Produção de Ferro Gusa

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

Produção de Ferro Gusa
Laboratório de Operações Unitárias
Alunos: Gabriela de Almeida Brito
Gustavo Henrique Arcanjo Pimenta
Laura Lott Bothrel
Marina Teixeira Cunha Frias
Yasmine Caldeira Brant Cota
Belo Horizonte, 5 de Novembro de 2015
Ferro Gusa, o que é?
Produto intermediário na redução de minério de ferro pelo carvão em alto forno. É considerado como uma liga ferro e carbono, contendo aproximadamente 2,11 a 5,00% de carbono e outros elementos, como silício, manganês, fósforo e enxofre.
Figura 1: Ferro gusa líquido
Fonte: http://www.alunosonline.com.br/upload/conteudo_legenda/f2b53ee17f839e3546958cd4799224fd.jpg
Ferro Gusa, o que é?
O gusa é produzido a partir do minério aglomerado sob a forma de sínter ou pelotas, obtido no processo de pelotização, ao qual são adicionados fundentes, cal e sílica, ocorrendo assim a conversão do ferro gusa em aço.
Figura 2: Produção do gusa:
Fonte: http://gazetarussa.com.br/assets/images/gazetarussa/in2.jpg
Minério de ferro, o carvão vegetal e o calcário são derretidos juntos sob pressão de ar intensa.
Aplicações do Ferro Gusa
O material resfriado raramente é usado puro, pois é frágil e instável. Normalmente, este tipo de ferro é mais refinado por meio de fusões adicionais e processos de mistura a fim de criar o ferro forjado, ferro fundido ou o aço.
O tipo de ferro-gusa é usado frequentemente como um passo intermediário na criação do aço.
Aplicações do Ferro Gusa
Ferro Forjado: um dos materiais de construção mais utilizados no mundo, utilizado por exemplo na construção da Torre Eiffel.
Figura 3: Aplicação de ferro forjado – Torre Eiffel
Fonte: http://www.maisliberadojunior.com.br/wp-content/uploads/2015/03/o-TORRE-EIFFEL-facebook1.jpg
Aplicações do Ferro Gusa
Ferro Fundido: liga refinada a partir do material inicial, mais forte e menos frágil graças ao processo que remove grande parte do carbono, enxofre e outros materiais indesejados. Geralmente utilizados para construção de pontes, tachos e panelas.
Figura 4: Aplicação de ferro fundido: construção de pontes
Fonte: http://www.bernd-nebel.de/bruecken/2_pioniere/telford/bilder/telford_9.jpg
Matérias Primas
Minério de Ferro: fonte de ferro 
Carvão Vegetal ou Coque: combustível para altoforno
Fundentes: diminuir gastos 
Hematita (Fe2O3)
Magnetita (Fe3O4)
Geotita (FeOOH)
Quartzo (SiO2)
Calcário (CaCO3 e MgCO3 )
Bauxita (Al2O3)
Tratamento do Minério de Ferro
Transporte por caminhões
Britagem;
Secagem usando gás quente;
Peneiramento com peneiras de ¼’’(carga uniforme e aumenta a permeabilidade no altoforno);
Mistura;
Moagem;
Concentração;
Classificação;
Aglomeração.
Tratamento do Minério de Ferro: Aglomeração
Sinterização
Aquecimento: 1300 – 1500°C;
Produto uniforme e poroso;
Sínter
Pelotização
Adição de água;
Temperatura ambiente;
As pelotas são secas e queimadas 
para a remoção total da água.
Figura 5: Glanulometria de Pelotas, Sinter e Minéri
Fonte: Indústria de Ferro e Aço, Emanuel Brandt, 2015.
Tratamento do Carvão Vegetal
Transporte do carvão por caminhões;
Peneiramento com peneiras de 3/8’’ (carga uniforme e aumenta a permeabilidade no altoforno)
Estocagem.
 O carvão vegetal deve ser peneirado antes de alimentar o altoforno
Processo de Produção do Gusa
Pelotas ou sinter de minério de ferro são introduzidas no altoforno;
Transformadas em ferro gura líquido com alto teor de ferro na ordem de 95%;
Convertido em aço na aciaria a oxigênio;
O aço líquido é transportado para o processo de lingotamento contínuo: onde é solidificado e então é encaminhado aos processos de conformação mecânica, como laminação e o forjamento. 
Após este processo o ferro é transportado para ser comercializado.
Processo de Produção do Gusa
Pelotas ou sinter de minério de ferro são introduzidas no altoforno;
Transformadas em ferro gura líquido com alto teor de ferro na ordem de 95%;
Convertido em aço na aciaria a oxigênio;
O aço líquido é transportado para o processo de lingotamento contínuo: onde é solidificado e então é encaminhado aos processos de conformação mecânica, como laminação e o forjamento. 
Após este processo o ferro é transportado para ser comercializado.
Fluxograma
Figura 6: Fluxograma de produção do ferro gusa.
