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06/10/2011

METALURGIA DO MAGNÉSIO
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Grupo: Cecilia Biancardi Daniele Ucha Henrique Noguchi

ROTEIRO
06/10/2011

Introdução Metalurgia Primária
Processos Eletrolíticos Processos Térmicos Refino

Metalurgia Secundária
Processos com fluxo Processos sem fluxo Classes Especiais

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INTRODUÇÃO – CARACTERÍSTICAS
06/10/2011

Propriedades do Metal
Magnésio Densidade CondutividadeTérmica Módulo de Young Limite de Escoamento 1,738 g/cm3 156 W/m.K ~45 GPa ~200 MPa Alumínio 2,697 g/cm3 237 W/m.K ~70 GPa ~270 MPa Ferro 7,874g/cm3 80 W/m.K ~180 GPa ~350 MPa

Fonte: Callister, W.D. Ciência e Engenharia de Materiais

Principais Usos:
Ligas de Alumínio (latinhas) Peças fundidas (indústria automobilística) Síntese de compostos orgânicos Aditivo para produção de aço ou urânio3

INTRODUÇÃO – EVOLUÇÃO DA PRODUÇÃO
06/10/2011

Fonte: Dennis, W.H., Metallurgy of the non-ferrous metals, 2nd edition, London

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PRODUÇÃO PRIMÁRIA – FONTES
06/10/2011

Minério Magnesita Dolomita Bischofita Carnalita Serpentina Água do mar

Fórmula MgCO3 MgCO3.CaCO3 MgCl2.6H2O MgCl2.KCl.6H2O 3MgO.2SiO2.2H2O Mg2+(aq)

Teor de Mg 28,8 % 13 % 12 % 9% 27 % 0,13 %

ProcessoTípico Ambos Ambos Eletrólise Eletrólise Ambos Eletrólise

Divisão dos processos em dois grandes grupos
Eletroquímicos: eletrólise ígnea do MgCl2 18-28 kWh/kg, investimento de 10k-18k US$ / ton Mg Térmicos: redução térmica do MgO 45-80 kWh/kg, investimento de até 2k US$ / ton Mg

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PRODUÇÃO PRIMÁRIA – ELETRÓLISE
06/10/2011

1) Cloração do minério (opcional)

2) Secagem do MgCl2

3)Purificação do MgCl2

6) Lingotamento

5) Refino

4) Eletrólise

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PRODUÇÃO PRIMÁRIA – ELETRÓLISE
06/10/2011

Minérios utilizados:(ex: bischofita)
Clorados (ex: bischofita, água do mar): mais econômico Não clorados : Necessário converter em MgCl2

Secagem: evitar a hidrólise do MgCl2 e formação de óxido que aglomera no fundo do reator
MgCl2.H2O → MgOHCl + HCl MgOHCl → MgO + HClEletrólise
Banho de sais para facilitar fusão (25 % MgCl2) Redução da resistividade e aumento de densidade
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PRODUÇÃO PRIMÁRIA – ELETRÓLISE
06/10/2011

Clorador de três camadas (etapa 3)

Eletrólise (etapa 4)

Fonte: Friedrich, H.E. et Mordike, B.L. Magnesium Technology – Metallurgy, Springer 2006

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PRODUÇÃO PRIMÁRIA – PROCESSOS
TÉRMICOS
06/10/2011

Processos que reduzem oóxido de magnésio (MgO) Principais minérios: Magnesita e Dolomita
MgCO3 → MgO + CO2 MgCO3.CaCO2 → MgO.CaO + 2CO2

Segundo o redutor, são divididos em:
Silicotérmicos:
Ferrosilício - Si(Fe); T ≅ 1100 -1500 °C e P ≅ 10-2-10-3 atm

Aluminotérmicos:
Alumínio metálico; temperatura baixa (a partir de 900 °C)

Carbotérmicos:
Carvão ou compostos com carbono; alta temperatura (~1850 °C)
9 PRODUÇÃO PRIMÁRIA – PROCESSOS
TÉRMICOS
06/10/2011

Processo Pigeon
Minério calcinado e redutor forma briquete Coloca-se no forno e aquece 7 ; Impurezas

Magnetherm

Aquecimento por corrente alternada através de escória líquida que bóia Escória: bauxita pré calcinada

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Fonte: Friedrich, H.E. et Mordike, B.L. Magnesium Technology – Metallurgy, Springer 2006

PRODUÇÃO PRIMÁRIA –PROCESSOS
TÉRMICOS
06/10/2011

Aluminotérmicos Baixas temperaturas (900 °C) Alto custo do redutor Ex: Processo Heggie Carbotérmicos Altas temperaturas (1850 °C para o coque) Resfriamento rápido necessário para evitar re-oxidação Baixo custo do redutor

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Fonte figuras: Friedrich, H.E. et Mordike, B.L. Magnesium Technology – Metallurgy, Springer 2006

REFINO DO MAGNÉSIO
06/10/2011Eletrolítico: Continuous Refining Furnace (CRF)
Limpar o magnésio das impurezas Permitir o vazamento nos lingotes

Processo térmico
Eliminar óxido e nitrato de Mg e outros metais Derretimento em fornos de aço Adição de fluxos de cloreto que refinam o metal Decantaçao do óxido e nitreto
Fonte figuras: Friedrich, H.E. et Mordike, B.L. Magnesium Technology – Metallurgy, Springer 2006

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