INTRODUO AO COBRE

Ocobre umelemento qumicodesmboloCu(do latimcuprum),nmero atmico29 (29 prtons e 29 eltrons) e de massa atmica63,6uma. temperatura ambiente, o cobre encontra-se noestado slido. Classificado comometal de transio, pertence aogrupo 11(1B) daClassificao Peridica dos Elementos. um dosmetaismais importantes industrialmente, de colorao avermelhada,dctil,malevele que apresenta alta condutibilidade eltrica e trmica, s superada pela daprata. Conhecido desde a antiguidade utilizado, atualmente, para a produo de materiais condutores de eletricidade (fios e cabos), e emligas metlicascomolatoebronze. Entre as suas propriedades mecnicas destacam-se sua excepcional capacidade de deformao e ductilidade. Em geral, suas propriedades melhoram em baixas temperaturas.O cobre foi o primeiro metal usado pelo homem. Acredita-se que por volta de 13.000 a.C. foi encontrado na superfcie da Terra em forma de "cobre nativo", o metal puro em seu estado metlico. Usado inicialmente como substituto da pedra como ferramenta de trabalho, armas e objeto de decorao, o cobre tornou-se, pela sua resistncia, uma descoberta fundamental na histria da evoluo humana.

O fato de se ter encontrado objetos de cobre to antigos em diversos lugares do mundo prova das propriedades nicas do metal: durabilidade, resistncia corroso, maleabilidade, ductilidade e fcil manejo. Apesar de sua antiguidade, o Cobre manteve aliado aos metais mais novos, um papel predominante na evoluo da humanidade, sendo utilizado em todas as fases das revolues tecnolgicas pelas quais o ser humano j passou.

As minas de cobre mais importantes do mundo esto localizadas no Chile, Estados Unidos, Canad, Rssia e Zmbia.

Em 1874, foi descoberta a mina Caraba, no serto da Bahia. Somente aps 70 anos que foram iniciados os trabalhos de prospeco. Em 1969, 25 anos mais tarde, o empresariado brasileiro, sob a liderana do Grupo Pignatari, estabeleceu uma planta de metalurgia em Dias D'vila, Bahia, para a produo de cobre eletroltico. No incio da dcada de 80, a Caraba comeou a produzir cobre eletroltico e, no final da dcada, em 1988, ocorreu o desmembramento entre a mina e a planta de metalurgia, com a privatizao desta ltima, que adotou o nome de Caraba Metais.

2. CICLO INDUSTRIAL DO COBRE

As minas de cobre so classificadas de acordo com o sistema de explorao: Minas Cu Aberto so aquelas cujo mineral se encontra prximo da superfcie e Minas Subterrneas, aquelas em que o mineral se encontra em profundidade, necessitando de explosivos para sua extrao.

Da mina sai o minrio contendo de 1% a 2% de cobre. Depois de extrado, britado e modo, o minrio passa por clulas de flotao que separam a sua parte rica em cobre do material inerte e converte-se num concentrado, cujo teor mdio de cobre de 30%. Este concentrado fundido em um forno onde ocorre a oxidao do ferro e do enxofre, chegando-se a um produto intermedirio chamado matte, com 60% de cobre. O matte lquido passa por um conversor e, atravs de um processo de oxidao (insufla oxignio para a purificao do metal), transformado em cobre blister, com 98,5% de cobre, que contm ainda impurezas como resduos de enxofre, ferro e metais preciosos. O cobre blister, ainda no estado lquido, passa por processo de refino e, ao seu final, moldado, chegando ao nodo com 99,5% de cobre.

Aps resfriados, os nodos so colocados em clulas de eletrlise. So ento intercalados por finas chapas de cobre eletroltico, denominadas chapas de partida. Aplicando-se uma corrente eltrica, o cobre se separa do nodo e viaja atravs do eletrlito at depositar-se nas placas iniciadoras, constituindo-se o catodo de cobre, com pureza superior a 99,99%.

