Cobre Onde existem (Minerais)? Como se exploram (Mina)? Como se extrai (Metalurgia)? Para que servem (Ligas)? Cursos: MIEMM & LCEEMG 1º Semestre - 2015/2016 Grupo 18: Adelaide Manhiça LCEEMG Carlos Neto LCEEMG Francisco Pedro MIEMM Hugo Salvador MIEMM João Anunciação MIEMM Joana Freitas MIEMM Rui Almeida LCEEMG Supervisor: Alexandre Leite Monitor: Alberto Barros
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Cobre Onde existem (Minerais)? Como se exploram (Mina)?
Como se extrai (Metalurgia)? Para que servem (Ligas)?
Cursos: MIEMM & LCEEMG
1º Semestre - 2015/2016
Grupo 18:
Adelaide Manhiça LCEEMG
Carlos Neto LCEEMG
Francisco Pedro MIEMM
Hugo Salvador MIEMM
João Anunciação MIEMM
Joana Freitas MIEMM
Rui Almeida LCEEMG
Supervisor: Alexandre Leite Monitor: Alberto Barros
Cobre
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I - Resumo
Este relatório apresenta uma investigação em torno do elemento metálico: cobre (Cu). Neste
trabalho especificaremos a localização geográfica das explorações mineiras do metal, os métodos de
exploração e extração, constituição de ligas metálicas e, finalmente, as suas aplicações na vida
quotidiana.
Na pesquisa de informação seguimos a orientação que nos foi sugerida. Tratamos temas
relacionados com minas em Portugal, localização das minas, tipo de exploração do cobre e processos
de extração. Tentamos encontrar também, processos de obtenção e tratamento de cobre, ligas
metálicas e produtos derivados.
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II - Agradecimentos
Queríamos agradecer ao monitor responsável e supervisor, pelo que nos ajudaram
bastante na realização deste trabalho.
Utilizamos um grande número de fontes bibliográficas para a procura de informações, mais
especificamente artigos e enciclopédias presentes na biblioteca FEUP. Queríamos também agradecer
aos funcionários desta biblioteca pelo serviço prestado.
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III - Lista de Figuras
Figura 1 – A Tabela periódica ................................................................................................................ 6
Figura 2 – A calcopirite.......................................................................................................................... 7
Figura 3 – A Faixa Piritosa Ibérica ......................................................................................................... 8
Figura 4 – Mina Neves-Corvo ................................................................................................................ 9
Figura 5 – Mina Collahuasi .................................................................................................................. 10
Figura 6 – Mina subterrânea ............................................................................................................... 11
Figura 7 - Processo de flutuação……………………………………………………………………………………………………12
Figura 8 - Fábrica de cobre no Chile (cobre refinado)…………………………………………………………………….13
Figura 9 - Moedas de ligas Cobre e Níquel……………………………………………………………………………………..14
Figura 10 - Sistema de navegação em aviões………………………………………………………………………………..16
Figura 11 - Hélice de um navio………………………………………………………………………………………………………16
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Índice I - Resumo ............................................................................................................................................. 1
II - Agradecimentos ............................................................................................................................... 2
III - Lista de Figuras ............................................................................................................................... 3
IV - O cobre ........................................................................................................................................... 5
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13. A conversão em cobre bruto
A conversão em cobre bruto (cobre blister) é processo de extração que se segue. Consiste
na oxidação do mate produzido na fundição eliminando o ferro e o enxofre, sendo o produto
final o cobre bruto (cerca de 99% Cu). Este processo ocorre num conversor Pierce-Smith cilíndrico
revestido internamento por paredes refratárias.
14. A refinação
Existem dois tipos de refinação: a refinação térmica e a refinação eletrolítica. A refinação
térmica consiste em remover o oxigénio e enxofre do cobre para originar cobre puro (99,9%).
Apesar de ser o processo mais frequente este não elimina todas as impurezas em relação à
refinação eletrolítica. A uma solução aquosa num depósito do eletrólito contém sulfato de cobre
e sulfato de ferro. Um cátodo que contém cobre puro e um ânodo com cobre impuro, estão
ambos imersos na solução aquosa. No cátodo ocorre a redução do cobre e no ânodo a oxidação
do mesmo, verificando-se uma acumulação de cobre no cátodo e uma redução de cobre no
ânodo. As impurezas dão origem a uma lama que fica depositada no fundo do eletrólito. A essa
lama dá-se o nome de lama anódica. A corrente elétrica transporta o cobre puro do ânodo para
o cátodo. Por fim, obtém-se cobre com uma pureza de cerca de 99,99 %.
Figura 8 – Fábrica de cobre no Chile (cobre refinado) - http://www.federacionminera.cl/2012/wp-content/uploads/2013/05/FOTO-COBRE-REFINADO.jpg
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15. Para que serve
O cobre foi um dos primeiros metais e ser descoberto e utlizado pelos seres humanos, tendo
ganho maior visibilidade e destaque em 3000 A.C., na era do Bronze.
