Aula Introdução à Siderurgia - Parte 1

o olá hoje vamos começar então a primeira aula sobre a siderurgia segue o vídeo e como nós vamos falar de siderurgia a ideia da siderurgia tem relacionada com o beneficiamento dos metais ferrosos mas o que que é o metal ferroso afinal de contas né então eu nem preciso explicar muito sobre o metal ferroso pois a gente está no nosso cotidiano então uma panela de aço uma panela de ferro fundido uma faca os talheres é a estrutura de da mesa da cadeira é o o açúcar utilizado na construção civil contém uma série de produtos feitos de

metais ferrosos né mas afinal de contas o que que é o metal ferroso antes de falar o que é o metal ferroso vamos lembrar daquela definição de material material ele é um aglomerado de átomos estão não existe o átomo de ferro é sim existe um material chamado ferro a princípio não mas não existe o material chamado ferro existe um material chamado ferro fundido é o nome dado para esse material existe material chamado aço esses dois materiais são as principais ligas metálicas ferrosas o que que precisa o quê que é necessário para o material ser um

metal ferroso e eu preciso ter átomos de ferro então tem que ser um material composto basicamente de átomos de ferro o principal elemento químico do material é átomo de ferro esses átomos de ferro precisa estar ligados um ao outro com ligação do tipo metálica então quando tem um átomo de ferro ligado com outros átomos de ferro com ligação metálica então eu tenho metal ferroso por isso é o metal ferroso para fabricar peças têm cílios de metais ferrosos eu preciso obter esse metal ferroso e nem onde vem esse metal ferroso eu tenho que ter átomos de

ferro ligados né ferro ligado com tô tomando ligação metálica entre eles e onde que eu tiro e se eu consigo extrair isso da terra eu consigo cavar minerar e encontrar uma pepita de metal ferroso a resposta é não metal ferroso que a gente encontra na forma de metal natureza ele é difícil de se encontrar normalmente ele é de origem meteorítica meteorito meteoro base de metais ferrosos cai na terra ele pode ser encontrado ainda na forma metálica mas a gente não pode usar esse como base para fabricar os nossos utensílios e os nossos objetos de metais

ferrosos ele é muito escasso esse material para a gente poder obter qualquer obter produtos com base nele então onde que nós como nós conseguimos os metais ferrosos primeiro a gente tem que procurar isso não jaqueline não está na forma de metal onde está esse metal ferroso e ele está compondo outros materiais então o nosso mundo existem materiais que os átomos de ferro nós temos que extrair esses átomos de ferro desses materiais tem me pergunta aqui onde nós estragamos os materiais para buscar átomos para transformar átomos e utilizar esses átomos para fazer material doente do planeta

terra o planeta terra ele é formado por vários materiais e o material a região que nós conseguimos explorar é a crosta terrestre a crosta terrestre é uma fina casca sobre a esfera que é a terra e essa casca tem de 0 a 70 km de profundidade né de espessura sendo que a espessura média na ordem de 30 km o planeta terra é o nosso universo explorável mas não conseguimos explorar ainda minerar outros planetas não consegui ler a lua não conseguimos mineral marte ainda não conseguimos então o que nós conseguimos utilizar de material está na terra

e a crosta terrestre ela ela representa ali mais ou menos 30 km de espessura sendo que a terra tem um raio de mais ou menos seis mil km 6.371 km tá então a crosta terrestre ela representa mais ou menos 05 por cento do raio por quê que estou falando da crosta terrestre porque aonde nós conseguimos explorar então sabe que o que nós conseguimos explorar está na terra vamos observar o que está na terra e eu estou falando da crosta terrestre por quê porque é a parte mais acessível ou melhor dizendo é a única parte acessível

por que que eu digo que a única parte acessível se ela tem 30 km de profundidade né é qual que é o máximo que nós conseguimos escavar até hoje o máximo escavado até hoje e foi um isso é muito mais do que normalmente se consegue fazer foi uma profundidade de 12 km e 226m para ser mais exato esse é o poço superprofundo de kola na rússia então isso dá quase que metade menos da metade da profundidade média da crosta terrestre então o que interessa para nós em termos de disponibilidade de átomos para utilizar é a

