Estanho

1. INTRODUÇÃO



O estanho (do latim stagnun vulgarizado para stannun na Idade Média) é um dos metais mais antigos conhecido, e foi usado como um dos componentes do bronze desde a antiguidade. Devido a sua capacidade de endurecer o cobre, a liga de estanho-cobre (bronze) foi utilizado para produzir armas e utensílios desde 3500 a.C. Acredita-se que a mineração do estanho tenha se iniciado na Cornualha e Devon (Indústria de mineração de estanho de Dartmoor), Inglaterra, em épocas clássicas, desenvolvendo um próspero comércio de estanho com as civilizações do mediterrâneo. Entretanto, o metal puro não foi usado até aproximadamente 600 a.C.

No século XIV, o estanho começou a ser tirado de jazidas na Europa e convertido em diversos produtos, geralmente utilitários. Até a metade do século XVII, a fabricação de estanho só cresceu por ser um metal fácil de ser trabalhado, maleável e que se funde a uma baixa temperatura. Ainda nesse período, era utilizado por artesãos-viajantes que passavam de cidade em cidade, consertando ou fazendo peças.

No Brasil apesar de ter sido muito usado no período colonial, a produção de estanho, no século XX, surgiu com a influência de um antiquário Inglês, John Walter Somers, em 1968. E na década de 70 outras fábricas surgiram em São João Del-Rei e até hoje a cidade é referência em estanho. Em Minas Gerais, as peças mais antigas em estanho pertencem ao acervo sacro, como castiçais e tocheiros.




2. PROPRIEDADES DO MATERIAL


O estanho é um elemento químico de símbolo Sn, número atômico 50 (50 prótons e 50 elétrons) e com massa atômica de 118,7 u. Está situado no grupo 14 ou 4A da classificação periódica dos elementos. É um metal branco prateado, maleável, pouco dúctil, de baixo ponto de fusão e altamente cristalino. Quando uma barra de estanho é quebrada produz um ruído denominado “grito de lata” (“grito de estanho”) causada pelos cristais quando são rompidos. Este metal resiste à corrosão quando exposto à água do mar e água potável, porém pode ser atacado por ácidos fortes, bases e sais ácidos. O estanho age como um catalisador quando o oxigênio se encontra dissolvido, acelerando o ataque químico.
O estanho, quando aquecido na presença do ar acima de 1500°C retorna à condição de óxido estânico. O estanho é atacado pelos ácidos sulfúrico, nítrico e clorídrico concentrados, e com bases produz estanatos. O estanho facilmente pode ser lustrado e é usado como revestimento de outros metais para impedir a corrosão ou a outra ação química. Este metal combina-se diretamente com cloro e oxigênio, e desloca o hidrogênio dos ácidos. O estanho é maleável em baixas temperaturas, porém é frágil quando aquecido.
Possui duas formas de alantropicas. Se aquecê-lo torna-se cinza e uma estrutura cúbica, a 13.2°C a mudança de cor para branco, a forma ordinária do metal. Esta mudança é afetada através de impurezas como alumínio e zinco, e pode ser prevenido por adições pequenas de antimônio ou bismuto.





3. DISPONIBILIDADE E LOCALIZAÇÃO NO PLANETA


O estanho e um mineral relativamente raro, a maior parte das reservas e de baixo teor, o que dificulta ou inviabiliza sua exploração econômica, contudo, a extração do metal, quando em teores mais elevados é bastante simples.
O único mineral de importância comercial como uma fonte de estanho é a cassiterita (SnO2), embora pequenas quantidades de estanho sejam recuperadas de sulfetos complexos como estanita, cilindrita, franckeita, lindrita, canfieldita,e teallita. A sucata também é uma fonte importante de estanho.
Aproximadamente 35 países no mundo mineram o estanho, as maiores reservas mensuradas e registradas concentram-se em poucos países, a somatória das reservas dos seis principais países representava no ano de 2002 86,4% do total. Quase todo continente americano apresenta uma mina importante deste metal.
As reservas conhecidas são suficientes para manter o consumo mundial nos patamares atuais por pouco de mais de 20 anos. Em poucos países há a possibilidade de descoberta de novas e significativas jazidas. O Brasil está entre os países com maior potencial de reserva a ser descoberta.





