Torrefação (metalurgia) - Roasting (metallurgy)
A torrefação é um processo de aquecimento de um minério de sulfeto a uma temperatura elevada na presença de ar. É uma etapa do processamento de certos minérios . Mais especificamente, a torrefação é frequentemente um processo metalúrgico envolvendo reações gás-sólido a temperaturas elevadas com o objetivo de purificar o (s) componente (s) de metal. Freqüentemente, antes da torrefação, o minério já foi parcialmente purificado, por exemplo, por flotação com espuma . O concentrado é misturado a outros materiais para facilitar o processo. A tecnologia é útil, mas também é uma fonte séria de poluição do ar .
A torrefação consiste em reações térmicas de gás-sólido, que podem incluir oxidação, redução, cloração, sulfatação e pirohidrólise. Na torrefação, o minério ou concentrado de minério é tratado com ar muito quente. Este processo é geralmente aplicado a minerais de sulfeto . Durante a torrefação, o sulfeto é convertido em óxido e o enxofre é liberado como dióxido de enxofre , um gás. Para os minérios Cu 2 S ( calcocita ) e ZnS ( esfalerita ), as equações balanceadas para a torrefação são:
- 2 Cu 2 S + 3 O 2 → 2 Cu 2 O + 2 SO 2
- 2 ZnS + 3 O 2 → 2 ZnO + 2 SO 2
O produto gasoso da torrefação do sulfeto, o dióxido de enxofre (SO 2 ), é freqüentemente usado para produzir ácido sulfúrico . Muitos minerais de sulfeto contêm outros componentes, como o arsênico, que são liberados no meio ambiente.
Até o início do século 20, a torrefação era iniciada pela queima de madeira em cima do minério. Isso aumentaria a temperatura do minério até o ponto em que seu teor de enxofre se tornasse sua fonte de combustível, e o processo de torrefação poderia continuar sem fontes externas de combustível. A torrefação inicial de sulfeto era praticada dessa maneira em torrefadores de "forno aberto", que eram mexidos manualmente (uma prática chamada "rabbling") usando ferramentas semelhantes a rastelos para expor o minério não torrado ao oxigênio conforme a reação prosseguia.
Este processo liberou grandes quantidades de compostos ácidos, metálicos e outros tóxicos. Os resultados disso incluem áreas que, mesmo depois de 60-80 anos, ainda estão em grande parte sem vida, muitas vezes correspondendo exatamente à área da cama assada, algumas das quais têm centenas de metros de largura por quilômetros de comprimento. A torrefação é um processo exotérmico.
Operações de torrefação
O seguinte descreve diferentes formas de torrefação:
Torrefação oxidante
A torrefação oxidante, o processo de torrefação mais comumente praticado, envolve o aquecimento do minério em excesso de ar ou oxigênio, para queimar ou substituir o elemento de impureza, geralmente enxofre, parcial ou totalmente por oxigênio. Para torrefação de sulfeto, a reação geral pode ser dada por:
- 2 M S (s) + 3O 2 (g) -> 2MO (s) + 2SO 2 (g)
Torrar o minério de sulfeto, até a remoção quase completa do enxofre do minério, resulta em uma torrefação morta .
Torrefação volatilizante
A torrefação por volatilização, envolve a oxidação cuidadosa a temperaturas elevadas dos minérios, para eliminar elementos de impureza na forma de seus óxidos voláteis. Exemplos de tais óxidos voláteis incluem As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , ZnO e óxidos de enxofre. O controle cuidadoso do conteúdo de oxigênio no torrefador é necessário, pois a oxidação excessiva forma óxidos não voláteis. Na torrefação, o controle do teor de oxigênio é necessário
Torrefação com cloração
A torrefação por cloração transforma certos compostos metálicos em cloretos, por meio de oxidação ou redução. Alguns metais, como urânio , titânio , berílio e algumas terras raras, são processados na forma de cloreto . Certas formas de torra por cloração podem ser representadas pelas reações gerais:
A primeira reação representa a cloração de um minério de sulfeto envolvendo uma reação exotérmica. A segunda reação envolvendo um minério de óxido é facilitada pela adição de enxofre elementar. Minérios de carbonato reagem de maneira semelhante ao minério de óxido, após se decompor em sua forma de óxido em alta temperatura.
Torrefação sulfatada
A torrefação por sulfato oxida certos minérios de sulfeto em sulfatos em um suprimento controlado de ar para permitir a lixiviação do sulfato para processamento posterior.
Torrefação magnética
A torrefação magnética envolve a torrefação controlada do minério para convertê-lo em uma forma magnética, permitindo assim uma fácil separação e processamento nas etapas subsequentes. Por exemplo, redução controlada de hematita (Fe 2 O 3 não magnético ) em magnetita (Fe 3 O 4 magnético ).
Torrefação de redução
A torrefação por redução reduz parcialmente um minério de óxido antes do processo real de fundição.
Sinter assando
A torrefação de sinter envolve o aquecimento de minérios finos em altas temperaturas, onde ocorre a oxidação e aglomeração simultâneas dos minérios. Por exemplo, minérios de sulfeto de chumbo são submetidos à torrefação de sinterização em um processo contínuo após flotação de espuma para converter os minérios finos em aglomerados utilizáveis para outras operações de fundição.