Monografia Especialização Felipe Leonardo de Aguiar - Final

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MINAS

Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais

Curso de Especializao em Engenharia de Recursos Minerais

MONOGRAFIA

Reduo do Impacto Ambiental Atravs da Recuperao dos Ultrafinos de

Minrio de Ferro - Uma Reviso

Autor: Felipe Leonardo de Aguiar

Orientador: Prof. Paulo Roberto de Magalhes Viana

Maio 2013

Felipe Leonardo de Aguiar

Reduo do Impacto Ambiental Atravs da Recuperao dos Ultrafinos de

Minrio de Ferro - Uma Reviso

Monografia apresentada Universidade

Federal de Minas Gerais, como requisito

parcial para obteno do ttulo de Ps-

Graduao em Engenharia de Recursos

Minerais.

rea de concentrao: Tecnologia Mineral.

Professor orientador: Paulo Roberto de

Magalhes Viana.

Belo Horizonte

Universidade Federal de Minas

Maio 2013

622 Aguiar, Felipe Leonardo de

A282r Reduo do impacto ambiental atravs da recuperao dos ultrafinos de

2013 minrio de ferro [manuscrito] : uma reviso / Felipe Leonardo de Aguiar.-

2013.

ix, 50 f. : il.

Orientador: Paulo Roberto de Magalhes Viana.

Monografia apresentada Universidade Federal de Minas Gerais,como.

Requisito parcial para a obteno do ttulo de Ps-Graduao em Engenharia

de Recursos Minerais.

Bibliografia: f.56-59

1. Engenharia de minas. 2. Minrios de ferros. 3. Tecnologia mineral. I.

Viana, Paulo Roberto de Magalhes II. Universidade Federal de Minas Gerais.

Faculdade de Filosofia. III. Ttulo.

i

DEDICATRIA

Dedico este trabalho

a minha me Maria do Carmo, ao meu irmo Gabriel e a minha namorada Viviane.

ii

AGRADECIMENTOS

- Ao Prof. Paulo Viana, meu orientador, pela sua ateno e pacincia durante a

preparao deste trabalho.

- Ao Departamento Nacional de Produo Mineral - DNPM pelo incentivo e

oportunidade a capacitao.

- Aos colegas de sala pelo convvio.

- Aos membros da Banca Examinadora, pela leitura do texto e pelas sugestes

oferecidas ao trabalho.

iii

SUMRIO

1. INTRODUO .......................................................................................................... 1

2. OBJETIVO E RELEVNCIA .................................................................................. 2

3. DESENVOLVIMENTO ............................................................................................. 3

3.1 Dados e Produo do Minrio de Ferro no Brasil e no Mundo .............................. 3

3.2 Mineralogias do Minrio de Ferro ........................................................................ 11

3.2.1 Minerais Portadores de Ferro e Contaminantes de Minrio de Ferro........ 11

3.3 O Beneficiamento de Minrio de Ferro ................................................................ 15

3.4 Lamas de Minrio de Ferro .................................................................................. 20

3.4.1 Gerao das Lamas .................................................................................... 22

3.4.2 Influncia das Lamas no Processo de Beneficiamento .............................. 23

3.5 A Concentrao de Minrios Ultrafinos ............................................................... 25

3.5.1 Circuitos de Flotao para Recuperao de Ultrafinos Abordagem de

Pease et al. (2005) ............................................................................................... 26

3.5.2 Aplicao da Concentrao Magntica na Recuperao dos Ultrafinos ... 30

3.5.3 Resultados de Estudos Recentes ................................................................ 38

3.6 A Necessidade de Recuperao de Minrios Ultrafinos ...................................... 40

3.7 Lamas geradas pelas principais usinas do Quadriltero Ferrfero ........................ 49

4. CONCLUSES ......................................................................................................... 53

5. SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS .................................................. 55

6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................... 56

iv

LISTA DE FIGURAS

Figura 3.1: Percentuais de exportao das principais substncias minerais em 2009.

Anurio Mineral Brasileiro 2010 ano-base 2009, DNPM. ............................................... 7

Figura 3.2: Total das exportaes e importaes minerais no Brasil (IBRAM, 2012). ... 8

Figura 3.3: Total das exportaes e importaes minerais em Minas Gerais (IBRAM,

2012). ................................................................................................................................ 8

Figura 3.4: Principais pases compradores de minrio de ferro brasileiro 2012

(IBRAM, 2012). ............................................................................................................... 9

Figura 3.5: Evoluo das exportaes brasileiras de Minrio de Ferro- perodo de 2004 a

2011 (IBRAM, 2012). ...................................................................................................... 9

Figura 3.6: Fluxograma de beneficiamento de minrio de ferro de uma mina localizada

no Quadriltero Ferrfero. ............................................................................................... 16

Figura 3.7: Aumento da rea superficial devido diminuio do tamanho da partcula.

(Turrer, 2004) ................................................................................................................. 23

Figura 3.8: Possveis efeitos de partculas muito finas na flotao. (Oliveira, 2006

apud Klassen e Mokrousov, 1963) ................................................................................. 24

Figura3.9: Viso tradicional finos no flotam (Pease et al., 2005) - Adaptado. ...... 26

Figura 3.10: Ilustrao do desempenho conceitual de um circuito moagem/flotao

(Pease et al., 2005) - Adaptado. ...................................................................................... 29

Figura 3.11: Diagrama esquemtico do processo de Separao Magntica (Svoboda,

2003) Adaptado. .......................................................................................................... 31

Figura 3.12: Campo magntico uniforme (A) e (B) convergente, apresentando o

gradiente de campo, (Luz, 2004). ................................................................................... 32

Figura 3.13: Fora Magntica gerada por diferentes separadores magnticos sobre

partculas de hematita em funo do tamanho de partcula (Svobova, 2003) Adaptado.

........................................................................................................................................ 34

Figura 3.14: Representao esquemtica do Separador Magntico tipo Jones industrial

(Vieira, 2008). ................................................................................................................ 35


(Wills, 2006). .................................................................................................................. 35

Figura 3.16: Representao esquemtica da matriz do Separador Magntico Jones

industrial (Wills, 2006). .................................................................................................. 36

v

Figura 3.17: Matriz e matriz obstruda por magnetita. Arquivo Pessoal ........................ 37

Figura 3.18: Localizao das barragens inseridas na Poltica Nacional de Segurana de

Barragens (DNPM, 2012). .............................................................................................. 44

Figura 3.19: Localizao das barragens de minrio de ferro inseridas na Poltica

Nacional de Segurana de Barragens (DNPM, 2012). ................................................... 45


Nacional de Segurana de Barragens (DNPM, 2012). ................................................... 46

Figura 3.21: Barragens cadastradas at dezembro de 2012 por tipo de atividade (FEAM,

2012). .............................................................................................................................. 47

Figura 3.22: Barragens cadastradas por classe e por atividade (FEAM, 2012).............. 48

Figura 3.23: Imagem do programa TrackMaker com a localizao georefernciada das

principais barragens de rejeito de mineraes de ferro no Quadriltero Ferrfero/Minas

Gerais. ............................................................................................................................. 51

Figura 3.24: Imagem Google Earth com localizao das principais barragens de rejeito

de mineraes de ferro no Quadriltero Ferrfero/Minas Gerais. ................................... 52

vi

LISTA DE TABELAS

Tabela 3.1: Produo de minrio de ferro em 2010 e Reservas Mundiais 2011. ............. 4

Tabela 3.2: Reservas de minrio de ferro no estado de Minas Gerais (Anurio Mineral

Brasileiro 2010 ano-base 2009, DNPM). ......................................................................... 5

Tabela 3.3: Previso de produo, importao, exportao e consumo de minrios

ferrosos 2015 /2022/ 2030. (Adaptado SGM, 2011). ..................................................... 10

Tabela 3.4: Principais propriedades e caractersticas dos minerais portadores de ferro e

contaminantes de minrio de ferro. Adaptado (Dana e Hurlbut Jr., 1974). .................... 14

Tabela 3.5: Classificao de Tamanhos proposto por Sivamohahn (1990) Adaptado. 20

Tabela 3.6: Classificao de Tamanhos proposto por Somasundaran (1980) Adaptado.

........................................................................................................................................ 20

Tabela 3.7: O efeito do tamanho das partculas sobre a separabilidade magntica

(Svoboda, 2003). ............................................................................................................ 33

Tabela 3.8: Resultados de estudos recentes sobre o tema recuperao de ultrafinos. .... 39

Tabela 3.9: Classificao de Categoria de Risco e Dano Potencial Associado (DNPM,

2012). .............................................................................................................................. 43

Tabela 3.10: Classificao das barragens de minerao identificadas em MG (DNPM,

2012). .............................................................................................................................. 43

Tabela 3.11: Classificao das barragens de minrio de ferro identificadas em MG.

(DNPM, 2012). ............................................................................................................... 45

Tabela 3.12: Levantamento de Dados de 2010, relao das principais minas/usinas com

localizao das barragens no estado de Minas Gerais. Sad69. Dados obtidos junto a

FEAM, DNPM e profissionais que atuam na minerao de ferro. ................................. 50

vii

LISTA DE ABREVIAES

CNRH Conselho Nacional de Recursos Hdricos

COPAM Conselho Estadual de Poltica Ambiental

DN Deliberao Normativa

DNPM Departamento Nacional de Produo Mineral

FEAM Fundao Estadual do Meio Ambiente

IBRAM Instituto Brasileiro de Minerao

ITM Instalao de Tratamento de Minrios

MDIC Ministrio de Desenvolvimento, Importao e Comrcio

MME Ministrio de Minas e Energia

S.M. Separao Magntica

USGS United States Geological Survey

ROM Run of Mine

UF Underflow

OF Overflow

US Under size

OS Over size

%RM Percentual de Recuperao em Massa

m Micrmetro

viii

RESUMO

A necessidade de aumento da recuperao das reservas minerais, a reduo dos volumes

de rejeito enviados s barragens de rejeito associado crescente dificuldade de obteno

de locais e licenas ambientais para as mesmas, so alguns dos fatores que tornam o

beneficiamento das lamas uma alternativa para o aumento da recuperao metalrgica

do ferro, capaz de unir o ambientalmente correto, o uso racional dos recursos naturais

disponveis e o lucro.

