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Processos Metalúrgicos 
PROF.: KAIO DUTRA 
AULA 4 – PRODUÇÃO DE MATERIAIS NÃO FERROSOS 
Produção de Metais Não Ferrosos 
Cobre 
◦Os minérios de cobre podem ser 
sulfetados ou óxidos, além, mais 
raramente, do próprio cobre nativo. 
◦Geralmente, o teor de metal contido é 
muito baixo, da ordem de 1 a 3%. 
◦Os mais importantes são os sulfetados, 
entre os quais a calcopirita, de fórmula 
CuFeS2. Além de cobre e de enxofre, 
esses minerais contêm ferro, zinco, 
arsênio, antimônio, bismuto, selênio, 
telúrio e outros elementos. 
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Produção de Metais Não Ferrosos 
Cobre 
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Produção de Metais Não Ferrosos 
Cobre 
◦A primeira fase do processo de extração do cobre é 
a concentração do seu minério. 
◦Este é peneirado, britado, moído e submetido ao 
processo de flotação, que consiste na adição de 
água, misturada com produtos químicos 
adequados. Essa mistura molha somente as 
partículas chamadas estéreis, que se decantam, 
formando um lodo. 
◦O material é novamente decantado e aspirado, 
obtendo-se, por filtragem final, um concentrado 
com teor de cobre entre 15 e 30%. 
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Cobre 
◦Esse concentrado é levado a um forno de 
reverbero, juntamente com fundente, 
cuja função é formar a escória pela sua 
combinação com as impurezas do 
concentrado. Obtém um sulfeto duplo de 
cobre e ferro, denominado "mate", 
contendo geralmente entre 35 e 55% de 
cobre metálico, além de ferro e enxofre. 
◦A temperatura do forno é superior a 
1.100°C, de modo a ter-se a fusão do 
material. O ferro é oxidado na forma de 
FeO. 
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Cobre 
◦O mate é a seguir oxidado num 
"conversor", onde é introduzida uma 
corrente de ar que, em presença de 
sílica, atravessa o mate liquido. 
◦Essas reações são de natureza 
exotérmicas. 
◦A primeira fase dura cerca de 20 horas e, 
ao aproximar-se o fim, procura-se 
aquecer o material a uma temperatura 
em torno de 1.200°C. 
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Cobre 
◦O metal resultante é chamado "cobre blister”, 
contendo em geral de 98 a 99,5% de cobre e as 
impurezas como antimônio, bismuto, chumbo, 
ferro, níquel, selênio, enxofre, telúrio e zinco. 
◦O "cobre blister" deve ser refinado, sendo o 
processo clássico o de "refinação a fogo". Os 
fornos empregados são do tipo "revérbero", 
aquecidos a óleo, gás ou carvão moído. 
◦ Junto com o cobre blister fundido, ou sólido em 
placas, carregam-se quantidades suficientes de 
fundente (silica) para fixar os óxidos de 
alumínio, ferro e magnésio que se formam 
durante o processo. 
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Cobre 
◦ Outro método de refino consiste na "refinação 
eletrolítica". 
◦ Nela, empregam-se anodos de cobre fundidos 
a partir de cobre blister refinado a fogo, com 
um teor mínimo de cobre de 99%. 
◦ O eletrólito, mantido a uma temperatura 
entre 40° e 60°C, é uma solução de sulfato de 
cobre. 
◦ O cobre deposita-se sobre o catodo que, por 
sua vez, é de cobre, com a mesma pureza do 
cobre a ser nele depositado. 
◦ A operação demora várias semanas 
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Cobre 
◦Algumas ligas de cobre: 
◦ Latão: Cobre + Zinco (5 – 45%); 
 
◦Bronze: Cobre + Estanho (2 – 12%). 
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Alumínio 
◦O minério de alumínio predominante é a 
bauxita, a qual é constituída 
essencialmente de um óxido hidratado 
Al203H20 contendo ainda óxido de ferro, 
sílica, óxido de titânio e pequenas 
quantidades de outros compostos. Nos 
minérios utilizados na produção de 
alumínio, o teor de Al2O3 varia de 40 a 
60%. 
