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sexta-feira, 11 de janeiro de 2019
Alumínio, Descoberta e Aplicações do Alumínio
Alumínio, Descoberta e Aplicações do Alumínio
O alumínio é um metal leve, branco e brilhante, que apresenta uma estrutura cristalina cúbica de face centrada, característica de todos os elementos metálicos.Numa exposição internacional realizada em Paris, em 1855, foram exibidos quatro grandes blocos de alumínio, que não tinham outra função além da decorativa. Apesar de ser um dos metais mais abundantes da crosta terrestre, o alumínio só tinha sido descoberto 28 anos antes e várias décadas ainda passariam antes de serem desenvolvidos processos que permitissem sua obtenção industrial em um estado razoavelmente puro.
Propriedades físicas e químicas - Na ordem decrescente, de acordo com o peso, dos elementos que constituem a crosta terrestre, o alumínio ocupa o terceiro lugar, representando cerca de oito por cento em peso do total. Esse metal faz parte da composição de grande número de rochas e pedras preciosas; entre as primeiras cabe mencionar, graças a seu interesse mineralógico ou metalúrgico, os feldspatos, as micas, a turmalina, a bauxita e a criolita. Entre as pedras preciosas, aquelas que apresentam um maior teor de alumínio são o coríndon, as safiras e os rubis.
O alumínio possui altos índices de condutividade térmica e elétrica, e não se altera em contato com o ar ou em presença de água, graças a uma fina capa de óxido que o protege de ataques do meio ambiente. Apresenta, entretanto, elevada reatividade quando em contato com outros elementos: em presença de oxigênio, sofre reação de combustão, liberando grande quantidade de calor e, ao combinar-se com halogênios (cloro, flúor, bromo e iodo) e enxofre, produz imediatamente os respectivos haletos e sulfetos de alumínio.
Descoberta e aplicações - Desde épocas remotas, já se sabia existir no alúmen (sulfatos duplos de metais) e em outros minerais um metal de características específicas. Entretanto, somente em 1825, o dinamarquês Hans Christian Örsted isolou o alumínio, através da redução do cloreto de alumínio em uma amálgama de potássio. Posteriormente, outros químicos realizaram diversas experiências que permitiram um estudo mais preciso das propriedades desse metal. Destacam-se nesse sentido os trabalhos do alemão Friedrich Wöhler, que conseguiu obter pós e glóbulos de alumínio puro.
A moderna produção de alumínio teve início em 1886, com o processo desenvolvido, quase simultaneamente, pelo americano Charles Martin Hall e pelo francês Paul-Louis-Toussaint Héroult. Esse procedimento, favorecido pela difusão do uso da energia elétrica, consistia em submeter massas de alumina (óxido de alumínio) purificada, dissolvidas em criolita fundida, ao processo de eletrólise (decomposição de substâncias em solução pela passagem de corrente elétrica).
É nos países com elevado grau de industrialização que se concentra a maior parte das variadas aplicações do alumínio. A maior parte da produção mundial destina-se às indústrias aeronáutica e automobilística.
Outra importante área de aplicação do alumínio é a fabricação de arame, tanto usando o metal puro ou ligas. Com o alumínio são fabricados os cabos de transmissão de eletricidade, através de processos de trefilação. Por medida de segurança, esses fios são freqüentemente recobertos por uma capa isolante flexível, geralmente de borracha.
As ligas de alumínio apresentam propriedades importantes, principalmente no que diz respeito a sua facilidade de manipulação e deformação plástica. Como conseqüência, são amplamente empregadas na fabricação de parafusos, peneiras, pinos, dobradiças etc. Essas características delimitam outro dos grandes campos de aplicação do alumínio e suas ligas, o dos materiais de construção. Assim, é comum a utilização desse metal no revestimento de fachadas e na fabricação de janelas, portas, andaimes, móveis e utensílios de cozinha. O alumínio é, também, bastante empregado na produção de recipientes e embalagens dos mais diversos tipos.
Industrialização do alumínio. A adaptação das peças de alumínio à forma e à textura adequadas para cada uma de suas muitas aplicações obriga à utilização de uma série de operações industriais.
O principal processo de tratamento do alumínio é a laminação, cujo fundamento é a redução ou modificação da espessura de uma peça metálica através de sua compressão em equipamentos especiais denominados laminadores. Outro processo habitual utilizado para a conformação do alumínio é a extrusão, através da qual o metal, em estado semi-sólido, passa através de um molde vasado, de forma e dimensões semelhantes à da peça que se deseja obter.
