DETERMINAÇÃO DA PUREZA DE MINERAIS PRECIOSOS ATRAVÉS DE CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

Caio Cremm; Gabriel Melenas; Mariana Almeida; Tabata Ferreira; Vítor Sunhiga; Willyane Cardoso; Yasmin Perna

Orientador: Profa. Rebeca Piumbato Chaparro

FACULDADES OSWALDO CRUZ

Bacharelado em Química

RESUMO: Os minerais são compostos sólidos formados através de processos geológicos, podendo haver em seu interior substâncias importantes para utilização industrial e impurezas descartáveis. Com o intuito de determinar o grau de pureza no processo de obtenção desses minerais, pesquisas foram realizadas sobre a composição química de algumas rochas de interesse industrial e através da estequiometria, dados reais foram obtidos, sendo assim, é possível ter a análise quantitativa e o custo benefício dessas extrações.

PALAVRAS CHAVE: minerais preciosos, pureza dos minerais, minerais industriais.

1 INTRODUÇÃO

Nas diversas rochas formadas e espalhadas pelo mundo, o ser humano encontrou em algumas delas utilidades para os minerais que as compõem, que serviriam de matéria prima para manipulação industrial e até mesmo artesanal; porém nem toda rocha é composta inteiramente do mineral de valor comercial. Para que esses minerais fossem extraídos e utilizados, primeiramente deve-se saber a porcentagem que compõem a rocha e então aplicar técnicas para a extração.

Com base nos dados da literatura, o objetivo desse trabalho será o relato de técnicas e da estequiometria para obtenção real de alguns minerais preciosos para a indústria e suas aplicações.

2 EXTRAÇÃO DA PRATA

A prata é extraída principalmente de um minério de prata chamado Acantita (Ag₂S), que apresenta 87,06% de prata e 12,94% de enxofre. O processo para extrair a prata em forma de metal puro envolve o esmagamento do minério e outros tratamentos químicos, pode-se também extrair prata facilmente de chapas de raio-X e filmes fotográficos por meio de eletrólise. Ela é muito usada em moedas, espelhos, soldas e joias.

3 EXTRAÇÃO DO COBRE

A Calcopirita (CuFeS₂) é fonte de cobre (40% de sua massa são do metal). Além dos elementos químicos principais, a Calcopirita pode conter em sua composição impurezas como ouro, prata, índio, tálio, selênio e telúrio. Cerca de 80% da atual produção mundial de cobre, são provenientes desse mineral, que é extraído a partir de diversos processos como a flotação, aquecimento com sílica e eletrólise; dando assim a forma mais pura do mineral. O cobre é um metal muito utilizado na fabricação de cabos e fios elétricos, além de ser formador de ligas importantes como o bronze.

4 EXTRAÇÃO DE ÓXIDO DE CÁLCIO

A Calcita (CaCO₃) possui em sua formação 53% de CaO e 44% de CO₂. O óxido de cálcio é o mais importante material na indústria química e da construção civil na produção de vidro e aço, é a matéria prima da cal virgem, do cimento e também pode ser utilizada na agricultura para a correção de solos ácidos; e pode ser extraído facilmente através de uma decomposição térmica. A Calcita é um mineral abundante e pode ser encontrada espalhada pelo mundo em rochas sedimentares conhecidas como calcário.

5 ESTEQUIOMETRIA DA PUREZA DOS MINERAIS

Com base nos dados coletados em pesquisas, é possível identificar através da estequiometria o grau de pureza na extração desses minerais preciosos para a indústria e suas aplicações; conforme mostra as equações de 1 a 7.

5.1 EXTRAÇÃO DA PRATA

A extração da prata pura, inicia com o minério de prata sendo triturado na própria mineradora, para melhor manuseio do mineral e assim iniciar o tratamento de extração em reações com cianeto de sódio e zinco; representadas pelas equações 1 e 2.

