energia no setor siderúrgico - epe.gov.br · energia elétrica, petróleo e gás natural e ... as...

Ministério de Minas e Energia

SÉRIE ESTUDOS SETORIAIS

NOTA TÉCNICA DEA 02/09 Caracterização do uso da

Energia no Setor Siderúrgico brasileiro

Rio de Janeiro Abril de 2009

GOVERNO FEDERAL


Ministro Édison Lobão

Secretário Executivo Márcio Pereira Zimmermann

Secretário de Planejamento e Desenvolvimento Energético Altino Ventura Filho

SÉRIE ESTUDOS DE ENERGIA


Energia no Setor Siderúrgico

brasileiro

Empresa pública, vinculada ao Ministério de Minas e Energia, instituída nos termos da Lei n° 10.847, de 15 de março de 2004, a EPE tem por finalidade prestar serviços na área de estudos e pesquisas destinadas a subsidiar o planejamento do setor energético, tais como energia elétrica, petróleo e gás natural e seus derivados, carvão mineral, fontes energéticas renováveis e eficiência energética, dentre outras.

Presidente Mauricio Tiomno Tolmasquim

Diretor de Estudos Econômico-Energéticos e Ambientais Amilcar Guerreiro

Diretor de Estudos de Energia Elétrica José Carlos de Miranda Farias

Diretor de Estudos de Petróleo, Gás e Biocombustíveis Gelson Serva

Diretor de Gestão Corporativa Ibanês César Cássel

Coordenação Geral Mauricio Tiomno Tolmasquim

Amilcar Guerreiro

Coordenação Executiva Ricardo Gorini

Equipe Técnica Jeferson Borghetti Soares Arnaldo dos Santos Junior

José Manuel David José Mauro Campos

Raymundo Aragão Neto Rogério Matos

URL: http://www.epe.gov.br Sede SAN – Quadra 1 – Bloco B – Sala 100-A 70041-903 - Brasília – DF Escritório Central Av. Rio Branco, n.º 01 – 11º Andar 20090-003 - Rio de Janeiro – RJ

Rio de Janeiro Abril de 2009

Nota Técnica DEA 02/09. Caracterização do uso da energia no setor siderúrgico brasileiro i


Nota Técnica DEA 02/09. Caracterização do uso da energia no setor siderúrgico brasileiro i


APRESENTAÇÃO

A Empresa de Pesquisa Energética (EPE) é empresa pública instituída nos termos da Lei

n° 10.847, de 15 de março de 2004, e do Decreto n° 5.184, de 16 de agosto de 2004,

vinculada ao Ministério de Minas e Energia (MME), tem por finalidade prestar serviços na área

de estudos e pesquisas destinados a subsidiar o planejamento do setor energético, tais como

energia elétrica, petróleo e gás natural e seus derivados, carvão mineral, fontes energéticas

renováveis e eficiência energética, dentre outras.

O presente texto insere-se no conjunto de notas técnicas produzidas pela Diretoria de Estudos

Econômico-Energéticos e Ambientais da EPE que contemplam a análise de diversos temas

ligados ao mercado de energia, com foco nas análises de demanda, recursos energéticos,

economia da energia, evolução tecnológica, entre outros. Essas notas técnicas estão

disponíveis no endereço eletrônico <http://www.epe.gov.br/Estudos>.

Entre essas notas técnicas destacam-se os estudos setoriais, cujo principal objetivo é analisar

as várias formas de uso da energia nos diferentes setores de atividade econômica. Esses

estudos fornecem importante subsídio às projeções de demanda de energia, que, por sua vez,

são utilizadas para a determinação das estratégias de expansão da oferta de energia no médio

e no longo prazo. Nesse sentido, os estudos setoriais visam à compreensão da dinâmica de

setores da atividade econômica, permitindo identificar processos vigentes nos mesmos, bem

como potenciais processos de mudança com impacto nas trajetórias de demanda de energia,

constituindo-se, portanto, em importante subsídio à elaboração do Plano Decenal de

Expansão de Energia (PDE) e do Plano Nacional de Energia de Longo Prazo (PNE), e servindo

também de apoio a outros estudos da EPE. Com esse objetivo, um documento desta natureza

cobre aspectos econômicos, energéticos, tecnológicos, logísticos e de infra-estrutura.

Esta nota técnica em particular visa ao estudo do setor siderúrgico brasileiro. Seu objetivo é

caracterizar o uso da energia neste setor de atividade, que responde por importante parcela

do consumo de energia no país, tanto em termos de eletricidade quanto de combustíveis, com

destaque para o carvão (mineral e vegetal).

É obrigação registrar o agradecimento ao Instituto Brasileiro de Siderurgia (IBS), ao Banco

Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) e à Associação Brasileira de

Grandes Consumidores Industriais de Energia e de Consumidores Livres (ABRACE), pela

prestimosa colaboração concedida através de reuniões e discussões enriquecedoras.

Nota Técnica DEA 02/09. Caracterização do uso da energia no setor siderúrgico brasileiro ii


Importa salientar também que, na elaboração deste trabalho, EPE contou com o apoio

especializado de consultoria sobre o setor siderúrgico, realizado pela SETEPLA TECNOMETAL

Engenharia, contratada especificamente para este fim, e serviço cuja excelência revelou-se

de grande valia para o correto entendimento das especificidades do setor siderúrgico,

nomeadamente no que se refere à caracterização das rotas tecnológicas e aos indicadores de

consumo energético, bem como na avaliação das perspectivas de evolução de longo prazo

deste segmento industrial.

Por fim, estende-se o agradecimento à Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e

Mineração (ABM), que disponibilizou à consultoria contratada dados e informações

importantes, relativas a parâmetros técnicos das usinas siderúrgicas brasileiras.

Na obstante as colaborações citadas, deve-se ressaltar que as considerações e os resultados

apresentados nesta nota técnica são da total e exclusiva responsabilidade da EPE.

Nota Técnica DEA 02/09. Caracterização do uso da energia no setor siderúrgico brasileiro iii


Série

ESTUDOS SETORIAIS


Energia no Setor Siderúrgico brasileiro

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO__________________________________________________1

2. PANORAMA DA INDÚSTRIA SIDERÚRGICA _____________________________7

2.1 PANORAMA MUNDIAL 7

2.2 PANORAMA NACIONAL 15

3. PROCESSO PRODUTIVO E PRODUTOS_______________________________25

3.1 PREPARAÇÃO DOS MATERIAIS 28 3.1.1 Aglomeração do minério de ferro 28 3.1.2 Coqueificação do carvão mineral 29

3.2 REDUÇÃO DO MINÉRIO DE FERRO 30

3.3 PRODUÇÃO DO AÇO (REFINO) 31

3.4 LINGOTAMENTO 33

3.5 LAMINAÇÃO 33

3.6 PRODUTOS SIDERÚRGICOS 34

4. MELHORES PRÁTICAS INTERNACIONAIS: O ESTADO DA ARTE_____________37

5. ROTAS TECNOLÓGICAS DA SIDERURGIA BRASILEIRA ___________________49

6. EXPANSÃO DA INDÚSTRIA SIDERÚRGICA BRASILEIRA, 2008-2025 _________53

6.1 CAPACIDADE INSTALADA DE PRODUÇÃO DE AÇO BRUTO 55

6.2 CAPACIDADE INSTALADA POR UNIDADE DO PROCESSO 56

Nota Técnica DEA 02/09. Caracterização do uso da energia no setor siderúrgico brasileiro iv


7. INDICADORES DE CONSUMO ENERGÉTICO DA SIDERURGIA BRASILEIRA _____57

7.1 DADOS HISTÓRICOS DO CONSUMO DE ENERGIA 59

7.2 MATRIZ DE FLUXO DE MATERIAIS 61

7.3 MATRIZ DE CONSUMOS ENERGÉTICOS UNITÁRIOS (CONSUMOS ESPECÍFICOS DE ENERGIA) 63

7.4 COGERAÇÃO DE ELETRICIDADE 68

8. PERSPECTIVAS TECNOLÓGICAS ___________________________________71

8.1 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E EFICIÊNCIA NO USO DE MATERIAIS 72

8.2 FRONTEIRAS TECNOLÓGICAS DO PROCESSO SIDERÚRGICO 74 8.2.1 Fusão redutora 74 8.2.2 Altos-fornos eficientes 75 8.2.3 Lingotamento contínuo 75 8.2.4 Resíduos de plástico como redutor 76 8.2.5 Seqüestro de carbono 77

9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ___________________________________79

Nota Técnica DEA 02/09. Caracterização do uso da energia no setor siderúrgico brasileiro v


ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1 – Produção de aço bruto, por país, 1997-2007 (106 t/ano) 8

Tabela 2 – Exportações líquidas de produtos acabados e semi-acabados de aço, por país, 1997-2006 (106 t/ano) 11

Tabela 3 – Brasil - Produção de aço bruto, por empresa, 2001-2007 (10³ t) 15

Tabela 4 – Brasil - Produção de aço bruto, por tipo de aço, 2001-2007 (10³ t) 16

Tabela 5 – Brasil - Produção de aço bruto, por tipo de aciaria e de lingotamento, 2001-2007 (10³ t)16

Tabela 6 – Brasil - Produção de laminados por tipo e por empresa, 2001-2007 (10³ t) 17

Tabela 7 – Brasil - Produção de produtos semi-acabados para vendas, por empresa, 2001-2007 (10³ t) 18

Tabela 8 – Brasil - Produção de ferro-gusa por empresa, 2001-2007 (10³ t) 18

Tabela 9 – Brasil - Produção de ferro-esponja por empresa, 2001-2007 (10³ t) 19

Tabela 10 – Brasil - Balanço de sucata ferrosa, 2001-2007 (10³ t) 22

Tabela 11 – Brasil - Produção própria de coque por empresa, 2001-2007 (10³ t) 22

Tabela 12 – Brasil – Mercado de coque de carvão mineral, 2001-2007 (10³ t) 23

Tabela 13 – Brasil – Produção de produtos semi-acabados, 2002-2007 (10³ t) 23

Tabela 14 – Brasil – Produção de laminados por tipo, 2002-2007 (10³ t) 24

Tabela 15 – Unidades centrais da siderurgia 27

Tabela 16 – Intensidade Energética Total da Siderurgia, por rota tecnológica e por etapa do processo (valores por tonelada métrica) 38

Tabela 17 – Intensidade Energética para a Rota Tecnológica: Alto-forno + Forno a Oxigênio (valores por tonelada métrica) 40

Tabela 18 – Intensidade Energética para a Rota Tecnológica: Fusão Redutora + Forno a Oxigênio (valores por tonelada métrica) 43

Tabela 19 – Intensidade Energética para a Rota Tecnológica: Redução Direta + Forno Elétrico a Arco (valores por tonelada métrica) 46

Tabela 20 – Intensidade Energética para a Rota Tecnológica: Redução Direta (100% Sucata) + Forno Elétrico a Arco (valores por tonelada métrica) 48

Tabela 21 – Rotas tecnológicas das usinas siderúrgicas brasileiras (2008) 51

Tabela 22 – Capacidade de produção de aço bruto (106 t/ano) 55

Tabela 23 – Capacidade de produção de aço bruto, por rota (106 t/ano) 56

Tabela 24 – Capacidade de produção siderúrgica, por unidade (106 t/ano) 56

Tabela 25 – Consumo de energia no setor de ferro-gusa e aço, 2002 - 2007 (10³ tep) 60

Tabela 26 – Participação das fontes no consumo do setor siderúrgico, 2002 - 2007 (%) 60

Tabela 27 – Consumo de energia, produção física e consumo específico, 2002 - 2007 61

Tabela 28 – Autoprodução de eletricidade, 2002 – 2003 e 2005 - 2007 (GWh) 61

Tabela 29 – Matriz de fluxo de materiais (kg de material por tonelada de produto da unidade) 62

Tabela 30 – Matriz de fluxo de materiais (kg de material por tonelada de aço bruto) 63

Nota Técnica DEA 02/09. Caracterização do uso da energia no setor siderúrgico brasileiro vi


Tabela 31 – Rota 1. Matriz de consumos energéticos unitários (GJ por tonelada de aço bruto) 64



Tabela 34 – Rota 1. Consumo e geração de eletricidade 68



Tabela 37 – Requisitos de consumo de energia para produção de ferro e aço 73

Tabela 38 – Perspectivas globais para novos processos de produção siderúrgicos (fusão redutora) 75

Tabela 39 – Perspectivas globais para novos processos de produção siderúrgicos (conformação direta do aço) 76

Tabela 40 – Perspectivas tecnológicas globais para a introdução de tecnologias na produção siderúrgica 78

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Gráfico 1 – Estágio de desenvolvimento do país versus grau de maturidade da indústria siderúrgica 2

Gráfico 2 – Produção mundial de aço bruto, 1950 – 2007 (106 t/ano) 8

Gráfico 3 – Produção total de aço bruto, por país, 1997-2007 (106 t/ano) 9

Gráfico 4 – Produção de aço bruto, por país, 2007 (106 toneladas) 10

Gráfico 5 – Brasil: Histórico do crescimento do mercado de aço, 1997-2007 (106 t/ano) 12

Gráfico 6 – Histórico do crescimento do mercado de aço para países selecionados, 1997-2006 (106 t/ano) 13

Gráfico 7 – Consumo aparente per capita de aço no Brasil e no Mundo, 2007 (kg/hab) 15

Gráfico 8 – Participação do carvão vegetal na produção de ferro-gusa (2007) 20

Gráfico 9 – Participação dos estados brasileiros no consumo de carvão vegetal (2007) 20

Gráfico 10 – Custos relativos da energia no estado de Minas Gerais 21

Gráfico 11 – Evolução da produtividade florestal no Brasil 21

Gráfico 12 – Participação dos laminados na produção total (laminados e semi-acabados) 23

Gráfico 13 – Distribuição setorial das vendas de produtos siderúrgicos (%), 2007 24

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 – Destinação das exportações brasileiras de aço, 2007 14

Figura 2 - Indústria Siderúrgica: principais rotas tecnológicas 26

Figura 3 – Rota siderúrgica integrada (Grupo 1: Rotas 1 e 2) 50

Figura 4 – Rota siderúrgica semi-integrada (Grupo 2: Rota 3) 50

Nota Técnica DEA 02/09. Caracterização do uso da energia no setor siderúrgico brasileiro 1


1. Introdução

O aço, apesar da concorrência em diversos usos com outros materiais como plásticos,

alumínio, outros metais, madeira e outros, permanece um material competitivo e

dominante em muitas aplicações: indústrias de base, tais como transportes, construção

civil, construção naval, aviação, máquinas e equipamentos, mineração e indústrias ligadas

à produção e transporte de energia, que dependem fortemente das propriedades

características do aço; bens de consumo duráveis, como automóveis e eletrodomésticos;

objetos do uso cotidiano nas residências e escritórios. Embora o mercado de latas para

bebida seja atualmente dominado pelo alumínio, o aço ainda é muito utilizado em latas

para conservação de alimentos. Estes segmentos de mercado deverão garantir consumos

crescentes no futuro, em parte alavancados pela expansão econômica dos países

emergentes, nomeadamente Brasil, Rússia, Índia, China e África do Sul (BRICS).

A atividade siderúrgica é tipicamente relacionada ao desenvolvimento econômico de um

país, o que deriva da sua importância para a construção de infra-estrutura e produção de

equipamentos para outros setores da economia. Assim, os principais mercados de produtos

siderúrgicos se relacionam à indústria automobilística, à construção civil, manufatura de

bens de capital, materiais de transporte, bens de consumo duráveis e infra-estrutura.

O Gráfico 1 mostra uma representação estilizada da relação entre o estágio de

desenvolvimento econômico de um país e a evolução de sua indústria siderúrgica. Como se

pode observar, a taxa de crescimento da capacidade instalada da indústria siderúrgica

tende a ser crescente com a expansão da renda do país, com desaceleração à medida que

a infra-estrutura é construída e, em mercados maduros, este crescimento é declinante.

A siderurgia é um dos segmentos mais energointensivos da indústria e o seu consumo

específico de energia pode ser afetado por vários fatores, entre os quais se destacam: a

rota tecnológica e os processos utilizados, o tipo e a qualidade dos materiais e energéticos

utilizados e o mix de produtos produzidos. As fontes de energia e os materiais utilizados na

produção siderúrgica variam em função dos processos tecnológicos utilizados.



Gráfico 1 – Estágio de desenvolvimento do país versus grau de maturidade da indústria

siderúrgica

Fonte: IBS (2008).

As rotas tecnológicas para a produção do aço evoluíram muito ao longo do século XX,

principalmente no pós-guerra, tendo sempre visado aumentar a produtividade e o retorno

dos investimentos e, concomitantemente, tornar os processos siderúrgicos

energeticamente mais eficientes. Outra tendência da siderurgia mundial tem sido a de

procurar reciclar volumes crescentes de sucata ferrosa, que é reutilizada como matéria-

prima para a produção do aço.

Embora a indústria do pós-guerra apresentasse elevados índices de produtividade, muitos

dos processos produtivos utilizados, então, eram energeticamente pouco eficientes. De

fato, ganhos mais significativos de eficiência energética na indústria passaram a ocorrer

principalmente na segunda metade do século XX e, mais intensamente, a partir das últimas

décadas, quando as preocupações com a questão energética, com a elevação dos preços

dos energéticos e com as questões ambientais, passaram a ganhar importância crescente

nas discussões técnicas setoriais, nas preocupações dos investidores e na opinião pública

em geral.

A produção de aço até o pós-guerra era dominada pelo processo Basic Open Hearth (BOH),

que começou a ser substituído nas décadas de 50 e 60 pelo processo denominado Basic

Oxygen Furnace (BOF), os chamados conversores a oxigênio, permitindo maiores

percentuais de carga líquida e energia (calor) desta carga borbulhada pelo oxigênio no

processo BOF, enquanto que, no processo BOH, parte do calor é gerado pelo consumo de

óleo. Um dos principais processos siderúrgicos, com impacto no consumo de energia,

PIB per capita

t/an

o/$

inve

stid

o

Industrialização

ChinaÍndiaAmérica LatinaOutros emergentes

Primeiros tigres asiáticos

Europa Central

EUACanadáEuropa Ocidental

Pré-industrialização Transição Pós-industrialização

PIB per capita

t/an

o/$

inve

stid

o

Industrialização

ChinaÍndiaAmérica LatinaOutros emergentes

Primeiros tigres asiáticos

Europa Central

EUACanadáEuropa Ocidental

Pré-industrialização Transição Pós-industrialização



criados na era do pós-guerra, foi a aglomeração dos finos de minério de ferro, através das

técnicas de sinterização e de pelotização, que não só aumentaram a eficiência química dos

altos-fornos, permitindo melhor fluxo de gases e transferência de calor no alto-forno,

como também fizeram com que diminuíssem os consumos específicos de coque e de outros

materiais para a produção do metal quente. Mais recentemente, a tecnologia de

lingotamento contínuo de placas e tarugos também trouxe implicações energéticas,

eliminando o calor do reaquecimento do lingote e o consumo de energia elétrica na

chamada laminação de desbaste.

Os materiais básicos para a produção do aço são o minério de ferro, o carvão mineral

coqueificável, o carvão vegetal e a sucata ferrosa. Existem abundantes reservas de minério

no mundo que, no entanto, estão concentradas em relativamente poucos países. O Brasil

possui uma das maiores reservas de minério do mundo que, juntamente com as reservas

australianas, são as de melhor qualidade, com teor de ferro contido em torno de 65%.

O processo de fabricação do aço é muito intensivo em capital. Os custos dos materiais e

equipamentos utilizados na produção do aço são elevados, principalmente nas grandes

usinas integradas, que incluem coqueria, sinterização ou pelotização, alto-forno e aciaria.

Foi essa razão que levou ao incremento das chamadas mini-mills, usinas semi-integradas,

geralmente de menor porte, com aciaria elétrica usando sucata como carga metálica. As

aciarias elétricas podem operar em escala reduzida (unidades com capacidade inferior a

500 mil toneladas por ano), embora, atualmente, já existam plantas com capacidade

superior a dois milhões de toneladas anuais.

A indústria siderúrgica é grande consumidora de energia e de materiais e, também, é

responsável por significativo volume de efluentes gasosos e líquidos, bem como de

resíduos sólidos, especialmente nas etapas de coqueria, sinterização e alto-forno. Por isso,

a indústria tem sido induzida a buscar processos mais eficientes e a reciclar produtos e

subprodutos do processo.

