BR112019005833B1

BR112019005833B1 - Mistura de metal fundido líquido contendo chumbo (pb) e estanho (sn) e processo para a separação por destilação da dita mistura

Info

Publication number: BR112019005833B1
Application number: BR112019005833-8A
Authority: BR
Inventors: Koen Govaerts; Pelle Lemmens; Kris Mannaerts; Jan Dirk A. Goris; Yves De Visscher; Charles Geenen; Bert Coletti
Original assignee: Metallo Belgium
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2022-06-07
Also published as: RU2753365C2; US11839938B2; BR112019005833A2; RU2019110422A; JP2019536892A; US11992903B2; WO2018060202A1; US20220203482A1; US20200023473A1; PE20191162A1; CN109923225B; BE1024606A1; RU2019110422A3; CA3037611A1; MX2019003330A; CN109923225A; BE1024606B1; JP7123912B2; PH12019500606A1; EP3519599A1

Abstract

É revelada uma composição de mistura de metal que contém chumbo e estanho e que compreende, em peso, ao menos 10% de estanho e 45% de chumbo, ao menos 90% de estanho e chumbo juntos, mais chumbo do que estanho, de 1 a 5.000 ppm de cobre, ao menos 0,42% de antimônio e ao menos 0,0001% em peso de enxofre, no máximo 0,1% do total de cromo, manganês, vanádio, titânio e tungstênio, e no máximo 0,1% de cada um de alumínio, níquel, ferro e zinco. Também é revelado um processo que compreende uma etapa de pré-tratamento para produzir essa composição de mistura de metal, seguida por uma etapa de destilação a vácuo, em que o chumbo é removido por evaporação e obtém-se um fluxo inferior, que compreende ao menos 0,6% em peso de chumbo.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001]A presente invenção refere-se à produção de metais não ferrosos, em particular de estanho (Sn) e chumbo (Pb) em combinação à produção de cobre (Cu), a partir de fontes primárias, ou seja, minério fresco, matérias-primas secundárias, também conhecidas como materiais recicláveis, ou combinações dessas, por pirometalurgia. Os materiais recicláveis podem, por exemplo, ser subprodutos, resíduos sólidos e materiais no fim de sua vida útil. Mais especificamente, a invenção refere-se a uma composição de solda aprimorada, uma mistura de metal compreendendo principalmente estanho e chumbo que é gerada como coproduto na produção do metal cobre, e ao preparo e separação da mesma por destilação a vácuo.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002]Os materiais disponíveis como matéria-prima para a produção de metais não ferrosos tipicamente contêm vários metais. Devido às exigências de alta pureza para os metais não ferrosos na maioria de suas aplicações em alto volume, os diferentes metais precisam ser separados uns dos outros no processo de produção. Os processos de produção de metais não ferrosos tipicamente contêm ao menos uma e não raro várias etapas de processo pirometalúrgicas, nas quais tanto metais como óxidos de metal ocorrem em estado fundido líquido, em que os óxidos de metal podem ser separados da fase de metal fundido como uma fase de escória líquida separada e tipicamente mais leve por ação da gravidade. A fase de escória geralmente é retirada do processo como um fluxo separado, e essa separação pode levar à produção de escória como coproduto da produção de metais.

[003]Os metais não ferrosos podem ser produzidos a partir de minério fresco como material inicial, também chamado de fontes primárias, ou de materiais reciclados, também conhecidos como matérias-primas secundárias, ou de uma combinação desses.

[004]A recuperação de metais não ferrosos a partir de matérias-primas secundárias se tornou uma atividade de suma importância com o passar dos anos. A reciclagem de metais não ferrosos após o uso tornou-se um colaborador chave na indústria graças à forte e contínua demanda por esses metais e à disponibilidade cada vez menor de minérios de metal frescos de alta qualidade. Além disso, o processamento de matérias-primas secundárias tipicamente envolve o uso de etapas de processo pirometalúrgicas, tais como fundidores, que geram escória como coproduto.

[005]Ao produzir cobre por meio da pirometalurgia, qualquer estanho e/ou chumbo presente tende a tornar-se mais prontamente oxidado e seus óxidos, então, movem-se prontamente para a fase de escória sobrenadante. Essa escória pode ser separada do metal fundido rico em cobre. Em uma etapa de redução química subsequente, o estanho e/ou chumbo na escória podem então voltar a seu estado de metal, e esses metais podem ser separados da escória remanescente como uma mistura de metal fundido que é rica em estanho e/ou chumbo, tipicamente contendo uma quantidade significativa de ambos. Esses fluxos de metal tipicamente têm um ponto de fusão mais baixo do que os coprodutos contendo cobre. Eles geralmente são chamados de "solda" e, por vezes, também de "metal patente". Além do estanho e chumbo, essas composições de solda bruta podem conter quantidades significativas, porém secundárias, de outros materiais, tais como cobre (Cu), antimônio (Sb), arsênio (As), bismuto (Bi), ferro (Fe), índio (In), níquel (Ni), zinco (Zn), alumínio (Al), germânio (Ge), telúrio (Te), cobalto (Co), manganês (Mn), selênio (Se), silício (Si), tálio (Tl), gálio (Ga), e, por vezes, também metais preciosos, embora geralmente em menores quantidades, tais como prata (Ag), ouro (Au), platina (Pt), paládio (Pd), rutênio (Ru), ródio (Rh), ósmio (Os) e irídio (Ir). A solda bruta também pode conter elementos que não são considerados metais, tais como enxofre (S), carbono (C) e oxigênio (O).

[006]As composições de solda bruta podem ter usos comerciais diretos, dependendo de sua composição, mas existe a necessidade por recuperar componentes individuais da solda em uma forma de pureza mais alta para tornar os produtos de metal aceitáveis para a atualização a seus usos finais, mais exigentes. Persiste um alto interesse principalmente por recuperar estanho de pureza mais alta (Sn) desses fluxos de solda, e também por recuperar chumbo (Pb) em algumas formas de pureza mais alta.

[007]Uma técnica conhecida para obter fluxos de metal de pureza mais alta a partir da solda é a destilação a vácuo, uma técnica que tipicamente é realizada sob pressões baixíssimas, tipicamente de não mais de 50 Pa absolutos, possivelmente de não mais de 10 a 15 Pa e, muitas vezes, de meros 1 a 5 Pa, em combinação a temperaturas relativamente altas de ao menos 900° C, muitas vezes chegando a 1.100° C. A destilação a vácuo de misturas de metal do tipo solda pode ser realizada em bateladas, e essas técnicas de destilação a vácuo em batelada foram reveladas em CN101696475, CN104141152, CN101570826 e em Yang et al., “Recycling of metals from waste Sn-based alloys by vacuum separation”, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 25 (2015), 1315 a 1324, Elsevier Science Press. A destilação a vácuo de metais também pode ser realizada em modo contínuo, e essas técnicas de destilação contínua foram reveladas em CN102352443, CN104651626 e CN104593614.

[008]Os inventores descobriram que a destilação de metais do tipo solda pode sofrer de problemas operacionais devido à redução na fluidez da fase de metal fundido líquido durante a operação, em particular quando o Pb começa a evaporar e sua concentração diminui. O problema ocorre em operações em batelada, mas pode tornar-se mais pronunciado na destilação a vácuo contínua, na qual, com o tempo, mesmo a temperaturas altas, sólidos insolúveis podem formar-se, os quais aderem-se ao equipamento de destilação, em particular em áreas sensíveis, tais como pequenas aberturas, prejudicando assim o bom funcionamento e até mesmo obstruindo o equipamento.

[009]A presente invenção visa a eliminar ou ao menos mitigar o problema supramencionado e/ou a propor aprimoramentos em geral.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[010]De acordo com a invenção, são propostos uma composição de mistura de metal e um processo no qual a mistura de metal ocorre como um fluxo intermediário, conforme definido em qualquer uma das reivindicações concomitantes.

[011]Em uma modalidade, a invenção propõe uma mistura de metal que contém chumbo (Pb) e estanho (Sn), a mistura compreendendo, em base em peso, • ao menos 10% de estanho (Sn), • ao menos 45% de chumbo (Pb), • ao menos 90% de estanho e chumbo juntos, • mais chumbo do que estanho, • ao menos 1 ppm e no máximo 5.000 ppm de cobre (Cu), • ao menos 0,42% de antimônio (Sb), • ao menos 0,0001% em peso de enxofre (S), e • no máximo 0,1% do total de cromo (Cr), manganês (Mn), vanádio (V), titânio (Ti) e tungstênio (W), • no máximo 0,1% de alumínio (Al), • no máximo 0,1% de níquel (Ni), • no máximo 0,1% de ferro (Fe), e • no máximo 0,1% de zinco (Zn).

[012]Em uma modalidade, a invenção propõe um processo para a separação por destilação da mistura de metal de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores que compreende a etapa de pré-tratar uma composição de insumo de metal fundido líquido, a) a composição de insumo contendo frações significativas de estanho e chumbo e compreendendo ao menos 0,16% em peso do total de cromo (Cr), manganês (Mn), vanádio (V), titânio (Ti), tungstênio (W), cobre (Cu), níquel (Ni), ferro (Fe), alumínio (Al) e/ou zinco (Zn), b) a composição de insumo sendo disponibilizada a uma temperatura de ao menos 500° C, o pré-tratamento compreendendo as etapas de: resfriar a composição de insumo a uma temperatura de no máximo 825° C para produzir um banho contendo uma primeira borra sobrenadante que, por ação da gravidade, flutua sobre uma primeira fase de metal fundido líquido, c) adicionar um metal alcalino e/ou metal alcalino terroso, ou um composto químico que compreende um metal alcalino e/ou metal alcalino terroso, à primeira fase de metal fundido líquido para formar um banho contendo uma segunda borra sobrenadante que, por ação da gravidade, flutua sobre uma segunda fase de metal fundido líquido, e d) remover a segunda borra da segunda fase de metal fundido líquido, com o que a fase de metal fundido líquido que é obtida como produto no pré- tratamento forma a mistura de metal de acordo com a presente invenção, o processo compreendendo ainda a etapa de submeter a mistura de metal a uma etapa de destilação na qual o chumbo (Pb) é removido da mistura de metal por evaporação e obtém-se um produto de fundo que compreende ao menos 0,6% em peso de chumbo.

[013]Os inventores descobriram que metais específicos na composição de insumo são capazes, em condições de destilação a vácuo adequadas para evaporar o chumbo a partir de uma mistura que compreende estanho, de formar compostos intermetálicos mútuos entre ao menos dois desses metais específicos e/ou compostos intermetálicos de ao menos um dos metais específicos com estanho. Os inventores descobriram ainda que muitos desses compostos intermetálicos têm um ponto de fusão muito mais alto do que a temperatura da mistura onde se formam. Os inventores, portanto, descobriram que esses compostos intermetálicos com ponto de fusão elevado podem emergir da solução e formar sólidos. Esses sólidos podem permanecer suspensos no metal líquido e trazem o risco de reduzir a fluidez da mistura, tal como elevando a viscosidade da mistura líquida. Isso, por sua vez, pode prejudicar o bom funcionamento do equipamento de destilação, tal como retardando o fluxo de metais líquidos e reduzindo a capacidade do equipamento, e, por conseguinte, forçá-lo a operar com menor produtividade. Os sólidos também podem aderir-se e/ou ligar-se ao equipamento de destilação e, com isso, trazer o risco de prejudicar ou mesmo obstruir a operação do equipamento de destilação, por exemplo, entupindo passagens importantes para os fluxos de processo. O fenômeno descrito pode até mesmo forçar a desligar o equipamento para abri-lo e limpá-lo ou substituir as peças prejudicadas do mesmo.

[014]Os inventores descobriram que a tendência à formação desses compostos intermetálicos aumenta a dada temperatura quando o teor de chumbo na mistura de metal líquido é reduzido. Os inventores descobriram que o risco à formação de compostos intermetálicos, portanto, aumenta à medida que a mistura de insumo fundida segue da entrada do equipamento de destilação à saída do produto de fundo por causa da evaporação do chumbo a partir da mistura líquida que flui através do equipamento de destilação.

[015]Os inventores descobriram também que a tendência à formação desses compostos intermetálicos aumenta à medida que a temperatura da fase de metal fundido líquido diminui. Os inventores observaram, por exemplo, que o insumo que entra no aparelho de destilação a vácuo pode ter uma temperatura mais baixa do que o produto líquido enriquecido com Sn que deixa o equipamento de destilação. Dessa forma, os inventores descobriram que os efeitos desvantajosos dos compostos intermetálicos podem ser mais pronunciados a temperaturas mais baixas. Os requerentes acreditam, por conseguinte, que a seção de entrada do equipamento de destilação pode ser particularmente propensa aos problemas descritos acima causados pelos compostos intermetálicos.

[016]Os inventores descobriram também que a destilação contínua do chumbo a partir do estanho é ainda mais propensa ao problema de que trata a presente invenção. Os inventores acreditam que isso se dá ao menos em parte porque uma operação de destilação contínua permite mais tempo para o acúmulo gradativo de sólidos que emergem da solução e podem aderir-se ao equipamento. Em uma operação contínua, os sólidos podem, portanto, acumular-se e criar problemas maiores que os encontrados em operações em batelada. Além disso, o fluxo de metal líquido no equipamento de destilação a vácuo contínua tipicamente segue uma via complexa com passagens estreitas. A via e essas passagens estreitas são mais propensas à obstrução pelos compostos intermetálicos que emergem da solução e buscam ligar-se a um ponto de ancoragem sólido.

[017]Os inventores descobriram, em particular, que o cromo (Cr), manganês (Mn), vanádio (V), titânio (Ti), tungstênio (W), cobre (Cu), níquel (Ni), ferro (Fe), zinco (Zn) e alumínio (Al) são metais cuja presença no insumo de solda para a etapa de destilação a vácuo pode levar aos compostos intermetálicos prejudiciais durante a destilação a vácuo da solda. Desses metais potencialmente prejudiciais, em geral é mais importante controlar o Cu, Ni, Fe, Zn e Al. Isso se dá porque é mais vantajoso recuperar estanho e/ou chumbo de matérias-primas que contêm Cu, Ni, Fe, Zn e Al. Ferro e/ou alumínio também podem ser introduzidos por razões de processo no processo como um todo a montante da etapa de recuperação de estanho e/ou chumbo. A presença de Cu, Ni, Fe, Zn e Al no produto intermediário de solda bruta do qual deseja-se recuperar o estanho e/ou chumbo é, portanto, mais provável e decorre de escolhas nas etapas de processo a montante e da seleção dos materiais de matéria-prima para as etapas de processo a montante, tipicamente de caráter pirometalúrgico.