Atualmente, as barragens de rejeito so condio sem a qual no se viabiliza a

instalao e operao das usinas beneficiamento de minrio de ferro.

Resguardadas as particularidades de cada mina e minrio, os estudos j realizados

demonstram a existncia da viabilidade tcnica para a recuperao e concentrao das

milhes de toneladas de ferro ultrafinos de minrio de ferro que so descartados nas

barragens de rejeito todos os anos (aproximadamente 48,9 milhes de metros cbicos de

rejeito de minrio de ferro foram descartados em 2010).

Na presente monografia buscou-se a realizao de uma reviso da literatura sobre a

possibilidade de recuperao do ferro ultrafino. Reuniram-se os estudos de casos

realizados em mineraes, presente no Quadriltero Ferrfero em Minas Gerais, na

ultima dcada, realizando um levantamento com dados das principais usinas e suas

respectivas barragens.

Palavras-chave: ultrafinos de minrio de ferro, lamas, minrio de ferro, Quadriltero

Ferrfero, barragem, rejeitos, impacto ambiental.

ix

ABSTRACT

The need to increase the recovery of mineral reserves, reducing the volume of waste

sent to tailings dams associated with the increasing difficulty of obtaining local and

environmental permits for them, are some of the factors that make the processing of

slimes an alternative to increased metallurgical recovery of iron, with ability of uniting

the environmentally correct, the rational use of natural resources and profit.

Nowadays, the tailings dams are a condition without which no viable installation and

operation of the plants processing of iron ore.

Considering the particularities of each mine and ore, the existing studies demonstrate

the existence of technical feasibility for the recovery and concentration of the millions

of tons of iron ultrafines iron ore which are discarded to tailings dams every year

(approximately 48.9 million cubic meters of iron ore tailings were discarded in 2010).

This monograph sought to carry out a literature review on the possibility of recovery of

ultrafine iron. Rejoined the case studies in minings, in the Quadriltero Ferrfero in

Minas Gerais, in the last decade about the mentioned subject. Conducted a survey with

data from the main plants and their respective tailing dams.

Key-words: ultrafines iron ore, slimes, iron ore, Quadriltero Ferrfero, dams, tailings,

environmental Impact.

1

1. INTRODUO

Esto localizadas no Quadriltero Ferrfero de Minas Gerais as mais importantes

reservas e empresas de minerao de minrio de ferro do Brasil. Marcada pela rigidez

locacional das reservas, a indstria extrativa mineral do minrio de ferro foi e

responsvel pela migrao e fixao de comunidades em busca de trabalho, prximas s

minas que so constitudas. Nesse contexto histrico, a minerao de minrio de ferro

iniciou suas atividades com utilizao de tcnicas rudimentares e a intensa aplicao do

trabalho braal, viabilizada pela existncia de reservas de minrio de alto teor, que

simplesmente necessitavam de adequao granulomtrica e classificao de tamanhos.

Com a exausto das reservas de alto teor e a demanda crescente pelo bem mineral,

foram desenvolvidos estudos e tecnologias capazes de beneficiar/concentrar minrios

pobres (itabiritos) que antes eram descartados como estril, ou ate mesmo ignorados e

no contabilizados como reservas. Mesmo com os avanos tecnolgicos atuais, milhes

de toneladas de minerais teis so descartados anualmente das usinas de beneficiamento

para as barragens de rejeito.

De fato, a minerao faz uso de um bem mineral no renovvel, demonstrando a

necessidade de criao de metodologias para maximizao do aproveitamento das

reservas minerais, com a reduo do impacto ambiental pela reduo do volume de

slidos depositados nas barragens de rejeito e consequentemente o aumento da vida til

das mesmas.

A deslamagem uma operao largamente utilizada para minrio de ferro, visando

preparao para etapas posteriores de concentrao como a flotao, atravs da retirada

de partculas ultrafinas, as quais ocasionam um excessivo consumo de reagentes devido

a sua alta superfcie especfica, ou at mesmo o recobrimento da superfcie do mineral a

ser flotado, impedindo a exposio de sua superfcie aos reagentes necessrios no

processo por um fenmeno conhecido na literatura por slimes coating. Devido baixa

eficincia de separao dos ciclones, um percentual considervel das partculas

ultrafinas de ferro so arrastadas/perdidas para a frao das lamas.

2

2. OBJETIVO E RELEVNCIA

O objetivo da presente monografia a realizao de uma reviso da literatura sobre a

recuperao do ferro contido nos ultrafinos perdidos para o overflow do processo de

deslamagem.

O uso racional dos recursos naturais no renovveis um desafio constante das

empresas de minerao de minrio de ferro. Associado a isso a minerao busca o

equilbrio entre sua existncia e meio ambiente com a reduo dos impactos ambientais

geradas por sua atividade. O processamento do ferro contido nas lamas se apresenta

como mais uma alternativa, capaz de unir o ambientalmente correto, o uso racional dos

recursos naturais disponveis e a maximizao do lucro.

3

3. DESENVOLVIMENTO

3.1 Dados e Produo do Minrio de Ferro no Brasil e no Mundo

Em 2010, a China importou quase 60% de todas as exportaes mundiais de minrio de

ferro e foi responsvel pela produo total de cerca de 60% de ferro gusa do mundo. O

principal fator da qual depende a expanso da indstria internacional de minrio de

ferro atualmente o consumo desse bem mineral pela China, que tem como indicadores

chave o consumo de minrio de ferro, o comrcio internacional, bem como a produo

do mesmo e do ferro-gusa. O mercado mundial de minrio de ferro deve continuar com

a alta demanda at pelo menos 2015, haja vista o longo perodo de tempo requerido para

levar as minas a produo, devido escassez de mo de obra qualificada, e a

nacionalizao crescente dos recursos naturais. (Jorgenson, 2012)

Segundo Jesus (2011) no Sumrio Mineral 2011 DNPM, as reservas brasileiras

totalizam 20,4 bilhes de toneladas e esto localizadas, em sua quase totalidade, nos

estados de Minas Gerais (teor mdio de 43,6% de Fe), Par (teor mdio de 67,6%) e

Mato Grosso do Sul (teor mdio de 55,6%). A produo mundial de minrio de ferro em

2010 foi de cerca de 2,4 bilhes de toneladas. A produo brasileira representou 15,5%

da produo mundial. Minas Gerais (69,9%) e Par (27,2%) foram os principais estados

produtores. Os produtos gerados foram: granulados (12,8%) e finos (87,2%), estes

distribudos em sinterfeed (57,8%) e pelletfeed (29,4%).

A Tabela 3.1 apresenta as estimativas de reservas e a produo mundial de minrio de

ferro:

4

Tabela 3.1: Produo de minrio de ferro em 2010 e Reservas Mundiais 2011.

Paises Reservas (106t)

2010 2011e

2011e

China 1.070 1.200 23.000

Australia 433 480 35.000

Brasil 372 390 29.000

India 230 240 7.000

Russia 101 100 25.000

Ucrania 78 80 6.000

Africa do Sul 59 55 1.000

Estados Unidos 50 54 6.900

Canada 37 37 6.300

Ir 28 30 2.500

Sucia 25 25 3.500

Cazaquisto 24 24 3.000

Venezuela 14 16 4.000

Mexico 14 14 700

Mauritania 11 11 1.100

Outros 48 50 12.000

Total 2.590 2.800 170.000

Fontes: DNPM/DIPLAM; USGS - Mineral Commodity Summaries - 2012

(e) Dados estimados

Produo (106t)

O Anurio Mineral Brasileiro de 2010 ano-base 2009, publicado pelo Departamento

Nacional de Produo Mineral DNPM, apresenta os dados estatsticos completos das

reservas medidas, indicadas, inferidas e lavrveis de todas as substncias minerais

presentes no Brasil. Em consulta aos dados estatsticos do Ferro no estado de Minas

Gerais, separados em 38 municpios, so apresentados na Tabela 3.2, as reservas

medidas, indicadas, inferidas e lavrveis em toneladas, com seus respectivos teores

mdios. interessante notar que Mariana se apresenta como a maior reserva medida e

lavrvel de minrio de ferro seguido de Itabira e Ouro Preto.

5

Tabela 3.2: Reservas de minrio de ferro no estado de Minas Gerais (Anurio Mineral

Brasileiro 2010 ano-base 2009, DNPM).

Minrio Teor Minrio Teor Minrio Teor Minrio Teor

(t) % Fe (t) % Fe (t) % Fe (t) % Fe

MINAS GERAIS 14.342.413.087 t 49,89% 10.639.832.726 t 48,05% 29.545.675.593 t 46,00% 8.821.044.926 t 50,67%

Alvorada de Minas 449.128.000 37,59 150.803.000 32,46 118.069.000 32,00 - -

Antnio Dias 4.915.940 50,68 3.461.228 51,58 2.671.121 50,00 2.389.150 55,42

Baro de Cocais 833.120.795 52,08 548.669.181 48,44 592.508.393 53,00 149.370.437 64,82

Bela Vista de Minas 338.425.906 55,51 481.027.790 50,82 - - 317.257.636 36,38

Belo Horizonte 6.785.600 53,79 6.714.560 53,61 - - 12.000.000 53,33

Belo Vale 39.737.925 50,06 71.700.000 50,00 115.100.000 50,00 20.386.459 50,09

Bom Sucesso do Sul 22.903.225 39,71 176.390.688 37,70 743.218.067 35,00 - -

Brumadinho 529.225.573 57,96 342.837.966 54,15 754.030.987 48,00 375.066.722 62,05

Caet 250.678.267 60,87 103.350.257 50,77 165.484.457 49,00 212.582.000 63,98

Catas Altas 608.824.755 49,91 604.820.085 48,33 1.459.019.656 54,00 608.475.210 49,93

Conceio do Mato Dentro 677.254.000 39,74 1.089.365.000 39,00 3.398.719.400 39,00 - -

