Uma nova rota metalúrgica para a recuperação de Sn a partir de escórias complexas contendo alto teor de ZrO2.

Abstract

Estoques de escórias complexas de estanho (Sn), contendo altos níveis de ZrO2, foram reportados na literatura e verificou-se que o método de reprocessamento atualmente aplicado, com uso de calcário como fluidificante, não possibilita obter baixos níveis de SnO2 na saída do processo. Diante disso, esta tese objetivou desenvolver uma nova rota metalúrgica que possibilite rendimento otimizado para o reprocessamento dessa fonte secundária de Sn. Para isso, um concentrado do material foi caracterizado e um teste de refusão foi realizado a 1773K, o que revelou a presença de uma fase metálica e outra oxidada no concentrado. A primeira fase é rica em Fe e Sn, e está oclusa na segunda, que possui componentes como SiO2, CaO, ZrO2, Nb2O5 e Al2O3. Testes efetuados a 1773-1573K em forno de resistência de carbono utilizaram de calcário como fluidificante e confirmaram que parte do Sn é arrastado pela escória, o que é potencializado por processamentos abaixo de 1673K. Em seguida, estudos termodinâmicos indicaram que a fase oxidada teria alta temperatura de fusão. Testes realizados em um forno à arco elétrico (EAF) também confirmaram as inferências anteriores: por exemplo, verificou-se que parte do vazamento do fluxo metal/escória ocorre em temperaturas no qual a escória final não estaria fluida, contribuindo para o arraste de partículas metálicas. Portanto, explica-se a origem da presença de fase metálica nas escórias com alto teor de ZrO2 pela sua alta temperatura de fusão e condições verificadas de processamento. A adição de fluidificantes para processamento do concentrado também foi avaliada nos estudos termodinâmicos e verificou-se potencial de otimização com uso de CaO e FeO. Essas adições diminuiriam a viscosidade e facilitariam a obtenção de fase fluida, com consequente melhoria das condições de coalescência e precipitação da fase metálica. Com base nesse estudo, conduziu-se novos experimentos em forno de resistência de carbono entre 1473-1773 K, objetivando o desenvolvimento de duas estratégias de otimização. A primeira visou otimizar processamento em temperaturas mais baixas de trabalho (1473-1573K). Para isso realizou-se fluidificação da fase oxidada com adições controladas de CaO e FeO. O uso conjunto desses fluidificantes permitiu rendimentos de Sn variando entre 70,8-80,0% de Sn obtido na forma de um botão metálico de FeSn. Entretanto, por meio de separação magnética das escórias finais, aumentou-se o rendimento para 88,8-94,4%, faixa que é compatível com rendimentos obtidos entre 1773-1673K. Então, essa estratégia representa uma melhoria de processo devido ao menor gasto energético e menor taxa de volatilização de Sn. A segunda estratégia objetivou otimizar processamento em temperaturas mais altas de trabalho (testes realizados a 1773K) com uso de CaO e FeO, assim como carbono. Essa última adição promoveria maior geração de fase metálica devido à redução do FeO, acarretando aumento da coalescência e redução do tempo de precipitação da fase metálica. Porém, o carbono em excesso acabou por inibir o contato entre as partículas e formou uma fase mista metal/escória, o que limitou o rendimento a 85,1-92,2%.