Ligas de alumínio - As ligas de alumínio são bastante utilizadas em diversas aplicações industriais, graças a sua elevada resistência e solidez. O cobre, o magnésio e o silício são alguns dos elementos que mais se prestam a formar liga com o alumínio. Esse tipo de combinação, de que existem inúmeras variedades, é a chamada liga leve. Entre as de maior interesse industrial, cabe mencionar o duralumínio (de Düren), formado por 93,2 a 95,5% de alumínio, 3,5 a 5,5% de cobre, 0,5% de manganês, 0,5 a 0,8% de magnésio e, em alguns tipos, silício; as ligas de alumínio e magnésio, empregadas na construção naval, graças a sua elevada resistência à corrosão e soldabilidade; e as ligas de alumínio e silício, que desempenham papel importante na indústria automobilística, devido a sua elevada resistência mecânica e peso reduzido, assim como na fabricação de componentes elétricos.
Para se obter essas ligas é necessário utilizar um alumínio de alta pureza, requisito que tem levado ao desenvolvimento de diversos processos de obtenção desse metal, todos baseados na redução da alumina extraída da bauxita, o mais abundante minério de alumínio.
Economia e produção. Para se descrever a distribuição geográfica dos produtos relacionados à indústria do alumínio é necessário distinguir claramente entre a produção de bauxita e a do próprio metal, em primeira ou segunda fusão, de acordo com o grau de pureza.
A produção de alumínio purificado está estreitamente vinculada ao nível econômico das regiões beneficiadoras de bauxita. Muito importantes como fatores infra-estruturais são os recursos hidráulicos e energéticos da região e a capacidade de recuperação dos resíduos produzidos no processo de obtenção desse metal. Em fins do século XX, os principais produtores do alumínio refinado eram os Estados Unidos, seguidos, por Canadá, Austrália, Brasil e Alemanha.
No Brasil, começaram em 1938 as pesquisas para produção de alumina, e em 1945 entrou em operação uma fábrica da Eletro-Química Brasileira. Paralisada dois anos depois, a fábrica reiniciou suas atividades em 1951, adquirida pelo grupo canadense da Alcan, passando a chamar-se Alumínio Minas Gerais. Em 1955 surgiu uma segunda empresa, a CBA, do grupo Ermírio de Morais. Nos 15 anos seguintes, as duas empresas supriram menos de cinqüenta por cento da demanda interna. Em 1970 surgiu a Companhia Mineira de Alumínio, controlada pelo grupo americano Alcoa.
Além das jazidas de bauxita já localizadas, principalmente em Poços de Caldas - MG, descobriram-se no Pará riquíssimas reservas: cerca de 400 milhões de toneladas no projeto Jari; cerca de 600 milhões junto ao rio Trombetas (Mineração Rio do Norte, controlada pela Companhia Vale do Rio Doce, com participação de empresas privadas nacionais e estrangeiras); e ainda uma importante jazida na serra de Carajás.
Fonte: Portal do Geologo
Aço, Liga Metálica
Aço, Liga Metálica
Aço é um liga metálica de múltiplas aplicações industriais, cujo principal componente é o ferro, na qual entram quantidades variáveis de carbono, elemento que lhe confere propriedades específicas.Os diferentes tipos de aço se classificam em dois grandes grupos. Ao primeiro pertencem os aços ao carbono, de cuja composição participam, além do ferro e do carbono, elementos residuais como enxofre, silício, fósforo e outros que o processo de fabricação não consegue eliminar. Ao segundo grupo pertencem as ligas integradas por elementos adicionados intencionalmente, cuja função é melhorar a qualidade do aço.
A produção de aço dá a medida do desenvolvimento econômico de um país. Seu consumo cresce proporcionalmente à construção de edifícios, à execução de obras públicas, à instalação de meios de comunicação e à produção de equipamentos utilizados na exploração das riquezas necessárias ao bem-estar dos povos.
Todas as variedades de aço contêm certa quantidade de manganês, elemento que se acrescenta à liga para evitar a ação negativa do enxofre, que torna o aço quebradiço à temperatura de 1.300oC, à qual é submetido para laminação e forja. A adição de 12% de cromo faz com que o aço se torne inoxidável. Um alto teor de carbono aumenta a resistência e a dureza do aço. O silício aumenta a elasticidade, enquanto a presença de fósforo faz com que o aço reduza sua resistência a impactos ou vibrações.
