Ferroalloy - Ferroalloy

Ferro - liga refere-se a várias ligas de ferro com uma alta proporção de um ou mais outros elementos , como manganês (Mn), alumínio (Al) ou silício (Si). Eles são usados ​​na produção de aços e ligas. As ligas conferem qualidades distintas ao aço e ao ferro fundido ou desempenham funções importantes durante a produção e estão, portanto, intimamente associadas à indústria do ferro e do aço , o principal consumidor de ferroligas. Os principais produtores de ferroligas em 2014 foram China , África do Sul , Índia , Rússia e Cazaquistão , que responderam por 84% da produção mundial. A produção mundial de ferroligas foi estimada em 52,8 milhões de toneladas em 2015.

Compostos

As principais ferroligas são:

• FeAl - ferroalumínio
• FeB - ferroboron - 12–20% de boro , máx. 3% de silício , máx. 2% alumínio , máx. 1% de carbono
• FeCe - ferrocerium
• FeCr - ferrocromio
• FeMg - ferromagnésio
• FeMn - ferromanganês
• FeMo - ferromolibdênio - mín. 60% Mo, máx. 1% Si, máx. 0,5% Cu
• FeNb - ferronióbio
• FeNi - ferroníquel (e ferro-gusa de níquel )
• FEP - ferrophosphorus
• FeSi - ferrossilício - 15–90% Si
• FeSiMg - ferrossilício magnésio (com Mg 4 a 25%), também chamado de nodulizador
• FeTi - ferrotitânio - 10..30–65..75% Ti, máx. 5–6,5% Al, máx. 1–4% Si
• FeU - ferrouranium
• FeV - ferrovanádio
• Alguns - ferrotungsten

Produção, por processos

Evolução da produção global de ferroligas, por processos.

As ferroligas são produzidas geralmente por dois métodos: em alto-forno ou em forno elétrico a arco . A produção de alto-forno diminuiu continuamente durante o século 20, enquanto a produção de arco elétrico ainda está aumentando. Hoje, o ferromanganês ainda pode ser produzido de forma eficiente em um alto-forno, mas, mesmo neste caso, os fornos elétricos a arco estão se espalhando. Mais comumente, as ferro ligas são produzidas por reações carbotérmicas , envolvendo a redução de óxidos com carbono (como coque) na presença de ferro. Algumas ligas de ferro são produzidas pela adição de elementos ao ferro fundido.

Também é possível produzir ferro ligas somme por processos de redução direta . Por exemplo, o processo Krupp-Renn é usado no Japão para produzir ferroníquel .

Produção e consumo, por ferroligas

Ferrocrômio

Ferrocrômio

Os principais países produtores mundiais de minério de cromita em 2014 foram África do Sul (12 Mt), Cazaquistão (3,7 Mt), Índia (3,5 Mt) e Turquia (2,6 Mt). A maior parte da produção de minério de cromita foi fundida em fornos elétricos a arco para produzir ferrocromio para a indústria metalúrgica. Os principais países produtores mundiais de ferrocromo em 2014 foram China (4,5 Mt), África do Sul (3,6 Mt), Cazaquistão (1,2 Mt) e Índia (0,9 Mt). A maior parte das 11,7 Mt de ferrocromio produzidas mundialmente foi consumida na fabricação de aço inoxidável, que totalizou 41,7 Mt em 2014.

Ferromanganês

Duas ferroligas de manganês, ferromanganês e silicomanganês, são ingredientes essenciais para a produção de aço. A China é o maior produtor mundial de ferroligas de manganês (2,7 Mt), com produção muito maior do que a dos próximos três grandes produtores - Brasil (0,34 Mt), África do Sul (0,61 Mt) e Ucrânia (0,38 Mt) - combinados.

Ferromolibdênio

Os principais produtores de ferromolibdênio são Chile (16.918 t), China (40.000 t) e Estados Unidos, que responderam por cerca de 78% da produção mundial de minério de molibdenita em 2008, enquanto Canadá, México e Peru responderam pelo restante. Os concentrados de molibdenita são torrados para formar óxido molíbdico, que pode ser convertido em ferromolibdênio, produtos químicos de molibdênio ou metal molibdênio. Embora os Estados Unidos tenham sido o segundo maior produtor mundial de molibdênio em 2008, importaram mais de 70% de suas necessidades de ferromolibdênio em 2008, principalmente para a indústria de aço (83% do ferromolibdênio consumido).

Ferroníquel

Em 2014, cerca de 33% do novo níquel anual do mundo era ferroníquel , um extenso artigo de revisão publicado por Swartzendruber et al em 1991. Muitos dos meteoritos que caem na Terra são ferroníquel e tomam a forma de kamacita e / ou taenita . O ferroníquel tem uma estrutura cristalina cúbica centrada na face (via Ni). Pode assumir a forma de ferrita , martensita ou austenita . O sistema binário Fe-Ni foi investigado para fins analógicos ao aço porque a presença de níquel em aços de alta liga, como aços inoxidáveis ​​austeníticos e aços maraging, é um fator chave para a transição de ferrita cúbica centrada no corpo para cúbica centrada na face austenita.