[018]Os inventores descobriram que os problemas identificados podem ser significativamente atenuados e até mesmo evitados ao manter dentro de níveis específicos a concentração desses metais no insumo de solda para a etapa de destilação, em que a solda é separada em fluxos mais concentrados pela evaporação de ao menos parte do chumbo.

[019]Os inventores descobriram ainda que esses metais possivelmente nocivos, e em particular o cobre, não precisam ser removidos por inteiro da solda para adequá-la à destilação a vácuo. Os inventores descobriram, por exemplo, que os problemas identificados podem ser reduzidos a um nível aceitável, dos pontos de vista prático e econômico, quando pequenas quantidades de cobre permanecem presentes no insumo de solda para a etapa de destilação. Essa descoberta traz a vantagem de que é possível processar fluxos de solda que ocorrem como subproduto da recuperação do cobre a partir de matérias-primas primárias e/ou secundárias, em particular de matérias-primas secundárias, ainda mais importantemente de matérias-primas contendo materiais no fim de sua vida útil.

[020]A mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende ao menos 0,0001% em peso de enxofre (S). Descobriu-se que não é necessário reduzir os níveis de enxofre a níveis baixíssimos, tais como abaixo do limite de detecção de 1 ppm em peso, a fim de obter o resultado que objetiva-se com o controle do teor de enxofre. Muito pelo contrário, a presença de enxofre na mistura de metal traz benefícios técnicos.

[021]Descobriu-se que o enxofre liga-se muito prontamente ao cobre para formar sulfeto de cobre (tal como CuS), e que o sulfeto de cobre separa-se prontamente, por ação da gravidade, da mistura de metal líquido contendo os dois componentes principais do processo, isto é, estanho e chumbo. A presença de enxofre é, portanto, capaz de contribuir para a remoção do Cu em toda etapa do processo que visa a separar o Cu em uma borra sobrenadante. Os requerentes na verdade preferem envolver o S como uma substância química processual no processo de acordo com a presente invenção. Descobriu-se que a adição de enxofre contendo compostos químicos, tais como pirita (FeS), pode na verdade ser adequada a essa finalidade para ajudar a reduzir o teor de cobre da mistura de metal de acordo com a presente invenção, mas é preferível usar o enxofre elementar porque seu uso evita a introdução de um ou mais elementos químicos extras. Logo, o enxofre, em qualquer forma, e em particular o enxofre elementar, é, para os inventores, uma substância química processual bastante adequada à remoção de parte dos metais indesejados, em particular do cobre.

[022]A presença de enxofre na mistura de metal de acordo com a presente invenção, portanto, é um forte indício de que a mistura de metal de acordo com a presente invenção foi produzida como subproduto de um processo de produção de cobre. Como resultado, o metal inicial para o processo de acordo com a presente invenção possivelmente contém quantidades mensuráveis de cobre como impureza, tais como o nível especificado. O teor de cobre desses fluxos iniciais pode ser reduzido por uma variedade de etapas de processo possíveis, das quais a ligação do Cu com S é só mais uma. É bem provável que qualquer tratamento com S para a remoção do Cu deixe traços mensuráveis de S na mistura de metal. A presença de S na mistura de metal de acordo com a presente invenção, portanto, tem forte relação com a mistura de metal ter sido produzida como subproduto da produção de cobre, envolvendo de preferência uma etapa que compreende o tratamento com enxofre ou com um composto contendo S adequado.

[023]Descobriu-se ainda que a presença de enxofre na mistura de metal de acordo com a presente invenção não é incômoda contanto que também haja alguma fração de cobre presente, conforme especificado. A presença de S é capaz de contribuir em etapas de limpeza subsequentes para remover o Cu dos fluxos de metais menos nobres em sua trajetória para chegar a uma qualidade industrialmente aceitável. O S na mistura de metal de acordo com a presente invenção é, portanto, uma presença preferida, com benefícios vantajosos se revelando a jusante.

[024]O documento CN 1 899 738 A revela um processo de solda entre a manga interna e a manga externa de um material de poste para revestimento. A solda de brasagem, conforme especificada no documento, é preparada de propósito e diz-se conter principalmente Pb e Sn, um pouco de Sb, e adicionalmente não mais que 0,5% em peso de impurezas. As impurezas são adicionalmente especificadas como, entre outras, no máximo 0,08% em peso de Cu e no máximo 0,02% em peso de S. Não há revelação no documento CN 1 899 738 A de um material de solda que compreenda ao menos 1 ppm em peso de Cu e ao menos 0,0001% em peso, e por conseguinte também 1 ppm em peso, de enxofre. A solda de brasagem do documento CN 1 899 738 A não se destina à recuperação de Pb e/ou Sn de alta pureza a partir dela.

[025]Descobriu-se que a composição de acordo com a presente invenção pode ser prontamente submetida a uma etapa de destilação para remover a maior parte do chumbo nela por evaporação. Descobriu-se que essa destilação é capaz de produzir um fluxo superior rico em chumbo, o qual pode ser prontamente purificado ainda mais por meios convencionais para obter um produto de chumbo que corresponde a muitos dos padrões comerciais, e, ao mesmo tempo, produz um fluxo de fundo que é rico em estanho mas que também compreende a maior parte do antimônio (Sb) presente no produto do tratamento junto com uma presença mínima de chumbo (Pb). Descobriu-se que a presença de antimônio (Sb) pode não ser necessariamente um incômodo a essa separação contanto que o nível de antimônio permaneça dentro dos limites sensatos e que o nível prescrito de Pb permaneça no produto de fundo rico em Sn da operação de destilação. Os requerentes acreditam que o Pb que permanece no produto de Sn da destilação atua como solvente extra para o antimônio, até um nível significativo que pode ser tolerado conforme discutido mais abaixo neste documento. Os requerentes também acreditam que, ao não evaporar todo o Pb que chega com o insumo de solda, a maior parte do antimônio que chega com o insumo de solda à destilação a vácuo também permanece no produto de fundo, o que permite produzir um destilado de pB que permanece com baixo teor de antimônio e, por conseguinte, pode ser purificado mais prontamente para obter um produto de chumbo de alta pureza, também chamado de "chumbo mole", com as propriedades desejáveis para aplicações de chumbo particularmente sensíveis à composição.

[026]Descobriu-se ainda que o problema da formação de compostos intermetálicos durante a destilação a vácuo da mistura de metal de acordo com a presente invenção é adicionalmente atenuado ao deixar ao menos a concentração prescrita de chumbo no produto de fundo na etapa de destilação. Acredita-se que essa quantidade de chumbo exerce impacto benéfico para melhor manter os metais potencialmente nocivos em solução e reduzir sua tendência a formar compostos intermetálicos potencialmente prejudiciais.

[027]Descobriu-se ainda que a presença de uma quantidade mínima de chumbo no produto de fundo da destilação a vácuo realizada como parte do processo de acordo com a presente invenção facilita a remoção de qualquer prata ou outros metais preciosos no produto de fundo por meio de um cristalizador, usando uma técnica tal como descrita no documento CN102534249, que descreve uma operação cristalizadora em 4 etapas para purificar um fluxo de estanho bruto removendo a prata.

[028]Descobriu-se que o processo de acordo com a presente invenção é capaz de processar um insumo que é rico em chumbo, que contém quantidades significativas de estanho (Sn) e que contém antimônio (Sb), além de cobre (Cu), dentro de limites especificados e de produzir, por um lado, um destilado adequado para purificação adicional em um produto de chumbo de alta pureza e de grau comercial e, por outro, uma mistura de metal fundido líquido que é adequada para nova atualização em quantidades comercialmente importantes de vários dos metais presentes, em particular do estanho, do antimônio e do chumbo remanescente, mas possivelmente incluindo outros metais de valor, tais como metais preciosos, em particular a prata (Ag).

[029]Os requerentes destacam que o processo a montante que produz a solda bruta adequada como fluxo de insumo para o processo de acordo com a presente invenção opera tipicamente a uma temperatura elevada, tipicamente muito acima dos 500° C especificados, e sim na faixa de 700 a 1.000° C. Os requerentes destacam ainda que a última etapa do processo de acordo com a presente invenção, isto é, a etapa de destilação a vácuo, tipicamente deve ser realizada a uma temperatura ainda mais alta. Conforme explicado acima na seção de fundamentos da invenção, as típicas temperaturas para remover o chumbo do estanho por destilação a vácuo são de ao menos 900° C, muitas vezes de até 1.100° C.

[030]Os requerentes, portanto, sugerem que a etapa a) do processo de acordo com a presente invenção é contraintuitiva. Os requerentes sugerem que os versados na técnica prefeririam manter a solda à temperatura elevada à qual ela foi produzida, possivelmente até mesmo aquecendo-a mais, antes de submetê-la a uma etapa de destilação a vácuo para separar o chumbo do estanho. Os requerentes, contudo, descobriram que a etapa de resfriamento a) como parte do processo de acordo com a presente invenção é capaz de mover, sem a intervenção de nenhuma substância química extra, parte significativa dos componentes na solda que são indesejáveis no insumo para a etapa de destilação a vácuo, no contexto da presente invenção, a uma fase de borra sobrenadante, a qual torna-se assim disponível para ser separada da fase de metal líquido. Os requerentes descobriram que essa etapa de resfriamento contribui significativamente para criar uma fase de borra separada rica nos componentes indesejados, deixando para trás uma fase de metal líquido que contém menos desses componentes indesejáveis e que, portanto, é mais adequada para uma etapa de destilação a vácuo, que enfrentará menos problemas operacionais causados pela possível formação de compostos intermetálicos durante a etapa de destilação. Os requerentes descobriram que a etapa de resfriamento é particularmente capaz de reduzir o teor de cobre, níquel, ferro e/ou zinco na fase de solda líquida remanescente.

[031]Os requerentes sugerem que a etapa c) como parte do processo de acordo com a presente invenção também reduz a concentração dos metais indesejados na fase de metal líquido a caminho da destilação a vácuo. Essa etapa, contudo, consome substâncias químicas, conforme especificado. Os requerentes sugerem que a etapa de resfriamento a) traz a vantagem adicional de que a etapa de tratamento químico subsequente c) requer menos substâncias químicas. As uma ou mais substâncias químicas especificadas para a etapa c) acabam servindo como base, e essa base acaba na borra que é removida, ao menos na etapa d). A borra contém metais de valor, e é de interesse econômico reutilizar as fases de borra separadas da fase de metal líquido como parte do processo de acordo com a presente invenção para a recuperação dos metais de valor. Muitos dos processos conhecidos para recuperar esses metais desses fluxos de borra são, contudo, de caráter pirometalúrgico. Eles operam a temperaturas altíssimas, tão altas que a maior parte do aço estrutural do equipamento que entra em contato com os fluxos de processo de alta temperatura é tipicamente protegida com material refratário. As uma ou mais substâncias químicas usadas na etapa c) e que acabam na fase de borra separada na etapa d) são, contudo, agressivas à maioria dos materiais refratários tipicamente usados nas típicas etapas de processo de recuperação de metais não ferrosos pirometalúrgicas. Os requerentes sugerem que a etapa de resfriamento a), portanto, não só contribui para manter o nível das uma ou mais substâncias químicas introduzidas na etapa c) baixo, mas também em um nível aceitável para reutilizar a borra separada na etapa d) a fim de recuperar metais de valor a partir dela por meio de um processo pirometalúrgico.

[032]Descobriu-se que, na etapa de resfriamento b), principalmente o ferro e o níquel podem ligar-se quimicamente ao estanho e que esses compostos podem flutuar ao topo contanto que o fluxo de líquido subjacente contenha chumbo suficiente, conforme especificado em outras partes neste documento, e tenha, portanto, uma densidade suficientemente alta.

[033]Descobriu-se que a substância química introduzida na etapa c) é capaz de ligar-se a parte dos metais indesejados, principalmente ao zinco, e isso em uma forma que também sobe prontamente ao topo nas mesmas condições que as explicadas acima para a etapa b).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[034]A Figura ilustra um fluxograma de uma modalidade do processo de acordo com uma modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[035]A seguir, descrever-se-á a presente invenção com referência a modalidades específicas e com referência a certos desenhos, porém a invenção não se limita a esses mas somente às reivindicações. Quaisquer desenhos descritos são meramente esquemáticos e não exaustivos. Nos desenhos, o tamanho de alguns dos elementos pode ser exagerado e não proporcional às dimensões reais para fins de ilustração. As dimensões e as dimensões relativas não correspondem necessariamente a reduções reais para a prática da invenção.

[036]Ademais, os termos primeiro, segundo, terceiro e seus semelhantes na descrição e nas reivindicações são usados para distinguir entre elementos semelhantes e não necessariamente para descrever uma ordem sequencial ou cronológica. Esses termos são intercambiáveis em circunstâncias apropriadas, e as modalidades da invenção podem ocorrer em outras sequências que não as descritas ou ilustradas neste documento.

[037]Ademais, os termos topo, fundo, sobre, sob e seus semelhantes na descrição e nas reivindicações são usados para fins descritivos e não necessariamente para descrever posições relativas. Os termos assim usados são intercambiáveis em circunstâncias apropriadas, e as modalidades da invenção descritas neste documento podem ocorrer em outras orientações que não as descritas ou ilustradas neste documento.

[038]Conforme usado neste documento e nas reivindicações, os termos "compreender" e "incluir" são inclusivos ou abertos e não excluem elementos, componentes composicionais ou etapas de método adicionais não citados. Logo, os termos "compreender" e "incluir" abrangem os termos mais restritivos "consistir essencialmente em” e "consistir em".

[039]Salvo especificação em contrário, todos os valores dados neste documento incluem até e inclusive os extremos mencionados, e os valores dos constituintes ou componentes das composições são expressos pela porcentagem em peso ou % em peso de cada ingrediente na composição.

[040]Além disso, cada composto usado neste documento pode ser discutido de maneira intercambiável com sua fórmula química, nome químico, abreviação etc.

