Metalurgia do cobre: do minério ao metal

Metalurgia do cobre: do minério ao metal

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ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA

Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba

Curso de Engenharia Mecânica

Turma 1 – Noturno

Do minério ao metal:Produção do Cobre e suas Ligas

Piracicaba

02/05/2011.

ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA

Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba

Curso de Engenharia Mecânica

Turma 1 – Noturno

Do minério ao metal:Produção do Cobre e suas Ligas

Trabalho apresentado para avaliação da Disciplina Tecnologia e metalurgia da fundição do 7º semestre do Curso de Engenharia Mecânica da Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba sob orientação do Prof. Erivelto Marino.

Piracicaba

02/05/2011.

Sumário

1.0 Introdução 6

2.0 Metal Cobre 6

3.0 Etapas da Produção do Cobre 8

4.0 APLICAÇÕES 10

5.0 Cobre e suas Ligas 12

5.1 Latões 13

Tabela 1: Classificação dos latões segundo ASTM 15

Fonte:Chiaverini (1986) 15

5.1.1 Latões para fundição 15

Fonte:Chiaverini (1986) 15

5.2 Bronzes 16

Tabela 3: Principais tipos de Bronze 17

Fonte:Chiaverini (1986) 17

5.2.1 Bronzes para fundição 18

6.0 Fundição de cobre 19

7.0 Tratamento térmico do cobre e suas ligas 20

8.0 Utilização do cobre em novas tecnologias 21

8.1 Rotor de cobre para motores elétricos 21

8.2 Sinterização do cobre 21

9.0 Reciclagem do Cobre 22

10.0 Conclusão 23

 11.0 Referências Bibliográficas 23

 12.0 Questões 24

12.1 Quais as principais propriedades e aplicações do cobre? 24

12.2 Liga metálica pode ser definida como dois ou mais metais combinados a fim de obter características físico-químicas melhoradas em relação ao metal base. O cobre pode formar inúmeras ligas metálicas. Entre elas as mais importantes industrialmente são o latão e o bronze. Descreva essas duas ligas e apresente as principais aplicações. 24

12.3 O cobre pode ser obtido através do minério e processado para obtenção do cobre comercial primário. Este ciclo gera grandes impactos ambientais e alto custo. Além disso o minério de cobre é uma material que não é encontrado de forma abundante na crosta terrestre. 25

Diante da afirmação acima se percebe que a reciclagem desempenha papel fundamental no processo de produção do cobre. Comente. 25

Lista de figuras

Figura 1: Marcação para macho.........................................................................................................6

Figura 2: Macho..................................................................................................................................7

Figura 3: Modelo solto........................................................................................................................8

Figura 4: Modelo emplacado..............................................................................................................9

Figura 5: Modelo caixa placa..............................................................................................................9

Figura 6: Modelo em cera.................................................................................................................10

Figura 7: Modelo em madeira...........................................................................................................11

Figura 8: Modelo em isopor..............................................................................................................12

Figura 9: Modelo em resina..............................................................................................................12

Figura 10: Modelos metálicos...........................................................................................................13

Figura 11: Alivio de tensões..............................................................................................................14

Figura 12: Ângulo de saída...............................................................................................................15

Figura 13: Detalhes das peças..........................................................................................................15

.

Figura 14: Divisão do modelo............................................................................................................16

Figura 15: Colocação de canais de vazamento................................................................................16

Figura 16: Exemplos de prototipagem...............................................................................................18

Figura 17: (1) o modelo de poliestireno é revestido com composto Refratário...............................20

Figura 18: (2) O modelo de espuma é colocado na caixa fundição..................................................20

Figura 19: (3) o metal fundido é vertido no modelo...........................................................................21

Figura 20: Modelos conectados a um canal......................................................................................24

Figura 21: Molde revestido com material refratário...........................................................................24

Figura 22: Molde pré-aquecido..........................................................................................................25

Figura 23: Quebra do molde..............................................................................................................25

1.0 Introdução

O ouro teria sido o primeiro metal a atrair a atenção do homem primitivo. Porém servia como adorno devido a sua grande ductilidade e baixa dureza. Posteriormente o homem descobriu o cobre e a prata (Bradaschia)

De acordo com Bradaschia quando o homem martelou o cobre descobriu que quando martelado ele endurece. Em 5000 a 4000 AC, por aquecimento e martelamentos o cobre podia ser conformado e assim fabricado diversos objetos.

