MATERIAIS METÁLICOS – AULA 3

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANACURSO DE ENGENHARIA CIVIL

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIAMATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I – E (TEC 156)

Profª. Cintia Maria Ariani Fontes

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MATERIAIS METÁLICOS� DEFINIÇÃO

� Substâncias inorgânicas que contêm um ou mais elementos metálicos (Fe, Cu, Al, Pb) e que também podem conter alguns elementos não-metálicos (C, N, O)

� Consistem de combinações de elementos metálicos. Ligas metálicas: bronze (cobre + estanho), latão (cobre + zinco) e aço (ferro + carbono)carbono)

� Possuem grande número de elétrons não-localizados� Elétrons que não estão ligados a qualquer átomo em particular� Os elétrons são responsáveis por muitas das propriedades dos metais

� CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS� Condutores de eletricidade e calor� Opacos� Muito resistentes e deformáveis

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CLASSIFICAÇÃO� Os metais e suas ligas podem ser divididos em duas grandes

classes: materiais metálicos ferrosos e não- ferrosos

� Metais ferrosos � contêm um percentual elevada de ferro em sua composição química, sendo este elemento o seu principal constituinteprincipal constituinte� Aços e ferros fundidos

� Metais não-ferrosos � não contêm ferro ou contêm o ferro apenas em pequena quantidade� Alumínio, o cobre, o níquel, o chumbo, assim como as suas

respectivas ligas

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CLASSIFICAÇÃO

Alumínio

Cobre

Zinco

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METAIS NÃO FERROSOS - Alumínio� Obtido a partir da extração e beneficiamento da bauxita� Bauxita � argila contendo óxido de alumínio

� Constituída de óxido hidratado �Al2O3.H2O� Possui óxido de ferro, óxido de titânio e outros compostos em

menores proporçõesDeve apresentar no mínimo 30% de alumina (Al O )

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� Deve apresentar no mínimo 30% de alumina (Al2O3) aproveitável

� Processo de produção� Mineração� Obtenção de alumina� Eletrólise da alumina

METAIS NÃO FERROSOS - Alumínio� Processo de produção

� Mineração� Locais

� Itamarati e Poços (MG)� Trombeta e Parangominas

(PA)

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(PA)� Projetos em Juriti Velho

(PA) e Pitinga (AM)� Etapas

� Remoção da vegetação� Retirada da camada

superficial de solo� Britagem, lavagem e

secagem do minério

METAIS NÃO FERROSOS - Alumínio� Produção

� Obtenção da alumina� 1) Dissolução da alumina em

soda cáustica (NaOH)

� 2) Filtração da alumina para separar o material sólido

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separar o material sólido

� 3) O filtrado é concentrado para a cristalização da alumina

� 4) Os cristais são secos e calcinados para eliminar a água

METAIS NÃO FERROSOS - Alumínio� Produção

� Obtenção da alumina� Insumos para produção de 1 tonelada de alumina

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METAIS NÃO FERROSOS - Alumínio� Produção

� Eletrólise da alumina� 1) O pó branco de alumina pura é enviado à redução� 2) Na redução, ocorre o processo conhecido como Hall-Héroult, por

meio da eletrólise, para obtenção do alumínio� 3) A alumina é dissolvida em um banho de criolita fundida e fluoreto de

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� 3) A alumina é dissolvida em um banho de criolita fundida e fluoreto de alumínio em baixa tensão, decompondo-se em oxigênio

� 4) O oxigênio se combina com o ânodo de carbono, desprendendo-se na forma de dióxido de carbono, e em alumínio líquido, que se precipita no fundo da cuba eletrolítica

� 5) O metal líquido (já alumínio primário) é transferido para a refusãoatravés de cadinhos. Alumínio de alta pureza (99,99%)

� 6) São produzidos os lingotes, as placas e os tarugos (alumínio primário)

METAIS NÃO FERROSOS - Alumínio� Produção

� Eletrólise da alumina� Insumos para produção de 1

tonelada de alumínio � Cuba eletrolítica

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Albrás - Barcarena (PA)Maior fundição de alumínio do Brasil

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METAIS NÃO FERROSOS - Alumínio� Laminação

� Processo de transformação mecânica que consiste na redução da seção transversal por compressão do metal, por meio da passagem entre dois cilindros de aço ou ferro fundido com eixos paralelos que giram em torno de si mesmos

� A seção transversal é retangular� Produtos laminados planos de alumínio e suas ligas

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� Produtos laminados planos de alumínio e suas ligas� Chapas grossas � espessuras de 150 mm

o Uso em usinas atômicas� Folhas � espessura de 0,005 mm,

o Uso em condensadores� Processos tradicionais de laminação de alumínio � laminação a

quente e laminação a frio� Laminação contínua � usado atualmente

METAIS NÃO FERROSOS - Alumínio� Laminação

� Tipos de laminadores

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METAIS NÃO FERROSOS - Alumínio� Laminação

� A frio

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� A quente

METAIS NÃO FERROSOS - Alumínio� Laminação

METAIS NÃO FERROSOS – Cobre� É um metal de transição, cujo minério deve apresentar entre

0,7 e 2,5% de cobre na sua composição� Possui coloração marrom avermelhada� Principais propriedades:

� boa ductilidade

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boa ductilidade� maleabilidade� alta condutibilidade térmica e elétrica� excelente resistência a corrosão

� Formação de ligas metálicas� latão (Cu/Zn)� bronze (Cu/Sn)

