RESÍDUOS DE MINERAÇÃO: CENÁRIOS E DESAFIOS NO CONTEXTO BRASILEIRO

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1 RESÍDUOS DE MINERAÇÃO: CENÁRIOS E DESAFIOS NO CONTEXTO BRASILEIRO Gustavo Zen de Figueiredo Neves Programa de Pós-Graduação em Ciências da Engenharia Ambiental - EESC/USP, gustavozen@sc.usp.br; Ghislain Mwamba Tshibangu Programa de Pós-Graduação em Ciências da Engenharia Ambiental- EESC/USP, ghistshibangu@sc.usp.br; Valdir Schalch Professor Associado Dep. Hidráulica e Saneamento - EESC/USP, vschalch@sc.usp.br; Luciana Alves Rezende de Oliveira Profa. Dra. Coordenadora do Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental UNAERP, lroliveira@unaerp.br; RESUMO O setor de mineração é de grande importância econômica e social para o Brasil respondendo por 20% de exportações e 4,2% do produto interno bruto. O foco do presente trabalho são os rejeitos da mineração com vistas ao aperfeiçoamento da gestão de resíduos de mineração para municípios brasileiros. A pesquisa foi baseada em uma metodologia que combinou revisão exploratória bibliográfica sobre o tema de resíduos sólidos, especificamente de resíduos de mineração. Os resultados obtidos foram de ordem qualitativa referente a quatro cenários para planos municipais de gerenciamento integrado de resíduos de mineração. A quantificação do volume de resíduos sólidos gerados pela atividade de mineração é difícil devido à complexidade e à diversidade das operações e das tecnologias utilizadas nos processos de extração e beneficiamento das substâncias minerais. Além disso, as informações estão dispersas entre várias agências governamentais, tanto no âmbito federal quanto nos estados. Palavras-chave: Resíduos Sólidos; Plano Nacional de Resíduos; Ferro; Cenários. ABSTRACT The mining sector is of great economic and social importance to Brazil accounting for 20% of exports and 4.2% of gross domestic product. The focus of this work are the mining tailings for the improvement of mining waste management for municipalities. The research was based on a methodology that combined literature exploratory review on the subject of solid waste, specifically mining waste. The results were qualitative referring to four scenarios for municipal plans for integrated solid waste management mining. Quantifying the volume of solid waste generated by mining activity is difficult due to the complexity and diversity of operations and technologies used in the extraction processes and processing of mineral substances. In addition, information is scattered among various government agencies, both at the federal level and in the states. Key-words: Solid Waste; Brazilian Waste Plan; Iron; Scenarios.

2 1 INTRODUÇÃO O ferro (Fe) é o quarto elemento mais abundante da crosta terrestre, ocorrendo como constituinte em todas as classes minerais. Mais de 400 minerais apresentam Fe em teores detectáveis, cujas concentrações variam de menos de 1% a até mais de 70%. Esta diversidade existe devido a sua abundância e alta capacidade de oxidar, conforme o ambiente (Takehara, 2004). A Lei em seu artigo 13 item I, subitem k, define resíduos de mineração como: os gerados nas atividades de pesquisa, extração ou beneficiamento de minérios. De acordo com Mapa (2006), o termo minério de ferro deve ser usado, preponderantemente, para se referir a um agregado de minerais que está sendo ou poderá vir a ser explorado com vantagem econômica devido ao seu conteúdo de ferro. A extração do minério de ferro é de suma importância para a produção e consumo do aço. Cerca de 99% do minério de ferro produzido é utilizado na fabricação do aço e ferro fundido (DNPM, 2011). Atualmente, o minério de ferro ocupa o primeiro lugar na lista de produtos que geram as maiores rendas nas exportações brasileiras no setor da indústria mineral. Além disso, o minério de ferro também ocupa a primeira posição no que diz respeito à previsão de novos investimentos do setor mineral, para os anos de 2011 a 2015, conforme Figura 1. Figura 1: Investimentos do setor mineral por minério, em bilhões de US$. Fonte: IBRAM, 2011 (adaptado). O setor de mineração é de grande importância econômica e social para o Brasil respondendo por 20% de exportações e 4,2% do PIB. No país, são produzidos cerca de 80 minerais não-energéticas (IPEA, 2011), sendo o minério de ferro, nióbio, bauxita, manganês os minerais de maior destaque no cenário internacional (MME, 2011). 1.1 Reservas Brasileiras de Formação Ferrífera (Mineral Selecionado) No Brasil, a atividade metalúrgica do ferro foi exercida desde o início da colonização, quando a matéria prima ainda era inicialmente importada. Em 1876, a fundação da Escola de Minas de Ouro Preto proporcionou grande evolução na mineração de ferro, formando profissionais que ajudaram a instalar as primeiras usinas no país (Azevedo, 2007).