No que se refere à indústria siderúrgica, as vantagens comparativas do Brasil são

evidentes, relativamente à maior parte dos países, em especial por possuir uma das

maiores reservas de minério de ferro de boa qualidade do mundo. A indústria siderúrgica

brasileira iniciou sua produção com a instalação, em 1921, da usina de Sabará, em Minas

Gerais, de propriedade da Companhia Siderúrgica Belgo-Mineira. Em 1939, a companhia

iniciou a produção de aço na usina de João Monlevade, também em Minas Gerais.

Outro marco importante da siderurgia brasileira foi a instalação da Companhia Siderúrgica

Nacional (CSN) em 1946, à época a maior usina siderúrgica integrada a coque da América

Latina, financiada por fundos do governo e, parcialmente, por investimento americano. Ela



fez parte da política do Governo Getúlio Vargas, que tinha como meta o crescimento e a

nacionalização da indústria de base brasileira, procurando reverter, neste caso, a

dependência do País de produtos siderúrgicos importados. Em 1946, a CSN iniciou a

produção do coque metalúrgico e, no mesmo ano, foram ativados os altos-fornos e a

aciaria. Com a entrada em operação, em 1948, da laminação, o País atingiu a autonomia

na produção de ferro e aço.

Na seqüência, ocorreu um forte ciclo de investimentos na indústria siderúrgica brasileira,

com instalação de novas plantas siderúrgicas no País: Acesita (1953), Cosipa (1965) e

Usiminas (1962). Com o crescimento da economia brasileira ao longo da década de 60,

houve necessidade de aumento das importações de aço e, como conseqüência, foi criado

em 1971 o Plano Siderúrgico Nacional (PSN), que deu início a um novo ciclo de expansão da

siderurgia brasileira que tinha por meta quadruplicar a produção nacional de aço. Dessa

forma, entre 1973 e 1986, foram realizados importantes investimentos nas expansões da

CSN, da Usiminas e da Cosipa, na instalação da Usina Siderúrgica da Bahia (USIBA), a única

planta siderúrgica no País que utilizava o processo de redução direta do minério de ferro à

base do gás natural, e na instalação de duas novas grandes usinas siderúrgicas, a

Companhia Siderúrgica de Tubarão (CST), em 1983, e a Açominas que iniciou operação em

1986.

Ao longo da década de 80, houve uma retração do mercado interno de produtos

siderúrgicos, em conseqüência da fraca expansão da economia, e a siderurgia brasileira

iniciou um movimento no sentido de conquistar uma fatia do mercado externo. No

entanto, o mercado mundial também estava desaquecido e se fechava através de medidas

protecionistas, restritivas à importação. A siderurgia brasileira começou a vivenciar

momentos difíceis.

A partir do final da década de 80 e início da de 90, ocorre uma mudança significativa na

organização empresarial da siderurgia brasileira. Integrado numa perspectiva global de que

a forte presença do Estado na economia havia atingido o seu esgotamento, pensamento

que perpassou a maioria das economias mundiais e provocou a reorganização empresarial

de importantes setores da atividade econômica brasileira, tais como telecomunicações e

energia elétrica, iniciou-se o processo de privatização do setor siderúrgico. Numa primeira

fase, com início em 1988, foram privatizadas empresas de menor porte e, no período 1991-

1993, seguiu-se a privatização de seis grandes companhias: Usiminas, CST, Acesita, CSN,

Cosipa e Açominas.

Nos primeiros anos do século XXI, a indústria siderúrgica priorizou investimentos em

modernização tecnológica das usinas. Atualmente, o parque siderúrgico nacional é

constituído por 25 usinas, sendo 10 integradas e 15 semi-integradas ou parcialmente



integradas, controladas por sete grupos empresariais: ArcelorMittal Brasil, Companhia

Siderúrgica Nacional (CSN), Gerdau, Usiminas, Votorantim, Valourec & Mannesman (V&M)

do Brasil e Villares.

No momento da elaboração do presente estudo (primeiro semestre de 2008), configurava-

se um novo ciclo de importantes investimentos na siderurgia brasileira para os próximos

anos, que deveria mais do que dobrar a capacidade instalada de produção de aço em dez

anos, tendo em vista, não só o mercado interno, mas, também, a exportação de semi-

acabados e produtos laminados.

Porém, em função das atuais condições decorrentes da crise financeira internacional, o

cenário de expansão da siderurgia aqui apresentado poderá sofrer alterações,

principalmente no curto prazo, uma vez que alguns novos projetos poderão ser

postergados, em virtude de uma provável desaceleração da demanda mundial.

No entanto, ainda é prematura a avaliação sobre a extensão e a profundidade da crise,

suas conseqüências sobre o crescimento da economia mundial e seus reflexos na expansão

da indústria mundial e do setor siderúrgico brasileiro, em particular.

Este relatório é composto, além desta Introdução, por sete outras seções: a Seção 2, que

apresenta o panorama mundial e nacional da indústria; na Seção 3, descrevem-se o

processo produtivo e as principais rotas tecnológicas da siderurgia; a Seção 4 trata das

melhores práticas internacionais, em termos de eficiência energética; a Seção 5 contempla

a descrição das principais rotas tecnológicas da siderurgia brasileira; na Seção 6,

apresenta-se um cenário de expansão potencial do parque siderúrgico brasileiro; a Seção 7

ocupa-se da análise do consumo de energia na siderurgia, com base nos consumos unitários

de materiais e nos consumos específicos de energéticos; e, finalmente, a seção 8 aborda

questões relativas às perspectivas tecnológicas da indústria siderúrgica mundial.



(Esta página foi intencionalmente deixada em branco para o adequado alinhamento de páginas na impressão

com a opção frente e verso - “double sided”)



2. Panorama da indústria siderúrgica

2.1 Panorama mundial

O período compreendido entre os anos de 1950 e 1973 foi caracterizado por uma forte

expansão da indústria siderúrgica mundial, quando a produção de aço bruto cresceu a um

ritmo de 5,8% ao ano, passando de 190 para 696 milhões de toneladas anuais.

Certa estagnação da indústria siderúrgica mundial foi registrada entre os anos 70 e 90,

período em que houve os dois choques do preço do petróleo e a fragmentação da União

Soviética, o que encareceu os custos da indústria, além de enfraquecer a demanda mundial

de aço. Entre 1973 e 1998, a produção mundial de aço subiu, em média, 0,4% ao ano,

atingindo 777 milhões de toneladas em 1998.

A partir de então, a indústria siderúrgica mundial volta a apresentar altas taxas de

crescimento apoiado principalmente na forte expansão da economia chinesa. Com isso,

entre os anos de 1998 e 2007, houve incremento médio de 5,6% ao ano da produção

mundial de aço bruto, atingindo em 2007 o montante de 1,3 bilhões de toneladas (Gráfico

2).

A Tabela 1 mostra a evolução da produção anual de aço bruto entre 1997 e 2007, para os

principais produtores mundiais em 2007. Os três países que mais se destacaram pelos

incrementos em suas produções foram China, Índia e Ucrânia, que apresentaram os

respectivos crescimentos de 16,2% a.a., 8,1% a.a. e 5,3% a.a. no período. O acréscimo

médio anual da produção chinesa, no período 2000-2007, foi de 51,7 milhões de toneladas

anuais, o que é bem superior à produção brasileira atual, e, nos últimos quatro anos, a

expansão da produção chinesa foi inclusive mais acelerada, com uma média de 66,7

milhões de toneladas anuais.

O Brasil, que em 1997 produziu 26,2 milhões de toneladas de aço bruto, alcançou um total

de 33,8 milhões de toneladas em 2007, com crescimento médio de 2,6% ao ano neste

período. Em 2007, a produção brasileira de aço bruto foi a nona maior no ranking mundial.

A expansão da produção brasileira de aço bruto, em 2007, foi de 9,3%. Além disso, a

produção em 2007 foi superior em 2,7% à maior produção atingida anteriormente, que foi

de 32,9 milhões de toneladas em 2004.



Gráfico 2 – Produção mundial de aço bruto, 1950 – 2007 (106 t/ano)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1.000

1.100

1.200

1.300

1.4001950

1952

1954

1956

1958

1960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

1º Choque do Petróleo

2º Choque do Petróleo

Fragmentaçãoda URSS

CrescimentoAceleradoda China

ANO PRODUÇÃO

1950 1901960 3471970 5951980 7171990 770

2000 8482005 1.1462006 1.2502007 1.344

Fonte: Reproduzido de Apresentação por Marco Polo de Mello Lopes, “Panorama do desenvolvimento da

siderurgia brasileira”, Associação Brasileira de Metalurgia (ABM), XXXVIII SEMINÁRIO DE ACIARIA, maio de 2007. Disponível em: http://www.abmbrasil.com.br/cim/download/seminarioaciaria07-palestraconvidada02.pdf. Atualização EPE.

Tabela 1 – Produção de aço bruto, por país, 1997-2007 (106 t/ano)

País 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

China 108,9 114,6 124,0 127,2 150,9 182,2 222,4 280,5 355,8 422,7 489,2

Japão 104,5 93,5 94,2 106,4 102,9 107,7 110,5 112,7 112,5 116,2 120,2

Estados Unidos 98,5 98,7 97,4 101,8 90,1 91,6 93,7 99,7 94,9 98,6 98,2

Rússia 48,5 43,8 51,5 59,1 59,0 59,8 61,5 65,6 66,1 70,8 72,2

Coréia do Sul 42,6 39,9 41,0 43,1 43,9 45,4 46,3 47,5 47,8 48,5 51,4

Alemanha 45,0 44,0 42,1 46,4 44,8 45,0 44,8 46,4 44,5 47,2 48,6

Índia 24,4 23,5 24,3 26,9 27,3 28,8 31,8 32,6 45,8 49,5 53,1

Ucrânia 25,6 24,4 27,5 31,8 33,1 34,1 36,9 38,7 38,6 40,9 42,8

Itália 25,8 25,7 24,9 26,8 26,5 26,1 27,1 28,6 29,4 31,6 32,0

Brasil 26,2 25,8 25,0 27,9 26,7 29,6 31,1 32,9 31,6 30,9 33,8

Demais países 248,9 243,4 237,2 250,3 245,1 253,6 263,7 283,5 279,2 293,2 302,8

América do Sul [A] 37,0 36,1 34,6 39,1 37,4 40,9 43,0 45,9 45,3 45,3 48,3

América [B] 166,5 166,1 164,6 174,5 157,2 163,8 169,2 179,9 172,9 177,0 181,1

Mundo [C] 799,0 777,3 789,0 847,7 850,3 903,9 969,7 1.068,7 1.146,2 1.250,0 1.344,3

Brasil/[A] (%) 70,7 71,3 72,3 71,2 71,5 72,5 72,4 71,7 69,8 68,2 70,0

Brasil/[B] (%) 15,7 15,5 15,2 16,0 17,0 18,1 18,4 18,3 18,3 17,5 18,7

Brasil/[C] (%) 3,3 3,3 3,2 3,3 3,1 3,3 3,2 3,1 2,8 2,5 2,5

Fonte: IISI e IBS. Elaboração EPE.



Nos últimos dez anos, em torno de 70% da expansão da produção mundial de aço bruto é

proveniente da China, aumentando expressivamente sua participação na indústria

siderúrgica. A produção chinesa, que em 1997 correspondia a cerca de 14% do total de aço

bruto produzido no mundo, alcançou o montante de 489 milhões de toneladas anuais em

2007, o que equivale a mais de 36% do total mundial (Gráfico 3).

Gráfico 3 – Produção total de aço bruto, por país, 1997-2007 (106 t/ano)

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Demais países

Brasil

Itália

Ucrânia

Índia

Alemanha

Coréia do Sul

Rússia

Estados Unidos

Japão

China

Fonte: IISI e IBS. Elaboração EPE.

Desde 2003, o Brasil, à semelhança de muitos outros países, vem perdendo participação na

produção mundial de aço bruto, passando de 3,3% para 2,5% da produção mundial de aço

bruto, em decorrência de uma estagnação de sua produção, aliada ao incremento

acelerado da produção chinesa.

O Brasil foi o nono maior produtor mundial de aço bruto em 2007 e o segundo maior

produtor de aço bruto da América, atrás apenas dos Estados Unidos, que ocupa a terceira

posição no ranking mundial (Gráfico 4).



Gráfico 4 – Produção de aço bruto, por país, 2007 (106 toneladas)

120,298,2

72,253,151,448,642,8

25,820,919,219,017,615,614,310,710,610,1

489,2

33,832,0

0 100 200 300 400 500

ChinaJapãoEUA

RussiaÍndia

Coreia doAlemanhaUcrânia

ItáliaTurquiaTaiwanFrança

EspanhaMéxicoCanadá

UKBélgicaPolônia

Irã

Brasil

Produção mundial total = 1.344 milhões toneladas

Fonte: IISI. Elaboração EPE.

A Tabela 2 apresenta as exportações líquidas de produtos acabados e semi-acabados de aço

para os anos entre 1997 e 2006. Apesar de se tratar de dados referentes a produtos

acabados e semi-acabados, pode-se utilizá-los para comparação com a produção e o

consumo aparente de aço bruto, uma vez que a maioria das usinas siderúrgicas atinge pelo

menos o estágio do processo de produção correspondente aos produtos semi-acabados.

Atualmente, o país que tem o maior saldo, em volume, no comércio exterior de produtos

acabados e semi-acabados de aço bruto é a China, que disponibilizou 32,6 milhões de

toneladas para os demais países em 2006, montante um pouco superior à produção

brasileira nesse mesmo ano. Por outro lado, os Estados Unidos, também em 2006,

importaram praticamente o mesmo volume disponibilizado pela China para atender

integralmente a sua demanda interna. Outros países que também se destacaram pelo saldo

positivo no volume de produtos acabados e semi-acabados de aço em 2006 foram o Japão

(30,1 milhões de t), a Ucrânia (29,1 milhões de t), a Rússia (25,6 milhões de t) e o Brasil

(10,7 milhões de t). Entretanto, o Brasil já alcançou saldos maiores, com um máximo em

2003, de 12,4 milhões de toneladas.

É importante ressaltar que há uma dependência cada vez maior do conjunto dos “demais

países” em relação aos dez maiores produtores mundiais de produtos acabados e semi-

acabados de aço bruto. O volume necessário para complementar a demanda desses países

saltou de 20,3 milhões de toneladas, em 1997, para 83 milhões de toneladas em 2006, um

crescimento de 16,9% ao ano.



Tabela 2 – Exportações líquidas de produtos acabados e semi-acabados de aço, por país, 1997-2006 (106 t/ano)

País 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

China -4,9 -7,5 -11,3 -9,7 -18,3 -22,6 -35,0 -13,1 0,1 32,6

Japão 16,5 20,1 21,3 23,4 25,4 31,9 30,5 30,6 26,8 30,1

Estados Unidos -23,3 -33,2 -28,1 -29,0 -22,1 -24,6 -13,9 -24,9 -20,8 -32,6

Rússia 22,0 20,8 24,7 24,6 22,5 25,5 24,9 26,3 26,3 25,6

Coréia do Sul 1,9 14,8 4,8 2,4 3,2 -1,2 -1,6 -2,7 -2,7 -4,4

Alemanha 6,2 3,7 3,3 4,4 4,8 6,9 6,6 7,3 5,6 4,9

Índia -0,6 -1,0 0,2 1,2 1,4 1,8 3,0 2,7 0,7 1,2

Ucrânia 15,6 15,6 18,6 21,8 23,8 25,2 25,7 27,4 26,3 29,1

Itália -3,0 -5,6 -6,1 -5,2 -5,4 -5,2 -6,1 -5,9 -3,9 -6,9

Brasil 8,4 7,1 9,3 8,6 8,2 11,0 12,4 11,4 11,8 10,7

Demais países -20,3 -22,0 -21,5 -35,1 -35,6 -48,3 -46,0 -55,3 -62,3 -83,0

América do Sul 6,7 5,0 9,4 8,2 7,7 12,5 11,7 11,3 11,5 7,5

America -14,9 -28,7 -18,2 -25,9 -18,8 -16,8 -5,7 -19,2 -15,5 -35,3


O Gráfico 5 mostra a evolução da produção e do consumo aparente de aço bruto no Brasil,

além das importações e das exportações brasileiras de produtos acabados e semi-acabados

de aço entre 1997 e 2007. Neste período, a produção cresceu 2,6% ao ano, enquanto o

consumo aparente teve um incremento médio maior, de 3,5% ao ano. Porém, como o

volume de aço bruto produzido é bem superior ao do seu consumo aparente, as

exportações líquidas aumentaram no período.

Entre 1997 e 2007, as importações brasileiras de produtos acabados e semi-acabados de

aço tiveram um aumento médio de 7,9% ao ano, passando de 753 mil para 1,6 milhão de

toneladas, tendo atingido um máximo de 1,9 milhão de toneladas, em 2006. As

exportações brasileiras apresentaram um crescimento médio anual, no período, de 1,2%,

atingindo o volume máximo em 2003, de 13 milhões de toneladas, situando-se, em 2007,

ao nível de 10,3 milhões de toneladas.



Gráfico 5 – Brasil: Histórico do crescimento do mercado de aço, 1997-2007 (106 t/ano)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Exportações Importações Produção Consumo Aparente

Nota: Os dados são relativos à produção de aço bruto, ao consumo aparente de produtos siderúrgicos e os dados de exportações e importações utilizados são referentes a produtos acabados e semi-acabados de aço.

Fonte: IBS. Elaboração EPE.

Para efeito comparativo, o Gráfico 6 apresenta, para o período de 1997 a 2006, a evolução

das produções e dos consumos aparentes de aço bruto, além das importações e das

exportações de produtos acabados e semi-acabados de aço bruto, referentes a seis países

selecionados: China, Estados Unidos, Itália, Índia, Japão e Coréia do Sul.

A China, que é o país com o maior consumo aparente de aço bruto do mundo, era

importadora líquida de produtos do aço até 2004, mas passou a ser exportadora líquida a

partir de 2005, quando sua produção passou a superar o consumo aparente de aço bruto.

Assim como a China, a Índia atingiu recentemente um nível de produção que supre

integralmente o seu consumo aparente, passando, assim, a ser exportadora líquida de aço.

Por outro lado, a Coréia do Sul, que tinha uma produção que superava o seu consumo

aparente de aço bruto até 2001, passou a ser importadora líquida de aço a partir de 2002.

A Rússia e o Japão mantiveram-se, no período analisado, como grandes produtores de aço

bruto, o que os colocava entre os países com os melhores saldos, em volume, das

exportações líquidas de aço.



Gráfico 6 – Histórico do crescimento do mercado de aço para países selecionados, 1997-

2006 (106 t/ano)

0

1 00

1 9 9 7 1 9 9 8 1 9 9 9 2 000 2 001 2 002 2 003 2 004 2 005 2 006

Exportações Importações Produção Consumo Aparente

China

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Estados Unidos

0

20

40

60

80

100

120

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Índia

0

10

20

30

40

50

60

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Rússia

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Japão

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Coréia do Sul

0

10

20

30

40

50

60

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Nota: Os dados relativos à produção e consumo aparente dizem respeito ao aço bruto, enquanto os dados de exportações e importações utilizados são referentes a produtos acabados e semiTacabados de aço bruto.


Já os Estados Unidos vêm se mantendo como os principais importadores mundiais de

produtos acabados e semi-acabados de aço, pois ainda que tenham uma das maiores

produções de aço bruto do mundo, ela não é suficiente para suprir o seu consumo aparente

de aço bruto, o segundo maior consumo do mundo em 2006.



O Brasil tem, neste sentido, características semelhantes às apresentadas pelo Japão e pela

Rússia, já que produz muito mais aço do que o necessário para o seu consumo interno,

assumindo um papel exportador deste importante insumo para a indústria mundial.A

maioria das exportações brasileiras de aço (51,9% do total em 2007) é destinada aos

demais países da América, sendo 62% deste montante destinado à América Latina e o

restante exportado para a América do Norte. Outras localidades com destaque em relação

ao volume de aço exportado pelo Brasil são a Europa (21,1% do total) e a Ásia (19,8%). A

Figura 1 mostra a distribuição do destino das exportações brasileiras de aço em 2007,

segundo a região.

Figura 1 – Destinação das exportações brasileiras de aço, 2007

Fonte: Reproduzido de Apresentação por Marco Polo de Mello Lopes, “Panorama do desenvolvimento da

siderurgia brasileira”, Associação Brasileira de Metalurgia (ABM), XXXVIII SEMINÁRIO DE ACIARIA, maio de 2007. Disponível em: http://www.abmbrasil.com.br/cim/download/seminarioaciaria07-palestraconvidada02.pdf. Atualização EPE.

