O processo produtivo do coque e sua importância na siderurgia

O aço é um material altamente difundido na sociedade hoje, e foi desenvolvido na Revolução Industrial como uma melhoria ao ferro. Por ter um baixo custo de produção, o aço passou a representar 90% dos metais consumidos pelas indústrias. Entenda sobre o processo produtivo do coque e sua importância na siderurgia e na produção do Aço.

Como é possível imaginar, o aço é presente do cotidiano de todas as pessoas, tanto nas casas e escritórios quanto na infraestrutura das cidades como em prédios, pontes, rodovias, entre outros.

Sua produção acontece nas siderúrgicas a partir do óxido de ferro misturado com areia fina e carvão. Este carvão pode ser mineral ou vegetal. Então, para que o aço seja produzido, é utilizado um equipamento chamado alto-forno, onde acontece a reação química para separar o ferro de seu minério. Para que isso aconteça utiliza-se o coque, que é um agente redutor proveniente do carvão mineral.

É importante entender que o carvão mineral usado na siderurgia a coque, integrada, é chamado de coque coqueificável. Ou seja, uma substância essencial na redução do minério de ferro a minério metálico. Assim, o coque será obtido a partir da destilação do carvão mineral em fornos, sem oxigênio e em um determinado tempo.

Neste processo industrial acontece a formação do gás de coqueria, alcatrão e outros produtos químicos.

Tipos de usinas siderúrgicas

As usinas são classificadas conforme o tipo de processo produtivo, podendo ser integradas semi integradas e não integradas.

Integradas

Nestas usinas acontecem três fases básicas: redução, refino e laminação. Estas usinas participam de todo o processo produtivo do aço.

Semi integradas

Neste tipo de usina, por outro lado, são duas fases: refino e laminação. Nestas usinas há utilização de ferro gusa, ferro esponja ou sucata metálica que serão transformados em aço. Estas matérias primas são obtidas de terceiros para então realizar o processo produtivo do aço.

Não integradas

Diferente dos outros dois tipos de usinas, as não integradas operam apenas a etapa de processamento. Esta etapa pode ser tanto a laminação quanto a redução.

Processo produtivo do aço

Utilizando um exemplo de uma usina integrada, que realiza o processo produtivo completo, existem algumas etapas que devem ser respeitadas. Estas são a preparação da carga, redução, refino e laminação.

Preparação da carga

Para iniciar o processo produtivo há a preparação da carga, que é fazer um aglomerado de minério de ferro utilizando cal e finos de coque. Essa etapa resultará no sinter e no coque. O coque é produzido quando o carvão utilizado é processado na coqueria.

Redução

A seguir acontece o carregamento das matérias primas para o alto forno, que vai proporcionar a separação do ferro de seu minério.

Assim, a redução do minério de ferro em metal líquido resulta em um produto chamado ferro-gusa. No ferro-gusa há um alto teor de carbono, que deve ser refinado para que a produção do aço ocorra.

Refino

A próxima etapa é o refino do ferro-gusa, onde parte do teor de carbono e outras impurezas do ferro-gusa são removidas.

Laminação

Finalmente, a laminação do aço acontece em uma etapa de conformação mecânica. Como consequência dessa etapa, o aço ganha um novo perfil, reduzindo espessura e aumentando comprimento e largura.

A transformação do carvão mineral em coque

A coqueria se trata de uma parte da usina siderúrgica que é responsável pela produção do coque. Este produto é o maior fornecedor de calor para o alto-forno, sendo indispensável na produção de aço.

O coque se trata de um material semelhante a uma rocha porosa, com o tamanho de aproximadamente uma mão fechada. Ele é a fonte de carbono para o aço e também influencia no rendimento do alto-forno.

Esse processo de coqueificação do carvão mineral foi o que permitiu que a fabricação de ferro fosse aperfeiçoada. Consequentemente, resultando no aço que é produzido usando o coque nas usinas siderúrgicas.

Processo produtivo da coqueria

A coqueria é uma etapa essencial da produção do aço, pois é onde se produz o coque a ser utilizado como combustível e agente redutor no processo produtivo do aço.

A primeira etapa para a produção do coque acontece durante o aquecimento do carvão a até 350 ºC. Assim, há vaporização da umidade e início da desvolatilização.

Depois, na segunda etapa, também conhecida como fase plástica, a temperatura sobe e fica entre 350 e 500 ºC. Nessas condições acontece a decomposição do carvão em alcatrão e gases, qua são diluídos pelo líquido formado.

Por fim, a terceira etapa consiste em uma temperatura que começa em 500 ºC e chega até 1000 ºC no final do processo produtivo. É nessa etapa de solidificação que a pasta líquida formada perde ainda mais material volátil, consequentemente começa a trincar para formar o semicoque e então o coque.

Nessa transição do semicoque para o coque os gases gerados são caracterizados pelo aumento do hidrogênio e a redução do metano, sendo que o semicoque se transforma em coque apenas quando a temperatura passa de 950 para 1000 ºC.

Depois de formado, o coque ainda fica no forno até que a temperatura do produto seja homogeneizada e as propriedades físicas e metalúrgicas sejam reguladas também.

É só depois de todo esse processo que o coque está pronto para ser utilizado na produção do aço, deixando o material final mais interessante e competitivo.

Utilização do coque na etapa de redução

Durante o processo produtivo do aço, conforme mencionado acima, o coque é utilizado como combustível e agente redutor. Considerando a segunda aplicação, o coque é o agente redutor justamente na etapa de redução.

E é nesse momento do processo que o ferro gusa é produzido. Assim como o aço, o ferro gusa é uma liga composta de ferro e carbono. Porém, existem outros elementos presentes como o manganês, silício e enxofre, além de uma concentração maior de carbono no ferro gusa.

A produção do ferro gusa é muito importante para o setor siderúrgico, visto que correspode a grande parte do custo da produção do aço.

Dessa forma, é possível entender que os usos do coque no processo produtivo do aço é importante e essencial para obter um produto de maior qualidade.