Atividades - Zinco

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Curso: M. Eng. Engenharia de Processos Industriais OF 5 
Disciplina: Metalurgia e Siderurgia I 
Professor: Paulo Luiz Santos Junior 
Nome: Larissa Morais Silva 
Atividade 8 
Nota: pesquisa via internet permitida. Inclua fontes utilizadas. 
1- Qual o principal mineral de zinco. Cite um impacto ambiental gerado durante 
o seu processamento. 
O mineral mais comum de zinco é o sulfeto de zinco esfalerita (ZnFeS) que possui um 
teor de zinco de 67%, também conhecido como blenda. Outros minerais de zinco que 
também podem ser utilizados dependendo da região a ser explorada são a 
hermimorfita, smithsonita, hidrozincita, zincita, willemita e frankinita. 
 
Os impactos ambientais que podem ser gerados durante o processamento do zinco 
são contaminação do solo, contaminação dos recursos hídricos, desmatamento 
causando prejuízos a fauna e flora e degradação da paisagem. 
 
2- Justifique a necessidade de concentrar o minério de zinco antes do processo 
Reator de Leito Fluidizado (RLF). 
 
A utilização do minério concentrado traz alguns ganhos para o processo como o 
aumento da eficiência e redução do consumo energético. Além disso, utilizando o 
minério concentrado é possível realizar a retirada de algumas impurezas que podem 
vim a atrapalhar o processo como por exemplo impurezas que fazem o retardo de 
algumas reações. Como se trata de um processo com leito fluidizado é necessário 
que o concentrado esteja com uma granulometria adequada, ou seja, é um material 
que na etapa da mineração já sofre uma preparação granulométrica para poder ser 
colocado no leito, pois se utilizar por exemplo um material muito fino pode interromper 
o leito fluidizado, ou também chamada de cama fluidizada, interrompendo assim a 
passagem do gás por ele e consecutivamente não teria como ocorrer a reação do 
processo de ustulação. 
 
 
 
 
3- Descreva as etapas pirometalúrgicas da produção de Zinco. 
 
As etapas de produção de zinco através da rota pirometalúrgica são a ustulação 
oxidante, sinterização, redução carbotérmica e refino para a obtenção do zinco líquido. 
 
A etapa de ustulação ocorre em elevadas temperaturas para que se tenha a 
eliminação do enxofre. É um processo baseado na transformação do mineral sulfetado 
portador de zinco, no caso da esfarelita, em óxido, ou seja, dentro de um reator de 
leito fluidizado tem a entrada do minério concentrado em seguida é insuflado oxigênio 
ou um ar enriquecido de oxigênio que passa entre a cama fluidizada produzindo o 
oxido de zinco e SO2, sendo que esse SO2 precisa ser coletado e vai para uma planta 
de produção de ácido sulfúrico. O principal objetivo do processo de ustulação é 
produzir o máximo de óxidos possíveis para que a reação do processo, descrita 
abaixo, aconteça. É importante salientar que para que a reação aconteça é necessário 
o fornecimento de energia, conforme mostrado abaixo. 
 
2𝑍𝑛𝑆 + 3𝑂2 = 2𝑍𝑛𝑂 + 2𝑂2 ∆𝐻 = − 220,2 𝐾𝑐𝑎𝑙 
 
No caso da rota pirometalúrgica, a etapa de sinterização é realizada junto com a 
ustulação, ou seja, é uma ustulação sinterizante com a finalidade de condicionar o 
material para o processo de redução. O óxido de zinco que sai do processo de 
ustulação precisa chegar em uma granulometria maior que o concentrado que foi 
adicionado na etapa anterior (ustulação). Isso posto, o principal objetivo da etapa de 
sinterização é realizar a agregação ao material em uma condição especifica, 
aumentando assim a sua granulometria para que a mesma seja adequada para o 
processo subsequente. De forma suscinta, na etapa de sinterização o óxido de zinco 
entra com uma granulometria fina, onde é aquecido em função do carbono adicionado, 
esse carbono irá gerar energia suficiente para que o material sofra um processo de 
semi-fusão aumentando a granulometria do material, passando então pelo britador a 
fim de garantir a homogeneidade do material, sendo que o material com a 
granulometria adequada segue o processo já o material que não possui a 
granulometria adequada retorna no início da etapa para adequação da granulometria. 
 
