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Panorama do Setor Siderúrgico

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Estudo Prospectivo do Setor Siderúrgico

NT Carvão e Coque

Eduardo Osório Antônio C. F. Vilela

Carlos Hoffmann Sampaio

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Centro de Gestão e Estudos Estratégicos Presidenta Lucia Carvalho Pinto de Melo Diretor Executivo Marcio de Miranda Santos Diretores Antonio Carlos Figueira Galvão Fernando Cosme Rizzo Assunção

Projeto Gráfico Equipe Design CGEE Centro de Gestão e Estudos Estratégicos SCN Qd 2, Bl. A, Ed. Corporate Financial Center sala 1102 70712-900, Brasília, DF Telefone: (61) 3424.9600 Http://www.cgee.org.br

Este documento é parte integrante do Estudo Prospectivo do Setor Siderúrgico com amparo na Ação 51.4 (Tecnologias Críticas em Setores Econômicos Estratégicos) e Subação 51.4.1 (Tecnologias Críticas em Setores Econômicos Estratégicos) pelo Contrato de Gestão do CGEE/MCT/2008. Todos os direitos reservados pelo Centro de Gestão e Estudos Estratégicos (CGEE). Os textos contidos nesta publicação poderão ser reproduzidos, armazenados ou transmitidos, desde que citada a fonte.

Estudo Prospectivo para Energia Fotovoltaica: 2008. Brasília: Centro de Gestão e Estudos Estratégicos, Ano 200 p : il. ; 21 cm. 1. Energia – Brasil. 2. Energia Solar - Brasil. I. Título. II. Centro de Gestão e Estudos Estratégicos.

Estudo Prospectivo do Setor Siderúrgico: 2008. Brasília: Centro de Gestão e Estudos Estratégicos, 2008 24 p : il. 1. Carvão – Brasil. 2. Coque – Brasil. I. Centro de Gestão e Estudos Estratégicos. II. Título.

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Estudo Prospectivo do Setor Siderúrgico

Supervisão Fernando Cosme Rizzo Assunção, Diretor CGEE Horacídio Leal Barbosa Filho, Diretor Executivo da ABM Equipe, CGEE

Elyas Ferreira de Medeiros, Coordenador Bernardo Godoy de Castro, Assistente Consultor, CGEE

Marcelo de Matos, De Matos Consultoria Equipe, ABM

Gilberto Luz Pereira, Coordenador Ana Cristina de Assis, Assistente Comitê de Coordenação do Estudo

ABDI, ABM, Aços Villares, Arcelor Mittal BNDES CGEE, CSN FINEP, Gerdau IBRAM, IBS MDIC, MME Samarco Usiminas Valourec-Mannesmann, Villares Metals, Votorantim Comitê Executivo do Estudo

Elyas Ferreira de Medeiros, CGEE Gilberto Luz Pereira, ABM Horacídio Leal Barbosa Filho, ABM Lélio Fellows Filho, CGEE

Revisão

Elyas Ferreira de Medeiros, CGEE Bernardo Godoy de Castro, CGEE

Endereços CENTRO DE GESTÃO E ESTUDOS ESTRATÉGICOS (CGEE) SCN Quadra 2, Bloco A - Edifício Corporate Financial Center, Salas 1102/1103 70712-900 - Brasília, DF Tel.: (61) 3424.9600 / 3424.9636 Fax: (61) 3424.9671 E-mail: elyasmedeiros@cgee.org.br URL: http://www.cgee.org.br

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE METALURGIA E MATERIAIS (ABM) Rua Antonio Comparato, 218 – Campo Belo 04605-030 – São Paulo, SP Tel.: (11) 5534-4333 Fax: (11) 5534-4330 E-mail: gilberto@abmbrasil.com.br URL: http://www.abmbrasil.com.br

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SUMÁRIO

Resumo Executivo 6

Capítulo 1 ROTAS PARA PRODUÇÃO DO AÇO 7

Capítulo 2 CARVÃO MINERAL 9

(2.1) Conceito, Gênese e Classificações 9

(2.2) Principais Reservas e Produtos 9

(2.3) Lavra, Beneficiamento e Aspectos Ambientais 10

(2.4) Caracterização de Carvões para a Produção de Coque 10

(2.5) Caracterização de Carvões para a Injeção em Altos-Fornos 11

(2.6) Caracterização de Carvões para outros Processos de Redução 11

Capítulo 3 PROCESSO DE COQUEIFICAÇÃO 11

Capítulo 4 CARACTERÍSTICAS DO CARVÃO BRASILEIRO 12 Capítulo 5 SITUAÇÃO HISTÓRICA DO USO DE CARVÕES BRASILEIROS NA SIDERURGIA

