9-Processos de Redução do Ferro 1

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Redução do Ferro 
Introdução 
 Devido à competição internacional o setor siderúrgico exige melhoramento nos 
custos operacionais, na qualidade dos produtos e em medidas que reduzam os impactos 
ambientais. 
 O alto forno mesmo sendo de alto investimento, devido seu alto custo de 
implantação, manutenção e operação é a maneira mais ultilizada para a produção de ferro 
gusa, apesar de existirem outros métodos como Córex, Tecnohed, Oxycup, Finex, Dios, 
Hismelt, Ausiron, Primus, Homelt, Ulcos, Finmet, entre outros com tecnologias para 
redução de minério de ferro de forma limpa e com menor custo. 
 
Desenvolvimento 
 
– O Ferro Gusa 
O gusa é obtido através da redução de minério de ferro pelo coque ou carvão e calcário 
num alto forno. É uma solução ferro´carbono composta de 90 a 95% de ferro, 3 a 4,5% de 
carbono e outros elementos de liga como: silício, manganês, fósforo e enxofre. Sendo um 
material quebradiço, o ferro gusa é a principal matéria prima do aço. 
 
Processos de Produção 
- Córex 
 
Desenvolvida no final dos anos 70, pela Siemens VAI e instalada em 1989, hoje 
existem várias plantas industriais como: COREX C-1000, COREX C-2000, COREX C-
3000. 
 Sua fonte de material é o carvão não coqueificável que substitui o coque 
metalúrgico, mesmo sendo usado em maior quantidade em relação ao alto forno, sendo 
injetado através de um sistema de tremonhas, onde atua na redução de minério, geração 
de gás e carburação do metal, e não produz produtos altamente poluentes. 
Possui dois estágios, um reator superior onde ocorre redução de óxidos de ferro, 
que juntamente com um gás redutor produz um ferro esponja e um estágio de fusão e 
gaseificação, onde gera o gás redutor que fundi o metal, produzindo o ferro gusa líquido de 
alta temperatura e baixo teor de enxofre, nitrogênio e outras impurezas, que é vazado em 
carros torpedos, e a escória que possui alto teor de enxofre. 
 Por não necessitar de sinterização e coqueificação possui baixo custo operacional. 
 
 
- Tecnohed 
Desenvolvida pela Tecnologos, em uma parceria com PUC/RJ e USP, foi projetado 
em varias versões como Smelter, Finisher, Melter e Trios. 
Não utiliza coque, sua fonte térmica é o carvão não coqueificável, que é bitolado e 
carregado na cuba inferior pela lateral do forno, seus materiais são processados em discos 
de pelotização produzindo aglomerados, que são reduzidos e fundidos no forno 
produzindo o metal líquido, que é vazado no carro-panela e em seguida é retirada a 
escória, sua produção ocorre em apenas um estágio, sem transferências entre reatores, o 
que reduz o consumo de energia e aumenta a produtividade de aço. 
 O processo também pode ser utilizado para a redução de ferro esponja e fusão de 
pré-reduzidos, como sucatas e cavacos de usinagem. 
 
 
 
- Oxicup 
 
Desenvolvido pela Thyssenkrupp Steel AG em 1999 com o objetivo de reciclagem 
de resíduos mínero-metalúrgicos. 
Materiais como poeira, sucata e escória, são misturadas e compactadas formando 
briquetes, que juntamente com coques são alimentados no topo do forno, que reagem com 
o ar aquecido injetado por ventaneiras formando o ferro esponja e em seguida o ferro 
gusa. Os gases da combustão do coque que fornecem a energia para redução dos óxidos 
e fusão da carga metálica. 
O forno possui três zonas principais, a zona superior onde ocorre alimentação de 
carga, zona intermediária onde ocorre a fusão dos aglomerados e formação da escória e a 
parte inferior onde ocorre a separação do ferro gusa e a escória, que é utilizada em 
revestimentos de estradas. 
 
 
- Finex 
 
Produzido pela Posco e Simes VAI, com custo de investimento e operacional baixo 
em relação aos de alto-forno, pois não utiliza plantas de aglomeração de minérios e 
coqueria. 
Finos de minério são carregados em um reator fluidizado, os óxidos presentes são 
reduzidos produzindo ferro esponja que é briquetado a quente e transferido para o silo de 
alimentação do reator de fusão juntamente com carvão não-coqueificável, formando o ferro 
gusa e a escória líquida que são transferidos para outro processamento. 
Há pouca eliminação de SOx, NOx e poeiras, diminuindo impactos ambientais, 
devido a ausência de sinterização e coqueria. 
 
 
 
 
 
- Dios 
 
DIOS, Direct Iron-Ore Smelt é um projeto desenvolvido pelo Japan Iron e a Steel 
Federation, com o objetivo de produzir metal com maior eficiência energética utilizando 
carvão ao invés de energia elétrica e coque. 
Formado por um conversor onde o minério é fundido com oxigênio e carvão no 
interior de um banho metálico, sendo de grande eficiência, pois possui altas temperaturas 
e intensa agitação. 
Possui reatores de leito fluidizado para redução de finos de minério, fusão redutora 
em banho e reforma do gás de topo do reator de fusão, onde se completa a redução. 
 
