ABM - Siderurgia Para Nao Siderurgistas

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SIDERURGIA 
 
PARA NÃO 
 
SIDERURGISTAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Marcelo Lucas Pereira Machado 
Engenheiro Metalurgista – UFF – RJ 
Mestre em Engenharia Metalúrgica – PUC-RJ 
Pós-Graduado em Educação / Aperfeiçoamento em Conteúdos Pedagógicos - UFES 
Professor do Centro Federal de Educação Tecnológica do Estado do Espírito 
Santo/ Coordenadoria de Metalurgia e Materiais 
 
 
Vicente de Paulo Ferreira Marques Sobrinho 
Engenheiro Metalurgista, Especialista em Engenharia 
Professor de Siderurgia do Centro Federal de Educação Tecnológica do Estado do 
Espírito Santo/ Coordenadoria de Metalurgia e Materiais 
 
Lúcio Flávio Arrivabene 
Engenheiro Metalurgista – UFOP – MG 
Mestre em Engenharia Ambiental - UFES 
Pós Graduado em Sistemas de Produção de Petróleo Offshore – COPPE - RJ 
Pós-Graduado em Educação Escolar – FAESA 
Professor do Centro Federal de Educação Tecnológica do Estado do Espírito 
Santo/ Coordenadoria de Metalurgia e Materiais 
Consultor Ambiental – Fundação Ecossistemas - ES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Vitória -ES 
2003 
 2
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
APRESENTAÇÃO 
 
 
O presente material didático serve como mais um instrumento do processo ensino 
aprendizagem visando fornecer uma visão geral dos processos siderúrgicos desde as 
matérias primas até os produtos finais (placa ou tira laminada a quente). 
 
O curso Siderurgia Aplicada, objetiva, portanto, apresentar em linhas gerais e num 
curto espaço de tempo estimado de quarenta horas, uma visão geral dos processos 
siderúrgicos e das matérias primas; bem como os processos de redução direta e 
indireta, os processos de fabricação do aço e os processos de conformação mecânica 
de metais. 
 
Durante a abordagem dos conteúdos, toma-se o cuidado para que não ocorra um 
aprofundamento do conhecimento teórico, dando-se ênfase aos aspectos tecnológicos 
do processo de produção de aço pela Companhia Siderúrgica de Tubarão - CST, 
situada em Ponta de Tubarão, Espírito Santo. 
 
A preocupação com o meio ambiente também é fator relevante e será enfocado em 
todas as etapas dos processos de produção. Fica claro que o assunto será abordado 
sempre do ponto de vista prático em consonância com os objetivos a serem atingidos 
pela empresa frente à comunidade como um todo. 
 
Registra-se o agradecimento à Companhia Siderúrgica de Tubarão - CST, à Direção 
Geral e servidores do CEFET/ES e aos demais colegas profissionais da área e em 
particular aos professores da Coordenação de Metalurgia e Materiais do CEFET/ES. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 3
SUMÁRIO 
 
01 - Considerações Gerais.............................................................................................07 
01.1 -Histórico da Siderurgia..........................................................................................07 
01.2 - Conceitos Básicos................................................................................................09 
01.3 - Principais produtos siderúrgicos...........................................................................09 
01.3.1 - Diagrama de equilíbrio Ferro – Carbono...........................................................10 
01.4 - Classificação dos Aços.........................................................................................12 
01.5 - Importância dos produtos siderúrgicos.................................................................13 
01.6 - Fluxogramas de usinas siderúrgicas....................................................................14 
01.6.1 - Fluxograma reduzido de usinas integradas.......................................................14 
01.6.2 - Fluxograma da CBF..........................................................................................15 
01.6.3 - Fluxograma da Siderúrgica Belgo Mineirade Jardim América..........................16 
01.6.4 - Ciclo Operacional da CST.................................................................................16 
01.7 - Fluxograma da CST.............................................................................................19 
 
02 - Visão geral das matérias primas.............................................................................20 
2.1 - Introdução...............................................................................................................20 
2.2 - Matérias primas para Sinterização e Alto Forno....................................................20 
2.2.1 - Classificação das matérias primas......................................................................20 
2.2.1.1 - Minérios de Ferro.............................................................................................20 
2.2.2 - Características dos Minérios de Ferro para Sinterização....................................21 
2.2.2.1 - Características Físicas.....................................................................................21 
2.2.2.2 - Características Químicas.................................................................................22 
2.2.3 - Características dos Minérios de Ferro para Alto Forno.......................................22 
2.2.3.1 - Características Físicas dos Minérios de Ferro para Alto Forno.......................23 
2.2.4 - 
Fundentes.......................................................................................................................23 
2.2.5 - Matérias primas de Geração Interna...................................................................23 
2.2.6 - Adições................................................................................................................24 
2.2.7 – Pelotas de minério de ferro.................................................................................24 
2.3 - Carvão Mineral e Vegetal.......................................................................................26 
2.3.1 - Origens e Geologia.................................. .............................. ............................26 
2.3.2 - Variedades de Carvões.......................................................................................27 
 
03 - Preparação das matérias primas................................................... .........................30 
03.1 - Recebimento das matérias primas.................................................... ..................30 
03.2 - Britação.................................. .............................. .................................. ...........30 
03.3 - Moagem.................................. ................................................................. ...........30 
03.4 - Peneiramento.................................. ............................... ....................................30 
03.5 - Calcinação.................................. .........................................................................31 
03.6 - Coqueria.................................. ........................................... ................................32 
03.6.1- Fluxograma da Coqueria da CST............................... .................................. ....32 
03.6.2 - Preparação da mistura de carvões............................... ....................................33 
03.6.3 - Enfornamento.................................. .............................. ..................................33 
03.6.4 - Aquecimento/Coqueificação................................ .................................. ..........36 
03.6.5 - Desenfornamento................................ .................................. ..........................38 
03.6.6 - Apagamento.................................. ...................................................................38 
03.6.6.1 - Apagamento a úmido................................ .................................. .................38 
03.6.6.2 - Apagamento a seco.................................................................... ..................39 
03.6.7 - Preparação do coque......................................................................... ..............41 
 4
03.6.8 - Tratamento das matérias voláteis.................................. ..................................41 
03.7 - Sinterização................................................................... .................................. ...43 
03.7.1 - Princípio da sinterização................................. .................................. ..............43 
03.7.2 - Movimento da frente de combustão................................. ................................43 
03.7.3 – Reações durante a sinterização.................................. ....................................44 
03.7.4 - Fluxograma de uma sinterização................................. ....................................45 
03.7.5 - Máquinas de sinterização................................. .................................. .............46 
03.7.6 - Preparação do sínter................................. .................................. ....................47 
 
04 - Processos de redução dos minérios de ferros............................... ........................48 
04.1 - Processos de redução direta................................................................... ............48 
04.2 - Processos de redução indireta.............................................................................50 
04.2.1 – Alto forno............................... .................................. .......................................50 
04.2.1.1 - Ferro gusa e subprodutos................................ .................................. ..........51 
04.2.1.2 - Impactos ambientais gerais causados pela escória.......................................52 
04.2.1.3 - Corpo principal do Alto Forno................................. .......................................54 
04.2.1.4 – Aspectos internos do Alto Forno.................................. .................................54 
04.2.1.5 - Periféricos do Alto Forno............................... ................................................59 
 
05 - Dessulfuração na CST................................................................... ........................66 
05.1 – Reações na dessulfuração................................. .................................. .............66 
 
06 - Produção do aço no convertedor............................................................................68 
06.1 -Processos de sopro pneumático.................................. ........................................68 
06.1.1 - Processos de sopro a oxigênio................................. .......................................69 
06.1.1.1 - Convertedor LD.................................................................... .........................71 
06.1.1.2 - Convertedor LD-KGC.................................. .................................. ...............75 
06.1.1.3 - Convertedor K-BOP e Q-BOP.................................. .....................................76 
 
07 - Refino secundário............................... .................................. .................................77 
07.1 - Definição.................................................................... .................................. .......77 
07.2 - Classificação dos processos.............................. .................................................78 
 
08 - Lingotamento Contínuo............................... .................................. ........................83 
08.1 - Características................................ .................................. ..................................83 
08.2 - O processo de lingotamento contínuo.................................. ...............................84 
08.3 - Operação................................ .................................. ..........................................85 
08.4 - Importância do controle do processo nas propriedades metalúrgicas.................87 
08.5 – Comparação entre os rendimentos no lingotamento convencional e contínuo...88 
 
09 - Fornos de Aquecimento................................ .................................. ......................89 
09.1 - Classificação dos fornos de reaquecimento................................. .......................90 
09.1.1 - Fornos descontínuos ou intermitentes............................... ..............................90 
09.1.2 - Fornos contínuos.................................. .................................. .........................91 
09.2 - Produção.................................. ................................ .................................. .......93 
 
10 - Laminação.................................................................... ..........................................95 
10.1 - Definições dos produtos laminados.................................. ...................................97 
10.1.1 - Classificação dos produtos semi-acabados................................. ....................98 
10.1.2 - Classificação dos produtos acabados.................................. ............................98 
10.2 - Classificação dos laminadores...........................................................................100 
 5
10.3 - Órgãos mecânicos de um laminador.................................. ...............................107 
10.4 – Laminação a quente..........................................................................................112 
10.4.1 – Laminação de tiras a quente............................... ..........................................114 
10.4.2 - Aspéctos metalúrgicos na laminação da laminação a quente.........................120 
 
11 - Consumo de energia elétrica numa usina siderúrgica..........................................127 
 
12 - Referências bibliográficas............................... .................................. ..................128 
 
 
 6
01 - CONSIDERAÇÕES GERAIS 
 
01.1— HISTÓRICO DA SIDERURGIA 
 
Provavelmente, o cobre nativo foi o primeiro metal empregado pelo homem na 
fabricação de utensílios. 
 
A obtenção de ferro metálico, provavelmente, veio a ocorrer apenas no período 
neolítico, quando o carvão usado nas fogueiras protetoras das cavernas habitacionais 
reduziram o solo de minério de ferro a ferro primário, que, posteriormente, era 
elaborado e conformado. 
 