15

(5.1) Lavra e Beneficiamento do Carvão de Santa Catarina para Coqueificação

15

(5.2) Lavra e Beneficiamento do carvão do Rio Grande do Sul para a

Redução Direta

16

Capítulo 6 SITUAÇÃO HISTÓRICA DA PRODUÇÃO DE COQUE NO BRASIL

17

Capítulo 7 SITUAÇÃO ATUAL DOS CARVÕES BRASILEIROS 17

Capítulo 8 SITUAÇÃO ATUAL DO CARVÃO ATUAL DO CARVÃO E COQUE NA SIDERURGIA BRASILEIRA

19

(8.1) Carvões Usados para a Coqueificação 19

(8.2) Carvões Usados para PCI 19

Capítulo 9 Retrospectiva e a Atualidade: o quê mudou? 20

(9.1) Não Utilização do Carvão de Santa Catarina para Coqueificação 20

(9.2) Não Utilização do Carvão do Rio Grande do Sul para Redução Direta

20

Capítulo 10 PRINCIPAIS TENDÊNCIAS DE IMPACTOS NA SIDERURGIA 21

(10.1) Para o Uso do Carvão Nacional na Siderurgia 21

(10.2) Na Área de Carvão e Coque 21

Capítulo 11 OPORTUNIDADES E DESAFIOS 21

Capítulo 12 RECOMENDAÇÕES 22

(12.1) Em Pesquisa & Desenvolvimento Tecnológico 22

(12.2) Industrial 22

(12.3) Em Inovação 22

(12.4) Recursos Humanos 22

(12.5) Ambiental 23

(12.6) Incentivo a Redes de Pesquisa 23

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6

Resumo Executivo

A Nota Técnica do Tema Carvão e Coque visa a, inicialmente, apresentar as

diversas possibilidades de inserção de carvão e coque nas rotas de produção de

aço. De forma resumida, serão definidos os principais conceitos de carvão, lavra,

beneficiamento, critérios para caracterização de carvões e processos de conversão

para uso na siderurgia. Entretanto, os principais objetivos são: apresentar as

perspectivas e entraves tecnológicos para o setor de carvão e coque na siderurgia,

tendências para os próximos anos, oportunidades e desafios para o setor produtor

e consumidor de carvão. Baseado nisso, e fazendo referência à situação atual e

passada da produção de carvão, (mineração e beneficiamento), serão feitas

recomendações às instituições setoriais (academia, empresas mínero-metalúrgicas)

e governo, a fim de melhorar a competitividade e sustentabilidade da siderurgia no

país, nos âmbitos econômico, social, cultural e ecológico.

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Capítulo 1 — ROTAS PARA PRODUÇÃO DO AÇO

Há quatro rotas principais para produção de aço, as quais estão esquematizadas na

Figura 1.

A primeira rota utiliza o Alto-forno e foi responsável por 65,5% da produção de

aço no mundo em 2006. No alto-forno, o ferro-gusa (também denominado

genericamente como ferro-primário) é produzido a partir da redução do minério de

ferro, utilizando-se carbono, principalmente na forma de coque e carvão

pulverizado, como agente redutor e combustível.

A segunda rota é chamada de Fusão-redutora, na qual o ferro-gusa é produzido

separadamente em duas ou mais etapas: pré-redução, em que o minério

permanece sólido, e fusão, formando como produtos ferro-gusa e escória. Essa rota

permite a utilização de carvões não-coqueificáveis em substituição ao coque. O

ferro-gusa é refinado posteriormente em conversores a oxigênio (BOF).

A terceira rota, Redução Direta, produz ferro metálico na forma sólida, chamado

ferro-esponja ou DRI (Direct Reduced Iron), utilizando carvões não coqueificáveis

ou gás natural como redutor/combustível. O DRI é usado juntamente com sucata

em fornos elétricos a arco (EAF). A rota quatro não utiliza redutor, pois o aço é

produzido a partir da reciclagem de sucata ferrosa em fornos elétricos.

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Figura 1 – Principais rotas de produção de aço. BF(Alto-forno),

BOF(Conversor a oxigênio) e EAF( Forno Elétrico a Arco).

A principal razão para o desenvolvimento de novos processos de redução e de

redução-fusão é evitar as etapas de coqueificação e sinterização antes do alto-

forno. O alto-forno, no entanto, ainda é um processo competitivo para a produção

de ferro primário e tem mostrado flexibilidade para adaptação às novas exigências

da siderurgia. Ainda hoje, 95% do ferro primário produzido no mundo usa o alto-

forno a coque. No Brasil, cerca de 75% do aço bruto é produzido em Usinas

Siderúrgicas Integradas que utilizam altos-fornos a coque.