crusta terrestre não adianta imaginar que a ou o elemento químico mais abundante no universo o hidrogênio o elemento metálico mais abundante na universo eu não sei que não adianta interessa para gente é o que tem na crosta terrestre tá então tem um núcleo não adianta achar que o núcleo da terra tem muito ferro muito níquel tem até bastante ouro está inacessível é mais inacessível o núcleo da terra no que marte por exemplo é mais difícil chegar no lucro da terra de chegar a marte já chegamos a morte né e não passamos de 12 km de

profundidade na perfuração então eu posso concluir que é mais fácil chegar a marte do que é o lucro da terra e então nosso universo explorável é a crosta terrestre se a gente for pensar que a crosta terrestre é o que nós temos de disponibilidade para utilizar é interessante não conhecer a composição química da crosta terrestre porque a gente vai ter uma ideia de quanto que tem de cada átomo né a gente precisa de átomos para fabricar o material qual que é então a composição química da crosta terrestre se não se tirássemos toda a crosta terrestre

no é esse mas né fizéssemos ali uma mistura bem homogênea tirássemos uma mostra e fossemos medir a composição química o resultado seria esse é muito diferente do que a maioria das pessoas imagina então se a gente for observar esse resultado em massa tá sempre foi observar quase que metade da crosta terrestre oxigênio nossa mais oxigênio não é gasoso não veja bem estamos falando de átomos o oxigênio gasoso ele é um material formado por dois átomos de oxigênio o2 existe também o ozônio uma três né já falou disso então esse oxigênio oxigênio e está na composição

química de materiais sólidos da crosta terrestre então metade da crosta terrestre é formada por átomos de oxigênio 25% mais ou menos 27 por cento para ser mais exato é silício então sente mais recente observar aqui 75 por cento praticamente da crosta terrestre é formada por oxigênio e silício né então então nós temos aí grande quantidade né três quartos da cruz a gente conhece tá que é bem natural né gente imaginar que a crosta terrestre é basicamente formada por rochas né a região rochosa da do globo essas rochas são basicamente são a base de silicatos né

então são óxidos basicamente óxido de silício então grande parte dela é formada por óxido de silício em terceiro lugar vem o alumínio com oito por cento e em quarto lugar o ferro com 5 porcento então se nós observamos ali o ferro está na é o quarto mais abundante então é um átomo que que está presente na crosta terrestre em grande quantidade só que ainda é pouco nessa a gente observar que é cinco porcento só na consideração seu seu cavalo chão né sobre essa entrar 100 kg de terra né 5 kg de terra seria basicamente formada

por átomos de ferro depois nós temos o cálcio sódio potássio magnésio e todos os todos os outros elementos químicos da tabela periódica estão aqui nesse um por cento como naamã um pouco ferro tão interessante buscar uma região que tenha uma concentração maior de ferro que são as minas então nós temos minas de ferro a mina de ferro contém rochas contém minerais contém material ali dentro naquela região que ela é mais rica em ferro que ela tem uma composição química mais voltada para o ferro e uma das principais os principais materiais que contém ferro contém grande

quantidade de ferro são os minérios de ferro o minério de ferro tem uma grande quantidade de átomos de ferro em um dos principais minérios de ferro conhecido a hematita que nós temos aqui uma imagem da hematita hematita e um óxido de ferro veja né o oxigênio presente ali na composição química desse material esse esse minério aqui ele não compensa óxido de ferro contém outros minerais né mas o principal mineral da hematita é o óxido de ferro fe2 o3 tá e existem outros minérios que tem quantidade significativa de ferro que podem ser explorados não nós temos

a hematita temos a magnetita e limonita siderita e vários outros tá então aqui são os principais né então a hematita tem setenta por cento de ferro mais ou menos a magnetita 74 por cento ali moneta sessenta por cento assim talita é mais ou menos cinquenta por cento de ferro todos eles a base basicamente dióxidos bom e o que que tem no mundo disso né as reservas mundiais de minério de ferro elas são estimadas em 170 milhões de toneladas nossa número muito grande a gente conseguir imaginar mas é isso aqui sem de 70 bilhões de toneladas