 
Hismelt 
 
Tecnologia desenvolvida pela Hismelt, para processar finos de minério de ferro com 
mínima preparação de matérias-primas, com menor custo, pois não necessita de 
construção de planta de sinterização e coqueria e gera menos impacto ambiental. 
Utiliza finos de minério e carvão, que são injetados por lanças submersas em um 
banho de metal fundindo a altas temperaturas, reduzindo rapidamente ao entrar em 
contato com o carbono, formando o ferro gusa e a escória que são separados 
posteriormente. 
A energia liberado no processo é reaproveitada no banho e se for necessário 
remover o enxofre da gusa, este passa por um processo de dessulfuração, onde é 
possível fabricar gesso. 
 
 
- Ausiron 
 
Tecnologia com aplicação em materiais ferrosos e não ferrosos, que são 
processados em um reator de fusão. Possui lanças múltiplas que queima carvão e injeta a 
mistura no banho metálico, o material se dissolve no banho e o carvão reage com óxidos 
de ferro. 
Durante o processo ocorre uma pós-combustão na região acima da escória, onde 
há injeção de ar e assim liberação de calor. O metal e a escória são vazados pelo cadinho 
do forno. 
Esse é um processo que pode ser interrompido rapidamente, podendo utilizar 
somente a combustão submersa. 
 
 
- Primus 
 
Tecnologia desenvolvida pela Paul Wurth com o objetivo de reciclar produtos 
sídero- metalúrgicos e finos de minério. Utilizam lamas de alto forno e aciaria, pó de alto 
forno e outros materiais que contem ferro como matéria prima e finos de carvão como 
redutor. 
O processo possui basicamente dois fornos, um com múltiplas soleiras, onde ocorre 
secagem, aquecimento e pré-redução da carga metálica, formando um ferro esponja que é 
transmitido para o segundo forno, o forno elétrico, onde ocorre redução final de óxidos, 
remoção de zinco, fusão da carga, carburação e dessulfuração do metal. 
 
 
 
 
 
- Romelt 
 
Processo desenvolvido pelo Instituto de aço e ligas de Moscou, utiliza carvão não-
coqueificável como combustível e agente redutor e outras matéria primas. 
Possui ventaneiras superiores e inferiores nas laterais, a qual as inferiores injetam 
oxigênio para agitar o banho e gaseificar o carvão e as superiores injetam oxigênio para 
queimar o carvão. 
O forno se divide em quatro regiões: Zona metálica, Zona de escória, Zona de 
agitação da escória, onde ocorre a redução da carga metálica e Zona de combustão do 
gás, onde a geração dos gases no banho ocorre. 
 
 
 
 
- Ulcos 
 
Consórcio entre 48 empresas européias de 15 países, que visam pesquisas que 
reduzem a emissão de gás carbônico nas usinas siderúrgicas. 
Desenvolveu varias tecnologias, como ISARNA, baseada na fusão redutora de finos 
de minério de ferro em banho metálico, com pré-aquecimento e pirólise do carvão e 
utilização de um reator de fusão para redução final do minério conjunto com um ciclone, 
evitando perdas de energia. O oxigênio é alimentado no ciclone para queimar gases, e o 
minério que funde assim que entra no forno fica aderido a parede do ciclone e em seguida 
escoa para o banho metálicopara ser reduzido 
Outro processo desenvolvido é o Novo Alto-Forno, baseado na Reciclagem de Gás 
de Topo, foi concluído um acordo para industrializar essa tecnologia entre 2010 e 2014. 
Baseia na separação de gás carbônico e monóxido de carbono que podem ser retomados 
para o forno, sendo usados como agente redutor. Esse processo reduz a quantidade de 
coque e a reciclagem de gás de topo substitui a injeção de ar pré-aquecido. É o único 
projeto que exige maior investimento. 
 
 
 
- Finmet 
 
É um processo a gás natural e finos de minério, utilizando tecnologias de fluidização 
de leitos. Finos de minério são reduzidos em uma série de quatro reatores de leitos 
fluidizado, a qual o minério de ferro é pré-aquecido no primeiro do reator e transferido para 
o segundo por uma linha de transporte. 
O gás natural substitui o carvão e o coque, apresentando ganhos ecológicos. 
 
 
 