O Gráfico 7 apresenta o consumo per capita de aço bruto em países selecionados da

América Latina, da Europa, da Ásia e dos Estados Unidos para o ano de 2007. Nota-se que o

consumo per capita de aço dos países da América Latina ainda se encontra muito abaixo

dos valores verificados nos outros países analisados. No Brasil, o consumo per capita de aço

em 2007 foi em torno de 115 quilogramas, muito abaixo do registrado na Coréia do Sul

(1.136 kg/hab), o maior verificado, e mesmo inferior ao do México (167 kg/hab), o maior

da América Latina, o que indica que ainda há um grande espaço para o crescimento da

demanda de aço no País.



Gráfico 7 – Consumo aparente per capita de aço no Brasil e no Mundo, 2007 (kg/hab)

161

167

116

1.136

628

556

354

463

626

307

115

0 200 400 600 800 1.000 1.200 1.400

Brasil

Chile

México

Argentina

Coréia do Sul

Itália

Espanha

EUA

R.F. Alemanha

Japão

China

Brasil


2.2 Panorama nacional

A produção siderúrgica nacional está concentrada em relativamente poucas empresas,

sendo que cinco delas respondem por mais de 93% da produção de aço bruto. São elas:

Belgo ArcelorMittal Brasil, CSN, CST Arcelor Brasil, Gerdau e Usiminas/Cosipa. O grupo

Usiminas/Cosipa, maior produtor nacional de aço bruto, responde por cerca de 26% da

produção nacional. A Tabela 3 mostra a evolução da produção de aço bruto por empresa

nos últimos anos.

Tabela 3 – Brasil - Produção de aço bruto, por empresa, 2001-2007 (10³ t)

Empresa 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Acesita 786 709 749 835 753 810 797

Aços Villares 508 595 661 816 680 704 0

Barra Mansa 392 387 421 564 579 638 624

Belgo Arcelor Brasil 2.668 2.827 2.889 3.250 3.272 3.569 3.739

CSN 4.048 5.107 5.318 5.518 5.201 3.499 5.323

CST Arcelor Brasil 4.784 4.904 4.812 4.958 4.850 5.136 5.692

Gerdau 5.826 5.999 6.976 7.284 6.889 6.994 8.111

MWL Brasil 31 24 36 0 0 0 0

Usiminas/Cosipa 7.080 8.447 8.621 8.951 8.661 8.770 8.675

V&M do Brasil 500 500 551 611 592 659 686

Villares Metais 94 105 113 122 133 122 135

Total 26.717 29.604 31.147 32.909 31.610 30.901 33.782

Fonte: Anuário Estatístico IBS - 2008.



No que diz respeito ao tipo de aço produzido, em torno de 90% da produção nacional é de

aço carbono e os restantes 10% de aços ligados especiais, como se pode ver na Tabela 4.

Tabela 4 – Brasil - Produção de aço bruto, por tipo de aço, 2001-2007 (10³ t)

Tipo 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Aço carbono 25.187 27.897 285.959 30.401 29.145 27.555 30.199

Aço ligado 1.530 1.707 2.188 2.508 2.465 3.346 3.583

Total 26.717 29.604 288.147 32.909 31.610 30.901 33.782


A Tabela 5 mostra a estrutura da produção brasileira, por tipo de aciaria. Observa-se que a

aciaria a oxigênio responde pela maior parcela da produção de aço (74% em 2007). O

restante da produção provém quase todo de aciarias elétricas (24%), isto é, aciarias a forno

elétrico a arco, e menos de 2% utilizam o chamado forno de energia otimizada (EOF). Por

sua vez, o lingotamento contínuo respondeu por 93% das operações de lingotamento das

siderúrgicas brasileiras em 2007.

Tabela 5 – Brasil - Produção de aço bruto, por tipo de aciaria e de lingotamento, 2001-2007 (10³ t)

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Aciaria

Oxigênio (conversor LD)/BOF 20.831 23.093 23.986 24.825 24.071 22.821 25.130

Elétrica 5.403 5.985 6.589 7.513 6.959 7.541 8.081

EOF 483 526 572 571 580 539 571

Total 26.717 29.604 31.147 32.909 31.610 30.901 33.782

Lingotamento

Convencional 2.221 2.168 2.488 2.357 2.364 2.337 2.228

Contínuo 24.470 27.406 28.628 30.514 29.206 28.523 31.511

Aço p/ Fundição 26 32 31 38 40 41 43


A produção brasileira de laminados, produto final da cadeia siderúrgica nas usinas

integradas, atingiu 25,9 milhões de toneladas em 2007, das quais 61% de aços planos e 39%

de aços longos. A produção de laminados expandiu, em média, 6,1% ao ano no período

2001-2007. A Tabela 6 mostra a evolução da produção, por empresa, de laminados no

período, por tipo de produto (produtos planos e longos, aços carbono e aços especiais).



Tabela 6 – Brasil - Produção de laminados por tipo e por empresa, 2001-2007 (10³ t)

Empresa 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Produtos Planos 10.648 11.408 13.202 14.441 14.187 14.454 15.691

Aços Carbono 10.179 10.906 12.556 13.755 13.575 13.806 15.045

. Acesita 88 64 33 47 54 58 58

. CSN 3.754 4.178 4.568 4.767 4.534 4.055 4.892

. CST Arcelor Brasil 0 118 1.192 1.943 2.340 2.708 2.819

. Usiminas/Cosipa 6.337 6.546 6.763 6.998 6.647 6.985 7.276

Aços Especiais-Ligados 469 502 646 686 612 648 646

. Acesita 469 502 646 686 612 648 646

Produtos Longos 7.425 7.624 7.888 8.927 8.420 9.050 10.159

Aços Carbono 6.793 6.980 7.140 8.050 7.728 8.346 9.170

. Aços Villares 140 142 137 182 143 132 -

. Barra Mansa 352 355 396 453 446 505 536

. Belgo-Arcelor Brasil 2.632 2.733 2.676 3.110 3.010 3.318 3.482

. Excell 17 0 0 0 0 0

. Gerdau 3.336 3.429 3.616 3.981 3.813 4.054 4.772

. V&M do Brasil 315 319 313 322 313 333 376

. Villares Metais 1 2 2 2 3 4 4

Aços Especiais-Ligados 632 644 748 877 692 704 989

. Acesita 3 1 0 0 0 0 -

. Aços Villares 204 213 246 263 248 227 -

. Gerdau 243 244 278 357 200 187 692

. V&M do Brasil 130 123 153 186 179 224 227

. Villares Metais 52 63 71 71 65 66 70

Total 18.073 19.032 21.090 23.368 22.607 23.504 25.850


A produção de semi-acabados para venda, por empresa, evoluiu conforme apresentado na

Tabela 7. Em 2007, 69% da produção de semi-acabados foi de placas e os 31% restantes

constituídos por lingotes, blocos e tarugos. O maior produtor de placas foi a CST Arcelor

Brasil, com 64% da produção, seguido do grupo Usiminas/Cosipa, com 22%. Por sua vez, a

Gerdau respondeu por 93% da produção de lingotes, blocos e tarugos, seguida da Belgo

Arcelor Brasil (4%) e da Siderúrgica Barra Mansa (3%).



Tabela 7 – Brasil - Produção de produtos semi-acabados para vendas, por empresa, 2001-2007 (10³ t)

Empresa 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Placas 5.937 6.883 5.352 5.701 4.186 4.095 4.275

Acesita 0 11 0 5 0 0 0

CSN 257 457 447 388 165 243 325


Gerdau 451 275 212 1.171 326 316 267

Usiminas/Cosipa 487 1.275 1.140 1.171 1.273 1.164 941

Lingotes, Blocos e Tarugos 1.780 1.978 2.677 2.450 2.443 2.252 1.886

Acesita 151 57 0 0 0 0 0

Aços Villares 56 106 130 178 158 214 -

Sid. Barra Mansa 0 0 0 74 87 86 47

Belgo-Arcelor Brasil 7 26 75 28 140 161 76

Gerdau 1.556 1.781 2.462 2.141 2.032 1.780 1.763

V&M do Brasil 10 8 10 29 26 11 -

Total 7.717 8.861 8.029 8.151 6.629 6.347 6.161


A produção de ferro-gusa brasileira é oriunda tanto das siderúrgicas integradas a coque,

quanto dos denominados guseiros independentes que produzem apenas o ferro-gusa, para

posterior utilização nas usinas siderúrgicas.

A Tabela 8 apresenta a evolução, no período 2001-2007, da produção brasileira de ferro-

gusa, elemento principal na composição da carga metálica das aciarias nas usinas

siderúrgicas integradas.

Os guseiros independentes responderam, em conjunto, por cerca de 28% da produção de

ferro-gusa em 2007 e, entre as empresas produtoras de aço, o maior produtor é o grupo

Usiminas/Cosipa, que respondeu por 24% da produção nacional de gusa.

Tabela 8 – Brasil - Produção de ferro-gusa por empresa, 2001-2007 (10³ t)

Empresa 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Acesita 610 536 589 641 628 702 689

Belgo-Arcelor Brasil 991 971 1.002 1.090 1.102 1.104 1.408

CSN 3.922 4.961 5.211 5.372 4.969 3.345 5.114


Gerdau 3.070 3.080 3.619 3.619 3.658 3.674 3.694

Usiminas/Cosipa 7.032 8.091 8.426 8.615 8.329 8.462 8.436

V&M do Brasil 474 476 533 593 581 604 610

Guseiros Independentes 6.278 6.555 7.869 9.657 9.774 9.467 9.628

Total 27.391 29.694 32.039 34.558 33.884 31.750 34.882




Por sua vez, existe um único produtor nacional de ferro-esponja, a Gerdau USIBA, que

utiliza esse insumo como carga metálica na aciaria elétrica da usina. A produção da USIBA,

no período 2001-2007, está apresentada na Tabela 9.

Tabela 9 – Brasil - Produção de ferro-esponja por empresa, 2001-2007 (10³ t)

Empresa 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Gerdau USIBA 340 361 410 440 411 376 362

Total 340 361 410 440 411 376 362


Juntamente com o minério de ferro, o carvão metalúrgico se constitui no principal insumo

para a produção siderúrgica nacional, sendo quase a totalidade do mesmo oriundo de

importações: em 2007, foram importados cerca de 14,9 milhões de toneladas de carvão

metalúrgico para uma produção nacional de 144 mil toneladas. Do total de carvão

metalúrgico consumido pelo setor, 10,4 milhões de toneladas foram processadas nas

coquerias das usinas siderúrgicas brasileiras e 3,4 milhões de toneladas foram injetadas ou

alimentadas diretamente nos altos-fornos. (EPE/MME, 2008)1.

Outra característica específica da indústria siderúrgica brasileira é a participação do

carvão vegetal na produção de gusa (Gráfico 8). A grande maioria dos guseiros

independentes utiliza o carvão vegetal na produção do ferro-gusa. Em 2007, foi iniciada a

produção de ferro-gusa a partir do coque na Usipar (Pará), no entanto ainda em volume

não significativo quando comparado à produção total dos guseiros independentes.

As principais características do carvão vegetal, em comparação com o coque, traduzem-se

em menor estabilidade mecânica, conteúdo de cinzas muito inferior e conteúdo de

material volátil muito superior. O uso de carvão vegetal em grandes alto-fornos é limitado

por sua baixa resistência mecânica. Embora o uso de carvão vegetal não resulte em ganho

de eficiência energética, ele pode reduzir significativamente as emissões de CO2, desde

que sua produção seja feita de maneira sustentável.

O estado de Minas Gerais, além de concentrar a maior parcela de produção siderúrgica por

estado no Brasil, também é aquele que responde pelo maior consumo industrial de carvão

vegetal (Gráfico 9). Este padrão de consumo é viabilizado devido aos custos de

combustíveis praticados naquele estado (Gráfico 10), lembrando que o energético

empregado tem que possuir propriedades redutoras aplicáveis ao processo siderúrgico.

Outro fator que merece destaque é a elevação da produtividade florestal para a produção

de carvão vegetal observada nos últimos anos. A expectativa para 2015 é de se atingir um

valor em torno de 27 t/ha (Gráfico 11).

1 É importante ressaltar que os dados relativos ao carvão mineral constantes do Balanço Energético Nacional

podem diferir dos divulgados por outros órgãos, por conta da metodologia utilizada nesta publicação, onde tais dados estão referenciados a um poder calorífico médio para determinado tipo de carvão.



Gráfico 8 – Participação do carvão vegetal na produção de ferro-gusa (2007)

Usinas integradas

a carvão vegetal

5,6%

Guseirosindependentes

27,0%

Usinas integradas a coque

67,4%

Carvão Vegetal

Usinas integradas

a carvão vegetal

5,6%

Usinas integradas

a carvão vegetal

5,6%


27,0%


27,0%


67,4%


67,4%

Carvão Vegetal

Nota: a produção dos guseiros independentes é hoje praticamente toda feita a partir do carvão vegetal,

embora já tenha sido iniciada a produção de gusa a partir do coque na Usipar (Pará), porém em montante ainda pouco significativo quando comparado à produção total dos guseiros independentes.

Fonte: V&M do Brasil (2008). Elaboração EPE.

Gráfico 9 – Participação dos estados brasileiros no consumo de carvão vegetal (2007)

Outros

(6%)ES

(3%)SP

(3%)

PA/MA

(25%)

MG

(63%)

Fonte: V&M do Brasil (2008). Elaboração EPE



Gráfico 10 – Custos relativos da energia no estado de Minas Gerais

7,5

20,5

26,4

14,8

11,5

31,1

20,222,6

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Madeira de eucalipto

Carvão vegetal

Coque metalúrgico

Coque de petróleo

Carvão mineral

Óleo combustível

Alcatrão - retorta

Gás natural

7,5

20,5

26,4

14,8

11,5

31,1

20,222,6

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Madeira de eucalipto

Carvão vegetal

Coque metalúrgico

Coque de petróleo

Carvão mineral

Óleo combustível

Alcatrão - retorta

Gás natural


Gráfico 11 – Evolução da produtividade florestal no Brasil

27,0

19,8

9,98,3

2,2

0

5

10

15

20

25

30

1980 1990 1998 2007 2015

t madeira seca/ha/ano

estimativa

27,0

19,8

9,98,3

2,2

0

5

10

15

20

25

30

1980 1990 1998 2007 2015

t madeira seca/ha/ano

estimativa




Na produção siderúrgica nacional, a sucata ferrosa utilizada como componente da carga

metálica das aciarias é quase toda de origem nacional, seja oriunda de geração interna do

próprio setor siderúrgico, como subproduto das plantas siderúrgicas, ou adquirida no

mercado interno através de produtos descartados pelos consumidores. Em 2007, a geração

interna de sucata pelas usinas siderúrgicas atingiu 2,9 milhões de toneladas e a aquisição

no mercado interno foi de 6,3 milhões de toneladas. O consumo de sucata da indústria

siderúrgica foi de 8,9 milhões de toneladas. O balanço de sucata, para o período 2001-

2007, é apresentado na Tabela 10.

Tabela 10 – Brasil - Balanço de sucata ferrosa, 2001-2007 (10³ t)

Empresa 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Geração Interna 3.099 3.305 3.291 3.467 3.083 2.973 2.876

Aquisição no Mercado Interno 4.024 4.267 5.185 5.436 5.131 5.847 6.315

Consumo 7.074 7.320 8.128 8.487 8.125 8.544 8.853

Importações 11 13 50 68 92 56 46

Exportações 13 13 10 13 12 34 85


A Tabela 11 mostra a evolução da produção própria de coque por empresa siderúrgica a

partir de carvão mineral importado. O maior produtor de coque é o grupo Usiminas/Cosipa,

que respondeu, em 2007, por 35% da produção.

Tabela 11 – Brasil - Produção própria de coque por empresa, 2001-2007 (10³ t)

Empresa 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

CSN 1.696 1.738 1.689 1.688 1.666 1.477 1.671


Gerdau 1.151 1.154 1.151 1.141 1.129 1.137 1.169

Usiminas/Cosipa 2.963 2.928 2.847 3.206 3.127 3.084 2.976

Total 7.436 7.355 7.466 7.850 7.740 7.493 8.515


O consumo nacional de coque pela indústria siderúrgica já atingiu 9,5 milhões de

toneladas, em 2003, sendo que, nesse mesmo ano, foi importado um montante de 2,6

milhões de toneladas de coque. A produção nacional, em 2007, foi de 8,5 milhões de

toneladas, o consumo atingiu 9,5 milhões de toneladas (aproximadamente o mesmo nível

de 2003) e a importação foi de 1,6 milhões de toneladas (Tabela 12). Existe ainda uma

quantidade de coque adquirida pelas usinas siderúrgicas de outros produtores nacionais

que, historicamente, era muito pequena, porém cresceu nos últimos dois anos, atingindo,

em 2007, um montante de 1,0 milhão de toneladas.



Tabela 12 – Brasil – Mercado de coque de carvão mineral, 2001-2007 (10³ t)

Discriminação 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Importação 1.618 2.084 2.639 2.046 1.560 1.501 1.626

Produção Própria 7.436 7.355 7.466 7.850 7.493 7.493 8.515 Setor siderúrgico Consumo 8.121 8.939 9.528 9.475 9.062 9.057 9.498


Quanto ao tipo de produtos disponibilizados pela indústria siderúrgica brasileira, a

participação dos produtos laminados, em relação ao total de laminados e semi-acabados,

tem sido crescente nos últimos anos (Gráfico 12) e, em 2007, foi de aproximadamente 81%.

Os produtos semi-acabados, respondendo pelos restantes 19%, apresentam predomínio das

placas, com cerca de 69% em 2007 (Tabela 13). Finalmente, no que tange aos produtos

laminados, predominam os aços planos (Tabela 14).

Gráfico 12 – Participação dos laminados na produção total (laminados e semi-acabados)

65%

70%

75%

80%

85%

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

80,8%

65%

70%

75%

80%

85%

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

80,8%

Fonte: IBS (2008). Elaboração EPE.

Tabela 13 – Brasil – Produção de produtos semi-acabados, 2002-2007 (10³ t)

Discriminação 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Placas 6.883 5.352 4.737 4.186 4.095 4.275

Lingotes, blocos e tarugos 1.958 2.677 2.450 2.443 2.252 1.886

Total 8.841 8.029 7.187 6.629 6.347 6.161




Tabela 14 – Brasil – Produção de laminados por tipo, 2002-2007 (10³ t)

Discriminação 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Produtos Planos 11.408 13.202 14.441 14.187 14.454 15.691

Produtos Longos 7.624 7.888 8.927 8.420 9.050 10.159

Total 19.032 21.090 23.368 22.607 23.504 25.850


Por sua vez, o Gráfico 13 mostra a distribuição setorial das vendas de produtos siderúrgicos

no ano de 2007, indicador que sinaliza os setores maiores consumidores de produtos do

aço. Assim, o setor automobilístico e de autopeças respondeu por cerca de 19% das vendas

diretas nesse ano, seguido pelo segmento de construção civil, com 13%, e

relaminação/trefilaria/forjaria, com 11%.

Gráfico 13 – Distribuição setorial das vendas de produtos siderúrgicos (%), 2007

18,7%

5,5%

13,2%

6,2%10,6%

8,3%

30,9%

6,4%

0%

10%

20%

30%

40%

Autom

obilístico+

Autop

eças

(inc

lusive

carroce

rias)

Máq

. e Eq

uip. eletro-

eletrônico

s e indu

striais

Con

struçã

o civil

Utilid

ades dom

éstica

s e

comerciais+em

balage

ns e

recipien

tes

Relam

inaç

ão (fora do

parque

)+trefila

ria

aram

es+forjaria

Tub

os c/ costura

Distribuido

res e

Rev

ende

dores

Outros

Fonte: IBS (2008). Elaboração EPE.



3. Processo produtivo e produtos

O aço é uma liga de ferro e carbono, sendo o primeiro elemento obtido a partir de

minérios de ferro encontrados na natureza, geralmente sob a forma de óxidos de ferro, e o

segundo obtido a partir do carvão mineral ou vegetal. A produção siderúrgica contempla

várias fases, a primeira das quais consiste na preparação dos materiais, essencialmente o

minério de ferro e o carvão, para utilização como carga no processo. Nessa fase, procede-

se à aglomeração do minério que tem como objetivo dar uma conformação adequada à

carga metálica que alimenta os altos-fornos, melhorando o seu rendimento, e pode ser

realizada através de dois processos básicos, a sinterização e a pelotização. Por sua vez, o

carvão mineral é transformado em coque metalúrgico nas coquerias.

