steel industry in brazil 2010 to 2025 - cgee and abm

8/8/2019 Steel Industry in Brazil 2010 to 2025 - CGEE and ABM

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SRIE DOCUMENTOS TCNICOS

NOVEMBRO 2010 - N 09

Siderurgia no Brasil2010-2025


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A Srie Documentos Tcnicos tem o objetivo de divulgar resultados de estudos e anlises

realizados pelo Centro de Gesto e Estudos Estratgicos (CGEE) com a participao de

especialistas e instituies vinculadas aos temas a que se refere o trabalho.

Textos com indicao de autoria podem conter opinies que no refletem necessariamente

o ponto de vista do CGEE.


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Organizao Social supervisionada pelo Ministrio da Cincia e Tecnologia - MCT


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Centro de Gesto e Estudos Estratgicos (CGEE)O Centro de Gesto e Estudos Estratgicos (CGEE) uma associao civil sem fins lucrativos e de interesse pblico, qualificada comoOrganizao Social pelo executivo brasileiro, sob a superviso do Ministrio da Cincia e Tecnologia. Constitui-se em instituio dereferncia para o suporte contnuo de processos de tomada de deciso sobre polticas e programas de cincia, tecnologia e inovao(CT&I). A atuao do Centro est concentrada nas reas de prospeco, avaliao estratgica, informao e difuso do conhecimento.

PRESIDENTALucia Carvalho Pinto de Melo

DIRETOR EXECUTIVOMarcio de Miranda Santos

DIRETORESAntnio Carlos Filgueira GalvoFernando Cosme Rizzo Assuno

EDIOEREVISO|Tatiana de Carvalho PiresDESIGNGRFICO|Eduardo OliveiraDIAGRAMAO|Vincius Romualdo

APOIOTCNICO|Maria Beatriz Pereira Mangas

C389sSiderurgia no Brasil 2010-2025; subsdios para tomada de

deciso Braslia: Centro de Gesto e Estudos Estratgicos, 2010.

112p.; il, 24 cm (Srie Documentos Tcnicos, 9)

1. Siderurgia do futuro - Brasil. 2. Estratgia setorial - Brasil. I.CGEE. II. Ttulo.

CDU 669.1(81)

Centro de Gesto e Estudos EstratgicosSCN Qd 2, Bl. A, Ed. Corporate Financial Center sala 110270712-900, Braslia, DFTelefone: (61) 3424.9600http://www.cgee.org.br

Esta publicao parte integrante das atividades desenvolvidas no mbito do Contrato de Gesto CGEE 11 Termo Aditivo - Ao/Subao:Tecnologias Crticas em Setores Econmicos Estratgicos - 51.4.1/MCT/2007.

Todos os direitos reservados pelo Centro de Gesto e Estudos Estratgicos (CGEE). Os textos contidos nesta publicao podero serreproduzidos, armazenados ou transmitidos, desde que citada a fonte.Sugesto de citao: CGEE, ttulo, autoria, ano de publicao, CGEE: Braslia.Impresso em 2010.


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CONSULTORES

EQUIPETCNICADO CGEEElyas Ferreira de Medeiros (coordenador)

SUPERVISOFernando Cosme Rizzo Assuno


Andr Luiz V. da Costa e SilvaAntnio Cezar Faria Vilela

Boaventura Mendona dAvila FilhoCarlos Augusto Oliveira

Claudio Parra De Lazzari

Carlos HoffmannEduardo OsrioErnandes Marcos da Silveira Rizzo

Ivani de S. BottJacques Marcovitch

Joel Souza DutraJos Carlos DAbreu

Jos Murilo MouroKatsujiro SusakiLauro Chevrand

Luis Cludio Pinto OliveiraMarcelo de Matos

Mauro Ottoboni PinhoPatrcia Helena Gambogi BsonPaulo Ludmer

Pedro BragaRonaldo Santos Sampaio

Srgio de Jesus PereiraSrgio Valdir Bajay


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SUMRIO

APRESENTAO

TEMASTECNOLGICOSABORDADOSNESTETRABALHO

TECHNLOGICALTHEMESCOVEREDINTHISSTUDY

INTRODUO

CAPTULO 1

MATRIAS-PRIMAS 1.1 Rotas tecnolgicas 17

1.2 Minrio de ferro 20

1.3 Carvo mineral 25

1.4 Carvo vegetal 31

CAPTULO 2

REDUO

2.1 Pelotizao e sinterizao 37

2.2 Alto-forno a coque 40

2.3 Alto-forno a carvo vegetal 43

2.4 Reduo direta e processos emergentes de reduo 45

CAPTULO 3

REFINOPRIMRIO (ACIARIA)

3.1 Aciaria LD 51

3.2 Aciaria eltrica 56

3.3 Produo direta de ao 60


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CAPTULO 4

LINGOTAMENTOELAMINAO

4.1 Tecnologia de processos em lingotamento e laminao 61

4.2 Produtos (aos planos e longos) 65

CAPTULO 5

GESTOAMBIENTAL 5.1 Gesto ambiental 70

5.2 Gesto de emisso atmosfrica 73

5.3 Consumo de energia 76

5.4 Gesto dos resduos e reciclagem 79

5.5 Gesto dos recursos hdricos 81

CAPTULO 6

DIRETRIZESERECOMENDAES (RESUMO)

LISTADEDOCUMENTOSINTERMEDIRIOSDOESTUDO

LISTADEFIGURASEGRFICOS

LISTA

DE

QUADROS

LISTADESIGLAS


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APRESENTAO

A indstria siderrgica, historicamente, vem ocupando um papel de destaque no mbito da eco-

nomia brasileira. A constituio da Companhia Siderrgica Nacional (CSN), nos anos , foi umdos traos mais marcantes do esforo de industrializao do pas. Cinco dcadas depois, a priva-

tizao das grandes companhias siderrgicas representou uma ruptura na forma de atuao do

Estado na economia. Nos anos recentes, algumas companhias siderrgicas brasileiras ampliaram

seus investimentos no exterior, transformando-se em expoentes das multinacionais do pas.

A siderurgia foi e continua sendo uma indstria essencial para o Brasil, na medida em que o alicerce

de vrias cadeias produtivas, tais como a automotiva, a da construo civil, a de bens de capital, dentre

outras. Ademais, atualmente, a siderurgia vivencia outro ponto de inflexo em face da retomada da

ampliao acelerada da capacidade instalada. Em -, inclusive, duas novas usinas siderrgicas

de grande porte entraro em operao no pas. Superados os impactos da crise econmico-financeira

mundial de , novos projetos comeam a sair do papel. Trata-se, assim, de um momento oportu-

no para avaliar as perspectivas do setor, bem como propor diretrizes e recomendaes.

neste contexto que o Centro de Gesto e Estudos Estratgicos (CGEE) apresenta os resultados

finais do Estudo Prospectivo do Setor Siderrgico, - (EPSS). Este foi uma iniciativa do

Frum de Competitividade do Ministrio do Desenvolvimento, Indstria e Comrcio Exterior

(MDIC) e do Ministrio da Cincia e Tecnologia (MCT). O EPSS esteve a cargo do CGEE, e foi de-

senvolvido em parceria direta com a Associao Brasileira de Materiais, Metalurgia e Minerao

(ABM) e o Instituto Ao Brasil (IABr).

Um comit de coordenao do EPSS teve a participao das seguintes instituies e empresas:

Agncia Brasileira de Desenvolvimento Industrial (ABDI), ABM, Aos Villares, ArcelorMittal, Banco

Nacional de Desenvolvimento Econmico e Social (BNDES), CGEE, CSN, Financiadora de Estudos

e Projetos (Finep), Gerdau, IABr, Instituto Brasileiro de Minerao (Ibram), MDIC, Ministrio de Mi-

nas e Energia (MME), Samarco, Usiminas, Valourec-Mannesmann, Villares Metals e Votorantim. A

ampla participao de instituies de governo, de empresas e da comunidade acadmica confere

conformidade s expectativas da sociedade quanto ao diagnstico e s proposies do EPSS.


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O objetivo deste documento finalstico do EPSS o de apresentar um conjunto de aes estru-turantes que devem estar presentes no futuro da siderurgia brasileira. Para isto, foram elabora-

das inicialmente notas tcnicas. Em seguida, em um grande esforo de sistematizao, foram

confeccionados dois documentos propositivos, sendo um relativo s recomendaes poltico-

institucionais e outro, s recomendaes para a inovao tecnolgica. Tais proposies foram

discutidas em simpsios e oficinas e, agora, aps perodos de reflexo e debates para seu desdo-

bramento em uma agenda tecnolgica setorial, o EPSS entrega sociedade as principais conclu-

ses, como subsdio formulao de polticas pblicas com alcance no horizonte de a .


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TEMASTECNOLGICOSABORDADOSNESTETRABALHO

O Estudo Prospectivo do Setor Siderrgico (EPSS) objetivou construir um conjunto de aes es-

truturantes que devem estar presentes no futuro (-) da siderurgia brasileira.

O EPSS rene notas tcnicas, relatrios propositivos (um trazendo subsdios do mbito

poltico-institucional; e outro, acerca das inovaes tecnolgicas) e este caderno, sntese de

todo o esforo.

Aqui relatado o contexto internacional e nacional que fundamenta os conjuntos de principais

diretrizes subsidirias aos processos de tomada de deciso setorial.

Os seguintes temas foram predominantes no estudo: matria-prima, reduo, refino primrio,

lingotamento e laminao, gesto ambiental.