 
 
 
A próxima etapa é a redução carbotérmica onde possui um atmosfera redutora, com 
a utilização do redutor monóxido de carbono (CO), que entrará em contato com o 
óxido de zinco (ZnO) resultando na formação de zinco gasoso, vale ressaltar que o 
zinco produzido é sempre na forma de vapor, e liberando CO2, conforme pode ser 
observado na reação abaixo: 
 
𝑍𝑛𝑂(𝑠) + 𝐶𝑂(𝑔) = 𝑍𝑛(𝑔) + 𝐶𝑂2(𝑔) 
 
O carbono presente e pelas condições termodinâmicas presentes na atmosfera irá 
reagir com o CO2 produzindo mais CO, conforme pode ser observado na reação 
abaixo: 
 
𝐶(𝑠) + 𝐶𝑂2(𝑔) = 2𝐶𝑂2(𝑔) 
 
Realizando o equilíbrio de ambas reações acima citadas temos: 
 
𝑍𝑛𝑂(𝑠) + 𝐶(𝑠) = 𝑍𝑛(𝑔) + 𝐶𝑂(𝑔) 
 
O processo de redução pode ocorrer tanto via alto forno, como também via outros 
equipamentos como é o caso da retorta horizontal, retorta vertical ou por forno imperial 
smelting. Diante disso será passado com mais detalhes os três últimos equipamentos 
citados. 
 
A retorta horizontal onde ocorre o minério é colocado dentro da retorta e é realizado 
um aquecimento externo através da combustão de gases dentro de um forno câmera, 
onde o material é aquecido entre 1000ºC a 1100ºC, a partir daí o vapor de zinco é 
coletado através dos condensadores e resfriado por ar obtendo assim o zinco líquido 
e liberando o CO, conforme pode ser observado na figura abaixo. Esse processo é 
realizado de forma muito manual e arcaica e apresenta alguns problemas como a 
baixa recuperação do zinco que fica em torno de 80 a 95% e consecutivamente 
apresenta alta perda de zinco, alto custo e emissão de poluentes com controle 
limitado. 
 
 
 
 
 
 
A retorta vertical, o objetivo e o como é feito é praticamente igual a retorta horizontal, 
porém com esse tipo de retorta a recuperação de zinco é maior que 95%, o 
aquecimento externo é feito através de gás natural ou por resistência elétrica, possui 
de 10 a 15 metros de altura e 2 metros de largura, a alimentação do sinterizado é feito 
por cima da retorta, a medida que vai aquecendo o material o zinco vaporiza, sendo 
recuperado por um sistema de condensação que é realizado através de um banho em 
zinco fundido e possui uma saída para o monóxido de carbono e a medida que o 
tanque vai enchendo o zinco liquido é retirado, podendo ser observado pela imagem 
abaixo. Esse processo é muito mais racional quando comparado com a retorta 
horizontal. 
 
 
 
E por fim, o forno imperial smelting é utilizado por uma produção em escala e é um 
processo muito similar a um alto forno. A grande diferença desse tipo de forno em 
comparação as retortas citadas acima é que utiliza um sopro de ar pré-aquecido na 
parte inferior do mesmo, com temperatura entre 950 a 1050ºC além de ter um 
carregamento de coque e sínter (ZnO). Após a condensação do zinco, o monóxido de 
 
 
 
carbono (CO) é utilizado como combustível ou para pré-aquecimento da carga. Ao 
final do processo tem a formação de escória que é composta de fundentes e 
impurezas não voláteis retiradas na parte inferior do forno. 
 
