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Processos Metalúrgicos
PROF.: KAIO DUTRA
AULA 1 – PRODUÇÃO DE FERRO
Matérias-Primas da Indústria Siderúrgica
◦A indústria siderúrgica abrange todas as etapas necessárias para, a
partir de matérias-primas, produzir-se ferro e aço.
◦O processo clássico e mais usado para a redução de minério de ferro
é o do alto-forno, cujo produto consiste na liga ferro-carbono de alto
teor de carbono, denominado ferro-gusa.
◦O ferro-gusa é encaminhado para as “aciarias” onde , em fornos
adequados, é transformado em aço.
◦Este é vazado na forma de lingotes os quais, por sua vez, são
submetidos transformações, resultando em blocos, tarugos e placas.
Estes, finalmente, são transformados em formas estruturais.
Prof.: Kaio Dutra
Matérias-Primas da Indústria Siderúrgica
Prof.: Kaio Dutra
◦ O ferro é um metal cuja utilização é muito antiga.
Como civilizações antigas de Assíria, Babilônia,
Egito, Pérsia, China, Índia e, mais tarde, da Grécia
e de Roma, fabricavam, por processos primitivos,
armas e inúmeros utensílios de ferro e aço.
◦ Alguns fornos primitivos utilizados na redução de
minério de ferro, empregavam o carvão vegetal
como combustível. Como o carvão vegetal é
constituído principalmente de carbono, e o
minério de ferro, principalmente de oxido de
ferro, na combustão do carvão vegetal, auxiliado
pelo oxigênio do ar, forma-se inicialmente
anidrido carbônico (CO2) e, em seguida, óxidos de
carbono CO.
Matérias-Primas da 
Indústria Siderúrgica
Prof.: Kaio Dutra
◦ O ferro assim obtido apresentava-se, em
geral, relativamente dúctil, mole, maleável e
podia ser trabalhado por martelamento a
temperaturas relativamente elevadas.
◦ Na realidade, os processos eram de "redução
direta", sem que se formasse ferro
inteiramente líquido.
◦ De fato, as temperaturas alcançadas não eram
suficientes para liquefazer o metal, o qual se
apresentava no estado pastoso, misturado
com como impurezas do minério.
Matérias-Primas da 
Indústria Siderúrgica
Prof.: Kaio Dutra
◦Os altos fornos foram desenvolvidos
paulatinamente, à medida que se aumentava
a altura dos fornos primitivos e foram
inicialmente denominados fornos de cuba ou
fornos de chaminé.
◦Neles, a carga de matéria-prima já era
introduzida pelo topo, em intervalos, e o ar,
pela parte inferior.
Matérias-Primas da Indústria Siderúrgica
Prof.: Kaio Dutra
◦ No Brasil, os verdadeiros passos para dotar o
país de uma indústria siderúrgica de porte
foram dados a partir de 1930.
◦ O grande passo para o estabelecimento da
grande siderurgia, baseada no carvão coque,
foi lançado no govemo Getúlio Vargas, com
um instituição, em 4 de marco de 1940, da
Comissão Executiva do Plano Siderurgico
Nacional.
◦ Dos trabalhos dessa comissão resultou a
fundação da Companhia Siderúrgica Nacional
em janeiro de 1941. A Usina foi construída
em Volta Redonda, Estado do Rio e
inaugurada em outubro de 1946.
Matérias-Primas da 
Indústria Siderúrgica
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◦As matérias-primas básicas da indústria
siderúrgica são as seguintes:
◦ Minério de ferro;
◦ Carvão;
◦ Calcário.
◦Outras matérias-primas, minérios
principalmente, são igualmente
importantes, sobressaindo-se o minério
de manganês, pela sua presença
constante em todos os tipos de produtos
siderúrgicos.
Matérias-Primas da 
Indústria Siderúrgica
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◦O minério de ferro, como é obvio, constituído por matéria-prima
essencial, pois dele se extrai o ferro.
◦O carvão atua em três sentidos simultaneamente:
◦ Combustível;
◦ Redutor do minério, que é basicamente constituído de óxidos de ferro;
◦ Fornecedor do carbono, que é o elemento principal da liga dos produtos
siderúrgicos.
◦O calcário atua como "fundente", ou seja, reage, pela sua natureza
básica, com como substancias estranhas ou impurezas contidas no
minério e no carvão geralmente de natureza acida diminuindo seu
ponto de fusão e formando uma "escoria", subproduto, por assim
dizer, do processo clássico do "alto-forno".
Matérias-Primas da Indústria Siderúrgica
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◦Os minerais que contém ferro em
quantidade apreciável são os óxidos,
carbonatos, sulfetos e silicatos.
◦Os principais óxidos são:
◦Magnetita (oxido ferroso-férrico) de fórmula
Fe304, contendo 72,4% de Fe;
◦Hematita (oxido férrico), de fórmula Fe2O3
contendo 69,9% de Fe;
◦ Limonita (oxido hidratado de ferro), de
fórmula 2Fe2O3 3H2O, contendo, em média,
48,3% de Fe.
