O Ferro e seus Processos (Parte Escrita)

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Ferro e seus Processos.
- História
- Jazidas Minerais:
* Peneiramento
* Recuperação
- Extração de Ferro:
* Proc. de Separação 01
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O Ferro e seus Processos (Parte Escrita)

  1. 1. Índice. Capítulo 01 – História e Jazidas.....................................................02 Contexto Histórico do Ferro...............................................................02 Reservas e Mercado Mundial.............................................................02 Comércio Internacional.......................................................................04 Mercado Brasileiro..............................................................................06 Exportação Brasileira............................................................ ............07 Principais áreas produtoras de minério no Brasil...............................09 Morro do Urucum em Mato Grosso....................................................12 Capítulo 02 – Extração de Ferro......................................................12 Extração de Ferro...............................................................................12 Primeiro passo para a extração de ferro.............................................12 A preparação do ferro........................................................................ 13 A Separação.......................................................................................13 Passos finais.......................................................................................13 Capítulo 03 - Alto Forno – Passado e Presente.............................14 Antiguidade.........................................................................................14 Europa Antiga.....................................................................................14 Idade média........................................................................................15 Construção do Alto Forno..................................................................15 Candinho.............................................................................................16 Rampa.................................................................................................17 Cuba....................................................................................................17 Sistema de Limpeza............................................................................18 Operação do Alto Forno......................................................................18 Ferro Gusa.........................................................................................20 Capítulo 04 – Siderúrgica.................................................................20 Processo de Produção do aço............................................................21 Conclusão.................................................................. ....... ...............23 Bibliografia............................................................... .....................24 e 25
  2. 2. 2 Contexto Histórico do Ferro O ferro, apesar de ser um dos materiais mais importantes e utilizados atualmente ele demorou a ser descoberto pelo homem. O primeiro material a ser usado para ferramentas foi o cobre, os primeiros artesãos descobriram que, ele era maleável, mas ficava mais duro ao ser martelado por outra ferramenta, era um material muito fácil de soldar e se misturava facilmente com outros materiais, e, a mistura desse cobre com estanho foi o que deu origem ao bronze, que acabou por ser mais duro que o cobre. Já o ferro só passou a ser usado bem depois pelo homem, é um elemento fácil de se encontrar na crosta terrestre, mas difícil de processar. Os pioneiros da indústria do ferro foram os povos hititas, um povo do Cáucaso por volta de 1700 a.C. Para produzir o ferro os hititas faziam um buraco no chão e, dentro dele, aqueciam a mistura de minério e carvão vegetal. O resultado da mistura era uma massa que os hititas batiam para eliminar as impurezas e, depois, forjavam. Com esse processo, os hititas viraram grandes fabricantes de armas, como punhais, espadas e armaduras, que faziam grande sucesso nas arenas e nas formidáveis batalhas do mundo antigo. Depois dos hititas que dominaram a produção de ferro no Cáucaso, o ferro passou a surgir em outros lugares também. Por volta de 1100 a.C ele aparece na Grécia e no Egito, depois, ainda onde hoje é a Áustria por volta de 900 a.C e onde viria a ser a Itália, cerca de 600 a.C, e nos territórios ocupados hoje por países como a Espanha, a França e a Suíça por volta de 500 a.C. Reservas e Mercado Mundial (Jazidas) O minério de ferro é abundante no mundo, porém as jazidas concentram-se em poucos países, sendo que apenas cinco detêm 77% das ocorrências totais. O Brasil possui 8,3% das reservas totais, a quinta maior do mundo, equivalente a 17 bilhões de t. As reservas do Brasil e da Austrália apresentam o maior teor de ferro contido, da ordem de 60%. Em 1996, a produção siderúrgica mundial atingiu 751 milhões de toneladas de aço bruto, com redução de 0,4% em relação a 1995. Para atender à demanda da siderurgia, foram produzidas 1.016 milhões de tonelas de minério
  3. 3. 3 de ferro, registrando-se pequena queda em relação a 1995. Os quatro principais produtores mundiais concentram 70% da produção total, sendo que o Brasil foi responsável por 183 milhões de toneladas, representando 18% do total no mundo. Note-se que, embora a China apareça como o maior produtor mundial, segundo o conteúdo de ferro no minério, a produção brasileira é superior. Do total de minério de ferro produzido, 78% ou 797 milhões de toneladas correspondem à produção de minérios finos e granulados, enquanto as pelotas respondem pelos 22% restantes, ou 220 milhões de toneladas. No Brasil, terceiro produtor mundial de pelotas, a produção atingiu 30 milhões de toneladas, representando 17% do total de minério de ferro brasileiro produzido. Até o ano 2000, a oferta de minério de ferro para o mercado transoceânico, sob a forma de finos, deverá apresentar crescimento médio anual de 1,1%. O fornecimento de finos pelo Brasil deverá crescer a uma taxa semelhante, enquanto o de granulados apresentará pouca alteração no seu volume. No caso das pelotas, prevê-se maior utilização no geral, especialmente no mercado transoceânico, confirmando a posição mais demandante do produto que, deste modo, também apresenta melhores perspectivas em termos de preços. Estima-se uma taxa média anual de 4,8% para o crescimento da oferta
  4. 4. 4 mundial de pelotas, confirmando a tendência de sua maior utilização nos alto- fornos, em substituição aos minérios finos e granulados, com maior produtividade e menor impacto ambiental. Em relação ao Brasil, a taxa de crescimento da oferta de pelotas é superior, cerca de 6,9% a.a., prevendo-se para o ano 2000, a produção de 38 milhões de t de pelotas, com acréscimo de 9 milhões de t em relação a 1996. Comércio Internacional O fluxo de comércio internacional do minério de ferro é intenso e atinge cerca de 445 milhões de t, representando 43% do mercado global. Em sua maioria os maiores produtores são, também, os maiores exportadores. No que se refere ao mercado transoceânico de minério de ferro, este apresentou declínio de 2,9% em 1996, atingindo 390 milhões de toneladas, face à redução de estoques e ao menor ritmo econômico do Japão e dos países da União Européia. Os maiores exportadores mundiais de minério de ferro são a Austrália e o Brasil, que, em conjunto, respondem por 68% do mercado total.
