Apresentação de Siderurgia Processos Industriais Engenharia Ambiental e Sanitária

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Indústria 
Siderúrgica
Disciplina: Processos Industriais
Equipe: Jeftha Amanda
Pollyana Pimentel
Priscila Santos
Sara Letícia
Índice
• Processo siderúrgico 
• Introdução 
• Etapas
• Minério de Ferro
• Carvão Mineral
• Problemas Ambientais
• Emissões Atmosféricas
• Efluentes
• Resíduos
Processo siderúrgico 
• A fronteira entre o ferro e o aço foi definida na Revolução
Industrial, com a invenção de fornos que permitiam não
só corrigir as impurezas do ferro, como adicionar-lhes
propriedades como resistência ao desgaste, ao impacto, à
corrosão, etc. Por causa dessas propriedades e do seu
baixo custo o aço passou a representar cerca de 90% de
todos os metais consumidos pela civilização industrial.
Introdução 
Aço Ferro Carbono
Ferro Oxigênio Sílica
Introdução 
Carbono 
Carvão 
Mineral 
Combustível
Redução do 
Ferro 
Carvão 
Vegetal 
Etapas
• Grande parte do minério de ferro (finos) é aglomerada
utilizando-se cal e finos de coque.
• O produto resultante é chamado de sinter.
• O carvão é processado na coqueria e transforma-se em
coque.
Etapas
• Essas matérias-primas, agora preparadas,
são carregadas no alto forno.
• Oxigênio aquecido a uma temperatura de
1000ºC é soprado pela parte de baixo do
alto forno.
• O carvão, em contato com o oxigênio,
produz calor que funde a carga metálica e
dá início ao processo de redução do
minério de ferro em um metal líquido: o
ferro-gusa.
• O gusa é uma liga de ferro e carbono com
um teor de carbono muito elevado.
Etapas
• Aciarias a oxigênio ou
elétricas são utilizadas para
transformar o gusa líquido ou
sólido e a sucata de ferro e
aço em aço líquido.
• Nessa etapa parte do
carbono contido no gusa é
removido juntamente com
impurezas.
• A maior parte do aço líquido
é solidificada em
equipamentos de
lingotamento contínuo para
produzir semi-acabados,
lingotes e blocos.
Etapas
• Os semi-acabados, lingotes e
blocos são processados por
equipamentos chamados
laminadores e transformados em
uma grande variedade de
produtos siderúrgicos, cuja
nomenclatura depende de sua
forma e/ou composição química.
Minério de Ferro – Contexto 
internacional
A mineração de ferro vem experimentando uma expansão
substancial nos últimos anos, fruto da grande escalada de produção
e do consumo de aço nos países asiáticos, em geral, e na China, em
particular.
O minério de ferro e a matéria-prima básica da siderurgia,
respondendo pela unidade metálica (Fe) de alimentação dos
reatores de redução, como o alto-forno.
O minério de ferro e quase que totalmente utilizado na 
indústria siderúrgica (> 97%).
Mineração 
Minério de Ferro – Contexto nacional
• O Brasil estar entre os países que possuem as maiores
reservas de minério de ferro do globo, em termos de ferro
contido.
• Quando se fala de qualidade as reservas brasileiras situam-
se em lugar de absoluto destaque, configurando-se como
as mais puras, mundialmente.
• As reservas brasileiras vem aumentando ao longo do
tempo e esse crescimento é relacionado ao incremento da
participação dos itabiritos de Minas Gerais, mais
especificamente do Quadrilátero Ferrífero.
• O consumo interno de minério de ferro pela siderurgia e
de cerca de 15% da quantidade produzida no país.
Carvão Mineral – Contexto 
internacional 
• Carvão e uma rocha sedimentar combustível oriunda de
matéria orgânica. A lavra de carvão pode ser a céu aberto ou
subterrânea.
• O beneficiamento dos carvões tem por objetivo reduzir o teor
de matéria inorgânica (formadora das cinzas) e de enxofre.
• Aproximadamente 80% das reservas de carvões no mundo
situam-se no Hemisfério Norte. Os maiores produtores são
China, Estados Unidos, Rússia e Austrália, sendo este o maior
exportador mundial de carvão.
