11. refino químico

ENG06632-Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos II-A
Nestor Cezar Heck - DEMET / UFRGS
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11. REFINO QUÍMICO
11.1 INTRODUÇÃO
É a remoção de impurezas presentes no banho metálico pela sua reação com reagentes
específicos, que não o oxigênio.
Da mesma forma como foi visto com o refino à fogo, para torná-la efetiva é necessário
que os produtos passem para uma outra fase.
Usualmente os produtos do refino por reação química são sólidos e, graças à sua
menor densidade, flutuam sobre o banho. Nesse caso, eles são denominados de escumas e
borras – lança-se mão de um anglicismo quando se usa a palavra ‘drosse’ (termo amplo, que
inclui os produtos de vários outros processos). As escumas apresentam problemas de
separação pois, devido ao seu estado físico, ao serem retiradas do banho, carregam
‘entranhado’, em sí, muito metal de valor.
Um exemplo desse processo é a eliminação da parcela final do cobre dissolvido no
chumbo ‘bruto’ pela reação com o enxofre. Ela produz Cu2S, que é sólido; por ser mais leve
do que o chumbo, flutua, e pode ser retirado manualmente com escumadeiras.
O bismuto e a prata – também no chumbo – podem ser removidos, respectivamente,
pela adição de uma liga Ca-Mg – de onde saem na forma dos compostos: Mg3Bi2 e CaMg2Bi2
(processo Kroll-Betterton) – e pela adição de zinco metálico – que forma com a prata vários
compostos intermetálicos.
Gases também podem ser empregados como reagente no refino químico. Para a
eliminação de hidrogênio e de magnésio do alumínio, borbulha-se Cl2; os produtos são,
respectivamente, HCl(g) e MgCl2.
2. CONSIDERAÇÕES DE NATUREZA TERMODINÂMICA
Da mesma forma que no refino à fogo, uma impureza pode ser removida se o seu
produto pode ser levado a um estado onde a energia livre de Gibbs é menor do que aquela do
produto do metal de valor. Assim, a possibilidade de um elemento (soluto) ser removido por
refino químico pode ser estimada usando-se o valor da variação da energia livre padrão – por
mol de reagente – para a formação do produto, a atividade do soluto e a atividade do reagente
dissolvidos no metal.
No equilíbrio,
K = aXR / (hX · hR).
Considera-se que XR seja uma substância ‘pura’, portanto, definimos aXR = 1 (na presença de
uma escória, contudo, este valor pode ser fortemente alterado); o valor de hX é, em princípio,
igual ao da concentração do soluto X no banho. Diagramas do produto de solubilidade podem
ser traçados auxiliando a condução do processo de refino químico.
A remoção do reagente após o refino sempre se constitui num passo importante do
processo. Para isso lança-se mão de processos físicos de refino ou, aproveita-se a
oportunidade do refino à fogo, na seqüência, para eliminá-lo. Exemplo do primeiro caso é o
refino à vácuo do chumbo para a eliminação do Zn. A aplicação do refino à fogo no chumbo –
realizado após a eliminação do cobre por refino químico com enxofre – retira esse reagente e
se constitui num exemplo do segundo caso.