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Mineração

Pelotas para exportação

Empresa inova no sistema produtivo de aglomerados de minério de ferro

Em Ubu (ES),  pelotas são embarcadas para o exterior

samarcoEm Ubu (ES), pelotas são embarcadas para o exteriorsamarco

Uma nova tecnologia, mais eficiente e econômica, para verificar o percentual de recobrimento de pelotas de ferro usadas na fabricação de aço, foi desenvolvida pela Samarco, empresa brasileira de mineração. As pelotas são aglomerados de minério de ferro (óxido de ferro ou hematita – Fe2O3), com diâmetro que varia de 6,3 a 16 milímetros. Elas são produzidas a partir da transformação de minerais de baixo teor em um produto nobre, de alto valor agregado. O desafio é minimizar a tendência de colagem desse tipo de produto nos reatores dos clientes da Samarco durante o processo de redução, quando as pelotas precisam ser transformadas em ferro metálico (Fe), com a retirada do oxigênio, num processo químico chamado redução – o contrário da oxidação.

As pelotas são o principal produto da empresa que as exporta para mais de 20 países como matéria-prima no processo de obtenção do aço. O processo de redução é feito em reatores que operam a elevadas temperaturas, podendo chegar a 950°C em algumas regiões do forno. A técnica de processo da Samarco, Heidy de Oliveira Simões, explica que a temperatura e a pressão têm uma relação direta com a produtividade dos reatores. “Mas isso tem limite, porque o aumento de temperatura favorece a formação de um fenômeno em que as pelotas colam umas nas outras, denominado clustering, prejudicando a permeabilidade do leito e impactando na produtividade.”

O caminho do minério para chegar até essa fase é longo. O processo começa com a extração no complexo de minas a céu aberto de Germano e Alegria, nos municípios de Mariana e Ouro Preto (MG), onde a Samarco possui reservas de cerca de 3 bilhões de toneladas do produto. Toda a produção de minério e a remoção de material estéril são realizadas com equipamentos móveis de grande porte. “Em seguida, o minério é transportado aos concentradores por sistemas de correias que dispensam o uso de caminhões, reduzindo a geração de poeira e ruído.”

pelotas esbranquiçadas com  substâncias anticolagem e sem recobrimento, mais escura

SamarcoPelotas esbranquiçadas com substâncias anticolagem e sem recobrimento, mais escuraSamarco

Nesses concentradores, localizados em duas plantas industriais na unidade de Germano, o minério proveniente da mina é britado, moído e separado de suas impurezas por meio de flotação reversa, processo utilizado de forma pioneira pela Samarco no qual o contaminante é flotado – e não o produto. Depois desse beneficiamento, o material, que tinha um teor de ferro de 46%, passa a ter 67,5%, além das especificações químicas e físicas necessárias para as fases subsequentes. A esse minério fino e concentrado é acrescentada água, transformando-o numa polpa com consistência semelhante à da lama. Composta por 70% de minério de ferro e 30% de água, essa polpa é então transferida a tanques de estocagem para, em seguida, ser transportada até as usinas de pelotização em Ubu, no Espírito Santo. Três minerodutos, com cerca de 400 quilômetros cada um, permitem esse transporte. Na prática, eles são grandes canos enterrados a cerca de 1,5 metro de profundidade, por onde a polpa de minério é transportada.

Impulso na montanha
O primeiro mineroduto, com trechos de tubos com 18, 20 e 22 polegadas de diâmetro, foi instalado em 1977 e tem capacidade para transportar 15,3 milhões de toneladas por ano. O segundo, com diâmetro variando entre 14 e 16 polegadas, começou a funcionar em 2008 e pode carregar até 8,5 milhões de toneladas anualmente. O mais novo opera desde abril deste ano, com diâmetros de 20 e 22 polegadas e capacidade de transporte de 20 milhões de toneladas anuais. Os minerodutos funcionam por meio de bombeamento realizado em estações de bombas localizadas de Mariana até Matipó (MG). “Nesta última cidade, a Samarco conta com estações de bombas que impulsionam a polpa de minério na subida da serra do Caparaó”, explica Vitor Quites, gerente do mineroduto da empresa. “Nas cidades de Guaçuí e Alegre (ES) temos estações de válvulas, que controlam o fluxo na descida da serra, pelo lado capixaba. Após essas cidades, a polpa segue até a unidade de Ubu.” Em sua viagem de três dias pelos dutos, o minério passa por 25 cidades, de Minas Gerais ao Espírito Santo.

Esteira com as pelotas

samarcoEsteira com as pelotassamarco

Os minerodutos são feitos de aço de alta resistência para evitar a abrasão que o minério poderia causar em sua passagem, segundo Quites. Além de ser um método mais econômico de transporte, eles não causam impactos relevantes ao meio ambiente ou nas comunidades por onde passam. “Os dutos consomem pouca energia, não geram ruídos, não emitem dióxido de carbono (CO2) nem dispersam material particulado (poeira ou pó de minério)”, garante Quites. “Além disso, por serem enterrados, eles não causam interferências em rodovias, ferrovias ou pontes nem nas áreas urbanas dos municípios. Outro ponto importante é a segurança associada a este tipo de transporte, dado ainda mais relevante se comparado aos transportes rodoviários e ferroviários.”