Congonhas 54.251.201 49,84 34.054.000 50,67 266.230.000 45,00 88.305.201 50,16

Desterro do Melo 1.912.125 58,80 225.322 65,36 - - - -

Guanhes 345.067.000 41,91 110.642.000 41,62 91.394.000 41,00 282.267.400 41,94

Ibirit 4.934.725 55,78 7.888.058 58,18 1.000.000 50,00 3.700.000 54,05

Igarap 37.082.416 62,83 11.230.441 62,36 32.308.045 63,00 38.639.455 62,8

Itabira 1.344.325.368 52,13 621.893.595 50,92 640.911.678 50,00 837.027.807 54,39

Itabirito 954.213.706 52,79 396.155.817 51,61 145.745.770 50,00 583.922.773 52,97

Itatiaiuu 69.123.505 55,58 120.691.404 55,23 261.421.115 54,00 155.483.411 55,48

Itana 1.273.456 57,47 9.144.907 60,94 114.829.914 61,00 9.378.196 60,94

Joo Monlevade 284.106.973 47,05 120.248.892 52,66 98.881.969 8,00 - -

Mariana 2.658.905.786 43,17 1.381.616.897 43,35 15.707.635.791 45,00 1.442.440.427 43,55

Mateus Leme 20.939.090 57,67 8.317.188 57,77 5.615.125 59,00 27.366.277 57,28

Nova Lima 549.991.909 61,54 781.637.767 64,27 892.534.340 60,00 818.867.831 61,33

Oliveira 5.824.548 63,55 - - - - - -

Ouro Preto 1.355.238.843 48,76 1.730.150.075 47,50 2.479.481.608 48,00 755.804.558 47,76

Passa Tempo 9.810.000 66,97 - - - - - -

Poos de Caldas - - 30.000 72,00 40.000 65,00 30.000 72,00

Rio Acima 11.575.240 61,87 630.000 61,00 61.642.500 61,00 - -

Rio Piracicaba 31.467.227 47,17 5.570.379 53,24 1.737.000 68,00 1.912.892 68,00

Sabar 24.632.812 55,14 52.423.384 35,47 46.203.676 17,00 2.858.823 63,01

Santa Barbar 1.010.891.665 56,93 365.982.072 50,9 397.434.432 50,00 393.847.952 58,52

Santa Maria de Itabira 26.383.200 67,00 2.481.200 67,00 71.200 67,00 3.103.630 67,00

So Gonalo do Rio Abaixo 1.276.083.181 55,49 750.818.323 52,12 301.932.349 51,00 710.873.304 52,06

So Joaquim de Bicas 23.194.000 54,98 45.412.000 40,54 187.479.000 34,00 23.194.000 54,98

Sarzedo 476.120.000 42,04 498.302.000 41,92 449.725.000 42,00 944.422.000 41,94

Senhora do Porto 3.993.750 36,42 5.147.250 36,42 12.600.000 36,00 - -

Uberaba 71.375 1,00 - - - - 71.375 1,00

Medida Indicada Inferida Lavrvel

RESERVAS (1)

UNIDADES DA

FEDERAO/MUNICPIOS

Reserva

Ainda segundo o Anurio Mineral Brasileiro de 2010 ano-base 2009 DNPM, o

mercado consumidor de Produtos Brutos em 2009, apresentou uma distribuio

regional com participao percentual de MG (83,30%), MS (15,64%), PI (0,32%), CE

(0,29%), AM (0,15%), PB (0,10%), SP (0,09%), DF (0,06%), No Informado (0,05%).

Distribudos aos setores de consumo/uso com participao percentual de Siderurgia

(81,14%), Extrao e Beneficiamento de Minerais (16,97%), Fundio (0,67%),

Cimento (0,53%), Ferro-ligas (0,34%), Tratamento de gua/Esgoto (0,17%),

Construo Civil (0,10%), Outros Produtos Qumicos (0,08%).

6

O mercado consumidor de Produtos Beneficiados em 2009 apresentou uma

distribuio regional com participao percentual de MG (7,31%), ES (2,12%), SP

(1,87%), RJ (1,50%), PA (0,55%), MA (0,41%), MS (0,13%), PR (0,02%), BA

(0,02%), MT (0,01%), Mercado Externo (79,99%), No Informado (6,07%).

Distribudos aos setores de consumo/uso com participao percentual de Siderurgia

(91,09%), Pelotizao (1,56%), Extrao e Beneficiamento de Minerais (1,38%),

Cimento (0,05%), No Informado (5,92%).

De acordo com o Ministrio de Desenvolvimento, Indstria e Comrcio Exterior

MIDC, o Brasil adota a classificao por fator agregado, para o grau de elaborao do

produto nas exportaes e importaes. Nesse conceito, as mercadorias so classificadas

como produto bsico (bens primrios) ou industrializado, sendo este ltimo grupo

subdividido em semimanufaturado e manufaturado.

Em 2009 o Ferro se apresentou em posio de destaque com 64% de participao na

pauta de exportao total dos bens minerais. Sendo a distribuio deste em 85% como

bens primrios, que guardam suas caractersticas prximas ao estado em que so

encontrados na natureza, ou seja, com um baixo grau de elaborao, 32% nos bens

Semimanufaturados que ainda no esto em sua forma definitiva de uso, pois devero

passar por outro processo produtivo para se transformarem em produto manufaturado e

61% nos bens Manufaturados.

A Figura 3.1 apresenta grficos com a participao percentual das principais substncias

minerais na pauta de exportaes brasileiras em 2009.

7

Figura 3.1: Percentuais de exportao das principais substncias minerais em 2009.

Anurio Mineral Brasileiro 2010 ano-base 2009, DNPM.

Segundo dados apresentados pelo Instituto Brasileiro de Minerao IBRAM, o

minrio de ferro teve 80,16% de participao na exportao total de minerais no Brasil

em 2012, conforme apresentado na Figura 3.2, no havendo a importao do mesmo

nesse perodo, o que confirma a auto-suficincia em suprir a demanda interna do pas

com o bem mineral. Observa-se que comparando apenas com os dados de produo do

8

estado de Minas Gerais, o minrio de ferro sofre pouca variao representando 79,46%

da exportao, conforme pode ser observado na Figura 3.3.

Figura 3.2: Total das exportaes e importaes minerais no Brasil (IBRAM, 2012).

Figura 3.3: Total das exportaes e importaes minerais em Minas Gerais (IBRAM,

2012).

Ainda segundo dados apresentados pelo Instituto Brasileiro de Minerao IBRAM, a

China se destaca como o maior comprador do minrio de ferro brasileiro o que

demandou 45,78% de toda a exportao desse bem mineral no ano de 2012. Os

principais pases compradores de minrio de ferro Brasileiro em 2012 so apresentados

na Figura 3.4.

9

Figura 3.4: Principais pases compradores de minrio de ferro brasileiro 2012 (IBRAM, 2012).

So apresentadas na Figura 3.5 a evoluo da exportao de minrio de ferro nos

ltimos 8 anos, conforme dados do IBRAM.

Ano

To

nela

das (

t)

Figura 3.5: Evoluo das exportaes brasileiras de Minrio de Ferro- perodo de 2004 a

2011 (IBRAM, 2012).

10

O Plano Nacional de Minerao 2030 estima que a produo de minrio de ferro,

considerando o consumo interno e os pases importadores da oferta brasileira, tomando

como referncia a participao nas exportaes, poder alcanar 585 Mt em 2015, 795

Mt em 2022, e 1.098 Mt em 2030. A Tabela 3.3 apresenta a previso do minrio de

ferro para os anos de 2015, 2022 e 2030. Este tambm prev com base na taxa de

crescimento do consumo nacional, que a demanda interna ser de 157 Mt em 2015, 213

Mt em 2022, e atingir 301 Mt em 2030; tal demanda dever ser atendida plenamente

pela produo prevista para os respectivos anos. Para as pelotas, considerou-se que a

atual percentagem (10%) da produo consumida internamente pelas siderrgicas

integradas prevalecer at 2015, passando a 15% em 2022 e 20% em 2030, em razo da

gradual diminuio de granulados na produo brasileira de minrio de ferro,

especialmente na regio Sudeste (SGM, 2011).

Tabela 3.3: Previso de produo, importao, exportao e consumo de minrios

ferrosos 2015 /2022/ 2030. (Adaptado SGM, 2011).

Minrio 2008 2015 2022 2030

Produo Mt 351 585 795 1.098

Importao Mt 0 0 0 0

Exportao Mt 231 428 582 797

C. Aparente Mt 120 157 213 301

Ferro

11

3.2 Mineralogias do Minrio de Ferro

3.2.1 Minerais Portadores de Ferro e Contaminantes de Minrio de Ferro

Normalmente, o ferro ocorre associado ao dixido de carbono, oxignio, enxofre ou

silcio formando carbonatos, xidos, sulfetos e silicatos, respectivamente. A ocorrncia

de ferro nativo rara, sendo encontrado somente em meteoritos, basaltos da ilha de

Disko, a oeste da Groenlndia, e sedimentos carbonceos do Missouri, EUA (CRISTIE

& BRATHWAITE, 1997).

xidos e hidrxidos de ferro consistem em um arranjo de ons de ferro, ons O2-

e OH -,

de maneira que quase todos existem na forma cristalina. O grau de ordenao estrutural

e o tamanho do cristal dependem das condies em que estes foram formados (Sales,

2012).

Segundo Dana e Hurlbut Jr. (1974), os principais xidos so: hematita (-Fe2O3),

magnetita (-Fe3O4) e maghemita (-Fe2O3). Representando os oxihidrxidos, podem-se

citar: goethita (-FeOOH), akaganeta (-FeOOH), lepidocrocita (-FeOOH), feroxihita

(-FeOOH) e ferrihidrita (Fe5HO8.4H2O).

