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Siderurgia

A metalurgia é a ciência da extração dos matais dos seus minérios, preparando-os para os diversos usos para os quais eles são necessários. Dentro da metalurgia temos a siderurgia, a qual estuda as técnicas de elaboração dos produtos ferrosos: gusa (liga de ferro e carbono com um teor de carbono), aço e ferros fundidos.

O equipamento onde o processo de redução do ferro ocorre é chamado de Alto-forno, sua função é provocar a separação do ferro, Fe, do seu minério, Fe2O3. Esta separação ocorre por meio da redução química que envolve a separação de um metal de seu óxido, e se processa com a utilização de um agente redutor. Tal redutor é um material que deve apresentar maior atração pelo oxigênio, nas condições da operação, do que o metal que vai ser reduzido. O agente redutor utilizado na siderurgia é o coque, proveniente do carvão mineral.

A indústria siderúrgica depende em larga escala do carvão mineral metalúrgico que representa uma grande parcela do custo final do aço produzido. O carvão mineral para siderurgia a coque, integrada, é denominado carvão coqueificável, que é uma substância essencial na redução do minério de ferro a ferro metálico, pois combina com o oxigênio, na presença de calcário, criando dióxido de carbono, ferro e escória. A classe de carvão comumente usada para uso siderúrgico é o carvão betuminoso (carvão macio) que forma uma massa sólida ao ser aquecido, sendo denominado carvão coqueificável; por outro lado, se ele não amolecer nem se agregar ao aquecimento, é chamado carvão não coqueificável. A análise química do carvão não dá indicação definitiva das suas qualidades coqueificantes, porém recomenda-se conteúdo de cinzas inferior a 8%, quantidade de enxofre (problemas de fragilidade a quente) e fósforo (problemas de fragilidade a frio) menor que 1,5% e 0,02%, respectivamente.

O coque é obtido a partir da destilação do carvão mineral em fornos, na ausência de ar num tempo estabelecido. No processo de coqueificação tem-se a formação do, gás de coqueria, alcatrão e outros produtos químicos.

O coque no interior do alto forno é submetido à degradação tanto física quanto química, sob uma variada gama de temperaturas. Conseqüentemente, requerer-se-á que o coque mantenha sua resistência tanto a temperaturas médias quanto altas. O carvão em forma de coque precisa desempenhar as seguintes funções básicas:

1 – Suprir o calor necessário para os requisitos endotérmicos das reações químicas e fundir as escórias e produtos metálicos dessas reações;

2 – Produzir e regenerar os gases para a redução de vários óxidos (principalmente CO);

3 – Proporcionar a formação de uma forte e permeável armação, através da qual a escória e o metal possam cair para a fornalha, e que os vários gases possam se elevar até o topo do forno;

4 – Suprir carbono que se dissolverá no metal quente.

Para atender às condições de emprego no alto-forno, o coque deve ter resistência para suportar o manuseio, resistir ao esmagamento causado pela carga do forno e ser poroso o bastante para queimar rapidamente em frente às ventaneiras. Além disso o coque deve ser uniforme no tamanho para uma boa distribuição e, também uniforme em análise. Um coque uniforme, com uma estrutura celular bem desenvolvida, poroso e leve, porém, com paredes das células fortes, parece ser o coque ideal para o alto-forno.

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