O documento descreve o carbono como um elemento químico fundamental para a vida e presente em todas as formas de vida. Existem vários alótropos de carbono com propriedades físicas variadas, como o diamante extremamente duro e a grafite macia. O carbono é abundante na crosta terrestre e no universo, e desempenha um papel central no ciclo do carbono que sustenta a vida na Terra.

1. O carbono (do latim carbo, carvão) é um elemento químico, símbolo C, número atômico 6 (6
prótons e 6 elétrons), massa atómica 12 u, sólido à temperatura ambiente.1 Como um membro do
grupo 14 da tabela periódica, ele é um não metal e tetravalente - fazendo quatro elétrons
disponíveis na forma de ligações covalentes. Há três isótopos com formação natural, com o 12C e
13C sendo estável, onde o 14C é radioativo, decompondo com uma meia-vida de
aproximadamente 5730 anos.2 Ele é um dos poucos elementos químicos descobertos desde a
antiquidade.3
Há vários alótropos de carbono, e entre os mais conhecidos estão a grafite, o diamante e o carbono
amorfo.4 As propriedades físicas do carbono variam de acordo com sua forma alotrópica. Por
exemplo, o diamante é altamente transparente, enquanto a grafite é um material opaco e preto. O
diamante é um dos materiais mais duros que se conhecem na natureza, onde a grafite é um material
macio a ponto de conseguir riscar no papel (desde o seu nome, da palavra grega "γράφω", que
significa para escrever). O diamante tem uma baixíssima condutividade elétrica, enquanto a grafite
é um excelente condutor. Sob condições ambientais normais, o diamante, os nanotubos de carbono
e o grafeno têm uma elevada condutividade térmica entre todos os materiais conhecidos.
Todos os alótropos de carbono são sólidos em temperatura ambiente, com a grafite sendo o mais
estável termodinâmico. Eles têm resistência química e requerem altas temperaturas para reagir
com o oxigênio. O estado de oxidação mais comum do carbono em um composto inorgânico é o
+4, onde +2 é encontrado no monóxido de carbono e outros complexos de carboxila metálica com
metais de transição. A maior disponibilidade de compostos inorgânicos com carbono está no
calcário, na dolomita e o dióxido de carbono, porém quantidades significativas são encontradas
nas minas de carvão, nas turfas, no petróleo e nas fontes de hidrato de carbono. É o elemento
químico mais numeroso de compostos químicos, mais do que os outros elementos químicos, com
quase dez milhões de compostos.5
O carbono é o 15° elemento químico mais abundante na crosta terrestre e o 4° elemento mais
abundante no universo depois do hidrogênio, hélio e o oxigênio. Ele está presente em todas as
formas de vida, e no corpo humano é o segundo elemento mais abundante em massa (cerca de
18,5%) depois do oxigênio.6 Esta abundância, em conjunto com a exclusiva diversidade e sua
incomum capacidade de formar polímeros sob as diversas condições de temperatura na Terra,
tornando-o este elemento básico para todas as formas de vidas conhecidas.
Características principais

2. O carbono é um elemento notável por várias razões. Suas formas alotrópicas incluem,
surpreendentemente, uma das substâncias mais frágeis e baratas (o grafite) e uma das mais
rígidas e caras (o diamante). Mais ainda: apresenta uma grande afinidade para combinar-se
quimicamente com outros átomos pequenos, incluindo átomos de carbono que podem formar
largas cadeias. O seu pequeno raio atómico permite-lhe formar cadeias múltiplas; assim, com o
oxigênio forma o dióxido de carbono, essencial para o crescimento das plantas (ver ciclo do
carbono); com o hidrogênio forma numerosos compostos denominados, genericamente,
hidrocarbonetos, essenciais para a indústria e o transporte na forma de combustíveis derivados de
petróleo e gás natural. Combinado com ambos forma uma grande variedade de compostos como,
por exemplo, os ácidos graxos, essenciais para a vida, e os ésteres que dão sabor às frutas. Além
disso, fornece, através do ciclo carbono-nitrogênio, parte da energia produzida pelo Sol e outras
estrelas
Abundância[editar | editar código-fonte]
O carbono não se criou durante o Big Bang8 porque havia necessidade da tripla colisão de
partículas alfa (núcleos atómicos de hélio), tendo o universo se expandido e esfriado
demasiadamente rápido para que a probabilidade deste acontecimento fosse significativa. Este
processo ocorre no interior das estrelas (na fase «RH (Rama horizontal)»), onde este elemento é
abundante, encontrando-se também em outros corpos celestes como nos cometas e na atmosferas
dos planetas. Alguns meteoritos contêm diamantes microscópicos que se formaram quando o
sistema solar era ainda um disco protoplanetário.
Em combinação com outros elementos, o carbono se encontra na atmosfera terrestre e dissolvido
na água, e acompanhado de menores quantidades de cálcio, magnésio e ferro forma enormes mO
carbono é o elemento químico fundamental dos compostos orgânicos, cujo ciclo consiste na
assimilação (fixação) dos átomos contidos nas moléculas simples de gás carbônico presente na
atmosfera (CO2), e convertidos em substâncias mais elaboradas (carboidratos, proteínas), a partir
do metabolismo fotossintético realizado pelos organismos autotróficos.
Parte dos compostos orgânicos formados são aproveitados pelo próprio organismo produtor, e o
restante da produção incorporada à biomassa do mesmo, servindo como fonte de nutrientes para
os subsequentes níveis tróficos da cadeia alimentar, os consumidores: primários (herbívoros),
secundários (onívoros) e terciários (todos os carnívoros), até o nível dos decompositores,
efetuando a degradação da matéria.
Portanto, são os seres produtores os que iniciam o ciclo do carbono, captado pelos demais
organismos e finalizado pelos decompositores, devolvendo ao ambiente todos os nutrientes,
incluindo o carbono, para o reinício do processo.