isso é reserva existe o chamado recursos mundiais né os recursos mundiais em termos de minério de ferro é da ordem de 800 bilhões tá pouca diferença de reserva para o curso é tudo que é estimado que tem de ferro que o que teria de ferro mesmo lá na cruz do mestre reserva é o que é explorável ok economicamente é o que é viável explorar então que é viável explorar dessas 800 bilhões de toneladas é isso aqui é 170 milhões de toneladas sempre foi distribuir aqui entre os países né a austrália é o que tem a

maior quantidade né 28 por cento faz trinta por cento pois é o brasil com a segunda maior reserva de minério de ferro rússia e daí os outros países aqui né 14 vem a china em levar ok oi e o quê que é produzido de minério de ferro por ano tá então o que a gente tem esse aqui é o que tem de reserva né que tem disponível para explorar isso aqui é o que é explorado por ela em 2019 foi explorado na ordem de duas vírgula cinco bilhões de toneladas possa se tem 170 milhões recentemente

tiver explorando 2,5 bilhões por ano essas reservas vão acabar mais ou menos ali 60 anos tá então é isso aqui nós temos de reserva para utilizar de minério de ferro ou seja a fonte de átomos de ferro para nós produzirmos os utensílios que nós precisamos fazer de metal ferroso então quais são os maiores produtores de minério de ferro também austrália né brasil e china então a rússia aqui ela ficou para trás né em termos de produtos de entre reserva e produção e austrália brasil mantiveram a sua proporção tá o brasil com vinte por cento mais

ou menos do minério de ferro produzido no mundo tá bom mas eu não quero minério de ferro eu quero metal ferroso minério de ferro é uma pedra se eu pegar essa pedra e bater ela vai quebrar é o material cerâmico eu quero um material metálico e agora como fazer para transformar esse material cerâmico em material metálico qual que é a mágica que nós temos que fazer para transformar uma pedra dessa aqui ó que é o minério de ferro em uma barra de aço por exemplo que ao metal ferroso tá esse processo é chamado de siderurgia

é um processo né é quase que uma alquimia é uma química o processo químico termoquímico em que se vai transformar uma pedra uma cerâmica rica em átomos de ferro em um material ferroso então minério de ferro é uma pedra é uma um material cerâmico que não pode ser amassado que não pode ser moldado que não tem a a habilidade que nós temos com material metálico ferroso então o minério de ferro a hematita ela é um óxido de ferro o quê que significa isso significa que nós temos oxigênio ligado quimicamente é o ferro já no metal

ferroso né no aço nós temos ferro ligado ao ferro a átomos de ferro então ele se comporta com o material metálico tipo de ligação aqui é metálica e aqui o tipo de ligação é iônica covalente tá porque que o oxigênio fica ligado à quimicamente ao ferro e não o ferro ligado ao certo por que que na natureza não encontrava assim e não assim porque a natureza escolhe sempre a forma mais estável e o que que significa a forma mais estável aquela que gasta menos energia para ser produzida para ser mantida então o ferro ele prefere

ficar ligado ao oxigênio do que ficar ligado com ele mesmo ele tem duas opções olha você pode ficar ligado prox e você pode ficar ligado com você mesmo qual que você prefere aí eu prefiro aquela que tem menos eles vão gastar menos energia vou gastar menos combustível para ficar me mantendo assim a então é que vai ter que ficar ligado para o oxigênio ele poderia ficar ligado pelo menos poderia tá então ele ele ele pode ele ele ainda é viável sim é tô aqui em dita isso são as a termodinâmica energia de livre de gibbs

as foram energia de formação dos materiais então o óxido de ferro que uma energia de gibbs menor do que o ferro metálico ferro ligado com ferro tá então por isso que a natureza tem a opção na escolhe a opção mais fácil como nós temos grande abundância grande quantidade de oxigênio é disponível ele vai ficar ligado com átomos de oxigênio ok e essa ligação para o quebrar essa ligação eu preciso impor energia né então existe uma lei o oxigênio gosta no ferro então nesse liga ele casa estão casados e para separar esses dois é preciso impor

