Aula Pirometalurgia do Ferro_2014

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Universidade São Judas Tadeu
 Pirometalurgia do FerroPirometalurgia do Ferro
Prof. Iguatinã CostaProf. Iguatinã Costa
São Paulo, setembro de 2013São Paulo, setembro de 2013
 
Ferro
● O metal mais utilizado
● Aproximadamente 5% da crosta terrestre
● Ocorre principalmente na forma de minérios: hematita (Fe2O3), 
limonita (Fe2O3.H2O), magnetita (Fe3O4) siderita (FeCO3) e 
pirita (FeS).
● Todos os minerais acima citados são usados na obtenção do 
ferro, com exceção da pirita (muito dispendioso)
● O processo pirometalúrgico para a obtenção do ferro metálico é 
conhecido como siderurgia
 
Principais minérios de ferro
hematita
magnetita
pirita
 
Etapas de obtenção
● Mineração
● Concentração do minério
● Obtenção do metal
● Purificação
● Misturas (ligas)
 
Mineração
 
Concentração do minério
● Aumento da concentração do minério de interesse, com fim de 
maior rendimento
● Gravimetria – diferenças de densidade dos minerais
● Separação magnética – leva em conta o ferromagnetismo
● Flotação – baseia-se no comportamento físico-químico de 
determinados minérios em uma solução de tensoativos.
● Seleção manual
 
Obtenção do Ferro
● Geralmente acontece em um alto forno
● Se baseia na redução do minério de interesse através do uso de 
um agente redutor a altas temperaturas
● Os parâmetros de temperatura, proporção de CO2/CO para 
promover a redução do óxido podem ser determinados pelo 
diagrama de Ellingham
 
Diagrama de Ellingham
 
Diagrama de Ellingham
 
Siderurgia
● O alto forno é alimentado continuamente com minério de ferro 
coque e calcário
● Atinge temperaturas próximas a 1600°C
● A separação do ferro fundido e dos resíduos (escória) é feita por 
diferença de densidade (a escória é muito menos densa)
● Ar é injetado na parte inferior do alto forno, queimando o 
carbono existente formando o monóxido de carbono, principal 
agente redutor no forno.
● Cada quilograma de ferro necessita cerca de 1,75 kg de minério, 
0,75 kg de coque e 0,25 kg de calcário para ser produzido.
 
Siderurgia
 
Siderurgia
● Esquema do alto forno
 
Siderurgia - reações
● Queima do carvão 
● Redução da hematita a magnetita (300 °C)
● Redução da magnetita a óxido de ferro (600 °C)
● Redução do óxido de ferro a ferro (entre 800 e 1600 °C)
● Decomposição térmica do carbonato de cálcio (calcário)
● Formação da escória
 
Siderurgia - produtos
● O produto do alto forno é o ferro gusa (contém 5% de Si, P, 
Mn e S) 
● Estas impurezas são geralmente eliminadas por insuflação de ar 
no ferro gusa fundido, o que oxida tais impurezas.
 
Ferro gusa
 
Siderurgia - produtos
● O produto da purificação parcial do ferro gusa é o ferro fundido 
(ainda contém uma quantia considerável de carbono)
● Pelo resfriamento lento do ferro fundido elimina-se o carbono e 
forma-se o ferro fundido cinza ou ferro batido, que apresenta-
se com uma ductibilidade e uma maleabilidade considerável
● O resfriamento rápido forma o ferro fundido branco, muito 
duro e quebradiço
● O aço bruto contém cerca de 0,1 % de carbono (a maioria dos 
aços tem até 1,5%)
 
Siderurgia - produtos
● São conhecidos centenas de tipos de aços inoxidáveis
● Chamamos de aços inoxidável ligas de ferro com outros 
metais/não metais resistentes à corrosão
● São usados cromo, níquel, vanádio, titânio, manganês e 
tungstênio
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