P2 -SIDERURGIA(1)

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1- Sabe-se que um alto forno industrial é capaz de produzir 5000 toneladas por dia de 
gusa. Determinar a quantidade necessária diária de minério de ferro, de coque (em 
toneladas) e de ar (em m3 por dia) para a produção de 5000 toneladas por dia de gusa 
(90 % em ferro). 
 
2𝐶 + 𝑂2 → 2𝐶𝑂 
𝐹𝑒2𝑂3 + 3𝐶𝑂 → 3𝐶𝑂2 + 2𝐹𝑒 
 
6𝐶 + 3𝑂2 → 6𝐶𝑂 
2𝐹𝑒2𝑂3 + 6𝐶𝑂 → 6𝐶𝑂2 + 4𝐹𝑒 
 6𝐶 + 3𝑂2 + 2𝐹𝑒2𝑂3 → 6𝐶𝑂2 + 4𝐹𝑒 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 𝐺𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙 
 
 
500 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝐺𝑢𝑠𝑎 => 90% 𝐹𝑒𝑟𝑟𝑜 => 4500 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝐹𝑒 
1-A 
*Quantidade de Minério de Ferro 
 
4500 𝑡𝑜𝑛 𝐹𝑒 ∗ 
2 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒2𝑂3
4 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒
∗ (
2𝑥159,6𝑔/𝑚𝑜𝑙
4𝑥55,8𝑔/𝑚𝑜𝑙
=
319,2 𝑔 𝐹𝑒2𝑂3
223,2 𝑔 𝐹𝑒
) 
= 6435,48 𝑡𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝐹𝑒2𝑂3 
Como o minério tem um teor de 70% em Fe 
6435,48
0,7
= 9193,54 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑚𝑖𝑛é𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑒𝑟𝑟𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑖𝑎 
 
*Quantidade de Ar 
4500 𝑡𝑜𝑛 𝐹𝑒 ∗ 
3 𝑚𝑜𝑙 𝑂2
4 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒
∗ (
3𝑥32𝑔/𝑚𝑜𝑙
4𝑥55,8𝑔/𝑚𝑜𝑙
=
96 𝑔 𝑂2
223,2 𝑔 𝐹𝑒
) = 1935,48 𝑡𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑂2 
Como o ar tem 21% de oxigênio 
1935,48
0,21
= 9216,57 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝐴𝑟 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑖𝑎 
 
Considerando a densidade do Ar a 25ºC como 1,1839 kg.m-3 
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 𝑎𝑟 = 
9216570
1,1839
= 7784923,91 𝑚3 𝑑𝑒 𝐴𝑟 
 
*Quantidade de coque (carvão) 
4500 𝑡𝑜𝑛 𝐹𝑒 ∗ 
6 𝑚𝑜𝑙 𝐶
4 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒
∗ (
6𝑥12𝑔/𝑚𝑜𝑙
4𝑥55,8𝑔/𝑚𝑜𝑙
=
72 𝑔 𝑂2
223,2 𝑔 𝐹𝑒
) = 1451,61 𝑡𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝐶 
 
1-B 
III- Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 
 
ΔHr = ΔHprodutos - ΔHreagentes 
ΔHr = (3ΔHCO2) – (ΔHFe2O3+ 3ΔHCO) 
ΔHr = [3x(-393,5)]-[-824,2+3x(-110,5)] 
ΔHr = -24,8 kJ/mol 
 
4500 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝐹𝑒 ∗
1 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒
55,8 𝑔
= 80645161,29 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝐹𝑒 
 
80645161,29 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝐹𝑒 ∗
24,8 𝑘𝐽
1 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒
= 1935483871 𝑘𝐽 
 
Questões de Múltipla Escolha 
 É correto afirmar sobre os processos que ocorrem no interior do alto-forno que nas 
reações III, IV e V o ferro é reduzido. (LETRA C) 
 