3. Lembrando que a devolução de carbono não ocorre somente com a morte de um organismo
(animal ou vegetal), mas continuamente durante a vida de qualquer ser, através da respiração.
Contudo, a queima de combustíveis fósseis, como o carvão mineral e o petróleo, utilizados em
termelétricas e veículos automotivos, colaboram consideravelmente com a emissão de gás
carbônico no ambiente, causando gradual elevação da temperatura média global decorrente do
efeito estufa.assas rochosas (calcita, dolomita, mármore, etc.).
Matéria prima que e usada na produção do aco
O ferro-gusa é a matéria-prima do aço, sua produção depende do desmatamento e apenas uma
pequena parte da madeira utilizada provém de áreas de reflorestamento, o restante é mata
primária. O desmatamento não-autorizado fornece 57,5% da madeira que alimenta os fornos das
carvoarias.
Em geral as carvoarias são feitas em meio à mata, constituem uma fileira de fornos semelhantes
a iglus, onde pilhas de madeira esperam a vez de ir para o forno. O ideal seria que o carvão fosse
obtido em grandes áreas reflorestadas, onde quem desmata passe a trabalhar com o plantio de
florestas. A obtenção de carvão de mata nativa é bem mais lucrativa, daí o porquê do
reflorestamento não ser uma prática fluente neste ramo.
O carvão vegetal é usado preponderantemente na produção de ferro gusa e cumpre duas funções:
como combustível para gerar o calor necessário à operação do alto-forno da siderúrgica e como
agente químico para retirar o oxigênio durante o processo.

4. O aço é um produto siderúrgico definido como liga metálica composta principalmente de ferro e
pequenas quantidades de carbono. Para aços utilizados na construção civil, o teor de carbono é
da ordem de 0,18% a 0,25%.
O processo siderúrgico pode ser dividido em 4 grandes partes:
a) Preparo das Matérias-Primas (Coqueira e Sintetização)
b) Produção de Gusa (Alto-forno)
c) Produção de Aço (Aciaria)
d) Conformação Mecânica (Laminação)
As matérias-primas necessárias para a obtenção do aço são: o minério de ferro, principalmente a
hematita, e o carvão mineral. Ambos não são encontrados puros na natureza, sendo necessário
então um preparo nas matérias primas de modo a reduzir o consumo de energia e aumentar a
eficiência do processo.
VER ESQUEMA DO PÁTIO DE MATÉRIAS-PRIMAS
FOTO 01: Pátio de Matérias-Primas (Arquivo COSIPA)
A coqueificação ocorre a uma temperatura de 1300oC em ausência de ar durante um período de
18 horas, onde ocorre a liberação de substâncias voláteis. O produto resultante desta etapa, o