No final do século 20, 60% da produção de níquel baseava-se na fundição mate de minérios sulfetados, que não se prestava à produção de ferroníquel. De acordo com dados de 2003, a participação de lateritas na produção de níquel primário foi de 42%. A produção anual mundial de ferroníquel em 2014 foi de cerca de 250.000 toneladas. Os dois maiores produtores foram BHP Billiton e Société Le Nickel . Os minérios de laterita são freqüentemente usados ​​para abastecer o processo de produção. O processo RKEF é freqüentemente usado. O consumo de energia por tonelada de produto é alto para minérios de laterita por causa da alimentação de baixo teor e, portanto, produz muita escória residual e poluição gasosa. Geralmente, mais de 90% da produção do forno é na forma de escória . A técnica de refino de ferroníquel fundido é um tópico para especialistas e, devido à variabilidade do conteúdo do minério, os processos podem até precisar ser ajustados por fonte: por exemplo, o processo Larco de minérios gregos. "A principal razão para adicionar níquel em ligas ferrosas é promover uma microestrutura austenítica . O níquel geralmente aumenta a ductilidade, a tenacidade e a resistência à corrosão." O ferro-gusa de níquel se distingue do ferroníquel pela fração de baixo peso do primeiro (4–10%) de níquel e alto teor de carbono (> 3%). Em contraste, o ferroníquel é uma liga binária relativamente pura.

Em 2008, os principais países produtores de ferroníquel foram Japão (301.000 t), Nova Caledônia (144.000 t) e Colômbia (105.000 t). Juntos, esses três países respondem por cerca de 51% da produção mundial, se a China for excluída. Ucrânia, Indonésia, Grécia e Macedônia, em ordem decrescente de produção de peso bruto, produziram entre 68.000 te 90.000 t de ferroníquel, representando um adicional de 31%, excluindo a China. A China foi excluída das estatísticas porque sua indústria produziu grandes tonelagens de ferro-gusa de níquel, além de um espectro de tipos convencionais de ferroníquel, para uma produção combinada estimada de 590.000 t de peso bruto. O teor de níquel de produtos chineses individuais variava de cerca de 1,6% a até 80%, dependendo do uso final do cliente.

Nos Estados Unidos, a indústria do aço foi responsável por praticamente todo o ferroníquel consumido em 2008, com mais de 98% usado em aços inoxidáveis ​​e resistentes ao calor; nenhum ferroníquel foi produzido nos Estados Unidos em 2008.

O ferro-gusa de níquel é um ferroníquel de baixo teor fabricado na China, muito popular desde a década de 2010.

Ferrossilício

Ferrossilício

O consumo de ferroligas de silício é impulsionado pela produção de ferro fundido e aço, onde ligas de silício são usadas como desoxidantes. Algum metal de silício também foi usado como um agente de liga com o ferro. Com base no conteúdo de silício, a produção líquida de ferrossilício e ligas diversas de silício nos EUA foi de 148.000 t em 2008. A China é o principal fornecedor, que em 2008 produziu mais ferrossilício (4,9 Mt) do que o resto do mundo combinado. Outros grandes fabricantes são a Noruega (0,21 Mt), a Rússia (0,85 Mt) e os EUA (0,23 Mt).

Ferrotitanium

O titânio é usado na fabricação de aço para desoxidação, controle de tamanho de grão e controle e estabilização de carbono e nitrogênio. Durante a fabricação de aço, o titânio é geralmente introduzido como ferrotitânio por causa de sua temperatura de fusão relativamente baixa e alta densidade. Aços com teor de titânio relativamente alto incluem aços de baixa liga livre de intersticial, inoxidável e de alta resistência. O ferrotitânio é geralmente produzido por fusão por indução de sucata de titânio com ferro ou aço; no entanto, também é produzido diretamente a partir de concentrados minerais de titânio. Os graus padrão de ferrotitânio são 30% e 70% titânio. O ferrossilício-titânio também é produzido para permitir a adição simultânea de silício e titânio. Os principais países produtores de ferrotitânio incluem Brasil, China, Índia, Japão, Rússia, Ucrânia, Reino Unido e Estados Unidos.

Ferrotungstênio

O tungstênio é um importante elemento de liga em aços de alta velocidade e outros aços-ferramenta, e é usado em menor extensão em alguns aços inoxidáveis ​​e estruturais. O tungstênio é frequentemente adicionado aos fundidos de aço como ferrotungstênio, que pode conter até 80% de tungstênio. A produção mundial de ferrotungstênio é dominada pela China, que em 2008 exportou 4.835 t (peso bruto) da liga. O ferrotungstênio é relativamente caro, com preços em torno de US $ 31-44 por quilo de tungstênio contido.

Ferrovanadium

Pedaços de ferrovanádio

Em 2008, China, Rússia (12.000 t) e África do Sul (17.000 t) responderam por 98% da produção mundial da mina de vanádio. Nesses três países, o vanádio foi recuperado principalmente de minério de magnetita contendo titânio processado para produzir ferro-gusa. O processo envolve a redução aluminotérmica de óxido de vanádio (V) , alumínio (como coletor de óxido) e sucata de ferro. Isso produz uma escória contendo 20% a 24% de pentóxido de vanádio, que pode ser posteriormente processada em ferrovanádio contendo 40% a 50% de vanádio. Das 5.090 t de vanádio consumidas nos Estados Unidos em 2008, 84% vieram do ferrovanádio e quase todo (99%) foi para a fabricação de aço.

Referências

 Este artigo incorpora  material em domínio público do United States Geological Survey documento: "Ligas" (PDF) .