Metais não ferrosos
Introdução
Recapitulamos rapidamente, algumas noções
sobre a extração dos metais, e sua metalurgia para, depois, dizermos o que se
designam por produtos não ferrosos e justificarmos o seu emprego na construção
mecânica.
Alguns metais podem encontrar-se na
natureza no estado livre ou nativo como o ouro, prata, platina, cobre, mercúrio
antimônio e arsênio.
Mas frequentemente, porém, os metais
entram na constituição de minerais os quais podem ser óxidos, sulfuretos, carbonatos, sulfatos, cloretos, silicatos,
etc. Os minerais que se aproveitam para fazer a
extração dos metais chamam-se minérios.
Como sabemos, a metalurgia é o ramo, ou divisão, da tecnologia química
que estuda, não só os processos de extração dos metais dos seus minérios, mas
também as ligas metálicas que eles possam formar.
Quando o metal se encontra no estado nativo apenas há necessidade de o purificar ou afinar.
Se o minério é um óxido aquece-se com carvão e este,
roubando o oxigênio do oxido, liberta o metal. É o que se chama uma redução.
Assim se procede, por exemplo, os óxidos de ferro ou de estanho. Porém, alguns
óxidos não se deixam reduzir pelo carvão como, por exemplo, o oxido de
alumínio, ou bauxita. Neste caso, como veremos a diante, o metal é extraído por
processos especiais.
Se o minério é um carbonato, aquece-se fortemente para
o decompor. É o que se chama se calcinação.
Os produtos da decomposição são um oxido ou um gás carbônico. Assim o carbonato
de ferro decompõe-se no oxido de ferro e no anidrido carbônico. Os óxidos são,
depois, reduzidos como já dissemos.
Quando o minério é um sulfureto este é, previamente, ustulado, isto é, queimado numa corrente
de ar em câmara fechada, transformando-se em oxido. Este é depois e como também
já vimos, reduzido.
Os metais cuja extração não pode ser feita pelos processos referidos, são
obtidos eletroliticamente. Neste
processo faz-se passar uma corrente elétrica através de um composto de metal em
fusão a obter. A corrente decompõe esse composto, libertando-se o metal. Assim
se prepara, por exemplo, o alumínio, e atualmente o cobre.
Designamos por metais não ferrosos os produtos metalúrgicos que não contêm
ferro e, se contêm, a sua percentagem é tão pequena que não constitui elemento
fundamental.
Os produtos siderúrgicos são, de longe, mais utilizados em construção
metálica, chegando a produção mundial de aço a ser 20 vezes maior que a de
todos os outros metais juntos. Isto é uma consequência de baixo custo dos aços
vulgares ao carbono e das suas ótimas qualidades de trabalho a forja e a
ferramenta. O ferro fundido, apesar das suas propriedades mecânicas medíocres,
é também muito utilizado em virtude da facilidade de obtenção de peças vazadas,
ou fundidas, e corrosão e facilmente atacados pelo oxigênio do ar ou da agua,
dando a ferrugem. O ferro e o aço são os metais mais facilmente atacados e,
segundo estatísticas recentes, 1/5 da produção mundial do ferro e do aço é,
anualmente, destruída pela ferrugem.
Para evitar a este inconveniente recorre-se ao emprego dos aços de liga,
mas o custo deste é elevado e, nas aplicações usuais correntes, a indústria lança
mão de outros metais, quer utilizados isoladamente, quer sob a forma de ligas.
É que estas, geralmente, tem maior dureza que os seus componentes e, se a
resistência a corrosão justifica o emprego dos metais não ferrosos, igualmente
outras características podem aconselhar, conforme os casos, a preferência
destes, como a facilidade de vazamento, facilidades de trabalho a forja ou a
ferramenta, melhor aspecto, inclusivamente melhores características mecânicas
ou físicas como a resistência elétrica
e outras.
Posto isto, vejamos agora os principais metais não ferrosos e suas ligas
mais utilizados em construção metalomecânica:
O cobre – É um metal
relativamente nobre que, as vezes, se apresenta na natureza no estado nativo e
cujas combinações se reduzem, facilmente, pelo carvão. Por este motivo foi
conhecido e empregado muito antes que o ferro. Muito provavelmente, como o ouro
e a prata, foi dos primeiros metais a ser usado pelo homem. Enquanto que na
idade da pedra os utensílios do homem eram de pedra ou de osso, na idade do
cobre, que apareceu primeiro nos países mediterrâneo, eram frequentes os
instrumentos de cobre nativo. Depois, pouco a pouco, aprendeu-se a obter o
cobre pela redução dos seus minerais e a aumentar a sua dureza ligando-o com o
estanho para obter o bronze. Os utensílios de cobre conservaram-se muito bem
através dos séculos enquanto que os de ferro, obtidos muitos anos depois, foram
vítimas implacáveis da oxidação.
No estado natural provou-se a sua presença no sol e nos meteoritos. Na
terra encontra-se sob a forma de sulfuretos e de óxidos espalhados pelo mundo
inteiro. Em Portugal existem ao Alentejo minas de pirite que é o sulfureto de ferro contendo 1 a 4% de cobre, mas o
minério mais importante é o calcopirite,
que é o sulfureto duplo de ferro e cobre.
Metalurgia do cobre – os
minérios utilizados para a extração do cobre são, como já dissemos, principalmente,
os sulfuretos que contêm sempre ferro em grande quantidade, além de outras
substâncias de interesse ou não, conforme a sua percentagem, tais como:
arsênio, estanho, chumbo, bismuto, ouro, prata, níquel, etc. A ganga é
geralmente muito siliciosa.
Fundamentalmente, são utilizados dois processos:
- por via seca.
- por via húmida.
O primeiro que é o mais importante, trata os minérios cujo teor mínimo
de cobre, depois da concentração, é de ordem dos 10%.
Quanto ao segundo, que atualmente tem-se desenvolvido em maior escala,
trata de minérios mais pobres, cujo teor máximo é cerca de 3%.
A hidrometalurgia do cobre é
o processo empregado no aproveitamento das pirites cupríferas de Portugal e
Espanha, consistindo em pulverizar o minério disposto em grande camada e
abandona-lo a ação do ar e da humidade. Netas condições, as pirites oxidam-se,
transformando-se o sulfureto de cobre e parte de do ferro nos respectivos
sulfatos. Estes, solúveis, são tratados com agua e na solução obtida
introduzem-se barras ou outros objetos de ferro, passando-se o ferro para a
solução e, no seu lugar depositando-se o cobre deslocado.