• O carvão para uso siderúrgico e o segundo maior mercado
mundial deste produto.
• Entretanto, somente 15% das reservas mundiais de carvão
possuem as propriedades requeridas para a coqueificação.
Coqueificação 
O processo de coqueificação consiste no aquecimento dos 
carvões na ausência de ar, até cerca de 1.100 graus Celsius.
Carvão Mineral – Contexto nacional
A produção brasileira de carvão e equivalente a 0,1% do total 
mundial.
No pais, o maior consumo de carvão é justamente na 
produção de coque de alto-forno.
Carvão vegetal – Contexto nacional
• a siderurgia a carvão vegetal e uma peculiaridade da indústria
siderúrgica brasileira.
• os altos-fornos a carvão vegetal representam apenas 1% da
produção mundial de ferro-gusa e 25% a 30% da produção
brasileira.
• a produção de carvão vegetal gera coprodutos cuja recuperação
traz vantagens econômicas para o processo de carbonização da
madeira, reduzindo o custo de produção.
• o carvão vegetal apresenta vantagens competitivas, em particular
no que concerne as menores emissões de CO2 e a possibilidade de
credito de carbono.
• Estima-se que, atualmente, cerca de 50% do carvão vegetal e
produzido de maneira ilegal no pais.
Calcário 
• A cal se destaca já no preparo do minério de ferro, aparecendo
como alternativa vantajosa para a aglomeração de sua fração
superfina.
• Além de ser o aglomerante usado na sinterização do minério 
de ferro, a cal é a matéria-prima empregada na dessulfuração
do gusa.
• Fundentes como a cal são matérias primas essenciais para o 
refino e a eliminação de elementos nocivos à liga do aço, 
principalmente fósforo, enxofre e silício. Teores altos desses 
elementos no aço podem causar defeitos em sua estrutura 
cristalina e levar à formação de trincas e à fragilidade 
mecânica.
Problemas Ambientais 
Extração mineral 
• Beneficiamento – Os impactos mais comuns no beneficiamento são
provocados por efluentes líquidos contento metais pesados e
ânions tóxicos, sólidos (às vezes coloidais), resíduos orgânicos
(espumantes, surfactantes, óleos). Também, produção de poeira e
ruídos na etapa de comunicação, emanações gasosas orgânicas e
vapor de mercúrio.
• Lavra – ruídos, poeira, contaminação de solo e, em alguns casos,
subsolo, por explosivos derivados de glicerina e drenagem ácida,
onde estão presentes metais pesados, tais como: cobre, níquel,
chumbo, zinco, mercúrio, além do ferro e ânions sulfato, fosfato,
fluoreto, molibdato, cianeto, entre outros.
Emissões Atmosféricas
Gestão de emissão atmosférica
As emissões atmosféricas ainda continuam sendo a questão
ambiental de maior impacto no processo siderúrgico. Elas
estão correlacionadas diretamente com a energia e a
conservação de recursos, pois as emissões significam perda
de materiais e energia que poderiam estar sendo
aproveitados de outra forma. Como no processo
siderúrgico ainda não é possível evitar a geração de
emissões atmosféricas, essas devem ser mitigadas, de
forma a minimizar seus impactos ao ambiente.
Poluentes Atmosféricos lançados
• Material Particulado: emissões difusas e pontuais;
• Dióxido de enxofre: processos que usam carvão mineral e
combustão (combustíveis gasosos, líquidos ou sólidos)
contendo enxofre;
• Óxidos de Nitrogênio: combustão (combustíveis gasosos,
líquidos ou sólidos);
• Monóxido de Carbono: combustão, redução no alto forno
e produção aço na aciaria;
• Compostos orgânicos: combustão e produção de coque.
Principais fontes de emissão
• Transporte e estocagem de matérias primas;
• Tráfego de veículos;
• Preparação do carvão na coqueira;
• Sinterização;
• Alto-forno;
• Aciaria;
• Lingotamento;
• Central termoelétrica.
