Universidade Federal de Ouro PretoPrograma de Ps-Graduao e Sustentabilidade Scio-econmica e Ambiental Mestrado em Sustentabilidade Scio-econmica e Ambiental

Antnio Augusto Melo Malard

AVALIAO AMBIENTAL DO SETOR DE SIDERURGIA NO INTEGRADA A CARVO VEGETAL DO ESTADO DE MINAS GERAIS

Dissertao apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Sustentabilidade Scioeconmica e Ambiental, Universidade Federal de Ouro Preto, como parte dos requisitos necessrios para a obteno do ttulo: Mestre em Sustentabilidade Scio-econmica e Ambiental rea de Concentrao: Ambientometria

Orientador: Prof. Dra. Auxiliadora Maria Moura Santi

Ouro Preto, MG 2009

M237a

Malard, Antnio Augusto Melo. Avaliao ambiental do setor de siderurgia no-integrada a carvo vegetal do Estado de Minas Gerais [manuscrito] / Antnio Augusto Melo Malard. 2009. xv, 201f.: il., color.; grafs., tabs., mapas, quadros. Orientadora: Profa. Dra. Auxiliadora Maria Moura Santi. Dissertao (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Programa de Ps-Graduao em Sustentabilidade Socioeconmica e Ambiental. rea de concentrao: Ambientometria. 1. Siderurgia - Teses. 2. Carvo vegetal - Teses. 3. Ferro gusa - Teses. 4. Impacto ambiental - Avaliao - Teses. I. Universidade Federal de Ouro Preto. II. Ttulo. CDU: 504: 669.14(815.1)

Catalogao: sisbin@sisbin.ufop.br ii

iii

AGRADECIMENTOSOs agradecimentos so a todos que de forma direta ou indireta contriburam para a realizao deste trabalho. A minha orientadora, Prof. Auxiliadora pela valiosa orientao e ajuda fornecida no decorrer da pesquisa. A minha namorada Luiza que sempre soube estar ao meu lado nos momentos difceis, apoiando-me e incentivando-me para a realizao deste trabalho. Aos meus pais Ronaldo e Marlene, pelo amor e incentivo. A FEAM por fornecer subsdios para a realizao do trabalho. Aos colegas da FEAM, em especial da GEDIN que sempre ajudaram na soluo de dvidas. Ao Antnio Carlos, pela sua dedicao, conselhos e presteza em sempre ajudar. A Liliana pela enorme ateno e dicas fundamentais durante o desenvolvimento do trabalho. A Eliane, pelos conselhos e contribuies valiosas. Ao Delano, pelo apoio e disponibilidade para discusses ao longo do desenvolvimento do trabalho. A todas as siderrgicas do setor que me receberam de braos abertos nas visitas. Ao Bruno Violante da Baro de Mau, Markson Borba da Plantar, Ricardo Zenbio e Mrcio Lima da Metalsider e Reinaldo da Santo Antnio por terem contribudo com o desenvolvimento do trabalho. Ao Benjamin, por ser o responsvel por eu trabalhar com o setor siderrgico.

iv

RESUMOO Estado de Minas de Gerais o maior produtor de ferro gusa do Brasil em siderrgicas no-integradas a carvo vegetal, possuindo sessenta e oito empreendimentos e cento e nove altos-fornos, totalizando uma capacidade instalada superior a nove milhes de toneladas de ferro gusa por ano. Tendo em vista a relevncia do setor para o Estado, e considerando que o seu potencial poluidor bem significativo, foi proposto avaliar o desempenho ambiental das plantas siderrgicas, tomando como referncia os seguintes aspectos ambientais: gerenciamento de resduos slidos industriais, nveis de emisses atmosfricas e consumo de carvo vegetal. As anlises basearam-se em dados e informaes obtidas nas visitas tcnicas todos os empreendimentos existentes no Estado, por meio de um check list elaborado para essa finalidade, e em investigao realizada no Sistema Integrado de Informao Ambiental (SIAM) da Secretaria de Estado de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentvel de Minas Gerais. Os resultados preliminares da investigao, juntamente com os aspectos referentes ao licenciamento, melhoria da qualidade ambiental e ao cumprimento do disposto na Deliberao Normativa COPAM n 49/2001, legislao especfica para o setor siderrgico no-integrado em Minas Gerais, subsidiaram a definio de vinte parmetros ambientais, considerados os mais relevantes para avaliar o nvel de desempenho ambiental das siderrgicas, para os quais foi definida uma srie de critrios, que permitiram pontuar os parmetros em questo, e classificar os empreendimentos. Nesse contexto, foram consideradas sete classes de desempenho ambiental Pssimo, Muito Ruim, Ruim, Regular, Bom, Muito Bom e timo , sendo que, dois empreendimentos foram classificados na classe Pssimo, quatro na classe Muito Ruim, nove na classe Ruim, quarenta e um na classe Regular, oito na classe Bom, dois na classe Muito Bom e dois na classe timo. Ao final do trabalho, ficou evidenciado que as siderrgicas no-integradas a carvo vegetal do Estado de Minas Gerais ainda no alcanaram um patamar adequado de desempenho ambiental, mesmo com a publicao de uma deliberao especfica para o setor em 2001, embora, tenham sido constatados grandes avanos nesse sentido. Palavras chave: Setor siderrgico. Carvo vegetal. Ferro gusa. Controle ambiental. Desempenho ambiental. Minas Gerais.

v

ABSTRACTThe State of Minas de Gerais is a major producer of pig iron in Brazil in non-integrated charcoal pig iron mills, with sixty eight enterprises and one hundred and nine blast furnaces, with a total installed capacity of nine million tons of pig iron a year. Given the sector relevance for the State, and taking into account that its pollution potential is significant, it was proposed to evaluate the environmental performance of the steel plants, taking as reference the environmental aspects as follows: management of industrial solid waste, atmospheric emissions and consumption of charcoal. The reviews were based on data and information obtained in technical visits to all the State projects through a checklist prepared to this purpose, and in research carried out in the Integrated Environmental Information System (Sistema Integrado de Informao Ambiental (SIAM) of the Secretary of State for the Environment and Sustainable Development of Minas Gerais (Secretaria de Estado de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentvel de Minas Gerais). The preliminary research results, jointly with the aspects related to licenses, environment quality improvement and compliance with the dispositions in the Deliberao Normativa COPAM n 49/2001, the specific legislation concerning the non-integrated pig iron mills in Minas Gerais subsidized a definition of twenty environmental parameters considered the most relevant to evaluate the pig iron mills performance level , for which a series of criteria were defined , which allowed to point such parameters, and to classify the projects. In this context, seven categories of environmental performance were taken into account Poor, Very Bad, Bad, Regular, Good, Very Good and Excellent where two projects were included in the category Poor, four in the category Very Bad, nine in the category Bad, forty one in the category Regular, eight in the category Good, two in the category Very Good and two in the category Excellent. At the end of the work, it remained evident that the non-integrated charcoal pig iron mills in the State of Minas Gerais have not reached the adequate stage of environmental performance, even with the issue of a specific determination for the sector in 2001, although major advances have been accomplished. Keywords: Steel sector. Charcoal. Pig iron. Environmental control. Environmental performance. Minas Gerais.

vi

SUMRIOLISTA DE FIGURAS .......................................................................................................... ix LISTA DE TABELAS ........................................................................................................xii LISTA DE TABELAS ........................................................................................................xii LISTA DE QUADROS ......................................................................................................xiii LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SMBOLOS .................................................. xiv 1 INTRODUO............................................................................................................. 1 2 PANORAMA GERAL DA INDSTRIA SIDERRGICA NO-INTEGRADA A CARVO VEGETAL........................................................................................................... 6 2.1 Histrico da produo de ferro gusa...................................................................... 6 2.1.1 Histria da siderurgia no mundo ................................................................... 6 2.1.2 Histria da siderurgia no Brasil ..................................................................... 9 2.2 Perfil da indstria de ferro gusa em Minas Gerais .............................................. 11 2.2.1 Localizao do parque industrial................................................................. 11 2.2.2 Relevncia do setor...................................................................................... 13 2.2.3 Caractersticas do setor................................................................................ 18 2.3 O processo produtivo de ferro gusa em alto-forno a carvo vegetal ................... 20 2.3.1 Matrias-primas ........................................................................................... 20 2.3.1.1 Minrio de ferro....................................................................................... 21 2.3.1.2 Carvo vegetal ......................................................................................... 24 2.3.1.3 Fundente .................................................................................................. 26 2.3.2 Descrio do processo de fabricao do ferro gusa em alto-forno.............. 27 3 ASPECTOS E IMPACTOS AMBIENTAIS DECORRENTES DA FABRICAO DO FERRO GUSA.............................................................................................................. 33 3.1 Efluentes atmosfricos......................................................................................... 33 3.1.1 Equipamentos de controle de emisses atmosfricas utilizados nas siderrgicas no-integradas carvo vegetal do Estado de Minas Gerais .................. 41 3.2 Resduos slidos industriais ................................................................................ 45 3.2.1 Finos de minrio de ferro............................................................................. 49 3.2.2 Finos de carvo vegetal (moinha)................................................................ 52 3.2.3 Escria de alto-forno ................................................................................... 54 3.2.4 P do sistema de limpeza de gases seco (p de balo) e p do sistema de limpeza de gases mido (lama de alto-forno)........................................................... 59 3.3 Efluentes lquidos ................................................................................................ 64 3.4 Rudo ................................................................................................................... 69 3.5 Impacto visual ..................................................................................................... 70 4 ANLISE DA EFICCIA DA APLICAO DA DN COPAM N 49/2001 ........... 71 4.1 Avaliao dos resultados advindos da DN COPAM n 49/2001......................... 77 5 AVALIAO AMBIENTAL DO SETOR ................................................................ 85 5.1 Avaliao do gerenciamento de resduos slidos ................................................ 87 5.2 Avaliao do controle de emisses atmosfricas ................................................ 96 5.3 Consumo de carvo vegetal............................................................................... 110 5.3.1 rea necessria para suprir demanda de carvo vegetal nas siderrgicas no-integradas de Minas Gerais com florestas plantadas.......................................... 112 5.3.2 Situao do carvo vegetal em Minas Gerais............................................ 116 5.3.3 Balano de CO2 no ciclo de fabricao do ferro gusa carvo vegetal .... 122 Emisses de CO2 na carbonizao da madeira...................................................... 123 Emisso de CO2 no alto-forno ............................................................................... 125 vii