Certamente, o país que mais se destacou na história da siderurgia foi a Inglaterra. A 
extração de ferro metálico nesse país remota a 400 AC e a obtenção de ferro gusa em 
alto forno a coque ocorreu no século XVIII. 
 
Por ser abundante e suas ligas possuírem propriedades adaptáveis a quase todas as 
condições requeridas, logo o ferro se tornou o metal mais empregado. Desde então, a 
metalurgia passou a se dividir em siderurgia e metalurgia dos não ferrosos. 
 
A siderurgia se tornou tão importante que passou a servir de padrão medidor do 
desenvolvimento das nações. Desde então, são consideradas fortes as nações dotadas 
de elevadas capacidades de produzir e/ou comercializar produtos siderúrgicos e seus 
insumos. 
 
Logo após a descoberta do Brasil pelos portugueses, ocorreu por aqui enorme procura 
pelos metais. Em 1554 o Padre Anchieta relatou à Corte Portuguesa a existência de 
ferro e em 1587 Afonso Sardinha iniciou a produção de ferro na Freguesia de Santo 
Amaro, São Paulo. 
 
Mais tarde foram descobertas as grandes jazidas de ferro das Minas Gerais, pensando-
se, na ocasião, que eram reservas inesgotáveis, a ponto de uma pessoa ilustre 
denominar Minas Gerais de peito de ferro das Américas. Apesar de tão grande 
potencial, Portugal impediu o desenvolvimento da siderurgia brasileira durante o 
período colonial. 
 
Durante o período do Brasil Império, ocorreram algumas iniciativas importantes 
relacionadas com a produção de metais, porém, não consolidaram.Um fato histórico notável foi a entrada do Brasil na Segunda grande guerra, no bloco 
dos Aliados, quando recebemos acessoria americana para a implantação da CSN, 
empresa que consolidou nosso país como produtor de aço. 
 
A consolidação do parque siderúrgico nacional foi liderado pela SIDERBRÁS durante o 
governo militar, que construiu e ampliou as grandes usinas siderúrgicas estatais para 
darem sustentação a todo o parque industrial brasileiro. Entre elas destaca-se a CSN, 
COSIPA, USIMINAS, Cia. Ferro e Aço de Vitória, CST e AÇOMINAS. A seguir 
mostraremos algumas figuras que ilustram esse período histórico. 
 
 7
 
Fig.1.1 – Tipo de forja Catalã usada por Fernando sardinha em 1587 
 
 
Fig.1.2 – Perfil de um forno Catalão 
 
 
Fig.1.3 – Forja Catalã acionada por foles manuais, da Idade Média. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 8
 
Fig.1.4 – Alto forno de 1640, com acionamento hidráulico. Os fornos eram construídos 
juntos de barrancos para permitir o carregamento pelo topo por carrinhos de 
mão. 
 
 
Fig.1.5 – Foto de um alto forno americano do século XVII, com foles acionados por 
roda d’água. 
 
01.2 - CONCEITOS BÁSICOS 
 
METALURGIA: é a arte de extrair do(s) minério(s) o(s) metal(is),elaborá-lo(s) e 
conformá-lo(s) com o fim de produzir os objetos necessários à humanidade. 
 
DIVISÃO DA METALURGIA: A metalurgia pode ser dividida em siderurgia e metalurgia 
dos não ferrosos. 
 
SIDERURGIA: É a metalurgia do ferro e suas ligas. 
 
METALURGIA DOS NÃO FERROSOS: É a metalurgia dos outros metais, como do 
alumínio e suas ligas, do cobre e suas ligas, do ouro, etc. 
 
01.3 - PRINCIPAIS PRODUTOS SIDERÚRGICOS 
Os produtos siderúrgicos se dividem em duas famílias principais, os aços e os ferros 
fundidos. 
 9
A melhor maneira de se entender a diferença entre aços e ferros fundios é fazermos 
uma rápida análise do diagrama ferro-carbono. 
 
 
01.3.1 - DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO – CARBONO 
 
Esse diagrama é geralmente apresentado até 6,7% de carbono, porque este elemento 
forma com o ferro o composto Fe3C (cementita) que é extremamente duro e contém, 
aproximadamente, 6,7% de carbono. 
 
 
Fig.1.6 – Diagrama de Equilíbrio Ferro-Carbono 
 
Como pode ser visto no diagrama Fe-C., o ferro puro (isento de carbono), apresenta-se 
até 912oC sob a forma alotrópica alfa (α) e acima de 912oC até 1354oC no estado 
alotrópico (γ). Essas formas alotrópicas se caracterizam por possuírem reticulados 
cristalinos diferentes para os átomos de ferro: o ferro α possui reticulado cúbico de 
corpo centrado (CCC) e o ferro γ possui reticulado cúbico de face centrada (CFC). 
 
A fig.1.7 mostra os reticulados cristalinos dos átomos de ferro nas formas alotrópicas 
CCC e CFC. Observa-se que a estrutura CCC possui somente um átomo de ferro no 
 10
centro do reticulado cristalino. Por outro lado, a estrutura CFC possui átomos de ferro 
no centro das faces do reticulado. 
 
 
Estrutura Estrutura 
CCC CFC 
 
Fig.1.7 – Esquema mostrando as estruturas cristalinas cúbicas de corpo centrado CCC 
e de face centrada CFC. 
 
Nota-se também no diagrama Fe-C que à medida o teor de carbono aumenta até o 
limite de 0,77%C obtêm-se a estrutura austenitica (Fe γ) a temperaturas cada vez mais 
baixas até o limite de 727oC. Esta faixa de teor de carbono de 0 a 0,77%C é onde se 
situa praticamente todos os aços comercialmente utilizados no mundo. 
 
Os átomos de carbono ocupam os espaços vazios dos reticulados de átomos de ferro e 
como pode ser observado na fig.1.6, a fase austenítica (estrutura CFC) tem capacidade 
para absorver mais carbono do que a fase ferrítica (estrutura CCC). 
 
A estrutura CFC devido ao seu formato de empilhamento é muito mais fácil de ser 
deformado do que a estrutura CCC. Desta forma, para se laminar a quente um aço, 
deve-se primeiro alcançar a estrutura austenítica, ou seja: conforme o teor de carbono, 
aquecer o aço em torno de 800 a 880oC, para em seguida fazer a deformação no 
laminador. Desta forma, economiza-se energia, equipamentos, tempo, e viabiliza 
economicamente o produto além de poder conferir boas propriedades mecânicas e 
metalúrgicas ao aço posteriormente ou durante a laminação. 
 
Para se ter uma idéia da facilidade de deformação de um metal com estrutura cristalina 
CFC, o chumbo é um material que possui esta estrutura na temperatura ambiente e o 
ferro por outro lado, na temperatura ambiente possui estrutura CCC. 
 
Como o aço é um material produzido para ser deformado, ele deve no aquecimento 
produzir uma estrutura totalmente austenítica, ou seja, deve possuir teor de carbono 
inferior a 2%, como pode ser visto no diagrama Fe-C. Apesar de na prática, os aços 
comerciais não ultrapassam a 0,8%. 
 
Por outro lado, os ferros fundidos são produzidos já no formato da peça final, portanto 
não sofrerão deformações posteriores, o seu teor de carbono está acima de 2%. 
 
Então, por definição os aços são produtos siderúrgicos com menos de 2%C, 
usualmente, obtidos em convertedores pelo refino do ferro gusa. Existem centenas de 
tipos de aços, podendo-se destacar as seguintes famílias: 
 
Aços carbono comuns, Aços micro-ligados, Aços ligados de baixa liga, Aços de alta 
liga: Inoxidáveis ferríticos, inoxidáveis austeníticos, para ferramentas e matrizes, etc. 
 11
 
Os ferros fundidos são produtos siderúrgicos primários, geralmente, produzidos em 
altos fomos. Teoricamente seu teor de carbono está acima de 2%; contudo, na prática 
a maioria dos ferros fundidos tem de 4 a 4,3%C. Exemplos de ferros fundidos: 
Ferros fundidos brancos, ferros fundidos cinzentos, ferros fundidos maleabilizados, 
ferros fundidos nodulares, etc. 
 
 
01.4 - CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS 
 
Os aços podem ser classificados com base em diferentes parâmetros, tais como 
dureza, aplicações, normas técnicas, etc. 
 
De acordo com a dureza, os aços se dividem nos seguintes grupos: 
• Aços extra-doces: Abaixo de 0,15%C, 
• Aços doces: 0,15 a 0,30%C, 
• Áços meio-doces: 0,30 a 0,40%C, 
• Aços meio-duros: 0,40 a 0,60%C, 
• Aços duros: 0,60 a 0,70%C, e 
• Aços extra-duros: Acima de 0,70%C. 
 
Como se pode deduzir pelos dados acima, as durezas dos aços dependem dos seus 
respectivos teores de carbono. 
 
Há dezenas de normas técnicas sendo que são usadas na classificação dos aços, 
contudo, nesse trabalho, citaremos apenas alguns exemplos da classificação de aços 
pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). 
 
Parte da Tabela da ABNT 
Tipo do Aço Classe 
Aço carbono comum I0XX 
Aço níquel (3,5%) 23XX 
Aço Níquel-cromo 3YXX 
Aço cromo(0,95%)-molibdênio(0,2%) 41XX 
Aço cromo 51XX 
Outros 
 
 
Pela ABNT, os dois primeiros dígitos indicam o(s) elemento(s) de liga existente(s) no 
aço, além do carbono. O número decimal expresso na posição do XX se refere à 
porcentagem de carbono contido pelo aço. Exemplos: 
 
Aço ABNT 1010: aço carbono comum com aprox. 0,1%C. 
Aço ABNT 1045: aço carbono comum com aprox. 0,45%C. 
Aço ABNT 4140: aço com aprox. 0,95%Cr-0,2%Mo-0,4%C. 
 
