Metalurgia Extrativa do Chumbo(Pb)Metalurgia extrativa – ICT 317

Docente: Daniela Gomes HortaDiscente: Bruna Gonçalves Reis Thaís Guimarães dos Santos

Introdução

O chumbo(Pb) é um metal dúctil e maleável. Seu peso específico é

de 11,37g/cm³, ponto de fusão de 327°C e de ebulição de 1.717°C.

Aplicações: baterias de automóveis e estacionárias, aditivo

antidetonante na gasolina, na construção civil, em tintas, na

fabricação de munição para armas em geral, em embalagens,

impressão, revestimento de cabos, entre outros, o que torna sua

produção cada vez mais importante.

IntroduçãoNo Brasil as principais reservas de chumbo estão localizadas nos estados de Minas Gerais, Bahia e Paraná.

Não há produção de chumbo metálico a partir de concentrados minerais no país. O chumbo eletrolítico produzido no país é originário do processamento de material sucateado, o que é chamado de produção secundária do chumbo.

IntroduçãoNa produção primária o minério de chumbo é processado em dois  estágios: 

1.

A  ustulação  do  sulfeto  de  chumbo,  com  formação do  óxido  do chumbo que  é,  posteriormente,  reduzido  a chumbo metálico por reação  pirometalúrgica com a adição de coque;

2. Refino do chumbo metálico impuro, também por processo pirome-talúrgico.

Na produção secundária, as fontes de chumbo são as sucatas de chumbo, escórias de chumbo e invólucro de chumbo.

Processo de produção de ChumboProdução primária do chumbo

Figura 1: Fluxograma processos primários na produção de chumbo. Fonte: CETEM.

Produção primária do chumbo

Figura 2: Continuação do fluxograma processos primários na produção de chumbo. Fonte: CETEM.

Produção primário do chumboProcessamento mineral

Anterior a metalurgia do minério de chumbo, o mesmo passa por processos de concentração para que haja aumento no teor de chumbo, pois os teores de chumbo lavrado são inferiores a 10%.

Para que haja a concentração, o minério é cominuido em etapas de britagem e moagem, e, em seguida, concentrado por separações mecânica e gravitacional ou por técnicas de flotação. O processo de flotação aumenta o teor de chumbo para a faixa de 65 a 80%.

Sinterização

Após a concentração, o produto é então ustulado para a remoção de grande parte do enxofre contido no minério e posterior aglomeração das partículas finas produzidas.

2PbS+ 3O2 → 2PbO +2SO2 ↑

O concentrado da flotação é misturado com fundentes (calcário), produtos reciclados ( sinterizado reciclado) e coque em pó.

-Sinterizado reciclado: controlar a temperatura e diluir o teor de sulfeto.

O material sinterizado é aglomerado, na forma de agregado, e classificado em um tamanho próprio para o alto forno.

Redução em alto forno

 

O concentrado sinterizado é carregado no topo do alto forno aquecido, juntamente com o calcário e outros compostos fundentes, e coque de carvão como combustível.

Ar pré‐aquecido é soprado na parte inferior do forno para auxiliar no processo de combustão e completar a formação de óxidos metálicos. As reações que expressão o processo de redução são listadas abaixo.

O resíduo não‐metálico (sulfetos, silicatos etc.) formam uma escória com os fundentes que foram adicionados na etapa anterior [SiO2, FeO, CaO, Zn, S e pequenas quantidades de As, Sb, Pb (1 a 3%)]. O chumbo metálico produzido é retirada pela parte inferior do forno diretamente em moldes metálicos, este produto semi‐acabado é conhecido como “bullion”.

A figura 3 mostra detalhes de um alto forno para o processamento pirometalúrgico de concentrado de sulfeto de chumbo.

Figura 3: 1. Minério de chumbo + fluxo, 2. Coque, 3. Elevador, 4. Entrada de alimentação, 5. Camada de coque, 6. Camada de material sinterizado, 7. Soprador de ar quente (em torno de 1200oC), 8.Remoção de escória, 9. Torneira para liberação de chumbo fundido, 10. Reservatório de coleta deescória, 11. Reservatório de coleta de chumbo metálico bruto, 12. Ciclone para coleta de poeira, 13.Forno Cowper para ar quente, 14. Saída de fumação, 15. Alimentação de ar para o forno Cowper (pré aquecedores de ar), 16. Carvão em pó, 17. Forno ‐de coque, 18. Coque e 19. Gás do alto forno. Fonte: CETEM

Processo de refino

 

O bullion de chumbo é fundido e resfriado à uma temperatura um pouco acima de seu ponto de fusão. O cobre cristaliza e sobrenada na superfície da massa fundida e recolhido como uma escória rica em cobre.

Enxofre é adicionado ao bullion de chumbo fundido para que haja redução do teor de cobre pela formação de sulfeto de cobre que posteriormente é removido da superfície do chumbo fundido (decoperização).

Eletrolíticos: o chumbo puro é depositado nos cátodos de chumbo e as impurezas metálicas permanecem nos ânodos;

Pirometalúrgicos: a mistura metálica obtida é aquecida e resfriada em diferentes condições e em diferentes temperaturas.

Processo de RefinoAmolecimento

A presença de arsênio, estanho e antimônio tornam o chumbo metálico mais duro e o fragilizam.

O bullion de chumbo é fundido e agitado com insuflação de ar. A temperatura neste processo é de 640- 660ºC. Ao final do mesmo, as concentrações de As, Sn e Sb em ppm são de respectivamente 1,4 e 8.

Figura 4: Amolecimento, influencia do tempo para o grau de eliminação de impurezas no forno. Fonte: STOA.

Processo Harris

Fluxo constituído pela mistura fundida de hidróxido de

sódio (NaOH) e nitrato de sódio (NaNO3), é adicionado

ao bullion de chumbo fundido. As impurezas metálicas

como arsênio, estanho e antimônio são removidas na

forma de arseniato de sódio (Na3AsO4), estanato de

sódio (Na2SnO3) e antimoniato de sódio (Na3SbO4).

As reações que ocorrem nessa etapa são: