Minério de ferro: O percurso das matérias-primas do aço

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 divide-se principalmente em três tipos: magnetite, hematite e limonite, todos eles óxidos de ferro, diferindo nos seus métodos de oxidação. Quanto mais elevado for o teor de ferro no minério de ferro, melhor.

Teoricamente, o teor máximo de ferro no minério de ferro é de cerca de 72%, e o minério de ferro com um teor de ferro superior a 60% é designado por minério de ferro rico. O minério de ferro é primeiro reduzido a ferro (ferro-gusa) num forno e depois enviado para um forno de produção de aço para descarbonização e refinado em aço.

As sucatas de aço podem também ser fundidas e regeneradas num forno de produção de aço. Geralmente, o aço é transformado em produtos com várias propriedades e formas, de acordo com as suas utilizações, que são os chamados produtos siderúrgicos.

Normalmente, os produtos siderúrgicos são fabricados através da redução do minério de ferro, da sua fusão em ferro-gusa (fundição), da refinação do ferro-gusa em aço (siderurgia) e, em seguida, da laminagem e transformação do aço em vários produtos siderúrgicos. Em termos gerais, os produtos siderúrgicos incluem ferro fundido, aço fundido, produtos de aço forjado e produtos transformados a partir do aço.

Antes de falar sobre as matérias-primas do aço, é necessário esclarecer: o que é exatamente o diferença entre aço e ferro? Têm componentes diferentes? Na vida quotidiana, referimo-nos sempre 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.

De facto, do ponto de vista científico, o aço e o ferro são ligeiramente diferentes. O seu principal componente é o elemento ferro, mas contêm quantidades diferentes de carbono.

Normalmente chamamos-lhe "ferro-gusa" quando o teor de carbono é superior a 2%, e "aço" quando é inferior a este valor. Por conseguinte, no processo de fundição de aço e ferro, o minério contendo ferro é primeiro fundido em ferro fundido num alto-forno e, em seguida, o ferro fundido é refinado em aço num forno de produção de aço.

As matérias-primas necessárias para a produção de aço podem ser divididas em quatro categorias para discussão: a primeira categoria diz respeito a várias matérias-primas de minério que contêm ferro; a segunda categoria é o carvão e o coque; a terceira categoria diz respeito aos fundentes utilizados no processo de fundição para produzir escórias, como o calcário; a última categoria é constituída por vários materiais auxiliares, como sucata de aço, oxigénio, etc.

II. Tipos e distribuição do minério de ferro

Teoricamente, qualquer minério que contenha elementos de ferro ou compostos de ferro pode ser designado por minério de ferro. No entanto, em termos industriais ou comerciais, um minério de ferro deve não só conter ferro, mas também ter um valor utilitário.

No entanto, devido à natureza complexa da determinação do valor de um minério, é difícil estabelecer uma norma definitiva para o minério de ferro no sector. Por exemplo, o minério de ferro produzido na Europa é de má qualidade, com baixo teor de ferro. Chamam-lhe minério de ferro simplesmente porque não conseguem encontrar minério melhor.

Em contrapartida, a Austrália possui reservas abundantes de minério de alta qualidade e elevado teor de ferro, pelo 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 pouco dispendiosos para enriquecer o teor de ferro nesses minérios.

Por conseguinte, podemos concluir que o padrão industrial para o minério de ferro varia em função da oferta e da procura regionais, das alterações nos níveis de tecnologia industrial e das condições de transporte. De acordo com as normas actuais, os minérios com um teor médio de ferro igual ou superior a 25% são considerados minérios de ferro valiosos.

O ferro existe na natureza principalmente como compostos, especialmente sob a forma de óxidos de ferro, que são particularmente abundantes. Eis alguns exemplos importantes tipos de ferro minério (os três primeiros são os principais tipos):

(1) A magnetite é um minério de óxido de ferro com a composição primária de Fe3O4, um composto de Fe2O3 e FeO. É cinzento-escuro, com uma gravidade específica de cerca de 5,15, contendo 72,4% Fe e 27,6% O. É magnético e pode ser convenientemente processado por separação magnética durante a beneficiação. No entanto, devido à sua estrutura densa, tem uma fraca redutibilidade. Após intemperismo prolongado, transforma-se em hematita.

(2) A hematite é também um minério de óxido de ferro, composto principalmente por Fe2O3. É vermelho escuro, com uma gravidade específica de cerca de 5,26, contendo 70% Fe e 30% O. É o minério de ferro mais importante. Dependendo da sua estrutura, pode ser dividida em vários tipos, incluindo hematite vermelha, hematite especular, hematite micácea e ocre vermelho.

(3) A limonite é um minério que contém óxido de ferro hidratado. É um termo genérico para dois minérios de estrutura diferente: goethita (HFeO2) e lepidocrocita (FeO(OH)). Algumas pessoas escrevem a sua fórmula química principal como m Fe2O3nH2O. Tem um aspeto amarelo-terra ou castanho, contendo cerca de 62% Fe, 27% O, e 11% H2O, com uma gravidade específica de cerca de 3,6-4,0. Coexiste frequentemente com outros minérios de ferro.

(4) A siderite, um minério que contém carbonato de ferro, é constituída principalmente por FeCO3 e apresenta uma cor cinzento-azulada com uma gravidade específica de cerca de 3,8. Este minério contém frequentemente uma quantidade considerável de sais de cálcio e de magnésio. Devido à elevada absorção de calor dos iões de carbonato a temperaturas de cerca de 800 a 900°C, que libertam dióxido de carbono, este tipo de minério é normalmente torrado antes de ser introduzido num alto-forno.

(5) O ferro silicatado, um minério de sal complexo, não tem uma fórmula definida e a sua composição é muito variável. 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 Fe constituindo apenas 46,6% e S constituindo 53,4%. Tem uma cor cinzento-amarelada e uma gravidade específica de aproximadamente 4,95 a 5,10. Devido à presença de muitos outros metais valiosos, como o cobre, o níquel, o zinco, o ouro e a prata, este minério é frequentemente utilizado como matéria-prima noutras indústrias de fundição de metais.

Além disso, por conter uma grande quantidade de enxofre, é frequentemente utilizado para produzir enxofre, fazendo do ferro um subproduto, o que, de facto, significa que já não pode 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. De acordo com as estimativas geológicas, cerca de 4 a 5% da crosta terrestre é composta por ferro.

Embora apenas uma parte muito pequena destas substâncias contendo ferro seja minério de ferro valioso, a oferta é extremamente abundante. Atualmente, não existe um valor definitivo para estimar as reservas de minério de ferro da Terra.

Os principais países produtores de minério de ferro identificados incluem os Estados Unidos, o Canadá, o Brasil, a Austrália, a África do Sul, a Índia, a França, o Reino Unido, a Suécia, a Espanha, a União Soviética, a China e a Venezuela.