Nessa altura descobriu-se que, com o referido metal, se podiam formar ligas metálicas
utlizadas em objetos de arte, moedas de circulação, entre outros produtos.
Mais tarde, começou a ser utlizado para diversas finalidades noutros sectores,
nomeadamente o industrial, tendo-se recorrido ao mesmo, pela primeira vez, em grande escala, no
âmbito da construção de linhas de alta tensão em todo o território do Reino Unido.
16. As ligas O cobre no seu estado puro é aplicado essencialmente nalguns trabalhos de engenharia e
construção como, por exemplo, tubagens e condutores elétricos.
No entanto, na maioria das situações é utlizado na forma de ligas metálicas pelo facto de
estas apresentarem propriedades vantajosas a diversos níveis, nomeadamente:
São mais resistentes
Possuem melhores características para obtenção de peças de fundição
São mais tenazes e menos duras, o que as toma mais aptas ao trabalho mecânico
Resistem melhor à corrosão
Possuem maior elasticidade
Refira-se que atualmente existem mais de mil ligas com incorporação do cobre,
identificando-se apenas algumas delas, a título exemplificativo:
Cobre e Zinco – Latões
Cobre e estanho – Bronzes
Cobre e alumínio
Cobre e Níquel
Cobre-Níquel-Zinco
Cobre-Berílio
Cobre-Crómio
Cobre-Manganato
Figura 9 – Moedas de ligas Cobre e Níquel - http://wallpaper.ultradownloads.com.br/117152_Papel-de-
Parede-Moedas--117152_1600x1200.jpg
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17. Aplicações
No que concerne à aplicação do cobre, saliente-se, conforme ilustra o gráfico seguinte, a
diversidade da sua utilização, em múltiplos sectores como a indústria, construção, equipamentos e
infraestruturas.
Gráfico 1 – Cobre na Indústria -
A sua grande utilização inicial ficou a dever-se sobretudo à enorme capacidade de condução
elétrica e térmica, sendo por excelência o material utlizado em tubagens, fios elétricos e outras obras
de engenharia ligadas à eletricidade.
Outra das áreas onde foi desenvolvida a utilização/produção do cobre reporta-se à indústria
das telecomunicações, satélites e rádios, embora mais recentemente esteja a ser substituído por
materiais com maior rapidez de sinal, tais como a fibra ótica e os sistemas de laser.
Ao nível da indústria automóvel a sua utilização é frequente na produção de pequenas peças
para os motores dos veículos bem como na parte elétrica dos mesmos. Entre outras as engrenagens,
juntas, carburadores são exemplos de peças automóveis onde é utlizado o cobre como elemento de
produção.
Também na indústria aeronáutica o cobre tem uma ampla aplicação, sendo essencial para o
bom funcionamento de qualquer aparelho aeronáutico. Neste domínio são exemplos da sua
aplicação: sistemas de cabos hidráulicos e linhas pneumáticas, motores e componentes térmicos,
discos de travões, sistemas de orientação avançada e até mesmo sistemas de aterragem automática.
Na marinha, é utlizado na produção de diversos componentes de um barco: Cascos, motor,
hélices, sistemas hidráulicos, entre outros, sendo um elemento de primordial importância devido à
sua elevada resistência à corrosão, que naturalmente se faz sentir neste tipo de meios.
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30%
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Cobre na Industria
Industrial
Equipamentos
Infraestruturas
MáquinasIndustriais
Construção
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Outras das suas utilizações sobejamente conhecida é no campo da indústria bélica, para a
produção de munições.
Na construção civil e obras públicas é utlizado nas infraestruturas de saneamento, nas
instalações elétricas, em cilindros de água quente e gás, em instalações de aquecimento e mesmo
em coberturas/telhados onde existam necessidades acrescidas de proteção contra o risco de
corrosão.
Não obstante a importância do cobre, nos últimos cem anos têm surgido de forma crescente
outros metais concorrentes nomeadamente os aços e os metais mais leves bem como os polímeros.
Figura 11 – Hélice de um navio - https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/USS_C
hurchill_propeller_cropped.jpg
Figura 10 – Sistema de navegação em aviões - http://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2011/03/egnos-equipped_aircraft_cockpit/10211345-2-eng-GB/EGNOS-equipped_aircraft_cockpit.jpg
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18. Conclusão:
Com esta investigação apercebemo-nos da grande importância do cobre. Descobrimos
processos de fabrico e os tipos de minas, aplicações e métodos de extração. Desde a rocha que
contém cobre até ao tubo usado em aviões e navios, descobrimos que este metal atravessa diversas
fases de aprimoramento.
Apesar da referida concorrência de materiais, o cobre tem uma presença imponente no
mundo industrial, sendo um dos metais mais usados e é absolutamente indispensável em inúmeros
sistemas.
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V - Lista de referências bibliográficas
West, E.G. Copper And Its Alloys. England, 1982.
Davenpor, W.G.; Bisnas, A.K. Extractive Metallurgy of Copper / 2nd Edition. England: 1980.
Butts, Allison. The Science and Technology of the Metal, It’s alloys and Compounds. USA: 1954.