Aula 03 - Matérias-primas na Siderurgia primária

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Matérias-primas na 
Siderurgia Local
Prof.Dr. Felipe Fernandes de Oliveira
Carvão Vegetal
Fundentes
Minério de Ferro
- Carbonização
- Processos de produção
- Características
Carvão vegetal
- O emprego na siderurgia
- Calcário calcítico
- Calcário dolomítico
- Processo de calcinação
Fundentes
- Tipos de minério
- Produção Nacional
- Importância do minério na região
Minério de ferro
Carvão Vegetal
CARVÃO VEGETAL
A diminuição de oferta de combustíveis fósseis e a 
crescente demanda por energia têm gerado grande 
interesse pela utilização de madeira para a produção de 
energia.
O carvão vegetal é uma fonte renovável e pouco 
poluente quando comparado aos outros tipos de 
combustíveis.
O Brasil é um grande produtor e consumidor de carvão 
vegetal.
CARVÃO VEGETAL
Material orgânico que sofreu ação de calor em ambiente 
sem oxigênio, promovendo sua decomposição em 
estrutura porosa de cor preta.
O que é Carvão Vegetal?
CARVÃO VEGETAL
Devemos compreender que o carvão vegetal obtido tem 
como causador de suas propriedades finais a:
- Qualidade da madeira “espécie”.
- Densidade da madeira.
- Composição química da madeira.
Madeira
CARVÃO VEGETAL
Triângulo do Fogo
CARVÃO VEGETAL
Triângulo do Fogo
Madeira
CARVÃO VEGETAL
Triângulo do Fogo
CARVÃO VEGETAL
Grande parte dos produtores de carvão utilizava fornos de 
alvenaria circular (Rabo quente).
O processo de carbonização é realizado buscando evitar 
o triângulo do fogo.
Como é produzido o Carvão?
Cade o EPI do indivíduo?
CARVÃO VEGETAL
Como é produzido o Carvão?
O forno de rabo quente necessita queimar parte da 
madeira para gerar CALOR e CO2, elementos esses que 
promovem a pirólise “carbonização” do restante da 
madeira.
CARVÃO VEGETAL
Como é produzido o Carvão?
1000 Kg
Madeira
330 Kg
Carvão
250 Kg Gases não condensáveis
355 Kg Licor Pirolenhoso
65 Kg Alcatrão
CARVÃO VEGETAL
Etapas da Carbonização
- Secagem: retirar a água da madeira.
- Pirólise: ocorre em temperaturas entre 350-380ºC. 
Podendo chegar em temperaturas maiores. Libera 
diversos compostos oriundos da decomposição: H2, CH4, 
vapores de alcatrão, etc.
- Resfriamento: para a retirada do carvão dentro do forno 
sem riscos de combustão.
CARVÃO VEGETAL
Tipos de fornos:
- Rabo quente
Capacidade: 5 ton/mês.
Investimento: baixo.
Aproveitamento dos gases: não.
Utilização no Brasil: >60%.
Carbono fixo: ~73%
Vida útil: 2 a 3 anos.
CARVÃO VEGETAL
Tipos de fornos:
- Circular de Alvenaria
Capacidade: 5 a 12 ton/mês.
Investimento: baixo.
Aproveitamento dos gases: não.
Utilização no Brasil: ~20%.
Carbono fixo: ~83%
Vida útil: 2 a 3 anos.
CARVÃO VEGETAL
Tipos de fornos:
- Retangular de Alvenaria
Capacidade: 42 ton/mês.
Investimento: alto.
Aproveitamento dos gases: Sim.
Utilização no Brasil: <10%.
Carbono fixo: ~83%
Vida útil: 20 anos.
CARVÃO VEGETAL
Tipos de fornos:
- Fornos DPC
Capacidade: 57 ton/mês.
Investimento: alto.
Aproveitamento dos gases: Sim.
Utilização no Brasil: 0%.
Carbono fixo: ~75%
Vida útil: não encontrado.
CARVÃO VEGETAL
Um bom carvão deve:
- ser duro;
- apresentar ruído metálico ao ser quebrado;
- não produzir moínha (finos);
- não apresentar cheiro ao queimar;
- não produzir fumaça ou fagulhas;
- Sem tiços, sujeiras como terra, pedras, etc.
CARACTERÍSTICAS DO CV
Vantagens
Menor temperatura de sopro devido à maior reatividade 
do carvão vegetal em comparação ao coque.
Operação do Alto-forno em menor temperatura quando 
comparado aos Alto-fornos com utilização de coque.
Baixo volume de escória por tonelada de ferro-gusa (até 
50% menor), resultando em menor consumo de energia 
para fusão da escória.
CARACTERÍSTICAS DO CV
Vantagens
O carvão vegetal apresenta um baixo teor de cinzas e o 
carregamento de enxofre é desprezível.
Elimina a necessidade de dessulfuração do ferro-gusa 
devido ao baixo nível de enxofre resultante.
CARACTERÍSTICAS DO CV
A produtividade dos Alto-fornos a carvão vegetal é 
menor devido às seguintes características:
 
