O documento descreve os processos de obtenção do cobre, começando pela extração do minério, sua preparação mecânica e concentração, seguidos pelos processos metalúrgicos de refino pirometalúrgico ou eletrolítico para produzir cobre puro ou suas ligas com latão e bronze. O cobre e suas ligas têm ampla aplicação na eletricidade, veículos e construção civil devido às propriedades como boa condutividade elétrica e térmica.

1. PROCESSOS DE OBTENÇÃO DO
COBRE
Autor: DANILSON J. C. CHUMBO
2016

2. INTRODUÇÃO
• O cobre foi o primeiro metal usado pelo Homem. Usado
inicialmente como substituto da pedra como ferramenta de
trabalho, armas e objecto de decoração, o cobre tornou-se,
pela sua resistência, uma descoberta fundamental na história
da evolução humana.
• Neste presente trabalho abortar-se-á aspectos gerais que
concerne a produção de cobre, conceitos, processos e os seus
produtos.

3. OBJECTIVOS
Objectivo geral
• Descrever o processo de produção do cobre.
Objectivos específicos
• Revisar os conceitos básicos que abrangem os processos de produção
de cobre;
• Descrever cada fase do refino do cobre e a tecnologia (fornos ou
conversores) empregada;
• Distinguir principais tipos e métodos de refino do cobre e suas ligas.

4. COBRE
•O cobre é um elemento metálico com número
atómico 29 e peso atómico de 63,57. O seu
símbolo químico é Cu cujo não é magnético e
pode ser utilizado puro ou em ligas com outros
metais que lhe conferem excelentes
propriedades químicas e físicas.

5. Origem do cobre
• A palavra cobre é derivada de “cuprum”, que significa metal da ilha
de chipre, onde foi descoberto em estado natural durante a
antiguidade. Actualmente, é obtido a partir de minérios, sendo os
mais divulgados os minérios sulfurados.
• Os minérios de cobre podem ser sulfetados ou óxidos, além, mais
raramente, do próprio cobre nativo. O teor de metal contido é muito
baixo, da ordem de l a 3%.
• Os mais importantes são os sulfetados, entre os quais a calcopirita, de
fórmula CuFeS2.

6. Características do cobre
Como para cada tipo de minério existem características
distintas que as permite diferenciar um minério de outro assim
também acontece ao minério de cobre sendo as suas principais
características que podem ajudar na diferenciação a citar:
• Material dúctil, cor castanho avermelhada, brilhante, se
lustrado ótimo condutor de eletricidade, resistente à corrosão
de muitos meios, não se oxida em contato com o meio
ambiente, porém com a umidade do ar é formado um contato
esverdeado, chamado de azinhabre.

7. Propriedades físicas
• A calcopirita apresenta-se geralmente em forma massiva ou micro-
granular. Os cristais são bastante raros e quase sempre de pequenas
dimensões e de formas irregulares

8. Produção do cobre
• Os minerais de cobre podem dividir-se em três grupos distintos:
i) os minerais primários, que estão depositados a grande profundidade
e têm origem ígnea, de que são exemplo a bornite (Cu5Fes4),
calcopirite (CuFeS2), enargite (Cu3As5S4) e outros.
ii) o segundo grupo é composto por minerais de cobre oxidado
resultantes da erosão de sulfuretos de cobre. Neste grupo destacam-se
os minerais cuprite (Cu2O), malaquite (CuCo3.Cu(OH)2), azurite
(2CuCo3.Cu(OH)2) e crisocola (CuSiO3.2H2O).
iii) o terceiro grupo é constituído por minerais resultantes da erosão de
sulfuretos de cobre, tais como a calcocite (cu2s) e a covelite (cus).

9. Continuação
• Os minerais com maior interesse comercial são a calcocite
(Cu2S), que possui 79,8 % de cobre, e a calcopirite
(CuFes2) com 34,5 %. minerais como enargite ou outros
sulfuretos podem viabilizar a exploração que usualmente se
faz em mina aberta. A mina em profundidade é menos
comum, na extracção de cobre, devido aos seus elevados
encargos.

10. Metalurgia extractiva do cobre
Os tratamentos térmicos sucessivos para obter cobre são os seguintes:
A) Calcinação do minério (15 a 25%) – calcinação é o aquecimento do
minério para provocar a decomposição e a eliminação de um produto
volátil.
B) Fusão para obter uma massa contendo cerca de 25 a 45 % de cobre.
C) Refinação ao conversor, a saída do qual aparece o cobre bruto.
D) Refinação do cobre bruto.

11. Metalurgia do cobre – preparação
• Geralmente é pelo calor que são tratados o minério de cobre, através
do processo de extração eletrolítico.