3 Atualmente, o Brasil ocupa o quarto lugar em relação às reservas mundiais, estimadas em 160 bilhões de toneladas, alcançando destas cerca de 29 bilhões de toneladas (aproximadamente 18%) (IBRAM, 2011). Considerando as reservas em termos de ferro contido, o Brasil assume lugar de destaque no cenário internacional devido ao alto teor nos minérios hematita, predominante no Pará, e itabirito, predominante em Minas Gerais (IBRAM, 2011). Conforme o DNPM (2011), Minas Gerais ocupa o primeiro lugar na distribuição de reservas de minério de ferro em nível nacional, com cerca de 67%. Em seguida, o Pará ocupa a segunda posição com 16%, seguido do Mato Grosso do Sul (15,5%). Os Estados Alagoas, Amazonas, Bahia, Ceará, Goiás, Pernambuco, Rio Grande do Norte e São Paulo somam 1,5%. Figura 2: Localização das principais minas de minério de ferro no Brasil. Fonte: Lamoso, 2001 (adaptado). 1.2 O beneficiamento do minério de ferro O processo de beneficiamento mais comumente utilizado do minério de ferro objetiva a redução e regularização da granulometria, remoção de ganga (parte do minério sem interesse econômico) e aumento da qualidade do produto final. O beneficiamento tem início com a fragmentação do mineral por meio da britagem e moagem, conforme Figura 3 (Milonas, 2006).

4 Figura 3: Etapas do processo de beneficiamento. O ROM (run-of-mine), ou minério bruto lavrado, passa pelo processo de beneficiamento, sendo a parte fina direcionada para a sinterização e a fração grossa rebritada na granulometria desejada. Após beneficiamento do minério bruto são gerados produtos granulares (6,3 < Ø < 31,5mm) e finos, estes últimos denominados sinter feed (0,15 < Ø < 6,3mm) e pellet feed (Ø < 0,15mm) (Guimarães, 2011). Segundo Gomes (2009), em geral quanto maior o teor de finos maior será o teor de contaminantes (sílica, alumina, etc). Na etapa de beneficiamento grandes quantidades de água são utilizadas para lavar e retirar as impurezas, sendo o produto desse processo apresentado em forma de lama. Da lama, produzida na moagem ou classificação, são separados o produto final daqueles economicamente pobres (rejeito) através de processos físicos e químicos (Milonas, 2006). 1.3 Geração de rejeitos de mineração Frequentemente, o mineral não pode ser comercializado tal como se apresenta na natureza, sendo necessários diversos processos de tratamento da rocha que o contém. Paralelamente ao beneficiamento do minério, ocorre a produção de materiais de descarte conhecidos como resíduos estéreis e rejeitos. Os rejeitos são resultantes do processo de beneficiamento físico do minério de ferro e também eventual tratamento químico. Assim como os resíduos estéreis, os rejeitos não possuem valor econômico, porém diferem dos rejeitos, pois estes últimos possuem grande quantidade de água Abraão (1979) e Losano (2006). De acordo com a NBR (ABNT, 2006), rejeito é todo e qualquer material não aproveitável economicamente, gerado durante o processo de beneficiamento de minérios. Milonas (2006) conceitua os rejeitos da mineração como subprodutos das atividades de extração das riquezas minerais, oriunda de minerais de ganga, que correspondem à porção mineral com pequeno ou nenhum valor econômico. A autora caracteriza os rejeitos de

