ZINCO

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ZINCO

Mariana de Souza Sanchez

Thais Carvalho

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Apresentação

•

Do Alemão Zink, de significado desconhecido.

•

Foi conhecido na China antes de 1500 AC e pe

Foi conhecido na China antes de 1500 AC e pelos Gregos e Romanos

los Gregos e Romanos

em ligas de cobre

em ligas de cobre -zinco e bronze.

-zinco e bronze.

•

Atualmente os minérios são transformados em óxido de zinco, este

é reduzido com

é reduzido com carvão e o zinco obtido

carvão e o zinco obtido é destilado para purificação.

é destilado para purificação.

•

É um metal branco-azulado lustr

É um

metal branco-azulado lustroso de baixo ponto de fusão

oso de baixo ponto de fusão ee

muito reativo c

muito reativo com ácidos e ao se

om ácidos e ao ser aquecido no ar queima

r aquecido no ar queima

produzindo nuvens de óxido (ZnO). Seus sais são brancos e as suas

soluções são incolores. É o único metal de

soluções são incolores. É o único metal de transição que forma

transição que forma

sulfeto branco (ZnS)

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Apresentação

•

Do Alemão Zink, de significado desconhecido.

•

Foi conhecido na China antes de 1500 AC e pe

Foi conhecido na China antes de 1500 AC e pelos Gregos e Romanos

los Gregos e Romanos

em ligas de cobre

em ligas de cobre -zinco e bronze.

-zinco e bronze.

•

Atualmente os minérios são transformados em óxido de zinco, este

é reduzido com

é reduzido com carvão e o zinco obtido

carvão e o zinco obtido é destilado para purificação.

é destilado para purificação.

•

É um metal branco-azulado lustr

É um

metal branco-azulado lustroso de baixo ponto de fusão

oso de baixo ponto de fusão ee

muito reativo c

muito reativo com ácidos e ao se

om ácidos e ao ser aquecido no ar queima

r aquecido no ar queima

produzindo nuvens de óxido (ZnO). Seus sais são brancos e as suas

soluções são incolores. É o único metal de

soluções são incolores. É o único metal de transição que forma

transição que forma

sulfeto branco (ZnS)

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Propriedades

•

O

zinco

é

um

elemento

químico

de símbolo

Zn

, número atômico 30.

•

À temperatura ambiente, o zinco encontra-se

no estado sólido.

•

Está situado no grupo 12 (2 B) da Classificação

Periódica dos Elementos.

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Propriedades

•

O zinco é um metal e apresenta semelhanças com

o magnésio e o berílio além dos metais do seu grupo.

•

É pouco abundante na crosta terrestre, porém pode ser

obtido com facilidade.

•

É um metal de coloração branca azulada que arde

no ar com chama verde azulada. O ar seco não o ataca,

porém, na presença de umidade, forma uma capa

superficial de óxido ou carbonato básico que isola o

metal e o protege da corrosão.

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Características

• É encontrado em todo o meio ambiente.

• Na natureza, apresenta-se sob a forma de sulfetos.

• Os principais minerais são :

• No caso do Brasil: calamina, willemita e blenda.

Minério Fórmula Química

blenda ou esfalerita ZnS willemita Zn2SiO4

smithsonita ZnCO3

calamina ou hemimorfita 2.ZnO.SiO2.H2O

wurtzita (Zn,Fe)S franklinita (Z,n,Mn)Fe2O4

hidrozincita [2.ZnO3.3Zn(OH)2]

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Um dos seus principais compostos é óxido

de zinco (ZnO)

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História

•

As ligas metálicas de zinco foram utilizadas durante

séculos .

•

Foram encontrados na Palestina , e outros objetos

com até 87% de zinco foram achados na antiga região

da Transilvânia.

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Conhecido desde a antiguidade pelos alquimistas.

Marco Polo (1254-1324)

descreveu a produção de óxido de zinco na Pérsia.

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História

• A fabricação do latão era conhecida pelos romanos desde 30 a.C.

• A fusão e extração de zinco impuro já era efetuda no ano 1.000 na Índia .

• Em 1597 , Andreas Libavius descreve uma peculiar classe de estanho que

havia sido preparada na Índia que tinha recebido em pequenas quantidades através de um amigo; deduziu que se tratava do zinco mesmo não chegando a reconhecê-lo como o metal procedente da calamina.

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• Paracelso foi o primeiro a sugerir que o zincum era um novo metal e que

suas propriedades diferiam dos metais conhecidos, sem dar nenhuma indicação sobre a sua origem

• Em tratados posteriores são frequentes as referências ao zinco, com

diferentes nomes, se referindo geralmente ao mineral e não ao metal livre, e muitas vezes confundido com o bismuto.

