Altos fornos

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  • Publicado : 13 de novembro de 2012
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Altos Fornos

O alto forno é um forno de cuba ou fornalha com 20 a 30 metros de altura, com a forma de dois troncos de cone unidos pelas suas bases (cuba e ventre) e fechado na parte inferior pelo cadinho com a soleira.
Age como um reator metalúrgico de contra corrente, o qual tem como finalidade o fato de que o silício indesejável e outras impurezas sejam eliminados do ferro fundido, seuproduto principal, denominado ferro gusa.

1. Fornalha Cowper
2. Zona de derretimento
3. Zona de redução de óxido ferroso
4. Zona de redução de óxido férrico
5. Zona de pré-aquecimento (garganta)
6. Alimentação de minério, calcário e coque siderúrgico
7. Escapamento de gases
8. Coluna de minério, coque e calcário
9. Remoção de escória
10. Ferro gusa
11. Chaminé para escoamento dos gasesliberados
Para o funcionamento do alto forno é necessário à adição de coque, que é um tipo de combustível derivado do carvão betuminoso. O coque é obtido pelo processo de coqueificação, que consiste, em princípio, no aquecimento do carvão mineral a altas temperaturas, em câmaras hermeticamente fechadas, (exceto para saída de gases). No aquecimento às temperaturas de coqueificação e na ausênciade ar, as moléculas orgânicas complexas que constituem o carvão mineral se dividem, produzindo gases e compostos orgânicos sólidos e líquidos de baixo peso molecular e um resíduo carbonáceo relativamente não volátil. Este resíduo resultante é o coque, que se apresenta como uma substância porosa, celular, heterogênea, sob os pontos de vista químico e físico.
Como matéria-prima, o calcário é muitoutilizado, com o objetivo de abaixar o ponto de fusão da ganga do minério e da cinza do carvão, formando a escória.
O calcário é um dos principais fundentes para obtenção do ferro gusa. Os fundentes são largamente utilizados na separação do minério de ferro da ganga, auxiliando assim na formação da escória. O tipo de fundente usado reflete diretamente na alcalinidade da escória, e, portanto, naforma como esta ira reagir com as paredes refrataria do forno. A importância dos fundentes pode ser mostrada analisando a quantidade deste que é usado. Hoje em dia, para a produção de 1000 kg de gusa são utilizados aproximadamente 330 Kg de material fundente.
A ganga pode ser definida como as impurezas contidas nos minérios; é a parte não aproveitada da fragmentação dos mesmos. Os principais tiposde ganga encontrados em minérios são micro-inclusões de silício, enxofre, fósforo e óxidos globulares.
Durante a fundição, quando o minério é exposto a temperaturas elevadas, estas impurezas são separadas do metal fundido e podem ser removidas. A massa composta por esses compostos e que é removida é a escória.
Uma lança sopra oxigênio em alta pressão para o interior do forno, produzindoreações químicas que separam as impurezas, como os gases e a escória.
A principal reação química no conversor ocorre entre o oxigênio injetado e o carbono presente no ferro gusa, gerando gases que são eliminados. Estes gases se combinam e retiram o carbono do ferro gusa, dando origem ao aço.
O ferro encontra-se geralmente sob a forma de óxidos, como a magnetite e a hematite ou ainda como um carbonato,a siderite.
No processo de obtenção do ferro, geralmente é usado à hematita, que apresenta ponto de fusão de 1560 °C. Para que essa temperatura seja diminuída, é adicionado o carbonato de cálcio. Além de promover a redução do ponto de fusão da hematita, ele atua reagindo com impurezas presentes como o dióxido de silício formando a escória. O coque é usado para promover a redução da hematita,transformando o Fe3+ em Fe(s). Inicialmente, o coque, em presença de excesso de O2 fornecido pelo ar, reage produzindo CO2. O dióxido de carbono assim produzido, e também proveniente do carbonato de cálcio, reage com o coque que é constantemente adicionado ao alto forno, produzindo CO. Este, por fim será o responsável por reagir com Fe2O3 produzindo Fe(s) e CO2.


Alto forno em funcionamento...
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