Atualmente, em algumas jazidas de minrio de ferro, associadas a baixos teores de

corte, chega-se a lavrar minrios contendo patamares de 50% de minerais de ganga em

sua composio mineralgica. Alguns minerais de ganga so grandes contaminantes dos

processos de beneficiamento, e so em sua maior proporo descartados para as

barragens de rejeito. O principal mineral de ganga presente nas jazidas de minrio de

ferro o quartzo (SiO2), contudo, nota-se quase sempre a presena de determinada

proporo de caulinita (Al4(Si4O10)(OH)8) e gibsita (Al(OH)3), dentre outros silicatos e

aluminos-silicatos.

Os principais representantes destas classes, presentes no minrio de ferro dos depsitos

brasileiros, so a hematita (Fe2O3), magnetita (Fe3O4) e a goethita (HFeO2).

12

Do ponto de vista do beneficiamento de minrios, cada um desses minerais apresenta

comportamentos distintos mediante as foras fsicas atuantes nas operaes unitrias

dos processos industriais. As propriedades diferenciadoras so utilizadas para que haja a

separao entre os minerais, dentre as quais podemos destacar, a densidade, a cor, a

susceptibilidade magntica.

A Tabela 3.4 apresenta as caractersticas e propriedades dos minerais portadores e

contaminantes de minrio de ferro.

14

Tabela 3.4: Principais propriedades e caractersticas dos minerais portadores de ferro e contaminantes de minrio de ferro. Adaptado (Dana e

Hurlbut Jr., 1974).

Imagem Minerais Frmula Qumica Composio Classificao Clivagem Fratura Dureza Densidade (g/cm) Brilho CorSusceptibilidade

Magntica

Hematita Fe2O3 70% Fe; 30% O xido {0001} e {1011}Subconchodal a

ausente 5,5 e 6,5 5,26

Metlico a

esplndido

Castanho-

avermelhada a pretoParamagntico

Magnetita Fe3O4 ou FeFe2O4 72,4% Fe; 27,6% O xido IndistintaSubconchodal a

ausente6 5,18 Metlico

Preto com

tonalidades do

marrom ao cinza

Ferromagntico

Goethita HFeO262,9% Fe; 27,0% O e

10,1% H2Oxido {010} Ausente 5 a 5,5 4,37

Adamantino a

submetlico

castanho-amarelado

a castanho-escuroParamagntico

Quartzo SiO2 46,7% Si; 53,3% O Silicato Imperfeita segundo

{1011} ou {0111}Conchoidal 7 2,65 Vtreo Qualquer Diamagntico

Caulinita Al4(Si4O10)(OH)839,5% Al2O3; 46,5% SiO2

e 14% H2OFilossilicato Perfeita {001} - 2 e 2,5 2,6 a 2,63

Terroso, opaco ou

nacarado

Frequentemente

brancoDiamagntico

Gibsita Al(OH)362,8 a 65,3% Al2O3; 31,8

a 34,12% PPCHidroxido

Perfeita {010} e

menos perfeita a

imperfeita {100} e

{111}

Conchoidal 2,3 a 2,4 2,5 e 3,5Vtreo, nacarado e

sedoso

Incolor, branco a

cinza, amarelo,

vermelho, castanho

Diamagntico

15

3.3 O Beneficiamento de Minrio de Ferro

Cada jazida de minrio de ferro tem sua caracterstica nica e exclusiva no mundo,

solues prontas so procuradas anos aps anos, pelos aventureiros que decidem

investir em minerao, mas ao contrrio de uma indstria que utiliza uma matria-prima

e previsivelmente gera um produto final, a minerao trabalha com o desconhecido,

realiza estudos, controla as incertezas e tem que aceitar a realidade do minrio que ali se

encontra depositado.

Inmeras so as variveis que cercam o minrio de ferro dando a este o status de nico e

incomparvel ao que convm mencionar a dureza, granulometria, composio qumica,

abrasividade, mineralogia, liberao dos gros minerais, entre outras.

Segundo as Normas Reguladoras da Minerao NRM (DNPM, 2002), o

beneficiamento de minrios tem como objetivo o tratamento visando preparar

granulometricamente, concentrar ou purificar minrios por mtodos fsicos ou qumicos

sem alterao da constituio qumica dos minerais, e este deve otimizar o processo

para obter o mximo aproveitamento do minrio e dos insumos, observadas as

condies de economicidade e de mercado, desenvolvendo a atividade com a

observncia dos aspectos de segurana, sade ocupacional e proteo ao meio ambiente.

Com a exausto das reservas de alto teor e a demanda crescente pelo bem mineral,

foram desenvolvidos estudos e tecnologias capazes de beneficiar/concentrar minrios

pobres (itabiritos). O beneficiamento mineral que antes se simplificava em

fragmentao e classificao foi obrigado a evoluir, pois os minrios j no atendiam s

especificaes qumicas e granulomtricas que o mercado exigia.

Diante desse fato, as jazidas de minrio de ferro necessitam da realizao de estudos de

caracterizao mineral, que buscam diagnosticar o comportamento do minrio frente s

operaes de processamento, que iro adequar e concentrar estes minrios as

especificaes exigidas pelo mercado consumidor.

Os estudos de caracterizao de minrios so ento realizados em pequena escala com

ensaios de bancadas, bem como continuamente em ensaios de planta piloto com

16

amostras de grande volume. Os ensaios de bancada so realizados em bateladas com

amostras representativas do minrio que sero lavrados da mina para alimentar a usina.

Inmeros ensaios so realizados, testando as variveis que envolvem cada processo ao

qual o minrio poder ser submetido para a produo do concentrado final. A partir dos

melhores resultados obtidos so definidas as condies e parmetros que podero ser

submetidos esses minrios. Os resultados tambm so utilizados para definio de uma

rota de processamento que ser utilizada em escala piloto, visando simular a operao

industrial.

Como exemplo do beneficiamento de minrio de ferro de uma mina localizada no

Quadriltero Ferrfero, apresenta-se o memorial descritivo (projeto) das etapas as quais

o minrio submetido para a produo de pellet feed como concentrado final, a gerao

de rejeito e lamas, conforme fluxograma apresentado na Figura 3.6.

Para mineroduto

1

2

3

4

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8

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29

30

31

9 10

Figura 3.6: Fluxograma de beneficiamento de minrio de ferro de uma mina localizada

no Quadriltero Ferrfero.

17

Etapas do processo:

1- Grelha vibratria

2- Britador primrio de mandbulas

3- Silo de alimentao do peneiramento primrio

4- Peneiramento primrio

5- Britador secundrio giratrio

6- Silo de alimentao do peneiramento de classificao

7- Peneiramento de classificao

8- Britador tercirio giratrio

9- Pilha de regularizao

10- Silo de alimentao da prensa de rolos

11- Prensa de rolos

12- Pilha de homogeneizao

13- Moagem

14- Hidrociclonagem de classificao

15- Hidrociclonagem de deslamagem de 15

16- Clulas mecnicas de flotao rougher

17- Clulas mecnicas de flotao scavenger I

18- Clulas mecnicas de flotao scavenger II

19- Colunas de flotao cleaner

20- Colunas de flotao recleaner

21- Colunas de flotao scavenger

22- Hidrociclonagem de deslamagem de 4

23- Colunas de flotao rougher

24- Colunas de flotao cleanear

25- Colunas de flotao scavenger

26- Hidrociclonagem de adensamento

27- Remoagem

28- Hidrociclonagem de classificao da remoagem

29- Espessamento de produtos

30- Espessamento de rejeitos e lama

31- Disposio de rejeitos (Barragem de rejeitos)

18

O presente circuito alimentado por minrio transportado da mina em caminhes que

basculam em um grelha de abertura de 150mm. O oversize (OS) desta grelha alimenta

uma britagem primria realizada em britador de mandbulas. O material britado se junta

com o undersize (US) da grelha e juntos alimentam um silo que faz distribuio do

minrio num peneiramento primrio. O OS deste peneiramento alimenta um britador

secundrio cnico cujo produto retorna ao peneiramento primrio como carga

circulante. O US do peneiramento primrio alimenta um peneiramento de classificao.

O OS do peneiramento de classificao alimenta ento uma britagem terciria que

realizada em britadores cnicos. O produto da britagem terciria retorna ao

peneiramento de classificao constituindo uma carga circulante.

O US do peneiramento de classificao forma uma pilha pulmo. O material retomado

da pilha pulmo alimenta as prensas de rolos.

O produto das prensas de rolos alimenta moagem de bolas. O produto da moagem ser

classificado em baterias de hidrociclones classificadores. O underflow (UF) dos

hidrociclones retornar a moagem, constituindo a carga circulante da moagem. O

overflow (OF) alimenta a deslamagem.

A deslamagem, em hidrociclones, realizada em duas etapas. Todo este material

alimenta hidrociclones de 15. O UF destes hidrociclones alimenta um circuito de

flotao (flotao de finos) que realizado em clulas mecnicas e colunas. Este

material alimenta o estgio rougher. O rejeito rougher alimenta o primeiro scavenger,

cujo rejeito alimenta o segundo scavenger. Os concentrados do primeiro e segundo

scavenger retornam ao estgio rougher e o rejeito do segundo scavenger rejeito final.

Os estgios rougher e scavengers sero realizados em clulas de flotao mecnicas. O

concentrado rougher encaminhado para as colunas cleaner. O concentrado cleaner

alimenta as colunas recleaner cujo concentrado constituir o pellet feed. Os rejeitos

cleaner e recleaner alimentam um novo estgio scavenger. O concentrado deste

scavenger retorna ao estgio cleaner e o rejeito rejeito final.

19

O OF dos hidrociclones de deslamagem de 15 alimentam o segundo estgio de

deslamagem que realizado em hidrociclones de 4. O OF destes hidrociclones a

lama encaminhada para o espessamento. O UF alimenta um segundo circuito de

flotao em colunas. Este UF alimenta o estgio rougher cujo concentrado segue para o

estgio cleaner. O concentrado cleaner constitui o pellet feed. Os rejeitos rougher e

cleaner so encaminhados para o estgio scavenger. O concentrado scavenger retorna ao

rougher e o rejeito ser rejeito final.

Os dois concentrados (pellet feed) alimentam uma hidrociclonagem de adensamento. O

OF desta ciclonagem alimenta o espessamento de produtos. O UF alimenta a remoagem.