• Andreas Marggraf em 1746, publicou o trabalho Sobre o método de

extração do zinco de um mineral verdadeiro, a calamina sedimentou a

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• Em 1743 foi fundado em Bristol o primeiro estabelecimento para a

fundição do metal em escala industrial, porém, o procedimento ficou em segredo.

• Setenta anos depois Daniel Dony desenvolveu um procedimento industrial

para a extração do metal, construindo-se a primeira fábrica no continente Europeu. Após o desenvolvimento da técnica de flotação do sulfeto de zinco se desprezou a calamina como fonte principal de obtenção do zinco. O método de flotação, atualmente, é empregado para a obtenção de

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Pilha de Volta

Volta empilhou alternadamente discos de zinco e de cobre, separando-os por pedaços de tecido embebidos em

solução de ácido sulfúrico. A pilha de Volta produzia energia elétrica sempre que um fio condutor era ligado aos

discos de zinco e de cobre, colocados na extremidade da pilha.

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Reservas de Zinco

• O Brasil tem reservas de minério de zinco que produzem uma média de

102 toneladas e estão localizadas no estado de Minas Gerais, Rio Grande do Sul, Paraná, Pará e Bahia .

As minas de Naica, no México.

Uma das maiores jazidas de zinco e prata do mundo

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Fig. 1 - Zinco de alta pureza (high- purity zinc), UNS Z13002 - Zn 99.99%

(mín.), 0.003% Pb, 0.003% de Fe, 0.003% de Cd, como fundido. Quase livre de micro segregações. Ataque 1, Tabela 1. 100×.

Fig. 2 - Mesma liga da Fig. 1 fotografada sob luz polarizada para mostrar a extensão do crescimento de grão a partir dos limites de grão originais. Ataque 1, Tabela 1. 100×.

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Produção

•

Extração do mineral, tanto a céu aberto como em jazidas

subterrâneas.

•

Os minerais extraídos são triturados e, posteriormente,

submetidos a um processo denominado flotação, para a

obtenção do mineral concentrado que logo depois passará

para o processo de refino, gerando o zinco metálico que irá

ser comercializado .

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Utilização

•

Apresenta uma grande resistência à deformação plástica a frio

que diminui com o aquecimento, obrigando a laminá-lo acima

dos 100 °C.

•

É empregado na fabricação de ligas metálicas como o latão e o

bronze, além de ser utilizado na produção de telhas e calhas

residenciais.

•

É, ainda, utilizado como metal de sacrifício para preservar o

ferro da corrosão em algumas estruturas, na produção de

pilhas secas e como pigmento em tinta de coloração branca.

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Telhado de Zinco

Barato, leve, facil fixaçao, montagem facil.

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Usado na fabricação de medicamentos como em colírios de sulfato de zinco.

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Latão

• É uma liga metálica essencialmente de cobre e zinco podendo ter outros

elementos de ligas como alumínio ou cobre. A percentagem de zinco nesta liga pode variar entre 3% a 45% a depender das propriedades desejadas e da aplicação do latão.

• Entre as principais características do Latão está a sua alta maleabilidade,

sendo mais maleável que o cobre ou o zinco. Tem um ponto de fusão relativamente baixo e as suas características em escoamento fazem do Latão um material de fácil fundição sendo por isso utilizado em vários tipos de peças.

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Zamac

• É uma liga de zinco com alumínio, cobre e magnésio que possui amplo campo

de utilização devido a suas propriedades físicas, química, mecânicas e de fundição.

• É uma liga de fácil usinagem graças a seu baixo ponto de fusão e semelhante

ao zinco puro, possui alta resistência a corrosão por agente atmosféricos, porém as peças são atacadas por ácidos e bases fortes.

• O alumínio, que é adicionado em maior teor, aumenta a dureza e fluidez . Já o

magnésio tem influência na propriedades de fundição, e inibe a corrosão i da liga mesmo tendo abaixo teor na liga. O cobre, na liga, aumenta a resistência à corrosão e a resistência mecânica.

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Zamac

• Entre as aplicações da

liga zamac estão os componentes de automóveis, componentes de aparelhos eletrodomésticos, componentes de máquinas de escritório e de computação, brinquedos e ferragens de construção civil diversas.

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Galvanização

• A galvanização é o processo de revestimento de um metal por outro a fim

de protegê-lo contra a corrosão ou melhorar sua aparência.

• Trata-se de um processo de revestimento de superfícies por meio da

eletrólise onde o metal a ser revestido funciona como cátodo e o metal que irá revestir a peça funciona como o ânodo (também pode ser utilizado como ânodo algum material inerte).