Como foi dito anteriormente, existem muitas normas usadas na classificação dos 
produtos siderúrgicos, portanto, é necessário tê-las em mão ao proceder a 
classificação, para evitar o registro de enganos. 
 
 12
01.5 – IMPORTÂNCIA DOS PRODUTOS SIDERÚRGICOS 
 
O êxito alcançado pelos produtos siderúrgicos se deve a vários fatores, dentre os quais 
citaremos alguns, sem desmerecer os demais. 
 
Baixo preço: 
O preço dos produtos siderúrgicos é insuperável pelos demais que tenham 
características semelhantes, o que lhes confere elevada competitividade. Exemplos: 
Lingotes de ferro gusa: R$220,00It 
Placas de aço carbono: R$450,00It 
Chapas de aço carbono: R$1.200,00It 
Chapas de aço inox. Ferrítico: R$6.000,00It 
Chapas de aço inox. Austenítico: R$13.000,00It 
Chapas dealumínio: R$12.000,00/t 
Chapas de alumínio ligado: R$30.000,00It 
Chapas de cobre: R$15.000,00It 
 
Propriedades Versáteis: 
É possível conferir ao produto siderúrgico as propriedades necessárias, sem onerar 
muito o custo de produção. Exemplos: 
 
Um aço ABNT 1080 pode adquirir diferentes durezas pela aplicação de tratamentos 
térmicos corretos: 
- Esferoidizado: 100HB 
- Plenamente recozido: 200HB 
- Temperado: 65RC (acima de 650HB, por comparação) 
O aço carbono comum possui os inconvenientes de oxidar-se e ser atacado por ácidos, 
contudo, pela adição de alto cromo pode se transformar no aço inoxidável ferrítico que 
não oxida e, ainda, pelas adições de cromo e níquel, forma os aços inoxidáveis 
austeníticos que são passivos à oxidação e a ação de ácidos. 
 
Matérias Primas Abundantes: O esgotamento das jazidas de ferro está previsto para 
quatro séculos. 
 
Domínio da Tecnologia Siderúrgica: 
Nenhum metal ainda é tão conhecido quanto o ferro. 
 
Política Administrativa: 
Toda nação que espera prosperar deve possuir, bem elaborada, uma política de 
produção e comercialização de produtos siderúrgicos, caso contrário, terá grandes 
dificuldades em seu desenvolvimento e, até mesmo sobrevivência como nação. 
 
Agregação de Valor ao Minério: 
Para que uma nação prospere, não basta que tenha grandes reservas minerais, as 
explore e venda seus minérios; pois, seus preços são muito baixos no mercado 
mundial. É preferível extrair os metais, produzir ligas, conformá-las e, então, vender os 
produtos obtidos. Os preços dos minérios de ferro e dos produtos siderúrgicos 
comprovam esse fato. 
A CST compra anualmente aproximadamente 7.000.000t de sinter feed pelo valor 
estimado de R$210.000.000.00 e pode arrecadar com a exportação de suas placas a 
quantia de R$1.800.000.000,00. Como se pode deduzir, nesse caso, há uma ampliação 
 13
de receita acima de R$1.500.000.000,00, além de solucionar parte do problema do 
desemprego. 
 
 
01.6 - FLUXOGRAMAS DE USINAS SIDERÚRGICAS 
 
Fluxograma é uma representação gráfica que indica o caminho percorrido pelas 
matérias primas, suas transformações e, finalmente, a entrega dos produtos que se 
propõe produzir. 
 
As usinas siderúrgicas podem ser integradas, semi-integradas e não-integradas. 
 
As usinas siderúrgicas integradas adquirem as matérias primas no estado bruto, 
executam todas as fases do processo industrial e vendem os produtos acabados. 
 
Em princípio, quanto maior for o grau de integração de uma usina, mais competitivo se 
tomam seus produtos no mercado. Geralmente, são usinas de grande porte, que 
exigem investimento muito elevado antes de entrarem em operação. Quando não há 
capital suficiente, uma usina pode iniciar sua produção como usina não integrada e, à 
medida que vai aumentando seu capital, pode passar a semi-integrada e, finalmente, 
totalmente integrada. 
 
01.6.1 - FLUXOGRAMA REDUZIDO DE USINAS INTEGRADAS 
 
 
 
Produto final acabado 
Conformação 
Elaboração 
Extração do metal 
Preparação das matérias primas 
Matérias Primas Minérios, carvões, fundentes, etc 
 
 
 
 
Sinterização, pelotização, etc 
 
 
 
Alto-forno, etc 
 
 
 
Aciaria, refino secundário, etc 
 
 
 
 Ling. contínuo, laminação, fundição 
 
 
 
 Perfiz, vergalhões, Tiras, chapas 
 
 
 
 14
Matérias Primas da Siderurgia: Minérios de ferro, carvão vegetal, carvões minerais, 
fundentes (calcário, dolomita, etc.), sucatas, Oxigênio, combustíveis, ferro-ligas e 
outros. 
Operações de Preparação das Matérias Primas: Britagem, peneiramento, moagem, 
coqueria, sinterização, pelotização, calcinação, dessulfuração e outros. 
Extração: A extração do ferro geralmente é feita por fusão redutora em altos fomos a 
carvão vegetal ou a coque, sob temperaturas muito elevadas, quando os minérios de 
ferro são transformados em ferro gusa líquido e escória. A extração do ferro também 
pode ser feita em forno elétrico a arco e por um dos processos de redução direta. 
Aciaria: A aciaria tem a finalidade de produzir aços, podendo usar como matérias 
primas principais ferro gusa e/ou sucata ferrosa, além da cal, oxigênio e outros. 
Conformação: Os processos de conformação visam conferir ao metal ou liga as formas 
que os produtos devem Ter, podendo ser por fundição, forjamento, laminação, 
trefilação, extrusão, estampagem e outros. 
Principais Produtos: Peças fundidas (blocos de motores, etc.), peças forjadas 
(ferramentas, machado, etc.), chapas, tiras, vergalhões, etc. 
01.6.2 - FLUXOGRAMA DA CBF: 
 
Se trata de uma usina siderúrgica não integrada que reduz minério de ferro em alto 
fomo a carvão vegetal, produzindo ferro gusa, que é vendido para fundições e aciarias. 
 
 
 
 
 
Escória 
Poeiras e gases 
vendas 
Gusa líquido 
Gusa sólido 
Ar 
Fundentes Carvão vegetal Minério granulado 
ALTO FORNO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 15
01.6.3 - FLUXOGRAMA DA SIDERÚRGICA BELGO MINEIRA DE JARDIM AMÉRICA 
 
Trata-se de uma usina siderúrgica não integrada que produz perfiz de aço, usando o 
aço obtido em aciaria a arco elétrico, que utiliza como matérias primas principais 
sucatas ferrosa, além de ferro gusa, cal, ferro-ligas e outros. 
 
 
 
Laminação 
Perfiz e 
vergalhões Trefilação 
Lingotes 
Lingotamento contínuo 
Aço líquido 
Poeiras e gases 
Escória Aciaria Elétrica 
Ferros-ligas Gusa Fundentes Oxigênio Sucata 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
01.6.4 - CICLO OPERACIONAL DA CST 
 
Normalmente, uma usina siderúrgica integrada como a CST, é constituída, além do Alto 
Forno para a produção de ferro gusa, de outras unidades beneficiam as matérias 
primas básicas utilizadas no processo, unidades que produzem insumos para consumo 
em outras unidades e unidades que completam o processo, dando como resultado final 
o aço, constituído elementos acabados ou semi-acabados, como é o caso da CST, que 
produz placas grossas de aço para utilização em outras usinas de beneficamento e 
laminados de tiras a quente. 
 
As principais unidades que compõem a CST são: 
 
• Pátio de estocagem e mistura de carvão para a produção de coque; 
 
 16
• Pátio de estocagem de minério e fundentes onde ocorre a produção da mistura dos 
materiais necessários à produção de sinter consumido no Alto Forno. 
Alternativamente à utilização do sinter, pode-se ter o consumo de pelotas capaz de 
substituir o sinter em parte ou integralmente; 
 
• Coqueria que produz o coque para a composição de carga do Alto Forno 
juntamente com minério de ferro, sinter e/ou pelotas; 
 
• A coqueria gera alguns efluentes sólidos, líquidos e gasosos, que são 
reaproveitados em sua quase totalidade no próprio processo. Um desses efluentes 
é o COG - gás de coqueria, que é um rico a combustível utilizados em várias 
unidades da usina, principalmente no Alto Forno; 
 
• O processo pode substituir, em parte, o coque por carvão pulverizado, que é 
injetado na parte inferior do Alto Forno (na região das ventaneiras). Este será o 
caso do Alto Forno II, que consumirá grande parte de carvão pulverizado que será 
produzido na unidade de PCI; 
 
• Sinterização, que é a unidade de produção do sinter consumido no Alto Forno como 
é o caso atual da CST. O sinter é produzido na máquina de sinter utilizando minério 
de ferro bitolado, minério de manganês, fundente constituído de finos de calcário e 
combustível constituído de finos de coque e o COG, que tem também é utilizado. 
 
• Utilidades: sob esta denominação são consideradas várias unidades que produzem 
insumos complementares para o consumo em outros unidades da usina. Desta 
forma, tem-se a casa de força para a geração de eletricidade, vapor e ar soprado, 
onde é utilizado o gás do Alto Forno juntamente com o decoqueria (BFG+COG). 
Ainda sob denominação de utilidades, tem-se a unidade de fracionamento de ar, 
que produz oxigênio e nitrogênio utilizados em várias unidades do processo 
industrial (Alto Forno, Sinterização, Coqueria, Lingotamento, Dentre outras 
unidades). Estação de tratamento de água (ETA) e recirculação, que promove o 
reaproveitamento, em circuito fechado, da maior parte da água doce utilizada. 
Unidade de ar comprimido que alimenta várias unidades com ar, também é 
utilizado no processo de fracionamento de ar, também utilizado no resfriamento de 
vários elementos envolvidos no processo industrial; 
 
• Calcinação, que utiliza o calcário para produção de cal, consumida na Aciaria e na 
Sinterização; 
 
• Aciaria, que produz o aço a partir do ferro gusa (processo de oxidação em 
convertedores LD); 
 
• Unidade de lingotamento ( contínuo ) que promove a moldagem do produto final 
(placas) que podem ser enviadas para o cliente ou alimentar a laminação de tiras a 
quente. 
 