Alto-forno Redução-fusão Redução Direta

Sucata

Sínter Minério bitolado

Coque Pelotas

ar

GN, óleo, PCI

BF

BOF BOF EAF

Pelotas Pelotas

Sucata Carvão

Forno de cuba

Forno rotativo Leito

fluidizado

Minério bitolado

Sucata

Pré-redução

Forno de redução-

fusão

Ferro-gusa Escória

O2 Ferro-gusa Escória

O2

Finos de minério

O2

Carvão

DRI

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Capítulo 2 – CARVÃO MINERAL

2.1 – Conceito, Gênese e Classificações

Carvão é uma rocha sedimentar combustível oriunda de matéria orgânica. Os

processos que convertem a matéria orgânica em combustíveis (ação de

microorganismos, pressão, temperatura e tempo), através de distintos e

consecutivos estágios, são chamados de carbonificação. Os estágios de formação

do carvão são os seguintes: vegetação, turfa, linhito (baixo grau de

carbonificação), carvão e antracito (alto grau de carbonificação).

Os carvões são divididos segundo a norma ASTM-D388 em quatro classes: linhítico,

sub-betuminoso, betuminoso e antracítico. A siderurgia brasileira a coque utiliza há

anos uma classificação baseada apenas na matéria volátil (MV) e que teve sua

origem na má aplicação da norma ASTM-D388. Nela os carvões são classificados

(em base seca) em alto voláteis (MV>31%), médio voláteis (24%<MV<31%) e

baixo voláteis (MV<20%).

2.2 – Principais Reservas e Produtos

Aproximadamente 80% das reservas de carvões no mundo situam-se no Hemisfério

Norte. Os maiores produtores são China, Estados Unidos, Rússia e Austrália, sendo

este o maior exportador de carvão para o mundo e também para o Brasil. O Brasil

não figura entre os importantes produtores de carvão, pois sua produção anual é

cerca de 0,1% da produção mundial.

O principal uso de carvão no mundo é para geração de eletricidade, com um

consumo de 2,9 bilhões de toneladas. O carvão para uso siderúrgico é o segundo

maior mercado deste produto no mundo, com um consumo anual de mais de 600

milhões de toneladas. O grande uso de carvão nessa área é na produção de coque

para emprego no alto-forno. Entretanto, somente cerca de 15% das reservas

mundiais de carvão possuem as propriedades requeridas para a coqueificação,

ocasionando um alto valor deste tipo de carvão no mercado internacional.

No Brasil, o maior consumo de carvão é justamente na produção de coque de alto-

forno. Deve ser salientado que, atualmente, todo o carvão para uso siderúrgico é

importado, com mais de 13 milhões de toneladas ao ano e a um custo de 1,7

bilhões de dólares. As 6 milhões de toneladas de carvão produzidas no Brasil são

predominantemente para geração de termoeletricidade.

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2.3 – Lavra, Beneficiamento e Aspectos Ambientais

A lavra de carvão pode ser a céu aberto ou subterrânea, conforme a profundidade

da camada de carvão a ser minerada.

O beneficiamento dos carvões tem por objetivo reduzir o teor de matéria inorgânica

(formadora das cinzas) e do enxofre dos carvões. A maior e mais importante parte

do carvão mundial é beneficiado por meio de equipamentos que utilizam como

princípio de beneficiamento a diferença de densidades entre a matéria orgânica

(menor densidade) e o rejeito. Os processos são divididos pela granulometria dos

carvões a serem beneficiados. No beneficiamento de grossos de carvão (<50 mm e

>2 mm), os principais equipamentos são os Jigues e os Ciclones a Meio-Denso.

Os principais problemas associados às Minas de Carvão e as Plantas de

beneficiamento podem ser resumidos a seguir:

- Áreas mineradas e não recuperadas;

- Depósitos de rejeitos não estocados devidamente;

- Contaminação da água da mina e água da planta de beneficiamento; com a

presença de lixívias ácidas provenientes da pirita do carvão;

- Minas de encosta não fechadas; e

- Bacias de sedimentação de finos sem o devido restauro.

2.4 – Caracterização de Carvões para a Produção de Coque

Para o processo de coqueificação é necessário que o carvão possua propriedades

coqueificantes, isto é, quando aquecido em ausência de ar ele deve amolecer,

inchar, aglomerar e, finalmente, solidificar na forma de um sólido poroso e rico em

carbono, chamado coque. Os carvões que formam coque são denominados carvões

coqueificantes.

Os fatores que norteiam a caracterização de um carvão metalúrgico estão

diretamente relacionados com a qualidade do coque, o que, por sua vez, é função

dos parâmetros de processo dos altos-fornos. O coque, para sua utilização na

redução de minério de ferro, via alto-forno, deve ter determinadas características

que são provenientes do carvão de origem. Em vista disso, a avaliação de um

carvão coqueificantes é constituída de ensaios analíticos de caracterização física,

petrográfica, química e de testes de laboratório (propriedades plásticas) que

tentam simular condições da prática industrial, baseados no processo de fabricação

do coque ou nas características exigidas para seu emprego no alto-forno.