A segunda fase consiste na separação do metal (ferro) do minério, através de um processo

de redução, para o qual existem basicamente três alternativas: alto-forno, redução direta

e fusão redutora. Ressalta-se que o montante de redução via alto-forno representa mais de

90% do total da redução do minério de ferro. O processo mais conhecido de fusão redutora

é o denominado COREX. Ao contrário do processo via alto-forno, o processo de fusão

redutora utiliza diretamente o carvão mineral e o minério de ferro, sem necessidade das

instalações de coqueificação e sinterização ou pelotização. A terceira fase, de refino, é

realizada nas aciarias, onde é produzido o aço propriamente dito. Os dois principais tipos

de aciaria são o conversor a oxigênio e o forno elétrico a arco (aciaria elétrica). As fases

subseqüentes são o lingotamento e a laminação do aço.

O processo de produção de aço, nas usinas siderúrgicas, segue basicamente duas rotas

tecnológicas:

o Usinas Integradas: as usinas integradas utilizam, para a redução do minério de ferro,

os altos-fornos, que também são alimentados com o coque obtido a partir do carvão

mineral nas coquerias, resultando o ferro-gusa que é transformado em aço líquido na

aciaria, constituída de um forno a oxigênio, geralmente um conversor LD.

o Usinas Semi-integradas: usinas que operam as fases de refino e laminação. O aço é

obtido a partir da fusão de metálicos (sucata, gusa e/ou ferro esponja) e refinado em

forno elétrico.

A Figura 2 mostra, esquematicamente, as principais fases do processo produtivo de cada

uma das duas principais rotas tecnológicas da siderurgia.



Figura 2 - Indústria Siderúrgica: principais rotas tecnológicas

Fonte: SETEPLA/TECNOMETAL engenharia. Elaboração EPE.

Laminação

Preparação de Materiais

Redução

Refino (Aciaria)

Lingotamento

Pelotização Sinterização

Conversor a Oxigênio LD

Lingotamento Lingotamento contínuo

Fornos de reaquecimento

Laminação primária

Cal

Minério de Ferro

Ferro-gusa

Lingotes

Placas Blocos Tarugos

Laminação a quente

Laminação a frio

Minério Processado

Coqueria

Carvão

Coque

Alto-Forno

Aço Líquido

Rota integrada

Laminação


Redução

Refino (Aciaria)

Lingotamento






Cal

Minério de Ferro

Ferro-gusa

Lingotes



Laminação a frio

Minério Processado

Coqueria

Carvão

Coque

Alto-Forno

Aço Líquido

Laminação


Redução

Refino (Aciaria)

Lingotamento






Cal

Minério de Ferro

Ferro-gusa

Lingotes



Laminação a frio

Minério Processado

Coqueria

Carvão

Coque

Alto-Forno

Aço Líquido


Redução

Refino (Aciaria)

Lingotamento






Cal

Minério de Ferro

Ferro-gusa

Lingotes

Placas Blocos TarugosPlacas Blocos TarugosPlacas Blocos Tarugos


Laminação a frio

Minério Processado

Coqueria

Carvão

Coque

Alto-Forno

Aço Líquido

Rota integrada

Refino (Aciaria)

Lingotamento Lingotamento Lingotamento contínuo



Ferro-gusa Ferro-esponjaSucata

Lingotes



Laminação a frio

Laminação

Forno Elétrico a Arco

Aço Líquido

Rota semi-integrada

Materiais geralmente adquiridos de terceiros

Refino (Aciaria)





Lingotes



Laminação a frio

Laminação


Aço Líquido

Refino (Aciaria)





Lingotes

Placas Blocos TarugosPlacas Blocos TarugosPlacas Blocos Tarugos


Laminação a frio

Laminação


Aço Líquido

Rota semi-integrada

Materiais geralmente adquiridos de terceiros



A Tabela 15 mostra resumidamente as unidades centrais da siderurgia e seus respectivos

objetivos.

Tabela 15 – Unidades centrais da siderurgia

Unidades Objetivo

Minério de ferro

Blendagem Mistura de tipos diferentes de minérios

Aglomeração de finos, com produção de sínter

Acerto da granulometria para carga nos altos-fornos

Aglomeração de finos, com produção cativa de pelotas

Carvão mineral ou vegetal

Mistura Mistura de tipos diferentes de carvão

Coqueificação do carvão mineral Acerto de granulometria, retirada de umidade e de parte das cinzas

Pulverização de finos para injeção Acerto granulométrico para injeção nos altos-fornos

Preparação do carvão vegetal para carga nos altos-fornos

Compactação e acerto de granulometria

Fundentes

Preparação de finos para input da sinterização Acerto de granulometria

Preparação de ‘’grossos’’ para carga nos altos-fornos Acerto de granulometria

Produção cativa de cal, em unidades de calcinação

Redução de Ca2CO3 (calcário) para CaO (cal)

Sucata ferrosa para aciaria

Compactação Acerto de densidade para carga nos fornos das aciarias

Corte

Gás natural para redução direta

Preparação de Matérias-Primas

Reforma

Minério de ferro 2Fe2O3 + 3C = 4Fe + 3CO2

Redução pelo carbono do carvão Em altos-fornos (produto: gusa) Produto com C = ~ 3%

Redução pelo carbono do gás

Redução do minério de ferro

Por redução direta (produto: ferro-esponja) Produto com C = ~ 1%

(continua)



(continuação)

Unidades Objetivo

Injeção de O2 para diminuir o teor de carbono para até 0,2%

Em Fornos Elétricos (EAF) Carga predominante sólida (sucata)

Em Fornos (EOF) Carga mista (liquida + sólida)

Metalúrgica Secundária (Forno Panela e Forno Químico)

Refino do aço, adição de ligas, dessulfuração, desgaseificação

Lingotamento de Aço

Placas (largura ≥ espessura) Matéria-prima para laminação de planos

Fabricação do aço

Blocos e Tarugos (largura ≈ espessura) Matéria-prima para laminação de longos

Laminação a Quente de Planos e Longos

Produção de chapas grossas, finas a quente, vergalhões, barras, perfis, fio máquina e tubos sem costura.

Laminação a Frio de Planos (Produção de chapas finas a frio)

(espessura < 2 mim)

Revestimento de Planos

Estanhamento e cromagem de folhas (para latas) Galvanização de chapas (indústria automotiva, linha branca, construção)

Laminação e Acabamento

Trefilação de Longos Produção (a frio) de arames e derivados

Subprodutos da Coqueria Produção de carboquímicos

Central Termelétrica Produção de energia elétrica, com base nos gases internos de coqueria e altos-fornos

Sistemas de Utilidades e Movimentação Interna

Unidades acessórias

Fábrica de Oxigênio Para utilização nos fornos da aciaria (instalações terceirizadas na área da usina)

Fonte: SETEPLA TECNOMETAL engenharia, 2008. Elaboração EPE.

3.1 Preparação dos materiais

3.1.1 Aglomeração do minério de ferro

A primeira fase da cadeia de produção do aço, a partir do minério de ferro, consiste na

aglomeração do minério, que é importante para conferir uma melhor uniformidade à carga

que alimenta os altos-fornos, onde se dá a redução do minério, aumentando o rendimento

do processo.



Os dois processos habitualmente utilizados para a aglomeração do minério são a

sinterização e a pelotização. Mais comumente, utiliza-se, como carga metálica do alto-

forno, uma mistura que poderá conter o chamado sínter (sinter-feed), pelotas, os

granulados para alto-forno (granulados AF) e, ainda, sucata, em pequenas proporções.

A sinterização utiliza o princípio da fusão incipiente para aglomerar a carga de material,

promovendo uma mistura de finos de minério de ferro, finos de coque ou de carvão

vegetal, de fundentes, de sínter de retorno e de água. A combustão do coque ou do carvão

vegetal contido na carga fornece calor ao processo.

Na pelotização, a força que promove a união dos finos de minério e a separação dos

resíduos sólidos é a força capilar do conjunto material-água, em que a água exerce o papel

de ligante. Algumas substâncias são adicionadas à mistura, como cal, para conferir maior

plasticidade à pelota. As pelotas cruas são posteriormente submetidas a cozimento.

3.1.2 Coqueificação do carvão mineral

Paralelamente à preparação do minério, nas usinas integradas, o carvão mineral é também

submetido a um processo de beneficiamento, sendo transformado em coque metalúrgico,

na unidade de coqueificação, denominada coqueria. Essa transformação do carvão em

coque é feita por destilação em fornos de coqueificação a elevadas temperaturas,

superiores a 1.000 oC, e na ausência de ar para evitar a combustão do carvão mineral,

separando a matéria volátil do resíduo sólido com alta porcentagem de carbono que é o

coque metalúrgico. Além do coque, que é o principal combustível e agente para a redução

do minério de ferro nos altos-fornos das usinas integradas, resulta também o chamado gás

de coqueria, constituído de hidrocarbonetos longos e simples, que é utilizado como

combustível para aquecimento na própria coqueria e, parcialmente, no alto-forno e nos

fornos de aquecimento.

Durante o processo de coqueificação, além do gás de coqueria são recuperados ainda

outros componentes orgânicos, entre os quais o óleo e outros produtos líquidos, para

reutilização ou conversão em subprodutos para venda ou uso interno. Alguns dos

componentes recuperados são considerados maléficos para a saúde e mesmo

carcinogênicos e, conseqüentemente, requerem processamentos especiais. Além disso, os

subprodutos da coqueria têm perdido valor ao longo do tempo e geralmente é

antieconômico fazer a sua recuperação, porque muitos deles encontram substitutos

concorrentes derivados do petróleo. Por essas razões e porque o processo de coqueificação

do carvão mineral está sujeito a regulação ambiental severa, principalmente nos EUA e

Europa, poderá ocorrer escassez do coque de carvão a nível mundial e a tendência é um

deslocamento da produção para países em desenvolvimento.



3.2 Redução do minério de ferro

A produção de ferro consiste na separação deste metal do minério. É o processo mais

intensivo em capital e mais energointensivo da cadeia de produção do aço. A redução do

minério pode ocorrer basicamente através de três alternativas:

o A primeira delas envolve a produção de ferro-gusa em altos-fornos, que utiliza o

coque de carvão mineral ou o carvão vegetal como redutor. Melhorias deste processo

incluem, por exemplo: a injeção de carvão para deslocamento da demanda de coque,

o uso de materiais refratários com melhores propriedades e/ou adoção de novas

técnicas de controle de processo;

o Outro processo utiliza normalmente o gás natural como redutor, sendo conhecido

como processo de redução direta;

o Finalmente, o processo conhecido como fusão redutora, objetiva produzir metal

líquido diretamente a partir de finos ou concentrados de minério. Os fornos de fusão

redutora utilizam geralmente carvão como combustível.

Os três processos são distintos, tanto no que se refere à composição da carga que os

alimenta, quanto no que diz respeito ao tipo de produto resultante.

O alto-forno é o processo mais difundido na siderurgia brasileira para a redução do

minério. É, geralmente, alimentado com uma carga metálica composta por granulados

(granulados para alto-forno (AF)), sínter, pelotas e uma porcentagem de sucata de ferro.

Esta carga metálica segue para o alto-forno, que é revestido internamente com materiais

refratários, e onde se utilizam também, dependendo da planta, dois tipos de agentes

redutores: coque de carvão mineral ou carvão vegetal. Ressalta-se que a grande maioria

das usinas siderúrgicas integradas utiliza altos-fornos a coque. No alto-forno, através da

introdução de ar pré-aquecido, dá-se a gaseificação do coque e esse gás, denominado gás

de alto-forno, rico em monóxido de carbono (CO), é utilizado tanto como redutor quanto

como combustível para produção do ferro-gusa, material que ainda contém muitas

impurezas em sua composição e um teor de carbono elevado para se obter as propriedades

desejadas dos aços comerciais.

Assim, a redução do minério de ferro dá-se no interior do alto-forno, acompanhada de

fluxos intensos de materiais e gases, resultantes de diferentes reações químicas que

ocorrem simultaneamente em diversas regiões do interior do alto-forno. As temperaturas

na câmara de combustão do alto-forno atingem valores da ordem de 1.000 a 1.250 oC.

Novas tecnologias para o alto-forno incluem a injeção de carvão e gás natural para

deslocar o coque, refratários com melhores propriedades e novas técnicas de controle do

processo. Existe, também, a possibilidade de usar outros combustíveis, tais como resíduos

de madeira ou plásticos.



O forno de redução direta utiliza, como carga metálica, granulados de minério para

redução direta (RD) ou pelotas e, como redutor, gás natural ou um redutor à base de

carvão. Para ser economicamente viável, o processo de redução direta a gás natural

depende do preço do gás que tem sofrido aumentos substanciais.

O processo de fusão redutora, que representa uma nova geração de tecnologias de

produção de ferro, tem como objetivo produzir metal líquido diretamente a partir de finos

ou concentrados de minério. Os fornos de fusão redutora utilizam geralmente carvão como

combustível, em vez de gás natural, em virtude da abundância do carvão no mundo e do

seu custo relativamente baixo. O uso direto de carvão evita a necessidade do coque dos

altos-fornos, uma commodity cara e com oferta cada vez mais limitada. Por sua vez, a

possibilidade de usar finos ou concentrados de minério elimina custos de aglomeração por

sinterização ou pelotização.

Existem processos comercialmente disponíveis, como o COREX, que usa diretamente o

carvão, porém utiliza pelotas ou granulados e produz energia em excesso que deve ser

utilizada no próprio processo para que ele seja econômico. O desenvolvimento dos

processos de fusão redutora caminha no sentido de buscar tecnologias de mais baixo custo,

redução da necessidade de aglomeração dos finos de minério, flexibilidade de localização

e alcance de escala econômica. As pesquisas buscam aperfeiçoar os fornos de fusão

redutora, em particular o uso de novos refratários e sistemas de resfriamento de água

energeticamente eficientes.

3.3 Produção do aço (refino)

A produção do aço propriamente dito é feita nas chamadas aciarias. O principal objetivo

do refino é modificar a composição química do metal para ajustá-lo à composição desejada

para o aço, etapa que inclui a remoção de elementos desnecessários e a adição de outros.

O refino é realizado em fornos especiais (chamados conversores) a oxigênio, dos quais o

mais difundido é o chamado conversor LD, no caso da rota integrada de produção do aço, e

o forno elétrico a arco, no caso da rota semi-integrada, através de reações químicas

endotérmicas que utilizam, como fonte de energia, o próprio calor imanente do gusa

líquido ou energia elétrica.

Os objetivos da etapa de refino são o ajuste da quantidade de carbono, entre outros

elementos de liga, à proporção necessária para a obtenção das propriedades desejadas, e a

redução para níveis aceitáveis de elementos residuais, como fósforo, enxofre e nitrogênio.

No caso da rota integrada, a carga do conversor a oxigênio, composta de gusa líquido

proveniente de alto-forno, juntamente com minério, ferro fundido, sucata ferrosa, cal e

fluorita, sofre um processo de alteração de composição química, com redução do teor de



carbono, através da injeção de oxigênio e adição de ferroligas, como o manganês, e outros

elementos, como alumínio ou silício, resultando o aço. Geralmente, a carga metálica do

conversor contém de 65 a 90% de ferro-gusa (em média 75%) e o restante da carga é

essencialmente sucata ferrosa reciclada.

É habitual, nas usinas integradas, existir uma segunda fase de refino, o refino secundário,

também chamado de metalurgia de panela, que é realizado fora do equipamento de fusão

(conversor a oxigênio) e tem por objetivo remover impurezas prejudiciais às características

desejadas para o aço, que não puderam ser eliminadas no processo de fusão. As operações

de refino secundário incluem normalmente os seguintes processos:

o Desoxidação

o Dessulfuração

o Desgaseificação (remoção de hidrogênio e nitrogênio)

o Acerto da composição química do aço

o Descarburação

o Alteração da morfologia das inclusões remanescentes

Além do ajuste preciso das propriedades físico-químicas do aço, o refino secundário

promove um aumento expressivo no rendimento dos processos de fusão.

Na rota semi-integrada, as aciarias são constituídas por fornos elétricos a arco. Esses

fornos elétricos podem funcionar com corrente alternada ou com corrente contínua. A

carga metálica utilizada nos fornos elétricos é, geralmente, composta por um mix de ferro-

esponja e sucata ferrosa e, por vezes, também granulados, os chamados granulados para

redução direta (granulados RD). Os primeiros fornos elétricos usavam corrente alternada e,

só a partir da década de 80, é que os fornos a corrente contínua passaram a ganhar

espaço. No forno a corrente alternada, o arco voltaico dá-se entre um dos seus três

eletrodos e a carga metálica, enquanto que no forno a corrente contínua o arco é vertical,

entre um único eletrodo e a carga metálica, conseqüentemente com menor consumo de

eletrodos.

O forno elétrico a arco começou a ser utilizado na rota tecnológica semi-integrada,

principalmente, nas chamadas mini-mills. Inicialmente, as mini-mills basearam-se em

premissas de reciclagem abundante e conseqüente disponibilidade de sucata ferrosa a

baixo preço, plantas pequenas de baixo investimento compostas de um forno elétrico a

arco. Nas décadas de 60 e 70, o forno elétrico a arco era utilizado somente para a

produção de produtos longos e cresceu substituindo o forno do tipo open hearth, porém

essa tecnologia passou a entrar, também, no mercado de produtos planos deslocando parte

da produção à base do conversor a oxigênio. Tal como ocorre na rota integrada, nas usinas



semi-integradas também existe, geralmente, a fase de refino secundário do aço vazado dos

fornos elétricos a arco.

A eletricidade responde por cerca de 65% do consumo total de energia de um forno elétrico

a arco. Os restantes 35% são oriundos de energia química gerada pela oxidação do carbono

e do ferro e pelos queimadores de combustível.

No parque siderúrgico brasileiro, cerca de 74% das aciarias utilizam conversores a oxigênio

e, dos 26% restantes, a maioria (24%) são aciarias elétricas (fornos elétricos a arco),

havendo, ainda, 2% de aciarias com fornos a energia otimizada (EOF).

3.4 Lingotamento

Após a fase do refino, o aço já possui a composição química desejada e é submetido a um

processo de conformação inicial, antes de passar à fase de laminação. O processo de

solidificação mais comum é o lingotamento contínuo, que produz os semi-acabados (placas,

blocos ou tarugos) a partir do aço líquido.

No lingotamento convencional, o aço líquido é vazado nas chamadas lingoteiras e é

resfriado tomando a forma de lingotes, que depois passam por fornos de reaquecimento

que os preparam para serem laminados. Por sua vez, no lingotamento contínuo, o aço sai

diretamente da aciaria para uma primeira fase de laminação, dispensando os fornos de

reaquecimento.

3.5 Laminação

Finalmente, tem lugar a última fase do processo siderúrgico, a laminação, em que o aço,

em processo de solidificação, é submetido a tratamentos físicos e químicos visando

conformá-lo mecanicamente às necessidades de suas aplicações. Nesta etapa são

produzidas chapas grossas e finas, bobinas, vergalhões, tarugos, arames, perfilados,

barras, fios etc. Os laminadores, no que se refere a condições operacionais, podem

funcionar a quente ou a frio e, relativamente à forma dos produtos fabricados, podem ser

classificados em planos ou longos, que incluem perfis, trilhos, arame, entre outros.

O aço pode receber, ainda, tratamento de galvanização (ou zincagem), processo cuja

finalidade é revestir a superfície da bobina laminada a frio com uma fina camada de zinco,

para aumentar a resistência à corrosão, ou receber um revestimento de estanho e cromo

para a produção, respectivamente, de folhas-de-flandres e folhas cromadas.



3.6 Produtos siderúrgicos

Os produtos siderúrgicos podem ser classificados com base, tanto na sua composição

química quanto na sua forma geométrica. Assim, é habitual classificá-los relativamente à

sua composição química, nos seguintes tipos2:

o Aços carbono: são aços ao carbono, ou com baixo teor de liga, de composição química definida em faixas amplas.

o Aços ligados/especiais: são aços ligados ou de alto carbono, de composição química definida em estreitas faixas para todos os elementos e especificações rígidas.

o Aços construção mecânica: são aços ao carbono e de baixa liga para forjaria, rolamentos, molas, eixos, peças usinadas etc.

o Aços ferramenta: são aços de alto carbono ou de alta liga, destinados à

fabricação de ferramentas e matrizes, para trabalho a quente e a frio, inclusive aços rápidos.