As principais diretrizes apontadas foram:

Minrio de ferro. Maiores investimentos em prospeco geolgica; estudos adicionais parase adaptar nova realidade das jazidas de ferro;

Carvo mineral e coqueria. Melhor conhecimento das reservas brasileiras de carvo mi-

neral para o uso na cadeia siderrgica; pesquisas quanto ao uso de carvo mineral nacional

e do coque verde de petrleo;

Carvo vegetal. Expanso da base florestal; fontes alternativas de biomassa; melhoria do

desempenho tcnico-ambiental;

Pelotizao e sinterizao. Melhoria do desempenho tcnico-ambiental das plantas em

operao; desenvolvimento de tecnologias especficas;

Alto-forno a coque. Maior articulao empresa/governo/academia e programa de vigiln-

cia tecnolgica; adoo de inovaes incrementais;

Alto-forno a carvo vegetal. Alterao das legislaes federal e estaduais; financiamento

para a construo de usinas integradas a carvo vegetal; melhoria do desempenho

tcnico-ambiental;


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Reduo direta. Investigao acerca da viabilidade de implantar mdulos de reduo di-

reta no pas; programa de vigilncia tecnolgica para reduo direta e para os processosemergentes de reduo; apoio ao maior desenvolvimento tecnolgico, em particular para

tecnologias Tecnored e Interferro;

Aciaria LD. Melhoria do desempenho ambiental; desenvolvimento de inovaes

incrementais;

Aciaria eltrica. Fornecimento de energia eltrica a custos competitivos; desenvolvimento

de modelamento matemtico para controle do processo dinmico;

Produo direta do ao. Programa de vigilncia tecnolgica; desenvolvimento

cientfico-tecnolgico;

Processos em lingotamento e laminao. Aprofundamento do conhecimento de tecno-

logias ainda no disseminadas na siderurgia brasileira; melhoria das condies operacionais

das tecnologias j adotadas pelas siderrgicas brasileiras;

Produtos. Vigilncia tecnolgica em relao aos novos produtos siderrgicos e articulao

entre as usinas siderrgicas e os consumidores; apoio ao desenvolvimento de produtos si-derrgicos de maior sofisticao tecnolgica;

Gesto ambiental. Aprimoramento dos modelos de gesto empresarial; articulao go-

verno/sociedade/empresa com definio de projetos ambientais prioritrios e defesa dos

interesses setoriais em negociaes internacionais;

Gesto de emisso atmosfrica. Estmulo ao uso do carvo vegetal no setor; maior conhe-

cimento de progressos tecnolgico que permitam a retrao das emisses atmosfricas

em usinas integradas a coque;

Consumo de energia. Diminuio do consumo de energia pela indstria siderrgica

brasileira;

Gesto de resduos e reciclagem. Aperfeioamento dos esforos j realizados na gesto de

resduos e reciclagem; e,

Gesto de recursos hdricos. Aperfeioamento da gesto de recursos hdricos.


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TECHNLOGICALTHEMESCOVEREDINTHISSTUDY

The EPSS (Prospective Study of the Steel Sector) main goal is to show a set of structural initiatives

for the future of the Brazilian steel industry, covering -. It consists of technical reportsand two recommendations - one regarding the political and institutional features and the other

concerning technological innovations.

Further, the EPSS discusses the international and national contexts for the steel industry, presen-

ting guidelines and recommendations for the following issues: raw materials, reduction, primary

refining, continuous casting, rolling mills and environmental management.

The EPSS key recommendations for the above subjects are:

Iron ore: Higher investments for geological survey; additional studies to establish technical

innovations to attend the new iron ore mines conditions;

Coal and coking : Better knowledge of the Brazilian coal reserves, aiming at the steel indus-

try; research on the utilization of domestic coal and petroleum coke;

Charcoal: Expansion of the forest base; search for alternative sources of biomass; improve-

ment of the technical and environmental aspects of the char processes;

Pelletizing and Sintering: Enhancement of the technical and environmental performance

of the plants; development of specific agglomeration technologies;

Coke Blast-Furnace: Better articulation among companies, governmental entities and uni-

versities and technological surveillance; monitoring, selection and absorption of incremen-

tal innovations;Charcoal Blast-Furnace: Modification of the federal and state legislations; financing studies

on charcoal-integrated steelworks implementation; improvement for technical and envi-

ronmental mini blast-furnace performance;

Direct Reduction: Feasibility studies concerning the direct reduction processes imple-

mentation; program of technological surveillance focusing direct reduction processes and

emerging technologies; support Brazilian technological developments, in particular, regar-

ding the Tecnored and the Interferro processes;


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Basic oxygen furnace (LD): Efforts for environmental impact minimization; development

of incremental innovations for the process;Electric arc furnace (EAF): Availability of electric power at competitive costs; development

of mathematical models for dynamic process control;

Direct steelmaking: Program of technological surveillance; support to scientific-technolo-

gical research;

Continuous casting and rolling processes: Development of mathematical models for process

simulation and control; improvement in operational performance of the technologies in use;

Products: Technological surveillance concerning new steel products; articulation between

steel companies and consumers; financial support to the development of high mechanical-

metallurgical and chemical performance steel products;

Environment general issues: Generation of smart management models; articulation among

government, communities and companies for the definition of environmental projects and

policies for defending the sectors interests in the international negotiation forums;

Management of atmospheric emissions: Incentive to the use of charcoal as fuel andthermo-reductant agent in steelworks; research and feasibility studies that allow abating

atmospheric emissions at coke base integrated steel plants;

Energy consumption: Development and implementation of technical innovations to de-

crease the energy consumption by the Brazilian steel industry;

Management of residues and recycling: Efforts to enhance the recovery, reducing and

recycling steel wastes in general; improve the management techniques for residues han-

dling, recovering and disposal;

Water management: Improvement in water treatment and reclaiming processes for

industrial reuse.


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INTRODUO

Pensar estrategicamente o futuro do pas requer investigar vrios temas, inclusive os relacionados

s perspectivas da indstria de transformao. No mbito desta, a siderurgia vem sendo prota-gonista em termos do esforo de modernizao tecnolgica e da adoo das melhores prticas

de gerenciamento ambiental.

Os cenrios para a siderurgia brasileira so preponderantemente otimistas. Do ponto de vista da

oferta, vislumbra-se um substancial incremento, no apenas em funo dos investimentos rea-

lizados pelas empresas j atuantes, mas tambm como resultado de novos entrantes na inds-

tria. Do lado do consumo, as perspectivas de crescimento tambm so muito positivas, uma vez

que a demanda domstica de produtos siderrgicos vem sendo impulsionada pela ampliao da

renda da populao e da expanso do crdito e ainda pelo ressurgimento de indstrias consu-

midoras de ao, como a da construo naval.

Resultado de dois anos de trabalho, o EPSS composto por novas tcnicas, dois relatrios de

recomendaes (um versando sobre aspectos poltico-institucionais e outro, acerca das inova-es tecnolgicas) e este relatrio-sntese, na forma de caderno contendo subsdios prioritrios

s tomadas de decises setoriais.

Um dos desdobramentos almejados do EPSS subsidiar para a formulao de polticas pblicas,

uma vez que sintetiza as propostas de diretrizes para o setor nos prximos anos. Contudo, o

EPSS no uma obra direcionada apenas aos governos. Ao contrrio, ele pretende contribuir na

elaborao de estratgias empresariais, para uma maior aproximao dos projetos acadmicosaos planos da indstria e, assim, para um adensamento da relao entre empresa, universidade,

centro de pesquisa no mbito da cadeia mnero-metalrgica.

Com a publicao do EPSS, pretende-se tambm chamar a ateno para as boas perspectivas

de gerao de empregos na indstria siderrgica brasileira. So esperados, como resultado da

expanso da produo de ao no pas, que sejam criados entre e mil novos postos de tra-


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balho at . A maior parte desses novos empregos exigir pessoas qualificadas. Atualmente, do efetivo prprio das siderrgicas j possuem nvel mdio e outros , o nvel superior

de formao acadmica. lcito acreditar que estes percentuais sejam at mais elevados no que

tange s novas contrataes.

Ainda em relao ao mercado de trabalho, a expanso da siderurgia brasileira implicar consi-

dervel demanda por engenheiros. Como se sabe, tais profissionais contribuem para a inovao,

como consequncia de sua vocao para a busca de solues de gargalos e de aproveitamentode oportunidades.

Com a economia brasileira crescendo a um ritmo acelerado nos prximos anos, o risco da escas-

sez de engenheiros tende a ser elevado. Em , apenas mil pessoas concluram graduao

de engenharia no pas, dos quais aproximadamente , mil nos campos da minerao, metalurgia

e mecnica. Trata-se de um nmero relativamente baixo, principalmente ao ser comparar com a

demanda atual e futura por recursos humanos por parte da cadeia mnero-metalrgica.

Nesse sentido, premente a necessidade de se iniciar o debate sobre a criao e reativao de

cursos de engenharia de materiais e metalrgica, de tal forma a atender as futuras demandas.

Para este campo do conhecimento, salutar promover uma avaliao das grades curriculares,

com a participao das empresas, do governo e da academia, levando-se em conta as novas

competncias requeridas no mercado de trabalho, em geral; e pelas companhias mnero-me-talrgicas, em particular. No curto prazo, deveriam ser criados mecanismos visando a facilitar a

entrada de engenheiros estrangeiros no pas, bem como instrumentos para o aperfeioamento

do pessoal j ocupado.

Este documento tcnico no foi elaborado para ser lido apenas pela comunidade siderrgica.

Porm, no uma tarefa fcil traduzir os resultados coletivos de um estudo multi-institucional,

para o pblico no-especializado, especialmente quanto a termos tcnicos em ingls. Para tentarmitigar tal dificuldade, optou-se por citar os nomes das tecnologias em portugus, seguido pela

sua denominao em ingls, e ainda pela sigla em ingls, que, na maioria das vezes, a forma pela

qual ela mais conhecida.

Trs outras preocupaes nortearam a elaborao deste documento: primeiro, cada seo foi

segmentada em contexto internacional, contexto nacional, diretrizes e recomendaes, com a

expectativa de que isto facilite a leitura; segundo, o CD (na terceira capa) permite acesso s no-


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tas tcnicas originais, que serviram de suporte a este texto, e nas quais constam as refernciasbibliogrficas consultadas pelos especialistas de cada tema; terceiro, as recomendaes formu-

ladas ao longo da elaborao do EPSS, em geral de carter mais especfico, foram aglutinadas

em diretrizes.

Este caderno consiste de seis captulos. Os quatro primeiros seguem a ordem do processo pro-

dutivo siderrgico, a saber: matria-prima; reduo (cujo equipamento mais conhecido o alto-

forno); refino primrio (aciaria); lingotamento e laminao (mais relacionado aos produtos, comovergalhes e chapas). O quinto captulo dedicado gesto ambiental, um tema que perpassa

todas as atividades de uma usina siderrgica. O sexto captulo corresponde a uma reapresenta-

o das diretrizes e recomendaes, que passam a ser relacionadas aos conceitos de competiti-

vidade sistmica e estrutural, bem como aos programas tecnolgicos sugeridos.