[041]Neste documento, e salvo especificação em contrário, as quantidades de metais e óxidos são expressas de acordo com a prática comum na pirometalurgia. A presença de cada metal é tipicamente expressa por sua presença total, independentemente de se o metal se faz presente em sua forma elementar (estado de oxidação = 0) ou em qualquer forma quimicamente ligada, tipicamente em forma oxidada (estado de oxidação > 0). No caso dos metais que podem ser reduzidos com relativa facilidade em suas formas elementares, e que podem ocorrer como metal fundido no processo pirometalúrgico, é um tanto comum expressar sua presença em termos de sua forma em metal elementar, mesmo quando a composição de uma escória ou borra é dada, em que a maior parte desses metais pode se fazer presente na verdade em uma forma oxidada e/ou quimicamente ligada. É por isso que a composição da mistura de metal de acordo com a presente invenção especifica os teores de Fe, Zn, Pb, Cu, Sb, Bi como metais elementares. Metais menos nobres são mais difíceis de reduzir em condições pirometalúrgicas não ferrosas e ocorrem em sua maior parte na forma oxidada. Esses metais tipicamente são expressos em termos de sua forma oxidada mais comum. Logo, composições de escória ou borra tipicamente dão o teor de Si, Ca, Al, Na respectivamente expresso por SiO2, CaO, Al2O3, Na2O.

[042]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende no máximo 0,10% em peso do total de cromo (Cr), manganês (Mn), vanádio (V), titânio (Ti) e tungstênio (W) juntos, de preferência no máximo 0,010%, mais preferivelmente no máximo 0,005%, ainda mais preferivelmente no máximo 0,0010%, de preferência no máximo 0,0005%, mais preferivelmente no máximo 0,0001% em peso de cromo (Cr), manganês (Mn), vanádio (V), titânio (Ti) e tungstênio (W) juntos. Descobriu-se que o risco à formação de compostos intermetálicos potencialmente prejudiciais diminui ao manter a presença desses compostos abaixo de níveis mais baixos.

[043]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende ao menos 0,0001% em peso do total de cromo (Cr), manganês (Mn), vanádio (V), titânio (Ti) e tungstênio (W) juntos, de preferência ao menos 0,0005% em peso, mais preferivelmente ao menos 0,0010% em peso, ainda mais preferivelmente ao menos 0,0020% em peso, de preferência ao menos 0,0030% em peso, mais preferivelmente ao menos 0,0050% em peso, ainda mais preferivelmente ao menos 0,010% em peso do total de cromo (Cr), manganês (Mn), vanádio (V), titânio (Ti) e tungstênio (W) juntos. Descobriu-se que não é essencial, para obter uma operação de destilação satisfatória, remover esses compostos a níveis baixíssimos, tais como abaixo de seu limite de detecção de cerca de 1 ppm em peso. Por outro lado, descobriu-se também que a remoção desses compostos a níveis baixíssimos requer esforços, etapas de processo, substâncias químicas e atenção extras significativos, e que o ganho extra no processo de destilação não justifica o esforço. Descobriu-se, portanto, que é benéfico manter a presença desses compostos dentro de dois limites mensuráveis, conforme especificados acima.

[044]Em uma modalidade, a composição de insumo de metal fundido líquido que é pré-tratada no processo de acordo com a presente invenção compreende ao menos 0,5%, mais preferivelmente ao menos 0,75%, ainda mais preferivelmente ao menos 1,0%, de preferência ao menos 1,5%, mais preferivelmente ao menos 2,0%, ainda mais preferivelmente ao menos 2,5%, mais preferivelmente ainda ao menos 3,0% do total de cromo (Cr), manganês (Mn), vanádio (V), titânio (Ti), tungstênio (W), cobre (Cu), níquel (Ni), ferro (Fe), alumínio (Al) e/ou zinco (Zn) juntos. Descobriu-se que uma solda bruta contendo esses compostos nos níveis conforme especificados pode ser prontamente pré-tratada com êxito pelo processo de acordo com a presente invenção de modo que a destilação a vácuo a jusante seja capaz de operar sem sofrer com a formação de compostos intermetálicos por muito tempo. Isso traz a vantagem de que o processo de acordo com a presente invenção é capaz de processar uma solda bruta que pode ser obtida pelo processamento pirometalúrgico de uma ampla variedade de materiais brutos e com o uso de uma ampla variedade de materiais auxiliares contendo metal nas etapas de processo a montante. Particularmente vantajosa é a capacidade de processar uma solda obtida como subproduto de operações de fundição e refino do cobre que é alimentado com materiais brutos secundários. Esses materiais brutos secundários podem advir de uma ampla variedade de origens e, portanto, conter uma ampla variedade de outros compostos, em particular outros metais além do chumbo e/ou estanho. Outra vantagem é que o teor de cobre da solda bruta destina à destilação a vácuo também não precisa ser reduzido a níveis baixíssimos, o que reduz a pressão por qualidade sobre o desempenho das etapas de processo a montante e, portanto, permite a essas etapas de processo mais liberdade e, com isso, maior eficiência e/ou capacidade dentro das mesmas limitações de equipamento. Os requerentes descobriram que as etapas de pré-tratamento do processo de acordo com a presente invenção são prontamente capazes de lidar com os níveis significativos dos componentes indesejados conforme especificados. Além disso, os níveis especificados desses componentes não necessariamente levam a um consumo mais alto de substâncias químicas processuais e a maiores problemas em qualquer etapa pirometalúrgica para a recuperação dos metais de valor da borra que é removida na etapa d) porque a maioria dos componentes indesejados pode já ser removível ou mesmo ser removida pelos meios físicos especificados, tal como na etapa b).

[045]Em uma modalidade, a composição de insumo de metal fundido líquido que é pré-tratada no processo de acordo com a presente invenção compreende no máximo 10,0%, de preferência no máximo 8,0%, mais preferivelmente no máximo 6,0%, ainda mais preferivelmente no máximo 5,0%, de preferência no máximo 4,0%, mais preferivelmente no máximo 3,0%, ainda mais preferivelmente no máximo 2,0%, do total de cromo (Cr), manganês (Mn), vanádio (V), titânio (Ti), tungstênio (W), cobre (Cu), níquel (Ni), ferro (Fe), alumínio (Al) e/ou zinco (Zn) juntos. Descobriu-se que o respeito ao limite superior conforme prescrito permite que as etapas de pré-tratamento do processo de acordo com a presente invenção tenham desempenho mais eficaz para obter os resultados desejados, e isto de uma maneira mais eficiente porque os requisitos em termos de energia e substâncias químicas permanecem limitados, práticos e econômicos. Outra vantagem de uma presença limitada dos componentes especificados é que a quantidade de borra permanece limitada. Qualquer borra removida inevitavelmente traz consigo alguns metais de valor. A borra, portanto, também representa perda de metais de valor dos fluxos de processo principais destinados a recuperar os metais desejados, neste contexto principalmente estanho e/ou chumbo, mas incluindo possivelmente outros metais, tais como antimônio e metais preciosos. Ainda que a borra seja reciclada a um ponto a montante no processo de acordo com a presente invenção, a quantidade de metais desejados sendo reciclados com a borra representa uma ineficácia processual. A redução dessa perda e/ou ineficácia processual pelos limites especificados acima é, portanto, uma vantagem do processo como um todo. Outra vantagem dessa característica é também que haverá menos chumbo circulando no processo como um todo no qual a composição de insumo de metal é produzida e pré-tratada. O processamento de fluxos de metal contendo chumbo a temperaturas elevadas representa seus próprios problemas de higiene industrial. A característica especificada, portanto, também contribui para um problema de higiene industrial menor e/ou mais reservado associado à recuperação de estanho e/ou chumbo como subproduto da produção de cobre ou de outros metais não ferrosos.

[046]Em uma modalidade, a composição de insumo de metal fundido líquido que é pré-tratada no processo de acordo com a presente invenção é disponibilizada a uma temperatura de ao menos 510° C, de preferência de ao menos 520° C, mais preferivelmente de ao menos 550° C, ainda mais preferivelmente de ao menos 575° C, de preferência de ao menos 600° C, mais preferivelmente de ao menos 650° C, ainda mais preferivelmente de ao menos 700° C, de preferência de ao menos 750° C, mais preferivelmente de ao menos 775° C, ainda mais preferivelmente de ao menos 800° C, mais preferivelmente ainda de ao menos 830° C. Descobriu-se que uma temperatura de insumo mais alta contribui para um fluxo de insumo mais fluido no processo a montante onde o fluxo de insumo é preparado. Descobriu-se também que, a uma temperatura mais alta, os compostos intermetálicos que se formam entre o cobre e o estanho, e que, portanto, precisam ser removidos até certo ponto como parte da presente invenção, são então propensos a capturar menos estanho para a mesma quantidade de cobre. Sendo assim, uma temperatura mais alta contribui para uma remoção mais eficiente da contaminação por cobre porque os compostos intermetálicos removidos levam consigo então menos do estanho valioso da composição de metal fundido, que segue seu percurso rumo aos produtos prime. Descobriu-se ainda que uma temperatura de insumo mais alta da solda bruta permite que as etapas de pré-tratamento sejam mais eficazes e eficientes. Descobriu-se, por exemplo, que uma temperatura de insumo mais alta abre mais espaço para o resfriamento, e que uma trajetória de resfriamento de maior alcance é mais eficaz na remoção dos compostos de metal alvo, isto é, os que são capazes de formar compostos intermetálicos a jusante na destilação, em particular na remoção de cobre.

[047]Em uma modalidade, a composição de insumo de metal fundido líquido que é pré-tratada no processo de acordo com a presente invenção é disponibilizada a uma temperatura de no máximo 1.000° C, de preferência de no máximo 980° C, mais preferivelmente de no máximo 960° C. Descobriu-se que limitar a temperatura de insumo abaixo dos limites especificados traz a vantagem de que o requisito de energia de etapas a montante no processo permanece prático, suficientemente eficaz e econômico. Temperaturas mais altas, acima dos limites especificados, não provaram trazer benefícios extras suficientes para justificar a entrada de energia extra, não importa a forma como essa entrada de energia ocorra, incluindo energia química.

[048]Em uma modalidade, a composição de insumo de metal fundido líquido que é pré-tratada no processo de acordo com a presente invenção é resfriada a uma temperatura de no máximo 820° C, de preferência de no máximo 800° C, mais preferivelmente de no máximo 750° C, ainda mais preferivelmente de no máximo 700° C, mais preferivelmente ainda de no máximo 650° C, de preferência de no máximo 600° C, ainda mais preferivelmente de no máximo 550° C, de preferência de no máximo 525° C, mais preferivelmente de no máximo 500° C, ainda mais preferivelmente de no máximo 450° C, de preferência de no máximo 400° C, mais preferivelmente de no máximo 370° C, ainda mais preferivelmente de no máximo 360° C, de preferência de no máximo 350° C, mais preferivelmente de no máximo 345° C, ainda mais preferivelmente de no máximo 330° C, de preferência de no máximo 320° C, mais preferivelmente de no máximo 310° C para produzir um banho contendo uma primeira borra sobrenadante que, por ação da gravidade, flutua sobre uma primeira fase de metal fundido líquido. Descobriu-se que o resfriamento da solda remove ao menos parte de vários dos metais menos desejados, em particular do cobre, mas também do níquel, ferro, zinco e alumínio, e do cromo, manganês, vanádio, titânio e tungstênio, se algum desses se fizer presente. Descobriu-se ainda que, quando a trajetória de resfriamento é mais ampla e/ou atinge temperaturas mais baixas, mais desses metais deixam a solução e acabam na borra sobrenadante. Quanto mais ampla a trajetória de resfriamento, mais propenso é que a etapa de resfriamento divida-se em diferentes etapas de resfriamento sucessivas, de preferência combinadas à remoção intermediária da borra. Isso traz a vantagem de que, ao todo, menos borra precisa ser removida para remover a mesma quantidade de metais indesejados e de que a quantidade total de borra contém menos dos metais alvo do processo como um todo, que são principalmente chumbo e/ou estanho, mas incluem também os vários metais preciosos que podem se fazer presentes na solda e, em circunstâncias específicas, também o antimônio (Sb) que pode se fazer presente. Descobriu-se também que quanto mais fria a solda bruta, maior sua densidade, o que é benéfico para a separação da borra por ação da gravidade porque este vem mais facilmente a flutuar sobre a fase de metal líquido, mais densa.

[049]Em uma modalidade, a composição de insumo de metal fundido líquido que é pré-preparada no processo de acordo com a presente invenção é resfriada a uma temperatura de ao menos 230° C, de preferência de ao menos 232° C, mais preferivelmente de ao menos 240° C, ainda mais preferivelmente de ao menos 250° C, mais preferivelmente de ao menos 270° C, ainda mais preferivelmente de ao menos 280° C, de preferência de ao menos 290° C, mais preferivelmente de ao menos 300° C, ainda mais preferivelmente de ao menos 310° C, de preferência de ao menos 320° C, mais preferivelmente de ao menos 325° C, ainda mais preferivelmente de ao menos 328° C. Descobriu-se que, graças a esse limite inferior da etapa de resfriamento, há menos estanho consumido na ligação com a mesma quantidade de cobre que precisa ser removida. Sem a intenção de se prender à teoria, os requerentes acreditam que isso se deve à formação de Cu6Sn5 tornar-se mais favorecida e à formação de Cu3Sn tornar-se menos favorecida às temperaturas mais baixas. O limite inferior da etapa de resfriamento, portanto, reduz a quantidade de estanho de valor que precisa ser removida junto com a mesma quantidade de cobre na borra. Ainda que essa borra seja opcionalmente reciclada a montante no processo, essa característica representa uma melhoria à eficácia porque menos estanho precisa ser reciclado nesse processo para a mesma quantidade de cobre que é removida pela etapa de resfriamento do processo de acordo com a presente invenção.

[050]Na etapa de resfriamento, descobriu-se ainda que é preferível respeitar a temperatura mínima conforme especificada porque isso garante que o metal permaneça líquido e que sua viscosidade permaneça suficientemente baixa para permitir que os sólidos que se formam, pelo resfriamento e/ou pelas reações químicas que são ativadas pela adição de compostos químicos, possam subir à superfície e ser removidos da fase de metal líquido subjacente por escumação.

[051]O principal objetivo de adicionar o composto prescrito na etapa c) do processo de acordo com a presente invenção é o de remover a maior parte de qualquer zinco que possa se fazer presente na solda bruta.

