1 Dados Físicos Perfil do Consumo El. de liga 4% Soldas 6% Cabos 3%PMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Dados Físicos Densidade: 11.32 Ponto de fusão: oC Ponto de ebulição: 1535 oC Pêso atômico: Perfil do Consumo El. de liga 4% Soldas 6% Cabos 3% Óxidos (tintas) 16% Outros 1% Acumuladores 70%

2 Assim, atualmente não há produção de minério de Pb no Brasil.PMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Recursos Minerais:: Mina de chumbo de Boquira-Ba Localizada a 500 km a oeste de Salvador EXAURIDA EM 1991 Mina de Pb e Zn de Morro Agudo, Paracatu, MG Reservas de t contendo 6.7%Zn e 2.1%Pb Localizada a 38 km sudoeste de Paracatu, MG. Efetivamente não há produção de minério, apesar do grande potencial. Mina de Pb e Ag do Peraú, Adrianópolis, PR DESATIVADA Mina de Pb de Panelas, Adrianópolis, PR Assim, atualmente não há produção de minério de Pb no Brasil.

3 Reciclagem de Pb Baterias Moagem Ácido Separação CaCO3 NeutralizaçãoFe/NaOH Pasta Filtragem Carvão Redução Polipropileno contaminado Evaporação Sólido Pb Matte Escória Lavagem Água Refino Destinação Água Polipropileno para reciclagem Chumbo Fundição Pb reciclado Reciclagem de Pb

4 Principais Minerais Galena PbS Cerusita PbCO3 Anglesita PbSO4PMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Principais Minerais Galena PbS Cerusita PbCO3 Anglesita PbSO4 Piromorfita PbCl2.3PbO.P2O5 Mimetita PbCl2.3PbO.As2O5 Diclasita PbCl2.3PbO.V2O5 ou Vanadimita Willenita PbWO4 Jamensonita PbO. As2O5.Sb2O5.ZnO.CuO.nH2O Ganga Silica SiO2 Carbonatos CaCO3 ; (Ca,Mg)CO3 Limonita Fe2O3.nH2O Silicatos

5 Principais Minerais Minerais Associados: Sulfetos Pirita Fe2SPMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Principais Minerais Minerais Associados: Sulfetos Pirita Fe2S Pirotita FeS Blenda ZnS Covelita CuS Calcosita Cu2S Calcopirita Cu2S.Fe2S3 Arsenopirita Fe2S3.As2S3

6 Processos de produção de Pb Precipitação Inter-reação Forno de cubaPMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Processos de produção de Pb Precipitação Inter-reação Forno de cuba

7 Processo de precipitaçãoPMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Processo de precipitação Fusão de um matte seguida da reação com sucata de ferro. Processo aplicado ao tratamento de sub-produtos Não é aplicado em minérios.

8 Processo de Inter-reação “hearth-smelting”PMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Processo de Inter-reação “hearth-smelting” Consiste no carregamento de um concentrado de alta pureza, finos de coque e cal sobre um cadinho contendo Pb líquido. 2PbS + SO2 = 2PbO + SO3 2PbO + 2SO3 + O2 = 2PbSO4 PbS + PbSO4 = 2Pb + 2SO2 2PbO + PbS = 3Pb + SO3 PbO + CO + Pb + CO2 2CO = C + CO2 Características do concentrado: Teor máximo de Pb: 70% Teor máximo de SiO2: 2% ( PbO + SiO2 = PbO.SiO2) Teor máximo de FeS + Fe2S: 4% Teor máximo de ZnS: 4% Baixos teores de As, Sb, Ag e Cu.

9 Processo de Inter-reaçãoPMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Processo de Inter-reação Rendimento do processo: 70% Temperatura de operação: oC. : Carga: Concentrado % Finos de coque 3-8% Cal 2-3% Produtividade: t Pb/dia.forno Composicão de escória cinzenta PbS 5.6% Ganga 41.9% PbSO4 10.4% PbO 34.9%

10 Produção de Chumbo em Fornos de CubaPMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Produção de Chumbo em Fornos de Cuba “Blast Furnaces” Processo Clássico

11 Produção de Chumbo em Fornos de CubaPMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Produção de Chumbo em Fornos de Cuba “Blast Furnaces” Processo Clássico

12 Produção de Chumbo em Fornos de CubaPMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Produção de Chumbo em Fornos de Cuba Concentraçao Os minérios de Pb são concentrados, quando necessário, por flotação, o que implica que o concentrado deverá ter uma granulometria inferior a 100 m e portanto, para redução em fornos de cuba necessita de aglomeração. Na concentração visa-se um teor mínimo de 8 %Pb e máximo de 55 %Pb. Sinterizaçao ustulante Objetivos: Condicionamento químico, Decomposição dos carbonetos e hidratos, Condicionamento físico: redutibilidade intensidade de sinterização Produção de sinter auto-fundente.