Fixao de CO2 nas florestas de eucalipto............................................................. 127 Balano de CO2 no ciclo de fabricao do ferro gusa ........................................... 128 6 PARMETROS E CRITRIOS PARA AVALIAR O DESEMPENHO AMBIENTAL DAS USINAS SIDERRGICAS NO-INTEGRADAS A CARVO VEGETAL......................................................................................................................... 130 6.1 Classificao das usinas siderrgicas no-integradas do Estado de Minas Gerais 140 7 A TTULO DE CONCLUSO E ALGUMAS RECOMENDAES .................... 150 REFERNCIAS ................................................................................................................ 156 ANEXOS ........................................................................................................................... 163 SNTESE DOS DADOS ................................................................................................... 164

viii

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 - Distribuio das siderrgicas no-integradas a carvo vegetal no Estado de Minas Gerais por municpios............................................................................................... 12 Figura 2.2 Distribuio das siderrgicas no-integradas no Estado de Minas Gerais por zoneamento.......................................................................................................................... 13 Figura 2.3 - Distribuio dos altos-fornos a carvo vegetal do Estado de Minas Gerais por faixas de capacidade instalada (t/ms)................................................................................. 15 Figura 2.4 Nmero de altos-fornos por siderrgicas no-integradas no Estado de Minas Gerais................................................................................................................................... 15 Figura 2.5 - Evoluo do valor e da quantidade de ferro gusa exportada no Estado do Maranho (2000 a 2008)...................................................................................................... 17 Figura 2.6 - Vista da parte superior de um alto-forno a carvo vegetal .............................. 21 Figura 2.7 Representao esquemtica de um alto-forno................................................. 27 Figura 2.8 Garrafas do glendon ( esq.) e cowpers ( dir.) .............................................. 29 Figura 2.9 - Processo simplificado de reduo dos xidos de ferro no alto-forno .............. 32 Figura 2.10 - Processo de produo do ferro gusa .............................................................. 32 Figura 3.1 Emisso atmosfrica proveniente de uma corrida de ferro gusa..................... 38 Figura 3.2 Sistemas de limpeza de gases por nmero de altos-fornos das siderrgicas no-integradas de Minas Gerais .......................................................................................... 39 Figura 3.3 Arriamento de carga em alto-forno a carvo vegetal ...................................... 41 Figura 3.4 - Caracterizao e classificao dos resduos slidos ........................................ 46 Figura 3.5 - Fluxograma simplificado da gerao de resduos slidos na siderurgia nointegrada a carvo vegetal ................................................................................................... 47 Figura 3.6 - Representatividade dos resduos slidos gerados no processo de fabricao do ferro gusa em siderrgicas no-integradas a carvo vegetal ............................................... 47 Figura 3.7 Aplicao de p de balo em plantio de eucalipto.......................................... 61 Figura 5.1 Armazenamento de p de balo em lote localizado a beira de via pblica, em lado oposto de uma cermica localizada no municpio de Igarantinga/MG........................ 91 Figura 5.2 Mistura de p de balo e finos de carvo vegetal cu aberto ....................... 92 Figura 5.3 - Porcentagens das siderrgicas no-integradas de Minas Gerais que armazenam os resduos adequadamente ................................................................................................. 94 Figura 5.4 - Armazenamento de p de balo em uma siderrgica no-integrada, na beira de uma via entre rvores, diretamente sobre o solo ................................................................. 94 Figura 5.5 Armazenamento de resduos slidos perigosos diretamente sobre o solo em uma siderrgica no-integrada............................................................................................. 95 Figura 5.6 Automonitoramento de efluentes atmosfricos realizados pelas siderrgicas no-integradas em 2008....................................................................................................... 98 ix

Figura 5.7 Freqncia de envio de relatrios de automonitoramento de efluentes atmosfricos realizados pelas siderrgicas no-integradas em 2008................................... 99 Figura 5.8 Porcentagem de siderrgicas no-integradas do Estado de Minas Gerais atendidas por determinados laboratrios ............................................................................. 99 Figura 5.9 Mdias de resultados de automonioramento realizado em altos-fornos de siderrgicas no-integradas por zoneamento no ano de 2008 ........................................... 100 Figura 5.10 Emisso atmosfrica nos glendons e tocha de um alto-forno do Estado de Minas Gerais...................................................................................................................... 101 Figura 5.11 Mdias de resultados de automonitoramento realizados nas siderrgicas nointegradas, em 2008, por tipo de sistema de limpeza de gases.......................................... 102 Figura 5.12 Mdias das emisses atmosfricas nos altos-fornos das siderrgicas nointegradas em 2008 em funo da capacidade instalada ................................................... 104 Figura 5.13 Mdias de emisses atmosfricas em altos-fornos operados pelo proprietrio e por arrendatrios das siderrgicas no-integradas do Estado de Minas Gerais no ano de 2008 ................................................................................................................................... 105 Figura 5.14 Mdias de concentrao de emisses atmosfricas nos altos-fornos das siderrgicas no-integradas, em 2008, de acordo com a localidade.................................. 106 Figura 5.15 IQA medido nas treze estaes de monitoramento da qualidade do ar instaladas no municpio de Divinpolis ............................................................................ 108 Figura 5.16 Distribuio das reas de florestas plantadas com eucalipto e pinus no Brasil por estado, em 2008........................................................................................................... 111 Figura 5.17 Medidas cbicas da madeira ....................................................................... 113 Figura 5.18 Incremento mdio anual de florestas exticas no Brasil e outros pases .... 114 Figura 5.19 - Procedncia do carvo vegetal utilizado nas siderrgicas no-integradas do Estado de Minas Gerais em 2008 (mdc)............................................................................ 117 Figura 5.20 - Evoluo mensal do preo mdio do carvo vegetal de florestas de eucalipto em 2008 (US$ e R$/mdc) .................................................................................................. 118 Figura 5.21 Balano de CO2 no ciclo de fabricao do ferro gusa considerando autosustentabilidade em carvo vegetal ................................................................................... 128 Figura 6.1 Razo entre autos de infrao por total de anos de operao das siderrgicas no-integradas do Estado de Minas Gerais aps a publicao da DN COPAM n 49/2001 ........................................................................................................................................... 138 Figura 6.2 Descumprimento de condicionantes das Licenas de Operao das siderrgicas no-integradas do Estado de Minas Gerais ................................................... 139 Figura 6.3 Histograma de notas aleatrias utilizando o mtodo estatstico de Sturges.. 141 Figura 6.4 Grfico de distribuio normal...................................................................... 142 Figura 6.5 Histograma para as faixas de classificao adotadas .................................... 144 Figura 6.6 Histograma das notas reais das 68 siderrgicas no-integradas do Estado de Minas Gerais utilizando o mtodo de Sturges ................................................................... 145 Figura 6.7 Comparao entre as notas reais e aleatrias usadas para definio dos intervalos de classificao dos empreendimentos ............................................................. 146 x

Figura 6.8 Notas das siderrgicas no-integradas do Estado de Minas Gerais por uso do parque industrial ................................................................................................................ 148 Figura 6.9 Notas das siderrgicas no-integradas a carvo vegetal do Estado de Minas Gerais de acordo com o municpio .................................................................................... 149

xi

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 Produo de ferro gusa em siderrgicas no-integradas no Brasil por regio ............................................................................................................................................. 14 Tabela 2.2 Contribuio dos municpios em Minas Gerais na formao do setor de siderurgia no-integrada a carvo vegetal ........................................................................... 16 Tabela 2.3 Cenrios de consumo especfico de minrio de ferro com base no ano de 2008 ............................................................................................................................................. 23 Tabela 2.4 - Caractersticas do carvo vegetal e do coque.................................................. 25 Tabela 2.5 - Comparao entre alto-forno a carvo vegetal e alto-forno a coque............... 26 Tabela 3.1 Eficincia fracionada de coletores de material particulado em funo da distribuio de tamanho das partculas (em porcentagens) ................................................. 44 Tabela 3.2 Composio do p de balo de uma siderrgica no-integrada a carvo vegetal.................................................................................................................................. 60 Tabela 3.3 Valores de metais pesados em corretivos, fertilizantes e no p de balo ....... 62 Tabela 3.4 gua de reposio necessria devido perda por evaporao na refrigerao do alto-forno ........................................................................................................................ 65 Tabela 3.5 Cenrios de consumo especfico de gua na siderurgia no-integrada a carvo vegetal de Minas Gerais, com base no ano de 2008............................................................ 66 Tabela 5.1 Cenrios de gerao de resduos slidos gerados nas siderrgicas nointegradas do Estado de Minas Gerais, com base no ano de 2008 ...................................... 88 Tabela 5.2 Destino dos resduos slidos gerados nas siderrgicas no-integradas do Estado de Minas Gerais em 2008 ........................................................................................ 90 Tabela 5.3 ndice da Qualidade do Ar por poluente....................................................... 107 Tabela 5.4 Estaes de monitoramento da qualidade do ar das siderrgicas nointegradas do Estado de Minas Gerais............................................................................... 109 Tabela 5.5 Cenrios de consumo especfico de carvo vegetal nas siderrgicas nointegradas do Estado de Minas Gerais, com base no ano de 2008 .................................... 122 Tabela 5.6 Emisso de CO2 na carbonizao da madeira............................................... 124 Tabela 6.1 Desvios padro das notas aleatrias ............................................................. 143 Tabela 6.2 Faixas para classificao do desempenho ambiental das usinas siderrgicas no-integradas a carvo vegetal......................................................................................... 143 Tabela 6.3 Notas obtidas pelas siderrgicas no-integradas do Estado de Minas Gerais de acordo com os parmetros e os critrios estabelecidos ..................................................... 144 Tabela 6.4 Resultado da classificao do desempenho ambiental das 68 siderrgicas nointegradas do Estado de Minas Gerais............................................................................... 146

xii

LISTA DE QUADROSQuadro 2.1 Inovaes tecnolgicas na fabricao de ferro gusa........................................ 9 Quadro 4.1 Anlise da eficcia e eficincia da aplicao da DN COPAM n 49/2001 ... 84 Quadro 6.1 Parmetros selecionados no trabalho, divididos por grupos ....................... 131 Quadro 6.2 Pesos aplicados aos parmetros adotados.................................................... 132 Quadro 6.3 Parmetros e critrios utilizados para classificao das siderrgicas nointegradas do Estado de Minas Gerais............................................................................... 135

xiii

LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SMBOLOSABNT ABRAF AF AMS CEMIG CERH CETESB CL CONAMA COPAM CTC DN FEAM FOB GAF GEDIN IBAMA IGAM IMA IPCC IQA ISO MDC MDL Associao Brasileira de Normas Tcnicas Associao Brasileira de Produtores de Florestas Plantadas Alto-Forno Associao Mineira de Silvicultura Companhia Energtica de Minas Gerais Conselho Estadual de Recursos Hdricos Companhia Ambiental do Estado de So Paulo Carga Limite Conselho Nacional do Meio Ambiente Conselho de Poltica Ambiental do Estado de Minas Gerais Capacidade de troca catinica Deliberao Normativa Fundao Estadual do Meio Ambiente Free on board Gs de Alto-Forno Gerncia de Desenvolvimento e Apoio Tcnico s Atividades Industriais Instituto Brasileiro de Meio Ambiente e Recursos Naturais Renovveis Instituto Mineiro de Gesto das guas Incremento Mdio Anual Intergovernmental Panel on Climate Change ndice de Qualidade do Ar International Standardization for Organization Metro cbico de carvo Mecanismo de Desenvolvimento Limpo xiv

MP MPa NBR PEAD PM10 PTS SEMAD

Material Particulado Mega pascal Norma Brasileira Regulamentadora Polietileno de Alta Densidade Partculas menores que 10 mcrons Partculas Totais em Suspenso Secretaria Estadual de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentvel de Minas Gerais