Relativamente à forma, os produtos podem ser classificados em:

Semi-acabados: produtos oriundos de processo de lingotamento contínuo ou de laminação

de desbaste, destinados a posterior processamento de laminação ou forjamento a quente.

o Placas

o Blocos

o Tarugos

Produtos Planos: produtos siderúrgicos resultantes do processo de laminação, cuja largura

é extremamente superior à espessura (L >> E), e são comercializados na forma de chapas e

bobinas de aços carbono e especiais.

o Não revestidos, em "aços carbono"

⇒ Bobinas e chapas grossas do laminador de tiras a quente LTQ (5 mm < E > 12,7 mm)

⇒ Bobinas e chapas grossas do laminador de chapas grossas LCG (E > 12,7 mm)

⇒ Bobinas e chapas finas laminadas a quente (BQ/CFQ)

⇒ Bobinas e chapas finas laminadas a frio (BF/CFF)

o Revestidos, em "aços carbono"

⇒ Folhas para embalagem (folhas de flandres recobertas com estanho e folhas

cromadas)

⇒ Bobinas e chapas eletro-galvanizadas

2 Conforme descrito em http://www.ibs.org.br/siderurgia_produtos_siderurgicos_geometrica.asp. Acesso em 29/01/2008.



⇒ Bobinas e chapas zincadas a quente

⇒ Bobinas e chapas de ligas alumínio-zinco

⇒ Bobinas e chapas pré-pintadas

o Em "aços especiais"

⇒ Bobinas e chapas em aços ao silício (chapas elétricas)

⇒ Bobinas e chapas em aços inoxidáveis

⇒ Bobinas e chapas em aços ao alto carbono (C >= 0,50%) e em outros aços ligados

Produtos Longos: produtos siderúrgicos, resultado de processo de laminação, cujas seções

transversais têm formato poligonal e seu comprimento é extremamente superior à maior

dimensão da seção, sendo ofertados em aços carbono e especiais.

o Em aços carbono

⇒ Perfis leves (h < 80 mm)

⇒ Perfis médios (80 mm < h <= 150 mm)

⇒ Perfis pesados (h > 150 mm)

⇒ Vergalhões

⇒ Fio-máquina (principalmente para arames)

⇒ Barras (qualidade construção civil)

⇒ Tubos sem costura

⇒ Trefilados

o Em aços ligados / especiais

⇒ Fio-máquina (para parafusos e outros)

⇒ Barras em aços construção mecânica

⇒ Barras em aços ferramenta

⇒ Barras em aços inoxidáveis e para válvulas

⇒ Tubos sem costura

⇒ Trefilados



4. Melhores práticas internacionais: o estado da arte

No sentido de contribuir para a análise energética do setor siderúrgico, apresentam-se,

nesta seção, indicadores de consumo energético no setor, que correspondem aos melhores

níveis de eficiência energética praticados pela indústria mundial, isto é, representam o

atual estado da arte em termos de eficiência energética, de acordo com Worrell et al

(2007). Os indicadores apresentados referem-se à denominada intensidade energética dos

diferentes tipos de energético nas várias etapas da cadeia siderúrgica, isto é, ao consumo

de energia por unidade física de produto3. A unidade de produto utilizada é, geralmente, a

tonelada métrica de aço.

Os valores da intensidade energética, em cada fase da indústria siderúrgica, são

apresentados para quatro possíveis configurações de processo, isto é, quatro variantes de

rota tecnológica. No que se refere às etapas de redução do minério e aciaria, as

configurações consideradas são caracterizadas por:

o Alto-forno e aciaria a oxigênio

o Fusão redutora e aciaria a oxigênio

o Redução direta (ferro-esponja + sucata) e aciaria elétrica

o Redução direta (sucata) e aciaria elétrica

Os valores de intensidade energética, para as quatro configurações, incluem duas

hipóteses relativamente às etapas posteriores à produção do aço líquido na aciaria e que

estão presentes na maioria das plantas siderúrgicas, principalmente nas usinas integradas.

Dessa forma, consideram-se as etapas de lingotamento e laminação, com as seguintes

alternativas: lingotamento contínuo/laminação a quente, lingotamento

contínuo/laminação a frio e acabamento, e o denominado thin slab casting.

A Tabela 16 mostra a intensidade energética total, por rota tecnológica e por etapa do

processo siderúrgico, para as quatro alternativas de rota tecnológica consideradas.

Conforme se observa, a rota tecnológica mais energointensiva é a fusão redutora

combinada com aciaria a oxigênio e, naturalmente, a rota menos consumidora de energia

corresponde à produção secundária de aço, a partir de sucata, associada à aciaria elétrica.

3 Neste caso, este indicador também pode ser denominado consumo específico de energia.



Tabela 16 – Intensidade Energética Total da Siderurgia, por rota tecnológica e por etapa do processo (valores por tonelada métrica)

Alto-forno + Forno Oxigênio

Fusão Redutora + Forno Oxigênio

Redução Direta + Forno Elétrico

Sucata + Forno Elétrico Etapa Processo

GJ/t GJ/t GJ/t GJ/t

Sinterização 1,9 1,9

Pelotização 0,6 0,6

Preparação de Materiais (minério e carvão) Coqueificação 0,8

Alto-forno 12,2

Fusão Redutora 17,3 Redução (fabricação do ferro) Redução Direta 11,7

Forno a Oxigênio -0,4 -0,4

Forno Elétrico 2,5 2,4 Refino - Aciaria (fabricação do aço) Refino 0,1 0,1

Lingot. contínuo 0,1 0,1 0,1 0,1 Lingotamento e Laminação Lamin. a quente 1,8 1,8 1,8 1,8

Sub-Total 16,5 19,5 18,6 4,3

Lamin. a frio 0,4 0,4 Laminação a frio e Acabamento Acabamento 1,1 1,1

Total 18,0 21,0 18,6 4,3

Alternativa a: Lingot. e Lamin.

Thin Slab Casting 0,2 0,2 0,2 0,2

Total (Alternativa)

14,8 17,8 16,9 2,6

Fonte: Ernst Worrell et al., World Best Practice Energy Intensity Values for Selected Industrial Sectors, June 2007. Elaboração EPE.

Em seguida, faz-se uma análise mais detalhada dos consumos energéticos, para cada uma

das quatro rotas tecnológicas consideradas, englobando as respectivas etapas e processos,

e as intensidades energéticas por tipo de energético (fonte de energia).

Rota tecnológica: Alto-forno + Forno a Oxigênio

No caso da rota tecnológica de alto-forno combinado com forno a oxigênio, os números

apresentados são baseados nas seguintes premissas:

o Consumo de 1.389 t de sínter para a produção de 1 t de aço laminado a quente.

o Carga metálica, do forno a oxigênio, constituída por 90% de ferro-gusa e 10% de

sucata.

o Consumo de 0,9923 t de ferro-gusa para a produção de 1 t de aço laminado a

quente.

o Consumo de 1,05 t de aço bruto para a produção de 1 t de aço laminado a quente.



No alto-forno, o minério na forma de sínter ou pelotas é reduzido utilizando-se coque como

redutor, juntamente com carvão injetado, resultando o ferro-gusa. Também se adiciona

cal, que atua como fundente. O processo de redução do minério é a etapa mais

energointensiva da produção de aço primário.

O processo de aciaria, no forno a oxigênio, consiste essencialmente na injeção de oxigênio

que oxida o carbono contido no metal quente (ferro-gusa). A carga metálica é composta

em sua maior parte de ferro-gusa, geralmente com uma pequena porcentagem de sucata,

que pode variar de 10% a 25%, sendo que no caso aqui considerado admitiu-se 10%. Esta

etapa do processo siderúrgico não requer nenhum aporte líquido de energia4 e pode mesmo

ser uma etapa exportadora líquida de energia na forma de gás de aciaria e vapor, podendo

haver recuperação de gás e calor.

As intensidades energéticas por etapa do processo e por energético são apresentadas na

Tabela 17, onde se observa que a etapa da cadeia mais energointensiva é a redução do

minério no alto-forno, cuja contribuição para a intensidade energética é de 12,2 GJ/t, isto

é, em torno de 74% do consumo final energético total até a fase de laminação a quente.

Por sua vez, o combustível responde por 90% deste consumo final energético total, a

eletricidade por cerca de 6% e o oxigênio por 4%.

O processo completo, incluindo laminação e acabamento, resulta em uma intensidade

energética de 18,0 GJ/t, da qual o consumo de combustível responde por 87%, a

eletricidade por 7% e o vapor e o oxigênio, cada um, por 3%.

O processo de substituição das etapas de lingotamento e laminação pelo processo

denominado thin slab casting reduz consideravelmente o consumo total energético da

cadeia siderúrgica que, em lugar de 18,0 GJ/t, passaria a apresentar intensidade

energética de 14,8 GJ/t, isto é, em torno de 18% inferior. Neste caso, as proporções de

energéticos no consumo total são as seguintes: combustível, 90%; eletricidade, 5%;

oxigênio, 4%; e vapor, 1%.

4 Não considerando a energia necessária para produção do oxigênio.



Tabela 17 – Intensidade Energética para a Rota Tecnológica: Alto-forno + Forno a Oxigênio (valores por tonelada métrica)

Etapa Processo Energético GJ/t

Combustível 2,0

Vapor -0,2

Eletricidade 0,2 Sinterização

Total 1,9

Combustível 0,6

Vapor 0,1

Eletricidade 0,1

Preparação de Materiais (minério e carvão)

Coqueificação

Total 0,8

Combustível 11,4

Vapor 0,4

Eletricidade 0,1

Oxigênio 0,2

Redução (fabricação do ferro) Alto-forno

Total 12,2

Combustível -0,7

Vapor -0,2

Eletricidade 0,1

Oxigênio 0,4

Forno a Oxigênio

Total -0,4

Eletricidade 0,1

Aciaria (fabricação do aço)

Refino Total 0,1

Combustível 0,0

Eletricidade 0,0 Lingotamento Lingotamento Contínuo

Total 0,1

Combustível 1,3

Vapor 0,0

Eletricidade 0,3 Planos (Strip)

Total 1,6

Combustível 1,6

Eletricidade 0,3 Longos (Bars)

Total 1,8

Combustível 1,7

Eletricidade 0,4


Arames (Wire)

Total 2,1

Combustível 14,9

Vapor 0,1

Eletricidade 0,9

Oxigênio 0,6

Sub-Total (baseado em Longos (Bars))

Total 16,5

continua



continuação


Combustível 0,1

Vapor 0,1

Eletricidade 0,3 Laminação a frio

Total 0,4

Combustível 0,7

Vapor 0,3

Eletricidade 0,1 Acabamento

Total 1,1

Combustível 15,7

Vapor 0,5

Eletricidade 1,2

Oxigênio 0,6

Total (baseado em Longos)

Total 18,0

Alternativa:

Combustível 0,1

Eletricidade 0,2 Lingotamento e Laminação Thin Slab Casting

Total 0,2

Combustível 13,4

Vapor 0,1

Eletricidade 0,7

Oxigênio 0,6

Total (Alternativa)

Total 14,8


Rota tecnológica: Fusão Redutora + Forno a Oxigênio

Os processos de fusão redutora produzem ferro-gusa, prescindindo da necessidade de

produção de coque, combinando a gaseificação do carvão com a redução do minério,

utilizado normalmente na forma de pelotas. O processo de fusão redutora mais conhecido

é o chamado processo COREX, que já se encontra em operação em plantas da África do Sul,

Coréia do Sul e Índia, e com uma planta em construção na China. Esse processo utiliza,

como carga metálica, aglomerados de minério que são pré-reduzidos por gases oriundos de

um banho quente. O ferro pré-reduzido é, então, fundido. Ocorre excesso de gás que pode

ser utilizado como combustível, para a produção de ferro-esponja ou para geração de

energia elétrica.



As plantas COREX em operação apresentam consumo líquido de energia semelhante ao da

rota tecnológica do alto-forno. Embora a taxa de consumo de carvão seja mais elevada do

que no alto-forno, um volume considerável de gás de processo é utilizado como

combustível para geração de energia elétrica, através de uma turbina a ciclo de vapor

convencional.

Por sua vez, a aciaria a oxigênio opera de forma análoga à da rota alto-forno/forno a

oxigênio.


Tabela 18, onde se pode observar que a etapa mais energointensiva da cadeia é a redução

do minério por fusão redutora, cuja contribuição para a intensidade energética é de 17,3

GJ/t, isto é, em torno de 89% do consumo final energético total até a laminação a quente.

Por sua vez, o combustível responde por 88% do consumo final energético total, a

eletricidade por cerca de 5% e o oxigênio por 8%. O balanço de vapor é negativo,

significando que o processo, como um todo, é ofertante líquido de vapor.

O processo completo, incluindo laminação e acabamento resulta em uma intensidade

energética de 21,0 GJ/t, da qual o consumo de combustível responde por 86%, a

eletricidade por 6%, oxigênio por 7% e o vapor por 1%.



cadeia siderúrgica que, em lugar de 21,0 GJ/t, passa a apresentar intensidade energética

de 17,8 GJ/t, isto é, em torno de 15% inferior. Neste caso, as proporções de energéticos no

consumo total são as seguintes: combustível, 88%; eletricidade, 4%; oxigênio, 9%; e vapor,

-1%.



Tabela 18 – Intensidade Energética para a Rota Tecnológica: Fusão Redutora + Forno a Oxigênio (valores por tonelada métrica)


Combustível 0,5

Eletricidade 0,1 Preparação de Materiais (minério e carvão)

Pelotização

Total 0,6

Combustível 15,9

Eletricidade 0,3

Oxigênio 1,2 Redução (fabricação do ferro) Fusão Redutora

Total 17,3

Combustível -0,7

Vapor -0,2

Eletricidade 0,1

Oxigênio 0,4

Forno a Oxigênio

Total -0,4

Eletricidade 0,1

Aciaria (fabricação do aço)

Refino Total 0,1

Combustível 0,0


Total 0,1

Combustível 1,3

Vapor 0,0


Total 1,6

Combustível 1,6


Total 1,8

Combustível 1,7

Eletricidade 0,4


Arames (Wire)

Total 2,1

Combustível 17,2

Vapor -0,2

Eletricidade 0,9

Oxigênio 1,5


Total 19,5 continua



continuação


Combustível 0,1

Vapor 0,1


Total 0,4

Combustível 0,7

Vapor 0,3


Total 1,1

Combustível 18,0

Vapor 0,2

Eletricidade 1,3

Oxigênio 1,5


Total 21,0

Alternativa:

Combustível 0,1


Total 0,2

Combustível 15,6

Vapor -0,2

Eletricidade 0,7

Oxigênio 1,5

Total (Alternativa)

Total 17,8


Rota tecnológica: Redução Direta (60% ferro-esponja; 40% sucata) + Forno Elétrico a

Arco

As usinas a redução direta utilizam gás natural ou carvão como redutor. Em geral, a

preferência é pelo gás natural quando este energético é disponível a preços competitivos.

Geralmente, existe excesso de calor do forno, que é usado para gerar energia elétrica em

uma turbina a ciclo de vapor convencional. Estima-se uma geração líquida de eletricidade

em torno de 509 kWh/t de ferro-esponja.

Nesta rota tecnológica, que utiliza sucata como carga metálica, são evitadas as etapas de

coqueificação do carvão e de produção de ferro-gusa. Para a produção de aço, no forno

elétrico a arco, a sucata é fundida e sofre um processo de refino usando corrente elétrica.

A carga metálica pode ter uma proporção de ferro-esponja, no entanto isso faz aumentar



bastante o consumo de energia elétrica. Geralmente, utiliza-se mistura com ferro-esponja

quando não existe disponibilidade de sucata de boa qualidade ou esta é muito cara.

O caso aqui apresentado baseia-se em forno elétrico a arco com carga metálica constituída

por 60% de ferro-esponja e 40% de sucata de alta qualidade. O consumo de eletricidade no

forno elétrico é de 530 kWh/t de aço líquido e existe um consumo adicional, para limpeza

do gás e o refino, de 65 kWh/t de aço líquido. O pré-aquecimento da sucata pode reduzir o

consumo de eletricidade no forno elétrico em 40 kWh/t de aço líquido, reduzindo, dessa

forma, o consumo total de eletricidade para um valor em torno de 555 kWh/t de aço

líquido.


Tabela 19, onde se pode observar que a etapa da cadeia mais energointensiva é a redução

direta do minério, cuja contribuição para a intensidade energética é de 11,7 GJ/t, isto é,

em torno de 63% do consumo final energético total. Por sua vez, o combustível responde

por 94% deste consumo final energético total, a eletricidade por cerca de 5% e o oxigênio

por 2%. O balanço de vapor é negativo, significando que o processo, como um todo, é

ofertante líquido de vapor.



cadeia siderúrgica, que passa a apresentar intensidade energética total de 16,9 GJ/t.

Neste caso, as proporções de energéticos no consumo total são as seguintes: combustível,

95%; eletricidade, 6%; oxigênio, 2%; e vapor, -1%.



Tabela 19 – Intensidade Energética para a Rota Tecnológica: Redução Direta + Forno Elétrico a Arco (valores por tonelada métrica)


Combustível 2,0

Vapor -0,2

Eletricidade 0,2 Sinterização

Total 1,9

Combustível 0,5

Eletricidade 0,1

Preparação de Materiais (minério)

Pelotização

Total 0,6

Combustível 12,9

Eletricidade -1,2 Redução (fabricação do ferro) Redução Direta

Total 11,7

Combustível 0,6

Eletricidade 1,7

Oxigênio 0,3 Aciaria (fabricação do aço)


Total 2,5

Combustível 0,03


Total 0,1

Combustível 1,3

Vapor 0,02


Total 1,6

Combustível 1,6


Total 1,8

Combustível 1,7

Eletricidade 0,4


Arames (Wire)

Total 2,1

Combustível 17,5

Vapor -0,2

Eletricidade 1,0

Oxigênio 0,3


Total 18,6 continua



continuação


Combustível 0,1

Vapor 0,1


Total 0,4

Combustível 0,7

Vapor 0,3


Total 1,1

Combustível 18,3

Vapor 0,2

Eletricidade 1,4

Oxigênio 0,3


Total 20,2

Alternativa:

Combustível 0,1


Total 0,2

Combustível 16,0

Vapor -0,2

Eletricidade 0,9

Oxigênio 0,3

Total (Alternativa)

Total 16,9


Rota tecnológica: Redução Direta (100% sucata) + Forno Elétrico a Arco

Nesta rota tecnológica, que corresponde à chamada produção secundária de aço, isto é, a

carga metálica utilizada é integralmente constituída por sucata, não existem as etapas de

coqueificação do carvão e produção de ferro-gusa ou ferro-esponja, conseqüentemente o

consumo de energia é muito reduzido. Para a produção do aço no forno elétrico a arco, a

sucata é fundida e refinada, submetida a uma forte corrente elétrica. Existem variações

desta rota que podem utilizar tanto corrente elétrica alternada quanto contínua. Além

disso, pode ser injetado combustível para reduzir o consumo de eletricidade.

A configuração considerada utiliza, como carga metálica, 100% de sucata. O processo

consome 409 kWh/t de aço líquido no forno elétrico e 65 kWh/t de aço líquido para a

limpeza de gases. O consumo de gás natural é de 0,15 GJ/t de aço líquido. O pré-



aquecimento da sucata pode reduzir o consumo de energia no forno elétrico em 70 kWh/t

de aço líquido, reduzindo, dessa forma, o consumo total de eletricidade para 404 kWh/t de

aço líquido.


Tabela 20, onde se pode observar que a intensidade energética é muito inferior, neste

caso, às intensidades associadas às rotas anteriores. Isto é natural, tratando-se de

produção secundária de aço, a partir da reciclagem da própria sucata ferrosa. A

intensidade energética é de 4,3 GJ/t, caso se utilizem os processos de lingotamento e

laminação convencionais, e, utilizando-se o processo thin slab casting, essa intensidade

passa a ser de 2,6 GJ/t.

Tabela 20 – Intensidade Energética para a Rota Tecnológica: Redução Direta (100% Sucata) + Forno Elétrico a Arco (valores por tonelada métrica)


Combustível 0,6

Eletricidade 1,5

Oxigênio 0,3 Aciaria (fabricação do aço) Forno Elétrico a Arco

Total 2,4

Combustível 0,03


Total 0,1

Combustível 1,3

Vapor 0,02


Total 1,6

Combustível 1,6


Total 1,8

Combustível 1,7

Eletricidade 0,4


Arames (Wire)

Total 2,1

Combustível 2,2

Eletricidade 1,8

Oxigênio 0,3


Total 4,3

Alternativa:

Combustível 0,1


Total 0,2

Combustível 0,6

Eletricidade 1,7

Oxigênio 0,3 Total (Alternativa)

Total 2,6




5. Rotas tecnológicas da siderurgia brasileira

No caso específico do parque siderúrgico brasileiro, a maioria das usinas atualmente em

operação pode ser classificada em dois grandes grupos e, tipicamente, em três principais

rotas tecnológicas, conforme descrito a seguir.