4. PROCESSO DE BENEFICIAMENTO

“Exemplo de beneficiamento na mina pitinga – mineração taboca”.

O beneficiamento é processado em duas etapas. Na primeira denominada pré-concentração ou lavagem, obtém-se um pré-concentrado de cassiterita de 3,5% de Sn. A segunda consiste no reprocessamento do pré-concentrado obtendo-se um concentrado final de 55% de Sn.
Na pré-concentração se processa o minério bruto da mina (Rom), e o pré-concentrado é enviado para ser reprocessado nas unidades denominadas UBM1, UBM3, UBM4.

4.1 PRÉ-CONCENTRAÇÃO

O rom passa por uma serie de cominuiçao (a água): quebra, peneiramento e classificação por meios de britadores, grelhas, moinhos, hidrociclones e peneiras onde haverá diminuição granulométrica atingindo-se um o pré-concentrado com 3,5% de Sn e abaixo de 5mm.

4.2 UNIDADE UBM1

O pré-concentrado é enviado a unidade UBM1, ele passa por um novo processo de cominuição mais apurado, onde passa por jigues primários e obtem-se na célula “A” o concentrado final com 66% Sn, e no concentrado da célula “B” são alimentados os jigues secundários também obtendo um concentrado de 66% de Sn juntando-se ao produto final, já os rejeitos dos jigues secundários assim como os dos primários passam por moinhos de barras e peneiras e classificadores, até chegar às mesas vibratórias, onde os concentrados obtidos dessas mesas se juntaram ao concentrado final, os mistos são enviados a unidade UBM4, enquanto o rejeito é descartado.
O concentrado final da Unidade UBM1 será desaguado e secado em fornos rotativos a vácuo e se juntaram aos concentrados obtidos nas unidades UBM3 e UBM4.

4.3 UNIDADE UBM4

Os mistos são recebidos na unidade com um teor médio de 2,5% de Sn, direto para uma caixa de polpa onde é adicionado água ao processo, assim tendo uma polpa de 35% de sólidos. Passa por hidrociclones, peneiras, moinhos e espirais, que geram 20 t/h de finos (rejeitos). E o material pesado é enviado para as mesas vibratórias, o concentrado obtido é levado para a unidade UBM3 para reprocesso e o rejeito descartado.

4.4 UNIDADE UBM3

Na unidade UBM3, o concentrado obtido na UBM4 passa por classificação espiral e é adicionado a ele hidróxido de sódio para limpeza das superfícies das partículas.
E seguem os processos de:
Separação eletrostática para retirada dos não condutores (zirconita e quartzo), já os condutores avança para o processo de separação magnética;
Separação magnética onde ocorre à retirada parte da magnética (oxido de ferro), e a parte não magnética segue o processo e chegam na separação de rolos induzidos (RI), que são separadores de alta intensidade, onde novamente são retirados os magnéticos e levados para um novo circuito de separação eletromagnética, formado por três discos seqüenciais de correias com intensidades de campo magnético ajustáveis, onde no primeiro disco ficará retido o oxido de ferro, no segundo ficaram os concentrados de columbita e tantalita e no terceiro disco retira-se ainda mais de concentrados de columbita.
Já o passante pelo terceiro disco se junta a parte não magnética da separação de rolos induzidos (RI) para uma nova separação eletrostática onde os rejeitos são normalmente zirconita e quartzo, já o produto final é constituído essencialmente por cassiterita com teor de 45% de Sn, junta-se a este o concentrado obtido na unidade UBM1 com 66% Sn.