SIAM SINDIFER SUPRAM

Sistema Integrado de Informao Ambiental Sindicato da Indstria do Ferro no Estado de Minas Gerais Superintendncia Regional de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentvel

xv

1 INTRODUOO Estado de Minas Gerais o maior produtor de ferro gusa em siderrgicas no-integradas do Brasil, possuindo, atualmente, sessenta e oito indstrias instaladas, e seis em fase de planejamento ou instalao. As siderrgicas no-integradas so aquelas que produzem ferro gusa a partir da reduo do minrio de ferro em alto-forno. O produto pode ser destinado s aciarias ou s fundies. Alm deste tipo de siderrgica, existem as plantas integradas, que operam as trs fases bsicas da produo do ao: reduo, refino e laminao, ou seja, promovem a transformao do minrio de ferro em produtos siderrgicos semi-acabados ou acabados (laminados) e as semiintegradas que realizam o refino e a laminao, portanto no produzem o ferro gusa. Nas siderrgicas no-integradas a carvo vegetal, usualmente empregado o termo alto-forno. Entretanto, eles tambm so chamados de mini altos-fornos, devido sua baixa altura e sua pequena capacidade instalada quando comparados com os altos-fornos de siderrgicas integradas. A histria do ferro gusa em Minas Gerais remonta ao sculo XIX. A regio, rica em dois insumos bsicos para a sua fabricao o carvo vegetal e o minrio de ferro , atraiu, inicialmente, pequenas indstrias. A partir da dcada de 1970, em decorrncia do crescimento da siderurgia mundial, a construo de altos-fornos em Minas Gerais se intensificou (JACOMINO et al., 2002.). O setor de siderurgia no-integrada a carvo vegetal de Minas Gerais possui 109 altos-fornos, que, juntos, so responsveis por 56,2% da capacidade instalada do pas, sendo que em 2008, o Estado foi responsvel por 65,8% da produo nacional. Dessa forma, a economia mineira beneficiada por esse potencial de produo. Por outro lado, a fabricao do ferro gusa provoca diversos impactos ambientais, os quais, no geral, esto associados gerao de efluentes atmosfricos, efluentes lquidos, rudo e resduos slidos. Alm dos impactos diretos citados, ocorrem os impactos indiretos como os advindos da utilizao de carvo vegetal como redutor e fonte energtica. No Estado de Minas Gerais, os maiores problemas decorrentes do setor so relacionados ao consumo de carvo vegetal e ao controle das emisses atmosfricas, assuntos que devem ser 1

amplamente discutidos, pois envolvem aspectos tecnolgicos, econmicos e ambientais. Com um pouco menos de visibilidade, mas de significativa importncia, o gerenciamento de resduos slidos industriais representa uma barreira para a adequao ambiental das siderrgicas no-integradas. Resolver estes problemas um desafio para cada uma das siderrgicas no-integradas, lembrando que algumas j esto bem avanadas nesse sentido, ao contrrio da maioria. O setor tem sofrido grande presso, seja da populao em geral, dos rgos ambientais e at mesmo de pases importadores, para que o seu desempenho ambiental melhore por meio da reduo do impacto sobre os recursos naturais e da minimizao da gerao de resduos e dos nveis de emisso de poluentes. Dessa forma, o comportamento ambiental adequado representa no somente um sistema com maior sustentabilidade, mas tambm com maior competitividade de mercado. Atualmente, ficou mais difcil investir em melhorias ambientais em vista da crise financeira e econmica mundial que, de uma forma avassaladora, paralisou o setor de siderurgia nointegrada a carvo vegetal no Estado. A paralisao dos fornos iniciou em outubro de 2008, sendo que em maro de 2009, apenas 20% dos altos-fornos estavam operando, mesmo assim, com marcha reduzida. Nesse ms, apenas aquelas empresas que tinham contrato previamente firmado, possuem uma unidade de fundio1 ou desejavam fazer estoque, no pararam a produo, pois segundo informao dos empreendedores2, no havia novos negcios, ou seja, o ferro gusa estava sem preo de mercado. O mercado do ferro gusa bastante varivel, passando por timos momentos, como o que ocorreu em 2003 e 2004, motivando a realizao de muitos investimentos pelos empreendedores do setor, e no perodo posterior a junho de 2008, quando os produtores nacionais, animados com os preos cada vez maiores do ferro gusa no mercado internacional, passaram a investir no aumento da produo e na ampliao da contratao de mo-de-obra, inclusive colocando em operao fornos que estavam desativados. Na ocasio, o preo da tonelada de ferro gusa bateu recordes, atingindo o valor de US$950. Entretanto, essa euforia durou pouco em vista da crise econmica mundial configurada no final de 2008. Em janeiro de 2009, o preo da tonelada de ferro gusa havia cado para US$260. Essa flexibilidade do mercado prejudicial para o setor em Minas Gerais, pois induz as siderrgicas a operarem deEmpresas que possuem unidade de fundio, utilizam parte do ferro gusa produzido, para fabricar peas fundidas de ferro como contra-pesos de caminhes, lingoteiras, etc. 2 Em entrevistas realizadas durante a pesquisa de campo.1

2

forma sazonal. Alm disso, tais empresas, sempre que paralisam suas atividades, promovem demisso em massa de seus funcionrios, no levando em conta os problemas sociais que a situao acarreta, e alegam dificuldades financeiras para realizar as melhorias ambientais necessrias. A escolha do tema desta dissertao de mestrado deveu-se necessidade de se realizar um diagnstico ambiental atualizado do setor de ferro gusa em Minas Gerais, que tem grande relevncia na economia estadual, alm de ser atividade de elevado impacto ambiental. Alm disso, o autor acompanha e fiscaliza o setor desde 2006 como funcionrio da Fundao Estadual do Meio Ambiente (FEAM). O trabalho est dividido em sete captulos. O primeiro constituiu esta introduo. O segundo captulo apresenta um breve histrico da produo de ferro gusa no mundo e no Brasil, o perfil do setor de ferro gusa em Minas Gerais, destacando a localizao do plo produtor, sua relevncia na economia estadual e a gerao de empregos, as caractersticas ambientais, tais como o potencial poluidor, os avanos tecnolgicos de processo e os aspectos relativos ao licenciamento ambiental. Tambm nesse captulo feita uma descrio detalhada do processo produtivo. O terceiro captulo destaca os impactos ambientais e as medidas mitigadoras restritos planta industrial, motivo pelo qual os aspectos referentes ao consumo de carvo vegetal no foram contemplados neste captulo. Tambm so apresentados os principais equipamentos utilizados para o controle das emisses atmosfricas e dos efluentes lquidos, assim como o princpio de funcionamento de cada um deles, as aes de gerenciamento de resduos slidos industriais, com a caracterizao e classificao dos resduos, e a apresentao das tecnologias disponveis para aproveitamento desses resduos, alm dos impactos visual e referente a rudo. No quarto captulo realizada uma anlise da Deliberao Normativa COPAM n 49/2001, que trata especificamente do setor, alm dos resultados obtidos aps sua publicao. O quinto captulo inicia-se com a descrio da metodologia aplicada no desenvolvimento deste trabalho de dissertao, a qual previu a reviso da literatura existente sobre o tema, o levantamento de dados e informaes junto ao acervo da FEAM e a pesquisa de campo, realizada por meio de visitas tcnicas s instalaes industriais das sessenta e oito siderrgicas no-integradas do Estado de Minas Gerais para aplicao de questionrios

(na forma de check list) e visitas tcnicas a alguns empreendimentos que reutilizam resduos 3

siderrgicos. Com esse universo de informaes e dados, realizou-se uma srie de avaliaes sobre as prticas de gerenciamento de resduos slidos, o controle das emisses atmosfricas, e o consumo de carvo vegetal. As informaes contidas nos check lists so, em geral, quantitativas. Aquelas com alguma subjetividade no foram consideradas nas anlises realizadas no decorrer do trabalho, de modo a no influenciar os resultados com pontos de vista do autor. Parte dos dados foram informados pelos empreendedores, e, assim, podem conter erros, mas julgou-se que, nesse caso, eles teriam menor relevncia por se tratar, em geral, de dados administrativos. O check list contm inmeras informaes referentes ao processo produtivo, sistemas de controle ambiental, resultados de automonitoramento, alm das informaes administrativas. De maneira a complementar os dados coletados na pesquisa de campo, foram levantadas informaes nos arquivos da FEAM, por meio do Sistema Integrado de Informao Ambiental (SIAM), no qual se tem acesso3 aos documentos que compem os processos de licenciamento ambiental. O sexto captulo refere-se a avaliao ambiental do setor, que se baseou nos resultados das avaliaes do quinto captulo, juntamente com a anlise dos aspectos referentes melhoria da qualidade ambiental, licenciamento ambiental e DN COPAM n 49/2001, permitindo a definio de parmetros ambientais, que por meio de uma srie de critrios, so pontuados. O stimo captulo destaca as principais evidncias reveladas pela pesquisa, apresentando uma concluso geral e concluses especficas para cada uma das avaliaes realizadas, alm de registrar algumas recomendaes para desenvolvimento de trabalhos futuros, pois, em vista da quantidade excessiva de dados compilados e analisados, referentes a diversos assuntos, alguns deles necessitam ser mais detalhados, evidenciando uma enorme gama de oportunidades para a realizao de outros trabalhos. Os dados obtidos na investigao realizada foram inseridos ao longo do trabalho, de acordo com os temas abordados, de modo a facilitar a leitura. Dessa forma, j no captulo 2 esses dados so encontrados.

Parte do acesso ao SIAM pblico, sendo as consultas mais abrangentes restritas aos funcionrios do Sistema Estadual do Meio Ambiente.

