I. Matérias-primas
A origem do aço é o minério de ferro, que é a forma natural do ferro (Fe). O ferro puro não existe na natureza. O minério de ferro é dividido principalmente em três tipos: magnetita, hematita e limonita, todos óxidos de ferro, diferindo em seus métodos de oxidação. Quanto maior o teor de ferro no minério de ferro, melhor.
Teoricamente, o maior teor de ferro no minério de ferro é de cerca de 72%, e o minério de ferro com teor de ferro acima de 60% é chamado de minério de ferro rico. O minério de ferro é primeiro reduzido a ferro (ferro-gusa) em um forno, depois enviado para um forno de produção de aço para descarbonetação e refinado em aço.
A sucata de aço também pode ser derretida e regenerada em um forno siderúrgico. Geralmente, o aço é transformado em produtos de diversas propriedades e formatos de acordo com sua utilização, que são os chamados produtos siderúrgicos.
Normalmente, os produtos siderúrgicos são feitos reduzindo o minério de ferro, fundindo-o em ferro-gusa (fundição), refinando o ferro-gusa em aço (fabricação de aço) e, em seguida, laminando e processando o aço em vários produtos siderúrgicos. Em termos gerais, os produtos siderúrgicos incluem ferro fundido, aço fundido, produtos de aço forjado e produtos processados a partir de aço.
Antes de discutir as matérias-primas do aço, precisamos esclarecer: qual é exatamente a diferença entre o aço e o ferro? Eles têm componentes diferentes? Na vida cotidiana, sempre nos referimos ao aço e ao ferro juntos como “aço e ferro”, o que indica que o aço e o ferro devem ser o mesmo tipo de material.
Na verdade, do ponto de vista científico, o aço e o ferro são ligeiramente diferentes. Seu principal componente é o elemento ferro, mas contêm diferentes quantidades de carbono.
Costumamos chamá-lo de “ferro-gusa” quando o teor de carbono está acima de 2%, e de “aço” quando está abaixo deste valor. Portanto, no processo de fundição de aço e ferro, o minério contendo ferro é primeiro fundido em ferro-gusa fundido em um alto-forno e, em seguida, o ferro-gusa fundido é refinado em aço em um forno siderúrgico.
As matérias-primas necessárias para produzir aço podem ser divididas em quatro categorias para discussão: a primeira categoria discute diversas matérias-primas de minério contendo ferro; a segunda categoria é o carvão e o coque; a terceira categoria discute fundentes utilizados no processo de fundição para produção de escória, como calcário; a última categoria são vários materiais auxiliares, como sucata de aço, oxigênio, etc.
II. Tipos e distribuição de minério de ferro
Teoricamente, qualquer minério contendo elementos de ferro ou compostos de ferro pode ser chamado de minério de ferro. Contudo, em termos industriais ou comerciais, um minério de ferro não deve apenas conter ferro, mas também ter um valor utilitário.
No entanto, devido à natureza complexa da determinação do valor de um minério, é um desafio estabelecer um padrão definitivo para o minério de ferro na indústria. Por exemplo, o minério de ferro produzido na Europa é de má qualidade e com baixo teor de ferro. Eles chamam isso de minério de ferro simplesmente porque não conseguem encontrar minério melhor.
Em contraste, a Austrália possui reservas abundantes de minério de alta qualidade e alto teor de ferro, de modo que o tipo de minério utilizado na Europa é considerado inútil na Austrália. Assim, o que a Europa utiliza como minério de ferro não é considerado como tal na indústria siderúrgica americana.
Além disso, os minérios anteriormente considerados inúteis devido ao seu baixo teor de ferro são agora minérios de ferro valiosos devido aos avanços na tecnologia industrial e ao desenvolvimento de métodos baratos para enriquecer o teor de ferro nestes minérios.
Portanto, podemos concluir que o padrão industrial do minério de ferro varia de acordo com a oferta e a demanda regional, as mudanças nos níveis de tecnologia industrial e as condições de transporte. De acordo com os padrões atuais, minérios com teor médio de ferro de 25% ou mais são considerados minérios de ferro valiosos.
O ferro existe na natureza principalmente como compostos, especialmente na forma de óxidos de ferro, que são particularmente abundantes. Aqui estão alguns tipos importantes de minério de ferro (os três primeiros são os tipos principais):
(1) A magnetita é um minério de óxido de ferro com composição primária de Fe3O4, um composto de Fe2O3 e FeO. É cinza-escuro, com gravidade específica de cerca de 5,15, contendo 72,4% de Fe e 27,6% de O. É magnético e pode ser convenientemente processado por separação magnética durante o beneficiamento. Porém, devido à sua estrutura densa, apresenta baixa redutibilidade. Após intemperismo prolongado, transforma-se em hematita.
(2) A hematita também é um minério de óxido de ferro, composto principalmente de Fe2O3. É vermelho escuro, com gravidade específica de cerca de 5,26, contendo 70% Fe e 30% O. É o minério de ferro mais importante. Dependendo de sua estrutura, pode ser dividido em vários tipos, incluindo hematita vermelha, hematita especular, hematita micácea e ocre vermelho.
(3) A limonita é um minério que contém óxido de ferro hidratado. É um termo genérico para dois minérios de estruturas diferentes: goethita (HFeO2) e lepidocrocita (FeO(OH)). Algumas pessoas escrevem sua fórmula química principal como m Fe2O3nH2O. Parece amarelo-terra ou marrom, contendo cerca de 62% de Fe, 27% de O e 11% de H2O, com uma gravidade específica de cerca de 3,6-4,0. Muitas vezes coexiste com outros minérios de ferro.
(4) A siderita, um minério contendo carbonato de ferro, consiste principalmente em FeCO3 e apresenta uma cor cinza-azulada com uma gravidade específica em torno de 3,8. Este minério contém frequentemente uma quantidade considerável de sais de cálcio e magnésio. Devido à alta absorção de calor dos íons carbonato em temperaturas em torno de 800 a 900°C, que libera dióxido de carbono, esse tipo de minério normalmente é torrado antes de ser introduzido no alto-forno.
(5) O Ferro Silicato, um minério de sal complexo, não possui fórmula definida e sua composição varia muito. Geralmente tem uma cor verde profunda, uma gravidade específica de cerca de 3,8 e um teor de ferro muito baixo, o que o torna um minério de ferro bastante pobre.
(6) Sulfureto O minério de ferro contém FeS2, com o Fe representando apenas 46,6% e o S constituindo 53,4%. Possui cor amarelo-acinzentada e gravidade específica de aproximadamente 4,95 a 5,10. Devido à presença de muitos outros metais valiosos, como cobre, níquel, zinco, ouro e prata, esse minério é frequentemente utilizado como matéria-prima em outras indústrias de fundição de metais.
Além disso, por conter grande quantidade de enxofre, é frequentemente utilizado para a produção de enxofre, tornando o ferro um subproduto, o que, na verdade, faz com que não possa mais ser classificado como minério de ferro.
O ferro está amplamente distribuído na superfície da Terra e é extremamente abundante; quase todas as rochas e restos de animais e plantas contêm algum ferro. Segundo estimativas geológicas, cerca de 4 a 5% da crosta terrestre é composta de ferro.
Embora apenas uma pequena porção destas substâncias contendo ferro seja minério de ferro valioso, a oferta é extremamente abundante. Atualmente não existe um número definitivo para estimar as reservas de minério de ferro da Terra.
Os principais países produtores de minério de ferro identificados incluem Estados Unidos, Canadá, Brasil, Austrália, África do Sul, Índia, França, Reino Unido, Suécia, Espanha, União Soviética, China e Venezuela.
