Gabriel
Lima; Katyla Tayane ; Thayna Marinho; Vanessa Baltazar
Orientador:
Profa. Rebeca Piumbato Chaparro
FACULDADES
OSWALDO CRUZ
Bacharelado-Química
RESUMO: O
propósito desse trabalho é conhecer a produção do ferro por especificamente a
hematita e observar cálculos estequiométricos e de rendimento durante essa
produção. Para tanto, define-se o que é a hematita, é mostrado como ocorre a
produção do ferro nas siderúrgicas e apresenta-se
e exemplifica-se os cálculos estequiométricos envolvendo as reações durante
todo o processo da produção do ferro, estimando quantidades de produto e
reagente. Portanto, sua obtenção é de extrema importância devido a todos os
seus usos no cotidiano, só sendo possível determinar a quantidade de ferro a
ser obtida através do conhecimento do rendimento e da estequiometria.
PALAVRAS-CHAVE:
Estequiometria; Ferro; Hematita.
1 INTRODUÇÃO
O Brasil atualmente é o segundo
maior produtor de ferro do mundo segundo a UNCDAD (Conferência das Nações
Unidas para o Comercio e o Desenvolvimento). Essa produção ocorre em
siderúrgicas e o processo empregado é o de alto – forno. Calcário, hematita e
carvão coque são misturados e levados para o alto – forno; no fim de todas as
reações forma-se o ferro gusa. A hematita é obtida através da calcinação da goetita
(mineral de óxido de ferro com fórmula
química FeO[OH]) colocada ao forno em aproximadamente
400 °C. Segundo CARVALHO (2003), o minério hematítico é mais homogêneo, por isso
tem um alto teor de ferro. O ferro está presente no cotidiano do ser humano,
por isso é importante expandir um pouco do conhecimento. Atualmente no mundo o
ferro tem peso de 95% dos metais produzidos. É muito usado em carros, barcos e
edifícios pelo o baixo custo.
O
objetivo desse trabalho é conhecer a produção do ferro por especificamente a
hematita e saber um pouco das reações que ocorrem nessa produção.
2 HEMATITA
A hematita é o principal minério de
ferro de fórmula química Fe2O3. É encontrado em rochas
ígneas, metamórficas e, principalmente, em sedimentares. As grandes reservas
deste mineral encontram-se em Minas Gerais (Quadrilátero Ferrífero) e no Pará
(Serra dos Carajás), que são locais que possuem uma reserva tão grande de ferro
que colocam o Brasil entre os maiores produtores de ferro do mundo.
3 PRODUÇÃO
DO FERRO
Todo esse processo de produção do
ferro acontece em indústrias chamadas de siderúrgicas nas quais é usado um
equipamento chamado de Alto-forno (Figura 1):
|
Na parte superior é colocada uma
mistura de hematita, calcário e carvão coque que diminui o ponto de fusão da
hematita. Na parte inferior é introduzida uma corrente de ar quente que
resulta, em seguida, na combustão incompleta do carvão coque, formando monóxido
de carbono. Após isso, o monóxido de carbono reage com a hematita (Fe2O3),
resultando em óxido de ferro II e dióxido de carbono. E, por último, o óxido de
ferro II reage com o monóxido de carbono e forma o ferro metálico e o dióxido
de carbono.
As reações que ocorrem durante o
processo podem ser representadas pelas equações 1 a 4:
Equação
1: 2C(s) + O2(g) → 2 CO(g)
Equação
2: 3Fe2O3(s) +
CO(g) → 2 Fe2O4(s) + CO2(g)
Equação
3: Fe2O4(s) +
CO(g) → 3 FeO(s) +
CO2(g)
Equação
4: FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g)
4
ESTEQUIOMETRIA
A hematita apresenta em sua
composição 65% de ferro, 28% de oxigênio e 7% de outras substâncias. Logo, para
produzir uma grande quantidade de ferro, a quantidade de hematita tem que ser
maior ainda. Por exemplo, utilizando 1 tonelada de hematita, a quantidade de
ferro obtida seria ainda menor que 650kg, isso porque além de tal mineral ter
mais substâncias em sua composição, certa quantidade de ferro acaba se perdendo
durante todo processo, ou seja, é praticamente impossível haver 100% de
rendimento da produção do qualquer coisa, ainda mais neste processo em questão
que é feito com quantidades imensas de mineral, calcário e carvão coque.
Outro
exemplo:
Para 2
toneladas de hematita:
à Quantidade de ferro: 65% x 2
toneladas = 1300kg
à Quantidade de oxigênio: 28% x 2
toneladas = 560kg
à Quantidade de outras substâncias:
7% x 2 toneladas = 140kg
Supondo
um rendimento de 90%:
à Quantidade de ferro: 1300kg x
90% = 1170kg
à Quantidade de oxigênio: 560kg x
90% = 504kg
à Quantidade de outras
substâncias: 140kg x 90% = 126kg
Logo,
em 2 toneladas de hematita, só se conseguiria praticamente a metade dessa
quantidade em ferro, o que confirma a necessidade de grandes proporções de
hematita durante o processo para que se obtenha também bastante quantidade
desse elemento.
5
CONCLUSÃO
Portanto, conclui-se que a obtenção
de ferro através da hematita é de extrema importância, visto que o ferro tem
muitas aplicações no cotidiano. Além disso, é importante ressaltar a
necessidade do cálculo estequiométrico para a informação do rendimento, ou
seja, da quantidade de produto formada de acordo com os coeficientes da
equação. O calculo estequiométrico, quando em conjunto com um eficiente
aparelho de medição, pode informar a quantidade de hematita, calcário e carvão
coque serão utilizados e se há algum desperdício de reagentes na equação além
de manter a ordem de informações da produção.
6
REFERÊNCIAS
Associação Brasileira de Fundição, Metalurgia
do Ferro e do Aço. Disponível em:
<http://pt.slideshare.net/ABIFA_CCA/todo-o-processo-de-fabricao-de-ao-e-ferro>
Acesso em 06/09/2015.
Jennifer Rocha Vargas Fogaça, Produção
do Ferro. Disponível em:
Prof. Armin
Isenmann, O Processo do Alto-forno e a Produção de Aço. Disponível
em: <http://www.timoteo.cefetmg.br/site/sobre/cursos/quimica/repositorio/artigos/arq/Processo_do_Alto_Forno.pdf>
Acesso em 03/09/2015.
Grupo Alterosa, A Importância do Ferro. Disponível em:
BNDES, Minério de Ferro. Disponível em:
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