sobrenadam o banho, sendo removidos por escumação. 
Terminado o processo, encontram-se 3 camadas: a inferior, de Pb; a intermediária, de Fe-Zn e a 
superior, de Zn refinado. 
Re-destilação: A re-destilação se faz em fornos que são semelhantes às colunas de destilação 
fracionada (conhecidas na Química); É baseada na diferença dos pontos de ebulição do Cd 
(765°C), Zn(907°C) e Pb(1740°C); Proporciona pureza relativamente elevada do metal, cerca de 
99,99% de Zn. 
O termo hidrometalurgia designa processos de extração de metais nos quais a principal etapa 
de separação metal-ganga envolve reações de dissolução do mineral-minério em meio aquoso. 
Em linhas gerais, comporta as seguintes fases: Lixiviação; Lavagem do resíduo insolúvel; 
Separação do metal da lixivia. 
Como os sulfetos são insolúveis, os mesmos devem passar a compostos solúveis. O tratamento 
precedente à lixiviação é a ustulação do minério sulfetado. 2 casos: 
Ustulação total: conversão do sulfeto à óxido ZnS + 3/2O2 = ZnO + SO2 
Ustulação parcial: formação de óxido e sulfato ZnS + 2O2 = ZnSO4 
A lixiviação consiste no ataque do ustulado por uma solução aquosa de H2SO4 de acordo com 
a reação: ZnO(s) + ZnSO4(s) + H2SO4(aq) = 2 ZnSO4(aq) + H2O(l) 
Simultaneamente com o Zn, algumas impurezas também se solubilizam, contaminado a lixivia. 
Tais impurezas são, entretanto, precipitadas através da neutralização da solução ácida. 
Neutralização da solução ácida: Obtida pela adição de mais minério ustulado, de modo a 
compensar o excesso de ácido. Pela neutralização, o Fe que fora solubilizado em sulfato ferroso 
precipita em hidróxido férrico, depois de oxidado a sulfato férrico, através da adição de MnO2. 
Solubilização das impurezas: FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O 
Oxidação do sulfato ferroso à férrico: 2FeSO4 + 2H2 SO4 + MnO2 = Fe2 (SO4 )3 + MnSO4 + 2H2O 
Precipitação do sulfato férrico: Fe2(SO4 )3 + 3H2O + 3ZnO = 3ZnSO4 + 2Fe (OH)3 
Esse hidróxido férrico representa um agente purificador, arrastando por adsorção ou 
combinação impurezas insolúveis. 
Outros métodos operacionais empregam a neutralizaçãocom cal, que também age como 
coagulante do resíduo insolúvel; Impurezas como o Cd e o Cu podem ser deslocadas da lixivia 
por cementação, através da adição de Zn em pó. 
Feita a neutralização, passa-se ao espessamento (para separação de resíduos insolúveis) e à 
filtração, para purificar a lixivia. ... Separação S/L; Após a purificação, passa-se para a etapa 
seguinte, de eletrólise (cubas eletrolíticas), para a recuperação do Zn metálico. 
 
ALUMÍNIO 
São usados os Processos Bayer e Hall-Héroult; Processos de hidro-eletrometalurgia extrativa do 
Al; 
Processo Bayer: Utilizado para o refino da bauxita; Produto final a alumina (Al2O3). 
Processo Hall-Héroult: Obtenção do alumínio metálico. 
A bauxita é extraída de jazidas, por meio de escavação do solo. A bauxita contém cerca de 40 a 
60% de óxido de alumínio (Al2O3) que é o elemento necessário para a produção do alumínio, 
sendo o resto uma mistura de sílica, vários óxidos de ferro, e dióxido de titânio. O Brasil é muito 
rico em bauxita, possui a terceira maior reserva do mundo, porém, a bauxita precisa passar por 
um processo de refino antes de se tornar alumínio. O processo de refino mais comum utilizado 
é o chamado de processo BAYER, onde a bauxita é “digerida” com hidróxido de sódio (NaOH), a 
175°C. 