5 minério de ferro, como sendo inertes, classificados como Classe III da NBR (ABNT, 2004), granulares, de baixa deformabilidade e boas condições de drenagem e resistência. Abraão (1987) apresenta algumas relações de minério e rejeito gerado durante o processo de mineração. Tabela 1: Relação entre a extração de minério e rejeito produzido. Minério Rejeito Ferro 2 1 Carvão 1 3 Fosfato 1 5 Cobre 1 30 Ouro Fonte: Abraão, 1987 e Boscov, 2008 (adaptado). Devido à complexidade e diversidade de processos de extração e beneficiamento de substâncias minerais, é difícil quantificar o volume de resíduos sólidos gerados pelas atividades mineradoras. Mesmo no Brasil, há escassas informações a respeito da geração de rejeitos de mineração, sobretudo o minério de ferro. O foco do presente trabalho foi, portanto, os rejeitos da mineração por ter informações acessível nas estatísticas nacionais de mineração do país. Optou-se por analisar no minério de maior destaque no cenário nacional em termos de investimentos, produção e exportação (DNPM, 2011). A substância mineral selecionada é o ferro. 2 MÉTODO O presente trabalho foi baseado em uma metodologia que combinou revisão exploratória bibliográfica sobre o tema de resíduos sólidos, especificamente de resíduos de mineração. Por meio desta metodologia, foram obtidos resultados qualitativos referentes a quatro cenários para planos municipais de gerenciamento integrado de resíduos de mineração e atividades das centrais municipais em resíduos sólidos, com sugestões para aperfeiçoamento da gestão de resíduos de mineração para municípios brasileiros. 3 RESULTADO E DISCUSSÃO Na presente seção serão apresentados quatro cenários de resíduos de mineração ilustrados em diagrama de blocos. 3.1 Cenário I Figura 4: Diagrama de blocos para cenário I. Neste cenário, os resíduos de mineração são provenientes das atividades de mineração. Estes são armazenados no local de extração, coletados por transportadores (sendo por vezes serviços terceirizados) e, por fim, dispostos. Este passo a passo vale também para resíduos provenientes de mineradoras.

6 3.2 Cenário II Figura 5: Diagrama de blocos para cenário II. Neste cenário, os resíduos de mineração provenientes das atividades de mineração passam por um processo de triagem. Os resíduos reaproveitáveis serão reutilizados. O restante irá para a disposição final. Este cenário diz respeito aos minérios não perigosos. 3.3 Cenário III Figura 6: Diagrama de blocos para cenário III. Neste cenário, os resíduos de mineração provenientes das atividades de mineração passam por um processo de triagem. Dependendo da umidade, os resíduos são transportados de diferente forma sendo o transporte por tubulação para resíduos úmidos e transporte por veículos motorizados para resíduos secos. Em seguida, realize-se um segundo processo de triagem. Os resíduos classificados como inerte são vendidos para construtoras (barragens), pois apresentam um valor econômico. Os resíduos não perigosos seguem para a disposição final (aterro sanitário ou industrial). Quanto aos resíduos perigosos, estes devem ser dispostos num aterro industrial. 3.4 Cenário IV