5. METALURGIA EXTRATIVISTA

É encontrado como óxido de estanho nos minérios como a cassiterita (SnO2) e é extraído por redução com carbono,e tirado todas as impurezas do minério. O principal minério de estanho é a cassiterita ou dióxido de estanho, de fórmula SnO2. A cassiterita forma cristais tetragonais e tem dureza 6 a 7, com densidade relativa de 7. Normalmente este minério tem coloração marrom escura ou negra, além de ser opaco.
Ocorre em veios submetidos a alta temperatura, ou associado a pegmatitas, um tipo de rocha ígnea. Também ocorre na forma de pequenos seixos em depósitos aluviais fluviais ou marinhos. Na extração do estanho, o minério é primeiro extraído e lavado a fim de remover impurezas.
Nesse formato, o estanho é novamente fundido sob temperaturas mais baixas, para que as impurezas formem uma massa insolúvel a ser extraída.
O estanho pode ainda ser purificado por eletrólise(Eletrolise é a separação de diferentes partes de um composto utilizando a eletricidade) .
Para que funcione, o composto deve estar em estado líquido, ou dissolvido em água e conter íons.
Duas placas condutoras de eletricidade (eletrodos) são colocados no composto a ser decomposto - o eletrólito. Quando as placas são conectadas a uma bateria, a corrente elétrica atravessa o composto que, aos poucos, se decompõe em duas partes. Existem dois tipos de eletrólise: a Eletrólise Ígnea e a Eletrólise Aquosa.
Eletrólise Ígnea é o nome que se dá a uma reação química provocada pela passagem de corrente elétrica através de um composto iônico fundido.
Eletrólise Aquosa é o nome de uma reação química provocada pela passagem de corrente elétrica por meio de uma solução aquosa de um eletrólito.
A eletrólise é um fenômeno de oxi-redução, sendo assim, o total de elétrons perdidos no pólo positivo deve ser igual ao total de elétrons recebidos no pólo negativo.Em seguida, procede-se à alcalinização aquosa e, a partir da solução alcalinizada separa-se o estanho metálico mediante dissociação eletrolítica, numa ou várias etapas. O eletrólito empobrecido em estanho é concentrado, por evaporação, com precipitação de impurezas, e é desidratado. A solução de potassa cáustica recuperada é devolvida à primeira etapa do processo (decomposição por fusão).
. Apresenta-se um processo para a obtenção de estanho, a partir de concentrados e materiais de partida oxídicos ou oxídico-sulfídicos,pobres em estanho (sob a forma de SnO2 e SnS), através do qual os referidos concentrados ou materiais de partida são misturados com KOH, verificando-se a sua decomposição a temperaturas elevadas.



6. LIGAS

São materiais com propriedades metálicas que contêm dois ou mais elementos químicos sendo que pelo menos um deles é metal. Apesar da grande variedade de metais existentes, a maioria não é empregada em estado puro, mas em ligas com propriedades alteradas em relação ao material inicial, o que visa, entre outras coisas, a reduzir os custos de produção. É interessante constatar que as ligas possuem propriedades diferentes dos elementos que as originam. Algumas propriedades são tais como diminuição ou aumento do ponto de fusão, aumento da dureza, aumento da resistência mecânica. No caso do estanho ele é um material que é beneficiado da cassiterita e ele é macio de mais para ser usado sozinho por é feito algumas ligas conhecidas como:


6.1 SOLDAS

Propriedades como o baixo ponto de fusão e a afinidade em formar ligas com outros metais, dão ao estanho grande aplicabilidade na fabricação das soldas,
que são compostos geralmente binários de estanho e outro metal, predominantemente o chumbo, podendo ter outros elementos traços associados, com larga aplicação nas indústrias eletroeletrônica e automobilística. As soldas são a segunda maior aplicação do estanho, respondendo por cerca de 28% do consumo aparente brasileiro (DNPM, 1994). Contudo, a miniaturização e as inovações técnicas de soldagens automatizadas na indústria eletroeletrônica têm diminuído o consumo de Sn nesse campo de aplicação.



