PROCESSOS HIDROMETALÚRGICOS

METALURGIA DO COBREIntegrantes:Dione VladimirGiovanni CruzHaroldo VasconcelosIngrid BrandãoMilton PiresThiago Ângelo

Professor:Hiller Araújo

Instituição: FASAR – Faculdade Santa Rita

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INTRODUÇÃO O cobre foi o primeiro metal conhecido pelo homem .

É obtido a partir de minérios, sendo os mais comuns os minérios sulfurados, devido à grande afinidade que tem pelo enxofre (S)

Dois deste minérios se destacam: A calcopirita(Cu2S + Fe2S3), apresentando teor de cobre próximo de 35% e a calcosita (Cu2S), com cerca de 80% de teor de cobre. Estes minérios costumam ocorrer em profundidade

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INTRODUÇÃO

Além dos minérios sulfurados, existem os minérios oxidados (Cuprita - Cu2O)e carbonatados (Azurita - 2CuCo3) que são mais comumente encontrados na superfície

O Cobre é um dos metais mais importantes industrialmente, por ser dúctil, maleável, além de possuir alta condutividade elétrica e térmica.

Suas principais aplicações são na produção de materiais condutores (fios e cabos) e em ligas metálicas, como latão e bronze.

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INTRODUÇÃO

Figura 1 – Cristal de cobre. Figura 2 – Minério de cobre tipo óxido. 4 de 31

RESERVAS MINERAIS As reservas mundiais atuais atingem atualmente 607 milhões de toneladas de metal contido. Considerado a demanda, que está na casa 11,8 milhões de toneladas, estas reservas abasteceriam o mundo por mais cerca de 50 anos;

O Chile é o pais que possui a maior fatia das reservas, contando com 27% do total. Em seguida, aparecem Estados Unidos com 15%. O Brasil detém cerca de 2%, equivalentes a 11,6 milhões de toneladas;

As resevas mundiais de alto teor estão esgotadas. As mais ricas apresentam teores de cerca de 4% de cobre. Só há viabilidade econômica para abertura de novas lavras para minérios com teor acima de 1,5%.

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RESERVAS MINERAIS

Figura 3 – Mina de cobre em Chuquicamata, no Chile. 6 de 31

RESERVAS MINERAIS

Figura 3 – Mina de cobre em Cerro Verde, no Peru. 7 de 31

BENEFICIAMENTO DO MINÉRIOAntes de ser submetido ao processo de extração do metal, o minério de cobre deve ser processado em algumas etapas de beneficiamento a fim de otimizar o processamento. Estes processos são:

Fragmentação – Visa redução granulométrica

Moagem – Diminui ainda mais a granulometria. Normalmente e feito por um moinho de bolas.

Classificação – Separação de partículas por tamanho

Concentração – Na obtenção do cobre, é utilizada a flotação, que permite a obtenção de concentrados com teor elevado e boas taxas de recuperação

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BENEFICIAMENTO DO MINÉRIO

FLOTAÇÃO – O processo se baseia no comportamento físico químico das superfícies das partículas minerais presentes na solução.

Utilizam-se agentes denominados coletores, depressores e modificadores para recuperar seletivamente o mineral de interesse por adsorção em bolhas de ar.

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BENEFICIAMENTO DO MINÉRIO

Figura 4 – Processo de flotação mineral convencional. 10 de 31

BENEFICIAMENTO DO MINÉRIO

FLUXOGRAMA BÁSICO DE UM

PROCESSAMENTO HIDROMETALÚRGIC

O

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TECNOLOGIAS DE EXTRAÇÃO DO COBRE

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Como visto, nos processos Hidrometalúrgicos, o minério é tratado em solução aquosa por um agente químico. Processo conhecido como Lixiviação.

O metal de interesse e os subprodutos são recuperados por processos químicos e/ou eletrolíticos.

A frente, iremos conhecer o processo SX-EW, que é um processo relativamente novo para obtenção do cobre puro

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PROCESSO SX-EW A sigla SX-EW significa: Solvent extraction and electrowinning,

que em tradução para a língua portuguesa quer dizer “extração por solvente e eletrorecuperação”. É um processo relativamente novo, que vem sendo usado há cerca de 25 anos.

É o processo hidrometalúrgico aplicado na obtenção do cobre, em alternativa aos processos pirometalúrgicos tradicionais. O processo SX-EW é mais utilizado na industria do cobre, porém apresenta bons resultados com outros metais como o cobalto, níquel, zinco e urânio.

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PROCESSO SX-EW Como pode-se inferir, o processo SX-EW é dividido

em duas etapas, sendo a primeira a lixiviação e a segunda, a eletro-recuperação.

O minério, concentrado ou resíduos são tratados em solução aquosa por um agente químico. Este processo é conhecido como lixiviação.

O metal e subprodutos são recuperados da solução por um processo químico ou eletrolítico.

