Zinco E Chumbo.docx

ZINCO e CHUMBO Após a flotação, para o zinco, tem-se o tratamento metalúrgico, que pode ser no âmbito da pirometalurgia (com carborredução do óxido de zinco a altas temperaturas), ou da hidrometalurgia (rota em que o óxido de zinco reage com o ácido, em geral sulfúrico, produzindo o sulfato de zinco). Nos concentrados de zinco, as impurezas nefastas nos processos metalúrgicos são o bismuto (Bi) e o arsênio (As), sendo, em geral, o bismuto com no máximo de 0,05 % e 0,1 % de arsênio aceitável em alguns casos. É fácil se implementar a rota hidrometalúrgica dos oxidados ou carbonatos de zinco devido a sua alta solubilidade. Quando se tem um sulfeto de zinco, pode-se recorrer tanto a pirometalurgia, quanto a hidrometalurgia. É recomendável para ambos os casos que se tenha o processo de Ustulação, que é a transformação do sulfeto em óxido, para possibilitar o tratamento metalúrgico deste produto. O processo de Ustulação consiste basicamente em aquecer, na presença de oxigênio, o sulfeto que vai gerar o óxido de zinco, sendo o sulfeto liberado na forma de SO3 e/ou SO2, conforme as condições termodinâmicas vigentes, sendo reaproveitável como fonte para o ácido sulfúrico, para se fazer o tratamento hidrometalúrgico. A reação é descrita pela seguinte equação: ZnS + 3/2 O2 ZnO + SO2 A ustulação é feita em um reator de alta temperatura, no qual se insufla ar para se oxidar o sulfeto. A reação de ustulação é exotérmica e, portanto, é auto-sustentável, em geral ocorrendo em leito fluidizado a aproximadamente 900 oC. Na posta-em-marcha, naturalmente deve-se ter ignição e iniciação a partir de combustores (os quais podem usar óleo BPF, gás natural, carvão, etc.) Na rota hidrometalúrgica, uma vez que se solubiliza o zinco, se solubilizam também as impurezas e outros subprodutos encontrados no minério. Uma vez solubilizados os metais em forma de sulfato, a continuidade do tratamento é a administração dos reagentes para se precipitar seletivamente cada uma das espécies, cádmio, bismuto, cobre, etc. A ustulação ocorre normalmente em leito fluidizado, utilizando-se ustulador vertical. Nela, devese evitar a formação de ZnOFe2O3, que é pouco solúvel e pode ser prejudicial ao processo de obtenção de óxido de zinco. Na presença de ferro, a ustulação deve ser feita a evitar a formação de ZnOFe2O3. As rotas pirometalúrgicas do zinco se desdobram em duas linhas: retortas e alto-fornos.A rota de redução de zinco em retorta é pouco eficiente energeticamente, o óxido de zinco é ustulado ou sinterizado. O pó azul “blue dust” é um subproduto da fundição de zinco, contendo de 94 a 99% de zinco metálico, sendo o restante, óxido de zinco, de granulometria grosseira e composição incorreta. Sua formação se dá pela redução incompleta em atmosfera parcialmente oxidante. No processo pirometalúrgico de produção de chumbo/zinco em alto-forno, a alimentação deve conter um sínter poroso do concentrado de chumbo/zinco, e também a utilização de um fundente bem básico a fim de evitar a redução do ferro.

Na operação de refino de zinco o Pb e o Cd, estes elementos podem ser extraídos por uma liquefação para impurezas de Pb mínima de 1,2% e para maior pureza, utiliza-se a destilação fracionada de Pb e Zn. Na produção de somente chumbo, em alto-forno em que se tem ao fim o bullion de chumbo (sínter + fundente + coque) em uma atmosfera oxidante para ferro e zinco a relação pressão de CO: pressão de CO2 deve ser igual a um. Como se prevê a partir da análise dos diagramas de solubilidade entre espécies químicas, a medida que a temperatura é reduzida, há uma diminuição na solubilidade das diferentes substâncias, supersaturando a solução e também o banho metálico. Isso possibilita a segregação das fases líquidas, e sua posterior separação, usualmente via remoção do sobrenadante. Tal operação é denominada liquação.. Uma modalidade desse processso é o refino por “drossing”. O bullion líquido a 327ºC, mantido sob moderada agitação, forma uma nata (borra) com As, Sb, Sn, Fe e com uma quantidade substancial de Pb. A adição de pequenas quantidades de enxofre possibilita a separação do cobre. O refino por abrandamento (softening) do chumbo é a purificação oxidante a 750ºC em recipientes de grande área superficial que permite a percolação de O2 atmosférico, oxidando Sb, Sn e As e formando atimonato de chumbo, arseniato de chumbo e estanato de chumbo. A precipitação de cobalto, quando presente, é comumente feita pela complexação desse metal com beta-naftol nitroso (descoberta por Ilinsky e Knorre em 1885, segundo Kolthoff e Jacobsen, 1957, gerando complexo de cor marrom avermelhado – em pH neutro – a púrpura – em ambiente ácido), o beta naftol nitroso pode ser sintetizado por fusão alcalina de sulfonato sódico de nafta seguido de ataque ácido com HNO2. A complexação (e consequente precipitação) do cobalto se dá segundo a reação mostrada a seguir. 3 C10H6NOOH + Co+3 <====> (C10H6NO2)3Co + 3H+