6.2 BABBIT OU WHITE METAL

A invenção de Isac Babbit (1839) destaca-se como inovação importante da indústria do estanho. Consiste em uma ‘liga branca’ utilizada na fabricação de soldas, mancais, ligas fusíveis, peças ornamentais etc. Posteriormente, surgiram o estanho eletrolítico e os compostos organoestanosos, que se tornaram insumos imprescindíveis para a indústria metalúrgica.


6.3 BRONZE

São ligas de Cu-Sn, que guardam uma proporção da ordem de 9:1. Caracterizam-se por apresentarem boa resistência química e mecânica.



6.4 LIGAS DE PEWTER



São ligas compostas basicamente de estanho, antimônio e cobre, que têm sido tradicionalmente usadas desde o Império Romano. A liga 'Pewter' que contém 95% de estanho grau 'A' com 99,9% de pureza e o restante é antimônio e Cobre, apenas para aumentar a dureza das peças e nenhum chumbo. A liga Pewter é pura e totalmente utilitária.






7. APLICAÇÕES DO ESTANHO

A indústria química aplica o estanho em compostos inorgânicos, orgânicos e triorganoestânicos para a produção de tintas, plásticos e fungicidas, destacando-se a vantagem de ser degradável, portanto não contaminar o meio ambiente. Os principais usos industriais do estanho são a fabricação de folha-deflandres e de ligas metálicas (Hanan, 1983): folha-de-Flandres (tinplate) resulta do revestimento do aço laminado por uma fina película de estanho, tendo o produto acabado uma espessura da ordem de ¼ de milímetro (0,0025 mm) de estanho puro high grade3. O revestimento dá-se por imersão da chapa de aço em estanho fundido ou por eletrodeposição (90%) de Sn, conferindo ao produto propriedades anticorrosivas, maior afinidade à soldagem e boa aparência. Estima-se que cerca 90% das folhas-de-flandres sejam destinadas às indústrias de embalagens (latas de cerveja, refrigerantes, óleos comestíveis e tintas), sendo utilizados de 4a 4,5kg de Sn/t de folha-de-flandres, respondendo por 30-40% do consumo setorial de estanho.
O estanho liga-se prontamente com o ferro, e é muito usado na indústria automotiva para revestimento e acabamento da lataria. O estanho que faz uma ótima liga com chumbo é usado como revestimento misturado ao zinco no aço para impedir a corrosão e evitar a eletrólise. Também é muito usado em telhas, correntes e âncoras. Como metal puro, o estanho é usado na construção de tubos e válvulas, no fabrico de recipientes para água destilada, cerveja e bebidas carbonatadas. Pode ainda ser usado em tanques de armazenamento de soluções químicas farmacêuticas, em electrodos de condensadores, fusíveis, munições, papel metalizado para envolver alimentos, doces ou tabaco etc.
A galvanoplastia é outra importante aplicação do estanho podendo ser feita a eletrodeposição em torno de peças de aço, cobre, alumínio etc. As peças estanhadas têm inúmeras aplicações tais como em utensílios de cozinha, recipientes de spray e creme para a barba, latas de tinta, componentes eletrônicas, circuitos impressos, clips, e muitas outras. Podem também usar-se objetos estanhados para efeitos decorativos.
Os compostos de estanho mais importantes são o óxido estânico (SnO2), usado em resistências elétricas e dielétricos, e o óxido estanoso que se usa no fabrico de sais estanosos para galvanoplastia e como reagentes químicos. Os estanatos de chumbo, bário, cálcio e cobre são indispensáveis na manufatura de condensadores elétricos. Alguns compostos orgânicos de estanho encontram aplicação como fungicidas e inseticidas para a agricultura e ainda como preservantes de madeira, têxteis e papel.
O estanho transforma-se num supercondutor abaixo de 3,72 K e foi um dos primeiros supercondutores a ser estudado; o efeito Meissner, uma das características dos supercondutores, foi descoberto inicialmente em cristais supercondutores de estanho. O composto nióbio-estanho Nb3Sn é comercialmente usado para produzir fios de imãs supercondutores, devido à sua alta temperatura crítica (18 K) e campo magnético crítico (25 T). Os eletroímãs supercondutores que pesam alguns quilogramas são capazes de produzir campos magnéticos comparáveis a toneladas de eletroimãs convencionais.
O sal mais importante é o cloreto de estanho que é usado como agente redutor e como mordente no processo de fixação de tintas no tecido morin produzindo um tecido estampado denominado chita. O cloreto também é adicionado a sabões, sabonetes e perfumes para manter a cor e perfume destes produtos. Revestimentos de sais de estanho pulverizados sobre vidro conduzem eletricidade. Estes revestimentos foram usados em painéis luminosos e em para-brisas para liberá-las de água ou gelo.
O vidro de janelas frequentemente é produzido por meio da flutuação de vidro derretido sobre o estanho derretido (vidro de flutuador) para tornar sua superfície plana, método denominado “processo Pilkington”. O estanho também é usado para soldar juntas de tubulações ou de circuitos elétricos e eletrônicos. Na forma de ligas é usado para a fabricação de molas, fusíveis, tubos e peças de fundição como mancais e bronzinas. Sais de estanho são usados em espelhos e na produção de papel, remédios e fungicidas. Devido à grande maleabilidade do estanho, é possível produzir lâminas muito finas utilizadas para acondicionar vários produtos como, por exemplo, maços de cigarros e barras de chocolate.


