De onde se obtém o cobre?

O cobre é um metal de transição de cor avermelhada e brilho metálico. Devido à sua elevada condutividade elétrica e maleabilidade, é o material mais utilizado tanto para fabricar cabos elétricos, como outros componentes elétricos e eletrônicos.

É o terceiro metal mais consumido no mundo, depois do ferro e do alumínio.

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Como se obtém o cobre?

Os principais países produtores de cobre são o Chile, a China, o Peru, os Estados Unidos e a República Democrática do Congo. É extraído das minas, onde pode estar formando minerais sulfurados ou oxidados.

Os minerais oxidados, cuprita (Cu₂O) e óxido de cobre (CuO), encontram-se na parte superior da crosta terrestre, enquanto os sulfurados, as pirites (calcosita (Cu₂S) e covelita (CuS), se encontram debaixo da camada freática. Além disso, nestas minas é possível encontrar minerais de malaquita (Cu₃(CO3)₂(OH)₂), azurita (Cu₂CO₃(OH)₂) e bornita (Cu₅FeS₄).

O processo de obtenção do cobre depende de se encontrar na forma de minerais oxidados ou sulfurados. Se é encontrado na forma de óxidos, obtém-se por um processo hidrometalúrgico, enquanto que se encontrado na forma de sulfuretos, obtém-se por um processo pirometalúrgico.

Etapas do processo pirometalúrgico

• Concentração. O composto metálico é aquecido até uma certa temperatura, mas sem atingir a fusão. Desta forma, eliminam-se alguns compostos voláteis e consegue-se eliminar parte do enxofre.
• Ustulação parcial, seguida de fusão a mate. A tostagem parcial permite reduzir ainda mais o teor de enxofre. Depois, com a fusão, a mate consegue concentrar o cobre. Ela é um concentrado que contém a maior parte do cobre e outros metais preciosos.
• Ustulação à morte. Converte-se todo o enxofre em sulfetos, que é insolúvel em ácidos, em sulfatos e óxidos, para em seguida serem eliminados utilizando ácidos.
• Ustulação por fluidificação. Passa-se ar comprimido para que os grãos de compostos metálicos se separem.
• Fusão do cobre. Concentra-se o cobre, pois quando se fundem os compostos metálicos, fica um sobrenadante de compostos leves chamado escória, que pode ser separado de forma simples. No fundo, há um concentrado de cobre e outros metais.
• A conversão do mate. Consiste em uma série de processos (injeção de gás natural, aquecimento, eletrolíticos) para concentrar e purificar o cobre até convertê-lo em cobre blister, que é um cobre com aproximadamente 99,5% de pureza.
• Refinação redutora. Remove-se o oxigênio do cobre blíster por transferência com gás propano, que é queimado junto ao oxigênio. Desta forma, o metal obtido tem uma pureza de 99.5% de cobre.
• Refinação eletrolítica. É usada para obter cobre de pureza 99,99% e para recuperar metais preciosos. Consiste na dissolução de ânodos de cobre para que o mesmo se deposite sobre cátodos de cobre.

Etapas do processo hidrometalúrgico

• Lixiviação. Os íons metálicos que contêm um mineral são extraídos através da utilização de ácidos.
• Purificação e concentração. Concentra-se e purifica-se a solução de íons metálicos obtida após o processo de lixiviação e obtém-se uma solução mais concentrada em cobre.
• Eletrólise. A solução concentrada é submetida à eletrólise com ânodos de mistura de chumbo com antimônio e cátodos de cobre metálico. Obtém-se cobre sólido com uma pureza de 99,99%.
• Reciclagem. O cobre é 100% reciclável. Quando os resíduos são de cobre puro, são derretidos diretamente. Se o resíduo contiver óxido, também se funde e forma ânodos que se tornarão mais puros quando submetidos à eletrorrefinação. Quando obtido a partir de ligas como latão ou bronze, derrete-se, retira-se o cobre e passa-se de novo pelo processo de refinação.

Propriedades do cobre

Propriedades físicas do cobre

• É o segundo elemento de maior condutividade elétrica e térmica, depois da prata.
• Pode formar misturas com outros metais.
• É resistente à corrosão e à oxidação.

Propriedades químicas do cobre

• Apresenta principalmente estado de oxidação 2⁺, mas, também pode reagir com estado de oxidação 1⁺.
• Quando exposto ao ar, forma inicialmente óxido cuproso (Cu₂O) e depois forma óxido cúprico (CuO).
• Quando exposto muito tempo ao ar forma carbonato cúprico(CuCO₃), que é venenoso.
• Reage com ácido sulfúrico para formar sulfetos.
• O ácido cítrico dissolve o óxido de cobre.

Propriedades mecânicas do cobre

• É fácil de mecanizar.
• É dúctil e maleável, o que permite fabricar fios e camadas muito finas.
• É um metal macio.
• Suporta processos de laminação e soldagem, bem como tratamentos térmicos.
• Suas propriedades mecânicas melhoram em baixas temperaturas.

Aplicações e usos do cobre

1. Agricultura. O sulfato de cobre (CuSO₄) é utilizado como fertilizante e pesticida, bem como conservante da madeira.
2. Moedas. Desde a Idade Antiga, o cobre metálico foi usado na fabricação de moedas.
3. Eletricidade. O cobre é utilizado para fabricar cabos elétricos. Além disso, é também utilizado para fabricar componentes de geradores, motores e transformadores.
4. Telecomunicações. Muitos cabos telefônicos são fabricados de cobre.
5. Informática. Os equipamentos informáticos têm cobre nos seus circuitos integrados e nos cabos internos.
6. Meios de transporte. O cobre é utilizado para fabricar radiadores e parte dos componentes elétricos dos veículos de transporte.
7. Construção. O cobre, por sua resistência à corrosão e suas propriedades antibacterianas, é utilizado para fabricar encanamentos de água. Neste sentido, substitui o chumbo, que pode causar envenenamento.
8. Decoração. É utilizado na construção de fachadas, telhados, portas e janelas, com uma função decorativa. Também é usado como sulfato de cobre para decoração de azulejos e cerâmica.

Mistura de cobre

Existem muitas misturas de cobre, que são utilizadas com diferentes objetivos. Algumas são:

• Latão. É uma combinação de cobre com zinco e 2% ou 3% de outros metais. O latão tem maior resistência à corrosão do que o cobre puro. Além disso, permite conexões herméticas. É utilizado para tubos de água, aquecimento e gás.
• Bronze. É uma combinação de cobre com estanho. O bronze tem maior dureza, durabilidade e resistência à corrosão do que o cobre. É utilizado em produtos de fundição.
• Alpaca. É uma combinação de cobre com níquel e zinco. Também chamada de prata alemã, a alpaca é utilizada na fabricação de talheres, moedas e instrumentos musicais. Além disso, devido à sua resistência à corrosão, é utilizada também em centrais elétricas, na canalização e na indústria química.

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Referências

• “Metalurgia del cobre” https://es.wikipedia.org
• “Cobre” https://es.wikipedia.org
• “Cobre” https://ocw.unican.es
• “PROCESO DE REFINACIÓN ELECTROLÍTICA” Ehttps://www.ccm.cl 
• Moratal, Mascarell, José María. (2000) “Tema_1B_ObtencionMetales” https://www.uv.es