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CAPTULO 1MATRIAS-PRIMAS

1.1 Rotas tecnolgicas

Contexto internacional

Existem duas rotas tecnolgicas predominantes na indstria siderrgica mundial:

As usinas integradas a coque;

As usinas semi-integradas.

Nas usinas integradas a coque (Figura .), as reas de transformaes do minrio de ferro e do

ao encontram-se presentes em uma nica unidade industrial. Assim, partindo-se do minrio de

ferro (ou de seus produtos, snter e pelota), coque e fundentes, chega-se ao ferro-gusa que, pos-

teriormente, convertido em ao. Aps transformao mecnica (laminao), o ao comer-

cializado no mercado sob a forma de produtos planos (chapas e bobinas) e longos (vergalhes,barras e perfis). Assim, uma usina integrada a coque , tipicamente, composta de trs etapas:

Reduo (cujo objetivo a fabricao do ferro-gusa);

Refino (produo e resfriamento do ao);

Transformao mecnica (produtos siderrgicos destinados comercializao).


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CarvoMineral

Coque

Pelota

Minriode Ferro

rea de RefinoSecundrio

Ao

Meio AmbienteCO2

rea deTransformao

Mecnica

Produto

Escria FerroGusa

rea de Reduo

Snter

Fundentes

Fundentes

Ferro-Liga

Escria

Oxignio

rea de Refino

Gs

Co-Gerao

Figura 1.1: Usinas integradas a coque

As usinas semi-integradas no possuem a etapa de reduo (Figura .). Portanto, trata-se de um

processo mais compacto, razo pela qual elas so usualmente chamadas de minimills. As aciarias

so alimentadas principalmente com sucata ferrosa e, em menor intensidade, por ferro-gusa e

pr-reduzidos (ferro diretamente reduzido, direct reduced iron, DRI; e ferro briquetado a quente,

hot briquetted iron, HBI). Resumidamente, a usina semi-integrada consiste das reas de refino e

de transformao mecnica.

rea de RefinoSecundrio

Ao

Meio AmbienteCO2

rea de

TransformaoMecnica

Produto

Fundentes

Ferro-Liga

Escria

Oxignio

Sucata

Pr-Reduzido

rea de Refino

Gs

Co-Gerao

Figura 1.2: Usinas semi-integradas


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Existe uma terceira rota tecnolgica cuja difuso mais reduzida em termos mundiais. Trata-se

da usina integrada reduo direta (RD), que possui as trs reas produtivas: reduo, refino e

transformao mecnica. Ela apresenta duas importantes diferenas em relao s usinas inte-

gradas a coque. Primeiro, na etapa de reduo, ao invs de sinterizao, coqueria e alto-forno, ela

utiliza mdulos de reduo direta. Segundo, na fase de refino, em vez de aciaria bsica a oxignio,

ela faz uso de aciaria eltrica. Tais tecnologia sero examinadas nos captulos e .

Contexto nacional

O parque siderrgico brasileiro bastante diversificado, no que tange s configuraes produ-

tivas, possuindo os seguintes tipos de usinas: integrada a coque, semi-integrada, integrada re-

duo direta, integrada a carvo vegetal e produtor independente de ferro-gusa base de alto-

forno a carvo vegetal.

Ressalte-se que o uso do carvo vegetal como redutor (ao invs do carvo mineral), uma pecu-liaridade da siderurgia brasileira. A Figura . apresenta a configurao esquemtica do produtor

independente de ferro-gusa (o guseiro). Ele no fabrica ao, mas apenas o ferro-gusa, em gran-

de parte direcionada ao mercado externo.

CarvoVegetal

Coque

Pelota

Minriode Ferro

Ao

Meio AmbienteCO2

Escria FerroGusa

rea de Reduo

Snter Fundentes

Gs

Co-Gerao

Figura 1.3: Produtores independentes de ferro-gusa


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Como esta seo tem a finalidade de apresentar, de forma simplificada, os principais tipos de

usinas siderrgicas, diferentemente do restante do relatrio, ela no contm uma subseo es-

pecfica relativa s diretrizes e recomendaes.

1.2 Minrio de ferro


A minerao de ferro vem experimentando uma expanso substancial nos ltimos anos, fruto

da grande escalada de produo e do consumo de ao nos pases asiticos, em geral, e na China,

em particular. O crescimento exponencial da economia nessa regio vem acarretando o incre-

mento da demanda por produtos siderrgicos. Esta trajetria vem sendo reforada pelos signifi-

cativos investimentos governamentais em infra-estrutura, pelo desenvolvimento da indstria de

bens de capital (equipamentos) e pelo incremento do consumo de bens durveis (automveis e

linha branca, por exemplo), entre outros fatores.

O minrio de ferro a matria-prima bsica da siderurgia, respondendo pelas unidades met-

licas (Fe) de alimentao dos reatores de reduo, como o alto-forno e o mdulo de reduo

direta. Processado nessas instalaes, o minrio d origem ao ferro primrio ferro-gusa, DRI

e HBI que, tratado nas aciarias, converte-se em ao. importante sublinhar que a sucata fer-

rosa tem tambm um importante papel na siderurgia, por meio da sua utilizao direta nos

fornos eltricos a arco (electric arc furnace, EAF) e como complemento de carga nos converso-

res bsicos a oxignio. No entanto, a sucata ferrosa possui uma representatividade menor que

a do minrio de ferro, respondendo por cerca de do suprimento de unidades de ferro

siderurgia mundial.

O minrio de ferro quase que totalmente utilizado na indstria siderrgica (> ). Peque-

nas parcelas do montante de produo so destinadas s indstrias de cimento, qumica etc.A Figura . apresenta a interdependncia da minerao de ferro e da siderurgia em mais de-

talhes. Por meio das operaes de lavra, faz-se a explotao (aproveitamento econmico) do

minrio da jazida, encaminhando-se o produto bruto (comumente chamado de run of mine,

ROM), para o tratamento ou mesmo beneficiamento. Ento, este material submetido a uma

srie de operaes de fragmentao, classificao por tamanhos, concentrao, desaguamento

etc., visando a adequ-lo qumica, fsica e metalurgicamente ao atendimento das exigncias dos

processos siderrgicos.


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Jazida

Minerao

Granulados

sinterizao alto forno Conversor

Sinter

Rota Sinter. - AF - LD

Rota Reduo Direta

ferro-gusa

Finos

Pelotas

Siderurgia

Lavra Tratamento Pelotizao

Transporte Mercado Transocenico

AoLquido

Forno eltrico

DRI/HBI

ReatorReduo Direta

Figura 1.4: A minerao de ferro e a siderurgia

Fonte: Vale

Um aspecto muito importante para caracterizar os produtos minerais que saem da usina de

tratamento a sua distribuio granulomtrica. Durante o desmonte, a lavra, a fragmentao e

o manuseio, muitos finos so gerados, os quais so inadequados ao uso direto nos reatores de

reduo (alto-forno e mdulo de reduo direta), sendo aglomerados previamente, em plantas

de sinterizao ou pelotizao. De um modo geral, os produtos de minerais de ferro, em funo

da granulometria, podem ser classificados em granulado (ou lump), fino para sinterizao (sinter

feed) e fino para pelotizao (pellet feed). A faixa de tamanho do granulado de , a , mm;a do sinter feed, de , a , mm; e a dopellet feed, abaixo de , mm.

A minerao de ferro tanto mais econmica, quanto maior a proporo de granulado. A quali-

dade das reservas e jazimentos so determinantes nesse aspecto. Os processos de concentrao e

aglomerao so de alto custo operacional, requerem grandes montantes de investimento e acar-

retam considervel impacto ambiental. A produo de sinter feed epellet feed nas minas implica a

necessidade de suas prvias aglomeraes para que possam ser utilizados na siderurgia. As cargas


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metlicas tpicas dos altos-fornos consistem de: granulado, snter ( a mm) e pelota ( a mm).

Por sua vez, a carga dos mdulos de reduo direta contempla granulado e pelota ( a mm).

Diferentes minrios de ferro, devido s variadas gneses, possuem propriedades totalmente dis-

tintas e, em consequncia, comportamentos muito variados, no s nas operaes de lavra e

beneficiamento, mas tambm nos reatores dos processos siderrgicos. Da mesma forma, aglo-

merados como as pelotas apresentam caractersticas e desempenho na reduo, tambm, mui-

to particulares e variados, dependendo do tipo de pellet feed, fundentes, grau de moagem etc.,utilizados na sua fabricao. Considerando as evidncias de que os minrios de ferro e as pelo-

tas possuem identidade prpria, tais produtos no devem ser classificados como commodities.

No mbito mundial, verifica-se a degradao das reservas e da produo de minrio granulado,

tanto em volume, quanto em qualidade. Em , a produo mundial de granulado foi de

milhes de toneladas, o equivalente a do mercado transocenico e a da produo to-

tal de minrio de ferro. Em , a despeito do crescimento considervel da produo global deminrio de ferro, a quantidade de granulado j havia retrado para milhes, passando a repre-

sentar apenas do mercado transocenico e da produo global do minrio. Quanto

qualidade, constata-se uma reduo progressiva na resistncia e nas caractersticas qumicas dos

minrios granulados disponveis no mercado: teor contido de ferro (quanto maior, melhor o

minrio), alumina e fsforo (quanto maior, pior o minrio).

Quando se analisam os novos projetos de empresas estabelecidas e de potenciais entrantes na

minerao mundial de ferro, verifica-se que vrios empreendimentos tendem a gerar um volume

crescente depellet feed , sendo que, em alguns casos, este tipo de minrio responder pela to-

talidade da futura produo. Nessas condies, maiores custos sero incorridos devido a maior

intensidade dos investimentos (/capacidade instalada) e maior complexidade das operaes de

minerao e beneficiamento.

