Etapa 3 Materiais

ETAPA 3

Passo 1

1. Quais são as fases presentes no diagrama composição versus temperatura?

R: É necessário apenas localizar o ponto no diagrama de fases e analisar em qual do campo de fases esse ponto se encontra.

Exemplo: Uma liga com composição 60%p Ni-40%p Cu a 1100°C estaria localizada no ponto A da figura; uma vez que esse ponto encontra-se dentro da região α, então apenas a fase α estará presente. Exemplo: uma liga com composição de 35%p Ni-65%p Cu que se encontra a 1250°C (ponto B) consistirá tanto na fase α como na fase líquida.

2. Quais são as características de cada fase?

R: (1) Componentes: São os metais puros ou compostos que compõem uma liga. Exemplo: No latão, os componentes são o Cobre e o Zinco. No Aço, os componentes são o Fe e o Carbeto e Ferro (Cementita, Fe3C).

(2) Soluto: É o elemento ou composto que está presente em menor concentração.

(3) Solvente: É o elemento ou composto que está presente em maior quantidade.

(4) Sistema: Está relacionando a uma série de possíveis ligas que consistem nos mesmos componentes, por exemplo: sistema Ferro-Carbono.

(5) Solução Sólida: Consiste de átomos

de dois tipos diferentes; os átomos do soluto ocupam posições intersticiais ou substitutivas no retículo cristalino do solvente, e a estrutura cristalina do solvente é mantida.

Passo 2

A obtenção do alumínio é feita a partir da bauxita, um minério que pode ser encontrado em três principais grupos climáticos: o Mediterrâneo, o Tropical e o Subtropical. A produção mundial de bauxita em 2004 foi de 157,4 milhões de toneladas, sendo os principais países produtores Austrália, Brasil, Guiné e Jamaica. Ocupando a 2ª posição no ranking mundial, em 2004, o Brasil produziu 21 milhões de toneladas de bauxita. Possui também a terceira maior reserva mundial de bauxita, cujo potencial é da ordem de 2,5 bilhões de toneladas, concentrada principalmente na região Norte do país (estado do Pará), a qual tem como principal concessionária a empresa Mineração Rio do Norte S.A. A bauxita deve apresentar no mínimo 30% de alumina aproveitável para que a produção de alumínio seja economicamente viável. O processo de obtenção de alumínio primário divide-se em três etapas: Mineração, Refinaria e Redução, conforme abaixo:

Primeiro passo: A mineração.

Vimos o alumínio aplicado em larga escala na indústria mundial, porém esse metal não é encontrado em seu estado metálico, mas sim como bauxita. E para se conseguir esse material é necessário varias etapas de processamentos até que ele chegue ao estado que o vemos normalmente. O processo da mineração da bauxita, que

origina o alumínio, pode ser exemplificado pelos seguintes passos:

1º - Remoção planejada da vegetação e do solo.

2º - Retirada das camadas superficiais do solo como argilas e lateritas.

3º - O beneficiamento onde se inica a britagem, para redução de tamanho, depois vem a lavagem do minério para a retirada do teor da sílica contida na parcela mais fina e por ultimo vem a secagem.

Segundo passo: A refinaria.

A refinaria é a fase do processo que transforma abauxita em alumina calcinada. O procedimento mais utilizado é o Bayer. Esta é primeira etapa até se chegar ao alumínio metálico.

1 º - Dissolução da alumina em soda cáustica.

2º - Filtragem da alumina para se separar o material sólido.

3º - O filtro é concentrado para a cristalização da alumina.

4º - Os cristais são secados e calcinados para elimina a água.

5º - O pó branco de alumínio oura é enviado à redução.

6º - Na redução ocorre o processo conhecido como Hall-Héroult, por meio da eletrólise, para a obtenção do alumínio.

Último passo: A redução.

Redução é um processo que consiste na transformação de alumina em alumínio metálico.

1º - A alumina é dissolvida em um banho de criolita fundida e fluoreto de alumínio em baixa tensão, decompondo-se em oxigênio.

2º - O oxigênio se combina com o ânodo de carbono, desprendendo-se na forma de dióxido de carbono, e em alumínio líquido, que se precipita no fundo da cuba eletrolítica.

3º - O metal líquido (já alumínio primário) é transferido para a refusão através de cadinhos.

4º - São produzidos os lingotes, as placas e os tarugos (Alumínio primário).

A voltagem de cada uma das cubas, ligadas em série, varia de 4 V a 5 V, dos quais apenas 1,6 V são necessários para a eletrólise propriamente dita. A diferença de voltagem é necessária para vencer resistências do circuito e gerar calor para manter o eletrólito em fusão.

Basicamente, são necessárias cerca de 5 t de bauxita para produzir 2 t de alumina e 2 t de alumina para produzir 1 t de alumínio pelo processo de Redução.

Passo 3

Processo de fabricação do alumínio – (Laminação)

É um processo de transformação mecânica que consiste na redução da seção transversal por compressão do metal, por meio da passagem entre dois cilindros de aço ou ferro fundido com eixos paralelos que giram em torno de si mesmos. Esta seção transversal é retangular e

refere-se a produtos laminados planos de alumínio e suas ligas, compreendendo desde chapas grossas com espessuras de 150 mm, usadas em usinas atômicas, até folhas com espessura de 0,005 mm, usadas em condensadores. Existem dois processos tradicionais de laminação de alumínio: laminação a quente e laminação a frio. Atualmente, a indústria também utiliza-se da laminação contínua.

Os principais tipos de produtos laminados são: chapas planas ou bobinadas, folhas e discos. Esses semimanufaturados têm diversas aplicações em setores como transportes (carrocerias para ônibus, equipamentos rodoviários, elementos estruturais, etc.), construção civil (telhas, fachadas, calhas, rufos, etc.), embalagens (latas, descartáveis e