12. Preparação Mecânica
Antes de se submeter aos diversos tratamentos térmicos, os minérios
são submetidos a uma preparação mecânica que tem com o objectivo
enriquece-los, eliminando a ganga, isto é, todos os elementos não
contendo metal ou em quantidade insuficiente para merecer um
tratamento térmico. Entre estas operações citam-se:
• Fragmentação;
• Moagem;
• Classificação; e
• Concentração.

13. Concentração do Cu
• O tratamento de minério consiste de uma série de processos que têm
em vista a separação física dos minerais de minérios (calcopirita e
bornita) e minerais de ganga (não possuem interesse económico e são
rejeitados, por exemplo: quartzo, feldspato) e a obtenção final de um
concentrado comum teor elevado de cobre. O processamento do
cobre depende da sua forma-se sulfetada ou oxidada.
• Para que essa separação ocorra, é preciso que os minerais de interesse
não estejam fisicamente agregados aos que não são de interesse, daí a
importância das etapas de fragmentação e classificação, que realizam
e monitoram essa separação, respectivamente e nesta fase que ocorre
o beneficiamento

14. Continuação
• A principal técnica utilizada na indústria do cobre é a flotação, que
permite a obtenção de concentrados com elevados teores e apenas
aplicado no beneficiamento de minérios com baixo teor e
granulometria fina.
• Após o beneficiamento, o concentrado é submetido à processos
metalúrgicos.

15. Tecnologia e processos
Refino – é o processo durante o qual um metal bruto impuro é
convertido em um metal puro.
• Existem dois processos básicos de produção de cobre primário: o
processo pirometalúrgico, mais utilizado para os minérios sulfetados,
e o processo hidrometalúrgico, apropriado para a extracção de cobre
de minérios oxidados de baixo teor.
• As figuras (1 e 2) a baixo mostram os processos clássicos e modernos
de refino do cobre.

17. Refinação Pirometalúrgico do Cobre
• O concentrado é então submetido ao forno de revérbero, juntamente
com fundente, cuja função é formar a escória pela sua combinação
com as impurezas do concentrado. E obtém um sulfeto duplo de
cobre e ferro, denominado mate, contendo 35 e 55% de cobre
metálico, além do ferro e enxofre.
• A temperatura do forno é superior a 1.100º c, de modo a ter-se a fusão
do material. O ferro é oxidado na forma de feo.

18. CONT.
• As reacções que ocorrem:

19. CONT.
• Em seguida o mate é oxidado num conversor, onde é
introduzida uma corrente de ar que, em presença de sílica,
atravessa o mate liquido.
• 1ª fase: o sulfeto de ferro é oxidado. O óxido de ferro
resultante une-se à sílica e eliminado na escória, e é retirado
basculhando-se o conversor. Essa fase dura cerca de
20horas, e ao aproximar-se o fim aquece-se o material a uma
temperatura em torno de 1.200º C.

20. Cont.
• 2ª fase: O Cu2S (mate branco) resultante é oxidado. Dura de 4 a
7 horas e a temperatura final de cerca de 1.100º C.
• Neste conversor onde obtêm-se o cobre blister com 98% a
99.5% de cu e as impurezas antimónio, arsénio, bismuto, ferro,
chumbo, níquel, selénio, enxofre, telúrio e zinco. Também podem
estar presentes em ouro e prata.

21. CONT.
• Dependendo da pureza desejável para o cu, tendo em vista a sua
utilização final, oblister pode ser submetido ao refino a fogo, onde se
obtém cu com 99,7% (anodo) ou ser também refinado eletrolíticamente,
atingindo um grau de pureza de 99,9% (catodo). Os fornos empregados
são do tipo revérbero e são aquecido a óleo, gás ou carvão moido.
• Para fixar os óxidos de aluminio, ferro e magnésio formados durante o
processo, são carregados quantidades suficiente de fundente (silica)
juntamente com o cobre blister.

22. CONT.
• Duração: toda fase de refino é longa, que pode durar 16 a 14
horas.

23. Refinação Electrometalúrgica
• Electrometalurgia – parte da metalurgia que engloba os
processos de obtenção de metais através da electrólise.
• Electrólise – reacção de oxirredução oposta aquela que
ocorre numa célula galvânica, sendo, portanto, um fenómeno
físico-químico não espontâneo; e um processo que separa os
elementos químicos de um composto através do uso da
corrente eléctrica.