11

A escassez de carvões coqueificáveis faz com que na maior parte do mundo,

inclusive no Brasil, se utilize uma mistura de vários tipos de carvões, cujo

somatório de suas propriedades possibilita produzir um coque adequado.

A siderurgia brasileira costuma empregar em suas misturas cerca de sete a dez

carvões diferentes, classificados como baixo, médio e alto volátil, que apresentam

distintas propriedades coqueificantes. Fatores econômicos são sempre levados em

consideração.

2.5 – Caracterização de Carvões para a Injeção em Altos-Fornos

A injeção de carvão pulverizado nas ventaneiras do alto-forno pode substituir uma

parte do coque necessário para a produção do ferro-gusa por carvão energético de

menor custo. O carvão para este fim não deve ter características aglutinantes, mas

deve ter restrições químicas (cinzas, enxofre, álcalis) similares ao do carvão para

coqueificação.

2.6 – Caracterização de Carvões para outros Processos de Redução

Os processos de Redução Direta, ou os processos de Redução-Fusão, permitem a

utilização de carvões não coqueificáveis mais baratos como fonte de energia e de

gás redutor. As características dos carvões (matéria volátil e cinzas) variam para

cada do tipo de processo. Há de se destacar o processo de redução direta com

redutor sólido, já testado no Brasil, que permite a utilização de carvões com altos

teores de cinzas e voláteis. Essa tecnologia foi passada para a Índia, que possui

carvões similares ao brasileiro.

Capítulo 3 – PROCESSO DE COQUEIFICAÇÃO

Basicamente, o processo de coqueificação consiste em um aquecimento de carvões

coqueificáveis, em ausência de ar, até cerca de 1100ºC. Ocorre, então, uma

decomposição térmica que dá origem aos produtos voláteis e a um resíduo sólido

carbonoso, macroporoso e de alta resistência mecânica, chamado coque. A

utilização dos produtos voláteis vai depender do tipo de processo de coqueificação

empregado.

O coque pode ser produzido em bateria de fornos com frente de coqueificação

vertical ou horizontal. Uma bateria é constituída por vários fornos agrupados

(visando economizar energia e espaço), formando uma unidade de produção. As

baterias de fornos de coque dividem-se entre aquelas que permitem ou não o

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aproveitamento dos subprodutos. Esses subprodutos líquidos processados originam

uma ampla variedade de produtos químicos comercializáveis. Os resíduos e os

gases são usados como combustíveis.

No Brasil, tradicionalmente, todas as usinas siderúrgicas produzem coque no

processo “Com-recuperação de Subprodutos” (by-products). Portanto, permitem a

coleta, para posterior tratamento, da matéria volátil liberada do carvão durante o

processo de coqueificação.

Em uma bateria sem-recuperação (non-recovery ), como os subprodutos não são

recuperados, o processo é chamado de fabricação de coque sem-recuperação e se o

gás residual é alimentado em uma caldeira de recuperação de calor que converte o

excesso de calor em vapor para geração de energia, o processo é chamado de

“sem-recuperação - com-recuperação de calor” ou non-recovery/heat-recovery –

(NRHR). A combustão interna dos hidrocarbonetos no forno parece eliminar todas

as emissões de hidrocarbonetos e, como os fornos são de pressão negativa, não

ocorrem vazamentos de quantidades apreciáveis de emissões. Esse tipo de

coqueria foi recentemente implantado no Brasil, na grande Vitória-ES.

Capítulo 4 – CARACTERÍSTICAS DO CARVÃO BRASILEIRO

Dados de 2005 fornecidos pelo Departamento Nacional de Produção Mineral - DNPM

apontam as reservas brasileiras com:

- 1x109 t reservas com economicidade demonstrada (parâmetros ONU);

- 6,6x109 t de reservas medidas;

- 10,7x109 t de reservas indicadas;

- 6,5x109 t de reservas inferidas;

- Reservas totais de 23,8x109t (somatório das medidas, indicadas e

inferidas); e

- Reservas totais de 32x109 t (publicações anteriores específicas de

carvão).

Observa-se nesses dados que há uma grande incerteza quanto às reservas efetivas

de carvão mineral no Brasil, devido à carência de dados geológicos que

demonstrem a verdadeira capacidade das reservas brasileiras. Os últimos estudos

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de prospecção realizados pela CPRM na região Sul foram no início da década de 80.

Há indícios de presença de carvão, e principalmente de turfa, nas regiões Norte e

Nordeste.

As jazidas brasileiras localizam-se na região Sul, sendo 78% das reservas no

estado do Rio Grande do Sul, seguido por Santa Catarina e menos de 1 % no

Paraná. Praticamente toda a produção de carvão no Brasil, cuja origem, meio a

meio, encontra-se nos estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina, é para

geração de energia elétrica em centrais térmicas da Região Sul.