5. coque, é um material poroso com elevada resistência mecânica, alto ponto de fusão e grande
quantidade de carbono.
"O coque, nas especificações físicas e químicas requeridas, é encaminhado ao alto-forno e os
finos de coque são enviados à sinterização e à aciaria. O coque é a matéria prima mais
importante na composição do custo de um alto-forno (60%)".
FOTO 02: Operação de Desfornamento da Coqueira (Arquivo COSIPA)
Na sinterização, a preparação do minério de ferro é feita cuidando-se da granulometria, visto que
os grãos mais finos são indesejáveis pois diminuem a permeabilidade do ar na combustão,
comprometendo a queima. Para solucionar o problema, adicionam-se materiais fundentes
(calcário, areia de sílica ou o próprio sínter) aos grão mais finos.
Com a composição correta, estes elementos são levados ao forno onde a mistura é fundida. Em
seguida, o material resultante é resfriado e britado até atingir a granulometria desejada (diâmetro
médio de 5mm).
O produto final deste processo é denominado de sínter e de acordo com o Arquiteto Luís
Andrade de Mattos Dias, "Em decorrência de suas características combustíveis e de
permeabilidade, o sínter tornou-se mais importante para o processo do que o próprio minério de
ferro".
FOTO 03: Sinterização (Arquivo USIMINAS)
Esta parte do processo de fabricação do aço consiste na redução do minério de ferro, utilizando o
coque metalúrgico e outros fundentes, que misturados com o minério de ferro são transformados
em ferro gusa.
A reação ocorre no equipamento denominado Alto Forno, e constitui uma reação exotérmica.
O resíduo formado pela reação, a escória, é vendida para a indústria de cimento.
Após a reação, o ferro gusa na forma líquida é transportado nos carros-torpedos (vagões
revestidos com elemento refratário) para uma estação de dessulfuração, onde são reduzidos os
teores de enxofre a níveis aceitáveis. Também são feitas análises da composição química da liga
(carbono, silício, manganês, fósforo, enxofre) e a seguir o carro torpedo transporta o ferro gusa
para a aciaria, onde será transformado em aço.

6. VER CARROS-TORPEDOS
FOTO 04: Alto Forno (Arquivo COSIPA)
Na aciaria, o ferro gusa é transformado em aço através da injeção de oxigênio puro sob pressão
no banho de gusa líquido, dentro de um conversor. A reação, constitui na redução da gusa
através da combinação dos elementos de liga existentes (silício, manganês) com o oxigênio
soprado, o que provoca uma grande elevação na temperatura, atingindo aproximadamente
1700oC.
Os gases resultantes do processo são queimados logo na saída do equipamento e a os demais
resíduos indesejáveis são eliminados pela escória, que fica a superfície do metal.
Após outros ajustes finos na composição do aço, este é transferido para a próxima etapa que
constitui o lingotamento contínuo.
FOTO 05: Aciaria (Arquivo USIMINAS)
No processo de lingotamento contínuo o aço líquido é transferido para moldes onde se
solidificará. O veio metálico é continuamente extraído por rolos e após resfriado, é transformado
em placas rústicas através do corte com maçarico.
FOTO 06: Lingotamento Contínuo (Arquivo USIMINAS)
FOTO 07: Laminação a Quente (Arquivo USIMINAS)

7. Posteriormente, os lingotes devem passar pelo processo de laminação, podendo ser a quente ou a
frio, onde se transformarão em chapas através da diminuição da área da seção transversal. Na
laminação a quente, a peça com aproximados 250 mm é aquecida e submetida à deformação por
cilindros que a pressionarão até atingir a espessura desejada. Os produtos laminados a quente
podem ser:
Chapas Grossas
espessura: 6 a 200 mm
largura: 1000 a 3800 mm
comprimento: 5000 a 18000 mm
Tiras
espessura: 1,2 a 12,50 mm
largura: 800 a 1800 mm
comprimento-padrão: 2000, 3000 e 6000 mm
Tensões Residuais
Devido ao resfriamento desigual das peças, chapas e perfis laminados a quente apresentam
tensões que permanecem após o completo resfriamento. Em chapas, por exemplo, as bordas se
solidificam mais rapidamente que o centro, servindo como um quadro que impedirá a retração da
peça como um todo, fazendo com que o centro da peça permaneça tracionado. A norma NBR
8800 fixa essa tensão em 115 MPa.
Ao contrário do processo de laminação a quente as peças laminadas a frio são normalmente mais
finas, com melhor acabamento e sem a presença de tensões residuais.
Dimensões:
espessura: 0,3 a 3,00 mm

8. largura: 800 a 1600 mm
comprimentos-padrão: 2000, 2500 e 3000 mm
FOTO 09: Chapas (Arquivo USIMINAS)
FOTO 10: Chapas Grossas (Arquivo USIMINAS)
FOTO 11 Bobinas (Arquivo USIMINAS)
INFORMAÇÕES ADICIONAIS
A) Esquema do Pátio de Matérias-Primas
B) Carros-Torpedos