Descreva o passo a passo do processo de obtenção do ferro-gusa, incluindo as matériasprimas utilizadas, os subprodutos gerados e como eles são separados. Quais são as principais reações químicas que ocorrem no alto forno?
Passo 1
Beleza, então o exercício pede pra gente explicar direitinho como se obtém o ferro-gusa num alto-forno: quais matérias-primas entram, quais subprodutos saem, como se faz a separação e quais as reações químicas principais que acontecem lá dentro. O conteúdo é Química Inorgânica (reações de oxi-redução e fluxos minerais) e vamos precisar entender bem:
- O papel de cada matéria-prima (minério de ferro, coque e calcário)
- Como o calor e os gases formam o ambiente redutor
- Quais reações acontecem em cada zona do forno
- Como o processo gera ferro-gusa, escória e gases
Passo 2
Matérias-primas e suas funções
- Minério de ferro (geralmente
ou ): é a fonte de ferro. - Coque (basicamente carbono puro,
): serve de combustível (gera calor) e de agente redutor (retira oxigênio do minério). - Calcário (carbonato de cálcio,
): é o fluxante, ajuda a retirar impurezas formando a escória.
Passo 3
Visão geral do processo no alto-forno
- A mistura de minério, coque e calcário é colocada lá do topo.
- Ar pré-aquecido é soprado pela base, chegando a uns 1200–2000 °C.
- No fundo, o coque queima e gera calor e monóxido de carbono (
), que sobem pelo forno. - À medida que o
sobe, ele reduz o minério de ferro, transformando óxido em ferro metálico.
Passo 4
Principais reações químicas
- Combustão do coque na zona quente inferior:
- Formação de monóxido de carbono (redução secundária):
- Redução dos óxidos de ferro pelo monóxido de carbono (em várias etapas):
a)
b)
(No conjunto, dá) - Decomposição do calcário e formação da escória:
a)
b)(essa é a escória)
Passo 5
Separação dos produtos
- O ferro-gusa (ferro líquido rico em carbono) é mais denso e fica no fundo; de tempos em tempos é “pingado” e coletado.
- A escória (
e outras impurezas) flutua sobre o ferro e é removida por outra abertura. - Os gases (
etc.) sobem, são resfriados e tratados (aproveitados como combustível ou descartados).
Resposta
O alto-forno converte minério de ferro, coque e calcário em ferro-gusa, escória e gases, passando pelas reações de combustão (
), formação de
, redução dos óxidos de ferro e formação de
. No final, ferro-gusa e escória são separados pela diferença de densidade e os gases são capturados para uso ou tratamento.