[052]Em uma modalidade, o produto de fundo obtido pelo processo de acordo com a presente invenção na etapa de destilação pela remoção de cobre compreende mais de 0,60% em peso de chumbo, de preferência ao menos 0,65% em peso de chumbo, mais preferivelmente ao menos 0,70% em peso de chumbo, ainda mais preferivelmente ao menos 0,75% em peso de chumbo, de preferência ao menos 0,80% em peso de chumbo, de preferência ao menos 1,0% em peso, mais preferivelmente ao menos 1,5% em peso, ainda mais preferivelmente ao menos 2,0% em peso, de preferência ao menos 3,0% em peso, mais preferivelmente ao menos 4,0% em peso, ainda mais preferivelmente ao menos 5,0% em peso, e mais preferivelmente ainda ao menos 6,0% em peso de chumbo. Acredita-se que teores mais altos de Pb remanescentes no produto de Sn da destilação podem atuar como um solvente extra, por exemplo, para a quantidade de antimônio, que pode se fazer presente no insumo para a etapa de destilação. Esse efeito de solvência pode favorecer a separação na etapa de destilação. O principal objetivo da etapa de destilação a vácuo como parte do processo de acordo com a presente invenção consiste em evaporar o chumbo (Pb) e produzir um produto superior contendo chumbo que seja adequado a ser limpo adicionalmente por meios convencionais para produzir um produto de chumbo de alta pureza, o chamado “chumbo mole”. Acredita-se que deixar uma quantidade de chumbo no produto de fundo na etapa de destilação ajuda a atingir esse objetivo ao fornecer uma fase líquida que permanece atrativa para muitos dos metais que não o chumbo, reduzindo assim o desejo desses metais de tornarem-se voláteis bem como sua tendência a escapar da fase líquida e acabar no produto superior da etapa de destilação. Acredita-se que esse benefício é intensificado ao deixar uma concentração mais alta de chumbo no produto de fundo na etapa de destilação. Acredita-se que esse benefício seja particularmente mais importante para qualquer antimônio que se faça presente no insumo para a etapa de destilação do processo de acordo com a presente invenção.

[053]Descobriu-se ainda que os problemas da formação de compostos intermetálicos durante a destilação a vácuo da mistura de metal de acordo com a presente invenção são atenuados ainda mais ao deixar uma presença mais relevante de chumbo no produto de fundo na etapa de destilação. Acredita-se que a quantidade mais alta de chumbo exerce impacto benéfico para melhor manter os metais potencialmente nocivos em solução e reduzir sua tendência a formar compostos intermetálicos potencialmente prejudiciais durante a etapa de destilação a montante. Sem se pender à teoria, os requerentes acreditam que esse efeito decorre da diluição, mas suspeitam que pode haver fatores adicionais com papel na redução do risco à formação de compostos intermetálicos nas condições que ocorrem na etapa de destilação a vácuo.

[054]Em uma modalidade, o produto de fundo obtido na etapa de destilação pela remoção do chumbo compreende no máximo 10,0% em peso de chumbo, de preferência no máximo 9,0% de chumbo, mais preferivelmente no máximo 8,0%, ainda mais preferivelmente no máximo 7,0% em peso, de preferência no máximo 6,5% em peso, mais preferivelmente no máximo 6,0% em peso, ainda mais preferivelmente no máximo 5,0% e mais preferivelmente ainda no máximo 4,0% em peso de chumbo. Descobriu-se que não ultrapassar esse nível prescrito de chumbo no produto de fundo na etapa de destilação traz a vantagem a jusante de facilitar a separação adicional dos diferentes metais presentes no produto de fundo para obter um produto de estanho principal que cumpre a maioria dos padrões da indústria internacional para um grau de estanho de alta qualidade. Descobriu-se ainda que manter o teor de chumbo entre os limites prescritos permite um equilíbrio prático e econômico entre, por um lado, os benefícios obtidos pela presença do chumbo no líquido durante toda a etapa de destilação e, por outro, a tarefa a jusante de atualizar o produto de fundo da destilação em ao menos um produto prime de estanho de alto valor em combinação a um ou mais subprodutos contendo os demais metais presentes no produto de fundo da destilação, subprodutos esses adequados para novo processamento e para atualizá-los prontamente em fluxos de subproduto de alto valor. Descobriu-se ainda que uma presença limitada de chumbo no produto de fundo é benéfica se também houver metais preciosos presentes, e esses metais preciosos devem ser recuperados a jusante da etapa de destilação de seu fluxo de fundo. Essa recuperação pode ser realizada, por exemplo, em um cristalizador, tal como o descrito no documento CN102534249 para remover a prata de um produto de estanho bruto contendo alto teor de prata e que pode assim separar uma fase rica em Sn cristalino de um dreno de líquido no qual os metais preciosos concentram-se junto com a maior parte do chumbo presente, mas com inevitavelmente alguma fração do estanho, mais valioso, remanescente. Descobriu- se que limitar a quantidade de chumbo remanescente na parte do fundo da destilação a vácuo reduz a quantidade de dreno em um cristalizador desse tipo e leva a um dreno que é mais concentrado nos metais preciosos desejados, e, por conseguinte, mais interessante para novo processamento a fim de recuperar os metais preciosos. Outro benefício é que menos do estanho de valor perde-se no dreno e permanece disponível no fluxo que leva ao produto prime de estanho.

[055]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende ao menos 15% em peso de estanho, de preferência ao menos 20%, mais preferivelmente ao menos 22%, mais preferivelmente ainda ao menos 24% em peso, de preferência ao menos 26% em peso, mais preferivelmente ao menos 28% em peso, mais preferivelmente ainda ao menos 30% em peso de estanho. Descobriu-se que uma quantidade mais alta de estanho na solda reduz o ponto de fusão da mistura, com a vantagem de que o pré-tratamento da solda bruta para preparar a solda para uma destilação a vácuo impecável possui uma faixa de temperatura mais ampla ao dispor. Como mencionado em outras partes neste documento, isso traz a vantagem de que mais dos metais alvo podem emergir da solução e acabar na borra, que pode ser prontamente removida da fase de metal fundido. Descobriu-se também que o metal estanho de alta pureza que pode ser recuperado da mistura de metal de acordo com a presente invenção tem mais demanda em comparação ao metal chumbo de alta pureza que pode ser recuperado da mesma mistura de metal. O produto prime de estanho oriundo da mistura de metal é, portanto, de maior valor econômico do que qualquer produto prime contendo chumbo. Sendo assim, um teor mais alto de estanho aumenta o interesse econômico na mistura de metal de acordo com a presente invenção como matéria-prima para recuperar metal estanho com alta pureza.

[056]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende de preferência ao menos 50%, mais preferivelmente ao menos 55%, ainda mais preferivelmente ao menos 60% em peso de chumbo. Descobriu-se que uma quantidade mais alta de chumbo na mistura de metal líquido melhora a separação da borra a partir da fase de metal líquido. Com a concentração mais alta de chumbo no metal líquido, a borra, tipicamente menos densa, vem a flutuar com mais rapidez e mais prontamente sobre a fase de metal líquido e forma uma fase de borra separada mais clara que pode ser removida com menos incorporação da solda, e, por conseguinte, dos valiosos estanho e chumbo. Nessas circunstâncias, a borra, portanto, contém menos dos valiosos metais estanho e chumbo. Mais do estanho e chumbo permanece, portanto, disponível na solda pré- tratada para atualização em produtos prime de alto valor. Caso a borra seja reciclada a uma etapa processual a montante da etapa de pré-tratamento do processo de acordo com a presente invenção, a melhor separação reduz a quantidade de estanho e chumbo que é reciclada a montante e a quantidade que precisa ser processada para acabar no insumo de solda bruta ao processo de acordo com a presente invenção. Descobriu-se também que um teor mais alto de chumbo, representando assim tipicamente um teor de estanho mais baixo na solda, traz a vantagem de que a solubilidade do cobre na solda diminui, o que leva a um teor mais baixo de cobre no produto prime de estanho final oriundo do produto de fundo da destilação a vácuo e aumenta o valor econômico desse produto prime de estanho e/ou reduz o fardo de remover os traços remanescentes de cobre em uma etapa a jusante no processo, além do trabalho associado a recuperar qualquer borra criada nessa etapa a jusante do processo.

[057]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende no máximo 80% em peso de chumbo, de preferência no máximo 75%, mais preferivelmente no máximo 70%, ainda mais preferivelmente no máximo 65%, de preferência no máximo 60% em peso de chumbo. Descobriu-se também que uma quantidade excessiva de chumbo na mistura de metal líquido não intensifica adicionalmente a vantagem associada a uma quantidade mais alta de chumbo na mistura de acordo com a presente invenção. Descobriu-se ainda que uma quantidade excessiva de chumbo dilui o estanho, mais valioso, na mistura de metal, reduzindo assim o interesse nessa mistura de metal como insumo para a recuperação de estanho de alta pureza.

[058]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende ao menos 91% em peso de estanho e chumbo juntos, de preferência ao menos 92%, mais preferivelmente ao menos 93%, ainda mais preferivelmente ao menos 94%, mais preferivelmente ainda ao menos 95%, de preferência ao menos 96%, mais preferivelmente ao menos 96,5%, ainda mais preferivelmente ao menos 97%, mais preferivelmente ainda ao menos 97,5%, de preferência ao menos 98%, mais preferivelmente ao menos 98,5%, ainda mais preferivelmente ao menos 98,7% em peso de estanho e chumbo juntos. A mistura de metal de acordo com a presente invenção é de interesse como fluxo de insumo para a recuperação de estanho e chumbo de alta pureza, com a etapa de destilação a vácuo do processo de acordo com a presente invenção como elemento importante no processo. Um teor mais alto de estanho e chumbo juntos, portanto, aumenta a quantidade de produtos prime que pode ser recuperada da mistura de metal e diminui a quantidade de fluxos de subproduto de valor normalmente de fundo que pode emergir da purificação adicional dos produtos da destilação em fluxos de produto prime. Isso reduz o fardo necessário para remover esses produtos não prime a um nível que é imposto pelas especificações de produto prime e que desejavelmente deve cumprir ao máximo possível os padrões de comércio internacional em vigor. Esse fardo compreende consumo de substâncias químicas e energia, mas também custos de investimento com recursos humanos e equipamentos. Sendo assim, o teor mais alto de estanho e chumbo aumenta o interesse econômico na mistura de metal de acordo com a presente invenção como matéria-prima para recuperar metal estanho com alta pureza, bem como metal chumbo em formas economicamente aceitáveis.

[059]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende ao menos 2 ppm em peso de cobre, mais preferivelmente ao menos 3 ppm, ainda mais preferivelmente ao menos 4 ppm, mais preferivelmente ainda ao menos 5 ppm em peso de cobre, de preferência ao menos 6 ppm, mais preferivelmente ao menos 7 ppm, ainda mais preferivelmente ao menos 8 ppm, mais preferivelmente ainda ao menos 9 ppm em peso de cobre, de preferência ao menos 10 ppm, mais preferivelmente ao menos 12 ppm, ainda mais preferivelmente ao menos 14 ppm, mais preferivelmente ainda ao menos 15 ppm em peso de cobre, de preferência ao menos 16 ppm, mais preferivelmente ao menos 18 ppm e ainda mais preferivelmente ao menos 20 ppm em peso de cobre. Descobriu-se que as quantidades aqui especificadas de cobre podem ser deixadas na mistura de metal de acordo com a presente invenção sem destruir a utilidade da mistura de metal como fluxo de insumo para a etapa de destilação a vácuo, portanto sem reduzir significativamente ou destruir o efeito que é obtido pela presente invenção, isto é, sem aumentar o risco de que uma etapa de destilação a vácuo realizada sobre a mistura de metal não seja mais capaz de operar em modo contínuo por muito tempo sem enfrentar problemas de compostos intermetálicos compreendendo cobre que prejudicam as operações. Descobriu-se que os problemas identificados podem ser reduzidos a um nível aceitável, dos pontos de vista prático e econômico, quando pequenas quantidades de cobre, conforme especificadas, permanecem presentes na mistura de metal de acordo com a presente invenção quando usada como insumo de solda para a etapa de destilação.

[060]Os níveis mais altos de cobre permitidos na mistura de metal, conforme especificados acima, também trazem a vantagem de que os processos a montante dos quais o fluxo de insumo do processo da presente invenção deriva desfrutam de maior liberdade de operação. Esses processos podem até mesmo fazer parte da recuperação pirometalúrgica do metal cobre. Os processos que produzem uma solda bruta como subproduto de acordo com o fluxo de insumo para o processo de acordo com a presente invenção podem recuperar metais prime que não o estanho e/ou chumbo a partir de uma variedade muito mais ampla de possíveis materiais brutos, tanto primários como secundários, e inclusive de materiais contendo metal no fim de sua vida útil.

[061]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende no máximo 4.500 ppm em peso de cobre, de preferência no máximo 4.000 ppm, mais preferivelmente no máximo 3.500 ppm, ainda mais preferivelmente no máximo 3.000 ppm, mais preferivelmente ainda no máximo 2.500 ppm, de preferência no máximo 2.000 ppm, mais preferivelmente no máximo 1.500 ppm, ainda mais preferivelmente no máximo 1.250 ppm, mais preferivelmente ainda no máximo 1.000 ppm, de preferência no máximo 800 ppm, mais preferivelmente no máximo 600 ppm, ainda mais preferivelmente no máximo 400 ppm, mais preferivelmente ainda no máximo 200 ppm, de preferência no máximo 150 ppm, mais preferivelmente no máximo 100 ppm, ainda mais preferivelmente no máximo 75 ppm de cobre. Descobriu-se que quanto menor a concentração de cobre na mistura de metal de acordo com a presente invenção, menor o risco à formação de compostos intermetálicos quando a mistura de metal for submetida a destilação a vácuo para remover ao menos parte do chumbo na mistura por evaporação. Descobriu-se ainda que quanto menor a presença de cobre na mistura de metal de acordo com a presente invenção, menor a concentração de cobre nos fluxos de produto advindos da destilação a vácuo a jusante. Isso reduz o fardo na remoção adicional de cobre desses fluxos em seu percurso rumo a tornar- se produtos prime, em particular em termos de consumo de substâncias químicas e em termos de quantidades de subprodutos formados, que de preferência são reciclados a montante do processo de acordo com a presente invenção, e, por conseguinte, também em termos de reduzir os efeitos potencialmente danosos dessas substâncias químicas nessa operação de reciclagem, tais como atacar o material refratário em uma etapa pirometalúrgica.