uma certa energia tá e então como é que não se como é que a gente vai fazer essa transformação então eu tenho que aplicar uma energia para conseguir quebrar essa ligação aqui ó tá então eu preciso ver em por né faro forçar a quebra essa ligação normalmente isso é feito utilizando-se calor então eu emprego calor e o calor fornece energia para quebrar essa ligação para auxiliar quebra dessa ligação tá só que se eu quebrar se eu separar os dois e deixar os dois ali eles vão se ligar de novo porque favorável essa ligação para eles

e eu quero que o ferro fica ligado com outro átomo de ferro então que ele tem que fazer eu tenho que quebrar e eu tenho que tirar o oxigênio da jogada eu tenho que jogar mesmo levar oxigênio embora para que o ferro agora não encontro em mais ninguém que ele possa ficar né não tenha mais opção a não ser ficar com ele mesmo então né quase um joguinho de intriga né eu vou lá separa o casal levo 1d oi e agora o outro acaba tendo que ficar né ficar na mão então tem que ser terceiro

elemento esse elemento é o carbono e esse tipo de separação é feita com escolhas oxigênio instalei porque ele gosta do ferro é ele tem afinidade química com ferro né alergia de formação do óxido de ferro é favorável para ele agora se seu chegam carbono ali na jogada o oxigênio acaba tendo agora duas opções ele pode ficar com ferro ou ele pode ficar com carbono quem quer mais favorável para ele que ele gosta mais ele gosta mais do carbono e do ferro então ele acaba dando tchau para o ferro e vai para o carbono e forma

um óxido de carbono logo ficar bom não é co2 e eles estão na situação onde ocorre a transformação no estado gasoso só brigando ele vai facilmente embora e o ferro fica ali sozinho e o ferro daí nessa situação não tem o que fazer a não ser tu tá com ele mesmo então naquela situação agora que não tem mais o oxigênio o ferro acaba tendo que se ligar com ele mesmo e agora essa ligação é ela ocorre na forma de ligação metálica e ele forma acaba formando então o material metálico e isso essa transformação efeito onde

é feito nas usinas siderúrgicas então tem uma foto aqui de mão usina siderúrgica é onde nós temos os equipamentos que são colossais os equipamentos de uma usina siderúrgica tá e elas é o principal equipamento é só esse aqui ó são os alto-fornos então usinas siderúrgicas tem o alto-forno e o alto-forno é o responsável por transformar a pedra que é o minério de ferro em metal ferroso tá existem alguns tipos diferentes de usinas siderúrgicas eu vou falar de maneira bem simplificada aqui tá deixa bem claro isso e essa simplificação já começa aqui eu vou chamar elas

de usina oi nilzinha semi-integral existe outras que eu não vou falar tá passe por simplificação então a usina integrada é aquela que produz metal ferroso a partir do minério de ferro tomada de integrada porque ela faz lá vê começa lá da pedra pegar pedra mesmo e transforma em barras de aço chapa de aço então ela vai até o final mesmo tempo produzindo produto né final quer os tarugos barras chapas placas têm produto já que pode ser utilizado e as usinas serão integradas elas também ela funciona que você por isso que uma palavra integrada no final

ela também produz o produto final é um praticamente o mesmo que dá integrada ou seja placas barras chapas é tudo isso que ele vai ser utilizado depois só que ela não parte do minério de ferro ela parte já de metal ferroso na parte de sucata de aço ferro esponja ou ferro gusa o jardim metal ferroso de qualidade é ruim ainda não não não tá purificado ele faz essa purificação e depois transforma isso em metal em metal utilizável tá então nós vamos falar primeiro da usina integrada e antes de falar das usinas né vamos falar da