Eq. 1: AgS_(inicial) + 4NaCN → 2Na[Ag(CN)₂] + Na₂S

Eq. 2: Zn + 2Na[Ag(CN)₂] → Na₂[Zn(CN)₄] + 2Ag_(final)

Reação global: AgS + 4NaCN + Zn → Na₂[Zn(CN)₄] + Na₂S + 2Ag

·       Sabendo que a pureza da prata na formação do minério de prata é de 87,06% temos:

1 tonelada AgS ─ 100% da amostra de minério de prata

                                            X     ─     87,06% de Ag no minério

                                                    X = 870,6kg de Ag puro

5.2 EXTRAÇÃO DO COBRE

Para a extração do cobre, o mineral passa por um processo de separação das impurezas chamado flotação (mistura com óleo e água). Após isso, o mineral reage com uma corrente de ar formando; as reações podem ser representadas pelas equações 3 a 6:

Eq. 3: 4CuFeS_2(inicial) + 10O₂ → 2Cu₂S + 4FeO₃ + 4SO₂

Em seguida é feito o aquecimento com sílica e há a remoção do FeO₃. O minério é aquecido mais uma vez.

Eq. 4: 2Cu₂S + 3O₂ → 2Cu₂O + 2SO₂

O óxido cuproso formado é convertido em cobre metálico.

Eq. 5: 2Cu₂O → 4Cu + O₂

Para obter uma pureza maior, o minério passa por um processo de eletrólise.

Eq. 6: Cu²⁺ + 2 e⁻ → Cu_(final)

Reação Global: 4CuFeS₂ + 12 O₂ → 4FeO₃ + 6SO₂ + 4Cu

·       Sabendo que a pureza do cobre na formação da calcopirita é de 40% temos:

680kg de CuFeS₂ ─ 100% da amostra de calcopirita

             X     ─     40% de Cu puro na calcopirita

X = 272kg de Cu puro

5.3 EXTRAÇÃO DE ÓXIDO DE CÁLCIO

A Calcita passa por um processo de extração chamado calcinação, que é a decomposição térmica do mineral em alta temperatura dentro de um forno industrial; que pode ser representada pela equação 7.

Eq. 7: CaCO_3(inicial) → CO₂ + CaO_(final)

·       Sabendo que a pureza do óxido de cálcio na formação da calcita é de 53% temos:

870kg CaCO₃ ─ 100% da amostra de calcita

             X     ─     53% de CaO puro na calcita

X = 461,1kg CaO puro

6 CONCLUSÃO

Com o intuito de determinar o grau de pureza dos minerais encontrados em rochas e através de pesquisas, foi possível determinar que há diversos métodos de extração entre eles a trituração, a flotação (processo físico), a calcinação entre outros; mas principalmente métodos químicos para obtenção de alta porcentagem de pureza do mineral almejado. Com base em cálculos estequiométricos, obteve-se valores reais da massa de cada mineral em sua forma pura, isto é, em uma amostra do minério pode ser extraído uma certa quantidade do mineral puro.

7 REFERÊNCIAS

LUZ, A e LINS, F. Rochas e minerais industriais, usos e especificações. 2ª edição, Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2008.

Geociências. Os minerais e suas aplicações. Disponível em: <http://www.igc.usp.br/index.php?id=308> Acesso em: 09 de setembro de 2015.

Museu DPM. Banco. Disponível em: <http://www.rc.unesp.br/museudpm/banco/sulfetos/sulfetos.html> Acesso em: 02 de setembro de 2015.

Scielo. Indústria Mineral. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-40141998000200004> Acesso em: 09 de setembro de 2015.

Planeta de Agostini. Tesouros da Terra, minerais e pedras preciosas. Disponível em: <http://www.planetadeagostini.com.br/colecionavel/tesouros-da-terra---minerais-e-gemas-preciosas.html> Acesso em: 09 de setembro de 2015.