[062]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende no máximo 0,10% em peso de zinco (Zn), de preferência no máximo 0,010%, mais preferivelmente no máximo 0,0050%, ainda mais preferivelmente no máximo 0,0010%, de preferência no máximo 0,0005%, mais preferivelmente no máximo 0,0001% em peso de zinco. Descobriu-se que uma destilação a vácuo realizada sobre a mistura de metal de acordo com a presente invenção pode ser particularmente sensível à presença de zinco. O zinco é, em primeiro lugar, capaz de formar compostos intermetálicos e, por conseguinte, contribui para o problema de que trata a presente invenção. O zinco também é um metal um tanto volátil e qualquer zinco presente também pode tornar-se ao menos parcialmente parte da fase de vapor dentro do equipamento de destilação. O aquecimento no equipamento de destilação é muito frequentemente realizado eletricamente enviando uma corrente elétrica através de eletrodos de aquecimento dentro do equipamento de destilação. Descobriu-se que o controle da presença de zinco dentro dos limites prescritos diminui o risco de que arcos elétricos ocorram entre dois pontos desses eletrodos de aquecimento, que podem situar-se próximos um do outro e entre os quais há uma diferença de tensão elétrica. Esses arcos elétricos representam um curto no circuito elétrico da instalação de aquecimento e são com frequência a causa do desligamento imediato do equipamento. Em caso de ausência ou avaria dos fusíveis, estes podem causar dano ao transformador e conversor CA/CC no sistema elétrico. Os arcos danificam e possivelmente destroem os eletrodos e, além disso, também podem queimar a parede do forno e perfurá-la, em particular quando traçados entre um eletrodo e a parede do forno.

[063]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende ao menos 0,0001% em peso de zinco (Zn), de preferência ao menos 0,0005%, mais preferivelmente 0,0010%, ainda mais preferivelmente ao menos 0,0050%, de preferência ao menos 0,010%, mais preferivelmente ao menos 0,050% em peso de zinco. Descobriu-se que não é necessário remover o zinco a níveis excessivamente baixos para atenuar suficientemente os problemas que ele pode vir a causar durante a destilação a vácuo da mistura de metal de acordo com a presente invenção. Descobriu-se que pequenas quantidades de zinco, conforme especificadas, podem, portanto, ser deixadas na mistura de metal como insumo para a destilação a vácuo. Descobriu-se que, com os limites especificados, é possível atingir prontamente os baixos níveis desejados de zinco nos produtos prime finais.

[064]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende no máximo 0,10% em peso de níquel (Ni), de preferência no máximo 0,050%, mais preferivelmente no máximo 0,010%, de preferência no máximo 0.0050%, mais preferivelmente no máximo 0,0010% em peso de níquel (Ni). O níquel é um metal que se faz presente em muitos materiais brutos disponíveis para a recuperação de metais não ferrosos, em particular em materiais brutos secundários, e em particular em materiais no fim de sua vida útil. Sendo assim, na recuperação de metais não ferrosos, é importante que o processo seja capaz de lidar com a presença de níquel. Ademais, os processos pirometalúrgicos para recuperar metais não ferrosos muitas vezes consomem quantidades significativas de ferro como processo químico. É vantajoso poder usar materiais secundários contendo ferro para essa finalidade. Esses materiais também podem conter, além de altas quantidades de ferro, quantidades modestas de níquel. Também é vantajoso poder lidar com esses tipos de substâncias químicas processuais. O níquel, contudo, também é um metal que pode formar compostos intermetálicos durante a destilação a vácuo. Descobriu-se que um controle dentro dos limites especificados da quantidade de níquel presente na mistura de metal de acordo com a presente invenção é capaz de reduzir suficientemente o risco à formação de compostos intermetálicos contendo níquel durante a destilação a vácuo da mistura de metal. Descobriu-se ainda que é preferível reduzir o teor de níquel no insumo de solda para a etapa de destilação a vácuo, em vez de remover maiores quantidades de níquel a jusante no processo. Essa remoção de níquel a jusante tipicamente é realizada junto com a remoção de arsênio (As) e/ou antimônio (Sb) e traz consigo o risco de gerar os gases altamente tóxicos arsina (AsH3) e/ou estibina (SbH3). A remoção de níquel abaixo dos limites especificados, portanto, também reduz o risco a jusante de geração de gases tóxicos e, portanto, também é uma medida de segurança e higiene industrial.

[065]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende ao menos 0,0005% em peso de níquel (Ni), de preferência ao menos 0,0010%, mais preferivelmente ao menos 0,0050%, de preferência ao menos 0,010%, mais preferivelmente ao menos 0,050% em peso de níquel (Ni). Descobriu-se que não é essencial reduzir o níquel a níveis baixíssimos, tais como abaixo do limite de detecção de 1 ppm em peso. Descobriu-se que a manutenção dentro dos limites especificados da quantidade de níquel presente na mistura de metal de acordo com a presente invenção é capaz de reduzir suficientemente o risco à formação de compostos intermetálicos contendo níquel durante a destilação a vácuo da mistura de metal, bem como de evitar maiores riscos à segurança e higiene industrial a jusante associados à possível geração de gás arsina e/ou estibina, ao mesmo tempo em que evitam-se esforços desnecessários na limpeza da mistura de metal em seu preparo como insumo para a destilação a vácuo.

[066]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende no máximo 10% em peso de antimônio (Sb), de preferência no máximo 8%, mais preferivelmente no máximo 6%, de preferência menos de 6%, ainda mais preferivelmente no máximo 5,5%, de preferência no máximo 5,0%, mais preferivelmente no máximo 4,5%, ainda mais preferivelmente no máximo 4,0%, mais preferivelmente ainda no máximo 3,5%, de preferência no máximo 3,0%, mais preferivelmente no máximo 2,5%, ainda mais preferivelmente no máximo 2.0%, de preferência no máximo 1,5%, mais preferivelmente no máximo 1,1% em peso de antimônio (Sb). Descobriu-se que o antimônio pode ser permitido na mistura de metal de acordo com a presente invenção, dentro de limites específicos, sem criar problemas quando a mistura de metal for usada como insumo para a destilação a vácuo. Descobriu-se que é importante manter a quantidade de antimônio abaixo do limite superior especificado porque o antimônio também pode evaporar, ao menos em parte, nas condições de destilação. Se o nível de antimônio for mais alto, a quantidade de antimônio que deixa a etapa de destilação com o produto superior contendo alto teor de chumbo poderá tornar-se significativa. A fim de obter o produto de chumbo prime com maior pureza satisfazendo os padrões desejados da indústria, essa quantidade de antimônio precisa ser removida desse fluxo de chumbo nas etapas de limpeza convencionais a jusante da etapa de destilação. Uma quantidade de antimônio acima do limite especificado aumenta o fardo dessas etapas de limpeza a jusante e aumenta a quantidade de fluxos de subproduto contendo o antimônio. Como esses fluxos de subproduto também podem conter quantidades significativas de chumbo, esse chumbo nos subprodutos não acaba no produto de chumbo prime e ao menos reduz a eficácia da operação como um todo. Quantidades excessivas de antimônio também tendem a aumentar a temperatura de fusão do líquido enriquecido com estanho no equipamento de destilação a jusante. Isso exigiria operar a temperaturas ainda mais altas, o que aumentaria o desgaste do equipamento.

[067]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende mais de 0,42% em peso de antimônio (Sb), de preferência ao menos 0,43%, mais preferivelmente ao menos 0,45%, ainda mais preferivelmente ao menos 0,47%, de preferência ao menos 0,50%, mais preferivelmente ao menos 0,55%, ainda mais preferivelmente ao menos 0,60%, mais preferivelmente ainda ao menos 0,65%, de preferência ao menos 0,75%, mais preferivelmente ao menos 1,0%, ainda mais preferivelmente ao menos 1,5%, de preferência ao menos 2,0%, mais preferivelmente ao menos 2,5% em peso de antimônio (Sb). Descobriu-se que a mistura de metal de acordo com a presente invenção pode conter quantidades mensuráveis, e até significativas, de antimônio dentro dos limites especificados, sem que essa presença de antimônio traga prejuízos significativos à etapa de destilação a vácuo a jusante à qual a mistura de metal pode ser submetida. Descobriu-se que isso oferece liberdade de operação extra aos processos a montante dos quais deriva o fluxo de insumo para o processo de acordo com a presente invenção. Graças a essa possibilidade de certa quantidade de antimônio na solda bruta que eles produzem como fluxo intermediário e como insumo para o processo de acordo com a presente invenção, esses processos a montante são capazes de aceitar uma quantidade de materiais brutos na qual o antimônio se faz presente. O antimônio pode se fazer presente em uma variedade de matérias- primas primárias e secundárias para metais não ferrosos, bem como em muitos materiais no fim de sua vida útil. O antimônio pode, por exemplo, se fazer presente no chumbo que foi usado desde a era dos Romanos para instalações sanitárias. Esses materiais agora podem tornar-se disponíveis como materiais de demolição, muitas vezes em combinação ao cobre para tubulações e outras finalidades, e com estanho e chumbo para as conexões de solda. Permitir certa quantidade de antimônio na mistura de metal de acordo com a presente invenção e, por conseguinte, também na solda bruta, que é o fluxo de insumo para o processo de acordo com a presente invenção, permite que os processos a montante aceitem tais materiais no fim de sua vida útil misturados. Descobriu-se que concentrações significativas de antimônio são permitidas no metal misturado de acordo com a presente invenção sem que isso gere dificuldades significativas ao processo de acordo com a presente invenção, bem como aos processos a jusante que atualizam adicionalmente os fluxos superior e de fundo que são gerados na destilação a vácuo.

[068]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende no máximo 0,10% em peso de ferro (Fe), de preferência no máximo 0,070%, mais preferivelmente no máximo 0,050%, ainda mais preferivelmente no máximo 0,010%, de preferência no máximo 0,0050%, mais preferivelmente no máximo 0,003% em peso, ainda mais preferivelmente no máximo 0,0030% em peso de ferro. O ferro é um metal que se faz presente em muitos materiais brutos disponíveis para a recuperação de metais não ferrosos, em particular em materiais brutos secundários, e em particular em materiais no fim de sua vida útil. Ademais, os processos pirometalúrgicos para recuperar metais não ferrosos muitas vezes consomem quantidades significativas de ferro como processo químico. O ferro é um metal que pode formar compostos intermetálicos durante a destilação a vácuo. Descobriu-se que um controle dentro dos limites especificados da quantidade de ferro presente na mistura de metal de acordo com a presente invenção é capaz de reduzir suficientemente o risco à formação de compostos intermetálicos contendo ferro durante a destilação a vácuo da mistura de metal.

[069]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende ao menos 0,0001% em peso de ferro (Fe), de preferência ao menos 0,0002%, mais preferivelmente ao menos 0,0003%, ainda mais preferivelmente ao menos 0,0005%, de preferência ao menos 0,0010%, mais preferivelmente ao menos 0,0015% em peso, ainda mais preferivelmente ao menos 0,0020% em peso de ferro. Descobriu-se que não é essencial reduzir o ferro a níveis baixíssimos, tais como abaixo do limite de detecção de 1 ppm em peso. Descobriu- se que um controle dentro dos limites especificados da quantidade de ferro presente na mistura de metal de acordo com a presente invenção é capaz de reduzir suficientemente o risco à formação de compostos intermetálicos contendo ferro durante a destilação a vácuo da mistura de metal, ao mesmo tempo em que evitam- se esforços desnecessários na limpeza da mistura de metal em seu preparo como insumo para a destilação a vácuo.

[070]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende no máximo 0,10% em peso de alumínio (Al), de preferência no máximo 0,050%, mais preferivelmente no máximo 0,010%, ainda mais preferivelmente no máximo 0,0050%, mais preferivelmente ainda no máximo 0,0010%, de preferência no máximo 0,0005%, mais preferivelmente no máximo 0,0001% em peso de alumínio. O alumínio é um metal que se faz presente em muitos materiais brutos disponíveis para a recuperação de metais não ferrosos, em particular em materiais brutos secundários, e em particular em materiais no fim de sua vida útil, tais como latas de bebida usadas. Além disso, os processos pirometalúrgicos para recuperar metais não ferrosos podem usar alumínio como uma substância química processual, tal como granulado de alumínio, para a remoção de cobre dos fluxos de metal líquido do tipo solda. O alumínio é um metal que pode formar compostos intermetálicos durante a destilação a vácuo. Descobriu-se que um controle dentro dos limites especificados da quantidade de alumínio presente na mistura de metal de acordo com a presente invenção é capaz de reduzir suficientemente o risco à formação de compostos intermetálicos contendo alumínio durante a destilação a vácuo da mistura de metal.

[071]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende ao menos 0,0001% em peso de alumínio (Al), de preferência ao menos 0,0002%, mais preferivelmente ao menos 0,0003%, ainda mais preferivelmente ao menos 0,0005%, de preferência ao menos 0,0010%, mais preferivelmente ao menos 0,0015% em peso, ainda mais preferivelmente ao menos 0,0020% em peso de alumínio. Descobriu-se que não é essencial reduzir o alumínio a níveis baixíssimos, tais como abaixo do limite de detecção de 1 ppm em peso. Descobriu-se que um controle dentro dos limites especificados da quantidade de alumínio presente na mistura de metal de acordo com a presente invenção é capaz de reduzir suficientemente o risco à formação de compostos intermetálicos contendo alumínio durante a destilação a vácuo da mistura de metal, ao mesmo tempo em que evitam-se esforços desnecessários na limpeza da mistura de metal em seu preparo como insumo para a destilação a vácuo.

[072]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende no máximo 0,10% em peso de enxofre (S), de preferência no máximo 0,070%, mais preferivelmente no máximo 0,050%, ainda mais preferivelmente no máximo 0,010%, de preferência no máximo 0,0050%, mais preferivelmente no máximo 0,0030% em peso de enxofre. Descobriu-se que a presença de enxofre na mistura de metal de acordo com a presente invenção pode causar problemas de odor e pode impor um problema de higiene industrial, ainda que o metal e/ou escória e/ou borra contendo enxofre tenha resfriado e solidificado. Esses problemas podem apresentar-se durante as operações e durante o armazenamento, mas podem ser ainda mais relevantes durante intervenções de manutenção. É preferível, portanto, reduzir os níveis de enxofre na mistura de metal de acordo com a presente invenção abaixo dos limites superiores especificados.

[073]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende de preferência ao menos 0,0002% em peso de enxofre (S), mais preferivelmente ao menos 0,0003%, ainda mais preferivelmente ao menos 0,0005%, de preferência ao menos 0,0010%, mais preferivelmente ao menos 0,0015%, ainda mais preferivelmente ao menos 0,0020% em peso de enxofre. Descobriu-se que não é necessário reduzir os níveis de enxofre a níveis baixíssimos, tais como o limite de detecção de 1 ppm em peso, a fim de obter o resultado que objetiva-se com o controle do teor de enxofre. Muito pelo contrário, a presença de enxofre na mistura de metal traz benefícios técnicos.