A distribuição das jazidas de carvões no sul do Brasil é mostrada na Figura 2.

Figura 2 – Distribuição das jazidas de carvão no sul do país

Devido aos aspectos deposicionais, a qualidade dos carvões aumenta do sul do Rio

Grande do Sul para o norte do país. Como característica geral, os carvões da região

sul são carvões de baixo grau de carbonificação (rank), denominados

comercialmente como alto-voláteis, e apresentam um elevado teor de cinzas (cerca

de 50%) e teor variável de enxofre. O carvão bruto (ROM) do Rio Grande do Sul

(RS) possui em torno de 1% de enxofre, enquanto que o de Santa Catarina (SC)

cerca de 4% e no Paraná 7%. A matéria mineral disseminada na matéria orgânica

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torna o beneficiamento difícil e com baixo rendimento, com exceção do carvão do

Paraná que apresenta um melhor rendimento.

No Rio Grande do Sul as jazidas se distribuem ao longo da direção sudoeste-

nordeste. Nessa direção ocorre um aumento do rank do carvão e um aumento da

profundidade dos depósitos. O carvão de Candiota, por exemplo, apresenta poder

refletor (Ro) de 0,40% (sub-betuminoso) e o carvão da Jazida de Santa Terezinha

Ro=0,88% (betuminoso alto-volátil).

A maior jazida de carvão brasileira, a jazida de Candiota, com mais de 10 bilhões

de t de carvão, apresenta baixa liberação da matéria orgânica, em relação ao

material argiloso presente. Com isto, concentrados na ordem de 40%(teor de

cinza) são somente alcançáveis com baixas recuperações mássicas. Por outro lado,

o teor de enxofre fica normalmente abaixo de 2%, sendo que a maior parte deste

enxofre ocorre sob a forma de nódulos de piritas, bastante fáceis de serem

removidos. Esta jazida de carvão está sendo, atualmente, utilizada somente para

uso termoelétrico. Estão previstas instalações de mais 3 termoelétricas na região

nos próximos anos.

Mais ao norte de Candiota encontra-se a jazida do Iruí. Os carvões lá existentes,

apesar de apresentarem características de liberação da matéria orgânica melhor

que o carvão de Candiota, assim mesmo não apresenta qualidade suficiente para

utilização metalúrgica.

Seguindo na direção nordeste, encontra-se a jazida do Leão. Este carvão apresenta

grau de liberação da matéria orgânica suficiente para a geração de concentrados da

ordem de 15-20 de teor de cinzas, com recuperações mássicas suficientes para

viabilizar a abertura de novas minas. Estes carvões podem ser utilizados como

carvões para injeção em alto-fornos. Os teores de enxofre total, dos concentrados

esperados, seriam da ordem de 1%.

O estado de Santa Catarina apresenta, basicamente, 3 tipos diferentes de carvão:

Camada Barro Branco, Camada Irapuã e Camada Bonito.

A Camada Barro Branco apresenta características metalúrgicas para misturas na

formação de coques, e foi bastante utilizada nas décadas de 60 até o início da de

90. As jazidas, contudo, não são muito grandes e muitas delas são localizadas

próximo ao litoral, dificultando o licenciamento ambiental.

A Camada Irapuã apresenta pouca reserva, não representando potencial para uso

siderúrgico.

A Camada Bonito continua como uma incógnita para sua utilização metalúrgica. A

camada não é constante em termos de qualidade, sendo que o Carvão Bonito do

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norte de Santa Cataria apresenta qualidades completamente diferentes do Bonito

do sul do estado. É imprescindível um estudo mais aprofundado deste carvão.

Em estudos de prospecção geológica, realizados na década de 80, foram

descobertas duas jazidas no Rio Grande do Sul, a saber: Morungava/Chico-Lomã e

de Santa Terezinha, que apresentaram propriedades aglutinantes e que pelos

estudos da época, perfazem 25% das reservas de carvões brasileiros.

Estudos realizados com amostras de poço da jazida de Chico-Lomã mostraram que

o carvão possui fracas propriedades aglutinantes, podendo participar de misturas

para coqueificação, substituindo carvões “soft” importados. Amostras de furos de

sondagem de Santa Terezinha indicaram a existência de camadas com boas

propriedades coqueificantes. Entretanto, as melhores camadas se encontram em

profundidades entre 400 e 600m. Como essa jazida se localiza numa região de

lagoas, próxima ao litoral e sem infra-estrutura de transporte, o seu

aproveitamento seria bastante oneroso. Até o momento nenhuma companhia

mineradora demonstrou publicamente interesse na exploração dessas jazidas.