◦A metalurgia do alumínio compreende 
basicamente duas fases: 
◦ Obtenção da alumina, a partir do minério; 
◦ Eletrólise da alumina. 
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Alumínio 
◦ Para a obtenção da alumina, emprega-se, 
quase que exclusivamente o processo Bayer. 
◦ A bauxita é inicialmente britada e, em 
seguida, moída em moinhos de bola. 
◦ O pó é misturado intimamente, num tanque 
de mistura, com uma solução de hidróxido de 
sódio. A mistura é bombeada numa autoclave, 
ou seja, num recipiente de aço submetido a 
altas pressões e a elevada temperatura. Na 
autoclave ocorre o processo de "digestão", do 
qual resulta um aluminato de sódio solúvel. 
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Alumínio 
◦ Completado o processo de digestão, a solução de 
aluminato de sódio é tratada por sedimentação ou 
decantação e por filtração sob pressão, de modo a 
separá-la dos resíduos em suspensão, constituídos 
essencialmente de um hidróxido de ferro impuro 
contendo a maior parte da sílica, outras impurezas e 
uma pequena quantidade de alumina. 
◦ Depois da filtração, a solução é levada a um tanque de 
resfriamento e aos depósitos de precipitação. 
◦ A suspensão de alumina hidratada é levada a 
espessadores, filtrada e calcinada, num forno rotativo de 
forma tubular, a cerca de 1.200°C, obtendo-se como 
produto final a alumina Al2O3, com 99,5 a 100% de óxido 
de alumínio. 
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Alumínio 
◦A etapa seguinte é a eletrólise da alumina 
(redução da alumina). Devido à grande 
afinidade do alumínio com o oxigênio, 
não é possível reduzir a alumina pelos 
redutores usuais, carbono e óxido de 
carbono. Recorre-se então o processo 
eletrolítico, em que o banho eletrolítico é 
constituído de “criolita”, que consiste em 
um fluoreto de sódio e alumínio (AlF3, 
3NaF). Neste banho de criolita, coloca-se 
a alumina em solução. Em outras 
palavras, o eletrólito atua como fundente 
e dissolve o óxido de alumínio. 
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Alumínio 
◦O catodo corresponde ao fundo da 
célula eletrolítica e ao alumínio que se 
forma paulatinamente, o anodo é 
constituído de eletrodos de carbono. 
◦A operação é realizada a cerca de 
950°C. 
◦O alumínio deposita-se no fundo e é 
retirado periodicamente. Sua pureza 
varia de 99,4 a 99,85%, sendo o silício 
e o ferro as principais impurezas. 
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Alumínio 
◦Para obter-se alumínio de pureza 99,99%, 
é necessária uma refinação adicional, o 
que pode ser feito eletroliticamente, 
numa cuba eletrolítica semelhante à 
empregada na redução da alumina. 
◦Para fabricar uma tonelada de alumínio 
são necessárias cerca de duas toneladas 
de alumina e estima-se que são 
necessárias 5t de bauxita e 0,25t de 
combustível. 
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Zinco 
◦O principal mineral de zinco é a blenda Zns; sua ganga é 
de natureza sílico-calcária, podendo, às vezes, conter 
galena (mineral de chumbo), sulfeto de cádmio e ferro. 
Outros minerais são a "smithsonita" (ZnCO,) e a 
willemita (ZnSO4). 
◦Os minérios são inicialmente concentrados de modo a 
elevar-se o teor de zinco para 50 ou 60%. A 
concentração é realizada por gravidade ou por flotação. 
◦Os dois processos básicos de obtenção do zinco são: 
◦ processo pirometalúrgico; 
◦ processo hidrometalúrgico. 