  5. 5. 5 Brasil lidera o ranking das maiores exportadoras mundiais através da CVRD - Companhia Vale do Rio Doce, que exportou cerca de 80 milhões de t em 1996. Também merece destaque a brasileira MBR - Minerações Brasileiras Reunidas, do grupo CAEMI, com 21 milhões de toneladas. As empresas australianas BHP, Hamersley e Robe River também são bastante representativas. Da exportação total de minério de ferro no mercado transoceânico, cerca de 85%, ou 332 milhões de t são representadas por minérios finos e granulados, enquanto as pelotas respondem por 15%, ou 58 milhões de toneladas. As exportações brasileiras de pelotas atingiram 29,1 milhões de toneladas, correspondentes a 97% da sua produção, representando 50% do comércio internacional desse produto. As importações de minério de ferro são realizadas, em sua maioria, pelos países asiáticos e europeus. Em 1996, as importações de minério de ferro atingiram 438 milhões de t, com redução de 1,1% em relação ao ano anterior. Os principais países importadores são Japão, Alemanha e China que, em conjunto, são responsáveis por 46% das importações totais. Mercado Brasileiro
  6. 6. 6 O valor da produção de minério de ferro, pelos critérios do DNPM, atingiu, em 1996, US$ 2,4 bilhões, representando cerca de 17% do valor da PMB - Produção Mineral Brasileira. O teor médio do minério de ferro brasileiro alcança 66%, contra 63% do minério australiano, sendo a média mundial de 45%. A produção de minério de ferro ocorre nos estados de Minas Gerais, Pará e Mato Grosso do Sul. Cerca de 30% da produção total de 183 milhões de toneladas atende o mercado nacional, num total de 53 milhões de toneladas, dos quais apenas 800 mil t sob a forma de pelotas. No Brasil, atuam cerca de quarenta empresas na extração de minério de ferro, sendo que seis responderam por 90% da produção total em 1996. A CVRD - Companhia Vale do Rio Doce - é a principal produtora e exportadora brasileira de minério de ferro, com 69% da produção total do país. A sua participação na PMB é de 25,3%, sendo 21,2% equivalentes ao valor da produção de minério de ferro.
  7. 7. 7 O consumo aparente brasileiro de minério de ferro para o setor siderúrgico e de ferro-gusa foi de 61,7 milhões de t em 1996, sendo 59,9 milhões t de minérios finos e granulados. O consumo de minério de ferro apenas do setor siderúrgico atingiu 28,6 milhões t. A taxa média anual de crescimento, verificada no período 1990/96, foi de 3%. Exportações Brasileiras A Companhia Vale do Rio Doce - CVRD, privatizada em maio de 1997, é a maior produtora e exportadora mundial de minério de ferro, à frente das empresas australianas Hamersley e BHP, respectivamente segunda e terceira maiores exportadoras mundiais. As exportações brasileiras de minério de ferro, que representam em torno de 70% da produção nacional, atingiram cerca de 130 milhões de toneladas em 1996, equivalentes a US$ 2.668 milhões. O aumento da receita nas exportações de minério de ferro, em 1996, foi de 5,4%, apesar da redução no volume exportado, refletindo um aumento de 6,6% nos preços médios praticados em relação ao ano anterior. Em 1996, as principais empresas brasileiras exportaram 72% da produção total de minério de ferro. Apenas a CVRD e suas coligadas, além de Ferteco e Samarco, produzem pelotas que são destinadas, em sua quase totalidade, à exportação. Convém observar que duas destas empresas possuem projetos de expansão de pelotas. • A CVRD é a maior produtora de pelotas, com seis unidades de pelotização em Tubarão-ES, sendo duas próprias e quatro em joint-ventures com grupos do Japão (Nibrasco), Espanha(Hispanobrás) e Itália (Itabrasco), com capacidade de produção de 24 milhões de t/ano. Cabe informar a existência de dois novos projetos de plantas de pelotização da CVRD, através de associações. As duas plantas previstas terão capacidade de 4 milhões de t/ano cada. Uma, localizada em Tubarão, em associação com a Pohang Iron and Steel Company (Posco), empresa siderúrgica sul-coreana, onde serão
  8. 8. 8 investidos US$ 215 milhões até 1998, cuja produção será dirigida à exportação e outra em Itabira-MG, para atendimento do mercado interno. • A Samarco, que comercializa mais de 65% do minério sob a forma de pelotas, também está em processo de expansão, tendo concluído projeto de duplicação de sua unidade de pelotização, passando a produzir 100% de pelotas no equivalente a 12 milhões de t/ano. Em 1996, o Brasil exportou para 38 países, destacando-se Japão e Alemanha, que juntos absorveram 36% das exportações brasileiras. Para o período 1997/2000, projeta-se crescimento médio de 1,0% a.a. para as exportações brasileiras de minérios finos e granulados, acompanhando o crescimento previsto para o mercado transoceânico de minério de ferro e aumento de 30,5% nas exportações de pelotas, devido à entrada em operação dos projetos mencionados. Os preços praticados no mercado internacional para os finos e granulados, foram decrescentes no período 1992/94 e voltaram a subir em 1995, havendo aumento médio de 4,8%. Em 1996, embora tenha ocorrido acordo entre ofertantes e compradores para um aumento nos preços de 7,1% em relação ao ano anterior, na realidade os preços praticados foram superiores em apenas 4,4% aos de 1995. Por outro lado, os preços das pelotas têm sofrido reajustes anuais crescentes desde 1994. A partir de 1997, espera-se crescimento do preço médio das exportações brasileiras de minério de ferro da ordem de 2,5% a.a. até o ano 2000. Neste período, deverá ocorrer uma valorização do preço médio das pelotas de cerca de 2,8% a.a., superior ao previsto para finos e granulados, que deverá girar em torno de 2,0% a.a. Desta forma, o valor das exportações de minério de ferro, deverá apresentar crescimento acumulado de cerca de 24% até o ano 2000, atingindo US$ 3.317,3 milhões, neste ano, o que equivale ao saldo comercial deste produto, visto não haver importações.
