MCM - Siderurgia
PRODUÇÃO DO FERRO GUSA
Alto forno
• Reator tipo chaminé
• Funcionamento contínuo
• Estrutura dividida em cadinho,
rampa, cuba e topo.
ALTO FORNO
REPRESENTAÇÃO
ESQUEMÁTICA
DOALTO FORNO
Produção do ferro gusa
• Insumos para produção de 1000 Kg de
gusa (média):
• 1700 Kg de minério de ferro;
• 400 a 600 Kg de coque;
• 140 Kg de calcário;
• 1600 a 2000 Kg de ar.
Produção do ferro gusa
• Outros insumos:
• Água para refrigeração
(20m3/T gusa);
• Energia elétrica para o
acionamento de equipamentos
(10KWh/T gusa);
Reações do alto forno
• Formação do CO e CO2: ocorre na região
das ventaneiras, entre 1800oC e 2000oC.
C + O2 → CO2
CO2 + C → 2CO
Reações do alto forno
• Decomposição dos carbonatos: ocorre a
aproximadamente 800oC.
CaCO3 → CaO (cal)+ CO2
MgCO3 → MgO (magnésia) + CO2
Reações do alto forno
• Redução dos óxidos de ferro: ocorre
principalmente pela ação do CO.
3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO → 2FeO + CO2
FeO + CO → Fe + CO2
Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO
Reações do alto forno
• Formação da cementita (carbeto de
ferro): saturação do Fe com C, confere
dureza e resistência ao ferro.
3Fe + C → Fe3C↓
3Fe + 2CO → Fe3C↓ + CO2
Reações do alto forno
• Outras reações:
• Redução do Mn, Si e P a partir de seus
óxidos;
• Redução do Fe a partir do FeS;
• Reações de formação da escória.
Produtos do alto forno
• Ferro gusa;
• Escória;
• Gás de alto forno.
SUBPRODUTOS
Composição do gusa
Composição média do ferro gusa
Elemento
% (peso)
Si
0,5 – 3,0
S
0,035 – 0,050
P
0,040 – 0,400
Mn
1,0 – 2,0
C
3,0 – 4,5
Fe
Balanço
Composição da escória
Componente
% (peso)
SiO2
23,0 – 55,0
CaO
27,0 – 55,0
Al2O3
5,0 – 25,0
MgO
1,0 – 12,0
FeO
0,5 – 2,0
S
0,4 – 1,2
A escória é aproveitada para a fabricação de cimento.
Gases de alto forno
• Possuem alto poder calorífico;
• São reaproveitados depois de limpos;
• Aplicações: aquecimento de regeneradores,
produção de energia elétrica.
Gases de alto forno
Composição típica
Componente
% (volume)
CO2
13
CO
27
H2
3
N2
57
EQUIPAMENTOS
AUXILIARES
DOALTO FORNO
EQUIPAMENTOS
AUXILIARES
DOALTO FORNO
ALTO FORNO
Equipamentos auxiliares
• Casa de silos: mantém as matérias-primas
em estoque.
• Sistema de transporte: transportam as
matérias-primas até o topo do AF.
• Caçambas (até 200T/dia);
• Skip-cars (até 3500T/dia);
• Correias transportadoras
(acima 3500T/dia).
Equipamentos auxiliares
• Sistema de carregamento do AF: devem
permitir a entrada das matérias-primas no
AF sem permitir a saída dos gases.
• Duplo cone;
• Calha rotativa.
Equipamentos auxiliares
Duplo cone
• Distribuição da carga
em pilhas circulares;
• Desgaste dos selos de
gás pela passagem da
carga.
Equipamentos auxiliares
Calha rotativa
• Distribuição uniforme
da carga;
• Selos de gás estão fora
do fluxo da carga.
Equipamentos auxiliares
• Sistema de limpeza dos gases: reduzem
a quantidade de material particulado (finos)
dos gases de AF.
5 a 40g / m3
Sistema de limpeza dos gases
• Coletor de poeira;
• Lavador de gás.
Até 10mg / m3
Equipamentos auxiliares
• Casa de corrida: local onde é feito o
vazamento do gusa e da escória.
• Perfurador pneumático: perfura a
massa refratária que veda os orifícios
de corrida do AF;
• Canhão de lama: veda os orifícios
de vazamento do AF com massa
refratária.
PERFURADOR
CANHÃO DE LAMA
CASA DE CORRIDA
PERFURADOR
RETENÇÃO DA
ESCÓRIA
DETALHE DA CORRIDA
DO ALTO FORNO
GUSA LÍQUIDO
CORRIDA DO ALTO FORNO
ESCÓRIA LÍQUIDA
POTE DE ESCÓRIA
CANAIS DE ESCOAMENTO
DA CASA DE CORRIDA
SISTEMA DE
BASCULAMENTO
VAZAMENTO DA ESCÓRIA
Equipamentos auxiliares
• Regeneradores (cowpers): armazenam o
calor da queima de uma mistura de gases
p/ aquecer o ar a ser soprado no AF.
• Temperaturas da ordem de 900oC a
1350oC;
• Trabalham em número de 3 (até
4000T/dia) ou 4 (acima de 4000T/dia).
DETALHE DO
REGENERADOR
Equipamentos auxiliares
• Carros torpedo: transportam o ferro gusa
da casa de corrida até a aciaria.
• Capacidade de 200 a 250T;
• Movem-se sobre trilhos;
• Podem servir como recipientes
para reações de dessulfuração do
gusa.
Reações de dessulfuração
• Ocorrem nos carros torpedo, com a adição
de CaC2 – CaO – C (50-40-10) em meio
gasoso (N2):
CaC2 + S → CaS↓ + 2C
CaO + C + S → CaS↓ + CO
DETALHE DA CONSTRUÇÃO DE UM CARRO TORPEDO
CARREGAMENTO DOS CARROS TORPEDO