Metalurgia do zinco

O zinco é difícil de obter porque passa a vapor com o calor necessário para o libertar do minério, e depois volta a arder em óxido ao ar. O zinco metálico foi obtido primeiro por destilação em vasos de barro fechados. Zawar, no Rajastão, já destilava zinco à escala industrial na Alta Idade Média, a China seguiu-se com os Ming e a Europa no século XVIII.

O que é

O zinco é um metal cinzento-azulado que quase sempre se encontra combinado com outros elementos nos seus minérios; o zinco nativo, o metal livre, é um mineral muito raro. Na Europa, os seus minérios tiveram durante muito tempo um só nome, calamina, que reunia dois minerais de zinco, a smithsonite e a hemimorfite, presentes na parte alta e alterada das jazidas. Mais abaixo, o minério habitual é a blenda ou esfalerite, um sulfureto de zinco muitas vezes misturado com minérios de chumbo. Obter o zinco significa separá-lo do oxigénio ou do enxofre a que está ligado, como com o cobre ou o chumbo, mas o zinco comporta-se de outra maneira no fogo.

Um balde galvanizado: o desenho cristalino da superfície é a camada de zinco que impede o aço de enferrujar.

Hoje, o zinco serve sobretudo para galvanizar, uma camada fina que protege o aço da ferrugem. Entra também em peças fundidas sob pressão, no latão, a sua liga com o cobre, e em produtos químicos. O latão foi fabricado durante séculos antes de alguém saber produzir zinco metálico, porque o zinco do minério podia passar diretamente para o cobre sem nunca aparecer sozinho. O zinco metálico veio mais tarde e exigiu outro tipo de forno.

O trabalho é perigoso. Os fumos de óxido de zinco que o zinco quente liberta provocam a febre dos fumos metálicos, com arrepios, febre, tosse e aperto no peito. Os minérios de zinco contêm muitas vezes cádmio e chumbo, e a ustulação dos minérios sulfurados liberta dióxido de enxofre. A metalurgia do zinco sempre foi uma indústria, sem versão pequena que se possa pôr a funcionar sem perigo.

Como funciona

O zinco tem um ponto de ebulição baixo. O calor necessário para tirar o oxigénio ao seu minério já o ultrapassa, e por isso o zinco liberta-se em vapor. Num forno aberto, esse vapor sobe com os gases quentes, encontra o ar e volta a arder em óxido de zinco, um pó branco, e quase nada se recolhe. Por isso, o zinco metálico só se pode obter em vasos fechados, onde o vapor não encontra o ar e volta a ser metal numa parte mais fria.

Uma retorta e o seu condensador do tipo de Zawar, tal como foram escavados.

Em Zawar, nos montes Aravalli do Rajastão, os fornos continham filas de retortas de barro alongadas de boca para baixo, com o gargalo a atravessar um chão perfurado até uma câmara mais fria por baixo e um condensador de barro sob cada gargalo. Os fundidores chineses usaram mais tarde retortas de pé, com uma zona de condensação mais fria no topo.

A destilação em vasos fechados continuou durante séculos a ser a maneira de produzir zinco, na Índia, na China e depois na Europa. No século XX, a maioria das fundições passou à eletrólise, em que uma corrente elétrica deposita zinco metálico a partir de uma solução preparada com o minério. O zinco já não tem de passar pelo estado de vapor, e esta via produz hoje a maior parte do zinco do mundo, embora os gases e os resíduos do processo continuem a ter de ser captados e tratados.

História e evolução

O latão é mais antigo do que o zinco metálico: a maneira de o fabricar em cadinhos fechados, sem isolar o zinco, surgiu no Próximo Oriente no I milénio a.C. A mais antiga produção conhecida de zinco metálico em grande escala vem da Índia. Kharakwal e Gurjar defendem que já se fabricava zinco puro na segunda metade do I milénio a.C. e que a produção comercial começou no início da Idade Média. Craddock e os seus colegas situam o início da destilação industrial em Zawar há cerca de mil anos, e a Historical Metallurgy Society no século XII. As minas e os fornos de Zawar funcionaram depois durante séculos, e as escavações puseram ali a descoberto os fornos e as suas retortas.

A China começou a produzir zinco em meados da dinastia Ming, nos séculos XV e XVI, com o seu próprio método de retortas de pé. Oficinas escavadas ao longo do curso superior e médio do Yangtzé datam desse período, e um tratado de ofícios da época Ming, o Tiangong Kaiwu, descreve e ilustra a fundição do zinco. O zinco chinês ia sobretudo para o latão, incluindo o das moedas de liga de cobre do império.

Lingotes chineses de zinco retirados de um naufrágio: o zinco da Ásia chegava à Índia e à Europa por mar.

A partir do século XVI chegaram à Europa pequenas quantidades de zinco asiático. O zinco chinês, transportado pelas Companhias neerlandesa e inglesa das Índias Orientais, dominou depois o mercado mundial até ao século XIX. Em 1738, William Champion, de Bristol, patenteou um modo de produzir zinco a partir da calamina em grande escala, por destilação em retortas fechadas. Mais tarde mudou-se para Warmley, a leste de Bristol, onde construiu uma fábrica que fundia cobre e zinco e produzia latão e objetos acabados num só local.

Durante a Primeira Guerra Mundial, a Anaconda Copper Mining Company começou a refinar zinco por eletrólise no Montana, por volta de 1915–1916, com a eletricidade das barragens hidroelétricas da região, para tratar minérios complexos difíceis de fundir, e pouco depois mudou a sua principal fábrica de zinco para Great Falls. A eletrólise espalhou-se à maioria das fundições ao longo do século XX, e com ela o uso do zinco para galvanizar o aço, para peças fundidas sob pressão e para os elétrodos de muitas pilhas.