O alto forno é um reator termicamente eficiente, que funciona em regime de contracorrente: gás-sólido (coque e minério), efetua queima de coque (produz CO e CO2) e promove a redução do minério: Fe2O3 → FeO (wustita) → Fe sólido a partir do Fe saturado com C no estado líquido.
O alto forno
Ela consiste, basicamente, na redução dos óxidos dos minérios de ferro, por meio de um redutor – o carvão (material a base de carbono), atuante como combustível e supridor para as ligas ferro-carbono. A estrutura do alto forno é alta, cilíndrica, com fundação e o forno, propriamente dito.
Na grande maioria dos casos este combustível é o carvão (vegetal ou mineral) pulverizado. A injeção de carvão pulverizado (ICP) pelas ventaneiras dos altos-fornos tem como objetivo principal reduzir a quantidade de carvão ou coque que é carregado pelo topo, uma vez que este material é geralmente mais caro.
O equipamento onde o processo de redução do ferro ocorre é chamado de Alto-forno, sua função é provocar a separação do ferro, Fe, do seu minério, Fe2O3. Esta separação ocorre por meio da redução química que envolve a separação de um metal de seu óxido, e se processa com a utilização de um agente redutor.
Os produtos das reações que ocorrem no alto-forno são o ferro-gusa e a escória, escoados no estado líquido para a base do reator e separados por diferença de densidade. O ferro-gusa é conduzido por canais refratários para os carros torpedos para ser transportado para as aciarias.
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As escórias se formam pela fusão das impurezas do minério de ferro, juntamente com a adição de fundentes (calcário e dolomita) e as cinzas do coque.
O calcário atua como fundente, ou seja, ele reage pela sua natureza básica com as substâncias estranhas ou impurezas contidas no minério e no carvão – geralmente de natureza ácida – diminuindo o seu ponto de fusão e formando a escória, subproduto do processo clássico do alto-forno, em outras palavras, o calcário reage ...
Fornos elétricos de redução ou fornos a arco submerso compreendem o conjunto de processos que utilizam a energia elétrica e um agente redutor para promover a fusão redutora de minérios. ... O princípio de funcionamento desses fornos é o aquecimento por resistência elétrica.
O alto forno é um reator termicamente eficiente, que funciona em regime de contracorrente: gás-sólido (coque e minério), efetua queima de coque (produz CO e CO2) e promove a redução do minério: Fe2O3 → FeO (wustita) → Fe sólido a partir do Fe saturado com C no estado líquido.
Além da composição do material de entrada, outros fatores importantes são: superfície específica, condutividades térmica e elétrica, mudança de estrutura cristalina (que influi nos três fatores anteriores) e a absorção ou repulsa de carbono.
Na rampa, acontecem a combustão e a fusão. Para facilitar esses processos, entre o cadinho e a rampa ficam as ventaneiras, que são furos distribuídos uniformemente por onde o ar pré-aquecido é soprado sob pressão. A cuba ocupa mais ou menos dois terços da altura total do alto- forno.
A injeção de carvão vegetal pulverizado proporciona a redução do consumo de carvão vegetal (ou de coque de carvão metalúrgico) enfornado e o aumento da produtividade da usina.
O carvão coque é um subproduto do carvão mineral, é obtido através do processo denominado de coqueificação, onde o carvão mineral é submetido a altas temperaturas na ausência de oxigênio. O coque aparece ao final da queima, na forma de um resíduo sólido e poroso.
Têm por função aquecer o ar injetado através das ventaneiras para a combustão do coque. O regenerador recebe o ar na temperatura entre 150 a 200 °C, chamado ar frio, e eleva esta temperatura para a faixa de 1000 a 1250 °C, dependendo de sua capacidade, passando a ser chamado de ar quente.
No processo de fabricação de cimento, por exemplo, a Escória Granulada de Alto- Forno é utilizada para substituir parte do clinquer Portland consumido, reduzindo, significativamente, a emissão de CO2 para a atmosfera durante o processo de produção do clinquer.
O Alto-Forno é o principal equipamento em uso para a produção do ferro gusa. Para a redução do minério de ferro em gusa, são alimentados pelo topo do alto forno a carga composta por minério de ferro, carvão vegetal ou coque e calcário.
A energia gasta no processo de redução tende a diminuir, melhorando a relação custo beneficio. O tempo de reação entre os gases envolvidos e o minério de ferro, também deve ser reduzido.
O processo de remoção do oxigênio do ferro para ligar-se ao carbono chama-se redução e ocorre dentro de um equipamento chamado alto forno. Antes de serem levados ao alto forno, o minério e o carvão são previamente preparados para melhoria do rendimento e economia do processo.
Os minérios de ferro são rochas a partir das quais pode ser obtido ferro metálico de maneira economicamente viável. O ferro encontra-se geralmente sob a forma de óxidos, como a magnetita e a hematita ou ainda como um carbonato, a siderita.
Em um forno de indução, o material de carga de metal é derretido ou aquecido pela corrente gerada por um campo eletromagnético. Quando o metal se torna derretido, este campo também faz com que o banho se mova. Isto é chamado de agitação indutiva.
Na sua essência o forno cubilô é um forno de fusão, cuja função é derreter a carga metálica utilizando como fonte de calor um combustível sólido, aquela pedra de carvão mais conhecida como coque. Ele é, portanto, um forno de fusão com combustível sólido.
Química. A produção do ferro gusa é um processo químico que utiliza a redução de minérios de ferro para gerar o principal formador do aço. O ferro gusa é uma liga composta de ferro (cerca de 0,1%), carbono (de 3% a 6%), manganês (cerca de 0,5%), silício (de 1% a 4%) e enxofre (cerca de 0,1 %).
O calcário atua como fundente, ou seja, reage pela sua natureza básicacom as substâncias estranhas ou impurezas contidas no minério e no carvão (geralmente de natureza ácida) diminuindo seu ponto de fusão e formando a escória, que é um sub-produto, por assim dizer, do processo clássico do alto-forno.
Além de ser o aglomerante usado na sinterização do minério de ferro, a cal é a matéria-prima empregada na dessulfuração do gusa, elemento escorificante na aciaria, protetor do revestimento refratário dos fornos siderúrgicos, lubrificante essencial na trefilaria e também usada para tratamento dos efluentes ácidos do ...
O coque metalúrgico, produto da coqueificação, desempenha três funções principais no alto-forno: fornecimento de calor, gerar calor queimando na ponta das ventaneiras (papel térmico); fornecimento de gás redutor, fonte de carbono que provoca redução direta e indireta do minério de ferro (papel químico); fornecimento de ...
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