METAIS NÃO FERROSOS – Cobre� Principais tipos de ocorrência

� Minério sulfetado � CuFeS2 (calcopirita)� Minério oxidado

� Mistos � minério com presença de sulfetos, óxidos, hidróxidos e carbonetos

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e carbonetos

� Indústria de cobre primário � Obtenção de quatro tipos de produtos� Etapa de Extração

1) Minério de cobre: corresponde ao mineral extraído da mina, cujo conteúdo oscila entre 0,7% e 2,5% de cobre

METAIS NÃO FERROSOS – Cobre� Indústria de cobre primário � Obtenção de quatro tipos de

produtos� Etapa de fundição

2) Concentrado de cobre � corresponde ao minério de cobre que, através de um processo de moagem das rochas e mistura com água e reagentes, passa a apresentar entre 30% e 38% de cobre fino

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passa a apresentar entre 30% e 38% de cobre fino3) Cobre fundido � corresponde aos concentrados que, por meio de

processos pirometalúrgicos, se transformam no chamado cobre blister(98,5%) e, posteriormente, no ânodo de cobre, cujo teor é de 99,7% de cobre

� Etapa de refino4) Cobre refinado � corresponde aos anodos e às soluções (no caso da

lixiviação) que são refinados por processo de eletrólise, resultando nos catodos, com pureza de 99,9% de cobre

METAIS NÃO FERROSOS – Cobre� Cobre secundário

� sucata para refino � é a sucata industrial de processo, assim como a sucata comprada de terceiros no mercado, necessitando processamento de refino

� sucata para uso direto - direcionada aos transformadores, sem necessidade de refino

� Uso do cobre

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� Uso do cobre� Indústrias de fios e cabos elétricos � mais de 50% desse metal� Restante � ligas especiais, tubos, laminados e extrudados

� Processos de produção� Pirometalúrgico

� Mais usado para minérios sulfetados� Hidrometalúrgico

� Usado para extração do cobre de minérios oxidados de baixo teor de cobre

METAIS NÃO FERROSOS – Cobre� Processo Pirometalúrgico

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METAIS NÃO FERROSOS – Cobre

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METAIS NÃO FERROSOS – Cobre� Processo hidrometalúrgico

� Lixiviação do minério moído em ácido sulfúrico (solvente mais usado)

� Precipitação do metal� Concentração e aquecimento

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Concentração e aquecimento

� Eletrólise

� Nesse caso, há eletrodeposição do Cobre (99,9% - cátodo)

� Processo SX-EW � Solvent Extraction and Eletrowinningo Não necessita de fundição e refino

o Não gera gás com enxofre

o Aproveita o minério de baixo teor de Cu

o Baixo aproveitamento de ouro e prata

METAIS NÃO FERROSOS – Zinco� Matéria prima

� Minério sulfetado� Sulfeto de zinco (esfaelita), que se apresenta muitas vezes associado a

sulfeto de chumbo, cobre e ferro é o minério de maior ocorrência

� Possuem teor médio de 5%de Zn

� Correspondem a 90% da produção mundial, obtidos por lavra

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� Correspondem a 90% da produção mundial, obtidos por lavra subterrânea

� Minério oxidado� Representam ocorrências secundárias de zinco, em depósitos superficiais

� Silicato hidratado de zinco (calamina) associado a carbonato de zinco

� Silicato de zinco (willemita) associado a carbonato de zinco

� Tem concentração de zinco variando entre 15 e 40%

METAIS NÃO FERROSOS – Zinco� Após a lavra, o minério é beneficiado por meio de britagem e

moagem, passando, posteriormente, pelo processo de flotação para separação do zinco dos outros minerais com valor econômico (cobre, chumbo e prata)

� O concentrado de sulfeto de zinco obtido contém entre 30% e 56% de Zn

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56% de Zn� Processos básicos de produção de zinco primário

� Pirometalúrgico� Hidrometalúrgico � mais utilizado

� O zinco também pode ser reciclado principalmente do latão e do bronze, de peças fundidas e do aço galvanizado (incluindo tubos, eletrodomésticos e componentes elétricos)

METAIS NÃO FERROSOS –Características

COBRE ZINCOALUMÍNIO

•Alta densidade � 7,14 g/cm³• Condutividade térmica razoável• Boa resistência à corrosão

•Alta densidade � 8,96 g/cm³•Alta condutividade elétrica e térmica• Boa resistência à corrosão

• Baixa densidade �2,7g/cm³•Alta condutividade elétrica � 62% da do cobre• Resistência à corrosão �

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• Boa resistência à corrosão em ambientes atmosféricos e alta reatividade com ácidos• Fácil conformação• Estrutura cristalina hexagonal compacta HC•Temperatura de fusão �420°C• Módulo de elasticidade �95 GPa• Muito usado para revestir aço

• Boa resistência à corrosão• Fácil conformação• Estrutura cristalina CFC•Temperatura de fusão �1083°C• Módulo de elasticidade �110 Gpa• Possui várias ligas

• Resistência à corrosão �estabilidade do Al2O3 que se forma na superfície do metal• Fácil conformação• Estrutura cristalina CFC �ductil a baixas temperaturas• Baixa temperatura de fusão � 660ºC• Módulo de elasticidade �70GPa

METAIS NÃO FERROSOS – AplicaçõesCOBRE ZINCOALUMÍNIO

• Galvanização a quente ou eletrolítica• Pigmento de tinta• Ferragens de portas e esquadrias

•Tubos e conexões • Fios e cabos elétricos

• Esquadrias de alumínio•Telhas de alumínio•Acessórios

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esquadrias• Componente de outras ligas, como o latão

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