Este ctodo moldado em suas diferentes formas comerciais para, posteriormente, ser processado e transformado em fios, barras e perfis, chapas, tiras, tubos e outras aplicaes da indstria da construo civil, eletroeletrnica, automobilstica e outras.

Normalmente, o produto final originrio dos produtores de cobre (mineiros), so os catodos refinados e os vergalhes de cobre, cuja produo vendida quase que inteiramente para a indstria de transformao do cobre. J esta indstria, processa o catodo ou o vergalho e, atravs de processos de laminao, extruses, foragem, fundio e metalurgia do p, obtm uma larga variedade de produtos.

3. PROPRIEDADES BSICAS

Densidade: 8,96 g / cm3 ( 20C )

Ponto de fuso: 1083C

Ponto de ebulio: 2595C

Coeficiente de dilatao trmica linear: 16,5 x 10 - 6 cm/cm/C ( 20C)

Resistividade eltrica: 1,673 x 10 -6 ohm.cm (20C)

Presso de vapor: 101 mm Hg 20C

Condutividade eltrica: 101 % IACS 20 C

Calor latente de fuso: 50,6 cal/g

Calor especfico: 0,0912 cal/g/C (20C)

Forma cristalina: Cbica de faces centradas

3.1 Classificao

Os minerais de cobre podem dividir-se em trs grupos distintos. Os minerais primrios, que esto depositados a grande profundidade e tm origem gnea, de que so exemplo a bornite (Cu5FeS4) calcopirita (CuFeS2), enargite (Cu3As5S4) e outros. O segundo grupo composto por minerais de cobre oxidado resultantes da eroso de sulfuretos de cobre. Neste grupo destacam-se os minerais cuprite (Cu2O), malaquite (CUCO3.Cu(OH)2), azurite (2CuCO3.Cu(OH)2) e crisocola (CuSiO3.2H2O). O terceiro grupo constitudo por minerais resultantes da eroso de sulfuretos de cobre, tais como a calcocite (Cu2S) e a covelite (CuS).

Os minerais com maior interesse comercial so a calcocite (Cu2S), que possui 79,8 % de cobre, e a calcopirita (CuFeS2) com 34,5 %. Minerais como enargite ou outros sulfuretos podem viabilizar a explorao que usualmente se faz em mina aberta. A minagem em profundidade menos comum, na extrao de cobre, devido aos seus elevados encargos.

4. O COBRE E SUAS LIGAS

O cobre normalmente usado em sua forma pura, mas tambm pode ser combinado com outros metais para produzir uma enorme variedade de ligas. Cada elemento adicionado ao cobre permite obter ligas com diferentes caractersticas tais como: maior dureza, resistncia corroso, resistncia mecnica, usabilidade ou at para obter uma cor especial para combinar com certas aplicaes.

Veja o grfico abaixo que relaciona as ligas do cobre.

Figura 1. Relao das ligas de cobre

4.1 Cobre e Zinco

Esta combinao pertence ao grupo dos lates e o contedo de zinco varia de 5% a 45%. Esta liga utilizada em moedas, medalhas, bijuterias, radiadores de automvel, ferragens, cartuchos, diversos componentes estampados e conformados etc.

4.2Cobre e Estanho

A combinao destes metais forma o grupo dos bronzes e o contedo de estanho podem chegar a 20%. utilizado em tubos flexveis, torneiras, varetas de soldagem, vlvulas, buchas, engrenagens etc.

4.3 Cobre e Alumnio

Esta liga normalmente contm mais de 10% de alumnio. utilizada em peas para embarcaes, trocadores de calor, evaporadores, solues cidas ou salinas etc.

4.4 Cobre e Nquel

Esta liga conhecida como cupronquel e o contedo de nquel podem variar de 10% a 30%. utilizada em cultivos marinhos, moedas, bijuterias, armaes de lentes etc. As ligas que normalmente contm entre 45% a 70% de cobre, e de 10% a 18% de nquel, sendo o restante constitudo por zinco, recebem o nome de alpacas. Por sua colorao, estas ligas so facilmente confundidas com a prata. So utilizadas em chaves, equipamentos de telecomunicaes, decorao, relojoaria, componentes de aparelhos ticos e fotogrficos etc.