produção de aço né produção mundial de aço o finn 2019 a produção de aço foi de 1,8 bilhões de toneladas se vocês se lembrarem do número que apresentei lá no início né a produção de minério de ferro mundo as duas vírgula cinco bilhões de toneladas então claro que aqui nós temos a produção de aço a partir também já de aço reciclado né tudo mais então há uma grande uma perda muito maior do que isso né de 2,5 tá 1.9 mais ou menos melhores paneladas mas a produção essa um ponto 9 milhões de toneladas tá o

que é um pouco difícil de visualizar o que que é esse número é então só para vocês terem uma ideia fiz aqui uma analogia não é uma continha para mostrar para vocês o que que é produzido por ano de aço né no mundo sente imaginar aqui um cubo de um metro a metro cúbico tá um metro por 1 metro por metro um metro cúbico de aço ele ele pesa mais ou menos 7,9 toneladas então só pra gente me ver quantos metros cúbicos são produzidos por ano né então esse 1,87 milhão de toneladas quanto que equivale

a um metro cúbico equivale a 236 vírgula sete milhões de metro cúbico então eu vou ter 236 vírgula 7237 não volta redonda ai 237 milhões desses cubos seu empilhar então esses cubos de um metro cúbico né botar um em cima do outro ele vai chegar numa altura de 236 1709 km também muito grande para conseguir imaginar né você não tem uma ideia e essa da terra à lua é de 385 mil km se eu fizer uma forma de 1 metro por 1 metro né e agora sair fazendo o aço e começar a empilhar ele é

todo acho que o produto no mundo no ano agora vai ser para fazer esses cubinhos aí para empilhar eu vou chegar praticamente um pouco mais da metade do caminho daqui na lua muita coisa mesmo produzida de aço no moto ok tem que produz aí no mundo laço né china o grande produtor de aço mundial a china produz mais da metade do aço utilizado no mundo ela produz e usa né mas esse esse essa é a su tá então só para ter uma ideia aqui né a china pois vem a índia depois venha o japão os

estados unidos rússia coreia do sul alemanha entre o brasil tá lá né tá lá atrás como 1,7 por cento ali mais ou menos né 35 milhões de toneladas em 2019 tá então é bem é perto do do que produz assim tá mas é bastante aço tá é que a china produz muito aço muito a si mesmo mas são as usinas siderúrgicas do brasil aqui onde nós temos aqui de usina siderúrgica né então nós temos usinas aqui espalhados pelo brasil a grande concentração está na região sudeste né são paulo minas gerais rio de janeiro basicamente algum

espírito santo também tem na nordeste também tem alguma coisa na bahia pernambuco ceará o a região sul basicamente rio grande do sul que tem em uma no paraná a santa catarina não tem usinas siderúrgicas tá mas grande parte delas está no centro-oeste e dessas usinas siderúrgicas aqueles instalados no brasil mais ou menos 75 por cento são de usinas integradas né que produzem a partir do minério de ferro e vinte por cento das semi-integradas que produzem a partir do metal ferroso sucata de aço ferro gusa ou responde aí a fala do ciclo de produção de mãozinha

integrada forma resumida que depois eu vou explicar mas eu tá na mente tá então não zinho integrada a gente coloca aqui né nós temos aqui o alto-forno aqui é o principal equipamento da da usina integrada tá é uma matéria-prima sólida não minério de ferro entra no alto-forno do alto-forno nós obtemos o ferro gozo que aumentar o ferroso mono metal ferroso de qualidade muito ruim mas é o metal então o trabalho mais pesado é o alto-forno que faz que transforma a pedra em metal depois desse metal é purificado né então ele vai para o refino vai

parar seria ele passa o primeiro para uma decisão autorização onde vai para o conversor onde é retirado ali feito mais uma um refino tá depois ele vai para o forno panela onde é feita a correção da composição química onde é adicionado os elementos de liga do aço e depois ele vai para lingotamento onde é feito a solidificação do material no formato né desejado e aí esse é o tempo que leva aqui por minério de ferro entrar até sair no lingotamento no material utilizável né de material metálico utilizável é mais ou menos de 12 horas claro

que depende do depende de vários fatores aí esse relacionados a usina siderúrgica tá nós terminamos agora a primeira parte da aula sobre siderurgia muito obrigado até a próxima e aí e aí e aí