3

4

A reviso da literatura basicamente nacional, haja vista se tratar de um processo produtivo tipicamente brasileiro. Fora do pas, somente no Paraguai, existe um alto-forno a carvo vegetal, mas, mesmo assim, inserido em uma siderrgica integrada. Dessa forma, a maioria dos trabalhos publicados so nacionais e mineiros, por o Estado ser o mais relevante no Brasil na fabricao do ferro gusa em mini altos-fornos a carvo vegetal. Entretanto, nos ltimos anos, tem crescido o nmero de trabalhos desenvolvidos na Regio Norte, em vista da expanso do setor guseiro, principalmente, na regio de Carajs. O objetivo principal deste trabalho foi fazer uma avaliao ambiental do setor de siderurgia no-integrada a carvo vegetal do Estado de Minas Gerais. Como objetivos secundrios destacam-se: (a) identificar as tecnologias disponveis para o reaproveitamento dos resduos slidos industriais gerados nas siderrgicas no-integradas; (b) avaliar as aes de gerenciamento dos resduos slidos gerados na produo de ferro gusa em siderrgicas nointegradas do Estado de Minas Gerais; (c) avaliar o controle das emisses atmosfricas geradas nas siderrgicas no-integradas do Estado de Minas Gerais; (d) avaliar os termos da Deliberao Normativa COPAM n 49/2001 e os resultados advindos de sua aplicao; (e) apresentar um diagnstico acerca do consumo do carvo vegetal nas indstrias siderrgicas em pauta; (f) propor critrios para a classificao e a avaliao do desempenho ambiental das siderrgicas no-integradas a carvo vegetal. Os objetivos especficos do trabalho referem-se, principalmente, aos efluentes atmosfricos, resduos slidos industriais, DN COPAM n 49/2001 e consumo de carvo vegetal, por serem os aspectos mais relevantes para se realizar uma avaliao contundente do setor. Tais matrias so as principais responsveis por autuaes, denncias e investimentos econmicos realizados nas plantas siderrgicas em Minas Gerais. Os critrios utilizados para a classificao e a avaliao do desempenho ambiental das siderrgicas no-integradas a carvo vegetal foram aplicados a todos os sessenta e oito empreendimentos, o que permitiu associar notas a cada um deles e estabelecer um ranking das plantas industriais, sem no entanto identificar os nomes, haja vista que o objetivo do trabalho avaliar o setor e no cada empreendimento isoladamente. Este trabalho tambm um meio de apresentar s empresas do setor informaes e avaliaes acerca das melhores tecnologias disponveis para controle de impactos ambientais e visa incentivar os empreendimentos a se adequarem conforme os critrios estabelecidos para o desempenho ambiental. 5

2 PANORAMA GERAL DA INDSTRIA SIDERRGICA NOINTEGRADA A CARVO VEGETAL2.1 Histrico da produo de ferro gusa2.1.1 Histria da siderurgia no mundo

O primeiro contato do homem com o ferro ocorreu quando meteoritos caram sobre a Terra, sendo esta a origem da etimologia da palavra siderurgia, que vem do latim sidus, que significa estrela ou astro (JACOMINO et al., 2002). Os artefatos de ferro mais antigos de que se tem notcia so dois objetos encontrados no Egito, um na Grande Pirmide de Giz, construda por volta de 2900 a.C. e outro encontrado na tumba de Abidos, construda por volta de 2600 a.C. Inicialmente, a reduo do xido de ferro ocorria por acaso, uma vez que as pedras utilizadas para contornar as fogueiras mudavam de propriedade medida que eram aquecidas. Basicamente, o minrio de ferro das pedras com o carbono da madeira e o calor da queima da madeira com ar reduziam os xidos de ferro, produzindo ferro metlico de baixo teor de carbono, em funo da baixa temperatura de processamento. Dessa forma, o primeiro metal produzido foi o ao, com at 2% de carbono, e no o ferro gusa que possui em torno de 4% de carbono (JACOMINO et al., 2002). Com o passar do tempo, esse processo foi evoluindo, sendo a fabricao do ferro realizada a partir da mistura de minrio de ferro com carvo vegetal e um sopro de ar. Os primeiros fornos para produo de ao conhecidos como fornos de lupa datados de 100 a.C., foram construdos em Altena, na Alemanha. Neles, a entrada de ar para queima do carvo vegetal pela ventaneira ocorria naturalmente e a escria era retirada por meio de batidas. A conformao do ao produzido era feita com marteladas (JACOMINO et al., 2002). Em 800 d.C., na Inglaterra, surgiram os primeiros baixos-fornos, circulares, com cerca de 0,5m de dimetro e 1m de altura. Esses fornos eram construdos em pedra e os procedimentos operacionais eram iguais aos do forno de lupa. A partir do sculo XI, as forjas-catals dominaram a produo de ferro, se estendendo at o sculo XV. As forjas eram lareiras feitas de pedra, que usavam foles manuais para soprar o ar necessrio ao processo, os quais foram, posteriormente, substitudas por trompas dgua. Conforme Landgraf et al.(1994), aproximadamente 15kg de metal reduzido no estado slido, entremeado de escria, eram 6

retirados do forno e forjados no martelo, para remoo da escria; da o nome "forja" para designar o processo como um todo. Uma vez que as temperaturas ainda eram baixas, obtinhase o ao. Em 1340, na Alemanha, surgiu o precursor do alto-forno, o Stuckofen, com 3m a 4,8m de altura e formato similar ao do alto-forno atual. Era usado para produzir ferro gusa (MATARELLI et. al 2001). O primeiro alto-forno capaz de produzir somente ferro gusa lquido foi o Flussofen, usado no Vale do Rio Reno, regio hoje ocupada pela Frana, Blgica e Alemanha, nos anos de 1300. Para obter um material semelhante ao ao, o ferro gusa era refundido em um forno de refino (finery oven), em atmosfera oxidante para queimar o carbono (MATARELLI et al., 2001). Esse alto-forno revolucionou a indstria de canhes da poca, que passou a fabricar canhes em ao, substituindo os canhes de bronze, a um custo menor. A produo dos altos-fornos Flussofen atendia quase que exclusivamente indstria blica e sua exigncia tcnica de operao contnua transformou a dimenso dos empreendimentos (LANDGRAF et al., 1994). Apesar das transformaes, a pequena produo artesanal continuava tendo grande importncia econmica nesse perodo, pois o alto custo da descarburao do ferro gusa mantinha as antigas forjas competitivas na produo de ferro malevel e ao, utilizado para diversos artigos de consumo. No sculo XVII, os altos-fornos operavam em temperaturas elevadas, atingindo 1400C, sendo o ferro gusa lquido vazado do cadinho em leitos de areia. O canal principal era chamado de sow (porca) e os moldes pequenos de pig (porco), dando origem a denominao em ingls, pig iron para o ferro gusa slido (MORAIS, 2008). A siderurgia norte-europia do sculo XVIII, particularmente a inglesa, sofreu duas grandes limitaes: o crescimento do consumo de ferro e ao implicou no uso de quantidades absurdas de carvo vegetal, a ponto de devastar quase todas as florestas do pas; e a tecnologia de refino do ferro gusa continuava sendo um gargalo produtivo, j que os altos-fornos no atingiam a temperatura necessria e o consumo de combustvel era considervel. A soluo do primeiro problema poderia vir do uso de carvo mineral, mas o teor de enxofre do material inviabilizou seu emprego, pois obtinha-se ferro gusa e ao frgeis.

7

Durante os sculos XVII e XVIII, foram patenteadas tecnologias de fabricao de ferro gusa com utilizao de carvo mineral, mas somente com a introduo do processo de coqueificao do carvo, que eliminava as fraes volteis e grande parte do enxofre presente em sua composio, foi que Abraham Darby, em 1735, obteve xito ao operar um alto-forno empregando, exclusivamente, o coque. O desenvolvimento dessa tcnica transformou a Inglaterra, no final do sculo, em grande exportadora de ferro e ao

(LANDGRAF et al., 1994). A segunda soluo surgiu com Henry Cort, em 1784, com o desenvolvimento de um forno em que o aquecimento no ocorria por chama direta, mas por reverberao na abbada do forno. A reunio dessas duas invenes, com a expanso da Revoluo Industrial, modificou totalmente a metalurgia e o mundo: o uso de mquinas a vapor para injeo de ar no altoforno e o aumento de produo transformaram o ferro e o ao nos mais importantes materiais de construo. Em 1779, construiu-se a primeira ponte de ferro, em Coalbrookdale, Inglaterra, e em 1787, o primeiro barco de chapas de ferro (LANDGRAF et al., 1994). O ferro gusa passou a ser transformado em ao, de forma sistemtica, com reduo do teor de carbono para cerca de 1% e adio de silcio, mangans e outros elementos visando reduzir os teores de enxofre e fsforo, a partir de 1856 (MORAIS, 2008). As maiores evolues na tecnologia de fabricao de ferro gusa, que resultaram em saltos de escala de produo, economia de combustvel, ndices de produtividade, se iniciaram aps a consolidao dos altos-fornos a coque (NOLDIN JNIOR, 2002). As inovaes tecnolgicas de maior relevncia esto compiladas no Quadro 2.1.

8

Quadro 2.1 Inovaes tecnolgicas na fabricao de ferro gusa Ano 1828 1832 1857 1870 1880 1880 1910 1910 1917 1944 1950 1951 Inovao tecnolgica Uso de ar pr-aquecido nas ventaneiras Aproveitamento do poder calorfico dos gases de topo no pr-aquecimento do ar Desenvolvimento dos trocadores de calor tipo cowpers Otimizao dos sistemas de carregamento atravs do uso de elevadores gua, skips etc. Primeiro sistemas de limpeza de gases com a utilizao de um dustcatcher Difuso de tcnicas para proteo do revestimento interno dos fornos (refratrios, tubos de refrigerao, painis refrigerados etc.) Utilizao de sopradores tipo turbo, ao invs de foles Primeira mquina de sinterizao Primeira mquina para construo de tijolos refratrio de qualidade Primeira patente para a injeo de finos pelas ventaneiras Otimizao do sistema de controle dos fornos Enriquecimento de ar com oxignio puro

Fonte: NOLDIN JNIOR, 2002.

2.1.2

Histria da siderurgia no Brasil

O desenvolvimento da atividade siderrgica no Brasil remonta poca de seu descobrimento. To logo chegaram ao Brasil, os portugueses demonstraram interesse na prospeco de minrio e na fabricao de ferro. Segundo Uchoa (1990), a histria da siderurgia no Brasil pode ser dividida em duas partes distintas. A primeira, iniciada com as forjas catals primitivas, com a chegada de Martim Afonso de Souza cidade de So Vicente, So Paulo (SP), em 1532, e a segunda, com a implantao dos altos-fornos a carvo vegetal. Conforme Uchoa (1990), os Afonso Sardinha (pai e filho), versados em minerao e empenhados na procura de metais, descobriram em uma de suas excurses, minrio de ferro no sop do Morro Araoiaba (prximo atual cidade de Sorocaba, SP), onde se instalou a primeira usina siderrgica brasileira Usina Ipanema , constituda por dois fornos rsticos e uma forja para produo de ferro. Considerando-se que a cidade de So Paulo estava situada a mais de 100km e o municpio de Sorocaba tinha menos de dois mil habitantes, o 9

empreendimento de Sardinha representou grande proeza, mas, sem prosperar, encerrou suas atividades por volta de 1628, terminando assim o primeiro ciclo da explorao na usina de Ipanema. Esse fato conferiu a Afonso Sardinha o ttulo de Fundador da Siderurgia Brasileira. Em 1812, foi colocada em funcionamento a Fbrica de Ferro, no municpio de Congonhas, Minas Gerais (MG), na qual havia sido instalado um baixo forno sueco. Em 1813 foi produzido o primeiro ferro gusa lquido do Brasil em Morro do Pilar, MG, utilizando um altoforno (JACOMINO et al., 2002). A primeira usina siderrgica no-integrada a carvo vegetal do Brasil foi construda em Itabirito, MG, em 1884, chamada Usina Esperana. A primeira usina siderrgica integrada da Amrica do Sul foi implantada pela Companhia Siderrgica Belgo Mineira, construda em 1925 em Sabar, MG. A primeira usina siderrgica integrada a coque, a Companhia Siderrgica Nacional, foi implantada em 1941, em Volta Redonda, Rio de Janeiro. A dcada de 50 foi marcada por grandes expanses no parque siderrgico nacional, com a implantao de duas grandes usinas a coque (Cosipa e Usiminas), alm do acrscimo no nmero de siderrgicas no-integradas a carvo vegetal. Em 1957, com a implantao da indstria automobilstica no Brasil, o setor de ferro gusa experimentou significativa ascenso, fabricando grandes quantidades de metal fundido para atender produo de motores e de outros componentes fundidos para veculos. No comeo dos anos 60, existiam aproximadamente 80 altos-fornos a carvo vegetal nas siderrgicas no-integradas de Minas Gerais, com capacidade instalada anual de 1 milho de toneladas de ferro gusa (CEMIG, 1988). Dessa forma, o setor havia se consolidado no Estado, com a localizao de plos em torno das cidades de Divinpolis, Sete Lagoas e Ituna (Anexo H). Destes 80 altos-fornos, um pertencia a Companhia Siderrgica Pitangui, localizada no municpio de Pitangui. Conforme as informaes levantadas nas visitas tcnicas deste trabalho, trata-se da mais antiga siderrgica no-integrada do Estado de Minas Gerais, ainda em operao, tendo sido fundada em 1955.