Capítulo 5 – SITUAÇÃO HISTÓRICA DO USO DE CARVÕES BRASILEIROS NA

SIDERURGIA

5.1– Lavra e Beneficiamento do Carvão de Santa Catarina para a

Coqueificação

Desde a década de 60 até aproximadamente 1990, a camada Barro Branco foi

lavrada para produção de carvão metalúrgico. Eram produzidas cerca de 25 Mt

(1985) do Carvão bruto ROM (run of mine) com 60-65% de cinzas (Cz) e 3% de

enxofre (S).

Num total de 11 empresas mineradoras, havia 19 lavras a céu-aberto e 25 lavras

subterrâneas.

O beneficiamento do ROM era em jigues na própria mineração, produzindo o

chamado carvão pré-lavado (CPL), com 32%Cz. O CPL era enviado ao Lavador

Capivari da Companhia Siderúrgica Nacional-CSN, sendo novamente beneficiado

em Ciclones de meio-denso para produção do carvão metalúrgico-CM e do carvão

energético-CE. O carvão metalúrgico continha 17% Cz e 1,8% S e o carvão

energético 35% Cz. Deve-se estacar o baixo rendimento do carvão metalúrgico,

apenas 5%.

Uso do carvão metalúrgico na Coqueificação

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O carvão metalúrgico foi utilizado nas coquerias das siderúrgicas brasileiras em

misturas com carvões importados. No início, num teor de 40%, e no final, em

1990, em até 7% na mistura. A principal causa para esse decréscimo foi a

estagnação da produção em 1 Mt/a.

Esse carvão apresentava como principais características negativas os altos teores

de cinzas e enxofre. Entretanto, como fator positivo, tinha uma desejada alta

fluidez.

As causas do fim do uso desse carvão foram: o fim da obrigatoriedade da compra

do carvão, que custava quase o dobro dos carvões importados, e da logística de

transporte, que era subsidiada pelo governo federal.

Aspectos ambientais da lavra

A mineração em Santa Catarina deixou um grande passivo ambiental,

principalmente devido aos antigos ”garimpos” de carvão no início do século

passado. A estocagem errada dos rejeitos de mineração ocasiona combustão

espontânea de pirita, lixiviação da pirita e danos ambientais.

5.2 – Lavra e Beneficiamento do carvão do Rio Grande do Sul para a

Redução Direta

Do início da década de 70 até, aproximadamente, 1990 foi operada a primeira

planta industrial do Processo de Redução Direta SL/RN da, então, Aços Finos

Piratini (AFP). No início foi lavrado o carvão da mina subterrânea de Charqueadas e

depois da mina a céu aberto de Recreio

O carvão ROM com 50% Cz era beneficiado em ciclone de meio denso na AFP, que

resultava num carvão redutor com 33% Cz e 0,7% S, características essas que

satisfaziam plenamente as exigências do processo: carvão tipo energético e não

aglutinante.

O início da “posta-em-marcha” do processo apresentou problemas operacionais

devido ao alto teor de cinzas do carvão e ao tipo de minério de ferro usado.

Entretanto, sucessivos trabalhos de pesquisa no Brasil e no exterior, junto com

testes industriais, adaptaram o processo ao carvão de alto teor de cinzas do Rio

Grande do Sul.

A principal causa da desativação da planta foi em função da pequena escala de

produção (60mil t/a), que não era econômica. Foi a primeira planta industrial

SL/RN no mundo a operar com tal tipo de carvão. O sucesso dessa planta,

operando com carvões de alto teor de cinzas, incentivou a implantação desse

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processo em países como Índia e África do Sul. A Índia hoje é o maior produtor de

ferro-esponja a partir do uso de carvões não-coqueificáveis.

Do ponto de vista ambiental, a lavra do carvão a céu aberto motivou o início da

recuperação de áreas mineradas.

Capítulo 6 – SITUAÇÃO HISTÓRICA DA PRODUÇÃO DE COQUE NO BRASIL

A produção de coque nas 5 usinas integradas brasileiras ficou estabilizada entre 7 e

8 Mt/a, produzida em 12 baterias de 1988 até 2006. Todas as coquerias eram do

tipo “com recuperação de sub-produtos” (recuperação de produtos carboquímicos).

Para suprir a falta de coque no mercado brasileiro, houve importação de coque

desde o final da década de 90, com cerca de 2 Mt/a.

Para suprir as necessidades das coqueiras, o Brasil importava cerca de 10 Mt/a,

basicamente dos EUA e Canadá. O carvão de Santa Catarina, da Polônia, Austrália e

URSS também faziam parte das misturas de carvões utilizadas para coqueificação.

A mistura base era composta da seguinte maneira: carvões tipos Médio Voláteis (

40-45%), baixo Voláteis (25-30%) e Alto Voláteis (20-25%). A mistura tinha

cinzas < 10% e enxofre < 1%.