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Zinco 
◦ No processo pirometalúrgico, o minério 
concentrado sofre uma operação inicial de 
ustulação (fazer expelir uma substância da 
outra), à temperatura entre 550°C e 600°C, 
com o objetivo de dessulfurá-lo, sendo a 
reação fundamental a seguinte: 
 
◦ Misturado com coque, o minério ustulado, 
ou seja, o ZnO, é submetido a um processo 
de destilação, a cerca de 1.400°C, ocorrendo 
a seguinte reação básica: 
 
◦ O vapor de zinco é condensado, resultando 
zinco líquido, que é vazado periodicamente 
em lingotes. 
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Zinco 
◦ No processo hidrometalúrgico, as primeiras fases 
são idênticas às do processo anterior, resultando 
igualmente ZnO. 
◦ Este é submetido a uma operação de “lixiviação", 
realizada pelo ataque com uma solução de ácido 
sulfúrico a 10% de concentração a 60°C.Resulta 
uma solução de ZnSO2 que deve ser purificada, 
sendo, para isso, submetida a operações de 
concentração e filtragem. 
◦ A purificação permite eliminar as impurezas. A 
eliminação do ferro é feita pela oxidação do 
sulfato ferroso por meio de MnO2 e a eliminação 
do Cu e do Cd é levada a efeito pela adição de pó 
de zinco. 
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Zinco 
◦Do processo resulta uma solução pura de 
ZnSO4, a qual é submetida uma 
"eletrólise", em cuba eletrolítica onde os 
anodos são de chumbo e os catodos de 
alumínio. Opera-se essa eletrólise com 
elevada densidade de corrente e 
temperatura em torno de 400°C. 
◦O zinco deposita-se no catodo, com 
pureza que pode ser superior 99,98%. 
◦Dos resíduos do banho, recupera-se 
cádmio, cobre e, eventualmente metais 
preciosos e germânio. 
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Estanho 
◦ O principal minério é a cassiterita SnO2, geralmente 
muito impuro, pois o teor de estanho contido é, em 
média, 1%. Há minérios contendo a 4% de estanho. Os 
metais associados à cassiterita são, entre outros, W, Pb, 
Zn e Cu. 
◦ Inicialmente, procede-se, por intermédio de mesas 
vibratórias, flotação e separação magnética. 
◦ O concentrado é submetido a uma ustulação de modo a 
serem removidos o enxofre, o arsênio e o antimônio. 
◦ Em seguida, procede-se a uma lavagem com ácido 
sulfúrico diluído. Neste momento, o produto contém 
cerca de 70% de SnO2, com certa quantidade de óxido de 
ferro. 
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Estanho 
◦O SnO2 é misturado com coque e fundente e levado a um forno 
de revérbero ou elétrico. 
◦O processo, aparentemente simples, apresenta certas 
dificuldades, entre as quais a temperatura final de redução, que 
não pode ser muito elevada, para evitar perda do metal por 
volatilização. 
◦O estanho metálico obtido apresenta uma pureza de 97 a 98,5%. 
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Chumbo 
◦ O principal minério é a galena PbS, em que o teor de 
chumbo varia de 1 a 12% e as impurezas são mais 
freqüentemente de natureza silicosa; às vezes, são calcárias. 
◦ Nesses minérios, os outros elementos metálicos que podem 
ocorrer são: zinco, prata, cobre, antimônio, arsénio, 
bismuto, cadmio, estanho, germânio, ouro, selênio etc. 
◦ De início, procede-se à concentração do minério por 
flotação, resultando um concentrado contendo de 40 a 80% 
de chumbo, 4 a 15% de zinco e 2 a 3% de cobre. Antes da 
redução, realizam-se as fases de "ustulação" e 
"sinterização", em que as reações fundamentais são as 
seguintes: 
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Chumbo 
◦A redução se faz em "forno de cuba", onde se 
introduz o sintetizado, coque e fundente. O 
coque atua como combustível e redutor. A 
redução é direta e indireta: 
 
 
◦Os materiais líquidos juntam-se no cadinho 
do forno e se separam por diferença de 
densidades. 
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