A verdadeira idade do Metal só teria começado quando o homem aprendeu a fundir os metais, por volta de 4000Ac quando por acaso o minério de cobre, utilizado para proteger a fogueira durante a noite e descobriu de manhã glóbulos brilhantes nas cinzas da fogueira.

2.0 Metal Cobre

O cobre é um dos metais mais importantes industrialmente, de coloração avermelhada, dúctil, maleável e que apresenta alta condutibilidade elétrica e térmica, ponto de fusão a 1083°C e densidade correspondente a 8,96g/cm3(a 20°C), só superada pela da prata. É utilizado, atualmente, para a produção de materiais condutores de eletricidade (fios e cabos), e em ligas metálicas como latão e bronze. Entre as suas propriedades mecânicas destacam-se sua excepcional capacidade de deformação e ductibilidade (Infomet).

As principais propriedades mecânicas do cobre variam dentro dos limites abaixo:

Tabela 1: Propriedades mecânicas do cobre (Chiaverini)

Limite de escoamento

5 a 35 kgf/mm2

Limite de resistência á tração

22 a 45 kgf/mm2

Alongamento

6 a 48%

Dureza Brinell

45 a 105

Módulo de elasticiadade

12000 a 13500 kgf/mm2

Segundo a classificação da ABNT os principais tipos de cobre são:

Cobre eletrolítico tenaz (Cu ETP) – fundido a partir de cobre eletrolítico, contendo no mínimo 99,90% de cobre (e prata até 0,1%);

Cobre refinado a fogo tenaz (Cu FRTP) – contendo no mínimo 99,90% de cobre (incluída a prata);

Cobre desoxidade com fósforo, de baixo teor de fósforo (Cu DLP) – obtido por vazamento em molde, isento de óxido cuproso por desoxidação com fósforo, com um mínimo de 99,9% de cobre (e prata) e teores residuais de fósforo (entre 004 e 0, 012%)

Cobre desoxidade com fósforo, de alto teor de fósforo (Cu DHP) – obtido por vazamento em molde, isento de óxido cuproso por desoxidação com fósforo, com um mínimo de 99,8% ou 99,9% de cobre (e prata) e teores residuais de fósforo (entre 0,015 e 0,04%);

Cobre isento de oxigênio (Cu OF) – tipo eletrolítico, de 99,95% a 99,99% de cobre(e Prata), processado de modo a não conter nem óxido cuproso e nem residuos desoxidantes;

Cobre refundido (Cu CAST)- obtido a partir de cobre secundário e utilizado na fabricação de ligas de cobre; o teor mínimo de cobre(e prata) varia de 99,75%(grau A) a 99,50%) (grau B)

De acordo com Damasceno (2007) o Brasil não ocupa uma posição de destaque entre os principais produtores de cobre. No entanto o potencial geológico é grande e em 2004 foi inaugurada uma nova mina: a de Sossego, em Canaã dos Carajás. Além disso, novos projetos encontram-se em desenvolvimento, o que permitirá alterar o cenário de país importador auto-suficiente e, talvez até, exportador de cobre.

Gráfico 1: Produção de cobre Brasil X Mundo

3.0 Etapas da Produção do Cobre

O suprimento de cobre provém do metal primário produzido a partir de minérios e de concentrados obtidos nas minas, da reciclagem e da recuperação secundária como subproduto de outros metais. (Damasceno, 2007)

De acordo com Damasceno (2007) as jazidas e minas mais importantes, com maior significado econômico e que contribuem com a maior parte da produção mundial de cobre são aquelas do tipo disseminado ou porfirítico, caracterizadas pela presença de minério sulfetado de baixo teor.

São encontradas, principalmente, ao longo da Cordilheira dos Andes, Montanhas Rochosas e em todo o “cinturão de fogo” da costa do Oceano Pacífico.

Os minérios de cobre são constituídos por uma mistura de minerais sulfetados, destacando-se como mais importantes:

> calcosina, Cu2S, conteúdo estequiométrico 79% Cu;

> covelina, CuS, 66% Cu;

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