7 Figura 7: Diagrama de blocos para cenário IV. Neste cenário, os resíduos de mineração provenientes das atividades de mineração passam por um processo de triagem. Dependendo da presença de substâncias químicas, os resíduos seguem por processos diferentes. Os resíduos desprovidos de substâncias químicas seguem para o uso enquanto os com substâncias químicas são encaminhados para disposição. No entanto, antes de serem dispostos, os resíduos passarão por mais um processo de triagem. Os considerados inertes podem ser reaproveitados na construção civil, principalmente na edificação de barragens. 3.5 Disposição de rejeitos de mineração No Brasil, a disposição de rejeitos em forma de polpa ainda é a técnica comumente usada e requer grandes estruturas de terra (barragens) para sua disposição. Este tipo de disposição, como é sabido, pode acarretar impacto ao meio ambiente e riscos associados, assim como outras formas de disposição. Na NBR (ABNT, 2006), barragem é definida como qualquer estrutura que forme uma parede de contenção de rejeitos, para sedimentos e/ou para formação do reservatório de água. Barragem é definida como qualquer estrutura barramento, dique ou similar que forme uma parede de contenção de rejeitos, de resíduos e de formação do reservatório de água (MILONAS, 2006). Para a Lei Federal (Brasil, 2010), barragem é qualquer estrutura em um curso permanente ou temporário de água para fins de contenção ou acumulação de substâncias líquidas ou de misturas de líquidos e sólidos, compreendendo o barramento e as estruturas associadas. Para a deposição dos rejeitos granulares a construção mais favorável é a de barragens por aterro hidráulico, sendo o próprio rejeito utilizado para a construção dos alteamentos. Esta técnica permite a construção de alteamentos sucessivos na barragem, mas exige a aplicação de princípios geotécnicos durante o seu projeto e construção, porque o comportamento da barragem pode ser afetado pela velocidade do fluxo de rejeitos, concentração da lama, propriedades mecânicas dos rejeitos e das características de deposição. A construção de barragens de rejeito pode ser feita com material compactado trazido de áreas de empréstimo e pelo próprio rejeito na construção de barragens, pelo baixo custo, disponibilidade do material e facilidade construtiva. Quando construídas com o próprio rejeito, comportam-se como aterros hidráulicos, que são estruturas construídas pelo transporte e deposição do solo em meio aquoso. A maior desvantagem desta técnica é que o lançamento hidráulico de rejeitos provoca segregação hidráulica - processo fundamental na construção de aterros hidráulicos, afetando diretamente a distribuição granulométrica e as condições de fluxo ao longo da praia. Outro problema é a formação de potenciais focos

8 de liquefação, provocada por vibrações no terreno devido ao desmonte com explosivos próximos a barragens, alteamentos muito rápidos, aumentando o risco de ruptura. Os métodos de construção de barragens de rejeitos alteadas com o próprio rejeito são as seguintes: - Método de alteamento à montante; - Método de alteamento à jusante; - Método de linha de centro. Para os três casos, inicialmente é feito um dique de partida com material de empréstimo e ao longo do tempo são construídos os alteamentos. Os rejeitos são lançamentos ao longo da crista dos diques por ciclone ou séries de pequenas tubulações, para que haja uma formação uniforme da praia. A sedimentação das partículas dá-se em função do seu tamanho e densidade, isto é, as partículas mais finas e leves ficam em suspensão e transportam-se para o centro da barragem, e as partículas mais grossas e pesadas sedimentam-se rapidamente mais próximo ao dique. A diferença entre estes métodos está na direção do alteamento em relação ao dique inicial. Figura 8: Métodos construtivos de barragens de rejeitos. Nos métodos a jusante e por linha de centro usam-se normalmente ciclones, cujo material de maior granulometria (underflow) é empregue na construção dos alteamentos e os materiais finos (overflow) é depositado no dique. Os rejeitos são depositados pela técnica de aterro hidráulico, que quando aplicada ao alteamento a montante, facilita a execução da barragem tornando este método mais econômico e, por esta razão, o mais utilizado pelas mineradoras. Entretanto, não é possível a implantação de drenagem interna, o que pode levar a instabilidade e piping (erosão) da estrutura, caso haja infiltração de água no talude. Como