10

O crescimento do setor de siderurgia no-integrada ao longo da dcada de 60 foi rpido e desordenado, de modo que entre 1960 e 1966, o preo do ferro gusa se reduziu tanto que muitos altos-fornos foram desativados. A partir de 1970 muitos altos-fornos a carvo vegetal foram construdos em Minas Gerais, em funo do boom mundial da siderurgia. Com a crise mundial de energia a partir de 1973, o carvo vegetal ganhou nova dimenso como agente termo-redutor de fonte renovvel e as exportaes do ferro gusa tornaram-se crescentes. De 1989 a 1992, o Brasil viveu uma crise recessiva e, tanto a produo quanto as vendas de ferro gusa caram uma taxa mdia de 10% ao ano, mas as vendas internas voltaram a se estabilizar de 1997 a 2000, e as exportaes voltaram a crescer (MATARELLI et al., 2001).

2.2 Perfil da indstria de ferro gusa em Minas GeraisO Estado de Minas Gerais atraiu a atividade siderrgica por ser rica em dois insumos bsicos para a produo do ferro gusa o carvo vegetal e o minrio de ferro, transformando-se no maior produtor do Brasil, possuindo atualmente sessenta e oito indstrias no-integradas. 2.2.1 Localizao do parque industrial

Os fatores que levam uma indstria siderrgica a instalar-se em determinada regio so: a facilidade de obteno do minrio de ferro, de carvo vegetal, e de escoamento da produo. Em Minas Gerais, as indstrias produtoras de ferro gusa esto distribudas prximas ao Quadriltero Ferrfero, salvo excees, em um raio de 130km de Belo Horizonte. Por outro lado, esto mais distantes das fazendas de reflorestamento para suprimento do carvo vegetal, embora, quando da formao do setor, o insumo energtico era encontrado nas redondezas, fabricado com madeira de mata nativa, que foi se extinguindo com a explorao para ceder espao a outras atividades. Boa parte das indstrias ainda utiliza carvo vegetal de origem nativa, produzido em outros Estados brasileiros principalmente Mato Grosso do Sul, Bahia, e Gois , e adquiridos at mesmo de carvoarias do Paraguai, elevando assim o custo de produo. A Figura 2.1 apresenta um mapa com a distribuio das siderrgicas no-integradas a carvo vegetal no Estado de Minas Gerais. Atualmente, existem vinte e dois empreendimentos no municpio de Sete Lagoas, doze em Divinpolis, quatro em Itana, trs em Par de Minas, 11

dois em Bom Despacho, Matozinhos, Nova Serrana e So Gonalo do Par, e um empreendimento nos municpios de Alfredo Vasconcelos, Betim, Carmo da Mata, Carmo do Cajuru, Conceio do Par, Conselheiro Lafaiete, Contagem, Curvelo, Governador Valadares, Itabira, Itabirito, Itaguara, Itatiaiuu, Lagoa da Prata, Maravilhas, Mateus Leme, Pedro Leopoldo, Pitangui e Prudente de Morais.

Figura 2.1 - Distribuio das siderrgicas no-integradas a carvo vegetal no Estado de Minas Gerais por municpios

Tambm foram elaborados mapas para as distribuies espaciais das siderrgicas nointegradas por bacias hidrogrficas e por rea de jurisdio das Superintendncias Regionais de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentvel (SUPRAM), que esto apresentados nos Anexos J e K, respectivamente. Das sessenta e oito siderrgicas, uma est localizada na bacia hidrogrfica do rio Grande e duas na bacia do rio Doce. As demais usinas esto inseridas na bacia do rio So Francisco. Quanto s SUPRAMs, uma siderrgica est sob jurisdio da SUPRAM Zona da Mata, duas na SUPRAM Leste Mineiro, trinta e uma na SUPRAM Alto So Francisco e trinta e quatro na SUPRAM Central Metropolitana. 12

A Deliberao Normativa COPAM n 49/2001, que dispe sobre o controle ambiental das indstrias no-integradas de produo de ferro gusa no Estado de Minas Gerais, definiu zonas de localizao das usinas siderrgicas com sendo urbana, rural e mista. Empreendimentos enquadrados em zona mista so aqueles que esto inseridos em distrito industrial, em local apropriado para desenvolvimento de sua atividade, conforme legislao municipal especfica, ou em reas onde se encontra patrimnio natural, histrico ou cultural de relevante importncia, assim definido em lei. Tambm se enquadram em zona mista aqueles que esto inseridos em zona rural, mas que tenham um alto-forno a uma distncia inferior a 700 metros de ncleo residencial ou das margens de quaisquer rodovias federais ou estaduais. A Figura 2.2 evidencia que 10% das siderrgicas no-integradas localizam-se na rea classificada como rural, 37% em rea urbana e 53% em rea mista. Portanto, a porcentagem de indstrias localizadas em zona urbana relevante, ocasionando em impacto significativo sade humana nas populaes situadas no seu entorno. Para agravo da situao, a maioria das empresas localizadas em zona urbana tm rea limitada, e, assim sendo, os equipamentos de maior impacto ambiental, inclusive os altos-fornos, muitas vezes esto situados a menos de cem metros de residncias.10%

37% Rural Mista Urbana 53%

Figura 2.2 Distribuio das siderrgicas no-integradas no Estado de Minas Gerais por zoneamento

2.2.2

Relevncia do setor

O setor de siderurgia no-integrada a carvo vegetal de Minas Gerais possui capacidade instalada de 9.390.355 toneladas de ferro gusa por ano, distribuda em 109 altos-fornos, fazendo com que o Estado responda a 56,2% da produo nacional. Os demais Estados brasileiros produtores de ferro gusa a carvo vegetal em siderrgicas nointegradas possuem juntos capacidade instalada de 7.328.400 de toneladas de ferro gusa por ano, conforme detalhado na Tabela 2.1. As capacidades instaladas dos empreendimentos 13

situados nos demais Estados do pas foram obtidas no Sindicato das Indstrias do Ferro no Estado de Minas Gerais SINDIFER (2009) ou por meio de contato telefnico com as prprias empresas.Tabela 2.1 Produo de ferro gusa em siderrgicas no-integradas no Brasil por regio Estados MG PA MA ES MS Total N de Altos-fornos 109 24 19 8 6 166 Capacidade instalada (t/ano) 9.390.355 3.468.000 2.305.200 804.000 751.200 16.718.755 % 56,2 20,7 13,8 4,8 4,5 100

Em 2008, foram produzidas 5.213.303 toneladas de ferro gusa nas siderrgicas no-integradas de Minas Gerais4. Conforme o Instituto Brasileiro de Siderurgia IBS (2009), em 2008 foram produzidas 7.922.800 toneladas de ferro gusa em siderrgicas independentes (no-integradas) do Brasil. Desse modo, o Estado mineiro foi responsvel por 65,8% da produo nacional. A capacidade instalada dos altos-fornos de Minas Gerais varia de 30t gusa/dia a 550tgusa/dia, sendo a mdia igual a 236t gusa/dia. Segundo os dados apresentados no grfico da Figura 2.3, 55% dos altos-fornos possuem capacidade instalada entre 5.000t gusa/ms e

10.000t gusa/ms. Alm disso, das sessenta e oito unidades existentes, 56% possuem apenas um alto-forno (Figura 2.4).

O Anexo E apresenta a produo de ferro gusa no ano de 2008 em todas as siderrgicas no-integradas de Minas Gerais, alm das porcentagens exportadas e destinos.

4

14

70 N de altos-fornos 60 50 40 30 20 10 0 5.00028

60

21

5.000 < x 10.000 Capacidade instalada (t/ms)

> 10.000

Figura 2.3 - Distribuio dos altos-fornos a carvo vegetal do Estado de Minas Gerais por faixas de capacidade instalada (t/ms)

40 35 N de siderrgicas 30 25 20 15 10 5 0

38

24

4 1 1

1

2

3 N de altos-fornos

4

7

Figura 2.4 Nmero de altos-fornos por siderrgicas no-integradas no Estado de Minas Gerais

A Tabela 2.2 apresenta a contribuio de cada municpio para a formao do setor, de acordo com o nmero de empresas, o nmero de altos-fornos, a capacidade instalada e a produo referente ao ano de 2008. O municpio de Sete Lagoas tem a maior capacidade instalada do Estado, correspondente a 326.100t gusa/ms.

