TECNOLOGIA METALURGICA 1 INTRODUÇÃO

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1 TECNOLOGIA METALURGICA 1 INTRODUÇÃO 1.1 HISTÓRICO - A história registra que 400 anos antes da Era Cristã os egípcios já recuperavam ouro a partir de depósitos aluvionares, usando processos gravíticos. - O ouro sempre acompanhou a civilização e era usado, inicialmente, como adorno e decoração, mas foi o rei Croesus de Lídia (região da atual Turquia), em 560 a.c., quem primeiro cunhou moedas de ouro, com sua insígnia. - A partir de então, o ouro adquiriu mais uma utilidade, na forma de dinheiro, auxiliando os comerciantes na realização de seus negócios. 1.2 ESCASSEZ DE METAIS A CRISE QUE SE APROXIMA - Os minerais possíveis de serem utilizados pela indústria se encontram distribuídos de maneira escassa na crosta terrestre. - Jazida mineral (aproveitamento econômico) ou depósito mineral (não aproveitamento econômico). - Existe uma crescente influência de minerais sobre toda e qualquer atividade de desenvolvimento de um país. Com o aumento das populações, cada dia se necessita de maior quantidade de matéria-prima para atender a crescentes necessidades do ser humano. - Baseados nestes fatos é fácil concluir que brevemente o ser humano enfrentará uma série crise de matérias-primas, alimentação, água, energia e outros. 1.3 A RELEVÂNCIA TECNOLÓGICA DOS METAIS - Os metais ocupam uma posição mandatória no desenvolvimento industrial e tecnológico da era moderna, sendo hoje o pilar essencial de importantíssimos segmentos produtivos, tais como as indústrias de veículos, máquinas de bens de capital, indústria naval entre outras. - Apesar dos significativos desenvolvimentos nos campos dos polímeros e cerâmicos, os metais e suas ligas continuam sendo insubstituíveis numa amplíssima gama de aplicações, particularmente como materiais de construção mecânica e estrutural, devido a sua excelente combinação de propriedades de resiliência, condutibilidade elétrica e térmica, ferromagnetismo, elasticidade e principalmente, de plasticidade. - Alto desempenho/custo - O aço representa em torno de 80% da produção mundial de metais. - Alta versatilidade em termos de ligas metálicas, grande aplicações tecnológicas. 1

2 1.4 A CROSTA TERRESTRE E SUA POBREZA METÁLICA - Com exceção dos metais nativos, como ouro, a prata e a platina, todos os outros metais são obtidos pela quebra de compostos, geralmente óxidos e sulfetos encontrados em minérios. - Tais minérios, constituem-se em recursos naturais não renováveis, e são quase que totalmente extraídos da crosta terrestre, isto é, da sua quarta parte continental, já que o restante encontra-se submerso pelos oceanos. - A crosta terrestre, que ocupa apenas 0,3% da massa do planeta, é a sua única parte sólida e se caracteriza pela relativa pobreza como fonte de suprimento metálico. - O planeta terra pode ser considerado como um enorme forno metalúrgico em plena operação, cujos metais e compostos metálicos estão em perene estado bruto de fusão. Figura 1 Corte Esquemático e Simplificado do Planeta Terra. - Quase a metade da crosta terrestre é formada por oxigênio, ao passo que cerca de uma quarta parte é formada por silício. - Em decorrência deste fato, aproximadamente três quartos da crosta terrestre são formados por diferentes combinações químicas destes elementos, tais como sílica e silicatos, tornando-a rica de matérias-primas vítreas e cerâmicas. - Dois metais incidem significativamente na crosta terrestre: o alumínio com 8% e o ferro com 5%. - 99% da crosta terrestre são constituídos por apenas nove elementos, pela ordem, oxigênio, silício, alumínio, ferro, cálcio, sódio, potássio, magnésio e titânio, ficando no restante 1% dezenas de outros elementos. 2

3 Figura 2 Os elementos mais ocorrentes na crosta terrestre. 1.5 A EXAUSTÃO METÁLICA DA CROSTA TERRESTRE - Há séculos o homem vem retirando metais da crosta terrestre que lhe permita viabilizar o desenvolvimento tecnológico e industrial. Estas retiradas começaram a atingir níveis predatórios a partir da revolução industrial. - Atualmente, a escassez de metais começa a se fazer sentir, como resultado de um fantástico aumento no consumo mundial de metais. Figura 3 - Evolução média do consumo mundial dos três principais materiais metálicos. - O volume financeiro dos negócios realizados com minérios metálicos é da ordem de 200 bilhões de dólares por ano e com metas primárias da ordem de 400 bilhões de dólares. - No início do século passado, uma reserva com 3% de cobre incidente era considerada antieconômica, ao passo que hoje já se começa a explorar reservas com apenas 0,5%, utilizando-se sofisticados processos biológicos, através da lavagem de rochas com bactérias fixadoras do metal. 3