A última etapa do processo através da rota pirometalúrgica é o refino. Nessa etapa 
ocorre um enriquecimento onde é recuperado vários metais que já tinham sido em 
parte separados, porém nessa etapa ocorre mais uma separação a fim de obter um 
zinco com alta pureza. No processo terá colunas diferentes de destilação trabalhando 
em temperaturas diferentes, podendo ser alcançadas pela queima de combustíveis 
com isso tendo a geração de CO2 ou por resistências elétricas, garantindo que cada 
elemento seja recuperado em pontos diferentes devido a diferença de volatilidade dos 
materiais. Vale ressaltar que somente a metade inferior das colunas serão aquecidas. 
O objetivo principal do refino é a retirada das impurezas produzindo assim um zinco 
de elevada pureza,em torno de 99,99%, que será utilizado em ligas especiais. 
 
4- Com base no vídeo apresentado pesquise sobre as doenças ocupacionais 
relacionadas a produção de Zinco. 
 
O vídeo apresentado retrata como era a realidade dos operadores de uma fábrica 
antiga produtora de zinco. Foi perceptível observar que os operadores têm uma 
exposição direta ao vapor de ácido sulfúrico, monóxido de carbono, ao vapor de zinco 
e também a elevadas temperaturas, podendo gerar doenças ocupacionais. 
 
A exposição ao monóxido de carbono pode gerar diversos problemas graves, tanto 
para humanos quanto para animais, pois há o risco de envenenamento. Quando isso 
acontece, os sintomas imediatos são: tontura, fraqueza, náuseas, dor de cabeça e dor 
no peito. O monóxido de carbono liga-se à hemoglobina com alta afinidade, sendo 
muito maior do que a afinidade pelo oxigênio; assim a intoxicação pelo monóxido de 
carbono causa alteração do transporte e utilização de oxigênio. Em casos de 
intoxicação grave, é possível ocorrer desmaios e até mesmo a morte, caso a 
exposição seja prolongada e em alta frequência. A longo prazo a intoxicação pode 
acarretar várias sequelas cardíacas e neurológicas. Mesmo em pessoas saudáveis os 
riscos são grandes, principalmente quando a exposição acontece em doses mais 
 
 
 
elevadas e exposições longas, podendo causar intoxicação grave no sistema nervoso, 
coração e até ocasionar a morte. Já a intoxicação crônica, ou seja, aquelas causadas 
por exposições prolongadas em baixas concentrações, tem os seus efeitos tóxicos 
cumulados e podem acarretar insônia, fadiga, redução da capacidade física, de 
destreza, aprendizado e de trabalho, além de doenças respiratórias, cardíacas e 
arteriosclerose. 
 
A exposição a elevadas temperaturas pode levar a problemas como edema que são 
inchaço que geralmente ocorre entre pessoas que não estão aclimatadas a trabalhar 
em condições calorosas, erupções cutâneas são pequenas manchas vermelhas na 
pele que causam uma sensação de picada durante a exposição ao calor, cãibras de 
calor são dores afiadas nos músculos que podem ocorrer sozinhos ou combinados 
com um dos outros distúrbios do estresse por calor, exaustão do calor que são 
causada pela perda de água corporal e sal através de transpiração excessiva. Os 
sinais e sintomas de exaustão térmica incluem: sudação intensa, fraqueza, tonturas, 
distúrbios visuais, sede intensa, náuseas, dor de cabeça, vômitos, diarreia, cãibras 
musculares, falta de ar, palpitações, formigamento e entorpecimento das mãos e dos 
pés. A síncope de calor é tonturas induzidas pelo calor e desmaios induzidos pelo 
fluxo de sangue temporariamente insuficiente para o cérebro enquanto uma pessoa 
está parada. Ocorre principalmente entre pessoas não climáticas. O Golpe de calor é 
o tipo mais grave de doença de calor. Sinais do golpe de calor incluem a temperatura 
do corpo, muitas vezes maior que 41 ° C, e perda completa ou parcial da consciência. 
A transpiração não é um bom sinal de estresse térmico, pois há dois tipos de golpe de 
calor – “clássico”, onde há pouca ou nenhuma sudação (geralmente ocorre em 
crianças, pessoas cronicamente doentes e idosos) e “exercícios” onde a temperatura 
corporal aumenta devido ao exercício extenuante ou ao trabalho e a transpiração 
geralmente está presente. O tratamento atrasado pode resultar em morte. 
 