15

Tabela 2.2 Contribuio dos municpios em Minas Gerais na formao do setor de siderurgia no-integrada a carvo vegetal Municpio Alfredo Vasconcelos Betim Bom Despacho Carmo da Mata Carmo do Cajuru Conceio do Par Conselheiro Lafaiete Contagem Curvelo Divinpolis Governador Valadares Itabira Itabirito Itaguara Itatiaiuu Itana Lagoa da Prata Maravilhas Mateus Leme Matozinhos Nova Serrana Par de Minas Pedro Leopoldo Pitangui Prudente de Morais So Gonalo do Par Sete Lagoas Total N empresas 1 1 2 1 1 1 1 1 1 12 1 1 1 1 1 4 1 1 1 2 2 3 1 1 1 2 22 68 N altosfornos 2 7 3 1 1 1 1 2 2 18 1 1 1 1 1 5 1 1 1 3 3 4 1 3 2 2 40 109 Capacidade instalada (t/ms) 12.000 37.800 18.000 1.680 1.500 6.600 7.500 21.000 12.000 88.380 4.500 9.000 8.400 4.500 7.500 52.050 6.000 3.900 1.800 27.600 24.000 33.900 7.500 27.900 13.500 7.200 326.100 771.810 Produo 2008 (t) 20.075,80 298.000 61.095,02 24.000 8.500 67.428,02 1.814 167.432 0 691.672,80 44.385,11 80.000 57.630,64 53.400 92.266,70 356.275,20 64.196,45 53.000 10.600 198.476,20 71.603,49 224.631,90 85.267,62 94.209,78 91.451,36 76.471,86 2.219.419,47 5.213.303,42

O setor de siderurgia no-integrada em Minas Gerais fatura anualmente, R$2,0 bilhes com as exportaes e R$1,9 bilhes com a venda do produto no mercado interno (SINDIFER, 2009), sendo que, em alguns municpios mineiros, a produo de ferro gusa configura-se como a principal fonte de arrecadao financeira. Em 2008, 56% do ferro gusa produzido em Minas Gerais foi consumido pelo mercado interno, enquanto os 44% restantes foram exportados. O principal destino do ferro gusa brasileiro so os Estados Unidos, correspondendo a aproximadamente 70%. Outros grandes consumidores so a China, ndia, Mxico, Coria do Sul e Europa. O ferro gusa pode ser destinado s aciarias ou s fundies. Em 2008, 83% do ferro gusa produzido em Minas Gerais nas siderrgicas no-integradas foi destinado s aciarias, sendo que os 17% restantes abasteceram as fundies. Segundo Andrade et al. (2003), o ferro gusa 16

de fundio apresenta teor de silcio entre 2 e 3%, enquanto o gusa de aciaria tem em mdia 0,5%. O ferro gusa de aciaria a matria-prima bsica para produo do ao e o de fundio utilizado na produo de peas fundidas de ferro, principalmente nas indstrias automobilstica e agrcola, podendo ser cinzento ou nodular, dependendo de sua resistncia mecnica. Os produtos originados a partir da utilizao do ferro gusa so o ferro fundido (com teor de carbono entre 2,0% e 4,5%) e o ao (com teor de carbono menor do que 2%). A histria do ferro gusa muito marcada pelas bruscas flutuaes no preo do produto no mercado internacional, ocasionando picos de vendas intercaladas com paralisao em massa da produo, como ocorreu a partir de outubro de 2008, em decorrncia da crise econmica global. Segundo Carneiro e Ramalho (2009), no Estado do Maranho, o preo mdio da tonelada de ferro gusa exportada passou de US$99,6 para US$445,6 entre 2000 e 2008. A Figura 2.5 mostra que, enquanto o volume do ferro gusa exportado duplicou nesse perodo, o valor das exportaes praticamente decuplicaram. Segundo relato de empreendedores e consultores do setor de ferro gusa em Minas Gerais, tais dados tambm se aplicam ao Estado, lembrando-se tratar de preos mdios anuais. Em meados de 2008, o setor teve seu melhor desempenho no mercado, uma vez que o preo do ferro gusa alcanou o recorde histrico de US$950. Entretanto, a euforia durou apenas at setembro do mesmo ano, devido o incio da crise econmica mundial.

Figura 2.5 - Evoluo do valor e da quantidade de ferro gusa exportada no Estado do Maranho (2000 a 2008)Fonte: CARNEIRO e RAMALHO (2009).

17

A evoluo do preo do ferro gusa acompanhou o movimento verificado nos preos das

commodities minerais, motivados pelo crescimento da demanda chinesa e indiana sobre omercado mundial de produtos siderrgicos. Isso permitiu s empresas produtoras de ferro gusa a obteno de resultados excepcionais, permitindo a realizao de investimentos. Segundo o SINDIFER (2009), em Minas Gerais, em 2004, foram produzidas 6,2 milhes de toneladas de ferro gusa nas siderrgicas no-integradas, um dos melhores resultados da histria, obtido em funo do alto valor de venda do produto no perodo, motivo inclusive do incremento de projetos para implantao de novos altos-fornos. Entretanto, em 2005, a fabricao de ferro gusa caiu para 5,8 milhes de toneladas e, em 2006, alcanou 5,4 milhes de toneladas em Minas Gerais, o que causou o engavetamento dos projetos. Em 2008, conforme j dito anteriormente, a produo foi de 5,2 milhes de toneladas. Em Minas Gerais, o setor de siderurgia no-integrada emprega diretamente 12.518 pessoas (sem contar os empregados do setor florestal). Entretanto, com a crise econmica mundial, 4.488 pessoas foram demitidas, de acordo com os dados obtidos em fevereiro de 20095. Dos 109 altos-fornos, 86 estavam paralisados em fevereiro de 2009, sem previso para a retomada da produo. Tais dados demonstram tratar-se da maior crise da histria do setor no Estado. Segundo a AMS (2009), o setor de siderurgia no-integrada emprega indiretamente 51.200 pessoas em Minas Gerais. 2.2.3 Caractersticas do setor

O setor de siderurgia no-integrada em Minas Gerais tem uma imagem negativa, atribuda principalmente pelos desmatamentos de florestas nativas que realizou durante dcadas para a produo de carvo vegetal. Alm disso, sempre foi alvo constante de denncias e um dos setores campees em nmero de autuaes aplicadas pelo rgo ambiental. Com o passar dos anos, boa parte do setor foi melhorando seu desempenho tecnolgico, com a adoo de medidas, muitas vezes exigidas pelo rgo ambiental, e outras realizadas por iniciativa prpria. Entretanto, ainda hoje, parte significativa das usinas siderrgicas no-integradas ainda faz jus a imagem atribuda no passado.

O Anexo G apresenta uma tabela referente ao nmero de empregados e altos-fornos paralisados em fevereiro de 2009 em cada uma das siderrgicas no-integradas do Estado de Minas Gerais.

5

18

As siderrgicas so pequenas e, em geral, bem menos estruturadas quando comparadas com as siderrgicas integradas. Entretanto, possuem elevado potencial poluidor, segundo os critrios estabelecidos na Deliberao Normativa n 74/2004. De acordo com a referida deliberao, os empreendimentos so classificados em seis classes, conforme o impacto que possam causar ao meio ambiente, estabelecidas em funo do porte e do potencial poluidor da atividade. De acordo com a pesquisa realizada, quinze usinas siderrgicas esto enquadradas na classe 6, por terem capacidade instalada acima de 500t gusa/dia, uma enquadrada na classe 3 por ter capacidade instalada inferior a 50t gusa/dia e as demais so enquadradas na classe 5 por terem capacidade instalada entre 50t gusa/dia e 500t gusa/dia. Todos os empreendimentos foram licenciados pelo rgo ambiental ou esto com processos de licenciamento em andamento. Porm, conforme detalhado ao longo deste trabalho, boa parte descumpre as condicionantes de concesso das licenas ambientais. Com relao s melhorias exigidas pela legislao especfica para o setor, a maioria dos empreendimentos realizou as modificaes necessrias, conforme ser detalhado no captulo 4, entretanto, quando o assunto o investimento realizado voluntariamente, o setor caminha bem devagar. Segundo Almeida (2001), at o ano de 2001, nenhuma das siderrgicas no-integradas possua certificao da srie ISO 14.001 (ISO International Standardization for Organization). Atualmente, trs empresas possuem tal certificao, demonstrando uma tmida evoluo do setor. Quanto norma ISO 9001, referente qualidade, dezesseis empreendimentos possuem a certificao. Entretanto, 53 empresas no possuem nenhum tipo de certificao. Alm das normas sries da ISO, alguns empreendimentos tm investido em Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), em geral referentes a projetos de reflorestamentos, cogerao de energia por meio do aproveitamento de gs de alto-forno e carbonizao da madeira, com vista a obteno de crditos de carbono. Melhorias que exigem maiores investimentos, tais como a implantao de unidade de injeo de finos de carvo vegetal nas ventaneiras do alto-forno e a instalao de termoeltricas foram

19

realizadas, respectivamente, por oito e nove empreendimentos, ou seja, menos de 15% do total de usinas do setor. Segundo informado por vrios empreendedores durante as visitas tcnicas realizadas, nos ltimos anos os maiores investimentos tm ocorrido na compra de terras para reflorestamento e na atividade propriamente dita, mas conforme ser visto no item 5.3, o Estado tem ainda um enorme dficit de carvo vegetal proveniente de florestas plantadas. Parte dos altos-fornos do Estado ainda pertencem a empresrios que os arrendam a terceiros. Das sessenta e oito unidades existentes em Minas Gerais, quarenta e seis so operadas pelo proprietrio do parque industrial, enquanto vinte e duas so operadas por arrendatrios. Salvo excees, nesses empreendimentos, os esforos para a implantao de melhorias visando adequaes ambientais so menores, haja vista que tais implementaes beneficiariam, no final do contrato, o proprietrio, de forma semelhante ao que ocorre em um aluguel de uma residncia. A comparao da situao ambiental entre as plantas industriais prprias e arrendadas ser apresentada no item 6.1. O processo industrial do ferro gusa no foi marcado por muitos avanos tecnolgicos desde a implantao dos primeiros altos-fornos, e ainda depende muito da mo-de-obra humana. Em Minas Gerais, houve grande avano, principalmente a partir do sculo XXI, no quesito de equipamentos/instalaes de controle ambiental, com a implantao de sistemas de despoeiramento de efluentes atmosfricos, tratamento de esgoto sanitrio e guas pluviais, entre outros, mas tudo resultado das exigncias do rgo ambiental.

2.3 O processo produtivo de ferro gusa em alto-forno a carvo vegetal2.3.1 Matrias-primas

Para produo do ferro gusa em alto-forno (Figura 2.6) so necessrias duas matrias-primas bsicas: o minrio de ferro e o carvo (coque ou carvo vegetal). Alm dessas matriasprimas, so utilizados fundentes (quartzo, calcrio, dolomita) e sucata.

20

Figura 2.6 - Vista da parte superior de um alto-forno a carvo vegetalFonte: MALARD, 2008 - acervo particular.