A pelotizao de minrios de ferro vem ganhando cada vez mais importncia, em funo de

quatro fatores principais:

a) a degradao dos granulados vem estimulando o incremento do uso das pelotas na

carga dos altos-fornos;

b) as restries ambientais expanso da sinterizao, j em vigor nos pases desenvolvi-

dos, tambm vm induzindo ao maior consumo de pelotas;


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c) a maior difuso da tecnologia de reduo direta vem ampliando a demanda de pelo-

tas para esta aplicao especfica;d) a crescente gerao depellet feed vem consolidando a pelotizao como a tecnologia

mais adequada para o uso deste minrio superfino.

Contexto nacional

O Brasil possui a quinta maior reserva de minrio de ferro do globo, em termos de ferro contido.

Porm, quando se levam em considerao os contaminantes, as reservas brasileiras situam-se emlugar de absoluto destaque, configurando-se como as mais puras, mundialmente. Em termos da

siderurgia brasileira, baseando-se na demanda de minrio de ferro atual e projetada, assim como

nas reservas do pas, pode-se afirmar que as empresas desse setor estaro seguras quanto ao su-

primento, em quantidade e qualidade, com benefcios para a sua competitividade.

O pas , ainda, um dos maiores produtores de minrio de ferro do mundo, no s em quantida-

de, como tambm em qualidade. Embora as reservas brasileiras venham aumentando ao longodo tempo, importante destacar que esse crescimento relacionado ao incremento da parti-

cipao dos itabiritos de Minas Gerais, mais especificamente do Quadriltero Ferrfero. Novas

pesquisas geolgicas no tm relatado ocorrncias de hematita compacta, em montante apre-

civel. Ao contrrio, muitos estudos tm mostrado que novos jazimentos sero basicamente de

itabirito, podendo gerar at depellet feed, no beneficiamento.

Reforando o argumento, as hematitas esto em processo de exausto nas reservas conhecidas

do Quadriltero Ferrfero e, por conseguinte, haver escassez de granulado, em futuro no mui-

to distante. Sendo mais pobres em ferro, os itabiritos necessitam de plantas mais complexas de

beneficiamento, com etapas de concentrao mais sofisticadas e com menores ndices de recu-

perao metlica. No futuro prximo, existe a expectativa de que os minrios lavrados tero te-

ores mais elevados de fsforo e alumina. O volume de minrio ultrafino, tipopellet feed, tambm

aumentar, principalmente em funo dos novos projetos, reforando a necessidade de plantasde pelotizao.

O consumo interno de minrio de ferro pela siderurgia de cerca de da quantidade produ-

zida no pas. Portanto, o setor siderrgico nacional estar suprido, no mdio e longo prazo, com

o melhor produto disponvel no mercado mundial. No que tange aos preos, o seu incremento

tem tornado viveis vrios recursos minerais, que anteriormente eram considerados antiecon-

micos. Isto, por sua vez, tem estimulado as companhias siderrgicas a buscarem auto-suprimen-


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to, por meio de integrao vertical, passando a adquirir minas existentes e/ou desenvolvendo

novas minas de ferro.

Diretrizes e recomendaes

As recomendaes decorrem principalmente do fato de que a expanso da produo de min-

rio de ferro est sendo associada explotao de minrios de pior qualidade. Assim, duas so as

diretrizes principais:

a) Maiores investimentos em prospeco geolgica, visando descoberta de reservas

com maiores porcentagens de granulado e menores teores de impureza, especial-

mente de fsforo;

b) Estudos adicionais para se adaptar nova realidade das jazidas de ferro, que apontam

para o esgotamento dos granulados e uma composio qumica de pior qualidade

(Figura .).

Degradao das reservas e daproduo de minrio

granulado, tanto em volume,quanto em qualidade.

Vrios empreendimentostendem a gerar um volume

crescente depellet feed. osminrios lavrados tero teoresmais elevados de fsforo.

1. Maiores investimentos em

prospeco geolgica, visando descoberta de reservas com maiores

porcentagens de granulado e

menores teores de impureza(especialmente de fsforo).

2. Estudos adicionais para se adaptar nova realidade das jazidas de ferro.

Figura 1.5: Minrio de ferro - situao atual e diretrizes

A primeira diretriz (a) no possui desdobramento em recomendaes mais especficas; a segun-

da (b) engloba as seguintes recomendaes:

Criar uma plataforma para o desenvolvimento de estudos em minrio de ferro, tendo-se em

conta os aspectos econmicos, as novas tecnologias e processos, a diminuio do consumo

de energia e os impactos ambientais;


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Incentivar, ampliar e consolidar as integraes siderurgia/minerao e siderurgia/minerao/

academia, visando ao desenvolvimento de solues para o aproveitamento de finos de mi-nrio de ferro e minrios com maiores teores de impurezas, especialmente de fsforo.

Incentivar e consolidar os estudos de geometalurgia dos minrios de ferro, visando mensu-

rao dos seus valores de uso (value in use);

Estimular estudos fundamentais acerca da mineralogia da alumina e do fsforo nos minrios

de ferro e as reais possibilidades de sua extrao por processos de concentrao, em parti-

cular a flotao;

Avaliar, por meio de estudos de caracterizao qumica, o potencial de impacto ambiental

dos diferentes minrios de ferro brasileiros (por exemplo, a produo de dioxinas no pro-

cesso de sinterizao);

Investir nos estudos de beneficiamento dos itabiritos e outros minrios de menor teor de

ferro contido.

A discusso das recomendaes e diretrizes para o processo de pelotizao propriamente dito

ser apresentada na seo ..

1.3 Carvo mineral


Carvo uma rocha sedimentar combustvel oriunda de matria orgnica. A lavra de carvo

pode ser a cu aberto ou subterrnea, conforme a profundidade da camada de carvo a ser mi-

nerada. O beneficiamento dos carves tem por objetivo reduzir o teor de matria inorgnica

(formadora das cinzas) e de enxofre. Aproximadamente das reservas de carves no mundo

situam-se no Hemisfrio Norte. Os maiores produtores so China, Estados Unidos, Rssia e Aus-

trlia, sendo este o maior exportador mundial de carvo.

A principal utilizao de carvo no mundo na gerao de eletricidade, com um consumo anual

de , bilhes de toneladas. O carvo para uso siderrgico o segundo maior mercado mundial

deste produto, com um consumo anual superior a milhes de toneladas. Nesta indstria,

a maior aplicao do carvo para produo de coque, a ser empregado no alto-forno. Entre-

tanto, somente das reservas mundiais de carvo possuem as propriedades requeridas para


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a coqueificao, ocasionando um alto valor deste tipo de carvo no mercado internacional. Os

carves que formam coque so denominados carves coqueificantes.

Para o processo de coqueificao necessrio que o carvo possua propriedades coqueificantes,

isto , quando aquecido em ausncia de ar, ele deve: amolecer, inchar, aglomerar e, finalmente,

solidificar na forma de um slido poroso e rico em carbono, de alta resistncia mecnica, cha-

mado coque. A escassez de carves coqueificveis faz com que se utilize uma mistura de vrios

tipos de carves classificados como baixo, mdio e alto voltil, cujo somatrio de suas proprie-dades possibilita produzir um coque adequado. Na escolha e ponderao dos carves, os fatores

econmicos so sempre levados em considerao.

O processo de coqueificao consiste em um aquecimento de carves coqueificveis, em

ausncia de ar, at cerca de . graus Celsius. Ocorre, ento, uma decomposio trmica

que d origem aos produtos volteis e ao coque. As baterias de fornos de coque dividem-

se entre aquelas que permitem ou no o aproveitamento dos coprodutos. De um lado, nascoquerias com recuperao de coprodutos, a matria voltil liberada do carvo durante o

processo de coqueificao coletada para posterior tratamento. Esses coprodutos lquidos

processados originam uma ampla variedade de produtos qumicos comercializveis. Os re-

sduos e os gases so usados como combustveis. De outro, nas baterias de coque sem re-

cuperao (non-recovery), o gs residual alimentado em uma caldeira de recuperao de

calor, convertendo o excesso de calor e a energia qumica do gs em vapor para gerao de

energia. Uma vantagem desta tecnologia que no ocorrem vazamentos de quantidades

apreciveis de emisses.

Um segundo uso de carvo na siderurgia diz respeito injeo de carvo pulverizado (pulverized

coal injection, PCI) nas ventaneiras do alto-forno, de tal forma a substituir uma parte do coque

necessrio para a produo de ferro-gusa. O preo deste carvo energtico, que no possui ca-

ractersticas aglutinantes, menor. Registre-se que este carvo possui restries qumicas (cinzase enxofre) similares ao do carvo coqueificvel.

Uma terceira aplicao relaciona-se ao uso de carves no-coqueificveis, mais baratos, como

fonte de energia e de gs redutor, nos processos de reduo direta e de fuso-redutora (bath

smelting). As caractersticas dos carves (matria voltil e cinzas) variam para cada um dos pro-

cessos. Ressalte-se que o processo de reduo direta com redutor slido permite a utilizao de

carves com altos teores de cinzas e volteis.


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Contexto nacional

A produo brasileira de carvo equivalente a , do total mundial. No pas, o maior consumo

de carvo justamente na produo de coque de alto-forno. Deve ser salientado que, atualmen-

te, todo o carvo para uso siderrgico oriundo do exterior, tendo a Austrlia como principal

fonte de suprimento. As importaes superam milhes de toneladas ao ano. Os seis milhes

de toneladas de carvo produzidas no Brasil so predominantemente consumidas na gerao

de termoeletricidade.

H uma grande incerteza quanto s reservas efetivas de carvo mineral no Brasil, devido carn-

cia de dados geolgicos que demonstrem a verdadeira extenso das reservas brasileiras. Os lti-

mos estudos de prospeco realizados pelo Servio Geolgico Brasileiro (CPRM), na regio Sul,

datam do incio da dcada de . As jazidas brasileiras conhecidas de carvo localizam-se na

regio Sul, sendo que das reservas encontram-se no Rio Grande do Sul, seguido por Santa

Catarina e menos de no Paran. Praticamente toda a produo de carvo no Brasil empre-

gada para a gerao de energia eltrica em centrais trmicas na Regio Sul.

Os carves da Regio Sul so de baixo grau de carbonificao (rank), denominados comercial-

mente como alto volteis, e de elevado teor de cinzas (cerca de ) e teor varivel de enxofre.

O carvo bruto ROM possui de enxofre no Rio Grande do Sul, em Santa Catarina e no

Paran. Em geral, este material possui beneficiamento difcil e com baixo rendimento.