Grupo 1. Usinas integradas convencionais (Rotas 1 e 2)

Este grupo engloba as usinas que fabricam o aço a partir do minério de ferro através da

produção do ferro-gusa, produto da redução do minério em altos-fornos, que podem operar

usando o coque de carvão mineral ou o carvão vegetal como redutor. A produção de aço é

feita em aciaria a oxigênio, geralmente os chamados conversores LD (Figura 3). Considera-

se, ainda, uma subdivisão deste grupo em duas rotas tecnológicas:

o Rota 1 - rota 100% integrada com coque próprio

o Rota 2 – rota integrada sem coque próprio (coque adquirido de terceiros)

Grupo 2. Usinas semi-integradas ou parcialmente integradas (Rota 3)

Neste grupo, aqui também denominado de Rota 3, inserem-se as usinas siderúrgicas que

produzem o aço a partir de insumos metálicos (sucata e gusa) predominantemente

adquiridos de terceiros, utilizando aciaria elétrica. No Brasil, essas usinas têm como

característica o fluxo produtivo esquematicamente apresentado na Figura 4.

Na

Tabela 21 apresenta-se a classificação das usinas existentes no parque siderúrgico

brasileiro, de acordo com a rota tecnológica por elas adotada.

Embora composta por um pequeno número de usinas (cinco), a Rota 1 responde pela maior

parcela da capacidade instalada de produção de aço no País, atualmente em torno de 65%

dessa capacidade de produção.



Figura 3 – Rota siderúrgica integrada (Grupo 1: Rotas 1 e 2)

Sinterização Coqueria

Minério finoFundentesFinos de coque

Carvão mineral

Sinter

Alto-forno

Calcinação

Fábrica de oxigênioAciaria a conversoresMetalurgia secundária

Lingotamento

Laminação Planos(a quente e a frio)Revestimentos

Laminação Longos(a quente)Trefilação

CoqueFinos de coque

Minério bitoladoCarvão vegetal Carvão pulverizado

Gusa líquido

Placas Tarugos

Cal



Carvão mineral

Sinter

Alto-forno

Calcinação


Lingotamento



CoqueFinos de coque


Gusa líquido

Placas Tarugos

Cal



Carvão mineral

Sinter

Alto-forno

Calcinação


Lingotamento



CoqueFinos de coque


Gusa líquido

Placas Tarugos

Cal

Fonte: SETEPLA TECNOMETAL engenharia. Elaboração: EPE.

Figura 4 – Rota siderúrgica semi-integrada (Grupo 2: Rota 3)

Gusa

Laminação Longos

Tarugos

Metalurgia Secundária

Aciaria elétrica

Lingotamento

Sucata

Ferro-esponja

Longos

Gusa

Laminação Longos

Tarugos


Aciaria elétrica

Lingotamento


Aciaria elétrica

Lingotamento

Sucata

Ferro-esponja

Longos

Fonte: SETEPLA TECNOMETAL engenharia. Elaboração: EPE.



Tabela 21 – Rotas tecnológicas das usinas siderúrgicas brasileiras (2008)

Usinas

Grupo1 Grupo 2

Rota 1 Rota 2 Rota 3

CST (ArcelorMittal Tubarão)

Acesita (ArcelorMittal Inox Brasil) Cearense (Gerdau Longos)

Açominas (Gerdau Açominas)

Belgo Monlevade (ArcelorMittal Longos) Açonorte (Gerdau Longos)

CSN (Cia. Siderúrgica Nacional)

Divinópolis (Gerdau Longos) Cosigua (Gerdau Longos)

Usiminas Ipatinga (Usiminas)

Barão de Cocais (Gerdau Longos) Araçariguana (Gerdau Longos)

Cosipa (Usiminas) V&M (V&M do Brasil) Guairá (Gerdau Longos)

Riograndense (Gerdau Longos)

Piratini (Gerdau Longos)

Pindamonhangaba (Aços Villares)

Mogi das Cruzes (Aços Villares)

Sumaré (Villares Metais)

Piracicaba (ex-Dedini) (ArcelorMittal Longos)

Vitória (Cofavi) (ArcelorMittal Longos)

Votoraço - Barra Mansa (Votorantim)

Usiba (Gerdau Longos)1

Belgo Juiz de Fora (ArcelorMittal Longos)2

1 A Usiba utiliza redução direta a partir do gás natural e produz o ferro-esponja para consumo próprio. 2 A Belgo Juiz de Fora dispõe atualmente de produção cativa de gusa a carvão vegetal e coque. Fonte: SETEPLA TECNOMETAL engenharia. Elaboração EPE.

Ressalta-se que as fronteiras do denominado processo siderúrgico foram aqui consideradas

conforme representado na Figura 3 e na Figura 4. Assim, a montante considerou-se a

sinterização e a coqueria como pontos de partida e, a jusante, o processo termina com a

laminação. É habitual essa delimitação do contorno do processo siderúrgico, uma vez que a

sinterização e a coqueria, nas usinas 100% integradas, são fases processadas no interior da

própria planta siderúrgica, enquanto que, por exemplo, a pelotização e a produção de

ferroligas são processos externos. De fato, no caso brasileiro, a produção de pelotas é

praticamente toda voltada para a exportação. A produção de ferroligas, importante insumo

na composição de vários tipos de aço, também se dá em unidades industriais

independentes das usinas siderúrgicas. Dessa forma, tanto o segmento de pelotização

quanto o de ferroligas são normalmente objeto de estudos específicos.



6. Expansão da indústria siderúrgica brasileira, 2008-2025

Esta seção contempla um cenário de expansão potencial da siderurgia brasileira para o

período 2008-2025, em termos não só da capacidade instalada de produção de aço, mas

também da capacidade de produção das demais unidades produtivas da cadeia siderúrgica:

sinterização, coqueria, alto-forno a coque e a carvão vegetal, aciaria (conversor LD e forno

elétrico a arco) e laminação (planos e longos). As expansões consideradas referem-se a

novas plantas e ampliações de usinas existentes.

O cenário aqui apresentado representa uma visão indicativa de longo prazo da siderurgia

brasileira construída pela EPE com o apoio de importantes elementos colhidos através de

reuniões com o IBS, com a ABRACE e com o BNDES. A EPE contou, também, com uma

consultoria especializada realizada pela SETEPLA TECNOMETAL engenharia, empresa que

tem vasta experiência e reconhecida competência no setor. No entanto, vale ressaltar que

os resultados e as considerações apresentadas nesta nota técnica são da integral e

exclusiva responsabilidade da EPE.

Esse cenário retrata uma posição definida no primeiro semestre de 2008, portanto anterior

à eclosão da crise financeira internacional, contemplando a expansão do parque

siderúrgico brasileiro num horizonte em torno de 18 anos. Nesse contexto, antevia-se um

cenário econômico mundial em franca expansão e a expectativa de crescimento sustentado

da economia nacional, a uma taxa próxima a 5% ao ano.

Nesse ambiente, em função da grande vantagem competitiva do Brasil no que respeita à

indústria siderúrgica e da política das grandes corporações do setor, direcionada para a

instalação das novas plantas (greenfields) nos países em desenvolvimento, principalmente

naqueles com recursos minerais e energéticos e com logística adequada, podia-se afirmar

com segurança que o País acolheria uma expansão importante da indústria siderúrgica, já

nos próximos anos, podendo mais do que dobrar a capacidade instalada em dez anos. De

fato, configurava-se uma carteira significativa de projetos, alguns em fase adiantada de

estudos e vários deles com financiamento praticamente equacionado.

O cenário de expansão da indústria siderúrgica brasileira, dadas essas condições de

contorno, afigurava-se extremamente promissor. Contudo, a crise financeira internacional,

tornada evidente a partir do segundo semestre de 2008, cuja extensão e permanência é



ainda prematuro antevermos, veio trazer novos elementos no ambiente em análise que

poderão, evidentemente, influenciar tal cenário.

Apesar disso, acredita-se que o cenário de expansão da siderurgia apresentado preserva a

sua atualidade como elemento de análise no médio e longo prazo, entendido como

indicador de expansão potencial, perfeitamente factível em um ambiente de crescimento

sustentado da economia nacional e internacional, podendo, no entanto, ser afetado por

perturbações de curto prazo, decorrentes dos possíveis desdobramentos da crise

econômico-financeira internacional.

Dentre os projetos siderúrgicos de expansão da capacidade instalada aqui contemplados,

alguns já se encontram em fase de implantação5. Outros poderão sofrer postergação de

cronograma. Mas parece consensual que, assim que as condições internacionais retornarem

a uma situação de normalidade e as economias se ajustarem novamente a uma trajetória

de crescimento sustentado, não há como prescindir de significativa expansão da indústria

siderúrgica mundial. Dessa forma, todos os projetos considerados deverão ser implantados,

nos prazos adotados ou com alguma defasagem, que se supõe não muito significativa, a

menos que se concretizasse uma forte e prolongada recessão ou estagnação mundial, o que

não se afigura plausível.

Passando à descrição do cenário, distinguiram-se três níveis de projetos de expansão da

capacidade siderúrgica nacional. Enquadram-se no Nível 1 as expansões de unidades

existentes e as novas plantas consideradas com maior probabilidade (empírica) de

implantação no horizonte até 2015. O Nível 2 contempla projetos que ainda têm grande

probabilidade de serem implantados até 2015 e quase certamente deverão ser instalados

até 2020. Por último, o Nível 3 engloba aqueles projetos em estágio mais atrasado de

estudos, a maioria dos quais só deverá entrar em operação após 2015 e, com maior

probabilidade, após 2020.

Os projetos de ampliação considerados neste estudo contemplam a definição da

localização da planta, da rota tecnológica, dos produtos siderúrgicos e, muitas vezes, dos

potenciais empreendedores. No que se refere a prazos de implantação, considerou-se, de

uma forma geral, a seguinte curva de ramp-up: (i) ano t (início de implantação), 50% da

capacidade; (ii) ano t+1, 80% da capacidade; (iii) ano t+2, 100% da capacidade.

A grande maioria das novas plantas siderúrgicas deverá seguir a rota tecnológica integrada

com altos-fornos a coque de carvão mineral ou a carvão vegetal e aciarias a oxigênio

5 Esse é, por exemplo, o caso da Companhia Siderúrgica do Atlântico (CSA), joint-venture da VALE e da Thyssen-Krupp, em fase de instalação no município de Itaguaí, Rio de Janeiro.



(conversores LD). De fato, estima-se que em torno de 2020 a Rota 1 represente cerca de

80% da capacidade de produção brasileira de aço bruto.

No entanto, foram considerados também alguns projetos de produção de aço a partir da

rota tecnológica baseada em aciaria elétrica, isto é, forno elétrico a arco com a maior

parte da carga metálica adquirida de terceiros. Um exemplo deste último caso é a usina de

Resende - RJ do grupo Votorantim, que já iniciou a construção, e que deverá atingir uma

capacidade de 1,0 milhão de toneladas de produtos longos por ano.

6.1 Capacidade instalada de produção de aço bruto

Embora se tenham admitido patamares qualitativamente distintos de plausibilidade para os

três níveis de projetos de expansão considerados, dependendo inclusive do horizonte, de

fato não foram atribuídas probabilidades aos diferentes níveis, apenas se procurou traduzir

a sensibilidade de especialistas do setor, de uma forma qualitativa, com relação à

viabilidade da instalação das plantas, de acordo com determinados cronogramas.

Dessa forma, foram definidos cronogramas de implantação para os projetos de expansão da

capacidade instalada siderúrgica brasileira, que resultaram no cenário resumido na Tabela

22, em termos da capacidade de produção de aço bruto, por tipo de aciaria. Como

conseqüência, a taxa média anual de crescimento da capacidade instalada de produção de

aço bruto situa-se em torno de 6%, no período 2008-2025.

Tabela 22 – Capacidade de produção de aço bruto (106 t/ano)

Projetos Rota (aciaria) 2007 2010 2015 2020 2025

Conversor a oxigênio (LD) 30,9 35,0 50,5 50,5 50,5

Forno elétrico 9,8 10,3 12,5 12,5 12,5 Nível 1

Subtotal (Nível 1) 40,7 45,3 63,0 63,0 63,0

Conversor a oxigênio (LD) - - 11,5 11,5 11,5

Forno elétrico - - 1,5 1,5 1,5 Nível 2

Subtotal (Nível 2) - - 13,0 13,0 13,0

Conversor a oxigênio (LD) - - 5,7 23,8 34,7

Forno elétrico - - 0,0 0,8 1,0 Nível 3

Subtotal (Nível 3) - - 5,7 24,6 35,7

Conversor a oxigênio (LD) 30,9 35,0 67,7 85,8 96,7

Forno elétrico 9,8 10,3 14,0 14,8 15,0 Total

Total 40,7 45,3 81,7 100,6 111,7

% Aciaria elétrica 24,1% 22,7% 17,1% 14,7% 13,4%

Fonte: SETEPLA TECNOMETAL engenharia, com base em informações colhidas no IBS. Elaboração: EPE.



De acordo com as três rotas tecnológicas consideradas na seção 5, a capacidade instalada

de produção de aço bruto evoluirá conforme indicado na Tabela 23.

Tabela 23 – Capacidade de produção de aço bruto, por rota (106 t/ano)

Rota tecnológica 2007 2010 2015 2020 2025

Rota 1 26,7 29,9 61,6 80,4 90,3

Rota 2 5,2 5,9 7,9 7,5 8,0

Rota 3 8,8 9,5 12,2 12,7 13,4

Total 40,7 45,3 81,7 100,6 111,7


6.2 Capacidade instalada por unidade do processo

A partir do perfil tecnológico de cada projeto de expansão siderúrgica, em termos de rotas

tecnológicas, unidades produtivas e produtos, estimou-se a capacidade instalada de cada

unidade componente das usinas siderúrgicas, conforme apresentado na Tabela 24.

Tabela 24 – Capacidade de produção siderúrgica, por unidade (106 t/ano)

Unidade Produto 2007 2010 2015 2020 2025

Coqueria Coque 10,1 11,5 24,4 30,3 33,2

Sinterização Sínter 33,3 37,2 81,6 101,4 112,9

Alto-forno a Gusa 30,9 34,0 70,6 86,6 95,9

. coque Gusa 28,5 31,0 66,0 82,0 91,2

. carvão vegetal Gusa 2,4 3,0 4,6 4,6 4,6

Redução direta Ferro-esponja 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

Aciaria Aço bruto 40,7 45,3 81,7 100,6 111,7

. Conversores LD Aço bruto 30,9 35,0 67,7 85,8 96,7

. Forno elétrico Aço bruto 9,8 10,3 14,0 14,8 15,0

Laminação Laminados 28,5 35,0 53,2 58,0 60,5




7. Indicadores de consumo energético da siderurgia brasileira

Esta seção ocupa-se da análise de indicadores, relativos ao consumo de energia na

indústria siderúrgica brasileira, importantes na formulação de modelos de projeção da

demanda de energia para este segmento industrial. O consumo de energia na indústria

siderúrgica brasileira foi analisado à luz dos fluxos de materiais e de energéticos ao longo

das diferentes fases da cadeia produtiva, para as principais rotas tecnológicas existentes

no parque siderúrgico nacional.

A consultoria realizada pela SETEPLA TECNOMETAL engenharia para a EPE levou em conta

uma amostragem significativa de plantas siderúrgicas instaladas no País com o objetivo de

elaborar estimativas representativas para os consumos unitários médios de materiais e de

energéticos ao longo das várias fases do processo siderúrgico. Além disso, a partir de

informações primárias do Balanço Energético Nacional (BEN), a EPE também realizou

estimativas desses mesmos consumos unitários. Estabeleceu-se o confronto entre as

estimativas obtidas por essas duas vias e buscou-se a consistência dos resultados. Dessa

forma, foi possível definir consumos unitários médios de materiais e de energéticos

associados às principais rotas tecnológicas da siderurgia brasileira.

Ressalta-se que tais consumos unitários, representando uma média brasileira, não se

aplicam necessariamente a usinas siderúrgicas individuais, dado que, mesmo dentro de

uma única rota tecnológica, existe diferenciação de características de usina para usina.

Vale tecer alguns comentários sobre o tipo de indicador de consumo energético utilizado

neste estudo. De fato, a análise do uso da energia na indústria siderúrgica, bem como a

avaliação do respectivo grau de eficiência energética, à semelhança de outros segmentos

industriais, pode seguir duas abordagens alternativas: a utilização de indicadores

energéticos de caráter econômico ou de indicadores energéticos de natureza física. Essas

abordagens estão relacionadas a duas formas de representação do nível de atividade do

segmento industrial: pelo nível de atividade econômica ou pelo nível de atividade física.

A abordagem econômica considera a relação entre o consumo de energia e o

correspondente valor adicionado (consumo de energia por unidade de valor adicionado). A

outra alternativa, que foi a adotada no presente estudo, privilegia indicadores baseados

em relações físicas, nomeadamente o consumo de energia por unidade de produção física

(consumo de energia por tonelada de produto).



Ambos os conceitos são freqüentemente referenciados, na literatura, como intensidade

energética. Poder-se-ia dizer que o primeiro corresponde à intensidade energética

econômica e o segundo à intensidade energética física. Qualquer das abordagens tem

interesse específico, porém, em face dos objetivos do estudo, considerou-se mais

apropriado utilizar, como indicador básico, a intensidade energética no sentido físico. Esta

última é, também, habitualmente referida como consumo específico de energia ou

consumo unitário de energia. E, sempre que no texto se mencionar a intensidade

energética, será neste sentido.

Como primeiro argumento para o uso deste tipo de indicador, destaca-se que, no

detalhamento que se pretende conferir à análise da indústria siderúrgica, ou seja, a

configuração tecnológica definida na seção 5, seria extremamente difícil obter dados

relativos à contribuição das diferentes rotas tecnológicas para o valor adicionado do setor

e, mais difícil ainda, se não impossível, separar as contribuições das diferentes fases do

processo industrial.

Além disso, os indicadores físicos do uso da energia na indústria apresentam outras

vantagens, relativamente aos indicadores de natureza econômica, entre as quais se podem

enumerar as seguintes:

� Eles aproximam-se mais de uma medida de eficiência técnica da indústria e,

conseqüentemente, são mais facilmente relacionados ao desempenho tecnológico,

podendo, assim, ser utilizados na análise do potencial de ganho de eficiência

energética resultante da introdução de novas tecnologias;

� Tais indicadores não são afetados pela volatilidade e pelas variações cíclicas dos

preços das commodities industriais, portanto sofrem menos influência das flutuações

econômicas;

� Os desempenhos energéticos das diferentes fases do processo industrial podem ser

analisados separadamente e os indicadores físicos permitem, também, levar em

conta diferenças no mix de produtos, ao longo do tempo. É importante analisar os

impactos de alterações no mix de produtos independentemente dos ganhos de

eficiência técnica, dado que as condições de mercado podem mudar ao longo do

tempo. (IEA, 2007).

Inicialmente, na seção 7.1, apresentam-se dados históricos de consumo de energia no setor

siderúrgico coletados pela EPE e pelo MME no Balanço Energético Nacional (BEN).



7.1 Dados históricos do consumo de energia

Na estatística energética nacional divulgada no Balanço Energético Nacional (BEN), o setor

siderúrgico brasileiro é considerado na parcela contábil de “Ferro-gusa e Aço”. É

importante destacar que a classificação setorial adotada no BEN não apresenta correlação

direta com a adotada pelo IBGE e Receita Federal, a Classificação Nacional de Atividades

Econômicas (CNAE). Nesse sentido, de acordo com o publicado em versões anteriores do

BEN, a classificação adotada obedeceria ao Código de Atividades da Receita Federal

(Portaria 907, de 1989). Seriam considerados, portanto:

“Siderurgia, excluindo:

� Produção de ferroligas em formas primárias e semi-acabadas;

� Produção de fundidos de ferro e aço;

� Produção de forjados de aço.”

A produção siderúrgica brasileira tem grande representatividade no consumo de energia no

país: cerca de 22% do consumo industrial total de energia em 2007 e em torno de 8,5% do

consumo total de energia, segundo EPE/MME (2008). Entre os setores de consumo, é

também o setor responsável pela maior parcela do consumo de carvão mineral com grau

metalúrgico, bem como dos derivados correspondentes – gás de coqueria, coque de carvão

mineral e alcatrão. No consumo de carvão vegetal, também foi responsável por mais de

76% do consumo final no mesmo ano. A Tabela 25 apresenta os dados referentes ao

consumo de energia (exclusive energia elétrica) no Setor de Ferro-gusa e Aço, para o

período compreendido entre 2002 e 2007. Por sua vez, na Tabela 26 pode-se observar a

evolução da participação das principais fontes energéticas no consumo de energia.



