Panorama do Setor Siderúrgico

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1 Panorama do Setor Siderúrgico 0

2 Estudo Prospectivo do Setor Siderúrgico NT Carvão e Coque Eduardo Osório Antônio C. F. Vilela Carlos Hoffmann Sampaio 1

3 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 Estudo Prospectivo do Setor Siderúrgico: Brasília: Centro de Gestão e Estudos Estudo Estratégicos, Prospectivo 2008 para Energia Fotovoltaica: Brasília: Centro de Gestão e Estudos 24 Estratégicos, p : il. Ano 200 p : il. ; 21 cm. 1. Carvão Brasil. 2. Coque Brasil. I. Centro de Gestão e 1. Estudos Energia Estratégicos. Brasil. 2. Energia II. Título. Solar - Brasil. I. Título. II. Centro de Gestão e Estudos Estratégicos. Centro de Gestão e Estudos Estratégicos SCN Qd 2, Bl. A, Ed. Corporate Financial Center sala , Brasília, DF Telefone: (61) 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 (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. 2

4 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/ Brasília, DF Tel.: (61) / Fax: (61) elyasmedeiros@cgee.org.br URL: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE METALURGIA E MATERIAIS (ABM) Rua Antonio Comparato, 218 Campo Belo São Paulo, SP Tel.: (11) Fax: (11) gilberto@abmbrasil.com.br URL: 3

5 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 15 BRASILEIROS NA SIDERURGIA (5.1) Lavra e Beneficiamento do Carvão de Santa Catarina para 15 Coqueificação (5.2) Lavra e Beneficiamento do carvão do Rio Grande do Sul para a 16 Redução Direta Capítulo 6 SITUAÇÃO HISTÓRICA DA PRODUÇÃO DE COQUE 17 NO BRASIL Capítulo 7 SITUAÇÃO ATUAL DOS CARVÕES BRASILEIROS 17 Capítulo 8 SITUAÇÃO ATUAL DO CARVÃO ATUAL DO CARVÃO E 19 COQUE NA SIDERURGIA BRASILEIRA (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 20 Direta 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 4

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7 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. 6

8 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 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. 7

9 Alto-forno Redução-fusão Redução Direta Minério bitolado Coque Sínter Pelotas Pelotas Pré-redução Minério bitolado Pelotas Carvão Finos de minério Sucata Sucata GN, óleo, PCI O 2 BF ar Ferro-gusa Escória Forno de reduçãofusão O 2 Ferro-gusa O 2 Carvão Escória Forno de cuba Forno rotativo DRI Leito fluidizado Sucata BOF BOF EAF 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 altoforno. 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 altoforno a coque. No Brasil, cerca de 75% do aço bruto é produzido em Usinas Siderúrgicas Integradas que utilizam altos-fornos a coque. 8

10 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 altoforno. 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. 9

11 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. 10

12 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 11

13 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: - 1x10 9 t reservas com economicidade demonstrada (parâmetros ONU); - 6,6x10 9 t de reservas medidas; - 10,7x10 9 t de reservas indicadas; - 6,5x10 9 t de reservas inferidas; - Reservas totais de 23,8x10 9 t (somatório das medidas, indicadas e inferidas); e - Reservas totais de 32x10 9 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 12

14 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 13

15 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 sudoestenordeste. 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 (R o ) de 0,40% (sub-betuminoso) e o carvão da Jazida de Santa Terezinha R o =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 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 14

16 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 subterrâneas. lavras 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 15

17 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 16

18 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 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 17

19 - 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 (kcal/kg) - Finos para coque de fundição: 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. 18

20 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 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~ 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 19

21 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: US$/t 2008: US$/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. 20

22 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 nãocoqueificáveis: 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 CO 2 e busca de alternativas para sua captação e reutilização. 21

23 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 nãocoqueificáveis: Redução Direta (redutor sólido e gaseificação) e Redução-Fusão 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. 22

24 - 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 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 CO 2. - Investimentos na captura e seqüestro de CO 2, através de formação de novos grupos de pesquisa e cooperação internacional 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. 23