A partir dos anos at o ano de , a camada Barro Branco, nas proximidades de Cricima

(Santa Catarina) foi lavrada para produo de carvo metalrgico. Em , por exemplo, che-

garam a ser lavradas milhes de toneladas de carvo ROM, contendo altos teores de cinzas

( a ) e de enxofre (), bem como baixo rendimento (). Entretanto, como fator positi-

vo, tinha uma alta fluidez. A participao do carvo metalrgico nacional na mistura de carves

reduziu-se ao longo do tempo de para . A principal causa para esse decrscimo foi a es-

tagnao da produo, ao redor do patamar de um milho de toneladas por ano.

A interrupo no uso do carvo mineral brasileiro coqueificvel, em , foi uma decorrncia

da alterao de polticas governamentais. O processo de liberalizao econmica e desregu-

lamentao iniciado no governo Collor contemplou o fim da obrigatoriedade da compra do

carvo nacional (que custava quase o dobro dos carves importados), o trmino da concesso

de subsdios ao transporte de carvo e a diminuio dos impostos de importao de carves.


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Atualmente, a retomada das atividades da explorao do carvo Barro Branco enfrenta dois

considerveis obstculos:

a) a proximidade do litoral, o que dificulta a obteno das licenas ambientais;

b) a deficincia na logstica de transporte para as usinas siderrgicas.

Deve-se tambm recordar que, entre o incio da dcada de at o ano de , foi operada

a planta de reduo direta de tecnologia SL/RN na ento Aos Finos Piratini (AFP). Esta usina,

instalada no Rio Grande do Sul, foi privatizada em , sendo atualmente uma subsidiria daGerdau. Inicialmente, foi lavrado o carvo da mina subterrnea de Charqueadas e, depois, o da

mina a cu aberto de Recreio. O carvo ROM, com teor de cinzas de , era beneficiado de

tal forma a resultar num carvo redutor com cinzas e , de enxofre, caractersticas que

satisfaziam plenamente as exigncias do processo: carvo tipo energtico e no-aglutinante. Ela

foi a primeira planta industrial SL/RN no mundo a operar com tal tipo de carvo. O sucesso des-

ta instalao, no que tange ao uso de carves de alto teor de cinzas, incentivou a implantao

desse processo em pases como a ndia e a frica do Sul. A principal causa da desativao daplanta foi a baixa competitividade, em funo da pequena escala de produo ( mil toneladas).

De forma similar s congneres internacionais, as usinas siderrgicas brasileiras costumam em-

pregar misturas compostas de carves diferentes (baixo, mdio e alto voltil), que apresentam

distintas propriedades coqueificantes. At meados da dcada passada, todas as coquerias eram

baseadas na tecnologia de recuperao de coprodutos. Todavia, em , a Sol Coqueria Tuba-

ro colocou em operao a primeira coqueria non-recovery, em Vitria (Esprito Santo).

Hoje, o carvo mineral um insumo importado em sua totalidade pela indstria siderrgica bra-

sileira, tanto para a produo de coque, quanto para a injeo de finos nos altos-fornos. Assim, os

fretes martimos, a variao cambial e os custos de internao se constituem em desvantagens

competitivas para as siderrgicas brasileiras. Pases como a Ucrnia, a Austrlia, o Canad, a fri-

ca do Sul e a Rssia, que tm o carvo mineral e o minrio de ferro em quantidades apreciveis,so importantes competidores do Brasil.

A situao de dependncia total de carves importados por parte da siderurgia brasileira pode

vir a ser alterada. Em termos da demanda de carves, tem se observado o incremento da taxa

de injeo de finos de carvo minerais no-coqueificveis nos altos-fornos. No que tange ofer-

ta domstica de carves, estudos relativos ao carvo mineral da Regio Sul tm mostrado sua

viabilidade para o processo de injeo pelas ventaneiras. Ademais, tcnicas bem-sucedidas de


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mitigao dos impactos ambientais vm sendo desenvolvidas nas reas de lavra dos carves de

Santa Catarina. Deve-se tambm mencionar que existem perspectivas reais quanto ao aumento

da produo de coque verde de petrleo (CVP) de baixo enxofre, pelas refinarias de petrleo

instaladas no pas.


As recomendaes derivam do fato que, desde , quando foi interrompida a produo brasi-leira de carvo mineral coqueificvel, a indstria siderrgica vivenciou transformaes relevantes,

em particular em termos da maior injeo de finos de carvo nas ventaneiras dos altos-fornos.

Ademais, uma nova oportunidade decorre do incremento da produo de CVP no pas.

As recomendaes (que tambm abrangem as atividades de coqueria) podem ser agrupadas em

duas diretrizes principais:

a) O melhor conhecimento das reservas brasileiras de carvo mineral para o uso na ca-

deia siderrgica, luz das prticas industriais atuais;

b) O desenvolvimento de pesquisas quanto ao uso de carvo mineral nacional e do co-

que verde de petrleo pelas empresas integrantes da cadeia siderrgica (Figura .).

Obrigao, at 1990, de

utilizao do carvo mineral

brasileiro (alto teor de cinzas e

de enxofre) onerava as

siderrgicas (pois seu custo era

praticamente o dobro dos

carves importados).

Importao atual de todos os

tipos de carves utilizados pela

indstria siderrgica brasileira

se constitui em desvantagem

competitiva.

1. Necessidade de melhor conheci-

mento das reservas brasileiras de

carvo mineral para o uso na

cadeia siderrgica.

2. Desenvolvimento de pesquisas

quanto ao uso de carvo mineral

nacional e do coque verde de

petrleo na cadeia siderrgica.

Figura 1.6: Carvo Mineral - situao atual e diretrizes

Quanto ao primeiro grupo de prioridades, recomenda-se o desenvolvimento de estudos que

permitam definir, da maneira mais completa e realista possvel, e sob os pontos de vista econ-


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mico, ambiental, social, poltico e tecnolgico, o potencial real das reservas brasileiras de carvo

mineral para utilizao na cadeia siderrgica. Para isto, importante:

Apoiar as investigaes de carter multi-institucional (projeto nacional), englobando as ativi-

dades de pesquisa mineral, tratamentos de concentrao e usos do carvo;

Investir em estudos geolgicos visando determinao segura das reservas atuais e ao real

potencial carbonfero do pas para uso na siderurgia;

Avaliar, para as reservas existentes e para os possveis potenciais, os impactos ambiental, so-

cial e econmico da sua explorao;

Caracterizar o carvo mineral, hoje lavrado, com o objetivo de garantir o desempenho do

seu uso em diferentes processos da indstria siderrgica (produo de coque, injeo de

finos de carvo nos altos-fornos, reduo direta, novas tecnologias de fuso-redutora etc.);

Investir na atualizao e na ampliao da infraestrutura laboratorial para desenvolvimento

de estudos com o carvo mineral brasileiro;

Desenvolver, para os casos mais promissores, estudos visando concentrao do carvo

mineral brasileiro, de tal forma a permitir a sua participao na matriz de termoredutores

da siderurgia;

Estudar o carvo mineral brasileiro sob a tica do potencial de valores, por exemplo: carvo

para a cadeia siderrgica, fertilizantes a partir das cinzas e recuperao do enxofre.

Enquanto a primeira diretriz est mais associada atividade mineral propriamente dita, a segun-

da diz respeito ao potencial uso do carvo mineral e do CVP pela cadeia siderrgica. Esto defi-

nidas as seguintes prioridades:

Avaliar as experincias mundiais no tratamento de carves no-coqueificveis;

Investigar a real possibilidade de uso do carvo mineral nacional e do CVP, como aditivosnas misturas de carves para as coquerias, bem como seus usos na forma de injeo de finos

nos altos-fornos;

Desenvolver, para a situao atual, estudos acerca de rotas econmicas de produo de ao

com carves no-coqueificveis, como reduo direta e fuso-redutora;

Pesquisar a gaseificao do carvo mineral nacional em leito fixo e fluidizado, para aplicao nos

vrios elos das cadeias e rotas siderrgicas alternativas, como reduo direta e fuso-redutora;


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Estudar a possibilidade de emprego do carvo mineral nacional e do CVP como material

carbonoso de adio na produo de pelotas verdes e como combustvel nos fornosde pelotizao;

Investigar o uso do carvo mineral nacional e do CVP como agentes autoredutores em aglo-

merados a f rio, produzidos pelas tecnologias emergentes nacionais.

1.4 Carvo vegetalContexto nacional

Como j mencionado, a siderurgia a carvo vegetal uma peculiaridade da indstria siderrgica

brasileira, razo pela fica prejudicada a inteno de se discutir esta temtica luz da experin-

cia internacional. De fato, os altos-fornos a carvo vegetal representam apenas da produo

mundial de ferro-gusa e a da produo brasileira.

Na verdade, o carvo vegetal se enquadra num tema mais amplo: o do carvo de biomassa. Este

compreende a possibilidade de produo de slidos carbonosos a partir da desvolatilizao em

alta temperatura de quaisquer materiais de origem vegetal, tais como o carvo de gramneas (ca-

pim elefante), o de babau e o de rejeitos agrcolas.

Embora existam usinas integradas a carvo vegetal no pas, a maior parcela do ferro-gusa brasilei-

ro, fabricado a partir de carvo vegetal, proveniente dos guseiros, que possuem mais altos-

fornos. A existncia de produtores independentes de ferro-gusa base de altos-fornos a carvo

vegetal no Brasil que se constitui em um modelo de negcio nico no mbito da siderurgia

mundial decorre de alguns fatores:

a) Custo de capital ao alcance de empreendedores de pequeno e mdio porte;

b) Tecnologia de reduo simples e dominada, com engenharia e detalhes de domnio pblico;

c) Processo capaz de utilizar parte das fontes de ferro e carbono no necessariamente

adequadas aos grandes altos-fornos (hematitinha e carvo vegetal);

d) Disponibilidade de material lenhoso oriundo de abertura de fronteiras agrcolas, res-

duos de florestas de celulose e de plantios.


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Em relao a este ltimo fator, constata-se a disponibilidade de material lenhoso para pro-

duo de carvo vegetal, garantindo, assim, o suprimento deste insumo para os nveis atuais

de produo.