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PROCESSO SX-EW

Figura 5 – Esquema de uma planta SX-EW

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LIXIVIAÇÃO NO PROCESSO SX-EW

Utiliza-se uma solução de baixa concentração de ácido sulfúrico (H2SO4) e água sobre uma pilha de minério.

O líquido percola através da pilha dissolvendo os minerais de cobre e dando origem a um líquido com conteúdo de cobre, chamado “solução de lixiviação carregada”.

Esta solução segue para um tanque de estocagem e posteriormente é enviado aos processos subsequentes.

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LIXIVIAÇÃO NO PROCESSO SX-EWUtiliza-se uma solução de baixa concentração

de ácido sulfúrico (H2SO4) e água sobre uma pilha de minério.

O líquido percola através da pilha dissolvendo os minerais de cobre e dando origem a um líquido com conteúdo de cobre, chamado “solução de lixiviação carregada”.

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LIXIVIAÇÃO NO PROCESSO SX-EW A solução de lixiviação carregada flui para um

deposito de recolhimento e posteriormente à planta de extração por solvente, onde é misturada a um diluente para extrair o cobre do CuSO4 pelo processo eletrolítico ou cementação.

Esta solução, já com o teor de cobre reduzido é enviada novamente à pilha de lixiviação para ser reutilizada e assim completando o ciclo.

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LIXIVIAÇÃO NO PROCESSO SX-EW

Figura 6 – Etapa de lixiviação do minério de cobre. 19 de 31

LIXIVIAÇÃO NO PROCESSO SX-EW

Figura 7 – Etapa de lixiviação do minério de cobre. 20 de 31

EXTRAÇAO POR SOLVENTE A extração com solvente se dá com o uso de produtos

químicos especialmente desenvolvidos a base de óleo, afim de extrair os íons de cobre da solução de lixiviação.

O processo de extração por solvente é realizado principalmente em tanques ou câmaras de mistura. Nestes tanques, a solução lixiviada e vigorosamente misturada a um solvente orgânico, que deve ter atração pelo cobre. Este cobre é fornecido na forma de Cu++ na solução. Durante a mistura, as moléculas orgânicas se unem quimicamente ao íon de cobre, extraindo-o da solução de lixiviação. Daí, obtém-se uma solução aquosa orgânica rica em cobre

A fase orgânica carregada com o cobre segue para um novo tanque de mistura e decantação, onde ocorre o stripping e é proporcionado o contato da fase orgânica com o eletrólito ácido.

Daí, a solução concentrada de CuSO4 segue para o processo de eletro recuperação.

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EXTRAÇAO POR SOLVENTE A fase orgânica carregada com o cobre segue para um

novo tanque de mistura e decantação, onde ocorre o stripping e é proporcionado o contato da fase orgânica com o eletrólito ácido oriundo do processo de extração eletrolítica. Este eletrólito tem alta concentração de ácido sulfúrico e algum cobre residual.

O eletrólito, por apresentar mais afinidade iônica com o cobre, captura seus íons e forma o CuSO4, que será enviado ao processo de eletrodeposição. A solução orgânica retorna à fase inicial da extração por solvente

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ELETRODEPOSIÇÃO NO PROCESSO SX-EW

O cobre pode ser precipitado pelo processo de eletrólise, sofrendo eletrodeposição, obtendo um produto com cerca de 99,9% de pureza.

Na refinação eletrolítica empregam-se anodos de cobre com 99% de pureza e um eletrólito, que é uma solução de sulfato de cobre (CuSO4). O cobre deposita-se sobre o cátodo que por sua vez, é de cobre. É um processo que pode demorar diversas semanas.

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ELETRODEPOSIÇAO NO PROCESSO SX-EW

Durante a passagem de uma corrente contínua no banho, os íons de cobre Cu++ presentes no CuSO4, migram para o catodo. O sulfato remanescente (SO4) se deposita no anodo, regenerando o eletrólito, que por sua vez, será empregado na etapa anterior do processo.

Nas eletro refinarias, o cobre depositado no catodo é vendido diretamente, ou na forma de lingotes.

O cobre obtido nesta forma é empregado para fabricação de diferentes tipos de cobre comercial, como lingotes e placas para laminação, barras circulares para fios, entre outros

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REAÇÕES QUÍMICAS NA ELETRODEPOSIÇÃO DO Cu

Reação Anódica: SO4-- - 2e- (SO4)0

CuSO4 Cu++ + SO4--

Reação Catódica: Cu++ + 2e- Cu

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REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA ELETRODEPOSIÇÃO DO Cu

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COBRE OBTIDO APÓS A DEPOSIÇÃO

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COBRE OBTIDO APÓS A DEPOSIÇÃO

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COBRE OBTIDO APÓS A DEPOSIÇÃO

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PROCESSO SX-EW

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METALURGIA DO COBRE

OBRIGADO!!

DÚVIDAS ?31 de 31