[074]Descobriu-se que o enxofre liga-se muito prontamente ao cobre para formar sulfeto de cobre (tal como CuS), e que o sulfeto de cobre separa-se prontamente, por ação da gravidade, da mistura de metal líquido contendo os dois componentes principais do processo, isto é, estanho e chumbo. Para tanto, a presença de S no processo de acordo com a presente invenção é preferida, assim como a presença de enxofre na mistura de metal de acordo com a presente invenção. Descobriu-se que manter uma pequena quantidade de enxofre na mistura de metal de acordo com a presente invenção contribui para uma maior redução das pequenas quantidades de cobre que permanecem na mistura de metal, ligando o Cu a sulfeto e movendo a ligação a novas borras que podem formar-se em novas etapas de limpeza a jusante no processo como um todo. O S é preferivelmente introduzido no processo ou produto em uma forma que seja possível e prontamente conversível em uma parte do sulfeto de cobre. Descobriu-se que compostos químicos contendo enxofre, tais como pirita (FeS), também podem ser adequados, mas é preferível usar o enxofre elementar porque seu uso evita a introdução de um ou mais elementos químicos extras. Por conseguinte, o enxofre, e em particular o enxofre elementar, é, para os inventores, uma substância química processual bastante adequada à remoção de parte dos metais indesejados, em particular do cobre.

[075]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende ao menos 10 ppm em peso de prata (Ag), de preferência ao menos 50 ppm, mais preferivelmente ao menos 100 ppm, ainda mais preferivelmente ao menos 125 ppm e mais preferivelmente ainda ao menos 150 ppm em peso de prata. Descobriu-se que a prata pode ser permitida em certas quantidades nos fluxos de processo da presente invenção - consideradas, para um metal precioso como esse, significativas - sem prejudicar a etapa de destilação a vácuo porque a prata não provou formar prontamente compostos intermetálicos durante a etapa de destilação a vácuo e ser prejudicial às operações. Essa tolerância à prata permite que os processos a montante que produzem a solda bruta, que é o fluxo de insumo desejável ao processo de acordo com a presente invenção e que está na origem da mistura de metal de acordo com a presente invenção, aceitem materiais brutos que contenham prata. Além disso, a prata pode se fazer presente nos materiais brutos em quantidades baixíssimas, mas já se torna um tanto concentrada na solda bruta produzida a montante, ainda mais concentrada no metal misturado de acordo com a presente invenção, e pode tornar-se ainda mais concentrada no produto de fundo na etapa de destilação a vácuo do processo de acordo com a presente invenção. A sequência de etapas de processo pirometalúrgicas, portanto, atua como uma sequência de etapas de concentração para o metal precioso e valioso que é a prata e, por conseguinte, atua como uma sessão inicial interessante de um processo de recuperação do metal prata. A recuperação da prata a partir do fluxo de fundo na destilação da mistura de metal de acordo com a presente invenção deve, portanto, ser muito mais fácil em comparação a tentar recuperá-la a partir de qualquer um dos fluxos intermediários a montante, e muito provavelmente também para a maioria dos materiais brutos contendo prata que são usados como materiais iniciais para os processos a montante que geram a solda bruta que constitui o insumo para o processo de acordo com a presente invenção.

[076]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende no máximo 2.000 ppm em peso de prata (Ag), de preferência no máximo 1.800 ppm, mais preferivelmente no máximo 1.700 ppm, ainda mais preferivelmente no máximo 1.600 ppm, mais preferivelmente ainda no máximo 1.500 ppm, de preferência no máximo 1.400 ppm, mais preferivelmente no máximo 1.350 ppm, de preferência no máximo 1.300 ppm, mais preferivelmente no máximo 1.200 ppm, ainda mais preferivelmente no máximo 1.100 ppm, de preferência no máximo 1.000 ppm, mais preferivelmente no máximo 900 ppm em peso de prata. Descobriu-se que níveis de prata acima da concentração especificada tornam-se menos benéficos e podem até mesmo tornar-se desvantajosos. Com níveis mais altos de prata no insumo para a destilação a vácuo, parte da prata pode na verdade evaporar e tornar-se parte da fase de vapor na etapa de destilação. Como resultado, uma parcela da prata, altamente valiosa, pode não conseguir seguir caminho até o produto de fundo na etapa de destilação, do qual ela pode ser recuperada de uma maneira prática e econômica em um subproduto adequado pelos processos a jusante que objetivam produzir o fluxo de produto prime de estanho de alta pureza.

[077]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende ao menos 10 ppm em peso de bismuto (Bi), de preferência ao menos 50 ppm, mais preferivelmente ao menos 100 ppm, ainda mais preferivelmente ao menos 150 ppm e mais preferivelmente ainda ao menos 200 ppm em peso de bismuto, e, como opção, no máximo 2.000 ppm em peso de bismuto, de preferência no máximo 1.800 ppm, mais preferivelmente no máximo 1.500 ppm, ainda mais preferivelmente no máximo 1.300 ppm, mais preferivelmente ainda no máximo 1.100 ppm, de preferência no máximo 1.000 ppm, mais preferivelmente no máximo 950 ppm em peso de bismuto. Descobriu-se que o bismuto pode ser relativamente volátil nas condições da etapa de destilação a vácuo. Parte do bismuto pode, portanto, conseguir seguir seu caminho ao fluxo superior da etapa de destilação, do qual então pode ser necessário removê-lo a fim de obter um produto prime de chumbo que cumpra as especificações desejadas do produto. Essa remoção de contaminante a jusante consome substâncias químicas e gera um fluxo de subproduto que também contém uma parcela de chumbo de valor. Ainda que reciclados com êxito, esses fluxos de subproduto representam uma ineficácia no processo que é vantajosamente reduzida.

[078]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende ao menos 10 ppm em peso de arsênio (As), de preferência ao menos 100 ppm, mais preferivelmente ao menos 200 ppm, ainda mais preferivelmente ao menos 300 ppm e mais preferivelmente ainda ao menos 350 ppm em peso de arsênio. Essa característica traz a vantagem de que os materiais de matéria-prima que contêm alguma fração de arsênio podem ser aceitos pelas etapas de processo a montante das quais deriva o insumo de solda para o processo de acordo com a presente invenção. Descobriu-se que o processo como um todo, incluindo o processo de acordo com a presente invenção, mas incluindo também quaisquer etapas a jusante para limpeza adicional ou etapas a montante às quais fluxos originários de subproduto a jusante podem ser reciclados, é capaz de lidar com as quantidades de arsênio conforme especificadas. Além disso, os inventores descobriram que algumas ligas de interesse comercial aceitam prontamente o As em certos níveis sem nenhum problema significativo, e que espécies selecionadas dessas ligas até mesmo recebem bem a presença do As. A mistura de metal, bem como o processo de acordo com a presente invenção, está, portanto, preparada para aceitar a presença de As em seus fluxos de processo, embora dentro dos limites especificados.

[079]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende no máximo 2.000 ppm em peso de arsênio, de preferência no máximo 1.900 ppm, mais preferivelmente no máximo 1.800 ppm, ainda mais preferivelmente no máximo 1.700 ppm, mais preferivelmente ainda no máximo 1.600 ppm, de preferência no máximo 1.500 ppm, mais preferivelmente no máximo 1.400 ppm em peso de arsênio. É preferível manter as quantidades de arsênio dentro dos limites. Isso reduz o fardo de remover o arsênio a jusante de qualquer um dos fluxos de produto oriundos da etapa de destilação a vácuo. Essas etapas de remoção utilizam substâncias químicas e geram fluxos de subproduto que inevitavelmente também contêm algumas quantidades de metais de valor, tais como chumbo e/ou estanho. Ainda que reciclados com êxito, esses fluxos de subproduto representam uma ineficácia no processo como um todo, e é vantajoso reduzi-los. A reciclagem também pode trazer problemas causados pelas substâncias químicas nesses fluxos de subproduto, tais como o efeito corrosivo do hidróxido de sódio sobre materiais refratários usados no equipamento e em contato com os fluxos líquidos quentes.

[080]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende ao menos 10 ppm em peso de índio (In), de preferência ao menos 50 ppm, mais preferivelmente ao menos 100 ppm em peso de índio. Descobriu-se que a presença de índio pode ser aceitável dentro de limites realísticos. Isso permite que as etapas a montante no processo aceitem materiais brutos que contêm índio, e que podem não ser aceitáveis em outros processos para a recuperação de metais não ferrosos a partir de materiais brutos contendo uma variedade de diferentes metais.

[081]Em uma modalidade, a mistura de metal de acordo com a presente invenção compreende no máximo 1.000 ppm em peso de índio, de preferência no máximo 800 ppm, mais preferivelmente no máximo 700 ppm, ainda mais preferivelmente no máximo 600 ppm, mais preferivelmente ainda no máximo 500 ppm, de preferência no máximo 400 ppm, mais preferivelmente no máximo 300 ppm em peso de índio. Descobriu-se que o índio em quantidades significativas, na presença de arsênio, pode formar compostos intermetálicos particularmente estáveis. Esses compostos são caracterizados por uma densidade relativamente baixa e, portanto, tornam-se prontamente flutuantes no topo da fase de metal líquido, em particular quando esta contém chumbo. Se isso ocorre em uma etapa de destilação a vácuo, os compostos intermetálicos podem na verdade prejudicar a evaporação do chumbo a partir do líquido e, com isso, reduzir significativamente o desempenho da destilação a vácuo. Sendo assim, é preferível limitar a concentração de índio na mistura de metal de acordo com a presente invenção para dentro dos limites especificados.

[082]Em uma modalidade, o processo de acordo com a presente invenção compreende a etapa de remover a primeira borra sobrenadante do banho antes da etapa c). É preferível remover a borra de cada etapa de pré-tratamento antes de dar início a etapa de pré-tratamento subsequente. Descobriu-se que isso traz a vantagem de que a quantidade total de borra é menor em comparação ao caso de deixar que a borra oriunda de diferentes etapas combine-se e remover toda a borra junto ao fim das etapas de pré-tratamento. Uma borra também contém alguma fração de estanho e/ou chumbo, e essas quantidades de metais de valor são, portanto, desvantajosamente removidas do fluxo de metal que é alimentado à etapa de destilação. Essas quantidades de metais de valor também aumentam o fardo de retrabalhar a borra para recuperar os metais de valor nele, incluindo o estanho e/ou chumbo incorporados, mas incluindo também os demais metais removidos do fluxo de metal líquido pelo pré-tratamento.

[083]Em uma modalidade do processo de acordo com a presente invenção, o processo para obter a composição de insumo compreende uma etapa de fundição do metal, em que ao menos uma das borras removidas é reciclada à etapa de fundição, sendo de preferência todas as borras sobrenadantes que são formadas e separadas recicladas à etapa de fundição. Descobriu-se que a etapa de fundição a montante, tal como um fundidor de cobre, não só é uma etapa de recuperação de metal não ferroso adequada para gerar um fluxo de solda bruta como subproduto adequado para ser submetido ao processo de acordo com a presente invenção e para gerar, pela etapa de pré-tratamento, a mistura de metal de acordo com a presente invenção, mas também é um ponto altamente adequado para reciclar ao menos uma das borras produzidas nas etapas de pré-tratamento do processo de acordo com a presente invenção. É preferível reciclar a primeira borra sobrenadante que é gerada pelo resfriamento na etapa b), bem como a segunda borra sobrenadante que é removida na etapa d), seguindo a reação química que ocorre na etapa c).

[084]Na etapa c), um metal alcalino e/ou metal alcalino terroso pode ser adicionado tal qual, tal como adicionar metal de sódio. Nesse caso, é preferível também adicionar um pouco de água para reagir o sódio com seu hidróxido e/ou óxido, compostos que ligam-se mais prontamente ao zinco. É preferível, contudo, adicionar o metal alcalino e/ou metal alcalino terroso em uma forma quimicamente ligada, mais preferivelmente como um sólido, porque descobriu-se que uma forma ligada exibe melhor desempenho e porque o sólido tipicamente é menos denso do que a forma metálica pura e, por conseguinte, qualquer excesso permanece flutuando sobre o metal líquido e pode ser removido junto com a borra. A forma ligada pode, por exemplo, ser um óxido, mas de preferência é um hidróxido. Descobriu-se que o hidróxido de cálcio Ca(OH)2) e hidróxido de potássio (KOH) são adequados, mas é preferível usar o hidróxido de sódio (NaOH), de preferência em sua forma sólida, porque ele é mais eficiente em dada base em peso para ligar-se a dada quantidade de zinco, e também a forma mais prontamente disponível dos compostos adequados. Descobriu-se ainda que a adição do composto prescrito ajuda em uma melhor separação de fases entre a borra sobrenadante sólido e a fase de metal líquido subjacente. Uma melhor separação de fases contribui para uma borra mais limpa contendo menos dos metais prime chumbo e estanho, e, portanto, para uma recuperação mais eficaz e útil desses metais de valor, e ao mesmo tempo também com uma eficácia de processo mais alta.

[085]Em uma modalidade do processo de acordo com a presente invenção, na etapa c) adiciona-se o metal alcalino e/ou metal alcalino terroso em uma forma quimicamente ligada, de preferência como um sólido. Descobriu-se que a adição de uma forma de metal puro pode ser adequada, mas é preferível usar uma forma quimicamente ligada. A forma quimicamente ligada oferece o metal alcalino e/ou metal alcalino terroso em uma forma mais aceitável para entrar em uma reação química com os metais alvo a ser removidos nas etapas de pré-tratamento. Descobriu-se que os produtos de reação da forma quimicamente ligada com os metais alvo, tais como, por exemplo, Na2ZnO2, separam-se mais prontamente do fluxo líquido fundido, por ação da gravidade, e podem, portanto, ser mais prontamente removidos como um fluxo mais limpo, contendo menos metais de valor.

[086]Em uma modalidade do processo de acordo com a presente invenção, na etapa c) adiciona-se o metal alcalino e/ou metal alcalino terroso como um óxido ou hidróxido, de preferência como um hidróxido. Descobriu-se que o processo é prontamente capaz de lidar com o oxigênio e hidrogênio que vêm com o metal em sua forma quimicamente ligada. Descobriu-se que essa forma também evita a introdução de elementos químicos com os quais o processo teria mais dificuldade de lidar.

[087]Em uma modalidade do processo de acordo com a presente invenção, na etapa c) adiciona-se hidróxido de sódio. Descobriu-se que o hidróxido de sódio é o mais adequado para essa etapa de pré-tratamento. Descobriu-se também que o hidróxido de sódio é mais prontamente disponível e em condições de fornecimento mais atrativas em comparação a outras formas quimicamente ligadas de metais alcalinos e/ou metais alcalinos terrosos.