4.5Cobre e Ouro

O ouro 18 quilates: mistura de 75% de ouro e 25% de cobre (a quantidade de ouro na liga indicada em quilates: o ouro puro o ouro 24 quilates, portanto, quanto mais baixo for o nmero de quilates, menor ser a quantidade de ouro).

5. PRINCIPAIS ATRIBUTOS DO COBRE NA CONDUO DE ENERGIA

O cobre o mais eficiente, resistente e confivel metal para ser utilizado em condutores eltricos.

5.1 O Cobre o Padro de Condutibilidade

Em 1913, a Comisso Internacional de Eletrotcnica adotou a condutibilidade do cobre como padro, definindo-a como sendo 100% para cobre recozido (IACS). Isto significa que o cobre proporciona uma maior capacidade de conduzir corrente eltrica para um mesmo dimetro de fio ou cabo do que qualquer outro metal de engenharia usualmente empregado como condutor eltrico.

Cabos eltricos de cobre requerem menor isolao e eletrodos de menor dimetro quando comparados com cabos de alumnio. O alumnio possui menor condutibilidade eltrica, necessitando, portanto, de cabos de maior dimetro quando comparados com o cobre para conduzir a mesma corrente. Este o motivo pelo qual num dado eletrodo possvel instalar uma maior quantidade de fios ou cabos de cobre comparados com o alumnio. Alm disso, o cobre tambm proporciona uma condutividade trmica superior (60% superior ao alumnio), o que leva a uma economia de energia e facilita a dissipao de calor.

5.2 O Cobre Compatvel com Conectores e Outros Dispositivos

Resistncia mecnica, flexibilidade e resistncia corroso tornam o cobre ideal para ligaes a conectores, realizao de soldas etc.

5.3 O Cobre Possui Resistncia e Ductilidade

Esta nica combinao faz do cobre o metal ideal para condutores. Normalmente quanto mais resistente um metal, menos flexibilidade ele ter. Isto no ocorre com o cobre. Assim voc ter as vantagens de durabilidade e ductilidade quando especificar o cobre como material condutor.

5.4 O Cobre Fcil de Instalar

A resistncia, dureza e flexibilidade do condutor de cobre assegura ao mesmo tempo facilidade de manuseio e instalao, reduzindo assim os custos de mo de obra associados. Quando voc puxa um condutor de cobre atravs de um eletrodo, ele resiste ao estiramento e no quebra.

Podemos dobr-lo ou torc-lo, e ele ainda resiste quebra.

5.5 O Cobre Resiste Corroso

O cobre puro (>99,9% de cobre), usado em condutores eltricos, um metal nobre que quando em contato com outros metais (ferro, ao etc.) no est sujeito corroso galvnica. Os fios de cobre tambm resistem corroso por umidade, poluio industrial e outras influncias atmosfricas que possam causar danos ao sistema.

5.6 O Cobre Atende s Especificaes

Anos de confiabilidade e desempenho fazem do cobre o padro para o uso em condutores eltricos, atendendo a todas s especificaes praticadas nos mais diferentes pases.

5.7 O Cobre Econmico

Numa primeira avaliao, o condutor de alumnio algumas vezes mais barato que o condutor de cobre, mas economia no medida somente pelo custo inicial de aquisio. O custo ao longo do tempo, que inclui ferramentas extras de instalao, procedimentos, materiais, servios, reparos e potencial para expanso do sistema devem ser tambm avaliados. Estes custos normalmente so esquecidos numa primeira avaliao. Ento considere todas as questes envolvidas e voc descobrir que o cobre o condutor mais econmico.