O material remodo alimenta uma hidrociclonagem de classificao, onde o UF retorna

a remoagem como carga circulante e o OF alimenta o espessamento de produtos. O UF

deste espessamento encaminhado para o mineroduto e o OF (gua) recirculada para

o processo produtivo.

20

3.4 Lamas de Minrio de Ferro

Observa-se na literatura a existncia de uma discordncia entre os autores no que tange

a questo de classificao de tamanho de uma populao de partculas. A Tabela 3.5

apresenta a proposta de Sivamohahn (1990) para classificao de tamanhos.

Tabela 3.5: Classificao de Tamanhos proposto por Sivamohahn (1990) Adaptado.

Grossos Maior do que > 500m

Intermedirios Entre 100m e 500m

Finos Entre 20m e 100m

Muito Finos Entre 5m e 20m

Ultrafinos Entre 1m e 5m

Coloides Entre 0,2m e 1m

Super Coloides Menor do que 0,2m

Para Sivamohahn (1990) as lamas so constitudas pelas partculas Ultrafinas, Coloides

e Super Coloides, sendo ento representadas pelas partculas menores que 5m.

Somasundaran (1980) apresenta uma viso diferente e prope sua classificao de

tamanhos com base no comportamento das partculas em meio aquoso, conforme

apresentado na Tabela 3.6.

Tabela 3.6: Classificao de Tamanhos proposto por Somasundaran (1980) Adaptado.

Grossos Maior do que 1000m

Finos 1

Entre 10m e 100m

Ultrafinos 2

Entre 1m e 10m

Coloides Menor do que 1m

1. Particulas que no so facilmente separaveis por processo fisico de concentrao.

2. Particulas que no so facilmente separaveis por processo convencionais de concentrao,

inclusive flotao.

21

Para Somasundaran (1980) as lamas so constitudas pelas partculas Ultrafinas e

Colides, que segundo sua classificao so representadas pelas partculas menores que

10m.

Tendo em vista a no existncia de uma classificao universal de tamanho de

partculas optou-se pela adoo da classificao proposta por Somasundaran (1980), o

que vai de encontro com a prtica das usinas de beneficiamento de Minrio de Ferro,

cujo corte na etapa de deslamagem constitudo essencialmente por uma populao de

partculas menores que 10m.

22

3.4.1 Gerao das Lamas

Grande parte dos depsitos brasileiros de minrio de ferro contm pores altamente

decompostas por ao do intemperismo, o que conduz a participaes significativas de

partculas minerais finas. Alm dos finos naturais, presente em grandes quantidades nos

itabiritos friveis, ocorre a gerao de partculas finas durante as operaes de lavra e

processos de cominuio (Ferreira, 2002).

Segundo Valado (2007) a liberao dos minerais pode ser conceituada como a

condio de liberdade mtua entre minerais presentes em dado sistema. Pode ser obtida

por meio de fraturamento ao longo dos gros minerais.

Visando alcanar um alto grau de liberao dos minrios de ferro itabirticos, esses so

submetidos etapa de cominuio (moagem), condio essencial para utilizao de

mtodos de concentrao (flotao). Na etapa de moagem, a granulometria adequada

alcanada (< 150m), mas so geradas partculas ultrafinas de minrio de ferro sobre-

moidos (< 10 m), que somadas s partculas ultrafinas naturais caractersticas do

minrio e contaminantes definem as lamas.

A deslamagem uma operao largamente utilizada para minrio de ferro visando

preparao (eliminao das lamas) para etapas posteriores de concentrao como a

flotao. Com a utilizao das baterias de ciclones, as usinas de minrios de ferro fazem

uso do equipamento de classificao para a retirada das lamas (

23

3.4.2 Influncia das Lamas no Processo de Beneficiamento

Conforme definio anterior, as lamas so formadas por partculas ultrafinas e colides

cuja granulometria dominante so partculas de tamanho inferior a 10m. Uma

caracterstica marcante dessas partculas est ligada ao fato da grande rea superficial

causada pela sucessiva reduo de tamanho dessas partculas.

De acordo com Oliveira (2006) as propriedades superficiais das lamas influenciam o

fenmeno de recobrimento de lamas sobre partculas (slimes coating), alteram a

rigidez da espuma, interferem no contato bolha-partcula e tornam pouco efetiva a

atuao dos reagentes por suas interaes com as lamas que possuem reas superficiais

enormes quando comparadas com as das partculas do minrio. A interferncia efetiva

de lama na flotao usualmente atribuda s partculas de cerca de 5m ou mais finas

e sua magnitude depende no s da mineralogia como tambm da distribuio de

tamanho de cada mineral na frao de lamas.

Turrer (2004) cita o problema da menor recuperao do elemento til em um processo

de flotao catinica reversa, estando normalmente associada presena de partculas

de menor granulometria nesse sistema.

Com a fragmentao, observa-se a manuteno da massa e um aumento exponencial da

rea superficial. A Figura 3.7 ilustra esse aumento da rea superficial.

Figura 3.7: Aumento da rea superficial devido diminuio do tamanho da partcula.

(Turrer, 2004)

24

Um ensaio simples de flotao de bancada demonstra que as lamas tm um efeito

negativo na interao partcula-bolha, ocasionado um consumo exagerado de reagentes

e demonstrando em seu resultado uma perda de seletividade do processo. A Figura 3.8

mostra esquematicamente os possveis efeitos de partculas muito finas na flotao.

Figura 3.8: Possveis efeitos de partculas muito finas na flotao. (Oliveira, 2006 apud Klassen e Mokrousov, 1963)

25

3.5 A Concentrao de Minrios Ultrafinos

Foram selecionadas para o levantamento bibliogrfico duas operaes muito conhecidas

pelos tratadores de minrios, sendo elas a concentrao por flotao e a concentrao

magntica. Ambas as operaes so largamente utilizadas no tratamento de minrio de

ferro pelas empresas de minerao presentes no Quadriltero Ferrfero.

O foco dessas operaes atualmente a concentrao de minrio de ferro de

granulometria, segundo a classificao de tamanhos de Somassundaran(1980), grossos

(> 1000m) e finos (< 100m e > 10 m).

A prtica adotada pelas usinas define que a alimentao da flotao seja feita por

partculas de minrio de ferro menores que 150 m, com uma deslamagem em

hidrociclones realizando um corte (retirada) das partculas menores que 10m. Devido

baixa eficincia de separao dos hidrociclones, um percentual considervel das

partculas ultrafinas de ferro so arrastadas/perdidas para a frao das lamas.

Segundo Valado (2007) a faixa de aplicao do mtodo de concentrao magntica

com a utilizao de matriz est entre 1 a 500m, o que confirma as expectativas da

presente monografia.

26

3.5.1 Circuitos de Flotao para Recuperao de Ultrafinos Abordagem de Pease

et al. (2005)

Em um artigo publicado na revista Minerals Engineering, Elsevier em 2005 J. D. Pease

faz uma abordagem interessante ao tema Flotao de Ultrafinos de minrios de Zinco. A

flotao convencional de diferentes fraes granulomtricas ilustrada na Figura 3.9.

Rec

up

era

o

Dimetro de partcula (m)

Ultrafinos Liberados:

Necessitam de

maiores dosagens de

coletor e baixas

dosagens de

depressores devido a

grande rea superficial

Partculas Finas e

Intermedirias: Flotao rpida,

baixa dosagem de coletor e

necessidade de depressor

Partculas Grosseiras:

Baixa liberao.

5 10 30 50 80 100 150 200

Figura3.9: Viso tradicional finos no flotam (Pease et al., 2005) - Adaptado.

Subentende-se que partculas ultrafinas no flotam e as operaes das plantas de

beneficiamento tentam evitar a sobre-moagem e a alimentao dessas partculas

ultrafinas (lamas) nos circuitos de flotao. Entretanto, para minrios finos a obteno

de concentrados de qualidade e livre de partculas mistas fundamental se atingir um

alto grau de liberao das partculas. Existem casos que para se atingir a liberao dos

minerais, estes necessitam ser cominudos a granulometria abaixo de 10m para a

obteno de concentrados dentro das especificaes. Por exemplo, na Mina MacArthur

River, de propriedade da Xstrata, essencial a moagem atingindo P80 em 7m, para a

27

produo de um concentrado vendvel. Pode-se citar tambm Mount Isa plant o P80 a

ser atingido na moagem deve ficar entre 12m e 7m. Observa-se nesses dois exemplos

que fundamental produzir lamas para se atingir uma boa recuperao na flotao.

Estas duas operaes em conjunto produzem cerca de 1Mt por ano de concentrado de

flotao com partculas predominantemente mais finas que 10m, obtendo acima de

80% de recuperao. A verdade que, nestas minas, a melhor recuperao na flotao

est no material ultrafino (lamas). fato que, 96% das partculas recuperadas na

flotao da Mina MacArthur River esto abaixo de 2,5m, portanto, partculas ultrafinas

flotam.

Existem muitas discusses sobre o comportamento das partculas ultrafinas e Pease et

al. (2005) chega concluso que nada h de especial sobre as partculas ultrafinas, elas

apenas respondem diferentemente aos processos, por que:

Elas tm alta rea superficial especfica, ento precisam de maiores dosagens de

reagentes.

Elas tm baixo momento de inrcia, apresentam menor energia de adeso a

bolha, portanto tendem a ser mais facilmente arrastados pela gua do que as

partculas mais grosseiras.

Como um resultado, as taxas de flotao seriam mais baixas e uma limpeza da

espuma pode ser necessria para evitar arraste extra de partculas ultrafinas.

Elas tendem a ser mais afetadas pelo efeito do recobrimento da superfcie.

Elas tendem a ser mais afetadas pela composio da gua e ons em suspenso.

A alta rea superficial especfica faz com que a espuma fique mais rgida,

dificultando os processos de espessamento e filtragem.

A cintica de flotao das partculas ultrafinas pode ser mais lenta que das

partculas mais grossas (comparando composio qumica semelhante). Elas

podem ainda flotar com bolhas grandes, mas bolhas menores aumentam a taxa

de flotao.