 663 kg (LETRA A) 
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 
 
0,9 𝑡𝑜𝑛 𝐹𝑒2𝑂3 ∗
2 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒
1 𝑚𝑜𝑙 𝐹𝑒2𝑂3 
(
112 𝑔 𝐹𝑒
160 𝑔 𝐹𝑒2𝑂3
) = 0,63 𝑡𝑜𝑛 𝐹𝑒 
Considerando as impurezas presentes no ferro fundido: 0,63/0,95 = 0,663 ton = 663 kg 
 
 
2- Descrever o Processo Siderúrgico 
O aço é produzido, basicamente, a partir de minério de ferro, carvão e cal. A 
fabricação do aço pode ser dividida em quatro etapas principais: preparação da carga, 
redução, refino e laminação. Os minérios de ferro são rochas a partir das quais pode ser 
obtido ferro metálico de maneira economicamente viável. O ferro encontra-se geralmente 
sob a forma de óxidos, como a magnetita e a hematita ou ainda como um carbonato, 
a siderite. Os minérios de ferro têm um teor de ferro variável de acordo o mineral ferrífero 
considerado. 
A coqueria são grandes estruturas que possuem grupos de fornos, esses fornos têm 
suas paredes de material refratário que permitem a transmissão de calor, no interior das 
paredes possuem câmaras de aquecimento a gás, cuja temperatura pode chegar a 1200 
graus. Recebem uma mistura de carvão mineral que passam por um processo de destilação 
a seca, pois ocorre na ausência de oxigênio. 
 
 O resultado deste processo denominado de coqueificação, é a retirada da matéria 
volátil (gás) do carvão, que após a condensação resulta num subproduto, o alcatrão, cuja 
destilação fracionada resultará em outros produtos aplicados na indústria química. 
 