Nessa época, o custo médio carvão importado era de 70 US$/t e o carvão Santa

Catarina custava 120 US$/t.

A qualidade do coque produzido era a seguinte:

Cz = 10%, S <1%

Indice de resistência a frio DI> 83

Indice de reatividade CRI < 33% e

Índice de resistência após a reação CSR > 55%

Capítulo 7 – SITUAÇÃO ATUAL DOS CARVÕES BRASILEIROS

Carvão de Santa Catarina

- Produção: 2,9 Mt/a

- Lavra e beneficiamento em SC: Subterrânea (principal) e Céu Aberto

- Nº de empresas, lavra a céu-aberto e subterrâneas: 12

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- Beneficiamento em jigues do carvão ROM

- Uso para fins energéticos

- Planta de beneficiamento do Lavador Capivari desativada

- Análise do carvão produzido:

- Direcionado para fins energéticos: CE 3.000 - 6.000 (kcal/kg)

- Finos para coque de fundição: 300.000 t

Carvões do Rio Grande do Sul

- Produção: 3,2 Mt/a

- Lavra do carvão gaúcho para produção de carvão energético: Minas a Céu Aberto

(Candiota, Faxinal, etc.).

- Empresas: CRM e Copelmi

- Maior Mineração: Mina de Candiota para uso termoelétrico. Produz carvão

energético com 50-55% cinzas

- Minas de Leão, Faxinal e Recreio:

- Beneficiamento: jigues

- Produtos: carvões com 20 a 35% cinzas

- Usos: para fins energéticos: 80% termoeletricidade e 20% combustíveis para

indústria (petroquímica, celulose, cimento)

Aspectos ambientais

• Santa Catarina

- Áreas degradadas em recuperação.

- Grande controle pelo órgão ambiental (FATIMA).

- Trabalhos de pesquisa envolvendo sindicato dos produtores e universidades

• Rio Grande do Sul

- Recuperação de todas as áreas mineradas pela Copelmi

- Cava da mina do Recreio: depósito de lixo urbano de 180 prefeituras.

- Planejamento de recuperação das áreas degradadas de Candiota, bem como o

controle das águas de mina.

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Capítulo 8 – SITUAÇÃO ATUAL DO CARVÃO ATUAL DO CARVÃO E COQUE NA

SIDERURGIA BRASILEIRA

8.1 – Carvões Usados para a Coqueificação

- Misturas obtidas somente com carvões importados (2006): 12 Mt

- Países: 40% Austrália, 29% EUA, 11% Canadá, 4% África Sul

- Tipos: 14% AV, 49% MV (mais nobres), 21% BV, 11% soft e 4% CP

- Em 2008: aumenta participação EUA (50%) e diminuição do Canadá

Coquerias

- Produção de coque (7,5 Mt) e nº de coquerias estáveis até 2006

- A partir de 2007 entrada em operação de 2 novas coquerias

- Em 2008 aumento da produção em + 2 Mt/a

- Implantação da nova coqueria tipo “non recovery/heat recovery” com

produção de 1MW de energia elétrica

- Importação de coque: leve declínio, em torno de 1,5 Mt/a

Qualidade do coque

- DI > 85%

- CRI~ 24-20 e CSR~ 65 – 70: Melhoria da qualidade do coque

8.2 – Carvões Usados para PCI.

- Misturas ou carvões individuais importados: 3,5 Mt/a

- Procedência: Austrália, Venezuela e Indonésia

- Normalmente misturas binárias

- Cinzas < 10% e S < 1%

- Tipos de carvões: principalmente BV e AV sem propriedades aglutinantes

- Sistema implantado em todos os altos-fornos a coque

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Capítulo 9 – Retrospectiva e a Atualidade: o quê mudou?

9.1 – Não Utilização do Carvão de Santa Catarina para Coqueificação

Razões: alto custo do carvão, corte dos subsídios federais e da obrigatoriedade do

consumo pelas siderúrgicas, diminuição dos impostos de importação de carvões.

Atualidade: Reservas do carvão Barro Branco em locais de difícil aprovação

ambiental (próximo ao litoral).

Logística de transporte e abastecimento para o centro do país desfavorável.

9.2 – Não Utilização do Carvão do Rio Grande do Sul para Redução Direta

Razão: fechamento no início da década de 90 da planta de Redução Direta da então

Aços Finos Piratini ( Siderbras), hoje Aços Especiais Piratini ( Gerdau).

9.3 – Da Produção de Poque e PCI

- Aumento da importação e custos de carvões para coqueificação e PCI

1980: 60-80 US$/t 2008: 200-300 US$/t

Razões: aumento da produção de aço via AF a coque e dos custos dos carvões.

- Alteração das misturas de carvões

Razões: Diversificação da oferta de tipos e procedências de carvões importados,

dificuldades de abastecimento e alto custo.