Tabela 25 – Consumo de energia no setor de ferro-gusa e aço, 2002 - 2007 (10³ tep)

Fonte 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Gás natural 900 911 936 1.113 1.105 1.214

Carvão mineral 1.902 2.182 2.455 2.374 2.352 2.516

Óleo diesel 35 36 40 44 40 14

Óleo combustível 105 117 79 82 107 145

Gás liquefeito de petróleo 81 82 56 100 85 88

Nafta 0 0 0 0 0 0

Querosene 2 1 1 1 1 0

Gás de coqueria 879 972 1.037 1.016 980 1.039

Gás canalizado 0 0 0 0 0 0

Coque de carvão mineral 6.582 6.470 6.574 6.067 5.763 6.320

Eletricidade 1.289 1.382 1.452 1.397 1.452 1.579

Carvão vegetal 3.561 4.057 4.902 4.804 4.636 4.775

Alcatrão/outras sec. petróleo 392 492 413 462 464 551

Total 15.729 16.701 17.945 17.459 16.985 18.241

Fonte: EPE/MME (2008).

Tabela 26 – Participação das fontes no consumo do setor siderúrgico, 2002 - 2007 (%)

Fonte 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Gás natural 5,7 5,5 5,2 6,4 6,5 6,7

Óleo combustível 0,7 0,7 0,4 0,5 0,6 0,8

Gás de coqueria 5,6 5,8 5,8 5,8 5,8 5,7

Coque de carvão mineral 41,8 38,7 36,6 34,7 33,9 34,6

Eletricidade 8,2 8,3 8,1 8,0 8,5 8,7

Carvão vegetal 22,6 24,3 27,3 27,5 27,3 26,2

Outras 15,3 16,7 16,5 17,1 17,3 17,4

Total 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0


O consumo específico de energia para a produção siderúrgica, definido como a energia

necessária para produzir uma unidade de produto físico, que é uma medida de eficiência

energética da indústria, pode ser afetado por vários fatores, entre os quais se destacam: a

rota tecnológica e os processos utilizados, o tipo e a qualidade dos materiais e energéticos

utilizados e o mix de produtos produzidos. As fontes de energia e os materiais utilizados na

produção siderúrgica variam em função dos processos tecnológicos utilizados. O consumo

específico de energia na indústria siderúrgica brasileira tem mostrado comportamento

crescente ao longo dos últimos anos, em função principalmente da maior produção de

laminados, registrando, porém, uma redução em 2007 (Tabela 27).



Tabela 27 – Consumo de energia, produção física e consumo específico, 2002 - 2007

Variável Unidade 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Consumo 10³ tep 15.729 16.701 17.945 17.459 16.985 18.291

Produção 10³ t aço 29.604 31.147 32.909 31.610 30.901 33.782

Consumo específico tep/t aço 0,531 0,536 0,545 0,552 0,550 0,540


Com relação à autoprodução de energia elétrica, não são disponíveis séries históricas

completas desagregadas por setor. A partir do arquivo disponibilizado pelo MME para

contabilização da autoprodução, é possível compor uma série a partir de 1992. Os valores

de 2002 a 2007 são apresentados na Tabela 28, com exceção de 2004, pela impossibilidade

de recuperação dos dados primários desse ano utilizados na contabilização.

Tabela 28 – Autoprodução de eletricidade, 2002 – 2003 e 2005 - 2007 (GWh)

Fonte de geração 2002 2003 2005 2006 2007

Gás natural 288 448 432 559 464

Gás de alto-forno 3.095 3.128 3.800 3.278 2.906

Óleo combustível 46 40 1 28 59

Gás de coqueria 693 464 450 458 855

Alcatrão 79 66 60 34 -

Hidráulica 1 821 666 656 921 864

Óleo diesel - - 2 0 -

Carvão vegetal - - 45 - -

Total 5.022 4.812 5.446 5.278 5.149

1 A autoprodução hidráulica aqui considerada incorpora a participação de usinas siderúrgicas em consórcios de geração hidroelétrica.


7.2 Matriz de fluxo de materiais

Nesta seção, apresentam-se os consumos unitários dos principais materiais utilizados nas

diferentes fases do processo siderúrgico. Os resultados referem-se a valores médios da

indústria siderúrgica brasileira. A Tabela 29 mostra a matriz típica resultante do fluxo de

materiais na indústria siderúrgica, composta pelos consumos unitários médios de materiais

por unidade de produto, em cada fase da cadeia produtiva. Assim, por exemplo, a coqueria

consome cerca de 1.300 kg de carvão mineral para produzir uma tonelada de coque, o

alto-forno a carvão vegetal consome 400 kg deste insumo para produzir uma tonelada de

gusa, a aciaria a oxigênio consome em torno de 951 kg de gusa para produzir uma tonelada

de aço, etc.



Tabela 29 – Matriz de fluxo de materiais (kg de material por tonelada de produto da unidade)

Unidade/Produto

Coqueria Sinteri zação

AF a coque

AF a carvão vegetal

Aciaria a oxigênio

(LD)

Aciaria elétrica

Materiais

Coque Sínter Gusa Aço bruto

Carvão 1 1.300

Minério 800

Retorno de finos 380

Moinha/Antracito 50

Fundentes 2 150

Carga metálica 1.630 1.630

. Sínter (80%) 1.304 1.304

. Minério ou pelota (20%) 326 326

Coque 354

Finos de carvão 141

Carvão vegetal 400

Gusa 951 326

Sucata 138 761

Cal 55 55

1 Base úmida.

2 Calcário e cal fina.

Nota: Valores médios Brasil.

Fonte: SETEPLA TECNOMETAL engenharia (2008). Elaboração EPE.

A partir do fluxo de materiais e dos respectivos consumos unitários por tonelada de

produto da unidade, apresentados na Tabela 29, calculam-se os consumos unitários médios

de materiais por tonelada de aço bruto, resumidos na Tabela 30. Assim, a título de

ilustração, o consumo de carvão mineral por tonelada de aço pode ser calculado como o

produto de três fatores:

(1.300/1.000) x (354/1.000) x (951/1.000) = 0,438 t de carvão por tonelada de aço =

438 kg de carvão por tonelada de aço.



Tabela 30 – Matriz de fluxo de materiais (kg de material por tonelada de aço bruto)

Unidade/Produto


AF a coque

AF a carvão vegetal

Aciaria a oxigênio

(LD)

Aciaria elétrica

Materiais

Coque Sínter Gusa Aço bruto

Carvão 1 438

Minério 992

Retorno de finos 471

Moinha/Antracito 62

Fundentes 2 186

Carga metálica 1.550 1.550

. Sínter (80%) 1.240 1.240

. Minério ou pelota (20%) 310 310

Coque 337

Finos de carvão 134

Carvão vegetal 380

Gusa 951 326

Sucata 138 761

Cal 55 55

1 Base úmida.

2 Calcário e cal fina.

Nota: Valores médios Brasil.


7.3 Matriz de consumos energéticos unitários (consumos específicos de energia)

Esta seção contempla estimativas para os consumos unitários (ou consumos específicos) de

energia, relativos a cada rota tecnológica, por fase do processo, sendo os respectivos

valores expressos em GJ por tonelada de aço bruto. Tais consumos unitários representam

consumos médios estimados com base em amostras de usinas siderúrgicas representativas

de cada uma das três rotas tecnológicas consideradas no parque siderúrgico brasileiro

(seção 5). Neste sentido, os consumos unitários de energia também são comumente

denominados, na literatura especializada, por intensidades energéticas ou consumos

específicos de energia.



Rota 1. Usinas integradas com coque próprio

A Tabela 31 resume os consumos unitários de energia relativos à Rota 1, por fase do

processo, em GJ por tonelada de aço bruto.

Tabela 31 – Rota 1. Matriz de consumos energéticos unitários (GJ por tonelada de aço bruto)


AF a coque

Aciaria a oxigênio (LD)

Laminação Sistema

Energético e outros Energético

Coque Sínter Gusa Aço Laminados Aço

Consumo por

energético (GJ/t aço)

Carvão Mineral 15,35 15,35

Carvão Vegetal

Finos de Carvão 4,10 4,10

Coque 10,60 10,60

Moinha/Antracito 1,75 1,75

Gás de Coqueria 0,67 0,07 0,63 0,18 0,75 0,51 2,82

Gás de Alto-forno 0,67 1,41 0,37 1,78 4,24

Gás de Aciaria 0,03 0,40 0,43

Energia Elétrica 0,06 0,13 0,17 0,17 0,42 0,44 1,39

Oxigênio 0,39 0,21 0,60

Nitrogênio 0,22 0,22

Gás Natural 0,08 0,58 0,66

Outras Fontes 0,12 1,09 0,22 0,19 1,63

Consumo Total (A) 16,87 1,95 18,01 1,26 2,36 3,34 43.79

Gás gerado Coqueria 3,28 3,28

Gás gerado AF 5,14 5,14

Gás gerado Aciaria 0,49 0,49

Coque para AF 10,91 10,91

Eletricidade gerada 1,01 1,01

Geração Total (B) 14,19 5,14 0,49 1,01 20,83

(A) – (B) 2,68 1,95 12,87 0,77 2,36 2,33 22,96

Nota: Valores médios Brasil, para a Rota 1.


Dentre as rotas tecnológicas consideradas para o parque siderúrgico brasileiro, apenas a

Rota 1 (seção 5) encontra paralelo em uma das rotas tecnológicas consideradas no estudo

relativo às melhores práticas internacionais, a rota tecnológica “Alto-forno + Forno a

oxigênio” (seção 4). Conforme apresentado, os consumos unitários por tonelada de aço

bruto das usinas siderúrgicas mais eficientes do mundo, relativas a essa rota, são de 0,8 GJ

na coqueria, 1,9 GJ na sinterização e 12,2 GJ no alto-forno.



Os valores relativos aos consumos unitários médios de energia na sinterização e no alto-

forno das usinas brasileiras da Rota 1 são muito próximos das melhores práticas

internacionais, isto é, tais usinas se apresentam muito eficientes no que diz respeito às

fases de sinterização e de alto-forno.

No entanto, aparentemente, poderia existir espaço para alguma melhoria de eficiência

energética nas coquerias, bem como nas aciarias e nos processos de laminação do conjunto

das siderúrgicas brasileiras. Mesmo assim, há que ter cuidado nessa comparação, tendo em

vista que o paralelo entre a Rota 1 e a rota “Alto-forno + Forno a oxigênio”, considerada

na seção 4, certamente não significa coincidência perfeita de processos e, por exemplo,

etapas de laminação orientadas para produtos com características diferentes podem

resultar em consumos de energia bastante diferenciados.

Dessa forma, enquanto a melhor prática internacional para a rota “Alto-forno + Forno a

oxigênio” registra um consumo total de energia em torno de 18 GJ/t de aço bruto, a média

das usinas siderúrgicas brasileiras da Rota 1 registra um consumo de 23 GJ/t de aço bruto.

Vale observar que a coqueria é tipicamente um centro de transformação de energia, onde

ocorre a transformação do carvão mineral coqueificável em coque. O consumo médio de

carvão nas coquerias das usinas integradas da Rota 1 representa 40,6 GJ por tonelada de

coque produzido. As coquerias consomem também gás de coqueria e gás de alto-forno num

montante total de 3,5 GJ/t de coque. Consomem, ainda, energia elétrica e outras fontes

de energia em montantes de, respectivamente, 0,15 GJ/t de coque e 0,33 GJ/t de coque,

totalizando 44,6 GJ/t de coque. Por outro lado, os montantes de coque e de gás de

coqueria gerados nas coquerias dessas usinas representam, respectivamente, 28,9 GJ/t de

coque e 8,7 GJ/t de coque. Nessas condições, o consumo líquido de energia nas coquerias

situa-se em torno de 7,1 GJ/t de coque ou, equivalentemente, 2,7 GJ/ t de aço bruto.

Rota 2. Usinas integradas sem coque próprio

A Rota 2, composta de usinas integradas sem coque próprio, contempla tanto usinas com

alto-forno a coque (adquirido de terceiros) quanto usinas com alto-forno a carvão vegetal,

que têm no Brasil especial importância pela difusão deste tipo de alto-forno. A Tabela 32

resume os consumos unitários de energia relativos à Rota 2, em GJ por tonelada de aço

bruto, por fase do processo.

Por comparação com a Rota 1, o consumo energético unitário na Rota 2, de 28,9 GJ/t de

aço, é muito inferior ao da Rota 1, de 43,8 GJ/t de aço. Conforme se pode observar na

Tabela 31 e na Tabela 32, isso se deve, em grande parte, à ausência de coqueria na

Rota 2, a qual apresenta um consumo médio de 16,9 GJ/t de aço na Rota 1.



No entanto, o consumo líquido (consumo menos geração) é inferior na Rota 1: 23,0 GJ/t de

aço contra 24,8 GJ/t de aço na Rota 2. Isso se deve essencialmente ao fato de que, na

Rota 2, relativamente à Rota 1, se perde uma geração de gás e de coque, na coqueria, de

14,2 GJ/t de aço (3,3 GJ/t de aço, relativo à geração de gás de coqueria, e 10,9 GJ/t de

aço, relativo á geração de coque). Além disso, a geração de gás de alto-forno por tonelada

de aço é superior em cerca de 1,0 GJ, na Rota 1, e, na Rota 2, não existe geração de

eletricidade.

Uma vez que, nesta rota tecnológica, foram incluídas tanto usinas que utilizam o coque

como redutor no alto-forno quanto usinas que fazem uso do carvão vegetal, os consumos

unitários destes energéticos, apresentados na Tabela 32, representam valores médios

relativos à atual configuração do parque siderúrgico brasileiro para o mix de usinas que se

enquadram nesta rota. Nesse sentido, os resultados apresentados não contemplam

explicitamente os consumos energéticos das usinas que utilizam apenas o coque, bem

como daquelas que utilizam somente o carvão vegetal no alto-forno.

Tabela 32: Rota 2. Matriz de consumos energéticos unitários (GJ/t de aço bruto)

Sinteri zação

AF a coque AF a carvão vegetal

Aciaria a oxigênio (LD)

Laminação Sistema


Sínter Gusa Gusa Aço Laminados Aço

Consumo por

energético (GJ/t aço)

Carvão Mineral

Carvão Vegetal 10,68 10,68

Finos de Carvão 1,22 2,86 4,09

Coque 3,88 3,88

Moinha/ Antracito

0,79 0,79

Gás de Coqueria

Gás de Alto-forno 0,09 0,75 1,49 0,12 1,32 0,63 4,40 Gás de Aciaria

Energia Elétrica 0,06 0,16 0,09 0,30 0,93 0,30 1,83 Oxigênio 0,14 0,36 0,50

Nitrogênio 0,10 0,14 0,24

Gás Natural 0,14 0,15 0,06 0,35

Outras Fontes 0,18 0,10 1,12 0,18 0,57 2,14 Consumo Total (A) 1,12 6,49 16,23 1,25 2,89 0,93 28,90 Gás gerado Coqueria

Gás gerado AF 2,48 1,63 4,11 Gás gerado Aciaria

Eletricidade gerada

Geração Total (B) 2,48 1,63 4,11

(A) – (B) 1,12 4,01 14,60 1,25 2,89 0,93 24,79





Rota 3. Usinas semi-integradas ou parcialmente integradas

A Tabela 33 resume os consumos unitários de energia relativos à Rota 3 (usinas semi ou

parcialmente integradas com aciaria elétrica), por fase do processo, expressos em GJ por

tonelada de aço bruto.

Neste caso, tratando-se de produção secundária de aço com utilização de elevado

percentual de sucata na carga metálica, o consumo energético unitário, de 8,8 GJ/t de

aço, é muito inferior ao das Rotas 1 e 2. Contudo, o consumo da aciaria elétrica é

significativamente maior (quase o triplo) do consumo da aciaria a oxigênio presente nas

Rotas 1 e 2. Por essa razão, o consumo específico de energia elétrica é, também, superior

neste caso.

Tabela 33 – Rota 3. Matriz de consumos energéticos unitários (GJ por tonelada de aço bruto)

Aciaria elétrica

Laminação Sistema


Aço Laminados Aço

Consumo por energético (GJ/t aço)

Carvão Mineral

Carvão Vegetal

Finos de Carvão

Coque

Moinha/Antracito

Gás de Coqueria

Gás de Alto-forno

Gás de Aciaria

Energia Elétrica 1,69 0,85 0,60 3,14

Oxigênio 0,38 0,38

Nitrogênio

Gás Natural 0,74 1,19 0,97 2,90

Outras Fontes 0,58 0,27 1,50 2,35

Consumo Total (A) 3,39 2,30 3,07 8,76

Gás gerado Coqueria

Gás gerado AF

Gás gerado Aciaria

Eletricidade gerada

Geração Total (B)

(A) – (B) 3,39 2,30 3,07 8,76





7.4 Cogeração de eletricidade

A cogeração de eletricidade no setor siderúrgico a partir de gases de processo (gases de

coqueria, de alto-forno e de aciaria) é uma prática tradicional do setor. Atualmente, a

capacidade instalada de cogeração do setor siderúrgico, no Brasil, situa-se em torno de

920 MW, o que, admitindo-se um fator de capacidade médio de 85%, permitiria gerar um

montante de eletricidade um pouco superior a 6 TWh por ano.

De acordo com os resultados da seção 7.3, as usinas siderúrgicas da rota tecnológica

integrada com coqueria própria (Rota 1) possuem, em média, uma necessidade de

aquisição de energia elétrica da ordem de 0,38 GJ/t aço bruto ou 106 kWh/t aço bruto,

conforme explicitado na Tabela 34.

Vale dizer, isso não significa que todas as usinas contempladas na Rota 1 sejam

adquirentes líquidas de eletricidade. Ao contrário, existem casos de usinas que geram mais

eletricidade do que a sua própria necessidade e que, portanto, são exportadoras líquidas

de energia elétrica. Esta situação é comum em usinas integradas dedicadas à produção de

placas, cuja cadeia produtiva termina, pois, nessa fase do processo produtivo siderúrgico.

A ausência de laminação suprime uma fase eletrointensiva, conforme se pode observar na

Tabela 31, o que, aliada a formas avançadas de cogeração, permite a geração de

excedentes significativos de eletricidade.

Tabela 34 – Rota 1. Consumo e geração de eletricidade

GJ/t de aço kWh/t de aço

Consumo (A) 1,39 387

Geração (B) 1,01 281

Saldo [(A) – (B)] 0,38 106



Por outro lado, as usinas classificadas na Rota 2, operem elas com alto-forno a coque ou

com alto-forno a carvão vegetal, tradicionalmente não fazem a recuperação dos gases de

alto-forno para a cogeração de eletricidade. Neste caso, o balanço “consumo x geração”

de eletricidade mostra uma necessidade média de aquisição externa de eletricidade da

ordem de 510 kWh/t de aço (Tabela 35).






Geração (B) 0 0

Saldo [(A) – (B)] 1,83 509



No caso da Rota 3 (usinas com aciaria elétrica), o balanço de energia elétrica registra

necessidade de aquisição externa de energia da ordem de 870 kWh/t de aço (Tabela 36).




Geração (B) 0 0

Saldo [(A) – (B)] 3,14 871



Em termos da expansão potencial do parque siderúrgico brasileiro, conforme mencionado

na seção 6, admite-se como provável a predominância de novas usinas integradas a coque

com coqueria própria (Rota 1), conseqüentemente a expansão da cogeração de

eletricidade no setor deverá se aproximar mais do perfil representado na Tabela 34.

Na verdade, esse potencial de cogeração deverá ser mesmo superior, levando-se em conta

que boa parte das novas plantas siderúrgicas será voltada para a exportação de placas,

prescindindo, portanto, da fase eletrointensiva de laminação. Em tais plantas é possível

obter excedentes substanciais de geração de eletricidade, ao contrário do que ocorre com

a média atual das usinas da Rota 1.

Esse é o caso da usina, atualmente em implantação, da Companhia Siderúrgica do Atlântico

(CSA) que, aliando forma avançada de cogeração com o fato da planta se destinar à

produção de placas para exportação, permite a geração de significativo excedente de

eletricidade.



8. Perspectivas tecnológicas

As considerações apresentadas nesta seção tomam como base dois trabalhos com maior

grau de cobertura sobre o tema recentemente publicados pela Agência Internacional de

Energia (IEA): Energy Technology Perspectives 2006 (IEA, 2006) e Energy Technology

Perspectives 2008 (IEA, 2008). Essas duas publicações utilizam uma abordagem das

perspectivas tecnológicas com foco na eficiência energética e nas emissões de gases de

efeito estufa. Com este objetivo, apresentam um panorama setorial detalhado das

tecnologias atualmente em uso tanto nos setores produtores de energia quanto naqueles

que são consumidores, bem como das perspectivas de longo prazo da evolução tecnológica

para cada um desses setores.