  9. 9. 9 Em conclusão, para melhorar a posição competitiva brasileira no mercado internacional de minério de ferro, além do aumento da oferta de pelotas, o país necessita realizar investimentos em ferrovias e portos, considerando ser o setor altamente dependente da eficiência e dos custos da infraestrutura ferroviária e portuária. Principais áreas produtoras de minério no Brasil O território brasileiro é rico em minérios, sendo um dos maiores exploradores do mundo, junto à Rússia, Estados Unidos, Canadá, China e Austrália. Isso foi possível em razão de investimentos que propiciaram o crescimento dessa atividade nas últimas décadas. O ferro geralmente aparece associado com outros elementos químicos, por isso o seu aproveitamento econômico está relacionado com sua porcentagem junto com outros elementos presentes no minério. Por exemplo, a hematita e a magnetita são intensamente aproveitadas, já que possuem teor de ferro superior a 60%. Já a pirita possui ferro, mas seu principal aproveitamento está na produção de enxofre. O Brasil é o segundo maior produtor de minério de ferro do mundo, sendo que a China produz cerca de 21% e o Brasil, 19%. As maiores jazidas brasileiras estão em Minas Gerais, com 61,2% das reservas nacionais, Mato Grosso do Sul, com 28,1% e o Pará, com 10,4%. Grande parte das empresas mineradoras não é genuinamente brasileira, tendo em vista que muitas são associadas a outras empresas estrangeiras, oriundas principalmente dos Estados Unidos, Canadá, Japão e Europa. As empresas estrangeiras inseriram tecnologias na extração de minérios e promoveram um significativo aumento na produção. Para consolidar os projetos de mineração foram necessários imensos investimentos por parte das empresas mineradoras e também pelo governo brasileiro, o qual criou infraestrutura para sustentar tal empreendimento, como construção de hidrelétricas, ferrovias e portos. Tudo isso para facilitar a extração e o fluxo da produção.
  10. 10. 10 As empresas estrangeiras de mineração instalaram-se no Brasil atraídas por incentivos oferecidos pelo governo, como recursos minerais abundantes, incentivos fiscais, financiamentos bancários, descontos em pagamentos de energia e impostos. Os esforços empregados pelo governo brasileiro não têm trazido retorno satisfatório para o país, isso porque grande parte da produção é destinada ao mercado externo, comercializada a preços baixos. Incluindo ainda que os lucros obtidos pelas empresas estrangeiras não permanecem no Brasil, pelo contrário, são enviados para os países de origem. Atualmente, os principais minérios extraídos no Brasil são: ferro, bauxita (alumínio), manganês e nióbio. O Brasil é o segundo maior produtor de ferro do mundo, com cerca de 235 milhões de toneladas. Ele é extraído em jazidas localizadas no Quadrilátero Ferrífero, em Minas Gerais; na Serra dos Carajás, no Pará; e no Maciço do Urucum, no Mato Grosso do Sul. O ferro é o principal componente na fabricação do aço. Na produção de bauxita, o Brasil é o terceiro em nível mundial, com uma produção de aproximadamente 17,4 milhões de toneladas. Sua extração acontece, exclusivamente, na Serra do Oriximiná, no estado do Pará. Esse minério é usado na fabricação do alumínio, importante matéria-prima na produção de eletrodomésticos, material elétrico, entre muitos outros. O país é o terceiro produtor mundial de manganês, com uma produção aproximada de 1,3 milhão de toneladas ao ano. Sua extração ocorre, especialmente, em jazidas situadas na Serra dos Carajás, Quadrilátero Ferrífero e Maciço do Urucum. Grande parte da produção tem como destino o mercado externo, sendo absorvida principalmente pelos Estados Unidos, Europa e Japão. O manganês tem seu uso vinculado à fabricação do aço e de diversos produtos químicos. O território brasileiro também é rico em nióbio (É usado em alguns aços inoxidáveis e em outras ligas de metais não ferrosos. Estas ligas devido à resistência são geralmente usadas para a fabricação de tubos transportadores de água e petróleo a longas distâncias, quantidades apreciáveis de nióbio são utilizados em superligas para fabricação de componentes de motores de jatos , subconjuntos de foguete, ou seja, equipamentos que necessitem altas resistências a combustão) com uma produção anual de 38 mil toneladas, volume que coloca o país em primeiro lugar no mundo na extração desse minério. As reservas de nióbio encontram-se basicamente em Minas Gerais e Goiás. Esse minério é muito importante, sendo usado na fabricação de turbinas de aviões, aparelhos de ressonância magnética e supercomputadores. Além de uma grande diversidade de minerais explorados no país (mais de 55 minerais diferentes, atualmente), o Brasil possui algumas das maiores reservas de minerais do mundo. Aproximadamente 8% das reservas de ferro do mundo estão no Brasil, sendo esse o principal minério extraído no país. Outro mineral, o nióbio, tem suas maiores reservas ocidentais no Brasil. Os
