Influência da adição de Cu-P como desoxidante na vida útil e propriedades de moldes de cobre anódico

Abstract

Na produção de cobre primário ocorre o lingotamento e solidificação desse metal em moldes, dando origem a placas de cobre denominadas anodos. Para produção dos moldes numa indústria pirometalúrgica brasileira, adiciona-se o desoxidante cobre fosforoso (Cu-P) ao cobre anódico durante processo de fabricação por fundição por gravidade. O uso de desoxidante é realizado para minimizar o desgaste dos moldes e estender sua vida útil; se não trocados os moldes podem comprometer a produção e a qualidade dos anodos. No contexto de busca contínua por aumento de produção e redução de custos, a elevação do ciclo de vida dos moldes apresenta aumento potencial na quantidade de anodos produzidos enquanto a redução do uso de desoxidante representa menor custo com insumos. Diante disso, fez-se oportuno estudar o uso de diferentes taxas de adição de desoxidante para conhecer a influência na vida útil e microestrutura nos moldes de anodos. No ambiente da indústria, foram obtidos três moldes com adições de 0%, 0,1%, 0,2% e 0,3% de Cu- P, os quais foram submetidos a dois módulos de teste industriais, um deles simulando entrada aleatória e outra simultânea dos moldes em operação sob condições comuns de utilização até seu descarte. Os moldes produzidos foram inspecionados visualmente para verificação de defeitos; amostras fabricadas dos materiais dos moldes foram analisadas através de Microscópio Óptico e Eletrônico de Varredura com Espectroscopia de Energia Dispersiva e foram realizadas medições de microdureza e ensaios de radiografia. Simulações físicas do ciclo térmico dos moldes foram efetuadas nas amostras de cada uma das formulações testadas utilizando o simulador físico Gleeble, com o objetivo de identificar mudanças microestruturais e influência na dureza. Como resultados obtidos, é possível afirmar que não há relação direta entre o uso de Cu-P, como desoxidante na fabricação de moldes de anodo em cobre anódico, e o aumento de vida útil e microdureza dos moldes.

ABSTRACT:

During primary copper production stage the casting and solidification occurs in molds in order to produce copper plates denominated anodes. In a Brazilian pyrometallurgical industry, the phosphorous copper (Cu-P) deoxidizer is added to the anodic copper in permanent casting for mold production. The use of deoxidizer is performed to minimize wear of the molds and extend their life; if not exchanged the molds can compromise the production and the quality of the anodes. In the context of continuous search for increased production and cost reduction, the mold’s lifecycle presents a potential increase in the amount of anodes produced while the reduction of deoxidizer use represents a lower cost inputs. Therefore, the use of different rates of copper deoxidizer was investigated to determine the influence on the lifetime and microstructure of the anode molds. In the industry environment, three molds were obtained with additions of 0%, 0,1%, 0,2% and 0,3% of Cu-P, which were submitted to two industrial test modules, one of them simulating random input and another one simulating simultaneous exchange in Casting Wheel, both them under common conditions of use until their disposal. The molds produced were inspected visually for defect verification; samples manufactured using mold material were analyzed using Optical and Scanning Electron Microscopes with Dispersive Energy Spectroscopy and microhardness measurements and radiography tests were performed. Physical simulation of the thermal cycle of the molds were carried out on the samples of each of the formulations tested using the physical simulator Gleeble, in order to identify some microstructural changes and influence on hardness. As results obtained, it is possible to affirm that there is no direct relation between lifetime increase and hardness with the use of Cu-P in the production of copper anode molds.