• A solução eletrolítica deve conter um sal composto por cátions do metal

que se deseja revestir a peça. O controle da espessura da camada a ser depositada pelo processo de eletrogalvanização é feito por meio de modelos matemáticos.

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• O revestimento de superfícies metálicas também pode ocorrer por meio

da imersão do metal que se quer revestir no metal fundido que irá revesti-lo.

• No caso do ferro, a proteção contra corrosão mais comum é feita pela

deposição de zinco metálico. O zinco possui a característica de oxidar mais rápido que o ferro. Assim, se em uma placa de ferro galvanizado ocorrer uma rachadura ou desplacamento, deixando o ferro exposto, o zinco irá oxidar mais rápido que o ferro. Então, enquanto houver zinco, o ferro não será oxidado.

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•

A redução direta dos sulfetos pelo C ou CO só

se realizaria a altas temperaturas, sendo

industrialmente impraticáveis.

•

os sulfetos não são diretamente solúveis no ácido

sulfúrico ou em outro solvente usual.

•

Resta então, para os sulfetos de zinco, iniciar-se

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Ustulação

• consiste no aquecimento de um sulfeto na presença de gás oxigênio,

conhecido também como "queima de sulfeto". Processo geralmente usado para obtenção de metais como: chumbo,cobre,prata,zinco e mercúrio.

• A ustulação do Sulfeto de Zinco pode ser feita de duas maneiras:

• Parcial: ZnS + 2O2 → ZnSO4 (solúvel até na água) • Letal : ZnS + ½ O2 → ZnO + SO2

• O SO2 destina-se a fabricação do H2SO4 , utilizado na lixiviação do ZnO. – SO2 + ½O2 → SO3;

– SO3 + H2O H2SO4

• A temperatura de ustulação não pode ser muito elevada pois pode ocorrer

formação de filmes pastosos (migração de enxofre, fusão incipiente)que impedem ou retardam a ação ustulante do oxigênio.

– Controla-se a temperatura adicionando enxofre na carga para elevá-la e água para

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Redução ZnO

• Opera-se em temperaturas elevadas por questões cinéticas.

ZnO(s) + C(s) → Zn(g) + CO(g); ΔH° = 54 kcal

• Reação endotérmica com alto consumo de combustível.

• A temperatura de redução do ZnO é feita acima de 1000°C onde a reação

ocorre em velocidades mais elevadas.

• Uma reação secundária altamente indesejável que tende a ocorrer é:

Zn + CO2 → ZnO + CO,

• mas o CO pode se decompor em presença do C.

2CO → CO2 + C.

• Deve-se então:

• Utilizar C em excesso para consumir o CO2 formado;

• Operar em temperaturas mais elevadas, que tornam mais difícil

a reação: Zn + CO2 ZnO + CO (reação exotérmica);

• Resfriar rapidamente a mistura gasosa para diminuir o tempo de

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• Via pirometalurgia ou hidrometalurgia.

a) Na pirometalurgia :deve produzir o máximo de óxidos deixando o mínimo de sulfeto pois sua é volatilização posterior na redução

volatilizante do zinco, à presença suplementares de gases significa uma contra pressão a mais a ser vencida à custa de calor e combustível.

b) hidrometalurgia:há de se evitar a formação de composto insolúveis de zinco como o ferrito (ZnO e Fe2O3 ), devido ao ferro está sempre

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Pirometalurgia

• Pirometaluria: Processos metalúrgicos que ocorrem em temperaturas

muito elevadas.

• O zinco possui baixo ponto de fusão (419º) e volatiliza-se a

905ºC,enquanto que seu óxido ZnO só se reduz a temperatura da ordem de 1100ºC a 1200ºC. Por tanto, a redução do óxido produz o metal em estado de vapor que poderá ser condensado.

• ZnS sublima-se a cerca de 1900ºC. • volatilização e condensação do metal.

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Atualmente a pirometalurgia do zinco baseia-se no tratamento dos concentrados de blenda e marmatita, provenientes dos processos de concentração (flotação), transformados em óxidos por ustulação, e na

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Hidrometalurgia

O processo hidrometalúrgico de obtenção do zinco pode ser dividido em etapas, chamadas de operações unitárias:

• Preparação: são realizadas algumas modificações como granulometria,

porosidade, composição, teor e natureza química

• Lixiviação : pode ser obtida de duas formas:

a- Através de soluções ácidas, básicas ou complexantes

b- Através da biolixiviação, que é uma técnica de oxidação a partir de microrganismos;

• Purificação : precipitação, adsorção em carvão ativado e extração por

solventes para purificação da solução produzida na lixiviação através da separação de elementos indesejados e a concentração da solução do metal de interesse.