  11. 11. 11 principais minérios encontrados no Brasil são: ferro, bauxita, cobre, cromo, ouro, estanho, níquel, manganês, zinco, potássio, entre outros. Segundo a Constituição brasileira:  Art. 176. As jazidas, em lavra ou não, e demais recursos minerais e os potenciais de energia hidráulica constituem propriedade distinta da do solo, para efeito de exploração ou aproveitamento, e pertencem à União, garantida ao concessionário a propriedade do produto da lavra. As concessões ou autorizações para explorações realizadas com capital estrangeiro eram restritas pela Constituição até 1995, quando, por meio de uma Emenda Constitucional, tais restrições foram removidas. Desde então, com a entrada dos investimentos das multinacionais, o crescimento do setor tem sido ampliado. As 119 minas de grande porte (2006) podem ser classificadas de acordo com as classes minerais. Os minerais podem ser: metálicos (tratados nesse texto), não-metálicos (amianto, argilas, areia, cálcio, rochas britadas, entre outras), gemas e diamantes, e energéticos. Entre minas de grande, médio e pequeno portes existem, no Brasil, 2.647 minas legalizadas (considerando todas as classes minerais). Na Constituição, são estabelecidas as regras para a concessão de áreas para extração mineral. Dentre as principais está a obrigatoriedade das concessionárias em recompor as áreas atingidas pela mineração, independente do tipo de minério. Os prejuízos ambientais causados pela exploração de minérios são, portanto, menores quanto maior for a responsabilidade da empresa concessionária, e quanto maior for a fiscalização realizada pelos órgãos competentes. Porém, o que geralmente ocorre é o não cumprimento da legislação, promovida pela falta de fiscalização. No final do século XVIII o ferro foi descoberto no Brasil e passou a ser utilizado no século XIX, em Minas Gerais. O Brasil possui a quinta maior reserva do mundo, possuindo um grande volume de minério. Com o alto teor de ferro contido nesses minérios, o Brasil está entre os maiores produtores e exportadores de ferro do mundo. Os principais minérios do ferro são: Magnetita – 72,4% teor de ferro. Hematita – 70,0% teor de ferro. Limonita – 59,9% teor de ferro. Siderita – 48,0% teor de ferro. As principais jazidas de ferro brasileiras são: Quadrilátero de Ferro (Minas Gerais), Serra dos Carajás (Pará), Morro do Urucum (Mato Grosso do Sul).
  12. 12. 12 O Quadrilátero de Ferro de Minas Gerais é a principal área produtora de minério de ferro do Brasil, responsável por aproximadamente 75% da produção nacional. Com 8.000km2 essa área abrange as cidade de Belo Horizonte, Congonhas do Campo, Mariana e Santa Bárbara. A Companhia Vale do Rio Doce (CVRD) é a maior empresa produtora de minério de ferro do Brasil, fornecendo tanto para o mercado externo quanto para o interno. A maioria das produções para o mercado externo é escoada pela estrada de ferro Vitória-Minas até o Porto de Tubarão, no Espírito Santo. Morro do Urucum em Mato Grosso O Morro do Urucum está localizado na região do Pantanal no Mato Grosso do Sul. Existem alguns estorvos no aproveitamento dos recursos dessa área, como a grande distância dos maiores mercados de consumo, e a baixa qualidade do minério. Por isso, a produção desses minérios ainda é muito pequena, e é especialmente destinada para a Argentina e Paraguai. A Serra dos Carajás está localizada no Sudeste do Pará, é considerada uma das maiores jazidas de ferro do mundo, sendo desvendada em 1967 pela Companhia Meridional de mineração (subsidiária do U.S. STEEL Corp.). Possui grandes reservas de ferro e manganês, em média há uma produção mineral de 50 milhões de toneladas anuais. O minério é escoado pela estrada Ponta da Madeira até o Terminal Itaqui, em São Luís, no Maranhão. A Companhia Vale do Rio Doce detém o direito de exploração da Serra de Carajás. Extração do Ferro Nas minas, a extração do ferro ocorre depois que se encontre a chamada jazida. Logo em seguida é necessário separar o material útil do que se pode considerar lixo, como terra e outros materiais que não serão utilizados durante os vários processos do ferro. Uma vez que estamos a falar de rochas muitas vezes que pesam toneladas, as minas de extração do ferro necessitam de ter grandes dimensões. Desde as pedras encontradas nas jazidas até ao ferro propriamente dito são necessárias máquinas especificas para este processo ocorrer sem problemas. Algumas são: escavadeiras, perfuratrizes, moto-niveladoras e caminhões específicos prontos para suportar as grandes pressões. Primeiros passos da extração do ferro. A primeira etapa é a extração propriamente dita, que pode ser feita com escavadoras que vão escavando a rocha ou com recursos explosivos no caso do ferro se encontrar longe da superfície. Depois deste passo, é necessário
  13. 13. 13 transportar o ferro até à superfície para que possa ser posteriormente preparado e vendido. A preparação do ferro. O ferro encontra-se no meio da terra e de outros minérios sem valor. Esta parte sem valor econômico dá-se o nome de estéril e é empilhada em áreas próximas às minas de forma a causar o menor impacto ambiental possível. Para que isto aconteça, muitas vezes são plantadas árvores na terra estéril. O restante minério em estado bruto chega à usina em grandes blocos, que são partidos pelas máquinas de britagem em pequenos fragmentos de 2 cm. A separação do ferro. O minério que sai da máquina de britagem cai para uma peneira que possui telas de diferentes espessuras, permitindo a passagem apenas dos fragmentos até 2 cm, eliminando os restantes. Esta fase do processo de extração do ferro é feita com a ajuda de água que retira o excesso de terra à volta do ferro. Além disso, para os fragmentos de menores dimensões são utilizados imanes que atraem o ferro para eles. Curiosidade: É importante referir que nesta fase do processo, mais de metade da água utilizada é posteriormente reciclada de forma a tornar a extração do ferro um método mais ecológico. Passos finais. Depois de limpo, peneirado e separado por tamanho, o ferro segue para as máquinas empilhadeiras, que vai descarregando o ferro em pilhas de grandes dimensões para ser armazenado até necessitarem de ser transportados por comboios, (o único meio de transporte viável na extração do ferro). Após todo este processo, o ferro está pronto para ser utilizado para os inúmeros fins, como na indústria da construção, na produção de ligas metálicas, fabrico de linhas de caminhos de ferro, fábrica de bicicletas, indústria automóvel, entre tantas outras e é importante lembrar que o ferro, é um dos metais mais comuns encontrados no nosso dia-a-dia e onde se crê que já era utilizado nos anos 5000 a.C.
