Ferro: ocorrência, obtenção industrial, propriedades e utilização

O ferro, como o alumínio e o cobre, apresenta características (propriedades) bem peculiares: é pouco maleável, tem densidade de 7,86g/cm3 (1atm, 300k), e é pouquíssimo resistente à corrosão. Contudo, graças à interferência do homem, o ferro se tornou um metal bastante versátil - e, a partir dele, podemos confeccionar, por exemplo, panelas, portões, carcaças de máquinas e, principalmente, a liga de aço.

O ferro, na categoria de ferro-gusa (ferro fundido), é obtido a partir de seus minérios: hematita (Fe2O3), magnetita (Fe3O4), limonita (2Fe2O3.3H2O) e siderita (FeCO3). O princípio básico da formação do ferro se dá a partir da interação de seus minérios com o monóxido de carbono (CO) produzido pela combustão do carvão.

O processo de transformação desses minérios em ferro consiste na colocação de minério de ferro, carvão e calcário (carbonato de cálcio) no alto-forno:

Figura 1 - Esquema do alto-forno

Esquema de um alto-forno siderúrgico. Fonte: Canto, 1996.

Como mostra a figura acima, tanto o minério quanto o carvão (coque) são introduzidos no alto-forno pela parte superior. Então, a combustão do carvão produz energia térmica necessária para a produção do monóxido de carbono (CO). Este, por sua vez, reage com o minério.

Esquematizando, temos:

A hematita, assim como outros minérios de ferro, apresenta impurezas: areia (SiO2) e alumina (Al2O3). Então, no alto-forno também é adicionado calcário (CaCO3), com o único propósito de eliminar essas impurezas.

O calcário, devido ao calor do alto-forno, decompõe-se em óxido de cálcio (CaO) e gás carbônico:

Então, o óxido reage com as impurezas, formando a escória:

Todo esse processo pode ser representado por esta reação global:

Mesmo com todo o cuidado em eliminar as impurezas na forma de escória, ainda assim o ferro-gusa apresenta traços de alguns contaminantes: de 1,5 a 4,5% de carbono, de 0,7 a 3,0% de silício e de 0,1 a 0,3% de fósforo. Essa composição torna o ferro