[Hidrometalurgia] Aula 16 - Metalurgia do Titânio

[Hidrometalurgia] Aula 16 - Metalurgia do Titânio

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Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

Introdução

O Titânio é um elemento metálico muito conhecido por sua excelente resistência à corrosão (quase tão resistente quanto a platina) e por sua grande resistência mecânica.

Possui baixa condutividade térmica e elétrica.

É um metal leve, forte e de fácil fabricação com baixa densidade (40% da densidade do aço).

Quando puro é bem dúctil e fácil de trabalhar.

O ponto de fusão relativamente alto faz com que seja útil como um metal refratário.

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Introdução

Ele é tão forte quanto o aço, mas 45% mais leve.

É 60% mais pesado que o alumínio, porém duas vezes mais forte.

Tais características fazem com que o titânio seja muito resistente contra os tipos usuais de fadiga.

Esse metal forma uma camada passiva de óxido quando exposto ao ar, mas quando está em um ambiente livre de oxigênio ele é dúctil.

Ele queima quando aquecido e é capaz de queimar imerso em nitrogênio gasoso.

É resistente à dissolução nos ácidos sulfúrico e clorídrico, assim como à maioria dos ácidos orgânicos.

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Introdução

Experimentos têm mostrado que titânio natural se torna notavelmente radioativo após ser bombardeado por deutério, emitindo principalmente pósitrons e raios gama.

O metal é dimórfico com a forma hexagonal alfa mudando para um cúbico beta muito lentamente por volta dos 800 °C.

Quando incandescente ele se combina com oxigênio, e ao alcançar 550 °C é capaz de combinar com o cloro.

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Introdução

Quanto à fabricação do titânio metálico, existem atualmente seis tipos de processos disponíveis:

•redução eletrolítica,

•redução gasosa,

•redução com plasma e

•redução metalotérmica.

Dentre estes, destaca-se o processo Kroll, que é o responsável, até hoje, pela maioria do titânio metálico produzido no mundo ocidental.

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Abundância

O titânio como metal não é encontrado livre na natureza, porém é o nono em abundância na crosta terrestre e está presente na maioria das rochas ígneas e sedimentos derivados destas rochas.

É encontrado principalmente nos minerais: anatásio

(TiO2), brookita (TiO2), ilmenita (FeTiO3), leucoxena, perovskita (CaTiO3), rutilo (TiO2) e titanita (CaTiSiO5); também como titanato em minas de ferro.

Destes minerais, somente o anatásio, a ilmenita, a leucoxena e o rutilo apresentam importância econômica.

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Abundância

Os dois principais minérios de titânio, a ilmenita

[Leucoxênio(ilmenita alterada) - 90% de TiO2] e o rutilo, ocorrem em areias praianas, no Brasil, na Índia, na

Austrália e outros lugares, associados à zirconita

(ZrSiO4) e à monazita (fosfato de terras raras).

A porcentagem de titânio na crosta terrestre é de 0,6% ou 6000 ppm.

Após separações gravimétricas, magnéticas e eletrostáticas, temos as seguintes composições aproximadas: ilmenita - 50% a 60%; zirconita - 30% a 35%; monazita - 3% a 4% e rutilo - 2% a 3%.

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Rutilo 8

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Obtenção

O titânio metálico é produzido comercialmente a partir da redução do tetracloreto de titânio (TiCl4) com magnésio a 800 °C em atmosfera de argônio.

Em presença do ar reagiria com o nitrogênio e oxigênio.

Este processo, desenvolvido por William Justin Kroll em 1946, é conhecido como "processo Kroll".

Deste modo é obtido um produto poroso conhecido como esponja de titânio que, posteriormente, é purificado para a obtenção do produto comercial.

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