Minério de Ferro, Carvão e Aço: Processos

Existem dois tipos de metais encontrados na natureza: os metais puros, como o ouro, e aqueles que se encontram na forma de minérios, como o ferro.

Mineral é todo corpo inorgânico de composição química e de propriedades físicas definidas. Minério é toda rocha constituída de um mineral ou agregado de minerais contendo um ou mais minerais valiosos, possíveis de serem aproveitados economicamente. Esses minerais valiosos são chamados de minerais-minério. O mineral ou conjunto de minerais não aproveitados de um minério é denominado ganga.

A hematita e a magnetita, por exemplo, são altamente aproveitadas porque contêm um expressivo teor de ferro: 70% e 72%, respectivamente. Já a siderita tem um aproveitamento menor, pois seu teor de ferro chega a 48%, apenas.

O carvão é o combustível utilizado no alto-forno. Ele tem três funções principais:

A coqueificação ocorre a uma temperatura de 1300ºC em ausência de ar durante um período de 18 horas, em fornos altos, compridos, mas estreitos e rodeados por materiais refratários, onde ocorre a liberação de substâncias voláteis.

Ao ser aquecido lentamente, sem queimar, o carvão mineral libera enxofre, além de outros gases voláteis.

A escória é o produto resultante da combinação dos elementos constituintes do fundente (em geral, o calcário) com a ganga do minério e as cinzas do carvão.

O gás de alto-forno é um subproduto muito importante devido ao seu alto poder calorífico.

Para transformação do gusa em aço é necessário que ele passe por um processo de oxidação, onde o carbono e as impurezas (Si, Mn, P e S) se combinam com o oxigênio até que a sua concentração se reduza a valores desejados.

Aço é a liga ferro-carbono contendo até 2,11% de carbono, além de certos elementos residuais dos processos de fabricação.

Ferro fundido é a liga ferro-carbono-silício, de teores de carbono acima de 2%, em quantidade superior à que é retida em solução sólida na austenita, resultando carbono parcialmente livre, na forma de veios ou lamelas de grafita.

O diagrama Fe-C utilizado normalmente é, na verdade, um diagrama metaestável Fe-Fe₃C para % de C entre 0% e 6,67%.

As transformações nos aços que ocorrem nas condições de equilíbrio podem ser estudadas com o emprego do diagrama de equilíbrio.

Ferro puro ou aços que contenham teores de carbono abaixo do limite de solubilidade da cementita na fase CCC são essencialmente monofásicos, contendo apenas a fase CCC, chamada ferrita, à temperatura ambiente.

O nome ferrita vem do latim “ferrum”. Ela apresenta uma estrutura de grãos poligonais irregulares.