• Unidade de Laminação de Tiras a Quente, onde a placa após reaquecimento em 
forno de placa é encaminhada ao trem de laminação a quente onde sofre a devida 
conformação, tendo como produto final a bobina de tira a quente, que pode ser 
utilizado como produto comercial, após passar pela laminação de acabamento ou 
destinado para o cliente para alimentar o trem de laminação a frio. 
 17
 
• Sistema de lavagem e limpeza de gases utilizados nas demais unidades, cujos 
gases apresentam níveis de contaminação que necessitam ser minimizados antes 
de serem utilizados no próprio processo (COG e BFG). 
 
 
 18
01.7 – FLUXOGRAMA DA CST. 
 
 
Calcinação 
Expedição Tiras 
Placas 
Lingotamento contínuo 
Refino secundário 
Sucatas 
Gases 
Poeiras 
Aço líquido 
Escória 
Ferro-ligas 
Peças 
Fundição 
Convertedor 
Dessulfuração 
Gusa líquido 
Gases 
Poeiras 
Cal 
Ar 
Oxigênio 
Alto-Forno 
Calcário 
Escória 
Pelotas 
Minério granulado Coque Sinter 
Matérias Voláteis Coqueria Sinterização 
Carvão mineral Sinter feed
Laminação de tiras à quente 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 19
02 - VISÃO GERAL DAS MATÉRIAS PRIMAS. 
 
2.1. INTRODUÇÃO 
 
A área de matérias primas minerais de uma usina siderúrgica corresponde à etapa 
inicial de um ciclo produtivo, cujo produto final é o aço. Neste contexto deve funcionar 
garantindo o suprimento destas matérias primas em qualidade, operacionalidade e 
custo. 
 
Podemos dizer que a qualidade e custo do produto final, em princípio, se 
comprometem nesta etapa inicial do processo siderúrgico. 
 
2.2. MATÉRIAS PRIMAS PARA SINTERIZAÇÃO E ALTO FORNO 
 
2.2.1. Classificação das Matérias Primas 
 
As matérias primas minerais utilizadas no processo de redução para obtenção do ferro 
gusa, podem ser classificadas a princípio em minérios de ferro, fundentes , adições e 
materiais de geração interna. 
 
Minério de ferro - São aquelas portadoras do principal elemento que é o ferro, 
normalmente este aparece combinado com o oxigênio na forma de óxido (composto 
químico). Esta combinação pode ocorrer de várias formas originando minérios de 
composição química e características diferentes como veremos mais adiante. Dentre 
eles pode-se citar: Hematita ( Fe2O3 ) e Magnetita ( Fe2O3 ) 
 
Fundentes – São matérias primas utilizadas para reduzirem o ponto de fusão da ganga 
escorificando as impurezas introduzidas pelos minérios e dando condição para 
posterior retirada do produto desejado, no nosso caso o ferro gusa. 
 
Adições - São matérias primas portadora de elementos que, em menores proporções, 
contribuem para se obter um determinado propósito, seja no produto, seja no processo. 
Como exemplo temos o minério de manganês, a ilmenita etc. 
 
Materiais de geração interna - São os materiais originados dentro da própria usina 
cujo aproveitamento torna-se econômico sem prejudicar o processo de sinterização, 
(cabe lembrar que sinterizar é promover uma semi-fusão de uma mistura de minérios). 
Na maioria dos casos trata-se de resíduos siderúrgicos gerados na própria usina e que 
podem gerar algum tipo de impacto ambiental. Portanto é fundamental seu 
reaproveitamento o que minimiza esses impactos ambientais. Dentre eles pode-se 
citar: pó de minério, pó de coque, pó de carvão, escória de alto forno. 
 
2.2.1.1 Minérios de Ferro 
 
Os minérios que apresentam interesse econômico para a siderurgia são basicamente 
os óxidos, sendo os mais utilizados a hematita e a magnetita. 
 
Hematita - é o tipo mais comum de minério de ferro, constituído essencialmente pelo 
óxido com fórmula Fe2O3 (trióxido). Apresenta um teor nominal de 69,5% de ferro 
contido, mas o teor varia de 45 a 68% devido a presença de ganga (impurezas). 
 
 20
Magnetita - Constituída essencialmente do óxido de ferro cuja fórmula é Fe3O4 
(peróxido). Apresentando um teor nominal de 72,4% de ferro, sendo que o seu teor real 
varia de 50 a 70%. É um material de cor cinza escuro e apresenta propriedades 
magnéticas, o que facilita a sua concentração nas operações de beneficiamento de 
minérios. 
 
Limonita - Consiste essencialmente em Hematita hidratada (presença de água) com 
fórmula Fe2O3 , na qual a proporção de moléculas de água de hidratação pode variar 
de 1 a 3. Em conseqüência varia também o teor nominal de ferro sendo que o teor real 
normalmente não ultrapassa 65%. Apresenta-se como um material de cor marrom. 
 
Siderita - É um tipo pouco freqüente de minérios, ocorrendo normalmente como 
componente de mistura da hematita e em pequenas proporções. Apresenta-se na 
fórmula FeCO3 (Carbonato), sendo que seu teor real varia de 10 a 40%. 
 
Pirita - Também de pouca importância, normalmente aparece como componente de 
mistura de minérios de outros metais (minérios de cobre, por exemplo). Sua fórmula 
básica é FeS2. 
 
2.2.2 - Características dos Minérios de Ferro para Sinterização: 
 
O minério para Sinterização é comumente chamado de "Sinter Feed" que é uma 
mistura padrão destes minérios. 
 
Estes minérios são especificamente preparados para serem sinterizados devendo 
possuir portanto características físicas e químicas capazes de propiciar a obtenção de 
um aglomerado dentro das necessidades do Alto Forno. 
 
Um bom Standard Sinter Feed depende além destas características de outros fatores, 
tais como comerciais, políticos e estratégicos, disponibilidade, viabilidade de 
fornecimento e de transporte. 
 
2.2.2.1 - Características Físicas 
 
O minério para Sinterização deve apresentar primeiramente boa granulometria e poder 
de aglomeração a frio e secundariamente porosidade, forma de grão, crepitação, 
densidade etc. 
 
Atualmente, considera-se que a melhor distribuição granulométrica esteja na faixa: 
 
- 0% de fração > 10,0 mm 
- 45% a 60% da fração de 1 a 10,0 mm 
- e menor de 15% da fração < 200 mesh 
 
O poder de aglomeração a frio, sendo a capacidade dos minérios sofrerem uma 
micropelotização sob o efeito da umidade e misturamento. Isto pode ser observado no 
manuseio do minério (empilhamento e /ou ensilamento). Esta característica 
provavelmente traduz o conjunto das outras agindo positivamente para facilitar a 
micropelotização. 
 
 21
A produção de uma máquina de sinter está intimamente relacionada com o poder de 
aglomeração a frio dos minérios uma vez que a o processo de sinterização consiste em 
mistura e homogeneizar finos de minério de ferro, finos de carvão ou coque, finos de 
fundentes (cal, etc.) e umidade e atear fogo ao carvão, de modo que a temperatura 
atinja 1200 a 1400 oC, condição esta suficiente para que a umidade evapore e as 
partículas se soldem por caldeamento, obtendo-se um material resistente e poroso, 
denominado sínter.Industrialmente, existem dois processos que servem de base para 
as plantas de sinterização. 
 
O processo GreenWalt, processo intermitente, adequando às usinas de pequeno e 
médio porte, contudo, há instalações com capacidade para quase 1500 toneladas de 
sinter por dia e o processo Dwight-Lloyd, processo contínuo, recomendado às grandes 
usinas, contudo tem sido o processo mais aceito em quase todos os níveis de 
produção. 
 
2.2.2.2 - Características Químicas 
 
A composição química que um minério deve apresentar para a Sinterização depende 
de um contexto amplo, no qual envolve: 
 
- Balanço de carga para o Alto Forno (devido ao nível de participação do Sinter na 
carga metálica do Alto Forno). 
- O tipo e o volume de escória de Alto Forno. 
- A qualidade do Sinter. 
 
Normalmente no caso dos minérios brasileiros de elevado teor de ferro, enxofre, titânio 
e álcalis ( compostos contendo potásssio, sódio, etc ) o controle químico resume-se 
nos teores de sílica (SiO2), alumina (Al2O3) e fósforo (P). 
 
A Sinterização exige portanto um minério que possua estas características dentro de 
determinados valores para que se produza o Sinter. No entanto, além de satisfazer o 
aspecto da qualidade o minério deve apresentar disponibilidade, custo etc. Sendo 
assim, surge uma mistura destes em que normalmente se encontra o minério base e o 
de adição. Entende-se por minério base o minério que devido as suas características 
físicas e químicas é usado em maior proporção. Por minério de Adição entende-se 
como aquele que por possuir características físicas e/ou químicas especiais é usado 
em menor proporção, servindo como corretivo do minério base. 
 
2.2.3 - Características dos Minérios de Ferro para Alto Forno: 
 
A carga metálica do Alto Forno a Coque é normalmente composta de: 
- Sinter; 
- Pelota; 
- Minério granulado. 
 
O minério de ferro normalmente participa numa proporção que pode variar de 5% até 
20% dependendo muito da usina e da situação. Basicamente um minério para Alto 
Forno deve apresentar: 
 
- Alto teor de ferro 
- Baixos teores de fósforo, álcalis e enxofre. 
 22
 
No caso do fósforo, cerca de 100% vai para o gusa, além disso, estima-se que para 
cada 0,1% de fósforo no gusa necessita-se de 1,0 Kg de Carbono/t gusa. Os álcalis 
(Na2O e K2O) provocam formação de cascão no Alto Forno. O enxofre e o fósforo 
elevados desclassificam o aço na aciaria devido ao fato de provocarem fragilidade no 
mesmo. 
 