Processos de fabricação - O aço é obtido pela transformação de minério de ferro em ferro-gusa, processo que se dá em altos-fornos. A etapa seguinte é o refino, que elimina por oxidação os elementos indesejáveis. O ferro resultante desse processo tem alto grau de pureza e é acrescido de quantidades adequadas dos elementos que vão formar a liga final. Os principais processos de refino do gusa são:
(1) Bessemer. Processo que tem lugar num conversor que contém o ferro em fusão, ao qual é insuflado ar. A operação elimina o carbono, que se combina com o oxigênio do ar.
(2) Siemens-Martin. A oxidação se processa pela aplicação de ar pré-aquecido com os gases desprendidos do alto-forno. As temperaturas, mais elevadas do que as empregadas no processo anterior, permitem a fusão da sucata e seu aproveitamento.
(3) Método elétrico. Usado na fabricação de aços especiais, este sistema utiliza fornalhas elétricas revestidas de material refratário.
Propriedades físico-químicas - O aço é uma substância dura, flexível e resistente. Sua composição química varia de acordo com a finalidade a que é destinado. Para artefatos que requerem durabilidade, o aço-silício-manganês é o tipo indicado. O aço-níquel é o mais resistente aos choques, o inoxidável à corrosão e o aço-cromovanádio é o que melhor reage ao desgaste. O chamado ferro de fundição resiste bem à pressão, enquanto o invar apresenta um coeficiente de dilatação reduzido e o aço-silício tem propriedades eletromagnéticas.
Grandes produtores - O emprego do coque (carvão mineral) na fabricação do aço foi testado pela primeira vez na Inglaterra por volta de 1780. Até essa época, o aço empregado na manufatura inglesa era importado da Suécia ou da Rússia, depois de refinado por processos tradicionais que utilizavam carvão vegetal. O aço assim obtido era de baixa qualidade. O uso do coque favoreceu a expansão da indústria inglesa, que no começo do século XIX contava com 160 altos-fornos. A invenção do processo Bessemer de refino, em 1856, foi decisiva para a metalurgia inglesa, pois em poucos anos a produção de aço triplicou. Os novos métodos de fabricação do aço difundiram-se pela Europa ainda no século XIX.
Um dos maiores produtores da atualidade, o Japão, só deu impulso a sua produção de aço depois da primeira guerra mundial, em contato com técnicas ocidentais que aprimorou com pesquisa tecnológica própria. Rico em carvão mas com escassez de minério de ferro, explorou as ricas jazidas chinesas até que a revolução socialista suspendeu o fornecimento. Passou a importar matéria-prima do Brasil.
A Rússia, que já era produtora de aço refinado a carvão vegetal desde os primórdios da moderna metalurgia, intensificou a prospecção de carvão mineral e minério de ferro depois da revolução socialista de 1917. Com seus recursos naturais e a importação das técnicas ocidentais, o estado soviético construiu gigantescos complexos integrados, que combinavam a exploração do minério, do carvão e a produção do aço numa única cadeia.
A fabricação do aço nos Estados Unidos começou na primeira metade do século XIX. A primeira locomotiva a vapor do país foi produzida numa fábrica instalada em Baltimore em 1828. A guerra de secessão (1861-1865) contribuiu para o desenvolvimento da indústria do aço indispensável à fabricação de canhões. Terminada a guerra, iniciou-se a construção de estradas de ferro a maquinaria pesada. Um pujante parque industrial desenvolveu-se em Pittsburg, em cujas proximidades existiam abundantes jazidas de carvão de boa qualidade. Em meio século, os Estados Unidos se tornaram o maior produtor de aço do mundo.
Aço no Brasil - O Congresso Internacional de Geologia, realizado em Estocolmo em 1910, publicou estatísticas sobre as reservas ferríferas brasileiras que despertaram a atenção das nações industrializadas. A exportação do minério bruto prevaleceu sobre a industrialização até o final da década de 1930. Ao estourar a segunda guerra mundial, o Brasil contava com 11 pequenas siderúrgicas que produziam pouco mais de noventa mil toneladas de aço por ano. Quase a metade dessa produção vinha da Companhia Siderúrgica Belgo-Mineira.
A Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) foi criada em 1941, em Volta Redonda - RJ. Sua construção foi negociada com os Estados Unidos durante a guerra, em troca de uso de bases militares no Nordeste. A Companhia Siderúrgica de Tubarão entrou em funcionamento em 1983. Dois anos mais tarde, foi inaugurada a Aço Minas S. A. (Açominas).