13 PMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos IMetalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório

14 Fe2S3.As2S3 + 13/2 O2 = As2O5 + 2 FeO + 6 SO2 H<0 PMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório PbS + 3/2 O2 = PbO + SO2 H<0 SO2 + 1/2 O2 = SO3 PbO + SO3 = PbSO4 FeS2 = FeS + 1/2 S2 1/2 S2 + O2 = SO2 FeS + 3/2 O2 = FeO + SO2 H<0 ZnS + 3/2 O2 = ZnO + SO2 H<0 2 FeO + 1/2 O2 = Fe2O3 Cu2S + 3/2 O2 = Cu2O + SO2 H<0 Fe2S3.As2S3 + 13/2 O2 = As2O5 + 2 FeO + 6 SO2 H<0 Fe2S3.Sb2S3 + 13/2 O2 = Sb2O5 + 2 FeO + 6 SO2 H<0 CaCO3 = CaO + CO2 H>0 MgCO3 = MgO + CO2 H>0 PbCO3 = PbO + CO2 H>0 CaO.nH2O = CaO + nH2O H>0

15 Sinterização ustulantePMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Sinterização ustulante É executada em máquinas do tipo Dwight-Loyd. Parâmetros que influem no processo de sinterização: Composição do concentrado Enxofre É o combustível do processo Elimina-se entre 6 a 8% por corrida O teor final pretendido é inferior a 0.8%

16 Sinterização ustulantePMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Sinterização ustulante Parâmetros que influem no processo de sinterização: Composição do concentrado Cobre Quando tem-se a relação Cu/Pb > 0.06 pode haver entupimento de sifão no forno de cuba, neste caso é preferível a formação de matte.

17 Sinterização ustulantePMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Sinterização ustulante Parâmetros que influem no processo de sinterização: Composição do concentrado Chumbo Quando tem-se no concentrado teores acima de 55%, as seguintes reações ocorrem com maior intensidade: PbS + O2 = Pb + SO2 PbS + 2 PbO = 3 Pb + SO2 PbSO4 + PbS = 2 Pb + 2 SO2

18 Sinterização ustulantePMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Sinterização ustulante Parâmetros que influem no processo de sinterização: Sinter de retorno Fundentes Elementos formadores de escória SiO2, CaO ou Fe2O3

19 Sinterização ustulantePMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Sinterização ustulante Parâmetros que influem no processo de sinterização: Escória de retorno Usada como diluidor no caso de alto S ou Pb Granulometria Concentrado(flotação) 100% -100m Sinter de retorno: 1-5 mm Escória de retorno: 1-5 mm Fundentes: 1-5 mm

20 Sinterização ustulantePMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Sinterização ustulante Parâmetros que influem no processo de sinterização: Umidade Visa-se o maior volume específico aparente Para aumentar o vol. esp. apar. pode-se usar espessadores(por ex.: serragem, palha de arroz)

21 Produção de Chumbo em Fornos de CubaPMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Produção de Chumbo em Fornos de Cuba Carga do forno: Consiste na redução carbotérmica em um forno de cuba do ustulado PbO + CO = Pb + CO2 CO2 + C = 2CO PbO + C = Pb + CO

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23 Produção de Chumbo em Fornos de CubaPMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Produção de Chumbo em Fornos de Cuba Carga do forno: Camadas alternadas de carvão e sinter Podem ser adicionadas pequenas frações de outros materiais com a finalidade de recuperar o Pb contido Sucata de ferro pode ser adicionada para recuperar o Pb contido no matte. PbSm + Fes = FeSm + Pbl  sinter % carvão vegetal + 1% Fe.

24 Remoção de água de hidratação Condensação de PbO e As2O5 Cuba superiorPMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório 100 oC Retirada de umidade Condensação de Znv Remoção de água de hidratação Condensação de PbO e As2O5 Cuba superior 400 oC Decomposição de carbonatos Pré-redução de óxidos de Fe: Fe2O3 + CO = Fe3O4 + CO2 Decomposição do PbSO4 Redução incipiente do PbO: PbO + CO = Pb + CO2 inter-reação: PbS + 2 PbO = 3 Pb + SO2 Znv + CO2 = ZnO + CO Cuba inferior 750 oC PbO + CO = Pb + CO2 ZnO + CO = Zn + CO2 Cu2O + CO = Pb + CO2 Fe3O4 + CO = 3 FeO + CO2 Início da fusão da escória Rampa 950 oC Ventaneiras 1400 oC Formação da escória FeO + SiO2+ CaO PbSm + Fes = FeSm + Pb 1000 oC Cadinho

25 PMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos IMetalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Drossagem: Drosse é um sistema heterogêneo constitído por partículas sólidas de uma ou mais fases intermediárias (ricas em uma ou mais impurezas) e óxidos, as quais retém a fase líquida por tensão interfacial e por arraste.

26 Refino Decoperização Adição de enxofre visando a reaçãoPMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Refino Decoperização Adição de enxofre visando a reação S + 2Cu = Cu2S(d) 0,3 kg S/t Pb Temperatura: 330 oC Teor final: 0,005% Cu

27 Refino Pb(l) Amolecimento Processo de eliminação de As, Sb e SnPMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Refino Amolecimento Processo de eliminação de As, Sb e Sn que endurecem e fragilizam o Pb Processo Clássico-Oxidação seletiva Pb(l) Ar 90 l/min temperatura: oC formação de escória líquida 100 Sn Sn + O2 = SnO2 2 As + 3/2 O2 + As2O3 2 Sb + 3/2 O2 + Sb2O3 Pb + 1/2 O2 + PbO grau de eliminação (%) As Sb tempo teores finais max. (ppm): Sn = 4; As = 1 ; Sb = 8

28 Refino Amolecimento Processo de eliminação de As, Sb e SnPMT 561 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos I Metalurgia do Chumbo Prof. Jorge Tenório Refino Amolecimento Processo de eliminação de As, Sb e Sn que endurecem e fragilizam o Pb Processo Harris Adição de NaOH e NaNO3 temperatura: 380oC