Equipamentos de abatimento de 
poluentes
• Ciclones: partículas são separadas do gás de exaustão por 
ação de forças centrífugas;
• Precipitadores eletrostáricos: carga elétrica é aplicada 
sobre as partículas presentes no gás, assim elas serão 
atraídas e capturadas por umeletrodo coletor;
• Lavadores de gases: para separar um ampla faixa de 
poluentes pela lavagem do gás de exaustão com aspersão 
de água;
• Filtros de manga: as partículas são separadas do gás de 
exaustão por intermédio de um material poroso, 
permitindo altas eficiências de remoção.
Pelotização
Etapas Poluentes Meio de redução
Moagem MP Precipitadores eletrostáticos
Mistura MP Filtros ou lavadores
Leito de queima MP, NOx, SO2, HCl, HF Precipitadores eletrostáticos e 
filtros de manga
Em alta eficiência lavadores
Sistemas de dessulfuração de 
gases e lavadores
Substituir óleo e carvão por 
butano e propano
Peneiramento/Manuseio MP -
Sinterização
• Queima e sinterização: emissões primárias;
• Manuseio de insumos materiais, zona de descarga e
resfriamento de sínter: emissões secundárias;
• Fonte significativa de emissão de particulados, gases,
dioxinas e furanos e outros aromáticos;
• Essas substâncias policloradas são muito estáveis e
podem permanecer na atmosfera por anos, além de
serem cancerígenos;
Coqueificação
• Benzeno, Tolueno, Xileno e Alcatrão;
• Tecnologia com recuperação de calor (Heat Recovery);
Produção de ferro gusa
• Carregamento de insumos;
• Geração do sopro quente; 
• Injeção dos agentes redutores; 
• Vazamento; 
• Processamento da escória.
Contexto Internacional
Geração de CO2
• As empresas siderúrgicas vêm priorizando projetos que
aumentem a eficiência energética de todo o processo, tais
como:
• a) Troca de combustíveis (exemplo: troca do gás liquefeito
de petróleo/GLP por gás natural);
• b) Aproveitamento de gases para geração de energia e
emprego da energia cinética dos gases (turbina de topo
nos altos-fornos).
Mitigação do CO2
• Dois programas, de longo prazo, se encontram em 
estágios mais avançados relativamente a este tema: 
• a) Ultra Low CO2 Steelmaking (ULCOS), de natureza multi-
institucional no âmbito da Comunidade Européia, que foi 
iniciado há quatro anos; 
• b) 50% CO2 – 50% Energia, em desenvolvimento no Japão 
há quase uma década.
Contexto Nacional
• Na experiência brasileira, a utilização de carvão vegetal é
uma solução poderosa para a mitigação das emissões de
CO da indústria siderúrgica no Brasil. O país, além de
clima adequado e relativa disponibilidade de terra para
plantio do eucalipto, possui uma avançada tecnologia
nesse plantio, fabricação do carvão vegetal e uso em
altos-fornos.
• No entanto, é preciso mencionar que a produção de aço
via carvão vegetal é limitada por restrição da capacidade
de carga no alto-forno. Outro aspecto relevante é o alto
investimento em terras.
Vantagens do carvão vegetal 
comparativamente ao carvão mineral
• Inexistência de contaminantes danosos ao aço, nem ao
meio ambiente;
• Menor desgaste do alto-forno;
• Menor temperatura de operação do alto-forno,
acarretando menor perda térmica;
• Menor produção de escória;
• Menor consumo de energia;
• Emissão negativa de CO2 para a atmosfera, ao se
considerar o ciclo produtivo.
Efluentes
Tratamento de Água
• Apresentar características físico-
químicas controladas para obter
o melhor resultado no processo,
sem afetar o produto produzido
Objetivo
• Restaurantes, vestiários, 
sanitários, limpezas diversas, 
resfriamento direto ou indireto
Utilização
Tratamento de água
Figura 01 - Sistema de tratamento de água em uma siderúrgica (SANTOS, 2014).
Utilização de água
Instituto Brasileiro de Siderurgia
Quantidade: 100-200 m³ por tonelada de aço produzido
- Captação direta em cursos de água próximos às unidades 
industriais.
Resfriamento dos equipamentos, do aço e limpeza dos gases e 
outras atividades secundárias, como granular escória. 
Contato direto ETE para posterior reutilização tomando-se cuidado 
com o resíduo do tratamento. 