2.3.1.1 Minrio de ferro O ferro encontrado em toda a crosta terrestre, fortemente associado ao oxignio e slica, sendo o quarto elemento mais abundante (5,01%). O minrio de ferro, um xido de ferro misturado com areia fina, a matria-prima mais importante de uma siderrgica, pois dele que se extrai o ferro. Segundo Malard (2008), os minerais que contm ferro significativamente se apresentam na forma de xidos, carbonatos, sulfetos e silicatos, sendo que os xidos so os materiais fundamentais para a siderurgia. Os principais minrios de ferro so a hematita (Fe2O3), tipo mais comum, a magnetita (Fe3O4), a limonita (Fe(OH)3H2O), a pirita (FeS2), a siderita (FeCO3) e a ilmenita (FeTiO2). A hematita tem 70% de ferro puro, cor que varia entre vermelho-sangue, cinza metlico e preto. A magnetita tem 31% de ferro e 69% de hematita, tem cor preta e menos freqente. A limonita tem 90% de hematita, podendo ocorrer na cor marrom, amarela ou preta e muito encontrada na regio do pantanal brasileiro. A pirita tem cerca de 47% de ferro e cor amarela e a siderita tem aproximadamente 38% de ferro e cor castanho-claro. A ilmenita tem cerca de 47% de ferro, tem cor preta, e tambm um mineral de titnio importante (SANTOS, 2007). O minrio de ferro composto por trs partes: a parte til, que contm o ferro, a ganga que contm impurezas sem valor direto e o estril, constitudo pela rocha de onde o minrio extrado. Ele pode ser classificado como rico (quando apresenta teores de ferro da ordem de 21

60% a 70%), mdio (com 50% a 60% de ferro) e pobre (com menos de 50% de ferro). O minrio de ferro contm ainda cal, slica, alumina, enxofre, mangans e magnsio, em pequenas quantidades. Antes de ser introduzido no alto-forno, o minrio de ferro beneficiado. O termo genrico beneficiamento compreende operaes que tm como objetivo tornar o minrio mais adequado para sua utilizao nos altos-fornos. Estas operaes so o peneiramento, a classificao e a secagem. Segundo Santos (2007), para ser utilizado no alto-forno, o minrio deve apresentar teor de ferro de, no mnimo, 65%, e granulometria de 8mm a 25mm. As reaes de reduo so facilitadas quando a granulometria do minrio menor, porm quando uma grande quantidade de finos introduzida no alto-forno, a permeabilidade da carga torna-se baixa, dificultando a marcha do processo. Portanto, necessrio utilizar minrio de ferro com granulometria tal que garanta, ao mesmo tempo, maior redutibilidade do material e permeabilidade necessria operao do equipamento. Alm disso, o minrio deve ser resistente degradao pelo manuseio e apresentar baixa crepitao tendncia dos minrios de produzir finos quando submetidos ao aquecimento. A secagem do minrio de ferro implica em reduo do consumo de energia, pois evita perdas trmicas no alto-forno que ocorrem quando a matria-prima contm umidade. Porm, com a secagem do minrio, ocorre aumento da gerao de poeira na rea de peneiramento, e, conseqentemente, a necessidade de se instalar sistema de despoeiramento, o que implica em maior investimento financeiro. Em relao a esse aspecto, em cinqenta plantas siderrgicas no-integradas a carvo vegetal instaladas em Minas Gerais, essa operao realizada, o que corresponde 74% das unidades produtivas. Entretanto, alguns metalrgicos ainda no enxergam benefcios nessa operao, motivo de no realizaram a secagem do minrio. Os altos-fornos a coque, por serem maiores, so mais exigentes em relao a qualidade da carga metlica. indispensvel, para o bom andamento do processo, que um alto-forno a coque de grande porte utilize uma carga metlica preparada (snter e/ou pelota). Os altos-fornos a carvo vegetal trabalham com boa eficincia, mesmo utilizando somente minrio de ferro granulado. A utilizao de snter ou de pelotas visa melhorar a permeabilidade da carga do alto-forno, reduzir o consumo de carvo e acelerar o processo de 22

reduo, entretanto as siderrgicas no-integradas a carvo vegetal, em geral, no os empregam como matria-prima devido a fatores econmicos. Apenas uma siderrgica no-integrada de Minas Gerais possui planta de sinterizao e nenhuma das unidades fabrica pelotas. Ressalta-se que tambm h uma sinterizao instalada em rea de outra siderrgica no-integrada, mas a unidade terceirizada. Conforme a Minitec (2009), para cada tonelada de ferro gusa produzida so utilizados em mdia 1.500kg de minrio de ferro. Jacomino et al. (2002) afirmam que o consumo especfico nas siderrgicas varia de 1480kg a 1790kg de minrio por tonelada de ferro gusa produzido. De acordo com os dados constantes nos processos de licenciamento ambiental das empresas do setor, em Minas Gerais, a mdia de consumo de minrio de 1650kg por tonelada de ferro gusa. Com base nesse dado e considerando a produo de ferro gusa em Minas Gerais no ano de 2008, que totalizou 5.213.303 toneladas, foram consumidas cerca de 8,6 milhes de toneladas de minrio de ferro. Baseando-se nessas informaes e nos valores informados no pargrafo anterior, estabeleceram-se cenrios de consumo especfico de minrio de ferro, apresentados na Tabela 2.3. Ressalta-se que o consumo especfico de minrio de ferro depende de diversos fatores, sendo os principais a granulometria e o teor de ferro do material.Tabela 2.3 Cenrios de consumo especfico de minrio de ferro com base no ano de 2008 Consumo especfico de minrio de ferro (kg/t) Mnimo 1.480 Cenrios de consumo especfico de minrio (t) Situao mdia 8.601.950 Pior situao 9.331.812

Mdio Melhor encontrado em Mximo situao licenciamentos 1.650 1.790 7.715.688

Observando os valores encontrados para os cenrios, nota-se uma reduo significativa no consumo de minrio de ferro, de acordo com os consumos especficos indicados na literatura consultada. Como o minrio de ferro um recurso no-renovvel e a minerao uma atividade altamente poluidora e degradadora do meio ambiente, importante a adoo de medidas para reduo do consumo. O emprego de snter uma das medidas apontadas, uma vez que no processo de sinterizao so utilizados finos de minrio, que em geral, no so alimentados no alto-forno. 23

2.3.1.2 Carvo vegetal Nas siderurgias no-integradas, o carvo vegetal o energtico utilizado no processo de reduo do minrio de ferro nos altos-fornos, e tm como funo fornecer calor para o processo, por meio do processo de combusto, e fornecer carbono para a reduo de xido de ferro e, indiretamente, fornecer carbono como principal elemento de liga do ferro gusa. O Brasil possui todas as condies para produzir biomassa florestal em grande escala, por estar situado na zona intertropical, possuir extenso territorial que possibilita no competir com culturas alimentares, possuir uma das maiores taxas de insolao e regime de chuvas satisfatrio para cultura de florestas para uso energtico, alm de possuir reservas de calcrio, fosfatos e outros minerais que, bem utilizados, so capazes de sustentar plantios extensivos da biomassa florestal. A escolha pelo carvo vegetal ou pelo coque como termo-redutor no modifica os fundamentos do processo de reduo do minrio de ferro nos altos-fornos. Entretanto, o emprego de carvo vegetal torna a operao mais complexa e sujeita a maiores transtornos, devido grande variao das propriedades fsico-qumicas do carvo vegetal, que dependem do tipo de madeira, da idade da rvore e das variveis do processo de carbonizao. O carvo vegetal fabricado a partir da carbonizao, processo de degradao trmica da madeira, que, em geral, realizado em fornos de alvenaria, rudimentares e pouco eficientes. Tais sistemas apresentam baixo rendimento mssico (cerca de 30% a 35%) na converso madeira-carvo vegetal e no possuem dispositivos que permitam o aproveitamento dos subprodutos gasosos e lquidos, que so perdidos durante o processo gases (CO2, CO, H2 etc.) e fraes pirolenhosas (alcatres, cido actico, lcool metlico, dentre outras). Tanto o carvo vegetal quanto o coque so fontes de carbono para o processo de reduo do minrio de ferro. O primeiro, produto da carbonizao da madeira, apresenta teores de carbono fixo entre 56% e 75%, enquanto o segundo, produzido a partir da coqueificao do carvo mineral, tem teor de carbono fixo em torno de 88% (JACOMINO et al., 2002). As diferenas entre as propriedades do carvo vegetal e do coque fazem com que os altosfornos tambm apresentem diferenas de projeto, como, por exemplo, o tamanho. O uso do carvo vegetal limita o tamanho do forno porque este produto no suporta altas presses de 24

carga. Em altos-fornos de grande porte utiliza-se coque, enquanto que nos altos-fornos que produzem no mximo em torno de 1.200 toneladas de ferro gusa possvel utilizar carvo vegetal. O coque produzido a partir de carvo mineral importado, pois o carvo encontrado no Brasil no se presta coqueificao. interessante destacar que, embora a maioria absoluta do carvo vegetal utilizado nos altos-fornos seja produzida no Brasil, de acordo com informaes obtidas na investigao realizada, algumas empresas esto importando carvo vegetal do Paraguai, que, segundo os empresrios do setor de ferro gusa, tem qualidade bem inferior ao nacional. Na Tabela 2.4 foram destacadas algumas caractersticas do carvo vegetal e do coque utilizados no processo de reduo de minrio de ferro em altos-fornos. Na Tabela 2.5 encontram-se assinalados, a ttulo de comparao, parmetros operacionais dos altos-fornos a carvo vegetal e a coque.Tabela 2.4 - Caractersticas do carvo vegetal e do coque Item Carbono fixo Materiais volteis Cinza Enxofre Resistncia compresso Faixa granulomtrica Massa especfica ReatividadeFonte: Adaptado JACOMINO et al., 2002.

Unidade % % % % kg/cm2 mm kg/cm3 -

Carvo vegetal 65-75 25-35 2-5 0,03-0,10 10-80 9-100 180-350 Maior

Coque ~88 ~1 10-12 0,45-0,70 130-160 25-75 550 Menor

25

Tabela 2.5 - Comparao entre alto-forno a carvo vegetal e alto-forno a coque Coque Produo Dimetro cadinho Altura alto-forno Regeneradores Produtividade Volume escria Gusa Carga metlica 2.000 a 12.000 t/dia 8 a 14 m ~32m Cowpers >2 t/dm3 250 a 300 kg/t gusa Enxofre alto Presena de snter e /ou pelota Carvo vegetal 20 a 1.200 t/dia 1,5 a 6m ~16m Cowpers e glendons 1,6 a 2t/dm3 100 a 150 kg/t gusa Fsforo alto Pode ser 100% de minrio granulado

Fonte: Adaptado JACOMINO et al., 2002.

Assim como o minrio de ferro, o carvo vegetal preparado antes de ser enfornado. Ao chegar na planta siderrgica, o carvo vegetal passa por uma peneira de 3/8 visando o acerto da quantidade adquirida. Em seguida, o carvo estocado em silos fechados, ou encaminhado para o sistema de descarga direta do alto-forno, sendo que antes de ser enfornado passa ainda por uma peneira para eliminar a frao de finos. Conforme a Minitec (2009), para cada tonelada de ferro gusa produzida so utilizados, em mdia, 640kg de carvo vegetal, valor prximo ao encontrado na pesquisa realizada nos processos de licenciamento ambiental em Minas Gerais, que 650kg/t de gusa. 2.3.1.3 Fundente Fundente o material que auxilia a fuso do minrio de ferro. O principal fundente utilizado no processo de fabricao de ferro gusa o calcrio, uma rocha constituda, predominantemente, por carbonato de clcio. Outra funo do fundente combinar-se com as impurezas (ganga) do minrio de ferro e com as cinzas do carvo, formando a escria. As impurezas do minrio de ferro, como a slica (SiO2) e a alumina (Al2O3), so de elevado ponto de fuso, e, assim, a utilizao dos fundentes, possibilitam sua fuso e, por conseguinte, sua incorporao na escria. Conforme a Minitec (2009), para cada tonelada de ferro gusa produzida so utilizados, em mdia, 65kg de calcrio e 35kg de dolomita.