Matérias-Primas da Indústria Siderúrgica
Minério de Ferro
Prof.: Kaio Dutra
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Matérias-Primas da Indústria Siderúrgica
Minério de Ferro
◦ O termo genérico beneficiamento compreende uma
série de operações a que os minérios de ferro de
várias qualidades podem ser submetidos, com o
objetivo de alterar suas características físicas ou
químicas e torna-los mais adequados para a utilização
em alto-forno.
◦ Essas operações são, geralmente:
◦ Britamento;
◦ Peneiramento;
◦ Mistura;
◦ Moagem;
◦ Concentração;
◦ Classificação;
◦ Aglomeração.
Matérias-Primas da Indústria Siderúrgica
Minério de Ferro - Beneficiamento
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◦A aglomeração visa, em princípio,
melhorar a permeabilidade da carga do
alto-forno, reduzir o consumo de carvão
e acelerar o processo de redução.
◦Há quatro principais processos de
aglomeração de minério de ferro:
◦ Sinterização;
◦ Pelotização;
◦Briquetagem;
◦Nodulização.
Matérias-Primas da Indústria Siderúrgica
Minério de Ferro - Beneficiamento
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◦ Sinterização consiste em aglomerar-se finos de
minério de ferro em mistura com
aproximadamente 5% de um carvão finamente
dividido.
◦A Pelotização é o mais novo processo de
aglomeração e talvez o de maior sucesso.
Neste processo, produz-se inicialmente
"bolas" ou "pelotas" cruas de alto teor de
minério concentrado.
Matérias-Primas da Indústria Siderúrgica
Minério de Ferro - Beneficiamento
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◦O combustível utilizado no alto-forno é
o carvão (coque ou de madeira) cuja
ação se faz necessária em três sentidos:
◦ Fornecedor de calor para um combustão;
◦ Fornecedor do carbono para uma redução do
óxido de ferro
◦ Indiretamente, fornecedor do carbono como
elemento principal de liga do ferro gusa.
Matérias-Primas da Indústria Siderúrgica
Carvão
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◦ O coque é obtido por processo de coqueificação, que
consiste, em princípio, no aquecimento a altas
temperaturas, geralmente em camaras hermeticamente
fechadas.
◦ O carvão mineral é constituído sobretudo dos restos de
matéria vegetal que se decompôs com o tempo, na
presença de umidade, ausência de ar e variações de
temperatura e pressão, por ação geológica, transformando-
se através de milênios, progressivamente, em turfa, linhito,
carvão sub-betuminoso, carvão betuminoso, semi-antracito
e antracito.
◦ O tipo betuminoso é o mais adequado para produção de
coque, pelo processo de coqueificação.
Matérias-Primas da Indústria Siderúrgica
Carvão – Carvão Coque
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◦ O processo de coqueificação é realizado nas
plantas de coqueificação e consiste
basicamente no aquecimento à
temperaturas entre 1100°C e 1300°C de
carvões minerais (principalmente os carvões
betuminosos) em câmaras de coqueificação
hermeticamente fechadas (ausência de ar)
por períodos de até 18 horas.
◦ Os fornos de coqueificação são compostos
por uma bateria de até 100 câmaras de
coqueificação intercaladas com câmaras de
aquecimento.
Matérias-Primas da Indústria Siderúrgica
Carvão – Carvão Coque
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◦O carvão vegetal ou “de madeira” é
fabricado mediante da pirólise da
madeira, ou seja, quebra das moléculas
complexas que constituem a madeira,
em moléculas mais simples, mediante
calor.
◦O calor é aplicado à madeira, com
ausência de oxigénio, resultando gases
(CO2, CO, H2, etc.), líquidos (alcatrões,
ácido acético, álcool metílico) e o resíduo
solido que é o "carvão vegetal".
Matérias-Primas da Indústria Siderúrgica
Carvão – Carvão Vegetal
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◦A função do fundente é combinar-se com
as impurezas do minério e com as cinzas
do carvão, formando a escória.
◦O principal fundente é o calafrio, de
fórmulaCaCO3, o qual, para o emprego
direto no alto-forno, deve apresentar a
composição média:
Matérias-Primas da Indústria Siderúrgica
Fundente
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◦Outras matérias-primas, utilizadas na indústria
siderúrgica, nos processos de fabricação de aços
comuns e especiais, incluem ferro-ligas de silício,
cromo, vanádio, molibdénio, níquel, tungstênio,
titânio, etc.
Matérias-Primas da Indústria Siderúrgica
Outras Matérias-Primas
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◦ Finalmente, deve-se ainda mencionar como
importante matéria-prima a sucata de aço, ou
seja, subprodutos da fabricação de aço e itens ou
componentes de produtos desbastados,
quebrados ou descartados.
◦A utilização desse tipo de matéria-prima é de
vital importância, pois não só corresponde ao
reaproveitamento de material que, de outro
modo, seria inútil, como permiti uma apreciável
economia de minério de ferro, carvão e calcário.
Matérias-Primas da Indústria Siderúrgica
Outras Matérias-Primas
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