- Implantação de novos processos de coqueificação

Coqueria sem recuperação de subprodutos, Sol Coqueria - ES)

Razões: aumento da produção de aço via AF, envelhecimento das coquerias

existentes e aspectos ambientais.

- Melhoria da qualidade do coque

Razões: aumento da taxa de PCI e diminuição do coke-rate dos AF

- Implantação de PCI nos altos-fornos brasileiros

Aumento da importação de carvões para PCI

Aumento da produção de gusa mantendo estável a produção de coque

Razão: Substituições de PCI por coque nos Altos-Fornos.

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Capítulo 10 – PRINCIPAIS TENDÊNCIAS DE IMPACTOS NA SIDERURGIA

10.1 – Para o Uso do Carvão Nacional na Siderurgia

• Coqueificação e PCI:

• Participação de carvão nacional na mistura: Necessidade de beneficiamento,

escala de produção e logística.

• Em rotas alternativas ao Alto-Forno: Processos de Redução Direta e

Redução-Fusão

• Como combustível em processos siderúrgicos (ex: pelotização)

• O aumento da participação de carvão na matriz energética favorece a

produção de carvão para a siderurgia

10.2 – Na Área de Carvão e Coque

• Implantação de novos tipos de coquerias (non recovery/heat recovery)

devido ao menor impacto ambiental

• Utilização de carvões não-coqueificáveis (de menor custo) para PCI e em

rotas alternativas ao Alto-Forno (Processos de Redução Direta e Redução-

Fusão)

Capítulo 11 – OPORTUNIDADES E DESAFIOS

- Viabilização técnica e econômica de carvões nacionais com baixos teores de cinzas

e enxofre para coqueificação e PCI.

- Investimentos em novas minas e plantas de beneficiamento para geração de

carvões metalúrgicos (novas empresas).

- Criação de uma logística de transporte do carvão nacional da mina à siderúrgica.

- Viabilização econômica de rotas de produção de aço com carvões não-

coqueificáveis: Redução Direta (redutor sólido e gaseificação) e Redução-Fusão.

- Aumento da formação de RH para as áreas de produção, pesquisa e inovação

relacionadas ao carvão e coque.

- Otimização dos processos existentes para diminuição da emissão de CO2 e busca

de alternativas para sua captação e reutilização.

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Capítulo 12 – RECOMENDAÇÕES

12.1 – Em Pesquisa & Desenvolvimento Tecnológico

- Novos investimentos em exploração geológica de jazidas de carvão, pois faz

mais de 30 anos que não se executa nenhum furo para exploração geológica

de carvão neste país;

- Aumento do conhecimento em geologia e petrografia das atuais jazidas

conhecidas;

- Melhoria das técnicas de mecânica de rochas para o aumento do aproveitamento

das atuais jazidas (diminuição dos pilares de minas);

- Estudos de caracterização para o beneficiamento de carvões brasileiros, visando

às novas utilizações, principalmente na metalurgia;

- Fomento a projetos de pesquisa acoplados ao setor de produção de carvão e

coque (beneficiamento, combustão, gaseificação e coqueificação com carvões

nacionais) que sejam conclusivos desde o laboratório até a planta industrial;

- Investimento em modernização dos laboratórios de pesquisa em Carvão Mineral;

12.2 – Em Inovação

- Viabilização econômica de rotas de produção de aço com carvões não-

coqueificáveis: Redução Direta (redutor sólido e gaseificação) e Redução-Fusão.

12.3 – Industrial

- Melhoria das plantas e rotas de beneficiamento. As atuais plantas são antigas e

ineficientes;

12.4 – Recursos Humanos

- Suprir a carência de RH em nível técnico, superior e de pesquisa para atuar

nas usinas siderúrgicas e em instituições de pesquisa nas áreas relacionadas

ao carvão e coque. Sem RH não há inovação.

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- Abertura de editais por parte de agências de fomento para formação de doutores

no Brasil e no exterior em todas as áreas do Carvão Mineral.

12.5 – Ambiental

- Investimento em estudos de melhorias do passivo ambiental de minas de carvão,

principalmente em Santa Catarina;

- Otimização dos processos existentes para diminuição da emissão de CO2.

- Investimentos na captura e seqüestro de CO2, através de formação de novos

grupos de pesquisa e cooperação internacional.

12.6 – Incentivo a Redes de Pesquisa

- Fomentar a P&DI na área de carvão e coque aplicada aos processos siderúrgicos

através de redes cooperativas com participação obrigatória do setor industrial.

- Incentivo a realização de projetos de pesquisa em redes. Deve ser dito que existe

a Rede Carvão no Sul do Brasil, que congrega mais de 100 pesquisadores, alunos,

produtores e consumidores de carvão.