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Produção de ferro

Nas siderúrgicas, é feita a produção de ferro e aço por meio do mineral hematita, que passa por reações de oxirredução em altos-fornos.

O ferro não existe de forma livre na natureza, mas sim nas formas de seus minérios, ou seja, compostos que contêm ferro, sendo que os principais são: hematita (Fe2O3), magnetita (Fe3O4), siderita (FeCO3), limonita (Fe2O3.H2O) e pirita (FeS2).

É possível realizar transformações nesses minerais para a obtenção do ferro metálico. A área que faz a extração de um metal através de seus minerais é chamada de metalurgia, e o ramo da metalurgia que trata apenas da produção de ferro através dos minerais mencionados acima é a siderurgia, palavra que vem do grego que significa “trabalho feito sobre o ferro”. Conforme será mencionado mais adiante, nas siderúrgicas também é produzido o aço.

Geralmente, o mineral utilizado nas siderúrgicas é a hematita (figura abaixo) e o processo de produção do ferro é feito em altos-fornos. Primeiramente, colocam-se nesses altos-fornos o carvão coque, que irá ser queimado e produzir calor. Depois se adiciona uma mistura de hematita, calcário (CaCO3) e carvão coque.

Hematita - um minério de ferro

Uma corrente de ar favorece a queima do carvão coque e é produzido monóxido de carbono (CO), que reage com a hematita, em uma reação de oxirredução:

Queima do carvão coque: 2 C + O2 → 2 CO
Redução da hematita pelo CO: 3 Fe2O3 + CO → 2 Fe2O4+ CO2

                                                  Fe2O4 + CO → 3 FeO + CO2

O óxido de ferro (II) (FeO) reage com monóxido de carbono, formando ferro metálico (Fe0) e dióxido de carbono:

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FeO + CO → Fe +  CO2

O ferro é escoado por uma saída inferior do alto-forno, estando na forma líquida. Outra camada líquida menos densa é formada, sendo chamada de escória, que sai por um conduto separado. Trata-se de impurezas retiradas pelo CaO e pelo CO2, que foram formados na combustão do calcário:

CaCO3 → CaO + CO

CaO + SiO2CaSiO3
sílica (impureza               escória
do minério)                  

Esquema de obtenção de ferro em alto-forno

O ferro formado nesse processo é o ferro-gusa, que contém pequenas porcentagens de carbono (cerca de 5%) e, por isso, é quebradiço. A partir dele, pode-se produzir o aço comum, que é uma liga metálica que contém cerca de 98,5% de ferro, entre 0,5 e 1,7% de carbono e traços de silício, enxofre e fósforo. Isso significa que é necessário purificar o ferro-gusa para que ele fique com menos carbono.

Quando atinge a pureza praticamente de 100%, ou seja, quando a porcentagem de carbono é menor que 0,5%, ele é chamado de ferro doce.

Tanto para a produção do aço quanto para a produção do ferro doce, injeta-se gás oxigênio no alto-forno, que reage com o carbono na mistura e forma dióxido de carbono, um gás que se desprende:

 C + ½ O2 → CO2

O ferro produzido nas siderúrgicas sai do alto-forno em elevadas temperaturas e na forma de um líquido bem denso, que é levado para ser moldado

O ferro produzido nas siderúrgicas sai do alto-forno em elevadas temperaturas e na forma de um líquido bem denso, que é levado para ser moldado

Por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça

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