Resíduo: 
tratamento da água do alto-forno: enviado para indústrias cerâmicas
tratamento da água da aciaria: fabricação de briquete para utilização 
na aciaria
tratamento da água da laminação: sinterização
Posição geográfica próxima à costa: evitar o consumo de água doce e 
potável para o resfriamento de produto e de maquinário, já que a não 
possui nenhum empecilho técnico significativo para este uso com águas 
salobras e/ou salgadas.
Tratamento de Efluentes
• O efluente contaminado é reciclado inúmeras vezes,
dependendo da concentrações dos sais;
• Taxa de Recirculação: 96%;
• Poluentes encontrados: amônia, benzeno e outros
componentes aromáticos, sólidos em suspensão,
cianetos, fluoretos e zincos, óleos, cobre, chumbo, cromo
e níquel.
Contato Indireto
• Resfriamento dos equipamentos: processos de laminação a
quente;
• Não entra em contato com contaminantes metálicos,
facilitando seu reaproveitamento;
• Funcionamento:
• Água sai dos equipamentos após resfria-los, com um
temperatura que pode chegar a 55°C. Após, é encaminhada
para as torres de resfriamento, onde a temperatura é reduzida a
aproximadamente 30°C.
Figura 02: Fluxograma do Tratamento do Efluente Industrial 
da Indústria Siderúrgica (GERDAU RIOGRANDENSE, 2009)
1. Painéis Refrigerados 
Do Forno Elétrico
2. Torre de Resfriamento3. Bomba
Contato direto
• Tratamento mais complexo;
• Funcionamento:
• Água sai dos equipamentos e é conduzida para poço carepa,
onde há a precipitação de sólidos, especialmente óxidos de
ferro e carepa. Ocorre decantação e a carepa é removida por
equipamentos mecânicos. A água com menor concentração de
sólidos é enviada para filtros de areia por meio de bombas.
Após, é encaminhada para torres de resfriamento de água.
Poço de Carepa
Resíduo para
reciclagem
Filtro de areia
Torre de resfriamento
Bomba
Bomba
Lingotamento contínuo
Figura 03: Fluxograma do Tratamento do Efluente Cinza da Indústria Siderúrgica (GERDAU 
RIOGRANDENSE, 2009)
Coqueificação
• A quantidade de águas residuais numa unidade de 
coqueificação é entre 0,08 e 0,38m³/tonelada de carvão, 
dependendo do tipo de processo de tratamento de gás;
• Etapas: apagamento do coque incandescente e lavagem e 
resfriamento do gás;
• Gera efluente na forma de licor amoniacal, cianetos e 
substâncias tóxicas. 
Tabela 01: Efluentes da Lavagem e Resfriamento do gás e do apagamento do coque
• Finos de coque: removidos por sedimentação;
• Fenóis: extração por solventes orgânicos;
• Cianetos: precipitação e removidos em formas de
complexos, utilizando sulfato de ferro ou soluções de
cloreto de ferro;
• Amônia: removida por destilação a vapor ou por troca
iônica
Alto-forno
• Refrigeração da carcaça do alto-forno:
• Resfriamento por troca térmica.
• Recirculação;
• Lavagem dos gases do alto-forno:
• Remoção de material particulado do gás produzido.
• Granulação da Escória:
• 5 m³ a 10 m³ d’água por tonelada de escória
• Feita a partir do poço, não sendo necessário tratamento
posterior a sua utilização
• Água Decantadores (remoção de sólidos em suspensão);
• Após sedimentação, o lodo é retirado uma vez a cada 3 dias e a
água clarificada para recirculação no sistema de limpeza.
Aciaria a Oxigênio
• Água utilizada no conversor a oxigênio para refrigeração
dos gases gerados nas reações dentro do conversor e
posteriormente para a purificação do gás;
• Efluentes líquidos contém: sólidos em suspensão e
metais, principalmente chumbo e zinco, e vestígios de
arsênio, cádmio, cobre, cromo e selênio;
• Nos sistemas com recuperação de gás de aciaria e sem
recuperação de calor, são utilizadas 1000 e 1100 galões de
água por tonelada de aço;
• Sedimentação em clarificadores e espessadores
Companhia Siderúrgica do Pecém
• A usina irá ocupar um terreno de 297 hectares, consumir
água equivalente a um município de 90 mil pessoas eutilizar 180 MW de potência (mais de 14% de toda a
potência fornecida aos estados do Ceará e Pernambuco)
(RIGOTTO, 2007).