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Lixiviação

• A lixiviação é dada por:

ZnO + H₂SO_4(s) → ZnSO_4(s) + H₂O

• Algumas impurezas também se solubilizam: sílica,alumina,óxidos de

Fe,níquel,cádmo,chumbo,etc.

• Muitas impurezas são precipitadas pela neutralização da solução ácida

• O excesso de H₂SO₄ é neutralizada pelo adição de material proveniente da

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Purificação

• Uma vez neutralizada a solução, adiciona-se bióxido de manganês que

transforma o Fe do sulfeto ferroso em sulfato férrico. 2 FeSO₄ + H₂SO₄ + MnO₂ → Fe₂(SO₄)₃ + MnSO₄ + 2 H₂O

• O sulfato férrico formado transforma-se em hidróxido de ferro que age

como floculante do As e do Sb.

Fe₂(SO₄)₃ + 3 ZnO + 3 H₂O → 3 ZnSO₄ + 2 Fe(OH)₃

• Após a filtragem iniciam-se novos estágios de purificação:

• Para eliminar o Cu, Cd, Ni, parte do Co e Al, Sb, As remanescente,

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• Para eliminar o Co remanescente adiciona-se

alfa-nitroso-beta-naftol que com ele forma um complexo que precipita em seguida;

• Eliminam-se os íons Cl-, eventualmente presentes na solução,

adicionando gotas de Ag₂SO₄, pois os mesmos iriam, dificultar a descascagem dos cátodos, após a eletrólise;

• Filtrada, a solução de ZnSO₄, agora límpida está pronta para

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Votorantim

• A Votorantim Metais é líder na produção de zinco metálico na América

Latina e uma das maiores produtoras mundiais do metal, também se destaca como líder mundial na produção de óxido de zinco e como segunda colocada no ranking global de pó de zinco.

• Em 2010, foi concluída a duplicação da capacidade de produção da

unidade de Cajamarquilla no Peru, passando de 160 mil para 320 mil toneladas/ano.

• Com essa duplicação, a unidade é considerada uma das maiores refinarias

de zinco do mundo com capacidade superior a 700 mil toneladas/ano.

• Ainda em 2010, a Votorantim assumiu o controle da Milpo, uma das

maiores mineradoras do Peru, ocupando área de 340 mil hectares, dos quais apenas 40 foram explorados até o momento. São três minas

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• Ativos produtivos:

Brasil: 2 unidades de mineração e beneficiamento (Vazante e Paracatu –

MG) e 2 metalúrgicas (Três Marias e Juiz de Fora – MG);

Peru: 1 metalúrgica (Cajamarquilla) e 1 mineradora (Companhia

Mineradora Milpo);

Estados Unidos: 4 metalúrgicas (Houston, Clarksville, Millington e

Coldwater);

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Produção sustentável

• Morro Agudo: nossa mina atua sem geração de qualquer resíduo.

• Todo o processo produtivo da unidade Zinco prevê o reaproveitamento de

resíduos.

• A aplicação do zinco no aço garante maior durabilidade e reduz

investimentos com manutenção, diminuindo o consumo e o gasto com energia elétrica e água.

• Na agricultura, o zinco é fundamental para o aumento da produtividade e

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Gestão Ambiental

• O zinco é usado na natureza em diversos processos biológicos. é

considerado denomina como um ‘elemento essencial’, ou seja,

necessário a saúde de todos os organismos.

• É completamente reciclável sem qualquer perda das suas propriedades

físicas ou químicas.

• 80% do zinco disponível para reciclagem é atualmente reciclado

• 30% da oferta mundial de zinco (2,9 milhões ton.) vêm do zinco

reciclado. Os 70% restantes originam-se de minérios de zinco.

• Apenas a reciclagem de latão recupera mais de 600.000 ton. de zinco por

ano.

• Estima-se que a oferta de sucata de aço revestido com zinco

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• Devido à sua longa vida útil da maioria dos produtos de zinco que podem

durar mais de 100 anos sem manutenção.

• Das operações de fabricação e processamento (‘sucata de processo’

ou ‘nova sucata’) são reciclados como folha de zinco e pedaços e

rebarbas de aço galvanizado, sucatas de usinagem de latão, reciclagem de aço,etc.

• Dos produtos descartados (‘resíduos pós-consumo’ ou ‘sucata velha’) :

como automóveis, pneus, aparelhos domésticos, componentes

eletrônicos, mobiliário de rua, peças galvanizadas de prédios, telhados e calhas de zinco desmontados, etc.

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