Obtenção de Ferro Gusa (1)

Obtenção de Ferro Gusa

Professor Msc. Isaías de Matos Mourão Neto

Ferro Gusa

• Matéria prima utilizada na fabricação do aço. É uma

liga de ferro-carbono obtida em alto-forno, onde é

realizado o processo de redução do minério de ferro

pelo carvão vegetal ou coque e calcário.

Ferro Gusa

• O coque e o carvão vegetal atuam simultaneamente

como combustíveis para gerar o calor necessário à

operação do alto-forno e agentes químicos para

retirar o oxigênio durante o processo, decorrente das

reações de redução do óxido de ferro.

• A composição química do ferro gusa consiste de pelo

menos 92% de ferro e de 3,5% a 4,5% de carbono.

Existem três tipos de ferro-gusa, conforme os teores

de silício, manganês, enxofre e fósforo.

Ferro Gusa

Tipos de Ferro Gusa

Matérias-primas

• Minério de ferro

• Fundentes

• Coque ou carvão vegetal

• Sinter

• Pelota

• Ar aquecido

Pelota

Sinter

Minério

Coque

As proporções dos materiais empregados variam em função da

prática operacional

• Um exemplo seria: para uma carga de 1,7 t de minério, 0,65 t

de coque ou carvão vegetal, 0,25 t de calcário e 1,8 a 2,0 t de

ar, obtém-se 1 t de gusa, 200 a 400 kg de escória e 2,5 a 3,5 t

de gás de alto-forno, normalmente usado para aquecimento

em diversas partes de uma usina siderúrgica, por conter alto

teor de CO2.

Matérias-primas

Reator: Alto-forno

• O alto-forno é um reator térmico no qual a carga

sólida é descendente e os gases redutores

ascendentes. É um equipamento contínuo e seu

funcionamento é ininterrupto por anos.

Principais partes do Alto-fornoReator: Alto-forno

• Topo: parte superior do alto-forno, por onde a carga é

carregada e por onde os gases são coletados para serem

conduzidos ao sistema de limpeza.

• Goela: é a parte que está localizada acima da cuba.

• Cuba: região em que ocorrem as principais reações gás/sólido

de redução.

• Ventre: região cilíndrica sobre a rampa.


• Rampa: é a zona de fusão dos materiais.

• Ventaneiras: é pelas ventaneiras que é insuflado o ar pré-

aquecido para a queima do combustível.

• Cadinho: O cadinho é a região inferior do alto-forno onde o

gusa e a escória são armazenados antes de ser vazado.


Fluxo de materiais dentro do Alto-fornoReator: Alto-forno

Zonas do Alto-fornoReator: Alto-forno

• Zona Granular: região onde toda a carga se encontra no

estado sólido.

• Zona de Amolecimento e Fusão: região onde os componentes

da carga metálica e fundentes iniciam o amolecimento e se

fundem.

• Zona de Coque Ativa: região em que ocorre a combustão do

coque em frente às ventaneiras.


• Zona de Gotejamento: região onde o metal e a escória

escoam em contracorrente com os gases através de um

empilhamento de coque parcialmente reagido.

• Zona de Combustão: região em frente às ventaneiras, em que

o ar quente soprado por elas promove a combustão do

carvão.


Principais reações no interior do Alto-fornoReator: Alto-forno

Principais produtos• Ferro-gusa

Ao sair do alto-forno o ferro fusa pode seguir um, entre

dois caminhos:

1. Fundição - para ser usado na fabricação de peças de

ferro fundido;

2. Aciaria - para se transformar em aço, ou seja, uma liga

ferrosa com um teor de carbono de menos de 2,0%.

• Escória

A escória é obtida pela fusão e separação das

impurezas das matérias-primas e dos fundentes. É

constituída principalmente de óxidos

termodinamicamente muito estáveis como óxido de

magnésio, cal virgem, alumina e sílica.

Principais produtos

• Gás de alto-forno

O gás resultante do alto-forno para que possa

ser utilizado passa por um processo de limpeza

das poeiras que contém.

Tipos de equipamentos de limpeza de gás:

1. Balão de pó

2. Venturi

3. Separador de neblina

Principais produtos

• Poeira

Para recuperar a poeira, leva-se a lama aos

espessadores. Esta, com 40% de sólidos, é bombeada e levada

a um sistema de filtros. A água retorna ao espessador e o bolo

de filtragem, com 25% de umidade é levado à sinterização.

Principais produtos

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