De acordo com esses documentos, a combinação de tecnologias energeticamente mais

eficientes, com o uso de biomassa, a co-geração de energia, a otimização do ciclo de vida

dos materiais e, em certos casos, o seqüestro de carbono, poderá resultar em reduções

significativas tanto no consumo de energia quanto sobre o montante de emissões de CO2.

Cabe destacar, porém, que a implementação de grande parte desse potencial apresenta

custos mais elevados do que o esperado em um cenário tendencial de desenvolvimento

mundial.

A penetração das novas tecnologias na indústria terá papel importante nesse contexto.

Ações de eficiência e de redução de emissões de CO2 em segmentos industriais

energointensivos serão responsáveis por grande parcela de redução no consumo de energia

e na emissão de gases de efeito estufa. No caso específico das emissões, além da

penetração de tecnologias eficientes de produção, também o uso de tecnologias de

seqüestro de carbono podem desempenhar papel importante.

Entre os diversos segmentos industriais, a indústria siderúrgica é o segundo maior

consumidor de energia e o principal setor emissor de CO2 no mundo. Em 2005, respondeu

por cerca de 20% do uso de energia na indústria e por 30% das emissões, incluindo-se as

coquerias e os altos-fornos. Por isso, é preocupação básica deste segmento investir em

eficiência energética e na redução das emissões.

As próximas seções serão dedicadas a resumir alguns dos principais aspectos apresentados

nas mencionadas publicações da IEA, no que se refere às perspectivas tecnológicas da

indústria siderúrgica mundial.



8.1 Eficiência energética e eficiência no uso de materiais

O impacto da penetração de tecnologias mais eficientes de produção na indústria como um

todo deve levar em consideração que diferenças de eficiência entre indústrias e mesmo

entre plantas podem não ser diretamente comparáveis, o que somente poderia ser

realizado através do isolamento do perfil tecnológico de cada indústria. Antes disso,

existem efeitos relacionados à escala dos empreendimentos, o nível de disponibilidade e

aproveitamento de resíduos térmicos, a qualidade do minério de ferro, o controle de

qualidade realizado e demais questões operacionais específicas (IEA, 2006). Questões como

essas tornam mais árdua a tarefa de estimativa de potenciais de conservação de energia.

Para ilustrar concretamente estes aspectos, o estudo “Energy Technology Perspectives” da

Agência Internacional de Energia (IEA, 2006) ilustra a influência da qualidade do recurso

mineral empregado e a produtividade do forno sobre o rendimento do forno. Por exemplo,

em mini-fornos, o aumento do conteúdo de ferro de 50% para 55% reduz o consumo

específico de combustível de 0,75 para 0,6 t por tonelada do metal quente.

Adicionalmente, um acréscimo da produtividade do alto-forno em 1-1,5 t/m³ reduz

também o consumo de combustível de 0,75 para 0,6 t/t de metal quente. Entretanto,

estes impactos não podem ser quantitativamente generalizados, devendo ser objeto de

análises específicas.

Além disso, outro aspecto que merece atenção refere-se ao fato de que a extensão de

ganhos de eficiência da indústria siderúrgica deve ser analisada num contexto de trade off

entre eficiência energética e estratégia ótima de negócio. Exemplificando, no caso da

China e da Índia, plantas de pequena escala são utilizadas, sendo provavelmente elemento

principal da estratégia de expansão nestes mercados, porque se ajustam melhor à

estrutura dos mercados locais e permitem expansão a menores custos (uso de mini-fornos

com fornos elétricos a arco).

Em termos globais, a produção primária de aço demanda cerca de três vezes mais energia

do que a produção secundária (reciclagem da sucata). Assim, substancial economia de

energia pode ser obtida pela substituição do processo constituído por alto-forno e aciaria a

oxigênio pelo uso de sucata em fornos elétricos a arco, com a ressalva da limitação de

aplicação da sucata, tanto pela qualidade do produto final como pela disponibilidade, que

é maior em países desenvolvidos, diferença que tende a desaparecer com o

amadurecimento da economia.

A seguir, podem-se observar os atuais requisitos de energia na produção siderúrgica vis-à-

vis os requisitos mínimos para esta produção, bem como as correspondentes emissões de

CO2, de acordo com as fontes referidas na Tabela 37.



Tabela 37 – Requisitos de consumo de energia para produção de ferro e aço

Energia (GJ/t) Emissões (t CO2/t) Produto/Processo

Atual Mínimo Atual Mínimo

Ferro-gusa líquido (5% C) 13-14 10,4 1,45-1,56 1,16

Aço líquido (EAF) 2,1-2,4 1,6 0,36-0,42 0,28

Chapas finas a quente 2,0-2,4 0,9 0,11-0,13 0,05

Chapas finas a frio 1,0-1,4 0,02 0,17-0,24 0

Fonte: Fruehan et al (2000) apud IEA (2006).

Nas últimas décadas, a expansão da produção siderúrgica mundial tem se dado,

primordialmente, via forno elétrico a arco. Contudo, a rota via forno a oxigênio ainda é a

mais utilizada mundialmente, principalmente devido a limitações de disponibilidade de

sucata. A produção através de forno elétrico é mais comum nos EUA e na Europa, onde

existe disponibilidade de montantes significativos de sucata. Embora o aço seja um dos

materiais mais reciclados no mundo, ocorrem períodos de escassez de sucata em

determinadas regiões e, nos países em desenvolvimento, essa escassez é praticamente

sistêmica, não podendo prescindir-se da produção primária de aço.

Quando se utiliza a sucata para produção de aço, elimina-se a parcela de consumo devido

à redução do minério de ferro, estimada em 6,6 GJ/t de ferro, referente ao uso de

hematita, a forma mais abundante de minério de ferro. É necessário destacar, porém, que

existe limite para o grau de reciclagem, pois uma parcela da produção de ferro fica

estocada como aparelhos e equipamentos em indústrias, residências e edificações, quanto

pelo fato de que determinadas aplicações requerem graus de pureza diferenciados. Assim,

as premissas de reciclagem devem ser coerentes com parâmetros tais como a taxa de

depreciação da economia e o grau de reposição tecnológica. Além disso, muitas aplicações

do aço requerem graus de pureza específicos e, normalmente, à utilização de sucata se

associa redução da qualidade do aço. Estes dois aspectos justificam, per se, a análise mais

cuidadosa dos limites de reciclabilidade do aço.

As características do mercado também exercem impacto sobre o consumo de energia na

indústria siderúrgica. Por exemplo, quanto mais fina a chapa de aço produzida, maior é a

demanda de energia e, em certos casos, há a necessidade de operações adicionais para

remoção de impurezas e redução do teor de carbono. Também há de se destacar o impacto

do perfil de produção sobre o consumo energético. Enquanto o preço do aço cru situa-se

em torno de US$ 150/t, o preço de materiais acabados fica em torno de US$ 300-700/t.

Embora produtos mais complexos exijam maior conteúdo energético por tonelada, estes

têm menor conteúdo energético por valor adicionado, ou seja, têm menor intensidade

energética, no sentido econômico.



Por outro lado, o consumo específico típico de carvão e coque em um alto-forno é de

aproximadamente 0,55 t/t ferro-gusa, sendo o valor de 0,45 t/t ferro-gusa o consumo

teórico mínimo. Em termos médios, este valor pode ser menor pelo emprego de carvão

vegetal, no caso brasileiro.

O uso de tecnologia de re-injeção de carvão permite reduzir o consumo de energia na

etapa de produção de coque (em torno de 8 GJ/t de coque), uma vez que o carvão é

injetado diretamente no alto-forno, substituindo, em parte, a necessidade do coque.

Existem pesquisas para utilização de resíduos plásticos em substituição ao coque e ao

carvão, mas sua disseminação depende de especificidades ligadas a cada aproveitamento,

além de barreiras tais como: a legislação local para queima de resíduos, o controle de teor

de PVC nos pellets de plástico, a obtenção de licença ambiental para queima de resíduos e

o custo de capital para reconstruir o sistema de injeção de combustível no forno.

8.2 Fronteiras tecnológicas do processo siderúrgico

8.2.1 Fusão redutora

Usinas siderúrgicas de pequeno e médio porte podem tornar-se muito mais eficientes,

através da nova configuração dos reatores destinados à fusão redutora, substituindo por

um único processo as fases de preparação do minério (aglomeração), de coqueificação do

carvão e de alto-forno de uma usina siderúrgica convencional. Além disso, a fusão

redutora, com seus gases de processo mais ricos em CO2, poderá vir a ser uma tecnologia

apropriada ao seqüestro de carbono.

O estágio atual da tecnologia de fusão redutora é mais apropriado para plantas integradas

de escala média, que se localizam, principalmente, em países em desenvolvimento.

Configurações mais recentes da tecnologia de fusão redutora, como a tecnologia FINEX, em

desenvolvimento pela POSCO na Coréia, têm como objetivo eliminar também a fase de

aglomeração do minério. Recentemente, foi construída uma planta com capacidade

instalada de 1,5 Mtpa. Outro processo de fusão redutora, denominado processo Hismelt,

cuja primeira planta comercial está sendo construída na Austrália, e que utiliza finos de

minério, poderá ter ainda um melhor balanço energético do que o processo FINEX.

Os atuais processos de fusão redutora geram montantes substanciais de gases de processo,

tipicamente o equivalente a cerca de 9 GJ/t de produto. A reutilização desses gases

poderá conduzir a significativa redução das emissões de CO2. As expectativas da IEA com

relação à penetração dos novos processos de fusão redutora, como o COREX e o FINEX na



indústria siderúrgica mundial, são apresentadas na Tabela 38. Com uma expansão

significativa do processo de fusão redutora, menos energointensivo do que a maioria dos

outros processos, poderá alcançar-se uma economia de energia da ordem de 10% a 20%, no

período 2030-2050.

Tabela 38 – Perspectivas globais para novos processos de produção siderúrgicos (fusão redutora)

2003-2015 2015-2030 2030-2050

Estágio de desenvolvimento P&D, demonstração e comercial Comercial Comercial

Custo de capital (US$/t) 350 250 220

Economia de energia 0-5% 10-15% 10-19%

Nota: investimento para novo alto-forno, bateria de coque e planta de sinterização ficam em torno de US$ 350/t de metal quente.

Fonte: IEA (2006)

8.2.2 Altos-fornos eficientes

No caso dos altos-fornos, pesquisas em curso sugerem que, se eles forem redesenhados

para poder usar oxigênio em lugar de ar enriquecido e para reciclar gases de topo, poderá

ser alcançada uma redução nas emissões de CO2 do alto-forno da ordem de 20% a 25%. São

os chamados altos-fornos eficientes.

Tanto a fusão redutora quanto os altos-fornos eficientes são tecnologias que poderão

viabilizar o uso de técnicas de seqüestro do carbono. Estima-se que, com a utilização em

larga escala dessas tecnologias, no ano de 2050, poderia ser evitado um montante de

emissões globais de 200 Mt CO2 a 500 Mt CO2.

8.2.3 Lingotamento contínuo

Atualmente, a maioria do aço produzido é submetida a um processo de lingotamento

contínuo, transformando-se em blocos, placas e tarugos, que precisam ser reaquecidos

para a laminação na forma final.

O lingotamento contínuo integra o lingotamento e a laminação a quente do aço em uma

única fase, eliminando a necessidade de reaquecimento do aço antes da laminação. Esta

tecnologia contribui para a conservação de energia e reduz o investimento. A conservação

de energia obtida com esta tecnologia pode chegar a algo em torno de 1GJ a 3 GJ por

tonelada de aço. Ainda que na indústria siderúrgica brasileira o percentual de participação

do uso do lingotamento contínuo seja elevado, cabe destacar que cerca de 7% da produção



nacional de aço bruto é realizada através de lingotamento convencional, onde pode haver

espaço para ganhos de eficiência energética.

Outra possibilidade de redução de consumo de energia na indústria siderúrgica envolve a

aplicação de processos de moldagem ou conformação direta do aço. Correntemente, os

metais são moldados em lingotes ou placas, com a necessidade de reaquecê-los novamente

para a conformação do produto final. A chamada moldagem direta integra o processo de

lingotamento e conformação em uma etapa, eliminando esta necessidade de

reaquecimento. Um exemplo disso inclui a produção direta de placas planas com espessura

de 1-10 mm, ao invés de produzi-lo com espessura entre 120-300 mm, com conformação

posterior entre 1-10 mm. Neste caso, o potencial de economia de energia é estimado entre

1 e 3 GJ/t aço. Outro benefício é a economia indireta de energia, proporcionada pela

redução de perdas de material. Entre os principais desafios desta tecnologia, estão a

qualidade e a aplicação do produto nos usuários finais. Atualmente, o uso desta tecnologia

é limitado grandemente a capacidades inferiores a 500 mil toneladas anuais, embora

existam aplicações para um milhão de toneladas anuais (EIA, 2006).

Tabela 39 – Perspectivas globais para novos processos de produção siderúrgicos (conformação direta do aço)

2003-2015 2015-2030 2030-2050

Estágio de desenvolvimento P&D, demonstração Comercial Comercial

Custo de capital (US$/t) 200 150-200 150-200

Economia de energia 80% 90% 90%

Nota: investimento para tradicional moldador contínuo e hot Rolling é em torno USD 70/t de metal quente maior do que a moldagem direta.

Fonte: IEA (2006).

8.2.4 Resíduos de plástico como redutor

Atualmente, o carvão e o coque de carvão mineral são os principais agentes redutores

utilizados na produção do ferro, embora o uso de gás natural na produção de ferro-esponja

esteja ganhando espaço. Também é utilizado o carvão vegetal, nomeadamente na América

do Sul, em particular no Brasil, que é geralmente utilizado em fornos relativamente

pequenos.

A Alemanha e o Japão desenvolveram tecnologias para injeção de resíduos de plástico no

alto-forno, como substituto do coque e do carvão, atuando inclusive como agente redutor.

Geralmente, os resíduos de plástico necessitam de algum tratamento prévio, como um

processo de pelotização, para serem utilizados como carga de alto-forno. Esses resíduos

também podem ser adicionados aos fornos da coqueria. As experiências realizadas têm



mostrado que o uso de resíduos de plástico no forno da coqueria resulta em melhor

estabilidade do processo do que a utilização desses resíduos no alto-forno como substituto

do coque e do carvão. Por outro lado, o uso de resíduos de plástico na indústria siderúrgica

compete com outros usos desse material, entre os quais se inclui a própria reciclagem do

plástico, o seu uso em outras indústrias, como a indústria de cimento, e a incineração

convencional para geração de calor ou eletricidade.

A queima de resíduos de plástico emite CO2, seja ela feita em um incinerador de resíduos

convencional ou em um alto-forno siderúrgico. No entanto, o montante de energia

recuperado em um alto-forno é, geralmente, muito superior àquele recuperado por

incineração convencional. Além disso, a injeção de resíduos de plástico substitui,

parcialmente, o carvão do alto-forno, combustível este que produz elevadas emissões de

CO2, contribuindo dessa forma para a redução das emissões totais de CO2.

8.2.5 Seqüestro de carbono

O principal gás de efeito estufa emitido no processo siderúrgico é o dióxido de carbono

(CO2). Os altos-fornos são a maior fonte de CO2 no processo siderúrgico, sendo os principais

candidatos à aplicação de tecnologias de seqüestro de carbono. Cerca de 60% das emissões

de CO2 da siderurgia estão contidas nos gases de processo dos altos-fornos. Os fornos de

redução direta também são uma fonte de emissões, ainda que menos importante, embora

possam, igualmente, ser candidatos ao seqüestro de carbono. Os montantes de emissão de

CO2 associados à produção de uma tonelada de aço dependem da rota tecnológica

utilizada.

Nas plantas integradas, a maioria das emissões de CO2 (em torno de 70%) é proveniente da

produção do ferro-gusa no alto-forno. Montantes inferiores de emissões de CO2 derivam da

laminação e acabamento de produtos (12%), preparação do minério (12%) e da produção de

eletricidade e oxigênio (7%). Nas usinas semi-integradas baseadas em sucata, o volume

principal de emissões é proveniente do forno elétrico a arco (45%), laminação e

acabamento (36%) e da produção de oxigênio e eletricidade (16%).

Quanto ao seqüestro de carbono, é tecnicamente viável, através da utilização de

tecnologias disponíveis, descarbonizar os gases de alto-forno antes de utilizá-los como

combustível. Devido à baixa pressão do CO2 nos gases de alto-forno, a tecnologia de

absorção é a mais adequada para fazer o seqüestro do carbono. O CO2 seqüestrado não

poderá ser utilizado no processo siderúrgico e deverá ser transportado para ser utilizado

em outra aplicação ou armazenado.



Os gases de alto-forno contêm, tipicamente, em torno de 20% de CO2 e 21% de CO por

volume, sendo o restante basicamente composto de N2 (nitrogênio). A pressão desses gases

é baixa, em torno de 2 a 3 bar. O CO2 pode ser capturado antes ou após a combustão dos

gases. A concentração de CO2 após a combustão é em torno de 27% por volume,

significativamente superior à dos gases de exaustão de centrais geradoras termelétricas.

Outros processos em uma usina siderúrgica também podem ser candidatos à captura de

CO2, pré ou pós-combustão. Por exemplo, os gases de exaustão de um forno a oxigênio

contêm, tipicamente, 70% de CO e 16% de CO2.

Por sua vez, a composição dos gases de alto-forno vem mudando, em virtude da crescente

injeção de carvão, de gás natural e de resíduos de plástico. Como estes combustíveis

tendem a reduzir a temperatura no alto-forno, esse efeito é compensado pela injeção de

50 kg a 75 kg de oxigênio por tonelada de aço. O enriquecimento, com a injeção de

oxigênio, diminui a concentração de N2 nos gases de exaustão e aumenta a concentração

de CO, de CO2 e de H2.

Finalmente, na Tabela 40 podem ser observadas as perspectivas tecnológicas globais

apresentadas pela IEA, para a indústria siderúrgica mundial no que tange às principais

tecnologias com potencial de penetração futura na indústria siderúrgica mundial.

Tabela 40 – Perspectivas tecnológicas globais para a introdução de tecnologias na produção siderúrgica

Tecnologia/Parâmetro 2003-2015 2015-2030 2030-2050

Injeção de carvão

Estágio de desenvolvimento Comercial Comercial Comercial

Custo de capital (US$/t) 50-55 50 50


Injeção de plástico

Estágio de desenvolvimento Demonstração Comercial Comercial

Custo de capital (US$/t) 60-70 60 55


Seqüestro/armazenamento de CO2

Estágio de desenvolvimento Estudos Piloto/demonstração comercial

Custo de capital (US$/t) n.d. 120 110

Redução de CO2 75% 80% 85%

Fonte: IEA (2006)



9. Referências bibliográficas

Publicações

EPE [Empresa de Pesquisa Energética]. Balanço Energético Nacional 2008 – Ano base: 2007. Rio de Janeiro, RJ: EPE, 2008.

Fruehan, R. J.; Fortini, O.; Paxton, H. W.; Brindle, R. Theoretical Minimum Energies to Produce Steel for Selected Conditions.. Pittsburgh, PA: Carnegie Mellon University, 2000.

IBS [Instituto Brasileiro de Siderurgia]. Anuário Estatístico - Brazil Steel Databook. Rio de Janeiro, RJ: IBS, 2008.

IEA [International Energy Agency]. Energy Technology Perspectives 2006. Paris: OECD/IEA, 2006.

________________. Tracking Industrial Energy Efficiency and CO2 Emissions. Paris: OECD/IEA, 2007.

________________. Energy Technology Perspectives 2008. Paris: OECD/IEA, 2008.

Torres Filho, E.T e Puga, F.P. (organizadores). Perspectivas do Investimento 2007/2010. Rio de Janeiro, RJ: BNDES, 2007.

Worrell, E.; Neelis. M. World Best Practice Energy Intensity Values for Selected

Industrial Sectors. LBNL-62806, Rev.1. Berkeley, CA: Lawrence Berkeley National Laboratory, 2007.

Sites consultados

ABM - Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração. <http://www.abmbrasil.com.br/>

ABRACE - Associação Brasileira de Grandes Consumidores Industriais de Energia e de Consumidores Livres. < http://www.abrace.org.br/port/home/index.asp>

IBS - Instituto Brasileiro de Siderurgia. <http://www.ibs.org.br/index.asp>

IISI - International Iron and Steel Institute (atual World Steel Association). <http://www.worldsteel.org/>

V & M do Brasil – Vallourec & Mannesmann Tubes. <http://www.vmtubes.com.br/>

energia no setor siderúrgico - epe.gov.br · energia elétrica, petróleo e gás natural e ... as...

Documents