[088]Em uma modalidade do processo de acordo com a presente invenção, a composição de insumo contém ao menos 0,0010% em peso de zinco (Zn), em que, junto com uma fonte de oxigênio, uma fonte de ignição é fornecida acima do banho durante e após a adição do metal alcalino e/ou metal alcalino terroso. Descobriu-se que, quando o zinco se faz presente ao menos nas quantidades prescritas, o metal alcalino e/ou metal alcalino terroso que é adicionado na etapa c) reage com o zinco em uma reação que gera gás hidrogênio como subproduto. Isso é particularmente válido quando adiciona-se hidróxido de sódio, o que gera Na2ZnO2 e gás hidrogênio. O Na2ZnO2 acaba na borra, mas o gás hidrogênio é liberado a partir do banho. O gás hidrogênio possui limites de explosão muito vastos em uma mistura com ar (seu limite explosivo de fundo (LFL) no ar é de meros 4% em volume), e a atmosfera acima do banho tipicamente não é quimicamente inerte, mas consiste principalmente em ar e é quente. A geração de gás hidrogênio na etapa c), portanto, representa risco de explosão. O ar acima do banho proporciona uma fonte de oxigênio. É preferível também fornecer uma fonte de ignição acima do banho durante e após a adição do metal alcalino e/ou metal alcalino terroso, de tal modo que o hidrogênio que é gerado queime prontamente antes que a composição da mistura de ar e hidrogênio acima do banho chegue dentro dos limites de explosão.

[089]Em uma modalidade do processo de acordo com a presente invenção, a segunda fase de metal fundido líquido compreende ao menos 100 ppm em peso de cobre e, como parte do processo, adiciona-se enxofre ao banho formado na etapa c). Descobriu-se que o enxofre reage prontamente com o cobre presente e é capaz de reduzir adicional e significativamente o teor de cobre da mistura de metal. A adição de enxofre provou gerar uma borra contendo o cobre, ao menos em parte na forma de sulfeto de cobre (por exemplo, CuS), e descobriu-se que essa borra possui baixa densidade, de tal modo que ele se torna prontamente flutuante sobre a solda líquida fundida à base de chumbo e estanho juntos.

[090]Nem todo o cobre pode ligar-se prontamente ao enxofre, e pequenas quantidades de cobre são aceitáveis a jusante do tratamento com enxofre. É preferível manter uma pequena presença de enxofre porque descobrimos que isso é vantajoso para adicionalmente limpar os fluxos produzidos a partir da mistura de metal de acordo com a presente invenção pela evaporação de chumbo a partir da mistura. Manter uma pequena quantidade de enxofre após o tratamento com enxofre e a separação da borra permite mais tempo para as pequenas quantidades de Cu e S se encontrarem umas às outras e se converterem em sulfeto de cobre, que pode ser então separado dos fluxos de produto de metal como parte de etapas para limpeza adicional a jusante da destilação a vácuo.

[091]Na modalidade em que adiciona-se enxofre ao banho formado na etapa c), a temperatura do banho é de no máximo 400° C, de preferência de no máximo 375° C, e mais preferivelmente de no máximo 350° C. Descobriu-se que isso traz a vantagem de que o enxofre é mais eficiente porque menos enxofre corre o risco de ser queimado antes de chegar ao banho de metal líquido e reagir com o cobre.

[092]Em uma modalidade do processo de acordo com a presente invenção, a composição de insumo compreende cobre e o processo compreende a etapa de adicionar enxofre ao produto da etapa d) ao menos na quantidade estequiométrica necessária para reagir com a quantidade de cobre (Cu) presente, de preferência ao menos 2% acima da estequiometria, mais preferivelmente ao menos 5% acima da estequiometria, ainda mais preferivelmente de ao menos 110% da estequiometria. Descobriu-se que o enxofre reage pronta e preferivelmente com o cobre presente na solda bruta e forma uma borra contendo cobre na forma de sulfeto, tal como CuS. Descobriu-se que o excesso especificado de enxofre acima da estequiometria contribui para uma redução bem-sucedida do teor de cobre aos níveis desejados. Descobriu-se que, ao adicionar as quantidades de enxofre dentro dos limites conforme especificados neste documento, é possível obter níveis de cobre de meros 150 ppm em peso ou até menos.

[093]Em uma modalidade, adiciona-se enxofre em uma quantidade de no máximo 200% da quantidade estequiométrica necessária para reagir com a quantidade de cobre (Cu) presente, de preferência de no máximo 150%, mais preferivelmente de no máximo 125% da estequiometria, ainda mais preferivelmente de no máximo 120%, mais preferivelmente ainda de no máximo 115% da estequiometria. Descobriu-se que as quantidades de enxofre são suficientes para obter uma remoção aceitável do cobre presente na solda bruta e para obter as concentrações alvo de cobre na mistura de metal de acordo com a presente invenção, conforme especificado em outras partes neste documento, e para obter uma composição que é adequada como insumo para uma etapa de destilação a vácuo como parte do processo de acordo com a presente invenção. Descobriu-se que excessos demasiados de enxofre não são necessários para uma redução bem- sucedida do cobre aos níveis desejados. Além disso, a borra contendo enxofre pode ser reciclada a uma etapa de processo pirometalúrgica a montante, onde o enxofre pode formar óxidos de enxofre voláteis. Enxofre extra acima dos níveis especificados no processo de acordo com a presente invenção, portanto, aumenta o fardo de limpeza sobre os gases expelidos nas etapas de processo a montante às quais a borra contendo enxofre aqui formada é reciclada. Logo, é preferível manter a quantidade de enxofre adicionado dentro dos limites conforme especificados.

[094]Na modalidade do processo de acordo com a presente invenção em que uma fonte de ignição é fornecida acima do banho, a fonte de ignição é fornecida adicionando enxofre elementar à atmosfera acima do banho. Descobriu-se que o enxofre elementar inflama prontamente nas condições existentes acima do banho durante a etapa de pré-tratamento e é capaz de garantir que qualquer hidrogênio presente seja queimado, mesmo quando a concentração de hidrogênio for abaixo do limite explosivo de fundo. Descobriu-se ainda que o enxofre adicionado pode participar e contribuir na redução do teor de cobre ao ligar-se ao quimicamente cobre e movê-lo a uma borra. De preferência, todo o enxofre usado para remover o cobre é adicionado como enxofre elementar à atmosfera acima do banho. É preferível adicionar o enxofre elementar como granulado em vez de como pó. É preferível um granulado sem pó porque qualquer pó fino de enxofre inflama com muita rapidez e corresponde a um uso menos eficiente do enxofre e, por conseguinte, pode exigir um maior consumo de enxofre para que obtenha-se o mesmo efeito. Essa forma de enxofre elementar é prontamente disponibilizada por muitas fontes a condições de fornecimento atrativas. Essa forma de enxofre elementar também é prontamente distribuível sobre grande parte da superfície do banho e, por conseguinte, é muito eficaz para queimar o hidrogênio sobre essa parte extensa da superfície do banho, além de eficaz para reduzir o risco de explosão causado pela geração de hidrogênio. A forma granulada traz o benefício extra de gerar menos pó, evitando assim possíveis problemas de higiene industrial com pó de enxofre no ambiente de trabalho e na atmosfera, além do uso mais eficaz do enxofre porque menos enxofre pode ser soprado para longe durante o manuseio e, com isso, não chegar ao banho sobre o qual deve ser espalhado.

[095]Na modalidade do processo de acordo com a presente invenção na qual adiciona-se enxofre elementar e forma-se uma terceira borra, a qual contém cobre, o processo compreende ainda a remoção da terceira borra do banho. É preferível remover essa borra contendo cobre em separado das borras primeira e segunda, o que traz a vantagem de limitar a quantidade total de borra que é removida. Também é preferível reciclar essa terceira borra a uma etapa de fundição a montante, se presente, em particular a uma etapa de fundição do cobre a montante, como a localização ideal para recuperação do cobre e do estanho e/ou do chumbo, que de maneira praticamente inevitável é removido como parte da terceira borra a partir do banho de metal fundido no processo de acordo com a presente invenção.

[096]Na modalidade do processo de acordo com a presente invenção em que uma terceira borra foi removida, após a remoção da terceira borra adiciona-se ao banho certa quantidade de metal alcalino e/ou metal alcalino terroso. À semelhança dos motivos explicados acima para o material que é adicionado na etapa c) como um processo químico, é preferível usar uma forma quimicamente ligada e/ou uma forma sólida. Mais preferivelmente, utiliza-se um óxido ou um hidróxido, ainda mais preferivelmente um hidróxido, e mais preferivelmente ainda hidróxido de sódio. Descobriu-se que esse NaOH extra reage prontamente o enxofre remanescente em sulfeto de sódio (tipicamente Na2SO2) e gás hidrogênio como subproduto. O sulfito de sódio forma outra fase de borra que de preferência também é removida do banho. O hidrogênio é liberado como gás hidrogênio do banho para a atmosfera acima do banho. Reações semelhantes ocorrem com as alternativas ao NaOH neste etapa.

[097]Na modalidade do processo de acordo com a presente invenção em que, após a remoção de uma terceira borra e a adição de certa quantidade de metal alcalino e/ou metal alcalino terroso ao banho, uma fonte de ignição é fornecida acima do banho. É preferível que a fonte de ignição seja fornecida adicionando enxofre elementar à atmosfera acima do banho. Descobriu-se que o enxofre elementar inflama prontamente nas condições existentes acima do banho durante a etapa de pré-tratamento e é capaz de garantir que qualquer hidrogênio presente seja queimado, mesmo quando a concentração de hidrogênio for abaixo do limite explosivo de fundo. É preferível adicionar o enxofre elementar como granulado em vez de como pó, com as mesmas observações adicionais feitas acima com relação a um baixo teor de pó preferido. Essa forma de enxofre elementar é prontamente disponibilizada por muitas fontes a condições de fornecimento atrativas. Essa forma de enxofre elementar também é prontamente distribuível sobre grande parte da superfície do banho e, por conseguinte, é muito eficaz para queimar o hidrogênio sobre essa parte extensa da superfície do banho, além de eficaz para reduzir o risco de explosão causado pela geração de hidrogênio. A forma granulada traz o benefício extra de gerar menos pó, evitando assim possíveis problemas de higiene industrial com pó de enxofre no ambiente de trabalho e na atmosfera, além do uso mais eficaz do enxofre porque menos enxofre pode ser soprado para longe durante o manuseio e, com isso, não chegar ao banho sobre o qual deve ser espalhado.

[098]Em uma modalidade do processo de acordo com a presente invenção, adiciona-se uma fonte de silício ao banho. É preferível usar uma fonte de dióxido de silício, mais preferivelmente areia. É preferível adicionar essa fonte de silício ao banho antes da remoção de ao menos uma das borras, de preferência antes da remoção da terceira borra, se presente, mas como alternativa antes da remoção da primeira borra ou da segunda borra, mais preferivelmente antes da remoção de qualquer uma das borras. Descobriu-se que essa fonte de silício, em particular quando o composto adicionado contém dióxido de silício, tal como areia, traz o benefício de "enrijecer" a borra, isto é, torná-la menos fluida, aumentando assim sua viscosidade, fazendo com que ela aja muito mais como sólido. Essa mudança de consistência da borra facilita a coleta do mesmo e a remoção dele do banho por escumação. A borra tratada dessa maneira também torna-se um "secador”, isto é, ela pode ser coletada e removida com uma menor incorporação de metais de valor. Isso melhora tanto a eficácia quanto a eficiência do processo como um todo para produzir metais prime. Descobriu-se que o dióxido de silício é bastante adequado para ser usado para enrijecer uma borra. A areia é uma fonte conveniente e pronta e economicamente disponível de dióxido de silício com pureza adequada para obter o resultado sem prejudicar o processo de maneira alguma. O dióxido de silício na borra pode ser prontamente reciclado com a borra a uma etapa de fundição a montante, onde o dióxido de silício tipicamente acaba no subproduto de escória oriundo do fundidor, e em que ele pode trazer novos benefícios. De preferência, a areia é distribuída sobre uma vasta área da superfície do banho, de tal modo que seu efeito de enrijecimento atinja grande quantidade da borra que, naquele momento, flutua sobre o metal líquido no banho.

[099]É preferível usar uma quantidade de areia de não mais que 5% em peso em relação à quantidade de composto químico adicionada na etapa c), em modalidades preferidas em relação à quantidade de NaOH adicionada na etapa c). Mais preferivelmente, usamos no máximo 4% em peso, ainda mais preferivelmente no máximo 3%, de preferência no máximo 2%, mais preferivelmente ao menos 1%, ainda mais preferivelmente no máximo 0,5%, mais preferivelmente ainda no máximo 0,1% em peso de areia, em relação à quantidade total de composto químico adicionada na etapa c). De preferência, adiciona-se a areia em várias subetapas consecutivas.

[0100]A etapa de destilação como parte do processo de acordo com a presente invenção pode ser realizada a pressões baixíssimas, tais como de não mais que 50 Pa absolutos, possivelmente de não mais que 10 a 15 Pa, e muitas vezes de meros 0,1 a 5 Pa, em combinação a temperaturas relativamente altas de ao menos 800° C, de preferência de ao menos 900° C. A destilação a vácuo das misturas de metal do tipo solda pode ser realizada em bateladas, e essas técnicas de destilação a vácuo em batelada foram reveladas em CN101696475, CN104141152, CN101570826 e em Yang et al., “Recycling of metals from waste Sn-based alloys by vacuum separation”, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 25 (2015), 1.315 a 1.324, Elsevier Science Press. A destilação a vácuo de metais também pode ser realizada em modo contínuo, e essas técnicas de destilação contínua foram reveladas em CN102352443, CN104651626 e CN104593614.

[0101]Em uma modalidade do processo de acordo com a presente invenção, a etapa de destilação é realizada em modo operacional contínuo.

[0102]Em uma modalidade do processo de acordo com a presente invenção, a etapa de destilação é realizada a uma pressão de no máximo 15 Pa absolutos, de preferência de no máximo 10 Pa, mais preferivelmente de no máximo 5 Pa, ainda mais preferivelmente de no máximo 1 Pa, mais preferivelmente ainda de no máximo 0,7 Pa absolutos. Descobriu-se que uma pressão mais baixa é benéfica porque facilita a separação dos metais mais voláteis dos metais menos voláteis. A vantagem adicional é que a separação pode ser realizada a uma temperatura mais baixa em comparação a quando utiliza-se uma pressão operacional mais alta. Isso traz o benefício de que a operação também é mais eficiente do ponto de vista energético.