A possibilidade de produo do ferro-gusa, e posteriormente do ao, a partir do uso do carvo

vegetal como redutor uma oportunidade nica para a siderurgia brasileira. De fato, o conceito

de carvo vegetal corresponde ao de uma mina de carvo renovvel. Ademais, a produo de

carvo vegetal gera coprodutos cuja recuperao traz vantagens econmicas para o processo decarbonizao da madeira, reduzindo o custo de produo. Alis, no Mecanismo de Desenvolvi-

mento Limpo (MDL), o carvo vegetal apresenta vantagens competitivas, em particular no que

concerne s menores emisses de CO e possibilidade de crdito de carbono.

A existncia de crticas e presses com relao s florestas plantadas, denominadas desertos ver-

des, tem se configurado, muitas vezes, como um obstculo ao incremento da competitividade

da siderurgia a carvo vegetal. O fato concreto que o Brasil ainda no explora todo o potencialde florestas plantadas, a despeito de:

a) A grande disponibilidade de terras degradadas e de baixo valor para agricultura, que

poderiam ser utilizadas para o plantio de florestas energticas;

b) A existncia de regies consideradas privilegiadas sob o ponto de vista de insolao e

de intensidade de fotossntese;

c) O conhecimento biolgico, gentico e agronmico acerca de espcies vegetais bemadaptadas ao pas, como o eucalipto.

Apesar das tecnologias de carbonizao em retorta j estarem dominadas, ainda prevalecem no

pas prticas de fabricao de carvo de biomassa em fornos rudimentares, de baixo rendimento

energtico e sem qualquer aproveitamento de coprodutos. Pode-se afirmar que a carbonizao

da madeira para produo de carvo vegetal uma atividade predominantemente emprica.

Alm disso, os sistemas de medida de desempenho do processo de carbonizao e de comercia-lizao dos produtos precisariam ser ampliados e adequados aos padres internacionais.

Estima-se que, atualmente, cerca de do carvo vegetal produzido de maneira ilegal no pas.

Isto decorre do fato de que o custo do carvo vegetal produzido a partir do reflorestamento ain-

da alto. Nas condies normais de mercado internacional, o custo deste carvo vegetal base

de florestas plantadas supera o do coque.


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Alm dos problemas apontados, no se verifica uma ao coordenada entre o setor produtivo,

o governo e a comunidade acadmica, com a finalidade de desenvolver o potencial da siderurgia

a carvo vegetal, no que tange a:

a) Carbonizao;

b) Recuperao de coprodutos da carbonizao;

c) Estudos de outras formas de biomassa.


No mbito do EPSS, o tema carvo vegetal foi um dos que mais recebeu recomendaes. Isto

pode ser compreendido como um sinal das dificuldades a serem superadas. As diretrizes podem

ser assim anunciadas:

(d) Expanso da base florestal;

(d) Melhorias do desempenho tcnico-ambiental, inclusive por meio de mecanizao;

(d) Fomento s fontes alternativas de biomassa (Figura .).

O uso do carvo vegetal como

redutor uma oportunidade

nica para a siderurgia

brasileira, pois o conceito de

carvo vegetal corresponde ao

de uma mina de carvo

renovvel.

Predominncia de prticas de

frabricao de carvo de biomassa

em fornos de baixo rendimento e

energtico e sem aproveitamento

de subprodutos. Cerca de 50% do

carvo vegetal produzido de

maneira ilegal no pas.

1. Expanso da base florestal.

2. Melhorias do desempenho

tcnico-ambiental, inclusive

por meio de mecanizao.

3. Fomento s fonte3s alternati-

vas de biomassa.

Figura .: Carvo Vegetal - situao atual e diretrizes


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Para a expanso da base f lorestal brasileira, recomenda-se:

Apoiar pesquisa aplicada de natureza multi-institucional (projeto nacional), envolvendo o

desenvolvimento de plantaes energticas, com foco na produo de carvo vegetal de

forma ambientalmente sustentvel;

Realizar estudos geoeconmicos, edafoclimticos, ambiental e social para definir reas com

vocao sustentvel para produo de biomassa para energia e siderurgia, inclusive implanta-

o de reas experimentais regionalizadas para identificao e aperfeioamento de espcies; Aperfeioar, fomentar e manejar os plantios j existentes para o atendimento das demandas

por mudas de elevada produtividade mssica;

Desenvolver e/ou aperfeioar o conceito de sistemas agrosilvopastoris para uso sustentado

de pequenos e mdios produtores rurais, localizados em regies prximas dos pontos de

consumo de madeira para energia e siderurgia.

Para a melhoria do desempenho tcnico-ambiental, recomenda-se:

Construir a plataforma biomassa e carvo vegetal com as seguintes diretrizes programticas:

- Desenvolver processos contnuos (para grandes produes) e em batelada (para pe-

quenas produes) mais eficientes de carbonizao de biomassa, tanto do ponto de

vista do rendimento quanto do consumo de energia e emisses;

- Estudar novas espcies (ciclo curto e ciclo longo) de biomassa para carbonizao,

visando ao aumento do rendimento em carvo, reduo da rea plantada, diminuio

de custos, menor impacto ambiental e maior recuperao de coprodutos;

- Desenvolver a matriz que envolve: espcie, processo de carbonizao, rendimento

em carvo, rendimento em coprodutos e aplicao final do carvo vegetal;

- Desenvolver e absorver tecnologias de controle de emisses e recuperao e utiliza-

o de coprodutos;Incentivar e estimular a ampliao do uso do carvo vegetal na cadeia siderrgica bra-

sileira, inclusive em processos emergentes;

Maximizar a reciclagem dos resduos do ciclo integrado madeira-ao, no mbito do conceito

de ecossistema de manufatura;

Financiar pesquisa de monitorao in situ do balano de CO;


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Substituir o sistema atual de unidades pelo sistema internacional de unidades (SI), com a

utilizao do peso seco de biomassa para cobrana de tributos e critrios de qualidade parao carvo vegetal;

Desenvolver mquinas e equipamentos que facilitem a total mecanizao jusante da

floresta;

Desenvolver mquinas e equipamentos para corte e desbaste de rvores que maximizem a

recuperao de fraes finas, visando utilizao posterior em formas compactadas, como

fonte de energia dentro do sistema integrado floresta/siderurgia;

Identificar, desenvolver e fomentar o uso de tecnologias de carbonizao que:

- Aperfeioem a eficincia da converso madeira/carvo siderrgico e a recuperao

de coprodutos volteis para gerao de eletricidade;

- Aperfeioem a logstica de transporte da madeira e do carvo e coprodutos para o

mercado, reduzindo custos de manuseio e impacto ambiental;

- Permitam ampliar a produo de carvo vegetal de qualidade.

Incentivar pesquisa sobre os processos de carbonizao sob presso;

Desenvolver, identificar e adaptar processos de secagem natural e forada, por exemplo: uso

de gases de exausto da carbonizao (previamente tratados) para reduzir a perda de rendi-

mento gravimtrico na carbonizao;

No que concerne s fontes alternativas de biomassa, recomenda-se:

Investir na gerao de conhecimento cientfico sobre biomassa para energia;

Reavaliar, do ponto de vista tcnico-econmico, as tecnologias nacionais de fabricao dos

carves vegetal, de capim elefante e do babau, e seus desdobramentos a jusante (briqueta-

gem, caracterizaes, usos como finos e aproveitamento de coprodutos);

Criar linhas de fomento para investigaes sobre a carbonizao de rejeitos agrcolas e seususos na siderurgia, nas etapas reduo e refino.


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CAPTULO 2

REDUO

2.1 Pelotizao e sinterizao


Como mencionado, a produo de minrio de ferro gera trs produtos bsicos: granulado

(lump), finos para sinterizao (sinter feed) e finos para pelotizao (pellet feed). O sinter feed

constitui-se, atualmente, na carga metlica mais importante para a siderurgia. Ele aglomerado

em plantas de sinterizao, gerando o snter, que alimenta os altos-fornos. O snter um produ-to que se fragmenta facilmente, no resistindo ao manuseio e transporte. Tais aes poderiam

degrad-lo, gerando finos indesejveis para o alto-forno. Por essas razes, as plantas de sinteriza-

o, predominantemente, esto localizadas dentro das usinas siderrgicas.

O pellet feed aglomerado nas pelotizaes, gerando as pelotas para alto-forno e as pelotas

para reduo direta. As pelotas constituem-se num material mais resistente ao manuseio do

que o granulado e o snter. Outra vantagem apresentar alto nvel de qualidade qumico-fsico-metalrgica. Por ajustes no processo produtivo, possvel produzi-las com ampla variedade de

composio qumica, variando-se, por exemplo: os teores de slica e de alumina, ganga bsica

(xido de clcio + xido de magnsio) e elementos deletrios (fsforo, enxofre, vandio, titnio,

chumbo e cloro). Embora as pelotizaes possam se localizar dentro complexos siderrgicos,

usualmente elas se situam fora do ambiente das siderrgicas. Como os investimentos em plantas

de pelotizao so de grande monta, as mineradoras tm assumido essa atividade e dominado

o mercado mundial de pelotas.

A pelota um produto de alta resistncia mecnica, com maior teor de ferro do que os snteres.

A pelotizao um processo mais complexo do que a sinterizao para o aproveitamento de

finos. Embora possa ser usada em altos-fornos, a pelota a matria-prima preferencial dos pro-

cessos de reduo direta, gerando pr-reduzido (DRI e/ou HBI), posteriormente transformado

em ao nos fornos eltricos a arco.


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Como j abordado na seo ., constata-se a tendncia de aumento dos finos nas lavras de mi-

nrios de ferro, o que tende a estimular a produo de pelotas. Tal processo tende a ser refora-do pelas restries ampliao das atividades de sinterizao, em face da produo de dioxinas.

No caso da Unio Europia, verifica-se inclusive a trajetria de diminuio do nmero de sinte-

rizaes. Ressalte-se que a emisso mdia de CO nas pelotizaes ( kg / tonelada de pelota)

bem inferior aos valores contabilizados nas sinterizaes ( kg / tonelada de sinter). Assim,

espera-se que novas tecnologias de aglomerao, alternativas s plantas de sinterizao (e mes-

mo pelotizao), venham a ser desenvolvidas.

