INFORMAÇÕES SOBRE O ZINCO

...

Entre os principais minerais de zinco estão a blenda ou esfalerita (ZnFeS), a willemita (Zn2SiO4), a smithsonita (ZnCO3), a calamina ou hemimorfita (2ZnO.SiO2.H2O), a wurtzita (Zn,FeS2), a franklinita (Zn,MnFe2O4), a hidrozincita [2ZnO3.3Zn(OH)2] e a zincita (ZnO), com destaque no caso do Brasil para os minerais calamina, willemita e esfalerita.

O zinco é classificado conforme a fonte do metal: em zinco primário, que tem como principal processo de produção o processo eletrolítico (80 a 85% da produção atual) e zinco secundário, obtido através de sucatas e resíduos, o que já contribui com mais de 20% do consumo mundial.

A produção do zinco começa com a extração do mineral que pode ser realizada tanto a céu aberto como em jazidas subterrâneas. Os minerais extraídos são triturados e, posteriormente, submetidos a flotação para a obtenção do mineral concentrado.

Os minerais com altos teores de ferro são tratados por via seca. O concentrado é calcinado para oxidar o sulfeto em óxido. O óxido obtido é posteriormente reduzido pela adição de carbono resultando na obtenção do metal (o agente redutor na prática é o monóxido de carbono). Por via úmida o minério é calcinado para a obtenção do óxido, posteriormente lixiviado com ácido sulfúrico diluido. A lixívia obtida é purificada para a separação dos diferentes componentes, principalmente o sulfato de zinco. O sulfato é submetido a um processo de eletrólise com ânodo de chumbo e cátodo de alumínio, sobre o qual se deposita o zinco. O zinco obtido é fundido e lingotado para sua comercialização.

No processo metalúrgico são obtidos diversos subprodutos como mercúrio, cádmio, ouro,prata, cobre e chumbo, a depender da composição dos minerais de minério. O dióxido de enxofre obtido na calcinação pode ser utilizado para a produção de ácido sulfúrico utilizado na lixiviação.

As principais tecnologias existentes para a produção de zinco são definidas pelo processo de “Ustulação-lixiviação-eletrólise (RLE)”; processo “Forno imperial smelting” (ISF); processo “Lixiviação direta atmosférica” (ZDL); processo “Lixiviação sob Pressão” (ZPL); processo “Zincex modificado” (MZP) e pelo processo” Integrado silicato-sulfeto”.

O processo RLE é praticado por mais de 85% das usinas de metalurgia de zinco do mundo, consiste na ustulação do concentrado sulfetado, seguida de uma lixiviação atmosférica, da remoção das impurezas e da eletrorrecuperação do metal. Uma das grandes vantagens deste processo reside na obtenção do metal com elevado grau de pureza.

Esse processo, também conhecido como “processo eletrolítico”, envolve cinco etapas principais:

Ustulação: a etapa inicial de ustulação é geralmente conduzida em leito

fluidizado. O processo consiste em converter o concentrado de sulfeto de zinco em um concentrado de óxido de zinco que pode ser lixiviado em solução de ácido sulfúrico.

A reação de ustulação ocorre rapidamente em temperaturas na faixa de 650-900ºC, dependendo do concentrado e do processo. A ustulação a altas temperaturas pode levar à formação de ferritas de zinco:

Fe2O3 +ZnO = ZnO.Fe2O3

Lixiviação neutra e ácida: A segunda etapa do processo RLE consiste na

lixiviação do calcinado ou ustulado. Aproximadamente 90% do zinco contido no ustulado encontram-se na forma de óxido de zinco, sendo o restante na forma de ferrita de zinco. Enquanto o óxido de zinco pode ser lixiviado com solução fraca de ácido sulfúrico, a lixiviação das ferritas requer condições mais agressivas de acidez. O ferro dissolvido deve ser removido antes da eletrorrecuperação do metal.

Até que um método viável para a remoção do ferro pudesse ser aplicado industrialmente, a recuperação do zinco através de processos eletrolíticos era limitada pela lixiviação ácida fraca (também chamada de lixiviação neutra), para evitar a dissolução do ferro. A lixiviação neutra é conduzida em tanques com agitação, utilizando-se o eletrólito exaurido das cubas eletrolíticas como solução lixiviante.

Após a lixiviação neutra, os sólidos, constituídos basicamente por ferritas de zinco, e o licor são separados, utilizando-se espessadores ou filtros, sendo o licor direcionado para a etapa de purificação.

Purificação do licor: O licor do estágio de lixiviação ácida é remetido para a

etapa de remoção do ferro, uma etapa de purificação que pode utilizar os processos

jaroisita, goetita ou hematita. Qualquer que seja o processo adotado para a remoção do

ferro, o principal objetivo dessa etapa consiste na formação de um precipitado cristalino

com boa filtrabilidade e a remoção das impurezas como As, Ge e Sb. O processo jaroisita é o mais empregado, sendo adotado em 85% das usinas que utilizam a rota RLE.

Purificação 2 (cementação de impurezas): A segunda etapa de purificação

do licor visa à remoção de uma série de metais mais nobres que o zinco metálico, através da reação de cementação com pó de zinco. De todas as impurezas presentes no eletrólito, o cobalto é o elemento de maior dificuldade de remoção e aquele que causo o maior efeito deletério na eletrólise. Diante da dificuldade da remoção do cobalto, diferentes processos tem sido desenvolvidos e praticados pelas indústrias de zinco, dependendo do nível de impureza presente na solução de sulfato de zinco após a lixiviação neutra.

Eletrólise: A solução produzida nos estágios de purificação é alimentada nas

cubas eletrolíticas, que são carregadas com anodos de chumbo-prata intercalados com

cátodos de alumínio. Uma corrente elétrica contínua é passada através dos ânodos e

cátodos, resultando em zinco puro depositado no cátodo, que é removido a intervalos

regulares de 24-72 horas, dependendo do projeto da usina.

Uma exigência específica do processo RLE reside na necessidade de se dispor de energia elétrica abundante e a preço relativamente baixo, uma vez que a produção de uma tonelada de zinco na eletrólise requer em torno de 3.500 kWh,