O documento descreve a história e o funcionamento de altos-fornos, que são fornos de grande porte usados para fundir minério de ferro. Os primeiros altos-fornos foram construídos na China há milhares de anos, e o primeiro da América do Sul foi construído no Brasil em 1814. Altos-fornos atingem temperaturas muito altas para fundir o minério usando coque como combustível.

1. Alto Forno

2. História do Alto-Forno
Os alto-fornos mais antigos conhecidos foram construídos na China da disnatia
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
Primeiro Alto-forno da América do Sul - Construido por um mineiro,
Manuel Ferreira da Câmara Bethencourt e Sá, o Intendente Câmara, foi o
primeiro brasileiro nato a assumir o cargo de intendente-geral das Minas e dos
Diamantes do Distrito Diamantino e Comarca do Ferro Frio, mas entrou para a
história como o construtor do primeiro alto-forno para a produção de ferro na
América do Sul. Ele implantou, no meio do nada, a Real Fábrica de Ferro do Morro
do Pilar ou de Gaspar Soares, no longínquo ano de 1814. “Câmara realizou o ciclo
completo da fundação da siderurgia em alta escala no Brasil”.

3. Definição de 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.
Função - Este tem como finalidade a fusão dos minérios de ferro, hematite
(Fe2O3) e magnetite (Fe3O4) e obtenção de ferro-gusa ou simplesmente designada
de gusa (ferro da primeira fundição).
Para a obtenção da gusa a partir do minério de ferro adiciona-se coque como
combustível que vai permitir efetuar a separação de ferro do oxigénio no minério
e calcário (ou castina) como fundente das gangas (minerais sem interesse
metalúrgico). A função do fundente é a de separar o minério da ganga. O
fundente é escolhido em função da ganga.
As matérias-primas (minério+ganga, coque e fundente) são introduzidas pela
parte superior do forno, normalmente através de uma tremonha rotativa. O ar
aquecido entre os 100 a 1350 ºC nos regeneradores de calor é injetado através de
tubos situados na parte superior do cadinho e tem como funções permitir a
combustão do coque e provocar o aquecimento das matérias-primas.

4. Os gases redutores formados (monóxido de carbono) atravessam totalmente
as matérias-primas no sentido ascendente e reduzem o mineral, que se
encontra em diferentes graus de oxidação. Simultaneamente, as matérias-
primas são aquecidas pelos gases ascendentes.
No ventre, um pouco acima do nível dos tubos, o ferro reduzido (esponja de
ferro) e a escória (subproduto constituído por gangas e por cinzas do coque)
entram em fusão e escorrem para o cadinho, onde a escória, menos densa,
passa a flutuar sobre a gusa. À medida que vai descendo, a gusa, por contacto
com o coque, vai-se enriquecendo em carbono. A intervalos regulares procede-
se à sangria (tubos de escoamento), tanto da gusa como da escória, que vertem
dos respetivos furos de sangria.
A gusa pode ser transferida diretamente num misturador-forno, que a mantém
no estado líquido e a transporta para a aciaria onde vai ser moldada em
lingotes.
Os rendimentos de um alto-forno moderno, com cadinho de 9,7 m de diâmetro,
são de cerca de 4500 toneladas por dia de gusa e 380 kg de escória por
tonelada de gusa.

6. Siderurgia –Alto Forno
Estrutura do alto-forno:
1- Goela : topo do forno reforçado para manter os dispositivos de
carregamento e distribuição da carga e receber os impactos destes.
2- Cuba : secção tronco cônica
3- Ventre : região cilíndrica sobre a rampa (opcional).
4- Rampa : revestida de refratários e sistemas de resfriamento
interno; é a zona de fusão dos materiais (gotejamento).
5- Cadinho : tem forma cilíndrica, revestida de refratários (grafita)
recebe o metal fundido e a escória formada.
6- Ventaneiras : aberturas nas paredes do forno,onde dispositivos
de soprado injetam ar quente e/ou combustível (gás, carvão).

7. Temperaturas no forno:
1- Goela : < 500 ºC
2- Cuba : entre 700 ºC a 1000ºC (metade)
3- Ventre : 1000 ºC e 1200 ºC; na região próxima aos sopradores a
temperatura supera os 1500 ºC .
4- Rampa : 1200 ºC e 1400ºC, pode chegar aos 1800ºC . Formação de
sistema metal –escória –coque.
5- Cadinho : zona de estrato metal-escória entre 1500 –1600 ºC .
6- Ventaneiras : 500 ºC a 1000ºC .

8. Vista interna do Alto-forno
1- Fornalha Cowper.
2- Zona de derramamento.
3- Zona de redução de óxido
ferroso.
4- Zona de redução de óxido
férrico.
5- Zona de pré-aquecimento
(garganta).
6- Alimentação do minério, pedra
calcária e coque siderúrgico.
7- Escapamento de gases.
8- Coluna de minério, coque e
pedra calcária.
9- Remoção da escória.
10- Ferro gusa.
11- Chaminé para escoamento de
gases liberados.

9. Alto Forno

10. Curiosidades
- A matéria prima requer de 6 a 8 horas para alcançar o fundo do
forno (cadinho) na forma do produto final de metal fundido (gusa)
e escória líquida (mistura de óxidos não reduzidos). Estes produtos
líquidos são vazados em intervalos regulares de tempo.
- Uma vez iniciada a campanha de um alto forno ele será operado
continuamente de 4 a 10 anos com paradas curtas para
manutenções planejadas.