Processos de refino do Zinco, Slides de Mineralogia e Processos Minerais

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MR 7420 – Processos de Extração e Refino

MR 7420 – Processos de

Extração e Refino

Zinco (Zn) – Processos de Refino Mariana Bigai Silvério [email protected]

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Zinco - Zn

4 º Período

Sólido

Massa Atômica

Número Atômico

O zinco é um metal , às vezes classificado como metal de transição ainda que estritamente não seja, apresenta semelhanças com o magnésio e o berílio além dos metais do seu grupo. Este elemento é pouco abundante na crosta terrestre ( 23 °), porém pode ser obtido com facilidade.

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Reserva e Produção Mundial

Fontes: DNPM/DIPLAM; USGS-Mineral Commodity Summaries - 2014

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Minerais

Encontrado na forma de óxidos, sulfetos, carbonatos, silicatos entre outros. Porém, é encontrado principalmente em forma de sulfetos, associados ao Chumbo (Pb), Cobre (Cu), Prata (Ag) e Ferro (Fe). Seus principais minérios são:

• Blenda ou Esfarelita ( 95 % da produção Mundial)
• Calamina ou Hemimorfita
• Willemita

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Fluxograma Geral

Extração do Minério

(Esfarelita)

(céu aberto ou jazidas

subterrâneas)

Beneficiamento

(Britagem, Moagem,

Peneiramento e

Homogeneização)

Flotação

Mineral Concentrado

(Via seca e Via Úmida)

Processos

de

Refino

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Processos de Refino

• Existem também vários processos pirometalúrgicos que reduzem o óxido de zinco usando carbono e destilam o zinco metálico da mistura resultante em uma atmosfera de monóxido de carbono.
• A principal queda de qualquer processo pirometalúrgico é que ele é apenas 98 % puro; uma composição padrão é de 1 , 3 % de chumbo, 0 , 2 % de cádmio, 0 , 03 % de ferro e 98 , 5 % de zinco.
• Isso pode ser puro o suficiente para galvanização, mas não o suficiente para ligas de fundição sob pressão, o que requer zinco especial de alta qualidade ( 99 , 995 % puro). Para atingir essa pureza, o zinco deve ser refinado.

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Processo Eletrotérmico

• Esse processo foi desenvolvido pela St. Joseph Mineral Company em 1930 ;
• É o único processo pirometalúrgico ainda usado nos EUA para a obtenção de zinco;
• A vantagem deste sistema é que ele é capaz de fundir uma grande variedade de materiais contendo zinco, incluindo poeira de forno elétrico a arco;
• O processo começa com uma operação de sinterização de fluxo descendente;
• O sínter, que é uma mistura de calcino torrador e EAF, é carregado em um transportador do tipo portão e, em seguida, os gases de combustão são bombeados pelo sínter;
• O carbono nos gases de combustão reage com algumas das impurezas, como Pb. Essas impurezas são expelidas para sacos de filtração;
• Após a filtragem, realiza outro processo, o de sinterização;

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Processo Eletrotérmico

• O produto sinterizado é então carregado com coque em um forno elétrico de retorta;
• Um par de eletrodos de grafite do forno superior e inferior produz um fluxo de corrente através da mistura;
• O coque fornece resistência elétrica à mistura para aquecer a mistura a 1400 °C e produzir monóxido de carbono:
• O vapor de zinco e o dióxido de carbono passam para um condensador a vácuo, onde o zinco é recuperado por bolhas através de um banho de zinco fundido;
• Mais de 95 % do vapor de zinco que sai da retorta é condensado em zinco líquido. O dióxido de carbono é regenerado com carbono e o monóxido de carbono é reciclado de volta ao forno de retorta.

ZnO + CO  Zn(vapor) + CO 2

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Imperial Smelting Process

• Esse processo foi desenvolvido pela National Smelting Company em Avonmouth Docks, Inglaterra ( 1950 ), a fim de aumentar a produção, eficiência e diminuir os custos de mão-de-obra e manutenção;
• O processo começa carregando sinter sólido (mistura de Zn e Pb) e coque aquecido na parte superior do alto-forno;
• O ar pré-aquecido de 190 °C a 1050 °C é soprado no fundo do forno;
• O vapor de zinco e os sulfetos saem pela parte superior e entram no condensador;
• A escória e o chumbo se acumulam no fundo do forno e são retirados regularmente;
• O zinco é retirado do vapor no condensador por meio de chumbo líquido;
• O condensador consiste em uma câmara onde um banho de Pb líquido a 560 °C, mantido em agitação constante, e é usado para condensar e dissolver o zinco vapor;

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Imperial Smelting Process

• O chumbo líquido é removido do condensador e resfriado a 450 °C;
• O zinco em excesso (com 98 , 5 % de pureza) é expulso da solução e flutua sobre o chumbo, onde é removido;
• É preciso 400 toneladas de chumbo para produzir 1 tonelada de zinco;
• A recuperação do zinco é cerca de 90 %, enquanto do chumbo é de 94 %;
• É um processo intensivo em energia e, portanto, tornou-se muito caro após o aumento dos preços da mesma. Hoje, os fornos de fundição Imperial estão em operação apenas na China, Índia, Japão e Polônia.

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Retorta Vertical

• Esse processo não é mais usado para produzir zinco primário nos EUA, Europa e Japão, mas ainda é usado para tratar operações secundárias;
• O processo começa com a torrefação de concentrados misturados ao carvão e briquetados em duas etapas;
• Os briquetes são então aquecidos em coque em ~ 500 °C e depois carregados na retorta;
• Existem três razões para fazer briquetes com a calcina:
  • garantir um movimento descendente livre da carga;
  • permitir a transferência de calor através de uma seção transversal de tamanho prático;
  • para permitir porosidade adequada para a passagem de vapor de zinco reduzido para o topo da retorta.
• O vapor de zinco reduzido que é coletado na parte superior da retorta é então condensado em um líquido e vazado em lingotes;

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Retorta Vertical

http://metalpedia.asianmetal.com/metal/zinc/extraction.shtml

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Retorta Horizontal

Legenda: 1 – Retorta; 2 – Condensador; 3 – Prolongamento; http://metalpedia.asianmetal.com/metal/zinc/extraction.shtml

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REFERÊNCIAS

Fundição de zinco - EPA; Produção de zinco - do minério ao metal - Associação Internacional de Zinco Disponível em: Acesso: 01 de Maio de 2020. Neves, C. Zinco. Disponível em: Acesso: 30 de Abril de 2020. Nestor, C. Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos II-A. Disponível em: Acesso: 30 de Abril de 2020.