 Mas o principal objetivo desse processo de coqueificação é o resíduo sólido que 
resulta ao final do processo, que é o coque (carvão coque), um produto com alto teor de 
carbono (>que 85%), matéria prima fundamental no processo de produção do aço. Por 
isso toda siderúrgica tem em sua planta as famosas coquerias, que chegam a ter mais de 
duzentos fornos. 
Sinterização 
As operações de aglomeração de minérios destinam-se a conferir às cargas a serem 
alimentadas no alto forno, constituídas basicamente por minérios de ferro e fundentes 
(sílica, alumina e cal), um formato adequado e resistência mecânica apropriada ao 
percurso descendente dessa carga no alto forno com percolação de gases através da carga. 
Na sinterização obtêm-se blocos feitos com partículas de minério de ferro, carvão moído, 
calcário e água. Isso tudo é misturado até se obter um aglomerado, formando um só bloco 
poroso, que ainda quente, é quebrado em pedaços menores chamados sínter. O sínter 
então será introduzido ao alto-forno para a redução do ferro. 
No processo de redução, o ferro se liquefaz e é chamado de ferro gusa ou ferro de 
primeira fusão. Impurezas como calcário, sílica etc. formam a escória, que é matéria-
prima para a fabricação de cimento. 
A fabricação do aço ocorre geralmente em duas etapas: primeiramente a obtenção 
do chamado ferro gusa, material metálico composto majoritariamente por ferro, porém 
contendo também altos teores de carbono e altos teores de impurezas (enxofre, fósforo e 
outros elementos), que é produzido a partir do minério de ferro aglomerado sob a forma 
de sínter ou pelotas (obtidos respectivamente nos processos de sinterização e pelotização), 
ao qual são adicionados fundentes (cal, sílica e substâncias semelhantes) e o chamado 
coque metalúrgico (basicamente o resultado da coqueificação do carvão mineral ou 
vegetal), a qual é sucedida pela conversão do ferro gusa em aço na chamada aciaria, onde 
nos conversores ocorre basicamente a oxidação do excesso de carbono e das impurezas, 
que são assim removidos, resultando numa liga ferrosa com teor de carbono bem mais 
baixo e com baixíssimo nível de impurezas, que pode ser considerado residual. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Rocha
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ferro
https://pt.wikipedia.org/wiki/Metal
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido
https://pt.wikipedia.org/wiki/Magnetite
https://pt.wikipedia.org/wiki/Hematite
https://pt.wikipedia.org/wiki/Siderite
https://pt.wikipedia.org/wiki/Min%C3%A9rio
No alto forno é introduzido o minério de ferro sob a forma de sínter ou pelotas, é 
transformado em ferro gusa líquido com teor de ferro da ordem de 95 %. Após a produção 
no alto forno o ferro gusa é submetido à conversão em aço na aciaria a oxigênio, que 
também recebe sucata como parte da matéria-prima, tendo o teor de ferro elevado pela 
eliminação de impurezas e grande parte do carbono. O aço líquido é submetido ao 
lingotamento contínuo e assim, solidificado, é encaminhado aos processos de 
conformação mecânica, como laminação (inicialmente a quente e posteriormente a frio) 
e o forjamento. 
Aciaria é a unidade de uma usina siderúrgica onde existem máquinas e 
equipamentos voltados para o processo de transformar o ferro gusa em diferentes tipos 
de aço. O principal destes equipamentos é o convertedor, que é um tipo de forno, 
revestido com tijolos refratários e que transforma o ferro gusa e a sucata em aço. Uma 
lança sopra oxigênio em alta pressão para o interior do forno, produzindo reações 
químicas que separam as impurezas, como os gases e a escória. A principal reação 
química no convertedor ocorre entre o oxigênio injetado e o carbono presente no ferro 
gusa, gerando gases que são eliminados no convertedor. Estes gases se combinam e 
retiram o carbono do gusa, dando origem ao aço. O processamento na aciaria divide-se 
em refino primário e refino secundário. O refino primário acontece no convertedor, onde 
o ferro-gusa geralmente adicionado a sucata de aço é transformado em aço. Nesta fase 
são removidos o silício, o manganês, e principalmente o carbono. No refino secundário 
são feitas as correções mais específicas e controladas. A composição de outros elementos 
químicos é corrigida com adição de ferro-ligas. Geralmente utiliza-se Forno-Panela para 
este acerto de composição química. 
Após o acerto da temperatura e da composição química,o aço líquido é 
solidificado. A solidificação pode ser feita via Lingotamento 
Convencional ou Lingotamento Contínuo. Quando enviado a máquina de Lingotamento 
Contínuo o aço normalmente é solidificado na forma de Placas, Blocos ou Tarugos e 
quando enviado ao Lingotamento Convencional é solidificado na forma de Lingotes. 
Estes produto por sua vez são matéria prima de outros processos como por exemplo 
a Laminação. 
Em sequência estes produtos são separados em duas classes: Longos e Planos. 
Produtos longos (Blocos, Tarugos ou Fio-máquina) e Planos no caso de Placas ou Chapas 
Grossas. A laminação consiste em modificar a seção transversal de um metal na forma de 
barra, lingote, placa, fio, tira, etc., pela sua passagem entre dois cilindros paralelos 
girando em sentidos opostos, com a mesma velocidade inicial. Deste modo, a laminação 
será responsável por finalizar o produto de acordo com as especificações desejadas pelo 
cliente. 
 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/A%C3%A7o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Forno
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ferro
https://pt.wikipedia.org/wiki/Gusa
https://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAnio
https://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o_qu%C3%ADmica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o_qu%C3%ADmica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ferro-ligas
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Forno-Panela&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Lingotamento_Convencional&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Lingotamento_Convencional&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/wiki/Lingotamento_Cont%C3%ADnuo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Lingotamento_Cont%C3%ADnuo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Lingotamento_Cont%C3%ADnuo
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Lingotamento_Convencional&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9ria_prima
https://pt.wikipedia.org/wiki/Lamina%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Fio-m%C3%A1quina&action=edit&redlink=1