Extracção de metais a partir dos respectivos minérios.
Poucos metais se apresentam na natureza em estado puro. Por isso, na maior parte dos casos, aplicam-se os métodos da metalurgia extractiva. Na selecção da técnica mais adequada de extracção é importante considerar não apenas a estrutura química do minério, mas também factores como a natureza das impurezas presentes no mineral que, em alguns casos, têm t êm valor económico. económico. O oxigénio, de elevada carga eléctrica negativa e relativamente abundante, é o elemento químico que mais tende a combinar-se com os metais na natureza. Por isso, o aspecto mais importante na extracção dos metais é sua redução, processo que corresponde à reacção química contrária à oxidação. Antes de passar pela etapa de redução, os minérios são britados, moídos (em alguns casos), classificados por crivagem e concentrados. O processo de concentração consiste em aumentar o teor metálico do minério por eliminação da ganga (resíduos não aproveitáveis). Essa etapa pode ser realizada por gravimetria, flotação, separação electrostática ou magnética ou outros processos especiais. Ao remover-se a ganga, reduz-se a quantidade de minério a ser manipulada nas etapas seguintes do processo de extracção do metal.
A segunda fase da extracção é o processo, ou conjunto de processos, pelo qual o metal é extraído do concentrado obtido na primeira fase, refinado, transformado em liga e preparado para atender às especificações do mercado. Na escolha do método mais adequado para cada caso, consideram-se vários factores, entre eles a natureza química do concentrado, que em geral é um óxido (no caso do ferro e do alumínio, por exemplo), um sulfureto (caso do cobre, do zinco e do chumbo), um carbonato ou um silicato. Nessa fase, os três processos mais comummente aplicados são: pirometalurgia, que utiliza o calor; eletrometalurgia, que utiliza a electricidade; e hidrometalurgia, que utiliza a água. O produto pode ainda ser refinado mediante técnicas metalúrgicas adicionais, como a destilação. Pirometalurgia é o processo de extracção em que as reacções se processam a altas temperaturas com auxílio de um agente redutor. O calor é fornecido normalmente por
combustíveis, como coque, petróleo e gás, ou por energia eléctrica. Na maioria dos casos, o fogo tem não só uma função química, mas também física, pois libera certos componentes do minério. Geralmente aplicada a grandes quantidades de minério e em fornos de alta temperatura, a pirometalurgia opera a redução dos óxidos pelo carbono -um exemplo típico é o alto-forno para o ferro fundido. Às vezes é precedida de uma ustulação para transformar os sulfuretos em óxidos, como ocorre no caso do chumbo, do zinco, do cobre e do níquel. De acordo com a composição do minério, podem-se utilizar outros redutores em lugar do carbono, como por exemplo o magnésio (ou sódio) para preparação do titânio a partir de seu tetracloreto ( TiCl4). A depender do calor necessário para a reacção e do ponto de fusão do metal, ele pode ser obtido em estado líquido, como no caso do ferro fundido, ou sólido, como no caso do tungsténio e do molibdénio. Eletrometalurgia é o processo que utiliza a electrólise, ou seja, uma corrente eléctrica aplicada a uma solução (aquosa ou de sais fundidos) que contém o metal. Esse é o método empregado na extracção do alumínio a partir da criolita, bem como do cobre, do zinco e em grande parte do magnésio. A hidrometalurgia usa a lixiviação, que consiste no tratamento do minério com soluções aquosas para dissolver e precipitar os metais. É usada em alguns minérios de cobre, níquel e zinco. De modo geral, as operações hidrometalúrgicas compreendem três fases: 1º - Dissolução do material em água pura ou com determinados reagentes; 2º - Separação do resíduo e depuração da solução obtida; 3º - Precipitação do metal dessa solução por trata mento químico ou electrolítico. Também chamada metalurgia por via húmida, a hidrometalurgia é aplicável quando se pode dissolver uma combinação do metal desejado num solvente apropriado, que pode ser um ácido, uma base, um sal ou um solvente orgânico. Na produção de cobre e zinco, por exemplo, usa-se ácido sulfúrico diluído; na preparação do aluminato de sódio, usase soda cáustica, que é uma base. O cianeto de sódio, um sal, é usado para separar tanto o ouro como a prata de seus minérios. Na extracção desses metais preciosos também se pode usar outro metal, o mercúrio, num processo denominado amalgamação.