 
2.2.3.1 - Características Físicas dos Minérios de Ferro para Alto Forno 
 
Os parâmetros que devem ser controlados no minério são basicamente os seguintes: 
 
- Granulometria (finos < 5,0mm) 
- Crepitação/RDI/Redutibilidade 
- Resistência mecânica 
- Finos de aderência 
 
Com exceção da resistência mecânica e da redutibilidade, os níveis de controle devem 
ser os mais baixos possíveis. 
 
2.2.4 - Fundentes 
 
As substâncias utilizadas pela metalurgia para abaixar o ponto de fusão da ganga 
(parte do minério sem valor econômico) e permitir a remoção das mesmas chama-se 
fundente, os quais, podem ser divididos em: 
 
 Básicos (portadores de CaO e/ou MgO) 
Fundentes 
 Ácidos (portadores de SiO2 e/ou Al2O3) 
 
Os principais fundentes são: 
 
- Calcário (portador de CaO); 
- Cal ( portador de CaO); 
- Dunito (portador de MgO e SiO2); 
- Serpentinito (portador de MgO e SiO2); 
- Dolomita (portador de MgO e SiO2); 
- Quartzo (portador de SiO2). 
 
A composição química destes é a mesma tanto para Sinterização quanto para o Alto 
Forno. Sendo que a granulometria situa-se na faixa especificada abaixo: 
 
- 0 a 3,0 mm aproximadamente para Sinterização 
- 10 a 30 mm aproximadamente para o Alto Forno. 
 
2.2.5 - Matérias Primas de Geração Interna 
 
Existem algumas matérias primas originadas dentro da usina decorrentes de outras 
etapas do processo siderúrgico que por suas características devem ser utilizadas na 
Sinterização. Além deste aspecto, existe também o aspecto ambiental, onde se tornou 
 23
fundamental a reciclagem de resíduos. As principais matérias-primas originadas no 
interior das usinas são: 
 
- Carepa; 
- Pó de Alto Forno; 
- Lixo Industrial; 
- Geração da Calcinação; 
- Pó de CDQ, é um pó original da coqueria, com elevado teor de carbono; 
- etc. 
 
Carepa - É oriunda da Laminação (escarfagem) e possui um teor de FeO (-60%). A 
Carepa quando adicionada na pilha pode favorecer a redução de Coque na 
Sinterização. 
 
Pó de Alto Forno - Origina-se no coletor de pó do Alto Forno. A sua composição 
química justifica sua utilização devido ao alto teor de carbono (C). Também pode 
diminuir consumo de combustível na Sinterização. 
 
Lixo Industrial - É basicamente composto de minérios e fundentes, originados da 
limpeza da área industrial. Deve ser peneirado para utilização na pilha homogeneizada. 
 
Resíduos da Calcinação - Estes materiais são decorrentes do processo de 
preparação da cal para a aciaria. Além da cal peneirada para a sinterização, temos a 
pré-cal, a cal britada e a lama de calcário. Todos estes produtos apresentam qualidade 
e quantidade que justificam sua utilização posterior. 
 
Pó de CDQ - É um pó originado do apagamento à seco do coque na coqueria. É 
importante aproveitá-lo devido seu alto conteúdo de carbono (C). 
 
2.2.6 - Adições 
 
As principais matérias primas utilizadas como elementos de adição ao processo de 
redução são: 
 
Minério de Manganês - Fornece Mn ao gusa e age como elemento dessulfurante. 
 
Ilmenita - Fornece titânio que age na proteção ao cadinho do Alto Forno. Da mesma 
forma agem a magnetita titanífera, briquetes e concentrados de TiO2. 
 
2.2.7 – Pelotas de Minério de Ferro 
 
As pelotas consumidas nos altos fornos da CST são provenientes das usinas de 
pelotização da CVRD que adota o seguinte processo de produção: 
 
O processo industrial inicia-se com a descarga da composição de vagões contendo as 
matérias-primas nos viradores de vagões, apresentando a distribuição adequada das 
matérias-primas: ultra-finos de minério de ferro proveniente de Itabira-MG e calcário. 
 
Através de correias transportadoras, estas matérias-primas serão transportadas até o 
pátio de finos para estocagem, formando uma mistura com composição química e 
granulométrica pré-determinadas para a produção de pelota com as características 
 24
necessárias exigidas pelo mercado consumidor. 
 
O empilhamento da matéria-prima é feito por uma empilhadeira móvel que deposita os 
diferentes tipos de minério em camadas sucessivas nas proporções definidas pelo 
produto final desejado. O calcário é introduzido durante a formação da pilha na 
proporção de 13kg/t de minério. 
 
O carvão e o calcário utilizados no processo de pelotização existente no complexo de 
Tubarão, são recebidos e estocados em pátios específicos. 
 
Antes de a polpa moída ser encaminhada ao espessador, ela passa por um grupo de 
hidrociclones que separaram os finos fora de especificação, fazendo-os retornar 
juntamente com uma parcela da água que forma uma mistura, para a alimentação dos 
moinhos. A polpa resultante, com menor umidade, é então encaminhada para o 
espessador. 
 
A polpa resultante da moagem e classificação nos hidrociclones é encaminhada para o 
espessador com 50m de diâmetro, o qual promoverá o aumento da densidade da 
polpa, retirando a água que será encaminhada para o tanque de processo, retornando 
ao moinho. 
 
A operação de filtragem tem por finalidade reduzir a umidade da polpa proveniente dos 
tanques de homogeneização. 
 
A pelota a ser produzida nos discos de pelotamento deve apresentar, ainda crua, a 
resistência necessária para o manejo antecedente à fase de queima. Dessa forma, 
após a filtragem, a polpa retida recebe uma certa quantia de aditivo que será a cal 
hidratada (ou a bentonita), exercendo a função de aglomerante, a fim de facilitar a 
produção da pelota eproporcionar a resistência a frio por ela demandada. 
 
A uniformização da mistura é realizada em misturadores cilíndricos rotativos, que 
recebem a ‘’polpa retida’’ dos filtros contendo a dosagem exata do aditivo (cal hidratada 
ou bentonita). 
 
A seguir, a “polpa retida” será transportada por correias transportadoras até os silos 
dos discos de pelotamento. 
 
A operação de pelotamento é realizada em discos de pelotamento com 7,5m de 
diâmetro e a capacidade de processamento de 120t/h de “polpa retida”. Os discos 
serão inclinados de 48° em relação ao plano horizontal e giram a 5,6 rpm. 
 
Ao atingirem certa faixa de diâmetro, a ação de rotação do disco promoverá o 
desprendimento de pelota que cairá sobre o primeiro conjunto de peneiras de rolo. Nas 
peneiras de rolos, ocorre a primeira seleção da pelotas a serem encaminhadas ao 
forno. 
 
A queima da pelota crua no forno da usina promove o tratamento término necessário 
para que as pelotas adquiram alta resistência mecânica e as características 
metalúrgicas necessárias para sua utilização em alto-forno de usinas siderúrgicas. 
 
A saída do forno, as pelotas são conduzidas para uma peneira vibratória, que separa a 
 25
parcela de pelotas com diâmetros inferior a 5mm. Também é separada nessa peneira 
uma parcela do produto que será recirculada para formação da camada de forramento 
da grelha do forno. O produto final, após o peneiramento será encaminhado para o 
pátio de pelotas. 
 
O empilhamento das pelotas é realizado por uma máquina empilhadeira móvel, e a 
recuperação das pelotas para embarque em navios é realizada por meio de máquina 
recuperadora de caçambas. 
 
2.3 - Carvão Mineral e Vegetal 
 
2.3.1 - Origens e Geologia 
 
O carvão mineral é uma massa compacta, estratificada, oriunda da decomposição de 
matérias vegetais, as quais passaram por vários estágios de conseqüentes ações 
geológicas, que provocaram modificações em suas propriedades físicas e químicas. 
 
As modificações nas propriedades da matéria vegetal envolvem alterações complexas 
nos constituintes da sua estrutura, com evolução da umidade, gás carbônico e metano. 
 
Desde a antigüidade, se reconhece a origem vegetal do carvão-de-pedra. Nos linhitos 
pode-se observar ainda restos da estrutura das plantas que o formaram. 
 
Os depósitos carboníferos se localizam nos limites de regiões montanhosas, onde 
alterações geológicas, no período quaternário, causaram o soterramento de florestas, e 
para o desenvolvimento da luxuriante vegetação da época, era necessário clima 
ameno, com bastante umidade e solo fértil. 
 
Estas duas condições são encontradas nas vizinhanças de cordilheiras, pois as 
cadeias de montanhas representam coletores de chuvas que, devido à diferença de 
altura entre os montes e a planície, provocam uma erosão intensiva, resultando em 
fonte de suprimento de minerais pela conseqüente sedimentação nas baixadas. 
 
Para a formação de camadas carboníferas, outra condição essencial teria sido o 
abaixamento do subsolo lento, porém, interrompido. Como resultado de um movimento 
tectônico deste tipo, a região coberta de florestas ficou submersa, transformando-se em 
lago. Com o passar do tempo, argila e areia eram arrastadas pela erosão natural e o 
depósito de turfa, recoberto por uma camada de terra. A compactação progressiva da 
turfa se fazia pelo acúmulo cada vez maior de matéria depositada na superfície. 
 
No decorrer dos séculos, o abaixamento do subsolo pode ter sido sustado e até 
anulado pela formação de montanhas. Durante estes movimentos, grandes pressões 
eram exercidas nas diversas camadas do solo e, naturalmente, também, sobre os 
depósitos vegetais. 
 