A indústria siderúrgica brasileira enfrentou graves problemas durante a década de 1990. Os baixos preços ordenados pelo governo federal, com o propósito de beneficiar a indústria automobilística, coincidiram com a depreciação do aço no mercado internacional, resultante da substituição progressiva por materiais como o plástico e a cerâmica. O déficit acumulado do setor provocou uma contenção salarial que gerou repetidas greves, a mais séria delas ocorrida em 1988 na CSN, cujas instalações foram ocupadas pelo Exército. A partir de 1991, o governo privatizou a maior parte das empresas estatais, inclusive as siderúrgicas. A primeira a passar ao controle privado foi a Usiminas, seguida de Tubarão e Acesita, em 1992, e da CSN, em 1993.
Fonte: Portal do Geologo
Tanzanite (zoisite)
   | Estrutura: Dureza Ortorrômbica : 6,5 Gravidade Específica: 3,35 Índice de refração: 1,69 - 1,7 Dobrável Refratando (bi-refração): 0,01
A zoisite é conhecida há quase dois séculos como uma pedra às vezes ornamental de distribuição limitada. Somente em 1967 foi encontrada a variedade de pedras preciosas azuis na Tanzânia. A variedade foi batizada de tanzanita e foi uma surpresa tanto para os mineralogistas quanto para os gemologistas, pois ela provinha de um mineral muito parecido com uma pedra. A cor azul-lavanda da tanzanita é única e a diferencia das outras pedras preciosas. Além de tanzanite, zoisite produziu outros espécimes atraentes que são de interesse para os colecionadores. Uma variedade rosa chamada thulite é geralmente maciça e usada para contas e cabochões. Uma variedade verde brilhante é associada a rubis de grau médio e é bastante popular como uma pedra ornamental. Os rubis vermelhos são frequentemente distorcidos e espalhados irregularmente pelo mar de zoisite verde maciço. É um dos mais coloridos de pedras ornamentais e concorre bem com a popular turmalina rosa e lepidolite de lavanda da Califórnia. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS:
Claro tanzanite é um complemento ideal para todos os ricos azuis, roxos e verdes em seu guarda-roupa. Mas as profundidades aveludadas desta gema também são lindas, usadas com tons de terra, desde chocolates até ferrugem e ouro. Apenas descoberto em 1967, a tanzanite já é uma das gemas mais populares do mundo. Algum crédito é devido a Tiffany & Co., que introduziu esta bela jóia azul no mercado com um nome adorável que presta homenagem à beleza da terra de seu nascimento. Tiffany sabia que chamar essa jóia glamourosa por seu nome mineral, zoisite azul, não faria justiça. Tanzanite está disponível em uma variedade de formas e tamanhos. Raramente puro azul, a tanzanita quase sempre exibe seus toques de roxo. Em tamanhos menores, tanzanita tende a tons mais claros de lavanda e pervinca. Em tamanhos acima de 10 quilates, a tanzanita pode mostrar uma cor azul intensa mais profunda e rica. A tanzanita é tricróica: isto é, mostra cores diferentes quando vistas em diferentes direções. Uma direção é azul, outra roxa e outra bronze, adicionando profundidades sutis à cor. Quando tanzanite é encontrado no chão, a cor de bronze domina. No entanto, com um aquecimento suave, o cortador pode observar a cor azul desabrochar e aprofundar a pedra. Diz a lenda que o efeito do calor foi descoberto pela primeira vez quando alguns cristais de zoisita marrom depositados no chão com outras pedras foram pegos por um raio que varreu a grama coberta de Merelani, a nordeste de Arusha. Os pastores Masai que dirigem o gado na área notaram a bela cor azul e pegaram os cristais, tornando-se os primeiros colecionadores de tanzanite. Tanzanites com uma cor que é mais azul que púrpura tendem a ser mais caros porque os cristais tendem a se formar com o eixo de cor azul orientado ao longo da largura do cristal ao invés do comprimento. Isso significa que se o cortador optar por maximizar a pureza da cor azul, a pedra cortada em bruto será menor e custará mais por quilate. A cor azul, no entanto, é tão bonita que o sacrifício geralmente vale a pena. A jóia tanzanita é um pouco mais delicada do que outras jóias de pedras preciosas e não deve ser colocada em um anel que será usado durante atividades extenuantes. Nunca limpe a tanzanite em um limpador ultrassônico ou redimensione ou conserte um conjunto de anéis com tanzanita sem ter a gema removida, pois a pedra pode se quebrar no calor de uma tocha. Tanzanite está disponível em uma variedade de formas e, por vezes, em tamanhos grandes que são perfeitos para um colar importante. Limpe com sabão neutro: use uma escova de dentes para esfregar atrás da pedra onde a poeira pode se acumular. Fonte: IBRAM |
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