A exposição ao ácido sulfúrico pode gerar problemas que se forem por inalação de 
vapores pode causar tosse, espirros, irritação no nariz com sangramento, 
broncoespasmo, queda respiratória, edema pulmonar, enfisema e danos no aparelho 
respiratório, já se tiver contato com a pele provoca queimaduras com vermelhidão, 
depois formação de úlcera. Penetra lentamente perfurando os tecidos cutâneos. Se a 
 
 
 
extensão queimada for grande pode ocorrer a morte devido ao choque circulatório. Já 
a exposição crônica pode causar erosão dental, conjuntivite, traqueobronquite, 
enfisema, estomatite, gastrite e dermatite. 
 
5- Liste os principais impactos ambientais decorrentes da produção de Zinco. 
 
A produção do zinco através da rota pirometalúrgia geram impactos ambientais graves 
como por exemplo a emissão de monóxido de carbono (2CO2), como o mesmo 
quando lançados no ambiente reage com o radical da hidroxila, onde o mesmo ajuda 
a reduzir a concentração de gases como o metano, que tem efeito de aumentar o 
efeito estufa, ou seja, o monóxido de carbono agrava o processo pois ele reage com 
a hidroxila. Além disso ele afeta no processo do efeito estufa por participar da 
formação de ozônio na troposfera. 
 
O processo também faz emissão de SO2, onde esse gás é perigoso e contribui para 
o aquecimento do planeta além de contribuir para a formação da chuva ácida, que é 
prejudicial a vegetação e aos animais. Esse gás pode reagir com a umidade do ar 
formando o ácido sulfúrico, onde o mesmo pode reagir com a amônia do ar e formar 
assim o sulfato de amônia. 
 
Um problema clássico é a geração de escorias, que pode ter risco de contaminação 
do solo e dos recursos hídricos, além disso podem ser prejudiciais à saúde por conta 
dos metais pesados. 
 
Referências bibliográficas: 
 http://recursomineralmg.codemge.com.br/substancias-minerais/zinco-
chumbo/#:~:text=O%20mineral%20mais%20comum%20de,(ZnFe2O4). 
 https://periodicos.ufpe.br/revistas/rbgfe/article/download/239752/34628 
 http://verbetes.cetem.gov.br/verbetes/ExibeVerbete.aspx?verid=28 
 https://sistemas.anm.gov.br/publicacao/mostra_imagem.asp?IDBancoArquivo
Arquivo=3985 
 
 
 
 http://www.medicinanet.com.br/conteudos/revisoes/7361/intoxicacao_por_mo
noxido_de_carbono.htm 
 https://conect.online/blog/entenda-os-riscos-da-exposicao-ao-monoxido-de-
carbono/#:~:text=J%C3%A1%20a%20intoxica%C3%A7%C3%A3o%20cr%C3
%B4nica%2C%20ou,doen%C3%A7as%20respirat%C3%B3rias%2C%20card
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 https://www.oswaldocruz.br/download/fichas/%C3%81cido%20sulf%C3%BAri
co2003.pdf 
 http://amprolab.com.br/2019/02/06/temperaturas-altas-podem-trazer-riscos-
fisicos-aos-
trabalhadores/#:~:text=Edema%3A%20Incha%C3%A7o%20que%20geralmen
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