Cobre - Ocorrência, obtenção industrial, propriedades e utilização
O cobre é um metal relativamente raro, empregado das mais diversas formas. Foi o primeiro metal a ser usado pelo homem como substituto da pedra, na confecção de armas, ferramentas de trabalho etc. Estudos apontam que o cobre foi utilizado pelos povos que viviam na ilha de Chipre (cujo nome original era Cyprus - e, posteriormente, Cyprium) há mais de 6.500 anos, daí a origem do seu nome, Cuprum. Por essa razão, inclusive, o símbolo desse metal é Cu.
O cobre, em sua forma metálica, apresenta alta durabilidade, boa resistência à corrosão, boa maleabilidade e ductilidade. Essas duas últimas propriedades fazem dele um metal diferenciado, pois, normalmente, os metais resistentes não são maleáveis. Já o cobre pode ser transformado em fios, lâminas, bastões etc.
Essas características (propriedades) são as responsáveis pela larga utilização do cobre, usado em praticamente todas as etapas da evolução humana. Atualmente, o metal se converteu em elemento de primeira necessidade, pois, além de múltiplas aplicações, é o material mais empregado na área da eletricidade.
Chile, Estados Unidos, Canadá, Rússia e Zâmbia são alguns dos países com as minas economicamente mais importantes; e delas saem quantidades enormes de seus minerais, como bornite (Cu5FeS4), calcopirite (CuFeS2), enargite (Cu3As5S4), cuprite (Cu2O), calcosite (Cu2S), covelite (CuS), entre outros. Comercialmente, no entanto, os minerais mais importantes são a calcosite, que possui 79,3% de cobre, e a calcopirite, com 34,5% do metal.
Existem alguns processos de obtenção do cobre na sua forma metálica, mas, geralmente, o minério, depois de extraído, britado e moído, passa por um processo que permitirá, ao final, obter o cobre metálico. A calcosite ou calcosita (Cu2S), que tem em sua composição sulfetos (compostos de enxofre), sofre aquecimento na presença de oxigênio, etapa essa denominada ustulação, e libera o cobre na forma simples. Aqui, o enxofre, preso ao cobre, une-se ao gás oxigênio formando o gás dióxido de enxofre (SO2). Veja a representação da equação química:
O metal produzido nesta etapa é o chamado cobre blister (Figuras 1 e 2), com aproximadamente 98,5% de pureza e alguns agregados de enxofre, ferro e outros metais. A partir dessa fase, o blister passa por um processo de refino que o purifica até se tornar um cobre com 99,5% de pureza. Logo depois, o produto é colocado em células eletrolíticas que, ao sofrerem um fluxo de eletricidade, produzem um cobre 99,9% puro.
Figura 1. Tamanho original de um ânodo de cobre blister
Fonte: Recuperação de ouro, prata e cobre de lama anódica proveniente do refino eletrolítico de cobre
Sob essas condições, o cobre se oxida (perde elétrons) nos ânodos para formar íons cúpricos (Cu2+). Esses íons migram em direção aos cátodos, onde são depositados (reduzidos) na forma metálica pura (Cuº). Veja a representação química:
O principal minério do cobre, a calcopirite ou calcopirita (CuFeS2), é submetida a um processo inicial que a transforma em Cu2S, para depois ocorrer o mesmo processo da calcosita.
Figura 2: Produção eletrolítica do cobre - Fonte: Rio Inox
O cobre, como dissemos acima, é largamente utilizado na sua forma pura, principalmente em equipamentos elétricos. Contudo, ele também compõe ligas metálicas bastante empregadas pelo homem. O esquema a seguir (Figura 3) apresenta as ligas de cobre:
A liga composta de cobre e alumínio (10%) é empregada na confecção de embarcações, trocadores de calor, evaporadores etc. Já a liga de cobre e zinco, conhecida como latão, é usada em moedas, medalhas, bijuterias, ferragens, cartuchos etc. O teor de Zn nessa liga é de 4% a 5%, em média.
A liga de bronze, uma das primeiras ligas metálicas confeccionadas pelo homem, é formada pela junção do cobre com o estanho. Aqui, o teor de estanho pode chegar a 20% da composição da liga. Na Antiguidade, ela era usada, principalmente, para confecção de armas, enquanto hoje é utilizada principalmente na confecção de tubos, torneiras, varetas de solda, válvulas, buchas etc.
A liga de cobre e níquel, conhecida como cuproníquel, é composta de 10% a 30% de níquel e é largamente empregada em bijuterias, moedas, lentes de óculos etc. As ligas com teores maiores de níquel apresentam traços de zinco, as alpacas, e pelo fato de parecerem com a prata são utilizadas na confecção de chaves, equipamentos de telecomunicações etc.
O cobre é facilmente - e indefinidamente - reciclado, sem perda de qualidade ou de desempenho, sem diferença entre o material reciclado e obtido da mineradora. No mundo, 35% das necessidades de cobre são obtidas por meio de lixo reciclado (computadores, equipamentos eletrônicos, válvulas e eletrodomésticos).
O cobre é, portanto, um metal importantíssimo, pois permite aplicações diversas: conservação de recursos, redução de resíduos, diminuição dos efeitos nas mudanças climáticas, reciclagem e aumento dos ciclos de vida de diversos produtos. Todas estas qualidades fazem do cobre um metal fundamental para o desenvolvimento econômico da humanidade.
Saiba mais
BARD, G. N. Recuperação de ouro, prata e cobre de lama anódica proveniente do refino eletrolítico de cobre. I Jornada do Programa de Capacitação Interna, CETEM, 1999.
CANATA JR, C. L. "Cobre e suas ligas".
CANTO, E. L. Minerais, minérios, metais: de onde vêm? Para onde vão?. São Paulo, Editora Moderna, 1998.
ESPERIDIÃO, I. M.; NÓBREGA, O. Os metais e o homem. São Paulo: Editora Ática,1999.
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