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INTRODUÇÃO
A pirolusita é um mineral composto basicamente de dióxido de manganês. É tetragonal, geralmente colunar, maciço ou granular, preto a cinza-escuro, de brilho metálico, opaco, que suja os dedos quando manuseado. É o mais importante mineral-minério de manganês (63% Mn), sendo usado em baterias elétricas, vidros, fotografias, produtos químicos e vários outros produtos. É de extrema importância para a indústria siderúrgica pois serve para obter o metal manganês, aplicado principalmente na produção do aço.
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS
Propriedades Químicas :
Classe: Oxido; Composição: Óxido de manganês; Fórmula Química: MnO 2 ; Elementos Químicos: Manganês e oxigênio;
Propriedades Físicas
Brilho: metálico a submetálico; Clivagem: perfeita em uma direção; Cor: preto, preto azulado, cinza escuro; Fratura: irregular, mineral friável; Transparência: opaco; Dureza (Escala de Mohs): pode variar de 2 a 6,5, segundo o hábito. Em cristais a dureza é de 6 a 6,5; Densidade: 4,5 - 5,0 g/cm3; Hábito: dendrítico, reniforme, botrioidal; Traço: preto;
Propriedades Óticas e Cristalográficas
Sistema Cristalino: Tetragonal; Bipiramidal ditetragonal
Extração
A localização de um depósito é muitas vezes o primeiro passo para os trabalhos de mineração de manganês. Depois de localizar depósitos significativos de minério de manganês, os equipamentos de perfuração, geralmente, são usados para começar a explorar o solo da mina. Quando o manganês é retirado do leito de rocha, normalmente é transportado para uma instalação de processamento, seja on ou off- site. O processamento é feito geralmente para remover as impurezas. O manganês processado pode ser refinado em muitos produtos diferentes. O minério de manganês é produzido naturalmente próximo de grandes depósitos de alta qualidade. Muitos desses depósitos são encontrados em fontes terrestres em vários continentes ao redor do mundo. Equipamentos de levantamento geológico podem ajudar a identificar esses depósitos em terra e no mar, o que é
O minério britado segue para o estágio de atrição em troméis cegos ou lavadores de cascalhos (log washer), para retirar a fração argilosa do minério.
A fração constituída de nódulos de manganês, resistente ao processo de lavagem, é removida por separação granulométrica realizada em peneiras rotativas ou vibratórias. A fração grossa, constitui o concentrado granulado (lump), preferido para fins metalúrgicos. O minério britado com granulometria abaixo de 6 mesh é geralmente descartado ou, alternativamente, classificadores de arraste são usados para aproveitar a fração entre 1 e 6 mesh como concentrado. A fração abaixo de 1 mesh é confinada em bacias de rejeitos. Em alguns casos, a separação gravítica e a flotação são utilizadas para recuperar o manganês contido na fração abaixo de 1,0 mesh.
Outra forma, o minério pirolusita (MnO2) é conduzido através de uma esteira para um moinho de rolos, resultando em pó denso com granulometria de 200mesh, e posteriormente transportado para um silo de estocagem, o carvão vegetal utilizado na composição química é finamente moído em moinho de martelo e depositado em uma peneira classificatória de 1mm, da qual é conduzido através de uma transportadora de rosca para um silo de estocagem, sendo a pirolusita e o carvão conduzidos através de correias transportadoras individuais para o interior de um misturados mecânico, sendo que cada uma das correias transportadoras é regulada com velocidade pré-determinada para controlar a dosagem correta dos produtos que vão para o misturador mecânico, a relação ideal de mistura deve ser de 18% de carvão na massa total, essa mistura deve ocorrer até que a pirolusita e o carvão fiquem homogêneos, sendo o misturador provido de uma válvula dosadora que quando acionada permite a condução da mistura para o interior de um transportador de rosca, este por sua vez a desloca para uma câmara de um forno de redução rotativo que após 20 minutos provoca a reação química:
MnO2 + C + 1/2O2 → MnO + CO
Assim, a pirolusita, já reduzida, transforma-se em monóxido de manganês e é descarregada em um tubo de resfriamento que possui um sistema de aspersão de água que resfria o material próximo a temperatura ambiente, o monóxido formado é armazenado e posteriormente enviado para uma ensacadora e depois para a expedição.