Enquanto as inovaes radicais no se tornam viveis, percebe-se um esforo importante no to-

cante s inovaes incrementais, tais como:

Snteres bsicos autofundentes e de alta redutibilidade;

Minisinterizaes contnuas;

Pelotas bsicas com xido de magnsio;

Pelotas reduo direta com colagem e inchamento padres;

Prensa de cilindros (rolling press) na pelotizao;

Adio de carvo em pelotas cruas;

Reciclagem por aglomerao a frio.

Contexto nacional, diretrizes e recomendaes

A experincia brasileira guarda similaridade ao padro mundial em termos de aglomerao, pois

a preocupao principal decorre de:

a) Descontinuidade na produo de granulados, prevista para a prxima dcada;

b) Tendncia de maior finura e incremento dos teores de fsforo e alumina em depsitosde ferro do Quadriltero Ferrfero;

c) Gerao de finos (tailings) e tendncia a produzir DRI pirofrico (que se inflama es-

pontaneamente em contato com o ar) no caso dos minrios de Carajs.


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Nesse contexto, duas so as diretrizes principais:

(d) A melhoria do desempenho tcnico-ambiental das plantas em operao;

(d) O fomento ao desenvolvimento de tecnologias especficas (Figura .).

Diminuio da produo de

granulados e presso

ambiental contra sisterizaes

servem de estmulo

pelotizao.

Enquanto as inovaes radicais

em aglomerao de minrio

no se tornam viveis,

constatam-se algumas

inovaes incrementais.

1. Melhoria do desempenho

tcnico-ambiental das plantas

em operao.

2. Fomento ao desenvolvimento

de tecnologias especficas.

Figura 2.1: Pelotizao e Sinterizao - situao atual e diretrizes

Quanto melhoria do desempenho tcnico-ambiental das plantas em operao, recomenda-se:

Desenvolver estudos com o objetivo de aumentar a eficincia energtica dos processos de

pelotizao e sinterizao;

Desenvolver estudos visando diminuio e ao controle das emisses nos processos de pe-

lotizao e sinterizao;

Desenvolver pelotas e snteres com maiores teores de ferro, visando diminuio das emis-

ses, ao incremento da produtividade e ao menor consumo de redutor nos altos-fornos e

nos mdulos de reduo direta.

No que se refere ao desenvolvimento de tecnologias especficas, recomenda-se:

Avaliar, desenvolver e implantar os processos de aglomerao a frio, tendo-se em conta as

tecnologias atuais e as emergentes de reduo (Tecnored, Interferro etc.);

Apoiar os grupos de pesquisa voltados ao estudo e produo de pelotas com contami-

nantes autofluxados;


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Fomentar estudos com vistas ao aperfeioamento dos mecanismos de micropelotizao de

finos nas misturas para sinterizao;

Apoiar as investigaes objetivando a substituio de particulados de coque por finos de

carvo de biomassas na sinterizao;

Estimular as pesquisas sobre o aperfeioamento do binmio especularita/processo de pelotizao.

2.2 Alto-forno a coqueContexto internacional

Em termos da produo mundial de ferro primrio, os altos-fornos a coque so responsveis por

cerca de a do total, sendo seguido pelos mdulos de reduo direta ( a ) e altos-

fornos a carvo vegetal (). A tecnologia de reduo de minrios de ferro (e seus aglomerados)

em altos-fornos a coque avanada e otimizada. Os seus desenvolvimentos, na atualidade, so

incrementais, no passando de ao ano. O estado-da-arte da tecnologia de uso dos redutoresfsseis muito satisfatrio, no havendo muito espao para ganhos adicionais de eficincia su-

periores a frente aos nveis atuais.

No mbito das inovaes incrementais em altos-fornos a coque, merecem destaque:

O aumento das campanhas (acima de anos), em funo da melhoria dos revestimentos

refratrios, do uso de painis (staves) e do controle do desgaste dos cadinhos;

As injees de carvo, gs natural, leo, plsticos, entre outros, pelas ventaneiras dos altos-

fornos (co-injeo e PCI);

O incremento da produtividade, como decorrncia de instrumentao e automao e sis-

tema de distribuio de carga (topo sem cone/bell-less top);

O aproveitamento energtico do gs de topo (co-gerao);

A granulao de escria (coproduto);

Melhoria operacional dos regeneradores;

Os novos conhecimentos advindos do congelamento e dissecao dos altos-fornos a co-

que na siderurgia japonesa;

Melhoria no controle de qualidade do coque e introduo do conceito de fraes menoresde coque (small coke).


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Contexto nacional

A siderurgia brasileira ocupa um lugar de destaque quanto operao de altos-fornos a coque.Um dos altos-fornos da ArcelorMittal Tubaro recordista mundial em campanha produtiva,

sem paralisao para reforma. Como ele entrou em operao em e sua reforma est previs-

ta somente para , o tempo de campanha superar anos.

As usinas integradas a coque no pas representam cerca de a da produo siderrgica

brasileira. Seus altos-fornos foram projetados para uma mistura de carga constituda principal-

mente por snter. Como aspecto positivo, esses reatores so operados com elevados ndices de

tratamento e reciclagem de resduos e emisses, mitigando os impactos ambientais.

Nos ltimos anos, verifica-se a construo de novos altos-fornos a coque no pas, sempre base-

ados em tecnologia e projetos importados. Ademais, no se observa qualquer programa estra-

tgico para o domnio das tecnologias transferidas (por absoro e adaptao) e, consequente-

mente, de autonomia tecnolgica (gerao).


A partir das consideraes, o Estudo constatou a necessidade de duas diretrizes principais:

(d) Maior articulao empresa/governo/academia e programa de vigilncia tecnolgica;

(d) Adoo de melhorias incrementais (Figura .).

A tecnologia de reduo de

minrios de ferro emaltos-fornos a coque

avanada e otimizada. Os seus

desenvolvimentos na

atualidade so incrementais.

Um alto-forno a coque

instalado no Brasil orecordistas mundial de

campanha.

1. Maior articulao empresa/

governo/ academia eprograma de vigilncia

tecnolgica.

2. Adoo de melhorias

incrementais.

Figura 2.2: Alto-Forno a coque - situao atual e diretrizes


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No que diz respeito primeira diretriz (i.e., uma melhor articulao empresa/governo/academia

e um programa de vigilncia tecnolgica), destacam-se as seguintes recomendaes:

Elaborar, no conceito de plataforma, um programa setorial de desenvolvimento para a rea de

reduo que, por meio da integrao empresa/governo/academia, aborde as questes relativas

dinmica que vigora entre as tecnologias atuais e os avanos tecnolgicos (vigilncia tecnolgi-

ca) e os minrios e os redutores disponveis no pas;

Instalar e operar um observatrio de dimenso setorial para o acompanhamento e a avaliao

de processos e tecnologias de reduo;

Fomentar investigaes e a vigilncia tecnolgica internacional acerca das pesquisas inovadoras

de captura e estocagem subterrnea de CO

(COcapture and storage, CCS);

Promover pesquisas sobre a utilizao de aglomerados auto-redutores na mistura de carga dosaltos-fornos a coque e manter vigilncia tecnolgica sobre a proposta inovadora do alto-forno

super compacto (super compact blast furnace, SCBF).

Quanto segunda diretriz (i.e., adoo de inovaes incrementais), as principais recomendaes so:

Apoiar as linhas de investigao voltadas modelagem matemtica e fsica do processo de

produo de ferro-gusa em alto-forno a coque;

Fomentar o estudo de modelagens para ampliao da escala (scale-up), voltado para a absor-

o e a adaptao da tecnologia do alto-forno;

Incentivar as pesquisas relativas ao aumento do uso de fraes menores de coque (small

coke), e diminuio do consumo de gua, e ao incremento da quantidade de pelotas na

carga dos altos-fornos a coque;

Apoiar os setores de instrumentao, visando aplicao e ao desenvolvimento de sondas

para o controle dinmico do processo do alto-forno a coque;

Apoiar as pesquisas e as atividades de vigilncia tecnolgica relativa ao processo de reciclagem

do gs de topo e de operaes com altos ndices de enriquecimento de oxignio no sopro;

Criar linhas de fomento em pesquisa bsica focalizada na otimizao cintica das etapas do

processo de reduo dos minrios de ferro (hematticos e magnetticos) brasileiros, inseridasno contexto da nanotecnologia.


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2.3 Alto-forno a carvo vegetal

Contexto nacional

O alto-forno a carvo vegetal uma configurao produtiva tipicamente nacional, sendo que os

seus desenvolvimentos tm sido lentos em relao queles alcanados pelo alto-forno a coque.

O estado-da-arte das tecnologias de converso de biomassa em carvo primitivo e, por isso,

possui um grande potencial de ganhos tcnicos, ambientais e econmicos a serem ainda auferi-

dos. No caso dos guseiros, vale a pena recordar que, para os padres tpicos da indstria siderr-

gica, os investimentos so relativamente modestos.

Reforando o argumento, existe amplo espao para o desenvolvimento e o aperfeioamento

da tecnologia dos mini altos-fornos, de sorte a ampliar os seus patamares de competitividade

e sustentabilidade. Por exemplo, j existem tecnologias e prticas operacionais que garantem

elevados ndices de tratamento e recuperao dos resduos gerados pelos altos-fornos a car-

vo vegetal. Tambm se encontram desenvolvidos, e disponveis no pas, unidades compactasde sinterizao e sistemas de injeo adaptveis cadeia produtiva dos altos-fornos a carvo

vegetal. Alm disso, diferentemente da situao vivenciada em relao aos reatores a coque, os

altos-fornos a carvo vegetal constituem inovao genuinamente nacional, com engenharia ple-

namente dominada.

Deve-se tambm mencionar que embora os guseiros se apresentem como o segmento mais

representativo em termos da produo de ferro-gusa base de carvo vegetal no pas, existemusinas integradas a carvo vegetal em pleno funcionamento, tanto com aciarias bsicas a oxig-

nio, quanto com aciarias eltricas.


