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Produção do ferro gusa

Química

A produção do ferro gusa é um processo químico que utiliza a redução de minérios de ferro para gerar o principal formador do aço.
A produção de ferro gusa é importante para a fabricação do aço
A produção de ferro gusa é importante para a fabricação do aço
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O ferro gusa é uma liga composta de ferro (cerca de 0,1%), carbono (de 3% a 6%), manganês (cerca de 0,5%), silício (de 1% a 4%) e enxofre (cerca de 0,1 %). Sua produção é realizada rotineiramente em altos fornos em formato de cuba, com cerca de 30 metros de altura.

A produção do ferro gusa é uma atividade do setor siderúrgico de extrema importância econômica pelo fato de corresponder à grande parte do custo da produção do aço. A produção dessa liga ocorre por meio do processo de redução do ferro presente em minérios que contêm esse elemento.

Assim, a produção do ferro gusa depende da utilização de minérios de ferro, ou seja, minérios formados por óxidos de ferro, os quais não apresentam nenhuma utilização para a produção do aço, mas que são fundamentais para a extração do ferro.

Diversas são as formas de extrair o ferro dos minérios, as quais foram aperfeiçoadas ao longo da história, uma vez que a utilização de ligas formadas a partir de ferro data de antes de Cristo. Porém, a técnica mais utilizada para a produção de ferro gusa é a redução em altos fornos, a qual será abordada neste texto.

Minérios para a produção do ferro gusa

Os principais minérios de ferro utilizados na produção do ferro gusa são:

  • Hematita (Fe2O3);

  • Magnetita (Fe3O4);

  • Limonita (Fe2O3.nH2O);

  • Carbonato de siderita (FeCO3).

Matéria-prima

Para a produção do ferro gusa em alto forno, são necessárias as seguintes matérias-primas para cada tonelada de material produzido:

  • Minério de ferro: cerca de 1700 Kg;

  • Coque (um tipo de carvão): cerca de 500 Kg;

  • Óxido de cálcio (CaO) ou óxido de magnésio (MgO): cerca de 140 Kg;

  • Ar quente: cerca de 1800 Kg.

Etapas da produção do ferro gusa

1o Passo: Extração do minério de ferro;

2o Passo: Mistura do minério de ferro com o coque e óxido de cálcio (ou óxido de magnésio);

3o Passo: Injeção de ar preaquecido (em temperatura de aproximadamente 1200 oC). O gás oxigênio do ar reage com o carvão e produz o monóxido de carbono (CO), que é o agente redutor do processo de produção do ferro gusa;

C + O2 → CO(g)

4o Passo: O calor do ar quente e da combustão do carvão realizam a fusão do minério de ferro;

5o Passo: Concomitantemente, ocorre a reação química entre o monóxido de carbono e o óxido de ferro (como a hematita), formando o ferro metálico (Fe) fundido, isto é, o ferro gusa, além de elementos como carbono, enxofre, manganês, etc.

Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3CO2

Recolhimento do ferro gusa fundido
Recolhimento do ferro gusa fundido

Obs.: Existem empresas siderúrgicas produtoras do ferro gusa que, ao produzi-lo, já produzem em seguida o aço a partir dele. Da mesma forma, existem ainda aquelas indústrias que produzem apenas o ferro gusa para servir de fonte de abastecimento para outras que trabalham com a produção e manufatura do aço.

Danos causados ao meio ambiente

A produção do ferro gusa é extremamente importante econômica e industrialmente, porém, sua realização, principalmente em altos fornos, leva aos seguintes danos ambientais:

  • Intenso desmatamento para a produção de carvão;

  • Aumento da emissão de dióxido de carbono no ar atmosférico;

  • Emissão de óxidos de enxofre na atmosfera;

  • Emissão de poluentes orgânicos de potencial cancerígeno.

Entretanto, na contramão dos danos ambientes causados, várias empresas que realizam a produção do ferro gusa efetuam o plantio de árvores que serão utilizadas na produção do carvão. Essas árvores utilizam na fotossíntese parte do dióxido de carbono formado na produção do ferro gusa.


Por Me. Diogo Lopes Dias

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

DIAS, Diogo Lopes. "Produção do ferro gusa"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/producao-ferro-gusa.htm>. Acesso em 21 de novembro de 2017.

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