BAYER Clarificação 
É produzido o licor rico que é uma solução de aluminato de sódio tetra hidratado NaAlO2 .2H2O, 
NaAl(OH)4 >100mm – areia Sólidos removidos por decantação em espessadores Adiciona-se 
floculantes – Amido de milho (0,5-3kg/t bauxita) – Polimeros (acrilato-acrilamina, copolímeros) 
A lama vermelha é separada do processo em espessadores e filtros. 
BAYER Precipitação 
Neste processo cristais de hidróxido de alumínio (Al(OH)3) são produzidos pela adição de 
sementes. Os cristais de hidróxido de Al são lavados, secos e então aquecidos a temperaturas 
entre 1010-1260°C em fornos calcinadores rotativos ou de leito fluidizado. Al2O3 .3H2O = Al2O3 
+ 3H2O ou 2Al(OH)3 = 2Al2O3 + 3H2O 
Entre 400-600°C é formada γ-Al2O3 (não é inerte) Acima de 1150°C a γ-alumina transforma-se 
em α-alumina (coríndon), que é quimicamente inerte. 
Processo Hall Herout 
O Processo é uma técnica prática e econômica para produzir alumínio a partir de seus óxidos 
(alumina – Al2O3). O processo se desenvolve em fornos especiais revestidos de carbono. As 
chamadas de cubas eletrolíticas operam a aproximadamente 960°C. A cuba possui dois 
componentes principais: os anodos, dispostos na parte superior, e o catodo, ou cuba 
propriamente dita, onde se processa a eletrólise. 
O óxido de alumínio à 1050 °C possui a combinação Al3+O2- 
1 – A alumina é colocada em um tanque de ferro revestido com carbono, esse tanque funciona 
como cátodo, ligado ao polo negativo do gerador de corrente elétrica; 
2 – Os ânodos (eletrodos positivos) são constituídos de bastões de carbono mergulhados na 
alumina fundida; 
3 – As reações de oxirredução originam o alumínio puro no cátodo. Este posteriormente vai para 
o fundo da célula eletrolítica. 
Corresponde ao melhor meio para a eletrólise da alumina (redução eletrolítica), pelos seguintes 
motivos: 
• É um bom solvente para a alumina; 
• Possui um potencial de decomposição superior ao da alumina; 
• É um bom condutor de eletricidade; 
• Possui um baixo ponto de fusão; 
• Possui boa fluidez; 
• Possui uma densidade inferior à do alumínio, nas temperaturas operacionais 
empregadas; 
• Possui uma baixa pressão de vapor; 
• Não reage quimicamente com os eletrodos; 
• Não reage quimicamente com os produtos da eletrólise. 
A solubilidade da alumina é função da composição do eletrólito e da temperatura de operação. 
Temperatura de operação = 940 °C a 980 °C. O alumínio líquido, produzido pela eletrólise, é 
retirado periodicamente das cubas e transferido em cadinhos até os chamados fornos de espera. 
Os anodos são feitos em um processo separado, empregando coque de petróleo e piche como 
matéria prima. Tal mistura, após um processo de prensagem, é aquecida a, aproximadamente, 
1100 °C, em fornos aquecidos a gás ou a óleo. 
O oxigênio produzido durante a eletrólise reage com o carvão do anodo para formar uma 
mistura de CO2 (75%) e CO (25%). 2Al2O3(dissolvida) + 3C(s) → 4 Al(l) + 3 CO2(g) 
Sendo que no ânodo se forma o CO2 através da equação anôdica a seguir: 
6 O-2 + 12 e- → 6 O(g) 
6 O(g) + 3 C(s) → 3 CO2(g) 
Por causa dessa combustão no anodo é que este tem uma vida útil de aproximadamente 25 dias. 
E no cátodo se forma o alumínio em estado de fusão através da equação catódica a seguir: 
4 Al+3 + 12e- → 4 Al(l) 
O processo bayer é o principal e o mais econômico método para produção de alumina. Esse 
processo gera uma lama vermelha que merece atenção na sua deposição. O processo de 
extração do alumínio, em si, só foi possível através do processo Hall-Heroult, sendo este a base 
para a extração de alumínio nas indústrias. Consumo de energia: a produção da alumina requer 
muita energia. Gestão da água: a água utilizada no processo e a água superficial da precipitação 
e escoamento dos depósitos de resíduos de bauxita são limpas antes de serem descarregadas 
no ambiente.