REDUÇÃO
O minério de manganês é reduzido através da lixiviação ácida com o uso de um agente redutor, o sulfeto de ferro, produzindo sulfato de manganês. O minério de manganês (sob forma de óxidos) e o sulfeto de ferro são encaminhados a uma estação de britagem, e de trituração, são peneirados até uma granulometria adequadamente fina, de forma a promover um maior contato entre o mineral de manganês e o agente redutor, em seguida, são encaminhados a grandes tanques, a pressão e temperatura ambiente onde ocorrem simultaneamente a oxidação do ferro e a redução do manganês, que em meio sulfúrico, é solubilizado ficando na fase liquida como sulfato de manganês, em seguida, ele é purificado por cristalização.
para modificar a sua estrutura e as propriedades. Todos os elementos de liga diminuem a susceptibilidade do grão de austenita de crescer exceto o manganês e o boro que contribuem para o crescimento do grão. O manganês também é usado para a produção de aços inoxidáveis de grau autentico menos caros, os quais estão apropriados para trabalhar sob pressões e serviços em altas temperaturas, substituindo o uso de elementos de liga caros tais como o níquel. Já que são requeridos altos níveis de manganês na fabricação de aço, o manganês é adicionado ao aço, usualmente na forma de ferromanganês (FeMn), como esta liga é relativamente cara desde que usualmente é produzida em processos de fusão usando energia elétrica ou em alto forno de ferro-manganês usando coque. Conseqüentemente, a adição direta de minério de manganês, que é menos cara, é desejável no conversor ao oxigênio de fabricação de aço para incrementar o conteúdo de manganês neste produto.
Geralmente o conteúdo de manganês em aço é bem controlado pela adição de ferro-manganê, após os processos no BOF (forno básico a oxigênio) ou no EAF (forno elétrico a arco). O ferro-manganês é relativamente caro e sua adição causa queda de temperatura no aço líquido.
Sem embargo, no estágio inicial do processo de sopragem, é formada uma escória contendo alto grau de oxidação de manganês, em conseqüência, a redução de minério de manganês é retardado e manganês em aço líquido é também oxidado de modo que este processo causa baixo rendimento de manganês. Hideaki e Ryo, no seu trabalho sobre a Distribuição de Manganês em Metal Quente e Aço, indica que para produzir aços com alto conteúdo de manganês, “aço ao manganês”, se adiciona minério de manganês no forno básico ao oxigênio (BOF) durante o período de descarburação de metal quente desfosforado e, as escórias resultantes da descarburação são recicladas como um agente desfosforizante no tratamento de metal quente, onde minério de manganês é também adicionado.
Para dar uma idéia geral das principais aplicações do manganês, não se poderia deixar de destacar a importância que ele representa para a fabricação dos aços. No final da produção do aço a partir do gusa liquido, este material contêm, além do ferro e carbono, normalmente uma quantidade indesejável de oxigênio e, por vezes, de enxofre. O manganês desempenha um papel chave neste caso por causa de duas propriedades importantes: sua habilidade de “se combinar” ou reagir com o enxofre e sua capacidade poderosa de desoxidação.
O manganês reage com o enxofre presente formando o sulfeto de manganês MnS, evitando que o enxofre reaja com o ferro e, assim, forme um sulfeto de baixo ponto de fusão, que possa se fundir nas temperaturas de laminação a quente, causando trincas na superfície, aumentando a fragilidade do aço, tornando-o mais difícil de forjar. Também o excesso de manganês, reagindo com o carbono, origina carbetos de manganês, melhorando as propriedades do aço. Os processos atuais de dessulfuração reduzem a necessidade de manganês para este fim.
Já a capacidade desoxidante do manganês, evita a formação de bolhas e conseqüentemente a presença de descontinuidades no aço.
Cerca de 30% do manganês usado hoje na siderurgia é como formador de sulfetos e como agente desoxidante. Os outros 70% são usados como elemento de liga. Esses usos na liga dependem das propriedades desejadas do aço.
A maior parte do manganês é empregado para a obtenção de ferromanganês, contendo cerca de 80 % de manganês. Esta liga metálica de ferro e manganês se obtém por redução do óxido de ferro, Fe2O3, e do dióxido de manganês, MnO2.
Também se produz o ferro-silicio-manganês, uma liga com 60-70% de manganês e 15-30% de silício. O manganês está também presente em outras ligas metálicas, como por exemplo, como alumínio e o cobre.
Sobre as ligas de alumínio (segundo metal mais importante), o manganês desempenha um papel transcendental como elemento de liga. Quantidades pequenas de manganês são encontradas em muitas destas ligas, realçando as resistências mecânicas e à corrosão.
O manganês é provavelmente o elemento mais versátil que pode ser adicionado às ligas de cobre. Pequenas adições de manganês (0,1-0,3%) são usadas para desoxidar as ligas e melhorar sua fundição e resistência mecânica. O manganês tem uma alta solubilidade no cobre e em sistemas binários com cobre e alumínio, zinco ou níquel.
Muitas ligas de cobre comerciais contêm cerca de 1- 2 % de manganês para melhorar sua resistência e trabalhabilidade. A fim de reduzir custos, o manganês