Em consonncia do que se verificou com o carvo vegetal, o nmero de recomendaes para a produ-

o de ferro-gusa em altos-fornos a carvo vegetal tambm extenso. Trs so as diretrizes principais:

(d) Alterao das legislaes federal e estaduais visando a incentivar a produo de

ferro-gusa em altos-fornos a carvo vegetal;

(d) Financiamento para a construo de usinas integradas a carvo vegetal;

(d) Estudos acerca da melhoria do desempenho tcnico-ambiental (Figura .).


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O estado-da-arte das

tecnologias de converso de

biomassa em carvo primitivo

e, por isso, possui um grande

potencial de ganhos tcnicos,

ambientais e econmicos a

serem ainda auferidos.

Os altos-fornos a carvo

vegetal constituem

inovao genuinamente

nacional, com engenharia

plenamente dominada.

1. Alterao das legislaes

federal e estadual.

2. Financiamento para a

construo de usinas

integradas a carvo vegetal.

3. Estudos acerca da melhoria do

desempenho tcnico-

ambiental.

Figura 2.3: Alto-Forno a Carvo Vegetal - situao atual e diretrizes

Dentre as etapas produtivas analisadas at o momento, esta foi aquela cujas recomendaesso mais vinculadas s alteraes de polticas pblicas. De fato, uma das diretrizes exatamente

modificar as legislaes federal e estaduais, objetivando fomentar a produo de ferro-gusa em

mini altos-fornos e reforar o suprimento de madeira por parte de pequenos e mdios produ-

tores independentes.

A segunda diretriz aponta para a necessidade de se financiar a implantao de usinas integradas

a carvo vegetal (com aciarias bsicas a oxignio ou aciarias eltricas), compreendidas como mo-delos siderrgicos integrados (ambientalmente sustentveis) e representando a evoluo tecno-

lgica dos atuais guseiros. Na mesma direo, recomenda-se:

Promover estudos de natureza tcnico-econmica para ampliar a alternativa de mini-siderrgi-

cas no pas, baseadas em mini altos-fornos a carvo vegetal e aciaria eltrica, com capacidade de

produo na faixa de , a milhes de toneladas por ano;

Promover estudos de natureza tcnico-econmica para avaliar a alternativa de construo de

mini-siderrgicas no pas, baseadas em mini altos-fornos a carvo vegetal e aciaria a oxignio.

A terceira diretriz relacionada melhoria do desempenho tcnico-ambiental compreende um

nmero maior de recomendaes especficas, a saber:


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Apoiar as pesquisas aplicadas de natureza multi-institucional (projeto nacional), envolvendo

a utilizao das tcnicas de resfriamento e dissecao em altos-fornos a carvo vegetal;

Incentivar a consolidao das empresas de consultoria e engenharia detentoras da tecnolo-

gia do alto forno a carvo vegetal;

Desenvolver estudos visando ao aperfeioamento das cargas metlicas, em especial das rela-

es minrio/snter/pelota, bem como definio/caracterizao dos diferentes componentes;

Desenvolver tecnologias de aglomerao de finos de minrio de ferro para atender s con-

dies do setor guseiro;

Desenvolver e incentivar a produo de carvo vegetal no formato granular com o objetivo

de melhorar os resultados dos mini altos-fornos;

Desenvolver estudos relacionados com o controle e a operao do mini alto-forno a carvo

vegetal, por exemplo: aperfeioamento da carga redutora, distribuio de carga, segregao

granulomtrica, utilizao de finos, dentre outros;

Apoiar estudos visando recuperao e ao reuso dos particulados gerados nos altos-fornos

a carvo vegetal (incentivo s tecnologias nacionais Interferro e Tecnored);

Fomentar investigaes relacionadas ao uso das escorias de altos-fornos a carvo vegetal;

Avaliar as alternativas e desenvolver modelo para o aproveitamento do potencial energtico

do gs de mini alto-forno no contexto dos diferentes plos de produo existentes no pas;

Desenvolver modelos de recirculao de resduos no sistema integrado floresta/siderrgica.

2.4 Reduo direta e processos emergentes de reduo

Contexto Internacional

Os processos de reduo direta respondem por a do ferro primrio produzido mundial-

mente. Uma das vantagens dos pr-reduzidos (DRI e HBI) o baixo teor de contaminantes, o

que estimula o seu uso em aciarias eltricas, com a finalidade de fabricar aos de melhor qua-

lidade. Em termos do volume de pr-reduzidos, dois processos se sobressaem: Midrex () e

HyL (). Os demais respondem pelos restantes . Como se observa na Figura ., estes dois

processos j se encontram num estgio de maturidade tecnolgica.


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EstgioConceptual /

Bancada

FERRO-GUSA / NUGGETS

MOE (eletrlise)Matmor

AISI

DIOSCCF

Isarna

Tecnored

Mini AF

Alto FornoModerno

Alto Forno

Antes China

ITmk3

Finesmelt

SidcometDanarex

Circored

PSH

Hi-QIPRomelt

Ausmelt

RHF(FastmetRedsmeltInmetcoIDI, etc.)

Iron CarbidePurofer

Finmet

Corex

PrimusOxycupHlsmeltFinex

SL/RN

DRI / HBI / Fe3C

Carvo

Coque

Descontinuado

CarvoGs Natural

Descontinuado

Inativo

EstgioProttipo /

Piloto

EstgioMaturidade

Declnio /Desenvolvimento de

Solues alternativas

EstgioConsolidao /

Tcnica /Comercial

MidrexHyL

Figura 2.4: Maturidade tecnolgica dos processos de produo de ferro primrio

No mbito da siderurgia mundial, o volume de investimentos direcionados s usinas integradas

reduo direta vem aumentando. Alm disso, os processos de RD com gases de processo mais

ricos em hidrognio tm sido alvo de investigaes em importantes programas multi-institucio-

nais no exterior.

Os estgios de maturidade tecnolgica de vrios processos emergentes de reduo tambm

esto retratados na Figura .. Duas linhas em desenvolvimento se destacam: a auto-reduo e

a fuso-redutora. Por visarem produo de ferro-gusa ou produtos metlicos similares (nug-

gets e pebbles), os processos emergentes so propostas alternativas ao alto-forno, em particular

ao alto-forno a coque. De fato, os processos emergentes tm sido concebidos visando a elimi-

nar as etapas de aglomerao do minrio de ferro e de coqueificao, ambas inerentes a rota

do alto-forno a coque, permitindo com isso o uso generalizado de minrios finos e de carves

no-coqueificveis.

Enquanto alguns processos emergentes j deram incio em suas unidades comerciais (Corex e

Finex), outros ainda se encontram em fase de demonstrao de suas tecnologias (Tecnored, HIs-

melt, Rotary Hearth Furnace/RHF, High-Quality Iron Pebble/Hi-QIP). No que tange aos primei-


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ros, os processos Corex (na frica do Sul) e Finex (na Coria do Sul) tm apresentado resultados

preliminares considerados animadores pelos responsveis por suas tecnologias, nas escalas co-merciais j implantadas.

Pode-se afirmar que os investimentos internacionais, nas pesquisas dos processos alternativos ao

alto-forno a coque, continuam em nvel elevado, em particular na Austrlia, no Japo e na Euro-

pa. Um dos principais motivadores para o desenvolvimento de tais processos a busca por me-

nores custos (de capital e operacionais), comparativamente aos altos-fornos a coque. Em relao

s questes ambientais, j surgem na siderurgia discusses a respeito da viabilidade dos chama-

dos processos menos carbono (carbon less) e carbono livre (carbon free).

Contexto Nacional

A produo de pr-reduzidos no Brasil pouca representativa, correspondendo a do volume

total de ferro primrio fabricado no pas em . Recorde-se que a planta de reduo direta base de carvo mineral no-coqueificvel da ento AFP foi desativada no incio dos anos .

Atualmente, a Gerdau Usiba a nica usina integrada reduo direta do pas. Tal planta para-

lisou o mdulo de reduo direta HyL em meados de , em funo dos impactos da crise

econmico-financeira mundial.

Em termos prospectivos, a produo de pr-reduzidos no Brasil poder aumentar, em funo da

possibilidade real do incremento da oferta domstica de gs natural associado ao incremento daproduo de petrleo. Deve-se tambm lembrar que o pas importante fornecedor de pelotas

RD para o mercado internacional. Ademais, no se vislumbra ao longo desta dcada falta de su-

cata ferrosa, que um insumo complementar da carga metlica das aciarias eltricas no caso de

usinas integradas reduo direta.

No que se refere s estratgias emergentes de reduo, deve-se ressaltar que o Brasil vem se man-

tendo na vanguarda da tecnologia de auto-reduo, por meio do desenvolvimento do processo

Tecnored, atualmente em estado de demonstrao tecnolgica. Como se observa na Figura .,

o Tecnored encontra-se no incio do estgio de consolidao tcnica/comercial, estando ligei-

ramente atrs de suas concorrentes internacionais mais expressivas (processos HIsmelt, RHF e

Finex), que j esto neste estgio h pelo menos trs anos.


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(d) Uma das diretrizes relaciona-se investigao acerca da viabilidade de implantarmdulos de reduo direta tradicionais (Midrex e HyL) no pas, com descarregamento

direto de DRI a quente nos fornos eltricos a arco, analisando as suas viabilidades nas

regies litorneas de So Paulo, Rio de Janeiro e Esprito Santo, em funo da maior

disponibilidade de gs natural.

(d) Outra diz respeito implantao de programa de vigilncia tecnolgica, tanto para os

processos maduros de reduo direta, quanto para as tecnologias emergentes de reduo.

(d) Uma terceira diretriz refere-se ao apoio aos processos Tecnored e Interferro (Figura .).

A produo de pr-reduzidos

no Brasil pouco representa-tiva, mas esta situao pode se

alterar em funo da

perspectiva de maior

disponibilidade de gs natural.

O Brasil vem se mantendo

na vanguarda da tecnologiade auto-reduo, por meio

do desenvolvimento do

processo Tecnored,

atualmente em estado de

demonstrao tecnolgica.

1. Investigao acerca da

viabilidade de implemantarmdulos de reduo direta

tradicionais.

2. Vigilncia tecnolgica.

3. Apoio aos processos Tecnored

e Interferro.

Figura 2.5: Reduo direta e processos emergentes de reduo - situao atual e diretrizes

A primeira diretriz no foi desdobrada em recome

steel industry in brazil 2010 to 2025 - cgee and abm

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