  14. 14. 14 Alto Forno O alto-forno constitui ainda o principal aparelho utilizado na metalúrgica do ferro. A partir dos primeiros fornos, dos tipos mais rudimentares, em que os gases eram perdidos na atmosfera, constantes aperfeiçoamentos técnicos vêm sendo introduzidos e a capacidade diária paulatinamente elevada, aproximando-se, nos dias atuais, de 10.000 toneladas de ferro gusa em 24 horas. A metalurgia do ferro consiste essencialmente na redução de óxidos dos minérios de ferro, mediante o emprego de um redutor, que é um material á base de carbono- o carvão- o qual atua igualmente como combustível e, indiretamente, supridor do carbono para as ligas ferro-carbono de alto carbono, que são os principais produtos do alto-forno. Antiguidade Os alto-fornos mais antigos conhecidos foram construídos na China da dinastia Han, no Século I a.C., embora os artefatos férreos encontrados neste país datem do Século V a.C. - o que torna possível acreditar-se que a história dos altos-fornos na China seja mais antigo do que atualmente se supõe. Estes fornos primitivos possuíam paredes de barro com grande quantidade de minerais fosfóricos. Enquanto se acreditava por muito tempo que os chineses haviam desenvolvido o método de derretimento do ferro, Donald Wagner (mesmo autor da referência anterior), publicou novo trabalho, o que substitui algumas de suas afirmações de seu trabalho anterior. Nesta pesquisa mais recente o autor coloca a data dos primeiros artefatos de fundição entre os séculos IV e V a.C., mas também cogita de evidências de que o uso dos fornos de fundição tenha se difundido para o ocidente. Ele sugere, também, que os altos-fornos primitivos teriam se evoluído a partir dos fornos para derretimento do bronze. Europa Antiga O ferro foi fundido pelos gregos, celtas, romanos e cartagineses da Antiguidade. Foram encontrados vestígios variados na França (antiga Gália). Materiais encontrados na atual Tunísia sugerem seu uso por ali, como também na Antióquia durante o período helenístico. Embora seja pouco conhecido o seu uso durante a Idade Média, o processo provavelmente continuou em uso. A fundição aperfeiçoada recebeu o nome de forja catalã, e foi inventada na Catalunha, na atual Espanha, durante o século VIII. Em vez de usar a estrutura de ventilação natural, adicionou o sistema de foles para bombear o ar no interior. Isso permitiu à um tempo produzir um ferro de melhor qualidade, como aumentou-lhe a capacidade. É reconhecido que os monges cisterianos, que eram bons engenheiros e qualificados metalúrgicos, tinham conseguido produzir um verdadeiro aço, sendo considerados os inventores do alto-forno na Europa.
  15. 15. 15 Idade Média Os altos-fornos mais antigos conhecidos fora construídos na Suécia ocidental, em Lapphyttan, e o complexo estiveram ativos entre os anos de 1150 a 1350. Em Noraskog, no município sueco de Järnboås foram encontrados restos de alto-fornos datados de antes desse período, provavelmente por volta de 1100. Isso constitui um fato obscuro, e será possivelmente impossível determinar se o alto-forno foi desenvolvido independentemente na Suécia medieva, ou se este conhecimento foi-lhes transmitido de alguma forma, da Ásia. Estes primitivos fornos, a exemplo dos chineses, eram extremamente ineficientes, se comparados com os atuais. Era utilizado o ferro das minas de Lapphyttan para a produção de bolas de ferro forjado, conhecidas como osmonds, e que eram internacionalmente comercializadas - uma possível referência disso encontra-se em um tratado com Novgorod, de 1203, além de várias referências certas nas contas alfandegárias inglesas entre os anos de 1250 a 1320. Foram também identificados fornos dos séculos XIII a XV na Westphalia. Podem ter sido também transmitidos os conhecimentos dos avanços tecnológicos promovidos pela Ordem de Cister, inclusive do forno de produção do aço. Um alto-forno medieval (e o único identificado fora da Inglaterra, e que se acreditou conter avanços semelhantes aos alto-fornos modernos) foi identificado por Gerry McDonnell, arqueometalúrgico da University of Bradford. Ela localizava-se em Laskill, uma estação externa da Abadia de Rievalux, produtora de aço. Sua data, entretanto, não é precisa; ela certamente não sobreviveu à dissolução dos monastérios, promovida na década de 1530 por Henrique VIII - razão pela qual esse conhecimento não se espalhou para além de Rievaulx. A data de operação do forno não apenas não está clara, como também é possível não haver sobrevivido por muito tempo, de acordo com registos do Conde de Rutland, em 1541. Construção do Alto-Forno Como se vê, trata-se de uma estrutura cilíndrica, de grande altura, que compreende essencialmente uma fundação e o forno propriamente dito. Esta, por sua vez, é constituída de três partes essenciais: cadinho, rampa e cuba. Cadinho Rampa
  16. 16. 16 Cuba Cadinho O cadinho corresponde á parte do alto-forno onde se acumulam o metal fundido e a escória, resultantes das reações que ocorrem no seu interior. Na parte inferior do cadinho, acerca de 1m do fundo, situa-se o furo de corrida do gusa, o qual, durante a operação do forno, permanece fechado com massa refrataria colocada sob pressão e, por acima do furo de corrida do gusa, a cerca de 2,0 a 2,40m do fundo , situam-se os furos de corrida de escória, geralmente em números de dois.
