obtenção de ferro gusa (1)
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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.
Principais partes do Alto-fornoReator: Alto-forno
• 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.
Principais partes do Alto-fornoReator: Alto-forno
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.
Zonas do Alto-fornoReator: Alto-forno
• 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.
Zonas do Alto-fornoReator: Alto-forno
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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