Embora seja observada a predominncia dos efeitos acima descritos com partculas

finas, no existe uma separao ntida entre partculas grossa e partculas finas, apenas

um aumento gradativo dos efeitos, com o afinamento.

28

Pease et al. (2005) defende a posio de que projetos para desenvolvimento de novas

clulas de flotao para tratar partculas mais finas sejam em vo. Conseguiu-se grande

sucesso em recuperao de ultrafinos, obtido tanto com utilizao de colunas, quanto de

clulas Jameson e de clulas convencionais, apenas obedecendo aos seguintes critrios

na seleo dos equipamentos:

Garantir tempo de residncia adequado.

Garantir capacidade de borda de overflow adequada.

Utilizar gua de lavagem, se necessrio.

Escolher a clula de menor custo que garanta estes critrios.

O motivo pelo qual os ultrafinos no flotam bem, porque na maioria dos circuitos

estes so misturados com partculas grosseiras. As mais finas precisam de maiores

dosagens de coletor e maiores tempos de flotao, mas as condies de flotao so

normalmente configuradas para um sistema de fraes mais grosseiras. Finos e Grossos

ficam impossibilitados de flotar bem na mesma clula, visto que os reagentes no

podem ser adequados para ambos. Isto se torna relevante quando fraes finas tm que

ser rejeitadas para que se atinja a especificao de concentrado final. Textos antigos

como Taggart (1927) descrevem os benefcios de se dividirem (grossos/finos) em

circuitos separados. Este conceito simples tem sido largamente ignorado visando

simplificao do circuito e clulas maiores de flotao. A Figura 3.10 apresenta o

desempenho da flotao dos finos tratados separadamente.

Anlises na superfcie de finos descartados no rejeito, quase invariavelmente mostram

que as partculas esto l porque no estavam hidrofbicas o suficiente, as vezes devido

a recobrimento de material hidroflico na superfcie ou simplesmente devido a

insuficiente dosagem de coletor na superfcie. Com a adio de uma dose extra de

coletor as partculas mais finas flotariam, mas custa de outros fatores, por exemplo,

perda de seletividade na flotao.

29

Desempenho dos

ultrafinos quando

tratados junto com

partculas grosseiras

Comportamento das partculas finas

e intermediriasDesempenho dos

ultrafinos quando

tratados separadamente

5 10 30 50 80 100 150 200

Re

cu

pera

o

Dimetro de partcula (m)

Figura 3.10: Ilustrao do desempenho conceitual de um circuito moagem/flotao

(Pease et al., 2005) - Adaptado.

Como finalizao Pease et al. (2005) conclui que ao contrrio da percepo comum, a

flotao de finos bastante simples e pode conseguir recuperaes muito elevadas. No

so necessrias clulas especiais de flotao, utilizao de reagentes exticos ou longos

tempos de residncia. necessrio primeiramente o entendimento do grau de liberao

e as caractersticas do minrio, para ento a concepo de um adequado circuito de

moagem e flotao. importante uma ateno para qumica de superfcie, qumica da

gua, classificao e manuseio de materiais.

30

3.5.2 Aplicao da Concentrao Magntica na Recuperao dos Ultrafinos

O minrio de ferro pode ser classificado dependendo da sua mineralogia em

ferromagnticos sendo esse representado pelos minrios de ferro magnetticos de alta

susceptibilidade magntica, que so fortemente atrados pelo campo e os

paramagnticos representados pelos minrios de ferro hematticos de baixa

susceptibilidade magntica, que so fracamente atrados pelo campo. Seguindo ento

esta linha de raciocnio, observar-se que para os minrios de ferro hematticos, faz-se

necessrio a utilizao de mtodos de concentrao magntica de alta intensidade.

Luz (2004) define a susceptibilidade magntica como uma propriedade de um material

que determina seu comportamento frente a um campo magntico.

Svoboda (2003) afirma que em um separador magntico vrias foras concorrentes

agem sobre as partculas. Entre essas, convm destacar, a fora magntica, a fora da

gravidade, a fora de inrcia, a fora de arraste hidrodinmico e as foras

interpartculares.

Segundo Oliveira (2006) nas foras interparticulares, destacam-se as foras de frico,

de atrao magntica e de atrao eletrosttica.

Da composio destas foras, e da ao de cada uma delas sobre as partculas de

caractersticas diferentes, resultaro trajetrias distintas. A resultante entre a fora

magntica e as foras competitivas que ir determinar a viabilidade de uma partcula

magntica a ser recuperada em um separador magntico. As foras existentes entre as

partculas magnticas e no-magnticas so determinantes da qualidade da separao. A

Figura 3.11 ilustra o processo de separao magntica.

31

Alimentao

Foras

Magnticas

Foras

Concorrentes

Partculas

MagnticasMdias

Partculas

No Magnticas

Figura 3.11: Diagrama esquemtico do processo de Separao Magntica (Svoboda,

2003) Adaptado.

Svoboda (2003), apresenta a equao da fora magntica que atua sobre uma partcula

magnetizvel quando esta colocada em um campo magntico no homogneo:

onde:

a susceptibilidade magntica;

o permeabilidade magntica no vcuo;

V o volume da partcula;

B o campo magntico externo induzido;

o gradiente magntico induzido;

32

A fora magntica proporcional ao produto do campo magntico externo e o gradiente

e tem a mesma direo do gradiente. Em um campo magntico uniforme, no qual

, a fora sobre a partcula zero. Conforme ilustrado Figura 3.12 onde A

representa um campo uniforme. A fora resultante nula sobre a partcula. Em B tem-se

um campo convergente, o fluxo de linhas mostra um gradiente de campo, h no caso

uma fora resultante atuando sobre a partcula.

Figura 3.12: Campo magntico uniforme (A) e (B) convergente, apresentando o

gradiente de campo, (Luz, 2004).

Luz (2004) define que a intensidade de campo refere-se ao nmero de linhas de fluxo

que passa por uma determinada rea, enquanto que, o gradiente de campo descreve a

convergncia ou divergncia das linhas de fluxo e ressalta que equipamentos modernos

tanto o campo quanto o gradiente so os responsveis de primeira ordem pelo processo

de separao.

Segundo Luz (2004) existem duas formas de se produzir um gradiente, sendo uma

opo a construo de um plo de eletrom com a rea bem menor que a do plo

oposto e outra a utilizao de matrizes entre os plos do eletrom. A finalidade dessas

matrizes consiste em aumentar o gradiente produzindo stios dentro das mesmas com

campo de alta intensidade. Vrios modelos foram propostos e/ou utilizados, dentre os

quais se destacam: esferas, hastes, placas sulcadas, grades, l de ao, etc. A matriz deve

ser escolhida de tal modo que melhor se ajuste as caractersticas do minrio. No

processo de seleo da matriz devem ser feitas, entre outras, as seguintes consideraes:

33

gradiente mximo de campo;

rea superficial de captao por unidade de volume da zona da matriz;

capacidade de limpeza da matriz (retiradas das partculas magnticas) com

rapidez para manter o sistema de fluxo contnuo;

porosidade da matriz para permitir a vazo da polpa, caso ela tenha um valor

muito baixo, necessrio maior presso para obter a vazo ideal sem obstruo;

o material usado na fabricao das matrizes deve reter o mnimo de

magnetizao quando as mesmas so removidas do campo, no caso da matriz

reter quantidade significativa de magnetizao, torna-se impossvel a remoo

das partculas magnetizadas (tal discusso ainda um tema de estudo intenso na

rea de separao magntica).

Segundo Svoboda (2003), pode ser visto que a mesma fora magntica exercida sobre

uma partcula grosseira, responde como fracamente magntica e em uma partcula fina

(pequena), responde como fortemente magntica. Ambas as partculas iro aparecer no

mesmo produto de separao, a menos que as foras que influenciam sobre as partculas

de tamanhos diferentes, respondam de uma maneira diferente. O efeito do tamanho das

partculas submetidas concentrao magntica, pode ser vista na Tabela 3.7.

Tabela 3.7: O efeito do tamanho das partculas sobre a separabilidade magntica

(Svoboda, 2003).

Tamanho de Particula Suceptibilidade Magntica Fora Magntica

10 1 1000

1 1000 1000

Svoboda (2003), apresenta um grfico que relaciona a fora magntica gerada por

diferentes separadores magnticos sobre partculas de hematita em funo do tamanho

de partcula, conforme Figura 3.13. E interessante notar que nesse grfico o separador

magntico de alto gradiente, representado pelo separador tipo Jones apresenta uma

grande fora magntica na faixa de tamanho de partculas finas. O grfico apresenta

dados at o dimetro mnimo de partcula entre 40 e 50 m.

34

Dimetro de Partcula (m)

Fo

ra

Ma

gn

ti

ca

(N

)

100 1.000 10.000 100.000

S.M. Tambor

S.M. Rolos

S.M. Alto Gradiente

S.M. Suspenso

Figura 3.13: Fora Magntica gerada por diferentes separadores magnticos sobre

partculas de hematita em funo do tamanho de partcula (Svobova, 2003) Adaptado.

Segundo Luz (2004) a fabricao do separador magntico Jones foi possvel aps o

advento das matrizes ferro magnticas, que devido operao sempre com alta

intensidade (campo variando de 9000 a 12.000 Gauss) restringe-se em geral, aos

minerais paramagnticos. O equipamento proporciona vantagens significativas se

comparado aos demais, quanto ao fato da utilizao do sistema de matrizes e a grande

eficincia da separao nas faixas granulomtricas finas.