  17. 17. 17 Na parte superior do cadinho, cerca de 3m do fundo situam-se as ventaneiras, através das quais é soprado ar pré-aquecido e sob pressão. O número de ventaneiras, de formato cônico, construídas de cobre e refrigeradas a água, varia de 20 a 32. Rampa A rampa tem formato tronco-cônico; suas dimensões variam desde o diâmetro do cadinho até 10,5 ou mais, com altura que pode superar 4m. A rampa corresponde á zona, de certo modo, mais quente: aí a espessura do refratário é menor que a do cadinho, exigindo, em conseqüência, um resfriamento externo mediante o emprego de placas metálicas por onde circula a água. Cuba A cuba, também de forma tronco-cônica, tem a seção menor voltada para cima, no topo ou goela. Sua altura, apartir da rampa, pode superar 25m. Em conseqüência, a altura do alto-forno, compreendendo o cadinho, rampa e cuba, a partir do fundo do cadinho, supera 30m, aos quais devem juntar-se cerca de 4,5 a 5,0m do fundo de cadinho ao piso do chão. A cuba é constituída de revestimento de tijolos refratários de grande espessura, devido ao desgaste, essa espessura é maior no inferior e vai diminuindo até chegar ao topo. No topo do alto-forno situa-se o sistema de carregamento (fig.6). O sistema de carregamento mais comum é chamado “copo e cone”, como a figura mostra. Ele é constituído de uma tremonha de recebimento de carga, ligada ao silo ou tremonha superior rotativa, cujo fundo corresponde ao sino ou cone pequeno; esta pode ser movimentado por um sistema de alavancas. A tremonha de recebimento descarrega a caraga no silo ou tremonha rotativa, uma vez feita a descarga, o cone pequeno abre-se e descarrega o material na tremonha inferiora, cujo fundo corresponde ao sino ou cone grande. Após ter carga suficiente na tremonha inferior, abre-se o cone grande que despaja o material no interior do forno.Isto só e´ feito quando o cone pequeno esta fechado para evitar a fuga de gases, estes saem pelos tubos de saída normalmernte a 90º um do outro que se comunicam com tubos de ascensão de gases.
  18. 18. 18 Sistema de limpeza O alto-forno tem um sistema de limpeza cujo é composto pelos seguintes acessórios:  Coletor de poeiras, cuja função é recolher a grande quantidade de poeiras carregadas no gases.  Lavadores, que empregam, atualmente, um precipitador eletrostático, o qual permite a geração de um campo elétrico que ioniza as partículas de pó, atraindo-os para as paredes do parelho. Daí são levadas ao fundo, por intermédio de uma camada de água que escorre pelas paredes.  Regenerador de calor. Finalmente, o acessório mais importante corresponde ás estufas ou regeneradores de calo. É constituído de uma câmara de combustão em que o gás do alto-forno é queimado juntamente com ar. Operação do alto-forno A operação do alto-forno é iniciada depois de ter passado pelo processo de secagem e preparo preliminar os regeneradores são aquecidos previamente, de modo que um dos meios de secar o alto-forno consiste em soprar-se ar quente dos regeneradores, através das ventaneiras, durante 10 a 15 dias, até que a temperatura em torno de 600ºC seja alcançada. Outro método de secagem é a queima de carvão de madeira ou coque. A primeira carga de matéria prima apresenta uma proporção maior de coque para acelerar o aquecimento do revestimento refratário, assim como para formar uma quantidade maior que a normal de escória. Á medida que a combustão do carvão progride, a proporção dos vários elementos constituintes da carga é modificada até atingir-se a normal. Essa carga, em outras palavras, é modificada em função da qualidade das várias matérias-primas, inclusive se utiliza apenas minérios de ferro ou igualmente “sinter‟ ou “pelotas”. Além da carga sólida, a quantidade de ar necessária é muito elevada da ordem de 2000 a 25000t por 1000t de gusa; do mesmo modo a água de refrigeração, num alto forno moderno, é da ordem de 20m3/t de gusa líquido e o consumo de energia para o acionamento dos vários dispositivos elétricos de carregamento, queimadores, precipitadores, controles etc. é da ordem de 10kWh/t de gusa líquido. Num alto forno, existem duas correntes de materiais responsáveis pelas reações que se verificam: uma corrente sólida, representada pela carga que