Resíduos
Tipos de sucata
• Sucata de Retorno: originada na usina produtora de aço,
durante fabricação de seus produtos;
• Sucata de Processamento: proveniente das sobras e
aparas geradas pelos segmentos consumidores de aço
(indústria automobilística, embalagens, naval, construção
civil e outros);
• Sucata de Obsolescência: proveniente da coleta de
produtos no final de sua vida útil (automóveis,
embalagens, máquinas eletrodomésticos e outros).
Lamas
As lamas por ora representam cerca de 5% dos resíduos. Sua
classificação varia entre classe I – perigoso e classe IIA – não
perigoso e não inerte, devido à possível presença de elementos
tóxicos como cádmio, zinco, chumbo e arsênio (MANSFELDT,
DOHRMANN, 2004; ABNT, 2004).
LAMAS
Escória
Se constitui o resíduo de maior volume - cerca de 70% (LOBATO,
2014; IBS, 2007; IAB, 2014). ua classificação conforme a norma
brasileira NBR 10004 (ABNT, 2004) varia entre a classe IIB - não
perigoso e inerte, e a classe IIA - não perigoso e não inerte,
considerando o teor de alumínio presente (ALMEIDA, MELO,
2001).
As aplicações de escória de aciaria com maior potencial de 
atratividade compreendem:
1 - Adição e/ou substituição de matérias-primas na indústria 
do cimento;
2 - Pavimentação;
3 - Correção de acidez do solo;
4 - Fonte de nutrientes e produção de fertilizantes;
5 - Material cerâmico;
6 - Lastro ferroviário.
Pós
• Quando o tratamento dos gases de processo ocorre por via
seca, originam-se os pós, cuja geração alcança quase 15%
do total de resíduos sólidos. Divididos em pó do alto-forno
e pó de aciaria elétrica, ambos são agrupados como classe I
- perigoso. O primeiro é composto principalmente de
óxidos metálicos e materiais carbonosos; já o segundo
contém grande quantidade de metais como zinco, cromo,
cádmio e chumbo (JACOMINO et al., 2002; OLIVEIRA,
MARTINS, 2003; ABNT, 2004; IAB, 2014).
• O alto-forno siderúrgico possui um sistema de controle de
emissão dos gases resultantes da queima do carvão para
derretimento e redução do minério de ferro. Os
particulados gerados no sistema contêm finos de carvão e
minérios de ferro, que são recolhidos por meio de um
coletor conhecido como “balão” e depositados
temporariamente em vagões e recipientes.
• As cinzas volantes siderúrgicas, conhecidas no estado de
Minas Gerais como “pó de balão” e internacionalmente
como “charcok”, são RSI provenientes do sistema de
controle de emissão dos gases dos altos-fornos
siderúrgicos.
Carepa
• Por fim, outro resíduo comum ao processo é a carepa,
derivada da oxidação da superfície do aço nas etapas
finais de lingotamento e laminação. Sua composição se
resume à presença de óxidos de ferro, bem como uma
grande quantidade de óleo; logo, corresponde à classe I -
perigoso, de acordo com a NBR 10004 (ALMEIDA, 2009;
MARTÍN, LÓPEZ, TORRALBA, 2012;CUNHA et al., 2006;
ABNT, 2004).
 O setor siderúrgico vem, há alguns anos, adotando uma
política de gestão de resíduos, que consiste na
transformação destes em co-produtos reutilizados no
próprio setor ou comercializados como insumos para
utilização em outras atividades.
 Baseando-se nos conceitos previstos na Política Nacional
de Resíduos Sólidos (PNRS), considera-se por reciclagem
“o processo de transformação dos resíduos sólidos que
envolve a alteração de suas propriedades físicas, físico-
químicas ou biológicas, com vistas à transformação em
insumos os novos produtos [...]”. Da mesma forma, a
reutilização é descrita como o “processo de
aproveitamento dos resíduos sólidos sem sua
transformação biológica, física ou físico-química [...]”