Processo de uso relativamente restrito, a amalgamação só se aplica aos metais que fazem liga com o mercúrio. Consiste em fazer passar partículas finamente trituradas de minério, em mistura com uma solução, sobre placas cobertas com mercúrio -- único metal líquido a temperatura ambiente. O mercúrio combina-se com o metal, formando a liga denominada amálgama, que é, em seguida, aquecida. Após entrar em ebulição, o mercúrio escapa sob a forma gasosa e deixa uma esponja metálica de metal puro.
Tratamentos
Poucos métodos de extracção, no entanto, resultam num produto puro. Em geral, o que se obtém é um metal mais ou menos impuro, que precisa ser tratado para chegar à forma adequada a suas finalidades comerciais, industriais ou de pesquisa. Nos tratamentos a frio, o metal endurecido sofre mudanças estruturais ao invés de mudanças químicas. Nos tratamentos a quente, o metal é amolecido pelo calor, num processo que altera sua cristalinidade, de tal forma que ele pode então ser trabalhado. Uma das alternativas para a conformação dos metais é a fundição, que consiste em verter o metal fundido num molde, onde ele se solidifica e ganha a forma dos objectos desejados. Objectos de ferro, aço e metais não ferrosos são feitos em moldes. Também se podem submeter os metais ou ligas a tratamentos mecânicos a partir do material sólido. A maquinagem (compreende todo processo mecânico onde a peça é o resultado de um processo de remoção de material) consiste em desgastar o bloco metálico por ferramentas de corte, mas os tratamentos mecânicos mais importantes são a forja e a laminação, feitos a partir do metal já transformado em lingotes. A forja é um meio de modelagem de blocos metálicos, normalmente feito a quente, mediante golpes de martelo ou, em peças de grande tamanho, por pressão. Nesse caso, usa-se uma prensa que actua por gravidade e cuja elevação depois de cada golpe se produz mediante sistemas mecânicos rotativos. As principais operações de forja são o aplainamento, o estiramento e a flexão. A laminação é um processo que consiste na obtenção de placas (lâminas) de metal mediante a passagem do lingote entre dois cilindros de eixos paralelos que giram em sentidos opostos. A continuidade é condição indispensável dessa operação, que deve,
portanto, ser feita numa sucessão de laminadores chamados trens de laminagem. A distância entre os cilindros, ou interstício de laminação, é regulável e diminui progressivamente à medida que se repete a passagem das placas, cada vez de menor espessura. A metalurgia do pó é um processo criado mais recentemente e permite tratar o metal sem a passagem pelo estado fundido. A forma desejada é obtida nesse caso pela compressão a frio de uma massa de pó que posteriormente é submetida a tratamento térmico para adquirir as características mecânicas desejadas. O pó do metal pode ser produzido mecanicamente ou quimicamente. A metalurgia do pó é especialmente utilizada na elaboração de metais cujos pontos de fusão são elevados, como tungsténio, molibdénio, tântalo e nióbio, e na preparação de ligas nucleares (urânio, tório, berílio, zircónio), semicondutores (telúrio de bismuto), produtos porosos e refractários. Nos tratamentos térmicos, os metais são submetidos ao calor para produzir ou aprimorar determinadas qualidades, como grau de dureza, ductilidade etc. Os tratamentos superficiais consistem em aplicar uma camada exterior aos metais por imersão a quente, electrólise ou cimentação, entre outros métodos. A finalidade desse tratamento é proteger a substância básica ou modificar as características da superfície do metal, como ocorre na galvanização.
R eciclagem
de Metal
A reciclagem do metal é considerada o processo secundário de obtenção deste material, e neste caso é feita a fusão do metal já usado com um consumo de energia menor. Portanto, uma das mais importantes vantagens da reciclagem dos metais é a economia de energia, quando comparado a sua produção desde a extracção do minério. Sua reciclagem ocorre em diferentes unidades industriais dependendo do tipo e no caso dos metais pesados, o processo é mais complexo. Os materiais ferrosos podem ser facilmente separados dos demais através de uma máquina com íman que atrai os objectos de aço. No processo de reciclagem dos metais há considerável redução no uso de energia e água e na emissão de poluentes atmosféricos e contaminação das águas. No caso da reciclagem do alumínio há uma redução de 95% de energia em relação à produção a partir do minério. y
A cada 75 embalagens de aço recicladas, economiza-se uma quantidade de carvão vegetal equivalente a uma árvore.
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ateriais como pilhas, baterias e lâmpadas fluorescente são dotados de metais
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pesados e, se descartados sem tratamento, contaminam o solo, o lençol de água e por consequência os seres que se utilizarem destes recursos. y
O tratamento adequado e a reciclagem de materiais que contenham metais pesados são possíveis, porém caros e nem todas as indústrias que os produzem se responsabilizam por seu destino final.