A ação combinada da pressão e do calor aplicado durante longos períodos, causaram 
modificações profundas na estrutura da turfa, com eliminação da água, do gás 
carbônico e do metano, aumentando progressivamente o teor de carbono no material 
residual. Tais modificações podem ter durado vários séculos e resultaram na 
transformação progressiva da turfa em linhito e depois, nos diversos tipos de carvão 
betuminoso, até chegar a antracito. 
 26
 
Estimativas de geólogos indicam que as temperaturas às quais foi submetida à matéria 
vegetal fóssil variam entre 100oC a 600oC e as pressões nas camadas profundas, 
teriam sido da ordem de 1.500 atmosferas. 
 
Desde as turfas e linhitos até o antracito, existe, como vimos gama variada de 
composições e características, sendo aceito sem discussões que as turfas de hoje, por 
meio de uma série de transformações, gradualmente se transformariam em carvões no 
futuro. 
 
A turfa é, portanto, considerada o estágio inicial da transformação da matéria vegetal 
em carvões, resultante da decomposição de vegetais de pequeno desenvolvimento 
(musgos e arbustos) num ambiente de água doce. 
 
2.3.2 - Variedades de Carvões 
 
MADEIRA 
 
A lenha é o combustível mais comum. Durante séculos, a lenha e o seu derivado o 
carvão vegetal - foram praticamente os únicos combustíveis conhecidos, tanto para o 
consumo doméstico, como para a reduzida indústria, inclusive na Metalurgia. 
 
Nos meados do século XVIII (1735), foi descoberto o coque metalúrgico: - derivado das 
hulhas - que passou então a substituir o carvão vegetal nas regiões de hulhas 
abundantes. 
 
Com a introdução da máquina a vapor (1775), e principalmente, com a extraordinária 
expansão das aplicações da máquina a vapor, a partir da chamada Revolução 
Industrial que se iniciou nos primórdios do século passado, e as suas conseqüências 
na ativação da metalurgia, dos transportes marinhos e ferroviários, a hulha suplantou a 
lenha como o grande combustível industrial. 
 
A lenha só conservou sua importância nas regiões pobres de hulha, caso que inclui 
toda a América Latina, em particular o Brasil, onde seu consumo industrial chega a 
cifras superiores a 100 milhões de metros cúbicos por ano. Um metro cúbico (estere) 
de madeira pesa em média 500 Kg. O seu poder calorífico médio é de 4.000 Kcal/Kg. 
 
O poder calorífico das hulhas é em média de 6.500Kcal/Kg. Logo, o metro cúbico 
(estere) de lenha, pode então liberar 4.000 x 500 = 2.000.000 Kcal, enquanto 1 ton. de 
hulha pode liberar 6.500.000 Kcal. Então, 1 m³ de lenha equivale a 0,3 ton. de hulha e 
os 100 milhões de m³ de lenha equivaleriam a 33 milhões de toneladas de hulha. 
 
TURFAS 
 
As turfas resultam da decomposição dos vegetais nas lagoas, pântanos, encontrando-
se tanto nas formações contemporâneas, como nas recentes da era quaternária. As 
mais recentes apresentam-se como uma terra negra ou castanha, ou como massa de 
estrutura fibrosa, emaranhada de raízes, hastes e detritos dos vegetais donde 
provieram. 
 
As mais antigas são mais compactas, de estrutura aleitada, cor castanha. Recém-
 27
extraídas, são consideravelmente mais úmidas, com 80 a 90% de água; secas ao ar, 
contém ainda de 15 a 30% de água de embebição. Nesta condição, têm peso variável 
de 200 a 250 Kg por m³ e poder calorífico entre 3.300 a 5.000 Kcal/Kg. 
 
É um combustível fraco, que só interessa às regiões onde se encontra, para aplicações 
restritas (fornalhas, cerâmicas, estufas), embora possa ser prensada em blocos ou 
briquetes e gaseificada em gasogênios. 
 
Algumas podem fornecer semi-coque, com aproveitamento das matérias voláteis, por 
processo de destilação a baixas temperaturas. No Brasil, se tem encontrado algumas 
turfeiras, nas costas baixas dos Estados do Espírito Santo (Jucu) e Rio de Janeiro 
(Marambaia). 
 
LINHITOS 
 
Os linhitos são carvões fósseis mais antigos que as turfas e mais recentes que as 
hulhas, encontrando-se especialmente nas formações geológicas de era terciária. 
 
São constituídos pelos produtos de decomposição de vegetais de certo porte, 
acumulados e soterrados por fenômenos geológicos. Apresentam-se em camadas 
encaixadas em formações sedimentárias, com espessurasque variam de centímetros a 
dezenas de metros (até 80 metros), podendo então constituírem reservas de 
considerável importância como acontece nos Estados Unidos e Alemanha. 
 
 
HULHAS 
 
As hulhas são o resultado da decomposição de verdadeiras florestas que existiram em 
épocas em que as condições climáticas da terra foram extremamente favoráveis ao 
esplendor da vida vegetal e que foram posteriormente soterradas durante os ciclos 
geológicos. Muitas delas se admite resultarem de enormes turfeiras desta época de 
intensa vida vegetal (períodos Carbonífero e Permiano). 
 
Os processos de decomposição se admitem como devidos à ação de micro-
organismos e fungos, em fases de destruição acróbia e posteriormente em fase 
anacróbia (fermentação), seguidas ainda pela ação da pressão exercida pelos 
depósitos minerais que sobre ele depositaram conjugadas ao calor quer do grau 
geotérmico, quer o gerado nos diastrofismos da crosta terrestre. 
 
Todas estas ações resultaram em transformações mais ou menos profundas da 
primeira matéria vegetal: de um lado, estas transformações se traduziram pela 
progressiva diminuição da umidade (embebição) e dos teores de oxigênio e hidrogênio 
(evolução de compostos voláteis) e o decorrente aumento do teor de carbono, de outro 
lado, por acentuadas transformações químicas dos constituintes da matéria 
decomposta, com o aparecimento de substâncias não encontradas normalmente nos 
tecidos vegetais vivos, tais como hidrocarbonetos das séries cíclicas, como o 
antraceno, o benzeno e outros que são importantes substâncias de utilização industrial; 
por isto mesmo, além do carbono que é o principal constituinte das hulhas, como 
combustível, podem elas fornecer estas importantes substâncias, tornando-as assim, 
importantes fontes de matérias primas de natureza química, que são aproveitadas 
como subprodutos na destilação das hulhas e empregadas para a fabricação de 
 28
corantes, anilinas, medicamentos, explosivos, borracha sintética, solventes etc. 
 
Por isto mesmo, as hulhas assumem considerável importância industrial, justificando-se 
o notório fato de estarem justamente nas regiões onde ocorrem em abundância os 
mais importantes centros industriais do mundo moderno (Pensylvânia, Ruhr, Inglaterra, 
Rússia, França). Assim, se justifica também porque as hulhas se classificam em função 
do seu teor de carbono e destes componentes nobres que se desprendem durante a 
destilação, como "matérias voláteis", visto que se desprendem como gases, as 
temperaturas da destilação (800 a 1.000oC) condensando-se depois alguns como 
líquido permanecendo outros como gases. 
 
As alterações na composição dos combustíveis naturais sólidos e fósseis são uma 
função da sua "história geológica", isto é, não propriamente do tempo, mas da série de 
fenômenos metamórficos pelos quais tenha passado o depósito geológico do 
combustível, o que se define na literatura em inglês, por "RANK", que significa 
ORDENAÇÃO HIERÁRQUICA. 
 
Assim é que as hulhas perdem matérias voláteis e se enriquecem em carbono, tanto 
mais elevada seja a sua ordem. 
 
ANTRACITO 
 
O último estágio destas transformações é representado pelo Antracito (do Grego 
ANTRAX = CARVÃO), que contém o mínimo de umidade e matérias voláteis e o 
máximo de carbono. O Antracito tem aspecto cristalino, brilhante, é duro mas frágil, 
fragmentando-se sucessivamente em partículas aproximadamente cúbicas ou 
lamelares. 
 
CARVÃO MINERAL NACIONAL 
 
O carvão mineral do Brasil é encontrado nos Estados de Rio Grande do Sul, Santa 
Catarina, Paraná, São Paulo, Góias, Piaui, Maranhão, Pará e Amazonas. Porém, 
somente as jazidas dos estados sulinos, principalmente as de Santa Catarina e as do 
Rio Grande do Sul, podem ser lavradas economicamente. Em São Paulo e Paraná as 
jazidas são ínfimas, usadas somente em pequenas termelétricas e em aplicações 
industriais de importância reduzida. 
 29
03 - PREPARAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS 
 
03.1 - RECEBIMENTO DAS MATÉRIAS PRIMAS 
 
As principais matérias primas consumidas numa siderúrgica são minérios de ferro, 
carvões minerais, fundentes e materiais de geração própria. 
 
A CST trabalha hoje com pelo menos uma dezena de fornecedores internacionais de 
carvões minerais. Os mesmos, chegam do exterior ao Porto de Praia Mole, de onde 
são conduzidos através de correias transportadoras até o pátio de carvões e 
empilhados na forma de fileiras prismáticas. 
Os minérios de ferro são recebidos pelo ramal ferroviário da CVRD dotado de um 
virador de vagões, que descarrega o material sobre uma correia transportadora e, esta, 
os conduz e empilha no pátio primário, na forma de pilhas prismáticas. 
 
Os fundentes, como calcários calcíticos e dolomíticos, podem ser, também, podem ser 
recebidos pelo mesmo ramal ferroviário da CVRD, ou no hopper rodo-ferroviário; que 
também são conduzidos ao pátio primário e empilhados da mesma forma que os 
minérios. 
 
Em todos os pátios, cada pilha deve ser de apenas um material, que pode ser 
analizado e seus dados registrados no computador indicado para cada um dos casos 
existentes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.3.1 - Esboço do esquema de formação das pilhas 
 
03.2 - BRITAÇÃO 
 
Britação é o processo de fragmentar as matérias primas, transformando-as em 
grânulos com a granulometria requeri da pelo processo a que se destina. Exemplo: O 
calcário deve ser britado até atingir granulometria abaixo de 100mm. 
03.3 - MOAGEM 
 
Na moagem o material é fragmentado até se transformar em pó. Exemplo: O carvão 
mineral, depois de britado, é moído até que suas partículas fiquem menores do que 
0,2mm, então, passa a poder ser usado na produção da mistura de carvões a enfornar, 
para produzir coque. 
 
