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IPT desenvolve processo de transformação de terras-raras emmetal para uso em magnetos mais potentes para a indústria

Um passo importante foi dado pa-ra o Brasil produzir superímãsno futuro. O desenvolvimentode tecnologia para a produção

do didímio – um conjunto de dois metaisprecursores de ligas para ímãs de maiordensidade de fluxo magnético – abrecaminho para a fabricação desse produtoainda inédito no país. O didímio é forma-do por dois elementos de terras-raras, opraseodímio (Pr) e o neodímio (Nd), dogrupo dos lantanídeos. Os ímãs de altapotência são utilizados, por exemplo, emmotores de veículos elétricos e geradoresde eletricidade em turbinas eólicas. Anovidade anunciada em fevereiro é fruto

de uma parceria entre o Instituto de Pes-quisas Tecnológicas (IPT), a CompanhiaBrasileira de Metalurgia e Mineração(CBMM) e a Empresa Brasileira de Pes-quisa e Inovação Industrial (Embrapii),ligada ao Ministério da Ciência, Tecno-logia e Inovação (MCTI).

No projeto iniciado em 2014, o grupode pesquisadores do IPT, do Laboratóriode Processos Metalúrgicos, sob a lide-rança do engenheiro metalurgista JoãoBatista Ferreira Neto, desenvolveu tec-nologia para transformar o óxido de didí-

METALURGIAy

A primeira etapado superímã

mio, um pó de cor semelhante ao de café,em lingotes de metal puro. “Desenvolve-mos a etapa da redução, o que significatransformar o óxido [retirar o oxigênio]

em metal. Para isso montamos reatoresque trabalham a 1.200 graus Celsius (°C)e produzem barras de didímio metálico.Esse material, em uma fase seguinte, daqual também pretendemos desenvolvertecnologia, será usado na produção deuma liga metálica de didímio, ferro e boropara a posterior fabricação do superímã”,explica João. O projeto de desenvolvi-mento do didímio metálico teve o custode R$ 9 milhões, sendo R$ 3 milhões daCBMM, R$ 3 milhões da Embrapii e a

parte do IPT contabilizada com equipa-mentos, infraestrutura e a remuneraçãode sete pesquisadores.

CAMPO MAGNÉTICO

Para chegar ao ímã é preciso obter a li-ga didímio-ferro-boro em pó e fazer oalinhamento das partículas por meiodo campo magnético aplicado durantea compactação, seguido de sinterização(solidificar o material) e tratamento tér-mico, dando assim origem ao ímã. Osímãs feitos no país são de ferrite, à ba-

Marcos de Oliveira

se de bário ou estrôncio, presentes, porexemplo, nos pequenos adesivos fixadosna geladeira. Os ímãs que contêm neo-dímio, ferro e boro são pelo menos três

 vezes mais potentes que os de ferrite emrelação ao campo magnético.

O mercado de ímãs cresce a cada ano.Em 2010, as vendas foram de US$ 2 bi-lhões no mundo. Em 2020 devem atingirUS$ 5 bilhões e em 2030 a previsão é deUS$ 10 bilhões, principalmente pelo au-mento da importância da energia eólica. Apenas para fabricar os aerogeradoreseólicos, a necessidade de ímãs de didí-mio ou neodímio é de 600 quilos (kg) a1 tonelada de ímã por megawatt (MW)

instalado (capacidade para suprir 200residências, em média). A previsão é deque entre 2016 e 2019 sejam instaladosmais 10 gigawatts (GW) de energia eó-lica apenas no Brasil.

 Atualmente, os ímãs utilizados pelaindústria brasileira são importados, em- bora o país tenha a segunda reserva deterras-raras do mundo, atrás apenas daChina. Os chineses são líderes na pro-dução mundial de ímãs e têm a tecno-logia tanto de extração e purificação deterras-raras como de produção de ímãs

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PESQUISA FAPESP 241  z  73

Acima, amostrado didímio metálico

desenvolvido no IPT.

Ao lado, o óxido de

didímio produzido

pela CBMM

em Araxá (MG)

potentes. “Existe pouca informação forada China sobre a separação de terras--raras e a produção de ligas metálicaspara ímãs”, diz João.

Os ímãs comerciais mais potentes uti-lizados no mundo são de neodímio oudidímio. Nas minas da CBMM em Araxá,Minas Gerais, a produção de terras-rarascomeça com a separação dos elementosa partir da monazita, mineral encontra-do nos rejeitos da exploração do nióbio,entre outros sítios geológicos. O neodí-mio e o praseodímio sempre aparecem juntos no mesmo mineral.

 A CBMM comercializa todos os pro-dutos de nióbio usados pela indústria,como o ferronióbio utilizado em side-rurgia, o nióbio metálico puro ou os óxi-

dos especiais desse material. O Brasil éo maior produtor mundial. O nióbio éadicionado aos aços na proporção médiade 500 gramas por tonelada. Essa peque-na quantidade no aço faz a sua resistên-cia mecânica aumentar sem prejuízo damaleabilidade. Assim é possível utilizarmenor quantidade de aço na aplicaçãofinal, por exemplo, deixando as chapasde aço mais finas e leves. O nióbio tam-

   F    O   T    O    S

    E    D    U    A    R    D    O     C

    E    S    A    R  bém é usado, por exemplo, em câmaras

de combustão de motores de avião. “Não vendemos o material na forma bruta, mastransformamos o nióbio de acordo comas necessidades do cliente. Exportamos96% das 65 mil toneladas produzidas porano de nióbio, sendo de 22% a 25% paraa China”, diz o presidente da CBMM, oengenheiro metalúrgico Tadeu Carneiro.

“Desenvolvemos a tecnologia para se-parar a monazita [que contém terras--raras] dos rejeitos. Na primeira faseda separação atingimos o sulfato duploque contém as 17 terras-raras, todas comuso industrial; o problema é obtê-las deforma econômica”, explica. Também édifícil separar de maneira econômica oneodímio do praseodímio, por isso a em-presa utiliza o óxido de didímio. “Cons-truímos uma unidade semi-industrialpara a produção de sulfato duplo com ca-

pacidade para 3 mil toneladas por ano”,explica Carneiro. Além disso, a CBMMtambém construiu uma unidade-pilotopara separar quatro produtos de terras--raras a partir do sulfato duplo por meioda tecnologia de extração por solventes.O resultado é a obtenção de óxidos decério, lantânio, didímio e, do outro lado, orestante das terras-raras. A concentraçãodo didímio representa de 15% a 20% dototal de terras-raras na monazita.

“Foram gastos R$ 80 milhões nessa li-nha de separação”, diz Carneiro. A empre-

sa é controlada pelo grupo Moreira Sallesem 70%. Os 30% restantes são consórciosde empresas chinesas, japonesas e corea-nas. “Esperamos chegar à liga didímio--ferro-boro”, diz Carneiro. “Depois, certa-mente precisaremos nos unir a empresasque trabalham na área de produção deligas e ímãs. Estamos investindo no co-nhecimento, mas na hora de fazer negó-cio precisaremos de outros parceiros.” n