Metalurgia

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3.1.6. Metalurgia do Ferro
O elemento ferro é abundante no Universo; encontra-se nas estrelas e é o quartomais abundante da crusta terrestre e mesmo do seu núcleo que se acredita ser umamistura de ferro e níquel a alta temperatura. De um modo geral, está distribuído combaixa concentração, dissolvido nas águas subterrâneas e no oceano. Encontra-se naforma de minério com impurezas, sobretudo desílica.Os principais minérios de ferro são a hematite (Fe
2
O
3
) e limonite (Fe
2
O
3
·3H
2
O).Outros minérios incluem siderite (FeCO
3
) e magnetite (Fe
3
O
4
). A pirite (FeS
2
) é ummineral cristalino de cor dourada conhecida como o ouro dos tolos. A magnetite, na suaforma cristalina, possui propriedades magnéticas que são bem conhecidas. É um dos trêselementos magnéticos (osoutros são cobalto e níquel).Obtém-se o ferro do seu minério por redução num alto forno. Como o ferro estáabaixo do carbono na série reactiva, é reduzido do seu minério por aquecimento com ocarbono (
coke
). Na realidade é o monóxido de carbono que faz a redução.São adicionadas castinas (carbonato de cálcio) ao minério que reage com a sílicapara formar silicato de cálcio fundido. O silicato decálcio (chamado escória) flutua noferro líquido.
Extracção do Ferro - O Alto forno
Figura 12 – Esquema de funcionamento do alto forno

Mestrado «Química para o Ensino»
Departamento de Química da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto
Graça Silva
Página 39
Química de um alto forno
O ar quente é libertado no forno que leva à queima rápida do coke (carbono) e faz atemperatura aumentarpara 2000 °C.C (s) + O
2
(g)

CO
2
(g)
Equação 10
O dióxido de carbono reage então com carbono quente para formar monóxido decarbono:CO
2
(g) + C
coke
(s)

2 CO (g)
Equação 11
O monóxido de carbono reduz o ferro no minério a ferro metálico.CO (g) + Fe
2
O
3
(s)

3 CO
2
(g) + 2 Fe (l)
Equação 12
A temperatura a que a redução acontece situa-se acima do ponto de fusãodo ferro,1811°C. O ferro cai para o fundo do forno onde a temperatura é de 2000°C. O ferro estálíquido a esta temperatura e é retirado periodicamente. Esta reacção produz ferro puroque é chamado ferro bruto.O carbono é removido da mistura borbulhando oxigénio puro através do mesmo. Ooxigénio reage com o carbono para formar dióxido de carbono. Outros não-metais namistura reagem com o oxigénio paraformar óxidos ácidos. O carbonato de cálcio é entãoadicionado para remover os óxidos ácidos.A pedra calcária, designada castinas, é carbonato de cálcio (CaCO
3
) e é adicionadoao alto forno para remover as impurezas no minério do ferro. Carbonato de cálcio édecomposto pelo calor no forno para dar oxido de cálcio (cal) e dióxido de carbono.
calor
CaCO
3
(s)

CaO (s) + CO
2
(g)
Equação13
A maioria das impurezas é dióxido de silício que é sólido à temperatura do altoforno e tem de ser removido para não bloquear o forno. O dióxido de silício reage com oóxido de cálcio para formar silicato de cálcio (chamado ganga) que no forno é líquido. Aganga flutua no ferro líquido e é facilmente removido.CaO (s) + SiO
2
(s)

CaSiO
3
(l)
Equação 14
A ganga (CaSiO
3
) é arrefecidae quando sólida, é utilizada na construção deestradas.
Processamento do ferro
O ferro proveniente do alto forno contém cerca de 5% de carbono que provém docoke no forno. É colocado em moldes chamados cascos e o ferro obtido é designado
ferro de casco
. Ferro de sucata e aço de sucata fundidos são misturados com o ferro

Mestrado «Química para o Ensino»
Departamento de Química da Faculdadede Ciências da Universidade do Porto
Graça Silva
Página 40
proveniente do alto forno num conversor. É nesta fase que a sucata de ferro e aço éreciclada.O
ferro dos cascos
é muito frágil mas tem maior resistência à corrosão que o ferropuro ou aço. O
ferro de casco
é usado na produção de tampas dos túneis de estradas epavimentos e sistemas de bloqueio de motores de gasóleo e
diesel...
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