24. CONT.
• Refino electrometalúrgico
• O método de refino electrometalúrgico consiste na "refinação
electrolítica". São empregues ânodos de cobre fundidos partir de cobre
blister refinado a fogo, com um teor mínimo de cobre de 99%.
• O electrólito, mantido a uma entre 40º e 60º c, é uma solução de
sulfato de cobre. O cobre deposita-se sobre o cátodo que, por sua vez, é
de cobre, com a mesma pureza do cobre a ser nele depositado.

25. CONT.
•As impurezas contidas Sb, As, Co, Fe, Ni e Zn ficam
dissolvidas no banho electrolítico ou depositam-se
como compostos insolúveis. As impurezas Pb, Se, Te,
Sn e os metais preciosos decantam-se no fundo do
tanque, na forma de iodo, permitindo sua recuperação.
•Duração: esta operação pode durar várias semanas.

26. LIGAS DO COBRE

27. LIGAS METÁLICAS
• São materiais que possuem propriedades metálicas,
compostos por dois ou mais elementos, sendo pelo menos o
maior constituinte deles, um metal.
• Normalmente as ligas são criadas para modificar ou
acrescentar propriedades diferentes das propriedades dos
metais
que a formam.

28. TIPOS DE LIGAS METÁLICAS
•· Ligas ferrosas: apresentam o elemento ferro como
constituinte principal.
Ex.: Aço, ferro fundido
•Ligas não-ferrosas: não apresentam o elemento ferro
como constituinte.
•Ex.: Latão, bronze, ligas de Alumínio

29. LIGAS COBRE
• O cobre é normalmente usado em sua forma pura, mas
também pode ser combinado com outros metais para
produzir uma enorme variedade de ligas. Cada elemento
adicionado ao cobre permite obter ligas com diferentes
características tais como: maior dureza, resistência a
corrosão, resistência mecânica, ou até para obter uma cor
especial para combinar com certas aplicações.

30. LIGAS COBRE
As ligas de cobre apresentam excelentes ductilidade a quente
e a frio, ainda que um pouco inferiores às do metal puro. As
grandes ligas de cobre são divididas nos grandes grupos:

32. CONTINUAÇÃO
• Latões (ligas cu-zn): podem conter até 45% de zinco. Os
elementos Al, Sn, Si, Fe, Mn, Ni, As, P e Pb são usuais neste tipo
de liga. O alumínio aumenta a consistência e a resistência à
corrosão. Esta liga é utilizada em moedas, medalhas, bijuterias,
radiadores de automóvel, ferragens, cartuchos, diversos
componentes.
• Observação: do gráfico apresentado a seguir ilustra se que o Zn
influência em aumento da resistência mecânica, baixa o ponto de
fusão e a baixa o custo.

35. CONTINUAÇÃO
• Bronzes (ligas de cu-sn): esta liga é formada por cobre e
estanho, cujo conteúdo de estanho pode chegar a 20%.
Os bronzes de estanho têm maior resistência mecânica
que o latão e é utilizado em tubos flexíveis, torneiras,
varetas de soldagem, válvulas, engrenagens.

36. CONTINUAÇÃO
• Observação: nota se que o Sn influência em:
• Aumento o limite elástico, aumenta na dureza, aumenta a ductilidade,
para teores <10%.

38. APLICAÇÃO DO COBRE
• Na eletricidade, é onde o cobre encontra a sua aplicação mais
importante. Mais de 60 % do cobre refinado que se consome no
mundo é destinado a utilização relacionadas com ela.
• O cobre está presente nos fios de rede elétrica que vemos na rua. Mas
porque a cor diferenciada? Pois os fios são revestidos de outro
material para que se torne segura a utilização do cobre e sejam
evitados acidentes diversos, já que ele pode propagar calor e energia
facilmente.

39. CONTINUAÇÃO
Exemplo: cobre no campo da electricidade
Além disso, aproveitando suas propriedades ele pode ser aplicado em
outros sectores como exemplos:

40. CONTINUAÇÃO
• Na fabricação de veículos: Pois ele está presente nos fios, conectores,
freios, rolamentos, radiadores e até mesmo no próprio motor.
• Na construção civil: utiliza amplamente este metal em diversas áreas
como exemplo nos matérias a ser usado temos o Martelo, nos
andaimes, as tubulações de canalização entre outras aplicações

41. CONCLUSÃO
• Conclui se que o minério de cobre ele encontra se na natureza de
forma sulfetada e oxidada sendo a mais destaca na primeira a
calcopirita e o que diferencia as formas de encontrar natureza o
minério de cobre sendo a primeira encontrada em grandes
profundidades e a segunda encontra se na superfície cujo as suas
principais ligas são o latão e o bronze que devido as suas
propriedades permite a aplicação do mesmo em diversas áreas
tornando um assim raro de encontrar se na natureza

42. FIM