[0103]Em uma modalidade do processo de acordo com a presente invenção, a etapa de destilação é realizada a uma temperatura de ao menos 800° C, de preferência de ao menos 850° C, mais preferivelmente de ao menos 900° C, ainda mais preferivelmente de ao menos 930° C. Descobriu-se que uma temperatura mais alta promove a separação dos metais em um vapor e uma fase líquida residual, por exemplo, porque a temperatura mais alta aumenta a volatilidade dos um ou mais metais mais voláteis. A temperatura mais alta também pode aumentar a diferença nas volatilidades entre os um ou mais metais a ser vaporizados ou nos um ou mais metais a ser mantidos na fase líquida. Descobriu-se ainda que uma temperatura mais alta também reduz o risco de que compostos intermetálicos formem-se e/ou grudem nas paredes do equipamento e, com isso, possivelmente prejudiquem as operações de destilação.

EXEMPLO

[0104]O exemplo a seguir ilustra o efeito de limpar uma solda bruta quando essa solda é submetida a uma etapa de destilação a vácuo. A Figura anexa ilustra um fluxograma das etapas e sequência do processo que foram realizadas neste exemplo. As composições divulgadas neste exemplo são expressas em unidades de peso e são o resultado de análises de amostras coletadas diariamente e da média dos resultados ao longo de um período de 3 meses.

[0105]Para a análise de um fluxo de metal, uma amostra de metal líquido é coletada, despejada em um molde e permitida resfriar para tornar-se sólida. Uma superfície da amostra sólida é preparada passando a amostra uma ou, de preferência, mais vezes através de um moinho Herzog HAF/2 até obter uma superfície limpa e plana. A superfície de amostra limpa e plana é então analisada usando um espectrômetro de emissão óptica por centelha (OES) Spectrolab M da empresa Spectro Analytical Instruments (US), também disponibilizado pela empresa Ametek (DE), com o qual os parâmetros, cristais, detectores e tubo podem ser prontamente selecionados e adaptados a fim de obter o desempenho mais apropriado para a precisão e/ou limite de detecção desejados. A análise oferece resultados para uma variedade de metais na amostra, incluindo cobre, bismuto, chumbo, estanho, antimônio, prata, ferro, zinco, índio, arsênio, níquel, cádmio e até mesmo o enxofre elementar, e, para a maioria desses metais, a um limite de detecção de cerca de 1 ppm em peso.

[0106]Para a análise de uma borra, os inventores preferem usar uma técnica de fluorescência de raios x (XRF) adequadamente calibrada, de preferência usando o espetrômetro PANalytical Axios XRF da empresa PANalytical B.V. (NL). Essa técnica também é preferida à OES supramencionada para analisar amostras de metais contendo quantidades significativas de contaminantes, tais como o fluxo 4 e fluxos a montante desse, no fluxograma da Figura anexa. Também com essa técnica, os detalhes podem ser prontamente selecionados e adaptados a fim de otimizar os resultados em termos de precisão e/ou limite de detecção que mais se adéqua à finalidade da análise.

[0107]O material inicial da solda bruta oriundo do refino de materiais contendo cobre, chumbo e estanho (fluxo 1) em um fundidor de cobre que produz um intermediário "cobre negro" contendo cerca de 85% em peso de Cu. Esse cobre negro foi então submetido em uma refinaria de cobre a uma série de etapas de refino pirometalúrgicas que produzem, por um lado, um produto prime de cobre com pureza mais alta e, por outro, vários subprodutos de escória. O fundidor e a refinaria de cobre são representados pela etapa 100 na Figura. Como parte das operações da refinaria, a solda bruta é recuperada como o fluxo 2 a partir de algumas dessas escórias de refinaria. A solda bruta teve a composição conforme ilustra a Tabela 1. A limpeza dessa solda bruta é realizada a fim de remover uma quantidade significativa das impurezas de metal contidas, cuja presença, do contrário, traria o risco de afetar negativamente a etapa de destilação a vácuo a jusante. As impurezas alvo para as etapas de limpeza são principalmente Cu (1,6176%), Fe (44 ppm), Ni (11 ppm) e Zn (573 ppm), e o objetivo da limpeza da solda bruta é que a solda possa ser processada adicionalmente de maneira uniforme usando destilação a vácuo. Tabela 1: Solda bruta advinda da refinaria

[0108]A solda bruta foi disponibilizada a partir das operações de refinaria a montante a uma temperatura de cerca de 835° C. Em uma primeira parte da sequência da operação de limpeza 200, a solda foi resfriada a 334° C, o que foi feito em duas etapas. Na primeira etapa, a solda bruta foi resfriada a cerca de 500° C e uma primeira borra foi removida da superfície do líquido fundido. Na segunda etapa, a solda bruta foi resfriada adicionalmente a cerca de 334° C e uma segunda borra foi removida da superfície do líquido fundido. A etapa de resfriamento 200 formou uma borra que conteve a maior parte do cobre presente na solda bruta, e que foi removida como subproduto (fluxo 9). As concentrações dos metais de interesse no intermediário de solda remanescente (fluxo 3) são dadas na Tabela 2. O teor de cobre na solda caiu de 1,6176% para 0,6000% com essa sequência de etapas de resfriamento e remoções de borra. Além disso, as concentrações de Fe e Zn na solda diminuíram significativamente. Todas as borras formadas durante a operação de resfriamento foram removidas e recicladas a montante no processo à etapa do fundidor (ilustrada como fluxo 9) de tal modo que seu teor de metal de valor pudesse ser valorizado o máximo possível. Tabela 2: Solda após a etapa de resfriamento

[0109]Em uma segunda etapa de limpeza 300, adicionou-se hidróxido de sódio sólido (fluxo 13) ao intermediário de solda da Tabela 2. Nessa etapa de tratamento, o zinco ligou-se ao hidróxido de sódio, presumivelmente para formar Na2ZnO2, e formou uma fase distinta que separou-se como sólido sobrenadante da solda e que foi removida como o fluxo 10. Como resultado, o teor de zinco no fluxo de solda 4 caiu ainda mais. A quantidade de hidróxido de sódio foi ajustada para que a concentração de Zn na solda caísse para 16 ppm em peso (Tabela 3). A escória que se formou nessa etapa também foi reciclada (fluxo 10) à etapa do fundidor a montante como parte do bloco 100 na Figura. Tabela 3: Solda após o primeiro tratamento com NaOH

[0110]Na etapa de limpeza adicional 400, a jusante da etapa 300 que utiliza hidróxido de sódio, uma quantidade de enxofre elementar (fluxo 14), que representa cerca de 130% da estequiometria em relação à quantidade de cobre presente na fase de metal, foi adicionada para reduzir ainda mais o teor de cobre da solda. Como enxofre elementar utilizou-se uma forma granulada de enxofre obtida junto à empresa Zaklady Chemiczne Siarkopol em Tarnobrzeg (PL). O enxofre 14 reagiu principalmente com cobre para formar sulfetos de cobre que passagem para outra fase de borra sobrenadante. A borra foi removida como o fluxo 11. Após a adição de enxofre na etapa 400, na etapa 500 adicionou-se outra quantidade de hidróxido de sódio (fluxo 15) para ligar-se quimicamente a quaisquer traços remanescentes de enxofre para formar outra borra. Depois de permitir algum tempo para a reação, um punhado de enxofre granulado foi espalhado/distribuído sobre a superfície do banho. O enxofre inflamou e queimou qualquer hidrogênio que poderia evoluir do líquido como subproduto da reação. Depois disso, uma pequena quantidade de areia branca foi espalhada/distribuída sobre o banho a fim de secar/enrijecer a borra. A borra total formada na etapa 500 foi então removida do banho de metal líquido como o fluxo 12. A solda limpa assim obtida (fluxo 6, cuja composição é dada na Tabela 4) conteve só 38 ppm de Cu e foi adicionalmente processada por destilação a vácuo na etapa 600. A borra contendo enxofre 12 foi reprocessada no processo de refinaria a montante 100, para que seu teor de metal de valor pudesse ser valorizado. Tabela 4: Solda limpa para destilação a vácuo

[0111]A solda limpa 6 foi então adicionalmente processada por destilação a vácuo, a uma temperatura média de 982° C e uma pressão média absoluta de 0,012 mbar (1,2 Pa). A etapa de destilação a vácuo produziu dois fluxos de produto que foram adequados para ser adicionalmente purificados em produtos prime de alta qualidade de acordo com os padrões da indústria. Por um lado, obteve-se como fluxo superior 7 um fluxo de produto que conteve principalmente chumbo e, por outro lado, obteve-se como produto de fundo 8 um fluxo de produto que conteve principalmente estanho. As composições desses dois fluxos de produto de destilação 7 e 8 são dadas na Tabela 5. Tabela 5: Fluxos de produto de destilação a vácuo

[0112]A destilação a vácuo foi realizada no modo contínuo, e durante um período de tempo de cerca de três (3) anos sem a observação de nenhuma obstrução ou entupimento do equipamento de destilação devido à formação de compostos intermetálicos. Ambos os fluxos de produto da etapa de destilação a vácuo permaneceram durante todo o tempo adequados para ser adicionalmente refinados, nas etapas 700 e 800 respectivamente, para formar produtos prime em conformidade com padrões da indústria internacional estabelecidos.

[0113]Tendo agora descrito por completo a presente invenção, os versados na técnica perceberão que ela pode ser realizada dentro de uma ampla variedade de parâmetros dentro dos quais é reivindicada, sem com isso divergir de seu âmbito, conforme definido nas reivindicações.

Claims

1. Mistura de metal fundido líquido contendo chumbo (Pb) e estanho (Sn), CARACTERIZADA pelo fato de que a mistura de metal compreende, em base em peso: ao menos 10% de estanho, ao menos 45% de chumbo, ao menos 90% de estanho e chumbo juntos, mais chumbo do que estanho, ao menos 1 ppm e no máximo 5.000 ppm de cobre, ao menos 0,42% de antimônio (Sb), ao menos 0,0001% em peso de enxofre (S), e no máximo 0,1% do total de cromo (Cr), manganês (Mn), vanádio (V), titânio (Ti) e tungstênio (W), no máximo 0,1% de alumínio (Al), no máximo 0,1% de níquel (Ni), no máximo 0,1% de ferro (Fe), e no máximo 0,1% de zinco (Zn), em que a mistura de metal, sob as condições de destilação a vácuo a uma temperatura de 800 °C que são adequadas para evaporar o chumbo, forma uma mistura de metal fundido líquido sem formar compostos intermetálicos sólidos.

2. Mistura de metal fundido líquido que contém chumbo (Pb) e estanho (Sn), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende no máximo 4.500 ppm em peso de cobre.

3. Mistura de metal fundido líquido que contém chumbo (Pb) e estanho (Sn), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende no máximo 0,10% em peso de zinco (Zn).

4. Mistura de metal fundido líquido que contém chumbo (Pb) e estanho (Sn), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende no máximo 0,10% em peso de níquel (Ni).

5. Mistura de metal fundido líquido que contém chumbo (Pb) e estanho (Sn), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende no máximo 10% em peso de antimônio (Sb).

6. Mistura de metal fundido líquido que contém chumbo (Pb) e estanho (Sn), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende no máximo 0,10% em peso de ferro (Fe).

7. Mistura de metal fundido líquido que contém chumbo (Pb) e estanho (Sn), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende no máximo 0,10% em peso de alumínio (Al).

8. Mistura de metal fundido líquido que contém chumbo (Pb) e estanho (Sn), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende no máximo 0,10% em peso de enxofre (S).

9. Mistura de metal fundido líquido que contém chumbo (Pb) e estanho (Sn), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende ao menos 10 ppm em peso de prata (Ag).

10. Processo para a separação por destilação da mistura de metal fundido líquido que contém chumbo (Pb) e estanho (Sn), como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a etapa de pré-tratar uma composição de insumo de metal fundido líquido, a) a composição de insumo (2) contendo frações significativas de estanho e chumbo e compreendendo ao menos 0,16% em peso e, opcionalmente, no máximo 10% em peso do total de cromo (Cr), manganês (Mn), vanádio (V), titânio (Ti), tungstênio (W), cobre (Cu), níquel (Ni), ferro (Fe), alumínio (Al) e/ou zinco (Zn), a composição de insumo (2) sendo disponibilizada a uma temperatura de ao menos 500 °C, a etapa de pré-tratamento compreendendo as etapas de: b) resfriar (200) a composição de insumo (2) reduzindo a uma temperatura de no máximo 825 °C para produzir um banho contendo uma primeira borra sobrenadante (9) que, pela gravidade, torna-se flutuante sobre uma primeira fase de metal fundido líquido (3), c) adicionar (300) um metal alcalino e/ou metal alcalino terroso, ou um composto químico que compreende um metal alcalino e/ou metal alcalino terroso (13), à primeira fase de metal fundido líquido (3) para formar um banho contendo uma segunda borra sobrenadante (10) que, pela gravidade, flutua no topo de uma segunda fase de metal fundido líquido (4), e d) remover a segunda borra (10) da segunda fase de metal fundido líquido (4), em que a fase de metal fundido líquido (6) que é obtida como produto do pré-tratamento forma a mistura de metal como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, o processo compreendendo ainda a etapa de submeter a mistura de metal (6) a uma etapa de destilação (600), em que o chumbo (Pb) é removido da mistura de metal por evaporação e um produto de fundo (8) é obtido que compreende ao menos 0,6% em peso de chumbo.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o processo para obter a composição de insumo (2) compreende uma etapa de fundição do metal e em que ao menos uma das borras removidas (9, 10) é reciclada para a etapa de fundição.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição de insumo (2) contém ao menos 0,0010% em peso de zinco (Zn) e em que, junto com uma fonte de oxigênio, uma fonte de ignição é fornecida acima do banho durante e/ou após a adição do metal alcalino e/ou metal alcalino terroso.

13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda fase de metal fundido líquido (4) compreende ao menos 100 ppm em peso de cobre e em que enxofre (14) é adicionado ao banho formado na etapa c).

14. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição de insumo (2) compreende cobre e o processo compreende a etapa de adicionar enxofre (14) ao produto (4) da etapa d) em ao menos a quantidade estequiométrica necessária para reagir com a quantidade de cobre (Cu) presente.

15. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte de ignição (13) acima do banho é fornecida adicionando enxofre elementar à atmosfera acima do banho.