9 alternativa a este problema tem sido empregado o método de alteamento por linha de centro que garante um controle geotécnico maior às barragens. 7 CONSIDERAÇÕES A quantificação do volume de resíduos sólidos gerados pela atividade de mineração é difícil devido à complexidade e à diversidade das operações e das tecnologias utilizadas nos processos de extração e beneficiamento das substâncias minerais. Além disso, as informações estão dispersas entre várias agências governamentais, tanto no âmbito federal quanto nos estados não existe, por exemplo, um controle sistemático e em escala nacional sobre a quantidade de estéreis gerados pela atividade de mineração. Levando em conta as necessidades da atual e das futuras gerações, seguem sugestões importantes, entre as quais se destacam, pela relevância, a questão dos resíduos sólidos e suas implicações para o meio ambiente e a saúde humana: Apoio a medidas de acompanhamento, fiscalização e controle de barragens da mineração; Promoção de inventário sobre minas abandonadas ou órfãs em todo o território nacional, objetivando criar um programa nacional para as áreas impactadas; Desenvolvimento de programas de incentivo a reciclagem, reuso e reaproveitamento dos materiais provenientes de recursos minerais; Medidas de apoio e incentivo à utilização mais eficiente dos recursos hídricos nos processos produtivos, incluindo o tratamento de efluentes e o aumento da recirculação da água, com levantamentos periódicos sobre o uso de água na indústria mineral. REFERÊNCIAS ABNT (2004). Resíduos sólidos Classificação. NBR 10004, Associação Brasileira de Normas Técnicas, São Paulo, SP. 71 p. ABNT (2006). Mineração Elaboração e apresentação de projeto de barragens para disposição de rejeitos, contenção de sedimentos e reservação de água. NBR 13028, Associação Brasileira de Normas Técnicas, São Paulo, SP. 6 p. ABRAÃO, P. C. Sobre a deposição de rejeitos de mineração no Brasil. Simpósio sobre barragens de Rejeitos e disposição de resíduos industriais e de mineração, REGEO 87, Rio de Janeiro-RJ, p. 1-9, AZEVEDO, U.R. (2007). Patrimônio geológico e geoconservação no Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais: potencial para a criação de um geoparque da UNESCO. Tese de Doutorado. Instituto de Geociências, Universidade Federal de Minas Gerais. 211 p. BRASIL. Lei Federal Nº , de 2 de agosto de Instituiu a Política Nacional de Resíduos Sólidos; altera a Lei nº 9.605, de 12 de fevereiro de 1998; e dá outras providências. BOSCOV, M. E. G. Geotecnia Ambiental. São Paulo: Oficina de Textos, p DNPM (2011). Departamento Nacional de Produção Mineral. Ministério de Minas e Energia. Ferro/Aço pp.

10 GOMES, R. C. (2009). Caracterização tecnológica no aproveitamento do rejeito de minério de ferro. Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, MG, Brasil. 220 p. GUIMARÃES, N.C (2011). Filtragem de rejeitos de minério de ferro visando a sua disposição em pilhas. Dissertação de Mestrado, Curso de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Minas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG, 129 p. IBRAM (2011). Informações e análises da economia mineral brasileira, 6ª edição. Instituto Brasileiro de Mineração, disponível em Acessado em 15 de junho de IPEA (2012). Diagnóstico dos Resíduos Sólidos da Atividade de Mineração de Substâncias Não Energéticas. Relatório de Pesquisa. Brasília-DF; 46p. LAMOSO, L.P. (2001). A exploração de minério de ferro no Brasil e no Mato Grosso do Sul. São Paulo, Tese Doutorado em Geografia. Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras, Universidade de São Paulo. 309 p. LOZANO, F.A.E. (2006). Seleção de locais para barragens de rejeito usando o método de análise hierárquica. Dissertação de Mestrado. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Departamento de Engenharia de Estruturas e Fundações. São Paulo, SP. 128 p. MAPA, P.S. (2006). Rota de processo para o underflow da deslamagem de minério de ferro do concentrador da Samarco Mineração S.A.. Dissertação de Mestrado. Curso de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Minas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG. 172 p. MILONAS, J. G. Análise do Processo de Reconstituição de Amostras para a Caracterização do Comportamento de Barragens de Rejeitos de Minério de Ferro em Aterro Hidráulico. Dissertação de Mestrado. Publicação G.DM-148/06, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília. Brasília, MME. (2011). Plano Nacional de Mineração 2030: Geologia, Mineração e Transformação Mineral. TAKEHARA, L. (2004). Caracterização geometalúrgica dos principais minérios de ferro brasileiros fração Sinter Feed. Tese de Doutorado. Instituto de Geociência, Programa de Pós-Graduação em Geociências, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, RS. 403 p.

11 ANEXO 1: Registro de Armazenamento de resíduos de mineração. 1 REGISTRO DE ARMAZENAMENTO 2 PERÍODO 3 FOLHA 4 NOME DA ENTIDADE 5 ENDEREÇO 6 TIPO DE RESÍDUO 7 GERADOR/ORIGEM 8 QUANTIDADE Entrada Saída Estoque 9 LOCAL DE ARMAZENAMENTO 10 OBSERVAÇÕES 11 RESPONSÁVEL NOME: VISTO: