Propriedades
- Símbolo Atômico: Fe
- Número atômico: 26
- Categoria do Elemento: Metal de Transição
- Densidade: 7,874 g / cm 3
- Ponto de fusão: 2800 ° F (1538 ° C)
- Ponto de ebulição: 5182 ° F (2862 ° C)
- Dureza de Moh: 4
Características
O ferro puro é um metal prateado que conduz bem o calor e a eletricidade.
O ferro é muito reativo para existir sozinho, por isso só ocorre naturalmente na crosta terrestre como minérios de ferro, como hematita, magnetita e siderita.
Uma das características identificadoras do ferro é que ele é fortemente magnético . Expostos a um forte campo magnético, qualquer peça de ferro pode ser magnetizada. Os cientistas acreditam que o núcleo da Terra é composto de cerca de 90% de ferro. A força magnética produzida por este ferro é o que cria os pólos norte e sul magnéticos.
História
O ferro foi provavelmente descoberto e extraído como resultado da queima de madeira em cima de minérios contendo ferro. O carbono dentro da madeira teria reagido com o oxigênio no minério, deixando um metal de ferro macio e maleável . A fundição de ferro e o uso de ferro para fabricar ferramentas e armas começaram na Mesopotâmia (atual Iraque) entre 2700 e 3000 aC. Nos 2000 anos seguintes, o conhecimento da fundição de ferro se espalhou para o leste na Europa e África durante um período conhecido como a Idade do Ferro.
A partir do século XVII, até que um método eficiente para produzir aço foi descoberto em meados do século XIX, o ferro era cada vez mais utilizado como material estrutural na fabricação de navios, pontes e edifícios. A Torre Eiffel, construída em 1889, foi feita usando mais de 7 milhões de quilos de ferro forjado.
Ferrugem
A característica mais problemática do ferro é sua tendência a formar ferrugem.
A ferrugem (ou óxido férrico) é um composto marrom e friável que é produzido quando o ferro é exposto ao oxigênio. O gás oxigênio contido na água acelera o processo de corrosão . A taxa de ferrugem - a rapidez com que o ferro se transforma em óxido férrico - é determinada pelo teor de oxigênio da água e pela área de superfície do ferro. A água salgada contém mais oxigênio que a água doce, e é por isso que a água salgada enferruja mais rapidamente do que a água doce.
A ferrugem pode ser evitada revestindo ferro com outros metais quimicamente mais atrativos ao oxigênio, como o zinco (o processo de revestimento de ferro com zinco é chamado de " galvanização "). No entanto, o método mais eficaz de proteção contra a ferrugem é o uso de aço.
Aço
O aço é uma liga de ferro e vários outros metais, que são usados para melhorar as propriedades (força, resistência à corrosão, tolerância ao calor, etc.) do ferro. Mudar o tipo e quantidade dos elementos ligados com ferro pode produzir diferentes tipos de aço.
Os aços mais comuns são:
- Aços de carbono, que contêm entre 0,5-1,5% de carbono. Estes são os aços mais comuns e são utilizados para carrocerias de automóveis, cascos de navios, facas, máquinas e todos os tipos de suportes estruturais.
- Aços de baixa liga, que contêm 1-5% de outros metais (freqüentemente níquel ou tungstênio ). O aço de níquel é capaz de suportar altos níveis de tensão e é, portanto, frequentemente usado na construção de pontes e na fabricação de correntes para bicicletas. Os aços de tungstênio mantêm sua forma e resistência em ambientes de alta temperatura e são usados em aplicações rotativas de impacto, como brocas de perfuração.
- Aços de alta liga, que contêm 12-18% de outros metais, são usados apenas em aplicações especiais devido ao seu alto custo. Um exemplo de um aço de alta liga é o aço inoxidável, que geralmente contém cromo e níquel, mas também pode ser ligado a vários outros metais. O aço inoxidável é muito resistente e altamente resistente à corrosão.
Produção
A maior parte do ferro é produzida a partir de minérios encontrados perto da superfície da terra. Técnicas de extração modernas usam altos-fornos, que são caracterizados por suas pilhas altas (estruturas semelhantes a chaminés). O ferro é derramado nas pilhas juntamente com coque (carvão rico em carbono) e calcário (carbonato de cálcio). Atualmente, o minério de ferro normalmente passa por um processo de sinterização antes de entrar na pilha. Este processo forma pedaços de minério que estão entre 10-25 mm, que são então misturados com coque e calcário.
O minério sinterizado, coque e calcário são então despejados na pilha onde queima a temperaturas de 1800 ° C. A Coca-Cola queima como fonte de calor e, junto com o oxigênio que é injetado no forno, ajuda a formar o monóxido de carbono do gás redutor. O calcário mistura-se com impurezas no ferro para formar escória. A escória é mais leve que o minério de ferro fundido, por isso sobe à superfície e pode ser facilmente removida. O ferro quente é então despejado em moldes para produzir ferro-gusa ou diretamente preparado para a produção de aço.
O ferro-gusa ainda contém entre 3,5-4,5% de carbono, juntamente com outras impurezas, e é frágil e difícil de trabalhar. Vários processos são usados para reduzir as impurezas de fósforo e enxofre no ferro-gusa, a fim de produzir ferro fundido. O ferro forjado, que contém menos de 0,25% de carbono, é resistente, maleável e facilmente soldável, mas é muito mais trabalhoso e caro de produzir do que o aço de baixo carbono.
Em 2010, a produção global de minério de ferro foi de cerca de 2,4 bilhões de toneladas. A China, o maior produtor, respondeu por cerca de 37,5% de toda a produção, enquanto outros importantes países produtores incluem Austrália, Brasil, Índia e Rússia.
Aplicações
O ferro já foi o principal material estrutural, mas há muito foi substituído pelo aço na maioria das aplicações. No entanto, o ferro fundido ainda é usado em tubulações e para fabricar peças automotivas, como cabeçotes de cilindros, blocos de cilindros e caixas de câmbio. Ferro forjado ainda é usado para produzir itens de decoração para casa, como racks de vinho, castiçais e hastes de cortina.
Referências
Rua, Arthur. & Alexander, WO 1944. Metais no Serviço do Homem . 11th Edition (1998).
A Associação Internacional de Ferro Gusa.
Fonte: www.pigiron.org.uk
USGS. Mineral Commodity Summaries: Iron and Steel (2011).
Fonte: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/iron_&_steel