- Alto Forno 
O alto forno é considerado como o principal forno de redução de minério de ferro, 
devido sua alta produtividade. 
O alto forno é inflexível, pois opera com especificações definidas de material 
metálico e coque, o que gera altos custos de produção, no entanto novas tecnologias de 
redução estão sendo desenvolvidas. 
É um forno de cuba de 20 a 30 metros de altura, com revestimento externo de 
chapas de aço e interno de tijolos refratários com placas de cobre refrigeradas com água 
com objetivo de produzir ferro gusa, material liquido composto de ferro, carbono e outros 
elementos. 
Utilizam como matéria-prima sínter, minério granulado e pelota e coque metalúrgico 
como principal combustível. 
E constituído de varias etapas como: pesagem da carga, alimentação da carga, 
redução da carga metálica, produção do ferro gusa líquido, escorificação e coleta do gás 
de topo. A matéria requer de 6 à 8 horas para chegar ao produto final, ferro gusa e escória. 
No topo do forno que os materiais ferrosos são carregados e desce por gravidade
 reagindo com os gases que sobem, pois na parte inferior do forno possui 
ventaneiras, por onde é injetado ar pré-aquecido, com temperaturas variando de 900 a 
1350 graus Celsius que reage com o carbono do coque gerando calor e agente redutor, 
proporcionado o aquecimento, a redução e a fusão da carga metálica. 
O alto forno é constituído em cinco partes: Topo, Cuba, Ventre, Rampa e Cadinho. 
No topo que ocorre a alimentação e vedação para impedir a passagem de gases, na 
região cuba ocorre às reações de redução indireta de óxidos de ferro, com o aumento da 
temperatura e com o poder de redução do gás ocorre a fusão do metal e escorificação de 
impurezas, que possui alto teor de óxido de ferro, que será reduzido a ferro metálico 
fazendo que o teor de óxidos na escória sejam baixo. O ventre situa se abaixo da cuba, 
onde ocorre a maior parte de amolecimento, na rampa ocorre gotejamento do gusa e da 
escória, havendo reações de dessulfuração e no cadinho é armazenado por um período o 
gusa e a escória. 
Durante a redução gera um gás denominado gás de alto forno que possui baixo 
poder calorífico, que ao sair pelo topo do forno passa por um processo de limpeza para 
retirar material particulado e em seguida é acumulado em um gasômetro. 
Para se produzir uma tonelada de ferro gusa são necessários 1700 Kg de minério 
de ferro, 400 a 600 Kg de coque ou outro combustível, 140 Kg de cal ou magnésia e 1600 
a 2000 Kg de ar. 
 
 
 
 
 
 
Considerações Finais 
No fim da Idade da Pedra, a 4500 a.C, os metais já eram utilizados pelo homem, 
substituindo ferramentas menos resistentes por novas mais sofisticadas, ajudando
em seu processo de caça. 
O ferro, apesar de já ter sido descoberto bem antes do início de sua utilizaç
representou um grande avanço na vida do homem, pois permitiu a construção de objetos 
até então inatingíveis. 
Hoje, o ferro gusa assume um lugar no topo da vida moderna, poi
prima de fabricação do aço. Assim, s
fosse sumariamente suprimido da Terra. O 
inferior à do ar que respiramos. A construção civil não se manteria em pé sem o 
cozinha sem panelas e talheres d
exercício de ir e vir estaria radicalmente comprometido, uma vez que a indústria 
automotiva é uma das grandes consumidoras de 
tubulações, recipientes. Tudo é feito de 
Por isso, entender as rotas alternativas de produção de ferro gusa, compreender a 
importância de meios de fabricação mais sustentáveis
menos custo, bem como todas as tecnologias envolvidas nos processos, é um grande 
passo para, talvez, até num desenvolvimento de um país.
 
e da Pedra, a 4500 a.C, os metais já eram utilizados pelo homem, 
substituindo ferramentas menos resistentes por novas mais sofisticadas, ajudando
O ferro, apesar de já ter sido descoberto bem antes do início de sua utilizaç
representou um grande avanço na vida do homem, pois permitiu a construção de objetos 
Hoje, o ferro gusa assume um lugar no topo da vida moderna, pois é a principal matéria 
fabricação do aço. Assim, seria impossível imaginar o mundo tal como é se o 
fosse sumariamente suprimido da Terra. O aço nos rodeia em proporção ligeiramente 
inferior à do ar que respiramos. A construção civil não se manteria em pé sem o 
cozinha sem panelas e talheres de aço é igualmente inimaginável, da mesma forma que o 
exercício de ir e vir estaria radicalmente comprometido, uma vez que a indústria 
automotiva é uma das grandes consumidoras de chapas de aço. Equipamentos, 
tubulações, recipientes. Tudo é feito de aço! 
or isso, entender as rotas alternativas de produção de ferro gusa, compreender a 
meios de fabricação mais sustentáveis, com menos impactos ambientais e 
menos custo, bem como todas as tecnologias envolvidas nos processos, é um grande 
ra, talvez, até num desenvolvimento de um país. 
 
e da Pedra, a 4500 a.C, os metais já eram utilizados pelo homem, 
substituindo ferramentas menos resistentes por novas mais sofisticadas, ajudando-o assim 
O ferro, apesar de já ter sido descoberto bem antes do início de sua utilização, 
representou um grande avanço na vida do homem, pois permitiu a construção de objetos 
s é a principal matéria 
eria impossível imaginar o mundo tal como é se o aço 
nos rodeia em proporção ligeiramente 
inferior à do ar que respiramos. A construção civil não se manteria em pé sem o aço. Uma 
é igualmente inimaginável, da mesma forma que o 
exercício de ir e vir estaria radicalmente comprometido, uma vez que a indústria 
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or isso, entender as rotas alternativas de produção de ferro gusa, compreender a 
, com menos impactos ambientais e 
menos custo, bem como todas as tecnologias envolvidas nos processos, é um grande