6. APLICAES

A aplicao por excelncia do cobre como material condutor (fios e cabos), destino de aproximadamente 45% do consumo anual de cobre. Outros usos so:

1. Tubos de condensadores e encanamentos.

2. Eletroms.

3. Motores eltricos.

4. Interruptores e rels, tubos de vcuo e magntons de fornos micro-ondas.

5. Se tende ao uso do cobre em circuitos integrados em substituio doalumnio, de menor condutividade.

6. Cunhagem de moedas (com onquelindustrial), sendo empregado na agricultura, na purificao daguae como conservante damadeira.

7. Quando associado a outros metais, os xidos de cobre formam materiais supercondutores.

6.1 Valor do produto

Um produto de alta qualidade pode ser obtido se a sucata for de cobre puro e no estiver contaminada por nada indesejvel. Da mesma forma, se a sucata for proveniente de somente uma formulao de liga, mais fcil derret-la e obter um produto de boa qualidade, embora possa haver necessidade de alguma correo na composio durante a fuso.

Neste processo, se a sucata for misturada, contaminada ou tiver outros elementos, como solda, ser mais difcil ajustar a composio para dentro dos limites especificados. Nos casos em que o chumbo ou estanho estiverem presentes, normalmente ser possvel corrigir a composio com a adio de mais chumbo ou estanho para fazer bronze com chumbo. No caso de sucatas contaminadas com elementos indesejveis, estes podem ser diludos durante a fuso, de forma que o nvel de impurezas fique dentro das especificaes. Todas essas tcnicas preservam bastante o valor da sucata.

7. Precaues

Todos os compostos de cobre deveriam ser tratados como se fosse txicos, uma quantidade de 30 g desulfato de cobre potencialmente letal em humanos metal em p combustvel, inalado pode provocar tosse, dor de cabea e dor de garganta, recomenda-se evitar a exposio laboral e a utilizao de protetores como culos, luvas e mscaras. O valores limites ambientais so de 0,2 mg/m para vapor de cobre e 1 mg/m para o p e nvoas. Reage com oxidantes fortes tais como cloratos, brometos e iodatos, originando o perigo de exploses.

Foto 1- Contaminao de gua por cobre

A gua com contedo superiores a 1 mg/l pode contaminar com cobre as roupas e objetos lavados com ela, e contedos acima de 5 mg/L tornam a gua colorida com sabor desagradvel. A Organizao Mundial da Sade ( OMS ) no Guia para a qualidade da gua potvel recomenda um nvel mximo de 2 mg/L , mesmo valor adotado na Unio Europeia. Nos Estados Unidos a Agncia de Proteo Ambiental tem estabelecido um limte de 1,3 mg/L. As atividades mineiras podem provocar a contaminao de rios e guas subterrneas com cobre e outros metais tanto durante a explorao como uma vez abandonada. O derreamento mostrado na foto, provm de uma mina abandonada emIdaho. A colorao turquesa da gua e rochas se deve a presena de precipitados de cobre.

8. RECICLAGEM

Durante milhares de anos, o cobre e suas ligas foram reciclados. Isto tem sido uma prtica econmica normal. Dizia-se que uma as maravilhas do mundo, o Colosso de Rhodes, uma esttua que se estendia ao longo da entrada do porto de Rhodes, era feita de cobre. No restou nenhum vestgio do monumento, uma vez que ele foi reciclado para a confeco de outros objetos.

Na Idade Mdia, aps o trmino da guerra era comum a fuso de canhes de bronze para a manufatura de objetos mais teis, e, em tempos de combate, at os sinos das igrejas eram utilizados na manufatura de canhes. Toda a indstria do cobre e de suas ligas depende da reciclagem econmica de sucata e refugos. Existe uma linha extensa de produtos base de cobre que se destina a uma grande variedade de aplicaes.

Referencias

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAalYAG/cobre

http://www.ulbra.br/mineralogia/colecao/cobre_nativo.htm

Geofsica Brasil; IBRAM; Preciso Consultoria; ProCobre; CREA-AM; Termomecnica; Philomeno Jr; GuiaMetal.