Fonte: Indústria de Ferro e Aço, Emanuel Brandt, 2015.
Alto Forno
Responsável pela maior parte da produção de ferro gusa atualmente.
Conversão do ferro em ferro gusa.
Minério de ferro + Carbono + fundentes = Ferro gusa + Escória
Escória: SiO­2 (30 a 40%), Al2O3 (5 a 15%), CaO (35 a 45%) MgO (5 a 15%) e enxofre (1 a 2%).
A escória possui grande valor para indústria de cimento e materiais cerâmicos
Alto Forno
Figura 7: Esquema de operação alto forno
Fonte: Indústria de Ferro e Aço, Emanuel Brandt, 2015.
Reações no Alto Forno
Reações no Alto Forno
Figura 8: Esquema de reações no alto forno
Fonte: Indústria de Ferro e Aço, Emanuel Brandt, 2015.
Reações no Alto Forno
Figura 9: Esquema de reações do alto forno
Fonte: Indústria de Ferro e Aço, Emanuel Brandt, 2015.
Retirada do Ferro Gusa
princípio de vazos comunicantes
não há mistura entre o ferro gusa e a escória
Escoamento contínuo do gusa e retirada intermitente da escória
Fig. 10: Esquema de separação gusa/escória por vazamento contínuo 
Vazamento contínuo:
Vazamento intermitente:
ocorre a abertura regular do alto forno em períodos de tempo determinados
separação se dá pela diferença significativa entre suas densidades
Retirada do Ferro Gusa
Figura 11: Lingotamento do ferro gusa
Fonte: http://kentron.com.br/plus/modulos/conteudo/?tac=a-kentron 
roda formada por lingoteiras 
retirada do lingote de gusa é feita manualmente
capacidade varia entre 5 t/hora a 29 t/hora
Lingotamento:
Efluentes Líquidos e Resíduos Sólidos
 Problema: disposição de matéria prima ou de rejeitos formando uma camada impermeável na superfície.
 Solução: Construção de rede de drenagem.
 Problema: descarga de águas pluviais contendo sólidos em suspensão ou provenientes de lavagem de equipamento.
 Solução: Construção de rede de drenagem e de tanques de sedimentação. 
Figura 12: Simbolização da água 
Fonte: google/águatratada
Figura 13: Depósito de minério de ferro.
Fonte: google/depósitodeminérios
Efluentes Líquidos e Resíduos Sólidos
 Problema: desmatamentos florestais e diminuição de biodiversidade e impactos gerados na atmosfera pela queima de carvão vegetal, como o efeito estufa. 
 Solução: deve consumir carvão vegetal oriundo de áreas onde há o reflorestamento, sendo geralmente utilizado o eucalípto. 
 Problema: emissão de gases na atmosfera ou movimentos de transferência de material particulado, granulado estocado.
 Solução: Monitoramento das emissões atmosféricas e qualidade do ar, aderindo filtros para diminuir a quantidade de poluentes lançados no ar.
Figura 15: Carvão Mineral. 
Fonte: google/carvãomineral
Fonte: google/poluiçaoliberadanaprudçãodeferrogusa
Figura 14: Fábrica de ferro gusa com gases liberados no processo. 
Efluentes Líquidos e Resíduos Sólidos
 Problema: geração de resíduos sólidos como finos de minério e carvão vegetal, escórias e lamas.
 Solução: impermeabilização de solos nas áreas de rejeitos, reaproveitamento de rejeitos do processo de produção de ferro gusa na construção civil em formas de areias ricas em sílica ou na produção de tijolos compostos por escórias. 
Figura 17: Tijolos feitos com Escória 
Fonte: google/tiijolodeescória
Figura 16: Escória de Alto Forno. 
Fonte: google/escóriadealtoforno
Referências
PEIXOTO, Danilo, MADUREIRA, David – Fabricação do Ferro-gusa e do aço, agosto de 2011, disponível em: http://www.ifba.edu.br/metalografia/arq/gusa.pdf
BRANDT, Emanuel Manfred Freire – Indústria de Ferro e Aço, 2015
Processo Siderúrgico, Alto Forno: obtenção do Ferro Gusa, acessado em 02/11/2015 – disponível em: http://www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudo-ler.php?codConteudo=234;
Etapas de fabricação do ferro fundido, acessado em:
03/11/15 – Disponível em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAkz4AD/etapas-fabricacao-ferro-fundido
Referências
JÚNIOR, Dilermando Salvador de Souza. Estudo do Comportamento de Escórias de Alto-Forno a Carvão Vegetal Produzidas a Partir de Ativação a Quente. Escola de Engenharia – UFMG. Belo Horizonte/2007. Acessado em 03/11/15 – Disponível em: http://www.bibliotecadigital.ufmg.br/dspace/bitstream/handle/1843/ISMS-7WMK7E/mestrado_ufmg_03_06.pdf?sequence=1
Produção de ferro gura e aço, acessado em 02/11/2015 – disponível em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAtlcAA/producao-ferro-gusa-aco.