  19. 19. 19 desce paulatinamente e uma corrente gasosa que se origina pela reação de carbono do carvão com o oxigênio do ar soprado pelas ventaneiras, que sobe em contracorrente. A carga introduzida pelo topo, ao entrar em contato com a corrente gasosa ascendente, sofre uma secagem, inicialmente, pela remoção da água higroscópica e , a seguir, remoção da água de hidratação, remoção essa que se completa somente por volta de 500ºC. A formação de escória compreende reações bem mais complexas.Essa escória, resulta da combinação do CaO e do MgO do calcário com a ganga do minério e as cinzas do carvão.A escória se origina, na sua quase totalidade, ao ser alcançada a rampa, a cerca de 1200ºC. Esse produto caracteriza-se por sua grnade fluidez e seu baixo peso específico.Assim no cadinho, a escória e o gusa líquido separam-se por gravidade, formando duas camadas: a inferior, metálica e a superior, a escória, facilitando o vazamento de ambos os produtos. Produtos do Alto-forno. O principal produto do alto-forno é o ferro gusa, cuja utilização é feita nas aciarias, para onde é encaminhado no estado líquido e transformado em aço. O ferro fusa é ainda utilizado no estado sólido como principal matéria-prima das fundições de ferro fundido. Há vários tipos de ferro gusa, basicamente, é uma liga ferro-carbono de alto teor de carbono e teores variáveis de silício, manganês, fósforo e enxofre, devido as matérias-primas utilizadas e o processo de produção. De um modo geral, a maioria dos ferros gusas possíveis de serem obtidos em alto-forno está compreendida na seguinte faixa de composições: Carbono - 3 a 4,5% Silício - 0,5 a 4,0% Manganês - 0,5 a 2,5% Fósforo - 0,05 a 2,0% Enxofre - 0,20% max. A escória também é uma produto do alto-forno, depois de solidificada pode ser empregado como lastro de ferrovias, material isolante, etc.Sua mais importante aplicação dá-se na fabricação do chamado “cimento metalúrgico”.
  20. 20. 20 Curiosidade: Oalto-forno é um dos mais usados aparelhos para a produção de ferro-gusa líquido, assim podendo aproveitar a escória na produção de cimento, os gases do alto-forno atualmente não mais despejados na atmosfera. Um alto-forno moderno tem uma produção muito alta. Ferro Gusa A fabricação do aço ocorre geralmente em duas etapas: primeiramente a obtenção do chamado ferro gusa, material metálico composto majoritariamente por ferro, porém contendo também altos teores de carbono (da ordem de 4,5 %) e altos teores de impurezas (enxofre, fósforo e outros elementos), que é produzido a partir do minério de ferro aglomerado sob a forma de sínter ou pelotas (obtidos respectivamente nos processos de sinterização e pelotização), ao qual são adicionados fundentes (cal, sílica e substâncias semelhantes) e o chamado coque metalúrgico (basicamente o resultado da coqueificação do carvão mineral ou vegetal), a qual é sucedida pela conversão do ferro gusa em aço na chamada aciaria, onde nos conversores ocorre basicamente a oxidação do excesso de carbono e das impurezas, que são assim removidos, resultando numa liga ferrosa com teor de carbono bem mais baixo (em geral inferior a 1 %) e com baixíssimo nível de impurezas, que pode ser considerado residual. A obtenção de ferro gusa geralmente ocorre no chamado alto forno, embora um material quimicamente semelhante, porém com aspecto esponjoso possa ser obtido pelo processo de redução direta, e depois utilizado de modo semelhante ao ferro gusa sólido obtido no alto forno. O Ferro Gusa, na verdade é apenas uma complementação dos processos que ocorrem no Alto Forno, pois o mesmo toma origem nos grandes centros de modelamento do ferro. Siderúrgicas A Indústria siderúrgica se encontra no ramo da metalurgia (conjunto de técnicas criadas pelo homem para explorar a extração e manipulação de metais, gerando materiais com essas propriedades), mas, se aplica em uma área específica, começando na extrassão e indo ate à função de um objeto criado. Este processo ocorre somente com dois metais: o aço e ferro fundido. A história do Brasil com metais é antiga. Com a descoberta do ouro no estado de Minas Gerais foi desencaminhado um estimulo para á siderurgia. Também com a vinda definitiva da família real, diversas indústrias começaram a ser construídas. Em 1815, foi terminada a usina Morro do Pilar (MG). Em 1818, a fábrica de Ipanema (considerada a 1°siderúrgica nacional), nos arredores de Sorocaba, começa a produzir ferro forjado. Outras indústrias foram abertas em Congonhas do Campo, Caeté e São Miguel de Piracicaba, todas em MG. Isso
  21. 21. 21 foi muito importante para os avanços locais, porque o ferro era exclusivamente importado de países europeus. As primeiras décadas do século XX foram de avanços, impulsionados pelo surto industrial verificado entre 1917 e 1930. Um ponto importante foi a criação da Companhia Siderúrgica Mineira. Em 1921, a CSBM-cia. Siderúrgica Belgo- Mineira foi criada como resultado da associação da Companhia Siderúrgica Mineira com o consórcio industrial belgo-luxemburguês ARBEd-Aciéres Réunies de Bubach-Eich-dudelange que, em 1922, associou-se a capitais belgas e se transformou na Companhia Siderúrgica Belgo-Mineira. O cenário brasileiro de dependência de produtos siderúrgicos importados começou a mudar nos anos 40, com Getúlio Vargas assumindo a presidência. Em 1946, no município de Volta Redonda(RJ) foi inaugurada a Companhia Nacional (CSN) que começou a produzir coque metalúrgico. Em 1950 com o funcionamento completo da usina, temos um marco de crescimento da siderurgia brasileira. Nos anos seguintes muitas outras grandes usinas vieram a existir como a Usina Siderúrgica da Bahia (Usiba), a Siderurgia Brasileira S.A(Siderbrás), a Companhia