7.1 PRINCIPAIS APLICAÇÕES DO ESTANATO DE SÓDIO

Estanato de Sódio é um produto químico (sal) obtido a partir do estanho puro, utilizado na estanhação (revestimento de película de estanho) tanto em processos eletrolíticos (envolve a eletro-deposição do metal em uma solução aquosa de seus sais - processo tecnológico mais moderno) como em banhos de imersão (que consiste no mergulho de objetos metálicos, convenientemente preparados (laminados ou trabalhados), em um ‘banho de estanho’).
No setor automotivo é utilizado na Estanhagem "não eletrolítica" de peças em alumínio como pistões; e na estanhagem "eletrolítica" de peças como bronzinas, buchas e arruelas; também é utilizado na estanhação de utensílios domésticos como picadores de carne (proteção antibacteriana), através de banho alcalino; bronzeamento de peças em cobre; além de mordente para tintas, cerâmica e vidro; antichama têxtil; estabilizante para Peróxido de Hidrogênio; papel Carbono e reagente para laboratório.





8. REFERÊNCIAS


1. CUTER, Julio Cesar.Estanho:formação e evolução da indústria brasileira. Rio Janeiro:Corifeu – 2007 – 126p.

2. http://pt.wikipedia.org/wiki/Estanho, acessado em 15 de abril de 2009.

3. http://nautilus.fis.uc.pt/st2.5/scenes-p/elem/e05000.html, acessado em 15 de abril de 2009.

4. http://www.tabela.oxigenio.com/outros_metais/elemento_quimico_estanho.htm, acessado em 20 de abril de 2009.

5. http://delrei.virtualand.net/, acessado em 20 de abril de 2009.

6. http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/estanho.htm, acessado em 23 de abril de 2009.

7. http://www.patentesonline.com.br/processo-para-a-obtencao-de-estanho-a-partir-de-concentrados-ou-materiais-de-partida-48347.html, acessado em 24 de abril de 2009.

8. http://www.passeiweb.com/saiba_mais/voce_sabia/historia_estanho, acessado 25 de abril de 2009.