Extração de metais de minérios

Introdução à metalurgia

Metais são elementos geralmente duros, lustrosos, maleáveis, dúcteis e bons condutores de calor e eletricidade. Mas você sabia que a maioria dos metais usados em nosso cotidiano é obtida por meio de um processo complexo chamado metalurgia? O processo de extração de metais de seus minérios e refinamento para uso chama-se metalurgia.

O que são minérios?

Minérios são rochas ou minerais que ocorrem naturalmente, a partir dos quais metais podem ser extraídos de forma econômica. Nem todas as rochas contêm metais em quantidades apreciáveis. Os minérios geralmente contêm metais nativos abundantes, tais como óxidos, sulfetos, silicatos ou cobre nativo. Alguns exemplos típicos de minérios incluem:

• Hematita: Um minério importante de ferro.
• Bauxita: O principal minério de alumínio.
• Calcopirita: Um minério principal de cobre.

Etapas da metalurgia

A metalurgia geralmente envolve três principais etapas:

1. Concentração do minério (ou enriquecimento do minério): Esta é a etapa inicial da metalurgia, onde o minério é extraído do solo e concentrado para aumentar o percentual de metal presente nele. Este processo pode envolver a trituração do minério e, em seguida, o uso de diversos métodos, como a separação por gravidade, separação magnética, flotação, etc.
2. Conversão do minério concentrado em metal: O minério concentrado é então convertido em metal real, que é o passo principal na extração de metais. Isto pode ocorrer por meio de tostagem, calcinação ou redução química.
3. Refino do metal: O metal bruto obtido do processo acima é impuro, e o refino é feito para remover essas impurezas e obter metal puro. Métodos comuns incluem refino eletrolítico, refino por zona e refino por fase vapor.

Concentração do minério

A concentração do minério é um passo crítico que garante que o minério seja puro e concentrado o suficiente para permitir a extração eficaz do metal. Envolve a separação dos minerais valiosos que contêm metal do rejeito ou ganga.

Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe + 3CO 2

Métodos de concentração

Vamos discutir alguns métodos comuns de concentração:

• Separação por Gravidade: Este método é aplicável quando as partículas de minério são mais pesadas do que a matriz ou ganga.
• Flotação: Usado para minérios sulfetados, o minério é misturado com água para formar uma pasta, e bolhas de ar são passadas através da pasta, fazendo com que os minerais desejados flutuem.
• Separação Magnética: Este método é usado quando o minério ou as impurezas são magnéticas.

Conversão do minério concentrado em metal

O minério concentrado é submetido a vários processos para extrair o metal. Vamos dar uma olhada em alguns desses métodos:

• Tostagem: É um processo em que o minério é aquecido na presença de oxigênio, removendo umidade e impurezas voláteis.

  2ZnS + 3O 2 → 2ZnO + 2SO 2

• Calcinação: Feita aquecendo o minério muito intensamente na ausência ou fornecimento limitado de ar, resultando na decomposição do minério de carbonato.

  CaCO 3 → CaO + CO 2

• Redução: Envolve a conversão química do óxido metálico em metal por um agente redutor, como carbono, hidrogênio ou outros metais ativos.

  Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe + 3CO 2

Refino do metal

Finalmente, o metal extraído do minério é refinado para obter um metal de alta pureza. O processo de refino depende da natureza do metal e de seu uso na sociedade.

Métodos comuns de purificação

• Refino eletrolítico: O metal impuro é feito o ânodo, e o metal puro é feito o cátodo. Quando a corrente elétrica é passada através do eletrólito, o metal puro é depositado no cátodo.

  Cu 2+ + 2e - → Cu

• Refino por zona: Usado para purificar metais contendo impurezas com baixo ponto de fusão; um aquecedor move-se ao longo de uma barra de metal impuro, derretendo-a e carregando as impurezas consigo.
• Refino por fase de vapor: Um método em que o metal impuro é convertido em seu composto volátil e depois decomposto para obter o metal puro.

  TiCl 4 + 2Mg → 2MgCl 2 + Ti

Conclusão

A extração de metais de minérios é uma jornada fascinante de química e engenharia que transforma rochas em recursos valiosos. Entender os processos básicos da metalurgia não só explica como os metais são preparados para a fabricação, mas também lança luz sobre importantes etapas do avanço humano e desenvolvimento tecnológico ao longo da história.

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