Depois que chega à unidade de Ubu, a polpa passa por um processo de filtragem, para remoção de parte da água e produção de pellets. Em seguida, tem-se a adição de insumos (carvão, calcário e agente aglomerante) e inicia-se o processo de aglomeração, responsável pela produção das pelotas cruas. Por fim, elas passam por uma etapa de endurecimento (queima) e depois são peneiradas, para remoção do material com granulometria inadequada. Após essa etapa, as pelotas recebem um spray de um óxido refratário, na forma de solução aquosa (ou seja, o produto misturado com a água). Essa adição ocorre mais especificamente nas torres de transferência, antes de as pelotas serem empilhadas nos pátios de estocagem ou enviadas às empresas compradoras.

O spray forma uma camada de óxido refratário na superfície das pelotas (resistente a altas temperaturas), denominado de agente de recobrimento (coating) ou agente anticolagem. Esta aplicação objetiva minimizar a tendência das pelotas de colarem durante o processo de redução, atuando como uma barreira física entre elas. “Para aumentar a competitividade do nosso produto, é preciso quantificar o recobrimento, ou seja, saber quanto da superfície de cada pelota está recoberta com o óxido refratário”, explica Heidy. “A diminuição da ocorrência do clustering é essencial para a estratégia da Samarco no mercado de redução direta.”

infográfico: Ana Paula Campos / Ilustração: Alexandre AffonsoTempo do recobrimento
Segundo Heidy, antes da inovação da Samarco, o teste para verificar o recobrimento das pelotas só era possível com base em uma análise padronizada (ISO 11256), teste realizado à temperatura de 850ºC simulando o processo de redução. “O problema era o elevado tempo de duração do teste: 12 horas para concluir um único resultado”, conta. “Com isso, um navio de 45 mil toneladas era carregado antes mesmo de uma análise de determinação do índice de colagem ter sido liberada.” A nova tecnologia analisa o recobrimento das pelotas por meio de um equipamento, composto basicamente por uma câmera, que captura a imagem das pelotas, e um algoritmo (programa de computador), que calcula o índice de recobrimento da pelota. O resultado mostra o porcentual da superfície da pelota recoberta com este produto à base de óxido refratário (coating). A grande vantagem é que o teste de cada amostra não demora mais do que uma hora e meia.

Em números, a nova metodologia diminuiu em 88% o tempo de resposta para se determinar a tendência de colagem durante o processo de redução. Isso gerou uma economia anual para a Samarco na realização dos testes de R$ 193,3 mil referente à não realização dos testes das parciais de embarque (os resultados declarados no certificado de embarque, relativo ao composto representativo de toda carga, continuam sendo realizados com base na norma ISO 11256 por questões contratuais). Por esse mesmo motivo, a inovação da empresa também trouxe ganhos ambientais: 300 quilos de dióxido de carbono (CO2) deixam de ser emitidos por ano pela redução do número de testes realizados com base na ISO 11256. “Os resultados fornecidos pela metodologia desenvolvida tornam possível a tomada de decisões estratégicas durante o carregamento do navio, garantindo a alta performance do produto nos reatores dos clientes”, diz Heidy.

Segundo o chefe de Departamento da Engenharia de Processos da Samarco, Thiago Marchezi Doellinger, o equipamento é pioneiro e estuda-se o depósito de uma patente no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI). “Essa é uma ferramenta que nos ajudará a trabalhar de forma proativa num mercado cada vez mais competitivo e exigente”, diz. “A relevância do mercado de redução direta para a Samarco já está mais do que evidenciada e são ferramentas como essas que possibilitarão nos destacarmos no mercado de commodity como fornecedor preferencial para os nossos clientes. Para a empresa, a resposta rápida é essencial. O novo método, além de mais eficiente, é econômico e amigável em termos de segurança e meio ambiente. Por isso, sua adoção na rotina é de grande ganho para a empresa e toda a cadeia produtiva.”

Fundada em 1977, a Samarco é uma empresa brasileira de capital fechado, controlada em partes iguais por duas acionistas, a Vale e a BHP Billiton Brasil, de origem inglesa e australiana. É uma das principais companhias nacionais de mineração e a segunda maior no mercado mundial de pelotas de minério de ferro, além der ser uma das maiores exportadoras do Brasil. “Com clientes em mais de 20 países, a empresa tem, atualmente, capacidade nominal de produção de 30,5 milhões de toneladas anuais de pelotas, gerando cerca de 3 mil empregos diretos e cerca 3,4 mil empregos indiretos”, diz Quites. “Com sede em Belo Horizonte, a empresa possui duas unidades industriais, em Minas Gerais e no Espírito Santo, um terminal marítimo próprio em Ubu (ES) e três escritórios de vendas em Amsterdã, na Holanda, Hong Kong, na China, e Vitória (ES).

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