Segundo Valado (2007) o Separador Magntico tipo Jones dividido em dois nveis

que trabalham simultaneamente, em cada nvel existem diversas caixas de trabalho

(contendo as matrizes magnticas). Eletroms so responsveis pela criao do campo

magntico de alta intensidade. As caixas de trabalho (matrizes magnticas) so

constitudas por um conjunto de placas, ranhuradas e dispostas de forma paralela, sendo

essas placas responsveis pelo aumento do gradiente do campo magntico,

concentrando as linhas do campo nas ranhuras mencionadas. A polpa de minrio de

ferro alimentada sob a ao do campo, sendo as partculas paramagnticas (hematita)

atradas para a superfcie das placas, ficando presas e o no retido encaminhado para o

rejeito. Sob ao do campo magntico, o movimento rotatrio leva as partculas presas a

35

um ponto onde h um fluxo de gua descendente atravessando as placas para a retirada

de um produto com caractersticas intermediarias (mdios). A retirada do concentrado

final magntico acontece logo aps a sada das partculas da ao do campo magntico,

quando ento um jato de gua faz limpeza das placas. Um desenho esquemtico

apresentado na Figura 3.14 e a Figura 3.15 apresenta representao esquemtica em

planta do equipamento.


(Vieira, 2008).


(Wills, 2006).

36

Dentre as variveis de controle operacional do separador magntico tipo Jones, convm

destacar como principais:

% de slidos na alimentao;

Abertura do gap (mm);

Presso de gua de lavagem do mdio (kgf/cm2);

Taxa Horria da alimentao (t/h);

Velocidade terminal da polpa de alimentao.

Uma varivel operacional importante do equipamento a distncia (GAP) entre as

placas presentes nas matrizes por onde a polpa de minrio alimentada, que segundo

dados de informao de fabricantes com a reduo do GAP h um aumento da

intensidade do campo magntico sobre as partculas, com consequente reduo da

capacidade de produo do equipamento. A Figura 3.16 mostra uma representao

esquemtica da matriz utilizada no separador magntico tipo Jones.

Figura 3.16: Representao esquemtica da matriz do Separador Magntico Jones

industrial (Wills, 2006).

Uma dificuldade operacional recorrente do equipamento a obstruo (entupimento)

das matrizes ocasionada pela presena de partculas de faixas granulomtricas

inadequadas (tamanho superior ao gap selecionado), bem como a presena de

magnetita, o que ocasiona a fixao desse material na matriz e consequentemente

obstruo da mesma. A Figura 3.17 ilustra uma matriz utilizada, bem como o

entupimento da mesma pela presena do mineral magnetita.

37

Figura 3.17: Matriz e matriz obstruda por magnetita. Arquivo Pessoal

Usualmente, a fim de evitar a obstruo das matrizes pela presena da magnetita no

minrio de ferro, as usinas de beneficiamento fazem o uso de um separador magntico

de tambor de baixa intensidade anterior alimentao do concentrador magntico tipo

Jones.

Segundo Vieira (2008) o separador magntico tipo Jones apresenta como principais

caractersticas alta preciso, alto custo de investimento, baixo custo operacional e

operao a mido. Alm disso, proporciona vantagens significativas quando comparado

aos demais equipamentos devido, principalmente, a elevada eficincia da separao para

granulometrias finas (< 1mm).

38

3.5.3 Resultados de Estudos Recentes

Visando apresentar de forma resumida os resultados obtidos em estudos recentes, sobre

o tema recuperao de ultrafinos nas usinas de beneficiamento brasileiras, foram

selecionados estudos relevantes apresentados e defendidos em dissertaes de mestrado

e teses de doutorado em universidades brasileiras na ltima dcada, o que demonstra o

interesse dos profissionais da rea da minerao em busca de solues para o melhor

aproveitamento das reservas minerais.

Wolff (2009) apresentou os resultados obtidos em seu estudo de caracterizao dos

rejeitos de sete minas de propriedade da mineradora Vale, onde seis esto localizadas no

Quadriltero Ferrfero e uma no norte do Brasil, mais especificamente em Carajs, o

que vem de encontro realidade vivida pela indstria mineral do ferro no Brasil. Os

citados rejeitos apresentam uma granulometria essencialmente ultrafina com d80

variando de 10 a 30 m e teores de ferro variando de 44% a 64%, encontrado

principalmente nas formas de hematita e goethita. Segundo a autora, o fsforo

apresentou teores entre 0,1 0,3% e alumina teores entre 1,0 a 3,0%, sendo que esses

teores aumentam medida que as partculas diminuem de tamanho. Compondo ainda

esses rejeitos alm dos xi-hidrxidos de ferro tambm esto presentes a gibsita,

caulinita, quartzo, talco e moscovita.

Santos (2010) realizou estudos com minrio ROM proveniente da Mina do Pico/MG de

propriedade da mineradora Vale, foram apresentados resultados obtidos em testes de

concentrao por flotao em coluna das amostras de lamas. As amostras de lamas

foram obtidas atravs de uma planta piloto responsvel pelo processamento de minrio

ROM e gerao das lamas aps dois estgios de ciclonagem (o overflow do segundo

estgio de ciclonagem foi coletado e espessado). A caracterizao da amostra

apresentou teores de 49% de Fe, 10% de SiO2, 9,2% de alumina, assim como outros

elementos em menor percentual como TiO2 (0,42%), Mn (0,34%), P (0,23%), MgO

(0,12%) e CaO (0,08%). Sendo a hematita e goethita os principais minerais portadores

de ferro e como representantes dos minerais de ganga esto a caulinita, quartzo e

gibsita. Nesse estudo foram testadas as rotas de flotao em coluna direta e reversa e

apresentando como melhores resultados a flotao reversa em colunas de onde se obteve

39

um concentrado com 64% de Fe, 1,8% de SiO2 e 1,9% de alumina com 42,7% de

recuperao metalrgica global.

Oliveira (2006) abordou a possibilidade de se produzir concentrado de minrio de ferro

a partir de material ultrafino, nesse caso concentrao de lamas provenientes do

underflow de um espessador de rejeitos da usina de Conceio. Em seu trabalho,

Oliveira (2006) pesquisou sobre a recuperao de lamas atravs de operaes unitrias

de deslamagem, concentrao magntica e flotao. O material pesquisado apresentava-

se liberado e com teor de ferro da ordem de 41% nas fraes abaixo de 75m. Sob o

aspecto mineralgico, confirmou-se que o principal mineral portador de slica na frao

+0,045mm o quartzo e este mineral representa 20% em massa. Na frao -0,045mm, a

hematita correspondia a pouco mais de 55% e a caulinita ocorria como principal mineral

de ganga. Oliveira (2006) concluiu que a melhor opo para o aproveitamento de seu

material foi atravs da utilizao de um circuito de deslamagem em hidrociclones e

concentrao por flotao catinica reversa. O concentrado obtido apresentou elevado

teor de hematita granular e baixo teor de fsforo.

Rocha (2008) realizou estudos visando recuperao do ferro contido nas lamas de

minrio de ferro da Minerao Casa de Pedra, da Companhia Siderrgica Nacional,

atravs da flotao catinica reversa, que contm teores relativamente altos de

contaminantes deletrios, ficando o teor de alumina na ordem de 3 a 6%, de mangans

em 2% e de slica no patamar de 15 a 22%, apresentam-se liberadas e com teor de ferro

da ordem de 50% nas fraes abaixo de 18m. Rocha (2008) concluiu em seu trabalho a

possibilidade de obteno de um concentrado rico de minrio das lamas finais atravs

de concentrao por flotao catinica reversa, com teores abaixo de 1% de slica e

teores de slica + alumina abaixo de 2%, o que qualifica o pellet feed fines para

produo de pelotas de reduo direta.

Sales (2012) realizou estudos visando recuperao do ferro proveniente do underflow

do espessador de lamas da usina de Brucutu, que apresentava teor Fe 51,2%, SiO2 9,3%

e d80 de aproximadamente 10m. Aps a realizao de vrios testes e rotas concluiu

com o melhor resultado, pela utilizao do concentrador magntico de laboratrio tipo

WHIMS, com GAP de 1,5mm, campo magntico de 14.500 Gauss e % slidos igual a

40

30,%; em ambos os estgios rougher e cleaner. Obteve como resultado um concentrado

com teor de Fe 66,8%, SiO2 0,76% e recuperao em massa 12,7%.

Castro (2012) estudou a possibilidade de recuperao do ferro proveniente do overflow

dos ciclones de 4 polegadas. A amostragem desse fluxo apresentou 49,65% de ferro,

d50 igual a 5m e percentual de lama (frao menor que 10m) igual a 71,22%. Como

resultado final do estudo de Castro (2012) demonstrou que a microdeslamagem e a

flotao mostraram ser uma rota de processo capaz de concentrar o overflow dos

ciclones de 101,6mm (4 polegadas) de dimetro do Concentrador I da Samarco,

alcanando um concentrado final com teor de Fe 65,9%, SiO2 1,17% e recuperao em

massa de 39,8%.

A Tabela 3.8 apresenta os resultados obtidos em estudos recentes com foco na

recuperao dos ultrafinos de minrio de ferro.

39

Tabela 3.8: Resultados de estudos recentes sobre o tema recuperao de ultrafinos.

d80 (m) %Fe %SiO2 %Al2O3 %P %Fe %SiO2 %Al2O3 %P %RM

Oliveira (2006) Usina de Conceio Underflow do espessador de lamaDeslamagem, Concentrao magntica,

Flotao reversa (clula mecnica)30 42,0 27,6 7,09 0,069 68,4 0,68 0,41 0,024 34,1

Rocha (2008) Minerao Casa de Pedra, CSNOverflow dos ciclones deslamadoresDeslamagem, Flotao catinica reversa

(clula mecnica e coluna)6 48,7 21,1 3,50 0,069 66,8 0,51 0,54 0,058 26,3

Brucutu Underflow do espessador de rejeitos 15 44,8 - 3,10 0,160

Mina Corrego do Feijo RH Overflow da deslamagem 10 56,3 - 1,30 0,270

Mina Corrego do Feijo RIL Overflow de ciclone + Rejeito de SM 22 46,5 - 2,00 0,110

Conceio Underflow do espessador de rejeitos 27 44,3 - 1,00 0,110

Cau Underflow do espessador de rejeitos 25 45,6 - 1,10 0,120

Fabrica Nova Underflow do espessador de rejeitos 14 53,4 - 1,10 0,170

Mina Alegria RH Underflow do espessador de rejeitos 13 51,8 - 2,40 0,210

Mina Alegria RI Underflow do espessador de rejeitos 16 48,6 - 1,20 0,170

Carajs Underflow do espessador de rejeitos 10 64 - 0,80 0,081

Santos (2010) Mina do Picoo overflow do segundo estagio de

ciclonagem foi coletado e espessado

Deslamagem, Flotao catinica reversa

(clula mecnica e coluna)16 49,0 10,0 9,20 0,230 64,0 1,80 1,90 - 42,7

Sales (2012) Brucutu underflow do espessador de lamas

Concentrao magntica (rougher,

cleaner, scavenger e cleaner do

scavenger scavenger II )

10 51,2 9,3 7,88 0,168 66,8 0,76 0,97 0,056 12,7

Castro (2012) Samarco overflow dos ciclones de 4 polegadas

(microdeslamagem em tambor),

determinao do grau de disperso e

flotao

14 49,7 19,3 3,89 0,070 65,9 1,17 0,70 0,061 39,8

Concentrado das lamas

Wolff (2009)

Alimentao Lamas

A dissertao em questo apenas

realizou a caracterizao das amostras.No foram realizados testes de concentrao.

