Alto-forno
Um alto-forno é um tipo especial de forno para fundição de ferro de fundição de minério. Os altos-fornos são muito grandes. Eles podem ter até 60 metros de altura e 15 metros de diâmetro. O alto-forno é o maior reator químico. Os altos-fornos também são chamados de altos-fornos.
Um alto-forno é normalmente construído com uma caixa de aço e tijolos feitos de óxido de magnésio ou outro material refratário dentro da caixa. O alto-forno não pode derreter estes tijolos. O forno é resfriado com água correndo dentro de parte da caixa e tijolos.
O processo de fabricação do ferro é simples. O minério de ferro é basicamente óxido de ferro. O ferro é feito pela remoção do oxigênio. Isto deixa o ferro bruto chamado ferro gusa. Este processo de remoção de oxigênio é chamado de fundição. O carbono é utilizado no processo de redução, com o minério aquecido a uma temperatura alta. O carbono retira facilmente o oxigênio do minério em altas temperaturas.
Diagrama do alto-forno1 . Jato quente ("vento") dos fogões Cowper 2. Zona de fusão (bosh) 3. Zona de redução de óxido ferroso (barril) 4. Zona de redução de óxido férrico (pilha) 5. Zona de pré-aquecimento (garganta) 6. Alimentação de minério, calcário e coque7 . Gases de exaustão8 . Coluna de minério, coque e calcário9 . Remoção de escória10 . Bate de ferro-gusa fundido11 . Coleta de gases residuais
Processo
Minério, calcário e carbono em forma de coque são colocados na parte superior do alto-forno em camadas. Ao mesmo tempo, o ar quente chamado "vento" é soprado dentro do alto-forno. Bocais especiais chamados "tuyeres" são usados para colocar o ar no interior do forno. Os bocais estão no fundo do forno. Este processo é chamado de "jateamento". É por isso que é chamado de "alto-forno". O coque inflama (acende fogo) e queima. Isto cria monóxido de carbono porque não há oxigênio suficiente para produzir dióxido de carbono. O monóxido de carbono então reduz o óxido de metal ao metal e produz dióxido de carbono. Este processo é usado para fazer ferro. O calcário forma uma substância chamada escória com a rocha do minério de ferro.
A parte inferior da fornalha é chamada de braseiro. Quando ela é enchida com ferro-gusa líquido e escória, a escória é removida. Isto é chamado de escumadeira. A escória é mais leve que o ferro e não se mistura com o ferro. Ela flutua em cima do ferro. Um furo é feito no braseiro no nível da escória com uma furadeira especial. A escória líquida se move através do furo para dentro de um recipiente chamado pote de escória. Em seguida, o ferro é drenado do ferro de fundição. Isto se chama tapping. Um furo é feito no fundo e o ferro-gusa líquido sai. Ele é usado diretamente para fabricação de aço, colocado em um vagão ferroviário especial chamado vagão torpedo ou feito em moldes. Quando todo o ferro-gusa é retirado, a argila resistente ao fogo é usada para fechar os dois furos. A argila torna-se sólida muito rapidamente por causa do calor elevado.
O ferro-gusa contém cerca de 4% de carbono e seria muito duro e quebradiço para ser usado. O carbono extra deve primeiro ser queimado. O ferro-gusa é refinado em aço por decarburização (queimando o carbono extra) dele. Um método moderno de descarbonização do ferro-gusa e seu refino em aço é o forno básico de oxigênio. Historicamente, também existem outros métodos, como o conversor Bessemer, forno de forno aberto e forno de poça.
Os gases sobem e são recolhidos na parte superior do forno. Como o gás contém muito monóxido de carbono, ele é um combustível valioso. O gás coletado na parte superior do alto-forno é chamado de gás de alto-forno. Ele é então lavado e seco e todas as partículas sólidas como fuligem ou pó de minério são coletadas. O gás é então queimado em fornos especiais chamados "Cowper stoves" ou fogões de jato quente em dióxido de carbono. O calor da queima do gás do alto-forno é então utilizado para pré-aquecer o ar de jateamento, "vento", que por sua vez é jateado no próprio alto-forno.
A escória não é um desperdício. Ela pode ser usada de várias maneiras. Pode ser feita em tijolos e usada para construção, ou pode ser misturada com concreto. O concreto que contém escória de alto-forno é mais forte que o concreto comum e é quase branco puro, onde o concreto normal é cinza sujo.
Um alto-forno pode normalmente funcionar por 10 a 20 anos sem parar. Isto é chamado de "campanha".
Exemplo químico
À temperatura de 900-1600°C, ocorre uma redução com carbono:
| 1. | 3 Estilo de jogo 3 | Fe2O3 {\i1}Fe2O3 {\i1}Fe2O | ⟶ | 2 Estilo de jogo 2 | Fe3O4 {\i1}Fe3O {\i1}Fe3O |
| 2. | F e 3 O 4 + C {\i1}F e 3 O 4 + C Fe_{3}O_{4}+C} | ⟶ | 3 Estilo de jogo 3 | FeOFeOestilo de jogo | |
| 3. | F e O + C {\i1}F e O + C {\i1}displaystyle FeO+C | ⟶ | Fe {\i1}fe {\i1}fe {\i1}fe {\i}fe {\i}fe {\i}fe |
Agora o ferro foi feito.
Perguntas e Respostas
P: O que é um alto-forno?
R: Um alto-forno é um forno grande usado para fundir ferro a partir do minério.
P: Qual é o tamanho dos altos-fornos?
R: Os altos-fornos podem ter até 60 metros de altura e 15 metros de diâmetro.
Q: Qual é outro nome para um alto-forno?
R: Os altos-fornos também são chamados de fornos altos.
Q: De que materiais são feitos os altos-fornos?
R: Os altos-fornos geralmente são construídos com uma caixa de aço e tijolos feitos de óxido de magnésio ou outros materiais refratários.
P: Como o alto-forno é resfriado?
R: O alto-forno é resfriado com água que corre dentro de parte da caixa e dos tijolos.
P: Qual é o processo de fundição e como o ferro é produzido?
R: O processo de fabricação do ferro é a fundição, que envolve a remoção do oxigênio do minério de ferro. O carbono é usado no processo de redução, com o minério aquecido a uma temperatura alta. Isso resulta em ferro bruto, chamado de ferro-gusa.
P: Qual é a função do carbono no processo de redução para a produção de ferro?
R: O carbono retira facilmente o oxigênio do minério em altas temperaturas.