03.4 - PENElRAMENTO 
 
São operações feitas em classificadores geométricos, denominados peneiras ou 
grades vibratórias, com o fim de separar cada grupo das matérias primas conforme 
 30
seus respectivos tamanhos. Exemplo: Depois de resfriado e britado, o coque deve ser 
submetido a dois classificadores com aberturas de 75 e 20mm; de modo que o coque 
com granulometria de 20 a 75mm deve ser usado no alto fomo e o menor que 20mm 
na sinterização. 
03.5 - CALCINAÇÃO 
 
Calcinação é a unidade que transforma calcário em cal pelo seu aquecimento acima de 
1200°C, conforme ilustra a reação a seguir: 
 
CaCO3 .→ CaO + CO2 
(calcário) (cal) (gases) 
A cal tem grande importância na aciaria, visto que, no refino do aço, pode atuar como 
fundente, dessulfurante, desfosforante e refrigerante. 
 
A prática industrial de calcinação pode ser feita em fornos de cuba aquecidos a gases 
ou pela combustão de carvão vegetal granulado adequadamente misturado ao calcário. 
Em escala de produção elevada, como na CST, podem ser empregados fornos 
cilíndricos horizontais giratórios. 
 
A calcinação da CST opera com calcários calcítico e dolomítico, em dois fomos 
horizontais com capacidade nominal de 350ton/dia e dimensões com 3,2m de diâmetro 
por 55m de comprimento. 
 
Adição de 
Calcário 
 
 Saída dos gases 
1250o C 
 
 
 
 
 
 
 Queimadores 
 
 
 
 Cal 
 
Fig.3.2 - Esquema em corte vertical do forno de calcinação 
 
O material a ser calcinado é alimentado na extremidade mais alta do fomo e conduzi da 
à sua parte inferior pela sua rotação reforçada pela força da gravidade, o que permite 
uma descida lenta do material, em contra corrente ao fluxo dos gases quentes 
provenientes da zona de combustão, promovendo, assim, a dissociação dos 
carbonatos, sendo possível produzir cal calcítica e/ou cal dolomítica. A coleta da cal 
produzida ocorre na extremidade inferior do forno. 
 
 31
A cal obtida no forno horizontal tem granulometria inferior a 40mm e deve ser 
submetida a um peneiramento de 9mm, de modo que o oversize segue para a aciaria e 
os finos para a sinterização.Todo o processo de calcinação é assistido por equipamentos de proteção ambiental, 
como filtros, ciclones, chaminé e espessador, que sofrem um rigoroso controle de 
manutenção. 
 
03.6 – COQUERIA: 
 
Coqueria é a unidade industrial que transforma mistura de carvões minerais em coque. 
O coque metalúrgico é empregado nos altos fornos, onde pode atuar como 
combustível, redutor, fornecedor de carbono ao gusa e permeabilizador da carga. 
 
No custo de produção do ferro gusa, a fatia do coque supera 40%, daí a importância 
que lhe é conferi da na siderurgia. 
 
O ciclo operacional da coqueria pode ser resumido nas seguintes fases: 
 
Preparação da mistura de carvões → Enfornamento Aquecimento → Desenfornamento 
Apagamento → Preparação do coque → Tratamento das matérias voláteis. 
 
03.6.1- FLUXOGRAMA DA COQUERIA DA CST. 
 
 
Alcatrão (5,3%) 
Sulfato de amônia (1,2%) 
Gás de coqueria (17%) 
Óleos leves (1,22%) 
Piridina (0,01%) 
Sinterização 
Coque Bitolado 
( 20 - 75mm) 
Coque fino ( < 0,25mm) 
Coque grosso ( > 75mm) 
(75%) 
Classificador 
Usina de subprodutos Britador 
Bateria de coque Gás bruto ( matérias voláteis) 
(25%) 
Mistura de carvões 
Alto Forno 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 32
03.6.2 - PREPARAÇÃO DA MISTURA DE CARVÕES 
 
Os melhores carvões minerais usados na produção de coque metalúrgico são as 
hulhas, que são constituídas de carbono fixo, matérias voláteis e cinzas. 
Para a produção de um bom coque metalúrgico, deve ser preparado uma mistura de 
carvões com cerca de 25% de matérias voláteis e abaixo de 8% de cinzas. 
 
03.6.3 – ENFORNAMENTO. 
 
Uma bateria de fornos de coque com recuperação de subprodutos é constituída de 
fornos verticais geralmente de 11 a 15 metros de comprimento, 3 a 7 metros de altura e 
300 a 550 mm de largura. Suas paredes são construídas de tijolo refratário de sílica, de 
projeto especial para evitar a passagem de gases. 
 
Estes fornos são aquecidos por um gás, o qual é injetado em uma rede de dutos e 
estes por sua vez, são conectados aos regeneradores, que alimentam dois fornos de 
coqueificação adjacentes. Estes regeneradores são construídos de tijolos refratários de 
sílica-aluminoso. Sua função é absorver calor dos gases queimados e, posteriormente, 
ao inverter o fluxo dos gases, eles servem para aquecer o ar que irá ser usado para 
combustão. 
 
O número de fornos numa bateria é bastante variado e pode chegar a ter 200 fornos, e 
cada forno tem portas removíveis para possibilitar a retirada do coque incandescente 
com o uso da máquina desenfornadora. 
 
Um fator importante na operação de uma bateria é o tempo de coqueificação, que, 
geralmente, varia entre 16 a 18 horas. 
 
A CST possui três baterias com 49 fornos cada uma delas, totalizando 147. Uma 
câmara de coqueificação mede 40 a 45cm de largura por 4 a 7m de altura 7 a 15m de 
comprimento. No topo do forno, existem 3 a 5 furos por onde é feito o carregamento da 
mistura de carvões e uma abertura destinada ao recolhimento das matérias voláteis. 
 33
 
 
 
1- Correia transportadora 4- Fornos (retortas) 7- Duto de matérias voláteis 
2- Silo principal 5- Rampa de descarga 
3- Carro alimentador 6- Vagão de apagamento 
 
Fig.3.3 – Esboço de uma bateria de fornos(retortas) de uma coqueria 
 
 
 
 
Fig.3.4 – Visão geral de uma coqueria. No primeiro plano, as instalações de britagem e 
peneiramento do coque. 
 34
 
Fig.3.5 – Esquema de um forno (retorta) e seus principais acessórios. 
 
 
 
 
Fig.3.6 – Esquema de um forno “Gun-Flue” com conversão de meia parede. 
 35
 
Fig.3.7 – Esquema de um forno com duplo par de canais. 
 
 
Fig.3.8 – Esquema do processo de coqueificação. 
 
03.6.4 - AQUECIMENTO/COQUEIFICAÇÃO 
 
O aquecimento do carvão enfornado é indireto, pois, o calor é gerado nos dutos de 
aquecimento distribuídos no interior das paredes que separam uma retorta da outra. 
Durante a coqueificação a mistura de carvões é aquecida a 1100°C, numa câmara sem 
circulação de ar, dotada de uma abertura superior, por onde saem as matérias voláteis, 
que são recolhidas, pois, são de grande valor. 
Desta forma, a coqueificação consiste em submeter uma mistura de carvões de 
características adequadas a uma destilação (aquecimento em ausência de ar). Esta 
 36
destilação provoca a liberação de gases e o aparecimento de um resíduo sólido, 
poroso, infusível, basicamente constituído de carbono, que é o coque. 
 
Quando o carvão carregado dentro da câmara (forno), o mesmo, entra em contato com 
as duas paredes aquecidas e o calor é transmitido, por condução, para o centro da 
carga. De cada parede surgem duas superfícies planas isotérmicas, que caminham 
para o centro da carga. 
 
Até as isotermas de 300o C, a mistura de carvões permanece sólida, liberando somente 
vapor d’agua e poucos gases (CO etc). 
 
Entre 300 e 500o C, a mistura amolece e torna-se fluida devido à grande liberação de 
matéria volátil. O material situado entre estas isotermas forma uma camada "envelope 
plástico", ocorrendo aí o primeiro estágio da coqueificação. 
 
Entre 500 e 900o C, a mistura perde fluidez e as partículas se unem formando o semi-
coque. A seguir, o processamento das reações finais de condensação e 
desidrogenação, características do segundo estágio da coqueificação, transformam o 
semi-coque em um material com apenas 1% de matéria volátil chamado coque . 
 
A velocidade de a avanço das isotermas no seu caminho desde a parede dos fornos 
até o centro da carga constitui o "coking-rate" e a coqueificação está terminada com o 
encontro das duas frentes plásticas. 
 
Na coqueria da CST, o tempo de enfornamento é de 16h e 30min. 
 
 
A B C 
 A – pouco depois do carregamento, 
 B – cerca de metade do ciclo de coqueificação, 
 C – coalescência final (máxima pressão de coqueificação). 
 
Fig.3.9 – Esquema mostrando o deslocamento da camada plástica durante a formação 
do coque. 
 37
03.6.5 - DESENFORNAMENTO 
 
Quando não sai mais matéria volátil, então, o coque está pronto e deve ser 
desenfornado. As 2 portas são abertas e por uma delas é introduzido o êmbulo 
empurrador, que empurra o coque para fora, pela outra porta, de modo que o coque 
incandescente cai dentro de um vagão de transporte. 
 
 
 
Fig.3.10 – Esboço de um decarregamento do coque incandescente 
 
03.6.6 - APAGAMENTO 
 
O coque deve ser apagado imediatamente, para impedir sua queima, o que pode ser 
feito a úmido ou a seco. 
 
03.6.6.1 - Apagamento a úmido 
 
No apagamento a úmido, o vagão carregado é posicionado sob a torre de apagamento, 
onde o coque é apagado com fortes jatos de água, gerando um consumo de 400 litros 
d’água por tonelada de coque resfriado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 38
 
Fig.3.11 – esquema de uma torre de apagamento à úmido 
 
03.6.6.2 - Apagamento a seco. 
 