(BRASIL, 2010).
 De acordo com estimativas do
Instituto Aço Brasil, cerca de 450
kg de “coprodutos e resíduos”
são originados a cada tonelada
de aço produzida. Este valor está
relacionado à rota tecnológica
empregada e já chegou a superar
a marca de 700 kg (IBS, 2007).
Deste montante, 80% em média
são reciclados ou reutilizados
seja no ciclo do aço ou em
outros processos.
 Dentre as classes de resíduos
presentes no diagrama, os
sólidos são os que apresentam
maior potencial para a
reutilização e reciclagem, em
especial aqueles que possuem
teor de ferro em sua composição
(MOURÃO, 2011).
• Como exemplo, cita-se a utilização de
agregados siderúrgicos (escória) na
produção de cimento, que reduz a
emissão de gases de efeito estufa na
produção e a demanda por calcário e
silicatos, recursos naturais de origem
não renovável.
• O aço é o material mais reciclável
e reciclado no mundo. O aço pode
ser reciclado infinitas vezes, sem
que haja perda de suas principais
características, como dureza,
resistência e versatilidade, além de
resultar em uma importante
redução do consumo de minério
de ferro e diversos outros insumos.
• A reciclagem do aço representa
atualmente uma importante
atividade econômica, que envolve
uma grande estrutura composta
por, aproximadamente, 3.000
empresas, reciclando anualmente
4,5 milhões de toneladas de aço.
• A reciclagem se dá a partir da
sucata de aço, oriunda do próprio
processo siderúrgico, dos
processos de fabricação de
produtos intensivos em aço e do
processamento da sucata gerada
ao fim do ciclo de vida desses
produtos.
Resíduos Siderúrgicos
1. Todos os tipos de escórias siderúrgicas ferrosas (alto forno, 
forno Martin, conversor Bessemer, forno elétrico, forno de 
cúpula);
2. Poeiras de arco - voltáico geradas em usinas de fundição de 
aço;
3. Todos as escorias metalúrgicas não ferrosos (Ni, Al, Cu, etc.);
4. Escórias do processo de recuperação do chumbo de baterias 
automotivas e sais de neutralização de tratamento de baterias 
ácidas de chumbo;
5. Areias e escorias de fundição;
6. Resíduos gerados dos processos das indústrias 
automobilísticas: líquidos alcalinos, poeiras, pastas;
7. Lodo industrial de empresas diferentes;
8. Resíduos de anodização de alumínio;
9. Pó metálico de filtros (Pb, Ni, Zn, Cr, V, Fé, etc.);
Considerações finais
• De acordo com a Organização dos Estados Americano, as
indústrias que mais contaminam o meio ambiente são as
do setor minério-metalúrgico. Lançando diariamente
grandes volumes de gases, resíduos aquosos e/ou
sólidos, contendo elemento de toxicidade variada.
Portanto, este setor deve assumir a responsabilidade
social e ambiental, trabalhando dentro dos mais
rigorosos padrões internacionais, visando a preservação
da saúde humana e de seu hábitat.
Referências Bibliográficas
• http://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10004547.pdf
• Siderurgia no Brasil 2010-2025; subsídios para tomada de decisão –
Brasília: Centro de Gestão e Estudos Estratégicos, 2010.
• Inventário dos Rejeitos, Efluentes e Sub-produtor das Indústrias 
Siderúrgicas Integradas na Fabricação de Aço Líquido. 
http://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10003378.pdf
• SILVA, Nicole Gröff da; BREHM, Feliciane A.; MANCIO, Mauricio E
MORAES, Carlos Alberto Mendes. REUTILIZAÇÃO E RECICLAGEM DE
RESÍDUOS SIDERÚRGICOS: OPORTUNIDADES DE PESQUISA E DESAFIOS DO
SETOR. Fórum Internacional de Resíduos Sólidos. Rio Grande do Sul, 2016.
• ARAÚJO, José Alencar de Castro. Resíduos Sólidos na Indústria 
Siderúrgica: Usina Semi-Integrada – Um Estudo de Caso. Dissertação. 
Santa Bárbara D’Oeste, 2005.
• Siderurgia no Brasil 2010-2025.