Cobre e suas ligas

Trabalho sobre o cobre e as suas ligas metálicas

1. COBRE CARACTERISTICAS E LIGAS Jonas Alves Larissa Paiva Thiago Jonas

2. OBJETIVOS O COBRE E SUAS LIGAS MINÉRIO DE COBRE: CALCOPIRITA LAVRA E BENEFICIAMENTO METAL COBRE E SUAS LIGAS

3. OBJETIVOS O objetivo deste presente trabalho é dar um breve resumo sobre o cobre, um importante metal muito empregado atualmente na indústria e nos mais diversos campos. Com a dependência do mundo de cobre a sua produção têm aumentado ao longo dos anos e por isto hoje é o terceiro metal mais utilizado no mundo atualmente. Entre as suas principais características estão a elevada condutividade elétrica, sendo um importante aliado na fabricação de materiais elétricos industriais.

4. O COBRE E SUAS LIGAS A palavra cobre é derivada de “ cuprum ”, que significa metal da ilha de Chipre, onde foi descoberto em estado natural durante a Antiguidade. Atualmente, é obtido a partir de minérios, sendo os mais divulgados os minérios sulfurados. Dois destes minérios destacaram-se em primeiro plano : A calcopirita (Cu2S + Fe2S3) cujo teor em cobre é de 34,5 %. - A calcosita (Cu2S) contendo cerca de 80 % de cobre.

5. O cobre é um elemento metálico com número atômico 29 e peso atômico de 63,57. O seu símbolo químico é Cu, e suas valências são +1 e +2. Não é magnético e pode ser utilizado puro ou em ligas com outros metais que lhe conferem excelentes propriedades químicas e físicas. CARACTERÍSTICAS Densidade: 8,96 g / cm3 ( 20°C ) Ponto de fusão: 1083ºC Ponto de ebulição: 2595°C Coeficiente de dilatação térmica linear: 16,5 x 10 - 6 cm/ cm /°C ( 20°C) Resistividade elétrica: 1,673 x 10 -6 ohm.cm (20°C) Pressão de vapor: 101 mm Hg à 20°C Condutividade elétrica: 101 % IACS à 20 °C Calor latente de fusão: 50,6 cal/g Calor específico: 0,0912 cal/g/°C (20°C) Forma cristalina: Cúbica de faces centradas

6. MINÉRIO DE COBRE: CALCOPIRITA CALCOPIRITA ou PIRITA DE COBRE O nome vem da composição de calco + pirita, duas palavras de origem grega, respectivamente khalkos que significa cobre e purites , que significa fogo. Esta pedra é conhecida com este nome desde 1725, embora tenha sido conhecida desde tempos antigos. FÓRMULA QUÍMICA: CuFeS2 - Sulfeto de Cobre e Ferro. GRUPO: Sulfetos. FAMÍLIA: espécie distinta .

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 (pseudotetraédricos). Existem formações com geminações lamelares. Alguns espécimes podem ser confundidos com a pirita verdadeira. Outras vezes, pela cor, pode ser confundida com o ouro.

8. LAVRA E BENEFICIAMENTO As minas de cobre são classificadas de acordo com o sistema de exploração. Da mina sai o minério contendo de 1% a 2% de cobre. Depois de extraído, britado e moído, o minério passa por células de flotação que separam a sua parte rica em cobre do material inerte e converte-se num concentrado, cujo teor médio de cobre é de 30%. Este concentrado é fundido em um forno onde ocorre a oxidação do ferro e do enxofre, chegando-se a um produto intermediário chamado matte , com 60% de cobre.

9. O matte líquido passa por um conversor e, através de um processo de oxidação ( insufla oxigênio para a purificação do metal ), é transformado em cobre blister , com 98,5% de cobre, que contém ainda impurezas como resíduos de enxofre, ferro e metais preciosos. O cobre blister , ainda no estado líquido, passa por processo de refino e, ao seu final, é moldado, chegando ao ânodo com 99,5% de cobre.

10. Cobre em estado líquido Produção de cobre

11. Etapas da produção de cobre

12. METALURGIA DO COBRE – PREPARAÇÃO É pelo calor que são geralmente tratados o minério de cobre, mas a par da termometalurgia, existe um processo de extração eletrolítico. os minérios são submetidos a uma preparação mecânica que tem por objetivo enriquecer aqueles, eliminando a ganga. Entre estas operações, citam-se a moagem, a lavagem e a flotacão . METALURGIA EXTRATIVA DO COBRE Os tratamentos térmicos sucessivos para obter cobre são os seguintes: a) Calcinação do minério (15 a 25%) 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

13. METAL COBRE E SUAS LIGAS O Cobre e suas ligas são o terceiro metal mais utilizado no mundo, perdendo apenas para os aços e para o alumínio e suas ligas. Suas principais características são as elevadas condutividades elétrica e térmica, boa resistência à corrosão e facilidade de fabricação, aliadas a elevadas resistências mecânica e à fadiga. São geralmente não magnéticos. Sua densidade é de 8,94 g/cm³, um pouco acima da do aço, e sua temperatura de fusão é de 1083 ºC.

14. As peças fabricadas com cobre são unidas mediante soldagem e/ou brasagem . Para peças decorativas, ligas padrões possuem cores específicas e estão prontamente disponíveis. Ligas de cobre podem ser polidas e lustradas para quase todas as texturas desejadas. Podem ser chapeados, recobertos com substâncias orgânicas ou colorações químicas para atendimento em diversas aplicações.

15. 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 à corrosão, resistência mecânica, usinabilidade ou até para obter uma cor especial para combinar com certas aplicações. Veja o gráfico abaixo que relaciona as ligas do Cobre:

16. Gráfico relacionando as ligas de cobre

17. Existem vários tipos de liga de 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: Cobre comercialmente puro: A característica técnica mais importante para o cobre puro é a sua condutividade elétrica; 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. Adições de estanho e silício garantem melhores propriedades de deformação. 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. Ligas de Cobre-níquel : Esta liga é conhecida como cuproníquel e o conteúdo de níquel pode variar de 10% a 30%. É utilizada em cultivos marinhos, moeda, bijuterias, armações de lentes etc.

18. Ligas de Cobre-níquel-zinco: As ligas que normalmente contém entre 45% a 70% de cobre, de 10% a 18% de níquel e o restante constituído por zinco recebem o nome de alpacas. São utilizados em chaves, equipamentos de telecomunicações, decoração, relojoaria e componentes de aparelhos óticos e fotográficos, entre outras aplicações. Ligas de Cobre-alumínio : Esta liga normalmente contém mais de 10% de alumínio. É utilizada em peças para embarcações, trocadores de calor, evaporadores, soluções ácidas ou salinas etc. Liga de cobre- níquel Ligas de Cobre-níquel-zinco

19. Composição das ligas de cobre

20. REFERÊNCIAS http://ge902cobre.wordpress.com/tratamento-e-beneficiamento/ http://www.cetem.gov.br/publicacao/CTs/CT2002-180-00.pdf http://nautilus.fis.uc.pt/st2.5/ scenes -p/elem/e02920.html http://www.eletrica.ufpr.br/piazza/materiais/CesarCanata.pdf http://www.eletrica.ufpr.br/piazza/materiais/CesarCanata. pd

21. OBRIGADO!