Siderúrgica de Tubarão(CST)em Vitória(ES) e a Açominas em Ouro Branco(MG). Na década de 90, o cenário nacional já contava com 43 empresas estatais e privadas. A instalação dessas unidades produtoras se concentrou principalmente no estado de Minas Gerais e no eixo Rio-São Paulo, devido à proximidade de regiões ricas em matérias-primas empregadas na fabricação de aço, ou de locais com grande potencial de consumo. Hoje o ramo siderúrgico brasileiro compõe-se de 29 usinas administradas por onze grupos empresariais. São eles: Aperam, ArcelorMittal Brasil, CSN, Gerdau, SINOBRAS, Thyssenkrupp CSA, Usiminas, VSB Tubos, Vallourec, Villares Metals e Votorantim. Grandes investimentos realizados neste setor entre 1994 e 2011, priorizaram a modernização e atualização tecnológica. O Brasil hoje possui o maior parque industrial de aço da América do Sul, sendo assim o maior produtor da América Latina e sexto exportador líquido de aço e nono como produtor de aço no mundo. Processo de produção do aço Para se produzir o aço é necessário haver a „‟purificação‟‟ do gusa (minério de ferro,coque e cal), feita em quatro etapas: 1- Preparação da carga: minério de ferro aglomerado utilizando-se cal e coque , tendo como produto final sinter. 2- Redução: as matérias primas são levadas ao alto de um forno, o ar pré- aquecido se encontra numa temperatura de 1000°C.O calor produzido
  22. 22. 22 funde a carga metálica e inicia a redução do minério de ferro, gerando assim o gusa. 3- Refino: o gusa é transformado em aço líquido. Esse aço é solidificado e produz lingotes e blocos. 4- Laminação: os lingotes e blocos são processados por laminadores e transformados em uma variedade de produtos. Curiosidade: Os processos realizados em siderúrgicas são pesados e consomem muita energia, pois os fornos são enormes e necessitam de altas temperaturas. Podem ser utilizadas as seguintes energias: elétrica, gás natural, carvão mineral, carvão vegetal, oxigênio, cal etc.
  23. 23. 23 Conclusão Conhecer o verdadeiro ferro foi simplesmente incrível, saber como tudo ocorre desde a sua extração a seu modelo final é realmente muito interessante, pois podemos perceber que não se resume apenas em explodir, transportar, derreter; existe todo um processo e sub-processos como ocorre no caso das Jazidas Minerais, ou seja, é lá onde tudo começa e se tem o primeiro proc. de separação, onde se separa o material útil do material considerado lixo (terra e todo outro material que não pertence ao processo de extração/produção do ferro - o lixo será toda parte desnecessária). E a partir dali teremos outros inúmeros processos para se obter o ferro propriamente dito. Chegamos à conclusão que na verdade resume-se em um “Grande trabalho em equipe”, pois um processo depende do outro, uma usina depende da outra e assim sucessivamente até se chegar no “produto final”. E é por isso que foi muito importante estudar sobre o assunto, pois alguns “mistérios” são desvendados, novas informações são aplicadas em nosso cérebro e sempre saberemos como tudo ocorre ou ocorreu para termos atualmente todas as imensas variedades de materiais e saber que aquela porção de “pedras” que fora extraída da nossa terra deu origem a uma nova rotina em vida.
  24. 24. 24 Bibliografia História do Ferro e Jazidas: http://brasilescola.uol.com.br/brasil/principais-areas-produtoras-minerio.htm http://www.infoescola.com/geografia/recursos-minerais-do-brasil/ http://www.colegioweb.com.br/industria-extrativa-mineral/os-principais-minerios- do-brasil.html#ixzz40kFraltC http://www.hydro.com/pt/A-Hydro-no-Brasil/Sobre-o-aluminio/como-aluminio-e- produzido/ http://www.quimlab.com.br/guiadoselementos/niobio.htm http://www.sogeografia.com.br/Conteudos/GeografiaEconomica/mineracao/ http://www.perfuradores.com.br/index.php?CAT=todas&SPG=noticias&TEMA= Not%EDcia&NID=0000005467 http://educacao.uol.com.br/disciplinas/geografia/minerio-de-ferro-brasil-e-um- dos-principais-produtores-mundiais.htm Extração de Ferro:  Blog Mineralex - Indústrias Extractivas (http://www.mineralex.net/a-extracao-do-ferro-da-rocha-como-tudo- acontece/#comment-3224)  Como o ferro é extraído da natureza (http://www.klickeducacao.com.br/bcoresp/bcoresp_mostra/0,6674,POR-673- 7304-h,00.html)  Youtube (animações e conteúdo) (https://www.youtube.com/watch?v=_M50bJTXfIA) Proc. de Alto Forno e transformação: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAC9gAK/alto-forno Ferro gusa e Obtenção do Ferro: http://www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudo- ler.php?codConteudo=234
  25. 25. 25 Siderúrgicas: (http://www.acobrasil.org.br/site/portugues/aco/siderurgia-no-brasil-- desenvolvimento.asp http://exame.abril.com.br/negocios/noticias/as-15-maiores-empresas-de- siderurgia-e-metalurgia http://www.segurancaetrabalho.com.br/download/manual-setor-siderurgico.pdf) http://www.segurancaetrabalho.com.br/download/manual-setor-siderurgico.pdf

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