#Química - Volume 1 (2016) - Martha Reis

De onde vem...
para onde vai?
Ferro metálico
Quase tudo em nossa vida de pen de da siderurgia
– indústria do ferro, que fornece a matéria-prima
que movimenta praticamente todas as grandes
indús trias: fabricação de ferramentas de trabalho,
material ferroviário, construção civil, veículos de
transporte, fabricação de máquinas e ferra mentas
agrícolas, construção naval, tece lagem, produtos
quí micos, material elé trico, bélico, etc. Há quem
diga que o grau de progresso e a riqueza de uma
nação podem ser avaliados pelo consumo de produtos
side rúrgicos.
O aço (principal produto da siderúr gica) é uma
das ligas metálicas mais utilizadas. Possui inúmeras
aplicações e serve de base para a produção de outras
ligas. A obtenção do aço segue os mesmos caminhos
da obtenção do ferro metálico.
O ferro metálico só é encontrado na natureza
na forma de meteoritos. Por isso é tão raro. Já sob
a for ma de minérios, dos quais o mais importante
é a hematita, Fe 2
O 3
(s), é bastante comum. O Brasil
possui imensas jazidas de minérios de ferro de ótima
qualidade (com 60% a 70% de pureza).
Na hematita, o ferro apresenta-se na forma
de cátion, Fe 3∙ . Assim, a obtenção de ferro metálico,
Fe(s), consiste, em última análise, em fazer o
cátion ferro receber 3 elétrons (processo denominado
redução).
A temperatura de fusão da hematita é da ordem
de 1 560 °C. Para otimizar o processo de fusão
desse minério, utiliza-se um fundente, isto
é, uma substância que reage com as impurezas
(ganga) do minério, produzindo compostos de
fácil separação (escória) e permitindo que se obtenha
uma mistura de temperatura de fusão mais
baixa. O calcário, CaCO 3
(s), atua como fundente
da hematita.
O coque (carbono amorfo, C(s), com mais de 90%
de pureza) é utilizado para promover a redução da
hematita, isto é, a transformação do cátion Fe 3∙ em
ferro metálico, Fe(s).
Inicialmente, o coque, em presença de excesso
de oxigênio, O 2
(g), fornecido pelo ar, produz gás carbônico,
CO 2
(g).
C(s) + O 2
(g) * * ( CO 2
(g)
O gás carbônico, CO 2
(g), reage com o carvão coque,
C(s), que alimenta o alto-forno, produzindo
monóxido de carbono, CO(g).
CO 2
(g) + C(s) * * ( 2 CO(g)
O monóxido de carbono formado irá então reduzir
o ferro da hematita (transformar o cátion ferro,
Fe 3+ , em ferro metálico, Fe(s)) de acordo com as
seguintes etapas:
3 Fe 2
O 3
(s) + 1 CO(g) * ( 2 Fe 3
O 4
(s) + 1 CO 2
(g).
2 Fe 3
O 4
(s) + 2 CO(g) * ( 6 FeO(s) + 2 CO 2
(g).
6 FeO(s) + 6 CO(g) * ( 6 Fe(s) + 6 CO 2
(g).
Equação completa do processo:
3 Fe 2
O 3
(s) + 9 CO(g) * ( 6 Fe(s) + 9 CO 2
(g).
Simplificando os coeficientes, temos a equação
geral de obtenção do ferro:
1 Fe 2
O 3
(s) + 3 CO(g) * ( 2 Fe(s) + 3 CO 2
(g).
O ferro assim obtido é chamado ferro-gusa e
contém um teor de carbono entre 2% e 5%.
Para produzir o aço, cujo teor de carbono varia
entre 0,5% e 1,7%, o ferro-gusa é tratado em fornos
especiais.
Pela descarbonização quase total do ferro-gusa,
por meio de um processo inglês denominado
pudlagem, obtém-se o ferro doce, com teor de carbono
menor que 0,5%.
O ferro é o metal mais utilizado mundialmente:
representa cerca de 95% em peso da produção
mundial de metais (devido ao seu baixo preço e
dureza). O aço é a liga metálica de ferro mais conhecida
e utilizada. Variando-se a porcentagem de
carbono e acrescentando-se outros elementos
(metálicos e não metálicos) ao ferro, é possível
obter ligas (misturas homogêneas) com as mais
diferentes propriedades.
184
Capítulo 7