4 Tabela 1 - Índices de economicidade mineral mínima. 1.6 PRAZOS DE ESCASSEZ DOS METAIS - Um sintoma da escassez de metais sãos seus altos custos. Figura 4 Evolução média do custo unitário no mercado internacional. Figura 5 Evolução média do custo unitário do mercado internacional do aço-comum e do alumínio, na segunda metade do Século XX. - Valor atual do grama do ouro R$ 135,00. - Em função dos atuais níveis de economicidade e da tecnologia conhecida, estima-se que as reservas de apresentam reservas com prazos de exaustão na faixa de 200 a 600 anos. 4

5 Metal Prazo Metal Prazo Alumínio (Al) Cobre (Cu) Chumbo (Pb) Estanho (Sn) Ferro (Fe) Níquel (Ni) Prata (Ag) Zinco (Zn) Tabela 2 Prazos estimados para a exaustão das reservas, a partir de 1980 (DNPM, 2006). 1.7 FONTES ALTERNATIVAS DE SUPRIMENTO METÁLICO. - Avanços tecnológicos na técnica de exploração de matérias primas metálicas. - Fontes não convencionais (oceanos e os 3/4 da crosta terrestre por eles submerso). - Nas águas oceânicas, com 6% de material sólido dissolvido, apenas um metal incide significativamente, que é o magnésio com cerca de ppm, ficando os demais com apenas 1 ppb. - Relação significativa de material dissolvido nas águas oceânicas, devido ao seu grande volume. Tabela 3 Estimativa das quantidades totais de metais dissolvidos nas águas oceânicas e contidos na crosta terrestre - Na crosta submersa, isto é, nos solos oceânicos, a ocorrência metálica é mais promissora do que a massa líquida. - Jazem grandes colônias de nódulos sólidos com riqueza metálica extraordinária, com composição média de 25% Mn, 2% Ni, 1% Cu e 0,3% Co. - Estima-se em torno de ton/km² a disponibilidade de tais nódulos. - Estes depósitos continuam relativamente inacessíveis, faltando tecnologia para a sua extração. - Além das colônias de nódulos, resta ainda a mineração propriamente dita dos solos oceânicos, locais ainda não prospectados. 5

6 1.8 IMPLICAÇÃO DA ESCASSEZ NO MERCADO INTERNACIONAL. - Agravará ainda mais a crise energética e política entre nações, p.ex. ataque americano ao Iraque, entre outros. - Os países industrializados têm seus parques industriais, total ou parcialmente, dependestes da importação de matéria-prima metálica provenientes de países não industrializados ou semi-industrializados, p.ex. Japão quase que 100% todos os minérios mais importantes, USA 50 a 100%, Nb, Mn, Co, Cr, Al, Sn, Ni, Zn, Sb, W. - Alemanha, França, Inglaterra e Suíça se encontram em situação semelhante. - Força econômica de países industrializados perturbando o mercado internacional, p.ex. estoques excessivos de metais. Tabela 4 Excessos de estoques de metais nos Estados Unidos em meados de POSSIBILIDADE DE DILATAÇÃO DOS PRAZOS DE ESCASSEZ. - Duas medidas de longo prazo para alteração dos prazos de escassez de metais. - Substituição paulatina de metais superutilizados por outros subutilizados, em função de sua ocorrência relativa na crosta terrestre. Figura 6 Consumo mundial dos principais metais, em função de sua ocorrência na crosta terrestre. 6

7 - Reciclagem racional de metais, em função de suas baixas taxas atuais de recuperação e de suas elevadas taxas atuais de consumo, p.ex. alumínio, Brasil SITUAÇÃO DO BRASIL DIANTE DA CRISE DOS METAIS. - Situação cômoda se bem gerenciada. - O Brasil detém importantíssimas reservas de metais mais consumidos ferro e alumínio e de metais mais promissores em termos de futuro tecnológico nióbio e titânio. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Básica 1. Grosh. A.; Ray, H.S. Principles of extractive metallurgy. Elsevier, Rosenqvist, T. Principles of extractive metallurgy. New York, McGraw-Hill, Gupta. C. K. Chemical Metallurgy Principles and Practice, Complementar 1. Rao. S. R. Resource Recovery and Recycling from Metallurgical Wastes, Green. J. A. S. Aluminum Recycling and Processing, Braga. E. M Apostila da FACULDADE de Tecnologia Metalúrgica,