Tarefa 3

ENG06638-Introdução à Engenharia Metalúrgica
Nestor Cezar Heck / UFRGS - DEMET
TAREFA 3
Texto: A metalurgia extrativa
Atenção: unidades das variáveis estão dentro de colchetes [x].
Não é necessário imprimir esta folha para responder às questões propostas.
O ferro é extraído da natureza (para a produção de aço) a partir do minério hematítico –
quimicamente, o óxido Fe2O3. Este óxido é reduzido pelo monóxido de carbono, CO(g), obtido
a partir de um material carbonoso denominado coque, dando outro óxido de ferro: a magnetita,
Fe3O4. Esta, por sua vez, ao ser reduzida pelo CO, nos dá a wustita, FeO, que, ao ser
reduzida, também pelo CO, finalmente nos dá o ferro (gusa) no estado líquido. Em cada uma
destas reduções produz-se, também, CO2.
Simplificadamente, a seqüência de redução dos óxidos é a seguinte:
Fe2O3  Fe3O4  FeO  Fe
A massa de coque utilizado (em quilogramas) para produzir uma tonelada de ferro gusa é
denominado coke rate (da língua inglesa: taxa de coque), dado nas seguintes unidades:
quilogramas de coque / tonelada de gusa. Quanto menor for este número, melhor – pois o
coque é um insumo de custo muito elevado.
Com base nas equações estequiométricas sugeridas acima pode-se calcular o coke rate
teórico – na verdade este será o menor valor possível (o que significa o máximo de eficiência).
Por uma série de razões, não é possível atingi-lo, gastando-se mais coque do que esse valor
por tonelada de gusa produzido!
Questão: Calcule o coke rate teórico.
Roteiro:
1) Escreva uma reação de redução para cada um dos óxidos de ferro como, por exemplo,
para a redução da wustita a Fe:
FeO + CO = Fe + CO2
Comece com a hematita (Fe2O3) produzindo magnetita (Fe3O4), e assim por diante.
2) Faça o balanço de massa com as reações – ou seja, ajuste a estequiometria das reações –
de modo que a quantidade de ferro inicial do Fe2O3 (dada em mols, para melhor
compreensão) se conserve! (Obedeça Lavoisier: nada se cria, nada se perde!).
3) Contabilize, depois, o número de mols de CO empregados em cada uma, de modo a ter o
número total de mols de CO utilizado.
4) O número total de mols de CO e o número total de mols de C são idênticos! Assim, sabendose um, sabe-se o outro! Transforme-o de mol para massa (de preferência quilogramas) de
C. Faça o mesmo com o Fe.
5) Com as massas, calcule o quociente massa de C / massa de Fe e dê o resultado em:
[kg] coque / [t] de ferro!
Atenção:
O coque, neste cálculo teórico, é composto integralmente por carbono; já o ferro gusa é
composto apenas por ferro.