A CST é a única usina siderúrgica das Américas que emprega apagamento a seco. 
 
O processo de extinção a seco do coque (COKE DRY QUENCHING - CDQ) se inicia 
com o desenfornamento do coque incandescente dentro de uma caçamba especial, 
revestida com placas de ferro fundido e com fundo falso, disposta sobre uma 
plataforma tracionada por uma locomotiva elétrica. 
 
Após o carregamento, a caçamba é conduzida pela locomotiva elétrica até a ponte de 
içamento e, por meio de um dispositivo de transferência (cremalheira), é posicionada 
sob a ponte, na parte inferior da torre de içamento. 
 
Através da ponte de carregamento a caçamba é içada até o topo da torre. A seguir a 
ponte faz a translação com a caçamba ainda cheia parando sobre a tremonha. Ao se 
baixar a caçamba sobre a tremonha seu fundo falso se abre dando passagem do 
coque para o interior da câmara. A mesma operação se efetuainversamente para 
fechar a câmara. 
 
O coque incandescente carregado na pré-câmara a uma temperatura em torno de 
1050o C, desce para a câmara de resfriamento onde entra em contato com a corrente 
gasosa ascendente, sendo resfriado. 
 
A pré-câmara desempenha duas importantes funções: 
 
a - Absorve as variações na alimentação do coque, proporcionando uma geração 
estável de vapor. 
 39
 
b - Homogeiniza as características do coque, retirando o restante de matéria volátil, 
passando assim por um processo de super coqueificação com permanência de 
aproximadamente 1 hora. 
 
A descarga do coque, com a temperatura em torno de 180o C faz-se na parte inferior 
da câmara, através do sistema de descarga alternado, e com o compartimento 
pressurizado com N2, que permite descarregar o coque sem deixar escapar o gás 
circulante ou gás de resfriamento. 
 
O apagamento do coque propriamente dito se processa, soprando o gás de 
resfriamento na parte inferior da câmara, passa por em sistema de distribuição e sobe 
em direção a parte superior, absorvendo o calor do coque e atingindo a temperatura 
de aproximadamente 800o C. O gás é recolhido por 32 canais dispostos em torno da 
parte superior da câmara, passando por um coletor primário onde as partículas maiores 
são retidas. A seguir o gás é conduzido para a caldeira onde cede seu calor à mesma, 
produzindo vapor de 23 Kg/cm² e 350o C que movimenta algumas bombas do CDQ. 
 
O gás sai da caldeira já com sua temperatura reduzida a aproximadamente 180o C, 
passa por um conjunto de ciclones onde são retidas as partículas finas de pó e através 
do soprador é reconduzido à câmara de resfriamento. O pó retido no coletor e no 
ciclone é transportado pneumaticamente para um silo. Além do sistema de 
despoeiramento do gás circulantes descrito acima, existem dois outros que coletam as 
poeiras geradas no carregamento e na descarga do coque. 
 
Desta forma, O coque incandescente de um novo carregamento que é introduzido na 
câmara de extinção recebe o gás ascendente de nitrogênio numa temperatura abaixo 
de 160°C. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 40
 
 
 
Fig.3.12 – Processo de extinção a seco do coque (COKE DRY QUENCHING - CDQ) 
 
 
03.6.7 - PREPARAÇÃO DO COQUE: 
 
Depois de frio, o coque deve ser britado e peneirado a 75 e 20mm. O coque com 20 a 
75mm é mandado para o alto forno e o menor que 20mm para a sinterização. 
 
03.6.8 -TRATAMENTO DAS MATÉRIAS VOLÁTEIS: 
 
Cerca de 25% da mistura de carvões se transforma em matérias voláteis que, depois 
de tratadas podem ser usadas na própria usina ou vendidas. 
 
A CST aplica um pequeno tratamento as matérias voláteis, de modo que 17% do 
material enfornado se transforma em gás de coqueria, COG, além do misto, que é uma 
mistura composta de água amoniacal (98,7%), alcatrão (1,0%) e borra (0,3%). 
 
Todo o material volátil é conduzido através de tubulações a uma série de 
equipamentos, podendo passar pelos seguintes processos: 
 
Processo de separação do COG e decantação do alcatrão da água amoniacal 
 
Processo de resfriamento do COG 
 
Processo de precipitação eletrostática de partículas de alcatrão Processo de absorção 
de amônia. 
 
 41
Processo de destilação da amônia e concentração da água amoniacal 
 
Processo de combustão da amônia. 
 
Processo de absorção de naftaleno e Processo de exaustão de COG 
 
O gás de coqueria pode ser empregado nas unidades de aquecimento da própria 
usina, na produção de energia termoelétrica e vendido para indústrias do ramo dos 
carboderivados. 
 42
03.7 - SINTERlZAÇÃO 
 
Como é notório, os principais componentes da carga sólida do alto fomo são o minério 
de ferro (granulado, e/ou sinter e/ou pelota), coque e fundente (calcário). 
 
O uso de sinter autofundente, com propriedades físico-químicas e metalúrgicas 
definidas, contribui para seu aumento de produtividade, diminuindo, consideravelmente, 
o consumo de coque e melhorando a qualidade do gusa. Certamente, por esse motivo, 
a CST tem preferência pelo uso de sinter na carga dos seus altos fornos. 
 
03.7.1 - PRINCÍPIO DA SINTERlZAÇÃO 
 
A sinterização consiste em misturar e homogeneizar finos de minérios de ferro (sinter 
feed), finos de carvão ou coque, finos de fundentes (cal, etc. ) e umidade e fazer a 
combustão do carvão ou coque, de modo que a temperatura atinja 1200 a 1400°C, 
condição suficiente para que a umidade evapore e as partículas da carga se unem por 
caldeamento, obtendo-se um material resistente e poroso denominado sinter. 
 
 
Fig.3.13 – Esquema do princípio da sinterização. 
 
 
03.7.2 - MOVIMENTO DA FRENTE DE COMBUSTÃO 
 
Inicialmente, é feita a ignição do carvão contido na superficie da mistura com auxílio de 
maçaricos apropriados, se formando aí a zona de combustão que avança para baixo, 
puxada pela descida do ar succionado pelo sistema de exaustão, até atingir a falsa 
grelha, quando a combustão se extingue. 
 
Durante a descida da frente de combustão, toda a mistura é aquecida acima de 
1200°C, ocorrendo a soldagem das partículas por caldeamento, resultando uma grande 
bolo de sinter. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 43
 
Fig.3.14 – Esquema mostrando o movimento da frente de combustão. 
 
03.7.3 – REAÇÕES DURANTE A SINTERIZAÇÃO 
 
a) Secagem: até 300o C - Vaporização da áqua livre. 
 
 H2O(l) → H2O(v) 
 
b) Desidratação: 400 a 500o C Vaporização da água combinada 
 
 Ca(OH)2 → CaO + H2O(v) 
 
c) Redução superficial do minério de ferro 
 
 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 
 Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 
 
d) Decomposição de carbonatos: 750 a 1150o C 
 
 CaCO3 → CaO + CO2 
 
e) Formação de silicatos: 600 a 1300o C 
 
 Al2O3 + SiO2 → Al2O3.SiO2 
 2CaO + SiO2 → 2CaO.SiO2 
 Fe2O3 + SiO2 + CO → 2FeO.SiO2 + CO2 
 2 CaO.SiO2 + 2 FeO.SiO2 → 2(CaO.FeO.SiO2) 
 
f) Formação de Cálcio-ferritas: 600 a 1300o C 
 
 CaO + Fe2O3 → CaO.Fe2O3 
 CaO + 2Fe2O3 → CaO.2Fe2O3 
 44
g) Combustão do Coque: 1300o C 
 
 C + O2 → CO2 
 C + 1/2O2 → CO 
 
h) Formação da magnetita: 
 
 3FeO 1/2O2 → Fe3O4 
 
03.7.4 - FLUXOGRAMA DE UMA SINTERIZAÇÃO 
 
 
Falsa grelha (Beding) 
10 a 20mm 
5 a 50mm 
5mm 
ALTO FORNO Sinter 
 20mm 
Peneiras 10mm 
 5mm 
Britador secundário 
> 50mm 
< 50mm 
Peneira (50mm) 
Resfriador 
Birtador primário 
SINTERIZAÇÃO 
Misturador 
Outros Água Fundentes Coque 
Sinter Feed 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 45
O sinter-feed utilizado geralmente é um concentrado de hematita com granulometria 
abaixo de 10mm, fornecido pela CVRD. Convém informar que os principais minerais de 
ferro são hematita (Fe2O3), limonita (Fe2O3nH2O), magnetita (Fe3O4) e siderita (FeCO3). 
 
03.7.5 - MÁQUINAS DE SINTERIZAÇÃO 
 
As máquinas de sinterização podem ser intermitentes, adequadas a pequenas usinas 
siderúrgicas ou contínuas, para grandes usinas. Logo a seguir desenharemos um 
esquema de uma máquina de sinterizar em corte vertical. 
 
 
Fig.3.15 – Esquema mostrando Uma máquina de sinterização intermitente e o avanço e 
a temperatura da frente de combustão. 
 
A chaparia pode ser confeccionada com chapas de aço doce soldadas. 
 
A proteção térmica da chaparia pode ser feita com revestimento intemo de refratário 
sílico-aluminoso ou aluminoso. 
 
As barra de grelha podem ser de ferro fundido refratário ou aço refratário, com 25 a 
30% de cromo ela 2% de niquel. 
 
A falsa grelha é uma camada protetora de sinter com 25 a 35mm de espessura, com 
granulometria de 10 a 25mm. As funções principais da falsa grelha é impedir a sucção 
de finos pelo sistema de exaustão e impedir que a frente de combustão atinja as barras 
de grelha. 
 
 
 
 
 
 
 46
 
 
Fig.3.16 – Corte longitudinal