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MCM - Siderurgia

PRODUÇÃO DO FERRO GUSA

Alto forno

• Reator tipo chaminé

• Funcionamento contínuo

• Estrutura dividida em cadinho, rampa, cuba e topo.

ALTO FORNO

REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA

DOALTO FORNO

Produção do ferro gusa

• Insumos para produção de 1000 Kg de gusa (média):

• 1700 Kg de minério de ferro;

• 400 a 600 Kg de coque;

• 140 Kg de calcário;

• 1600 a 2000 Kg de ar.

Produção do ferro gusa

• Outros insumos:

• Água para refrigeração (20m3/T gusa);

• Energia elétrica para o acionamento de equipamentos (10KWh/T gusa);

Reações do alto forno

• Formação do CO e CO2: ocorre na região das ventaneiras, entre 1800oC e 2000oC.

C + O2 → CO2

CO2 + C → 2CO

Reações do alto forno

• Decomposição dos carbonatos: ocorre a aproximadamente 800oC.

CaCO3 → CaO (cal)+ CO2

MgCO3 → MgO (magnésia) + CO2

Reações do alto forno

• Redução dos óxidos de ferro: ocorre principalmente pela ação do CO.

3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2

Fe3O4 + CO → 2FeO + CO2

FeO + CO → Fe + CO2

Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO

Reações do alto forno

• Formação da cementita (carbeto de ferro): saturação do Fe com C, confere dureza e resistência ao ferro.

3Fe + C → Fe3C↓

3Fe + 2CO → Fe3C↓ + CO2

Reações do alto forno

• Outras reações:

• Redução do Mn, Si e P a partir de seus óxidos;

• Redução do Fe a partir do FeS;

• Reações de formação da escória.

Produtos do alto forno

• Ferro gusa;

• Escória;

• Gás de alto forno.SUBPRODUTOS

Composição do gusaComposição média do ferro gusa

BalançoFe

3,0 – 4,5 C

1,0 – 2,0Mn

0,040 – 0,400P

0,035 – 0,050S

0,5 – 3,0Si

% (peso)Elemento

Composição da escória

A escória é aproveitada para a fabricação de cimento.

0,4 – 1,2S

0,5 – 2,0 FeO

1,0 – 12,0MgO

5,0 – 25,0Al2O3

27,0 – 55,0CaO

23,0 – 55,0 SiO2

% (peso)Componente

Gases de alto forno

• Possuem alto poder calorífico;

• São reaproveitados depois de limpos;

• Aplicações: aquecimento de regeneradores, produção de energia elétrica.

Gases de alto fornoComposição típica

57N2

3H2

27CO

13CO2

% (volume)Componente

EQUIPAMENTOS AUXILIARES

DOALTO FORNO

EQUIPAMENTOS AUXILIARES

DOALTO FORNO

ALTO FORNO

Equipamentos auxiliares

• Casa de silos: mantém as matérias-primas em estoque.

• Sistema de transporte: transportam as matérias-primas até o topo do AF.

• Caçambas (até 200T/dia);

• Skip-cars (até 3500T/dia);

• Correias transportadoras (acima 3500T/dia).

Equipamentos auxiliares

• Sistema de carregamento do AF: devem permitir a entrada das matérias-primas no AF sem permitir a saída dos gases.

• Duplo cone;

• Calha rotativa.

Equipamentos auxiliares

Duplo cone

• Distribuição da carga em pilhas circulares;

• Desgaste dos selos de gás pela passagem da carga.

Equipamentos auxiliares

Calha rotativa

• Distribuição uniforme da carga;

• Selos de gás estão fora do fluxo da carga.

Equipamentos auxiliares

• Sistema de limpeza dos gases: reduzem a quantidade de material particulado (finos) dos gases de AF.

• Coletor de poeira;

• Lavador de gás.

Sistema de limpeza dos gases5 a 40g / m3 Até 10mg / m3

Equipamentos auxiliares

• Casa de corrida: local onde é feito o vazamento do gusa e da escória.

• Perfurador pneumático: perfura a massa refratária que veda os orifícios de corrida do AF;

• Canhão de lama: veda os orifícios de vazamento do AF com massa refratária.

CASA DE CORRIDAPERFURADOR CANHÃO DE LAMA

DETALHE DA CORRIDA DO ALTO FORNO

PERFURADOR

GUSA LÍQUIDO

RETENÇÃO DA ESCÓRIA

CORRIDA DO ALTO FORNO

POTE DE ESCÓRIASISTEMA DE

BASCULAMENTO

ESCÓRIA LÍQUIDA CANAIS DE ESCOAMENTO DA CASA DE CORRIDA

VAZAMENTO DA ESCÓRIA

Equipamentos auxiliares

• Regeneradores (cowpers): armazenam o calor da queima de uma mistura de gases p/ aquecer o ar a ser soprado no AF.

• Temperaturas da ordem de 900oC a 1350oC;

• Trabalham em número de 3 (até 4000T/dia) ou 4 (acima de 4000T/dia).

DETALHE DO REGENERADOR

Equipamentos auxiliares

• Carros torpedo: transportam o ferro gusa da casa de corrida até a aciaria.

• Capacidade de 200 a 250T;

• Movem-se sobre trilhos;

• Podem servir como recipientes para reações de dessulfuração do gusa.

Reações de dessulfuração

• Ocorrem nos carros torpedo, com a adição de CaC2 – CaO – C (50-40-10) em meio gasoso (N2):

CaC2 + S → CaS↓ + 2C

CaO + C + S → CaS↓ + CO

DETALHE DA CONSTRUÇÃO DE UM CARRO TORPEDO

CARREGAMENTO DOS CARROS TORPEDO