 
 - Em Alto-forno a carvão vegetal, a carga metálica ocupa 30% 
do volume. Por outro lado, em Alto-fornos a coque esse volume 
aumenta para 45%.
- A maior resistência mecânica do coque permite uma menor
formação de finos, melhorando a permeabilidade.
CARACTERÍSTICAS DO CV
O carvão é altamente higroscópico, o carvão absorve 
umidade da atmosfera
Esse aumento do teor de umidade 
promove uma diminuição da 
Resistência Mecânica, gerando a 
formação de finos. Isso ocasiona 
problemas de permeabilidade no Alto-
forno.
CARACTERÍSTICAS DO CV
A grande variedade de espécies de madeira, tipos de 
fornos e carvoarias afetam a homogeneidade das 
propriedades físicas e químicas do carvão.
CARACTERÍSTICAS DO CV
A grande variedade de espécies de madeira, tipos de 
fornos e carvoarias afetam a homogeneidade das 
propriedades físicas e químicas do carvão
TENDÊNCIA DE PLANTIO
A tendência das empresas tem sido no caminho do plantio 
de eucaliptos como alternativa para continuar a utilizar o 
carvão vegetal para a Siderurgia.
Reflorestamento
PROPRIEDADES
Na Siderúrgica, quando o carvão é recebido de diversos 
locais produtores, devemos levar em consideração 
aspectos como:
- Fração granulométrica: deve apresentar tamanho
superior a 12mm. A fração ideal fica entre 38 – 75mm e
entre 12-38mm.
Os finos do carvão “abaixo de 12mm” não são
levados para a carga dentro do Alto-forno.
- Umidade do carvão: característica importante, pois
teores elevados promovem diminuição da eficiência.
PROPRIEDADES
- Matérias voláteis: são compostos orgânicos de baixo
ponto de volatilização. Em outras palavras, são
compostos que evaporam facilmente.
- Teor de cinzas: os sais e nutrientes da madeira, durante
sua vida ficam armazenadas no carvão. Além de
impurezas carregadas durante sua fabricação.
- Carbono Fixo: é o carbono que realmente reage com o
minério.
Fundentes
FUNDENTES
Os fundentes fazem parte das matérias-primas 
necessárias para a obtenção do ferro-gusa.
FUNDENTES
O minério de ferro não se apresenta de forma pura na 
natureza.
É acompanhada por compostos como sílica (SiO2) e 
alumina (Al2O3).
Essas impurezas fazem parte da ganga do minério de
ferro.
Afinal, para que usamos?
FUNDENTES
A ganga do minério tem suas impurezas combinadas 
química ou fisicamente.
A Sílica Temperatura de fusão 1720ºC.
A Alumina Temperatura de fusão 2030ºC.
As elevadas temperaturas de fusão destas impurezas 
prejudicam a fusão do ferro-gusa.
Afinal, para que usamos?
FUNDENTES
As partículas sólidas de Sílica e Alumina tornam o líquido 
muito viscoso, criando dificuldades para a separação do 
ferro-gusa líquido de sua ganga.
Afinal, para que usamos?
Não fundiram, pois a Tf é muito alta.
FUNDENTES
Por isso, precisamos adicionar elementos que 
combinados com a ganga promoverão a formação de 
compostos de baixo ponto de fusão.
Como esse líquido formado “escória líquida” tem 
densidade menor que o gusa, esse material se torna um 
sobrenadante no ferro-gusa.
Esses elementos são os fundentes na siderurgia.
Afinal, para que usamos?
FUNDENTES
O calcário calcítico é um carbonato de cálcio, material 
que pode ser utilizado como fundente.
O mais comum é realizar um tratamento térmico 
“calcinação” para obter o óxido de cálcio (conhecida como 
cal).
Fundentes: a Cal
Ca(CO3) CaO + CO2
FUNDENTES
O calcário dolomítico é um 
carbonato de cálcio com magnésio 
junto ao carbonato.
Fundentes: a Cal
(Ca,Mg)(CO3) (Ca,Mg)O + CO2
FUNDENTES
CaO + FeS + C CaS + Fe + CO
Enxofre
Minério de Ferro
MINÉRIO DE FERRO
O ferro é o quarto elemento em abundância na 
crosta terrestre (5,6%), ficando atrás do oxigênio 
(47%), silício ( 27%) e do alumínio (8%).
 A abundância do elemento Fe propicia a 
ocorrência de depósitos e a acumulação de 
minérios em diversos ambientes geológicos.
 
MINÉRIO DE FERRO
Jazidas contendominérios de alta qualidade, 
com características tecnológicas para o 
desenvolvimento de minas e aproveitamento de 
Siderurgia, são menos comuns.
MINÉRIO DE FERRO
MINÉRIO DE FERRO
País Bruto (milhões de ton) Fe contido (milhões de ton)
Brasil 318 211
China 588 194
Austrália 275 170,9
Índia 160 102
Rússia 102 59,1
Ucrânia 74 40,7
Estados
Unidos
52,7 33,3
Total Mundial 1.800 945
MINÉRIO DE FERRO
O minério de ferro é um óxido de ferro.
 Pode-se apresentar de diversas formas, as mais 
comuns são:
Os tipos de minério 
Hematita Magnetita
MINÉRIO DE FERRO
Os tipos de minério 
Hematita
Magnetita
+ Ganga
SiO2
Al2O3
Impurezas (outros minerais)
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	Slide 21: CARVÃO VEGETAL
	Slide 22: CARACTERÍSTICAS DO CV
	Slide 23: CARACTERÍSTICAS DO CV
	Slide 24: CARACTERÍSTICAS DO CV
	Slide 25: CARACTERÍSTICAS DO CV
	Slide 26: CARACTERÍSTICAS DO CV
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	Slide 29: PROPRIEDADES
	Slide 30: PROPRIEDADES
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	Slide 39: FUNDENTES
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	Slide 41: MINÉRIO DE FERRO
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