26

2.3.2

Descrio do processo de fabricao do ferro gusa em alto-forno

Os processos comerciais mais importantes para fabricao de ferro gusa so a reduo do minrio de ferro em alto-forno, o corex, o forno eltrico de reduo e processos de reduo direta, sendo que no Brasil, 99% da produo ocorre via alto-forno

(JACOMINO et al., 2002), enquanto no mundo esse percentual de 60% (ASSIS, 2008). O alto-forno o principal equipamento utilizado na metalurgia do ferro, que consiste, essencialmente, na reduo dos xidos dos minrios de ferro mediante o emprego de um termo-redutor, o carvo vegetal ou o coque. A Figura 2.7 mostra um corte esquemtico do alto-forno que dividido nas seguintes partes (MALARD, 2008): cadinho (regio que vai desde a parte do furo de corrida do ferro gusa at o eixo das ventaneiras6), rampa (parte cnica, que vai do eixo das ventaneiras at o comeo do ventre), ventre (parte vertical que divide a rampa da cuba), cuba (parte cnica, at a parte superior cilndrica), goela (parte superior cilndrica, acima da cuba) e topo (parte superior do forno onde se localizam os dispositivos de carregamento e de sada de gases).

Figura 2.7 Representao esquemtica de um alto-fornoFonte: JACOMINO, et al., 2002.

O alto-forno construdo de tijolos refratrios para suportar as altas temperaturas e envolvido por uma carcaa protetora de ao.6

Ventaneiras so regies do alto-forno por onde se introduz ar pr-aquecido.

27

Em propores adequadas, so adicionadas no alto-forno quantidades de minrio, carvo vegetal e fundentes, em geral o calcrio. Como o fundente tem ponto de fuso mais baixo, ele corresponde inicialmente fase lquida da mistura e se destina, portanto, a fluidificar as impurezas e formar uma escria mais fusvel. A carga das matrias-primas slidas no alto-forno d-se pela parte superior do equipamento, por meio de um skip (elevador inclinado) ou de correias transportadoras. Conforme os resultados da investigao realizada nas 68 siderrgicas no-integradas do Estado de Minas Gerais, dos 109 altos-fornos existentes, 53 utilizam o skip como forma de carregamento, enquanto 56 instalaram correia transportadora. O skip constitudo de caambas puxadas por cabos de ao que se movem sobre linhas paralelas e inclinadas em relao horizontal. As caambas podem ser de fundo mvel ou basculantes (JACOMINO et al., 2002). Em um alto-forno, existem duas correntes de materiais responsveis pelas reaes que ocorrem em seu interior: uma corrente slida, representada pela carga que desce paulatinamente e uma corrente gasosa que se origina da reao do carbono do carvo vegetal com o oxignio do ar soprado nas ventaneiras e flui em contracorrente. Outro ponto de entrada de material no alto-forno so as ventaneiras, por onde podem ser injetados diversos combustveis com o objetivo de substituir parte do termo-redutor, tcnica j consolidada nas siderrgicas de todo o mundo. Os finos de carvo vegetal ou de carvo mineral so os materiais mais utilizados com essa finalidade. Teoricamente, qualquer material que contenha alta porcentagem de hidrocarbonetos pode ser injetado pelas ventaneiras do alto-forno, sendo que a lista de materiais j testados inclui plsticos picotados, leo combustvel, lcool, alcatro, gs natural, borras oleosas, coque de petrleo, pneu modo, entre outros (ASSIS, 2008). Em Minas Gerais, o gs natural o insumo mais utilizado depois dos finos de carvo vegetal, produzindo efeitos semelhantes. Para cada 1Nm3 de gs natural injetado pelas ventaneiras, so economizados 2,5kg de carvo vegetal (JACOMINO et al., 2002). Entretanto, na injeo de gs natural pelas ventaneiras, a diminuio da temperatura de chama maior, de modo que para compensar essa variao, necessrio aumentar o excesso de oxignio. O ar soprado pelas ventaneiras previamente aquecido nos regeneradores de calor (glendons ou cowpers), utilizando-se parte dos gases de topo do alto-forno, temperaturas da ordem de 500 a 1.200C. 28

Em altos-fornos maiores so utilizados cowpers, enquanto nos altos-fornos menores (a carvo vegetal) podem ser utilizados glendons ou cowpers. Dos 109 altos-fornos existentes em Minas Gerais, apenas um no possui glendons, utilizando trs cowpers. Os cowpers (Figura 2.8) so aparelhos que absorvem calor no perodo em que o gs de altoforno queimado na cmara de combusto e cedem calor quando o ar flui no sentido inverso. J o glendon (Figura 2.8) constitudo por fileiras de garrafas de ferro fundido, interligadas por canais, ou por tubulaes de ao inox. Na parte externa das garrafas, o gs de alto-forno queimado, aquecendo-as. O ar frio soprado e flui por dentro das garrafas, sendo praquecido. Diferente do cowper, o processo de aquecimento do ar no glendon contnuo e depende apenas de uma unidade desse tipo de regenerador (JACOMINO et al., 2002).

Figura 2.8 Garrafas do glendon ( esq.) e cowpers ( dir.)Fonte: MALARD, 2008 - acervo particular.

A reduo dos xidos de ferro se processa a medida em que a carga desce no interior do forno e os gases, resultantes da queima do carvo vegetal sobem pela coluna de carga. H praquecimento dos materiais e alterao na composio da carga. O oxignio que estava combinado com o ferro do minrio passa, sob a forma de xidos de carbono, a fazer parte dos gases. Outras reaes qumicas e a fuso da ganga e dos fundentes acompanham o processo de reduo e formam a escria. As principais reaes qumicas que ocorrem no processo so: C(s) + 1/2O2(g) CO(g) (2.1)

29

C(s) + CO2(g) 2CO(g) Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(l) + 3CO2(g)

(2.2) (2.3)

A queima contnua do carvo vegetal, ativada pela insuflao de ar, fornece o calor necessrio fuso do ferro, promovendo o gotejamento do metal no cadinho. A escria, por ser mais leve que o ferro (massa especfica da escria da ordem de 2,7kg/m3 e a massa especfica do ferro de cerca de 7kg/m3), flutua no material lquido, sendo facilmente separada por meio de orifcios existentes certa altura do cadinho. O ferro gusa, por sua vez, retirado por escoamento do lquido por meio de aberturas no fundo do cadinho. O vazamento do ferro gusa pode ser contnuo ou intermitente. O vazamento intermitente consiste em abrir o forno, por meio de um furo de corrida, em intervalo de tempo que varia de acordo com a prtica operacional da empresa. Nesse tipo de vazamento, a escria sai junto com o ferro gusa e os dois lquidos so separados pela diferena de densidade. J no vazamento contnuo utiliza-se o princpio dos vasos comunicantes. O cadinho do alto-forno ligado, por um canal, a um poo retangular de acmulo de gusa e o nvel de gusa desse poo acompanha o nvel dentro do alto-forno. O ferro gusa sai continuamente e a escria continua sendo retirada de maneira intermitente, atravs do furo de escria. Em Minas Gerais, quarenta e quatro altos-fornos adotam o vazamento de gusa contnuo e em sessenta e cinco o vazamento intermitente, ou seja, 40% dos altos-fornos so contnuos e 60% intermitentes, demonstrando uma predominncia desse ltimo tipo. Ao final do processo so obtidos o ferro gusa, a escria de alto-forno e os gases de topo. O produto de venda pode ser o ferro gusa solidificado em lingotes, em uma roda de lingotamento, ou o ferro gusa lquido, transportado por carretas, acondicionado em panelas e usado por empresas situadas perto da indstria siderrgica, a distncias entre 10km e 20km. O ferro gusa constitudo de aproximadamente 94% de ferro, 4% de carbono e outros elementos como silcio, mangans, fsforo e enxofre. Em geral, um lingote de ferro gusa pesa 4kg (JACOMINO) et al., 2002). Depois de solidificado, o ferro gusa, quando exportado, passa por um sistema batizado de tamboramento, no qual realizada a limpeza do produto, retirando as impurezas e eliminando eventuais pedaos quebrados. Em Minas Gerais, 35 empresas possuem 30

equipamento de tamboramento de ferro gusa, embora seis deles estivessem desativados no perodo de realizao deste trabalho. A escria formada principalmente pela ganga do minrio de ferro (SiO2, Al2O3), pelos fundentes (CaO, MgO) e pelas cinzas do coque ou carvo vegetal7. Sua composio oscila bastante, dependendo da qualidade das matrias-primas utilizadas. Por exemplo, a slica pode variar de 29 a 45%. Finalmente, os gases saem pela parte superior do alto-forno e passam por um sistema de limpeza. Parte desses gases utilizada para pr-aquecer o ar a ser injetado nas ventaneiras e o restante queimado em tochas. O gs de alto forno pode ser utilizado para gerao de energia eltrica, em vista de seu potencial energtico, por mecanismo de co-gerao. Para se ter uma idia, o gs de alto-forno, conforme uma anlise citada por Jacomino et a.l (2002), contm20,31% de CO, 21,36% de CO2, 4,37% de H2, 1,98% de CH4 e 51,98% de N2. Deve-se ressaltar

que essa composio muito varivel, mas sempre so esperadas concentraes elevadas de CO e CO2 em vista das caractersticas do processo. No Estado de Minas Gerais, nove siderrgicas no-integradas a carvo vegetal possuem termoeltricas, com gerao de energia a partir da queima dos gases de alto-forno. O custo de implantao de uma termoeltrica alto, cerca R$3.500,00 por kW, ou seja, uma unidade tradicional de 2MW, demanda investimento da ordem de R$7 milhes, mas o retorno considerado rpido. A Figura 2.9 apresenta um esquema simplificado do processo de reduo de minrio de ferro em um alto-forno; a Figura 2.10, o processo produtivo.

7

O teor de cinza do carvo vegetal muito baixo.

31

Figura 2.9 - Processo simplificado de reduo dos xidos de ferro no alto-fornoFonte: JACOMINO et al., 2002.

Figura 2.10 - Processo de produo do ferro gusaFonte: MALARD, 2008.

32

3 ASPECTOS E IMPACTOS AMBIENTAIS DECORRENTES DA FABRICAO DO FERRO GUSAA fabricao de ferro gusa em siderrgicas no-integradas a carvo vegetal, como a maioria dos processos industriais, alm de se basear no consumo intensivo de matrias-primas e energia, provoca diversos impactos ambientais, tanto associados emisso de poluentes atmosfricos, quanto emisso de efluentes lquidos, gerao de resduos slidos e ao prprio uso do carvo vegetal como termo-redutor. Neste captulo, apresenta-se uma anlise sobre os aspectos e impactos ambientais associados fabricao de ferro gusa nas usinas no-integradas a carvo vegetal, mas restritos planta industrial, motivo pelo qual os aspectos referentes ao consumo de carvo vegetal no foram contemplados.

3.1 Efluentes atmosfricosO combate poluio atmosfrica tornou-se uma das prioridades das autoridades de diversos pases, bem como de organizaes nacionais e internacionais, sejam elas governamentais ou no, desde que a poluio passou a ser identificada com processos de adoecimento e morte de pessoas e com a contaminao ambiental no geral. Inicialmente, esse combate se baseou no controle das fontes de emisso, com o objetivo de reduo dos nveis de poluentes lanados ao meio ambiente, colocando-as em patamares pr-estabelecidos pela legislao ambiental pertinente. Em quase todas as etapas do processo de fabricao do ferro gusa so geradas emisses atmosfricas, as quais podem ser consideravelmente minimizadas com a implantao de sistemas de controle. A