Autor Mina Lama Origem Etapas

40

3.6 A Necessidade de Recuperao de Minrios Ultrafinos

Por se trata de um bem mineral no renovvel por si s, j justificaria o motivo pelo

qual as reservas minerais devem ser melhor aproveitadas. O Brasil, apesar da escassez

de existncia de reservas de minrio de ferro de alto teor, ainda se encontra em posio

de destaque ocupando o segundo lugar, com reservas de aproximadamente 29 bilhes de

minrio de ferro, apenas atrs da Austrlia, conforme anteriormente apresentado na

Tabela 3.1. Talvez seja esse um dos motivos, que levem a to poucos projetos de

minerao de ferro a se interessarem pela pequena, mas considervel parcela de

ultrafinos de ferro que so enviados continuamente s barragens de rejeitos.

Com o passar dos anos as barragens tem ganhado destaque no cenrio nacional, com a

criao de leis, portarias e resolues visando regulao e fiscalizao das barragens,

assim como pode-se citar as mais recentes sobre o assunto:

Portaria N 12, de 22 de janeiro de 2002, publicada no DOU de 29 de janeiro de 2002,

que altera dispositivos do ANEXO I da Portaria n 237, de 18 de outubro de 2001,

publicada no DOU de 19 de outubro de 2001 - Departamento Nacional da Produo

Mineral DNPM dispe de Normas Reguladoras de Minerao que em seu capitulo

NRM 19 - trata da Disposio de Estril, Rejeitos e Produtos. (DNPM, 2002)

Resoluo n 29, de 11 de dezembro de 2002 Conselho Nacional de Recursos

Hdricos. Define as diretrizes para a outorga de uso dos recursos hdricos para o

aproveitamento dos recursos minerais. (CNRH, 2002)

A citada resoluo em seu Art. 1 inciso VII define rejeito como material descartado

proveniente de plantas de beneficiamento de minrio. E no inciso IX define sistema de

disposio de rejeitos como estrutura de engenharia para conteno e deposio de

resduos originados de beneficiamento de minrios, captao de gua e tratamento de

efluentes.

Resoluo n 144, de 10 de julho de 2012 Conselho Nacional de Recursos Hdricos.

Estabelece diretrizes para implementao da Poltica Nacional de Segurana de

Barragens, aplicao de seus instrumentos e atuao do Sistema Nacional de

41

Informaes sobre Segurana de Barragens, em atendimento ao art. 20 da Lei n 12.334,

de 20 de setembro de 2010, que alterou o art. 35 da Lei n 9.433, de 8 de janeiro de

1997. (CNRH, 2012)

Resoluo n 143, de 10 de julho de 2012 - Conselho Nacional de Recursos Hdricos.

Estabelece critrios gerais de classificao de barragens por categoria de risco, dano

potencial associado e pelo volume do reservatrio, em atendimento ao art. 7 da Lei n

12.334, de 20 de setembro de 2010. (CNRH, 2010)

Lei n 12.305, de 2 de agosto de 2010. Institui a Poltica Nacional de Resduos Slidos;

altera a Lei no 9.605, de 12 de fevereiro de 1998; e d outras providncias. (Casa Civil,

2010)

Do conjunto formado por cinquenta e sete (57) artigos a lei 12.305/2010 citada acima,

define em seu inciso XV, no artigo 3, que rejeitos so resduos slidos que, depois de

esgotadas todas as possibilidades de tratamento e recuperao por processos

tecnolgicos disponveis e economicamente viveis, no apresentem outra possibilidade

que no a disposio final ambientalmente adequada. O artigo 9 enfatiza que na gesto

e gerenciamento de resduos slidos, deve ser observada a seguinte ordem de

prioridade: no gerao, reduo, reutilizao, reciclagem, tratamento dos resduos

slidos e disposio final ambientalmente adequada dos rejeitos.

Lei n 12.334, de 20 de setembro de 2010. Estabelece a Poltica Nacional de Segurana

de Barragens destinadas acumulao de gua para quaisquer usos, disposio final

ou temporria de rejeitos e acumulao de resduos industriais, cria o Sistema

Nacional de Informaes sobre Segurana de Barragens e altera a redao do art. 35 da

Lei n 9.433, de 8 de janeiro de 1997, e do art 4 da Lei n 9.984, de 17 de julho de

2000. (Casa Civil, 2010)

Do conjunto formado por vinte e trs (23) artigos da lei 12.334/2010 citada acima,

convm destacar o artigo 5 que determina:

42

Art. 5 A fiscalizao da segurana de barragens caber, sem prejuzo das aes

fiscalizatrias dos rgos ambientais integrantes do Sistema Nacional do Meio

Ambiente (Sisnama)1:

I - entidade que outorgou o direito de uso dos recursos hdricos, observado o domnio

do corpo hdrico, quando o objeto for de acumulao de gua, exceto para fins de

aproveitamento hidreltrico;

II - entidade que concedeu ou autorizou o uso do potencial hidrulico, quando se tratar

de uso preponderante para fins de gerao hidreltrica;

III - entidade outorgante de direitos minerrios para fins de disposio final ou

temporria de rejeitos; (Departamento Nacional de Produo Mineral - DNPM)

IV - entidade que forneceu a licena ambiental de instalao e operao para fins de

disposio de resduos industriais.

Convm mencionar tambm a Normas da ABNT - Associao Brasileira de Normas

Tcnicas mais especificamente a NBR 13028/1993, que trata da elaborao e

apresentao de Projeto de Disposio de Rejeitos de Beneficiamento, em Barramento,

em Minerao.

Portaria N 416, de 03 de setembro de 2012 do Departamento Nacional da Produo

Mineral DNPM, que cria o Cadastro Nacional de Barragens de Minerao e dispe

sobre o Plano de Segurana, Reviso Peridica de Segurana e Inspees Regulares e

Especiais de Segurana das Barragens de Minerao conforme a Lei n 12.334, de 20 de

setembro de 2010, que dispe sobre a Poltica Nacional de Segurana de Barragens.

(DNPM, 2012)

1 SISNAMA - Sistema Nacional do Meio Ambiente

O Sistema Nacional do Meio Ambiente SISNAMA constitudo pelos rgos e entidades da Unio, dos Estados, do Distrito Federal, dos Municpios e pelas Fundaes institudas pelo Poder Pblico, responsveis pela proteo e melhoria da qualidade

ambiental, e tem a seguinte estrutura:

rgo Superior: O Conselho de Governo

rgo Consultivo e Deliberativo: O Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA

rgo Central: O Ministrio do Meio Ambiente - MMA

rgo Executor: O Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renovveis - IBAMA

rgos Seccionais: os rgos ou entidades estaduais responsveis pela execuo de programas, projetos e pelo controle e fiscalizao de atividades capazes de provocar a degradao ambiental;

rgos Locais: os rgos ou entidades municipais, responsveis pelo controle e fiscalizao dessas atividades, nas suas Cabe aos Estados, ao Distrito Federal e aos Municpios a regionalizao das medidas emanadas do SISNAMA, elaborando normas e

padres supletivos e complementares. Os rgos Seccionais prestaro informaes sobre os seus planos de ao e programas em execuo, consubstanciadas em relatrios

anuais, que sero consolidados pelo Ministrio do Meio Ambiente, em um relatrio anual sobre a situao do meio ambiente no

Pas, a ser publicado e submetido considerao do CONAMA, em sua segunda reunio do ano subsequente.

43

Por definio do CNRH (2010) que utilizada pela portaria N416/2012 do DNPM, o

dano potencial associado o dano que pode ocorrer devido a rompimento, vazamento,

infiltrao no solo ou mau funcionamento de uma barragem, independentemente da sua

probabilidade de ocorrncia, podendo ser graduado de acordo com as perdas de vidas

humanas e impactos sociais, econmicos e ambientais. Quanto ao risco as barragens so

classificadas de acordo com aspectos fsicos da prpria barragem que possam

influenciar na possibilidade de ocorrncia de acidente.

Segundo a portaria N 416/2012 as barragens que so inseridas na Poltica Nacional de

Segurana de Barragens de forma resumida podem ser classificadas de acordo com a

Tabela 3.9 apresentada

Tabela 3.9: Classificao de Categoria de Risco e Dano Potencial Associado (DNPM,

2012).

CATEGORIA DE

RISCOALTO MDIO BAIXO

ALTO A B C

MDIO B C D

BAIXO C D E

DANO POTENCIAL ASSOCIADO

Dentro desse contexto o DNPM, identificou e classificou as barragens de minerao

conforme Tabela 3.10, apresentada:

Tabela 3.10: Classificao das barragens de minerao identificadas em MG (DNPM,

2012).

CLASSIFICAO N DE BARRAGENS

A 13

B 7

C 96

D 60

E 47

Total 223

A localizao das barragens inseridas na Poltica Nacional de Segurana de Barragens

dessas barragens pode ser vista na Figura 3.18.

44

Figura 3.18: Localizao das barragens inseridas na Poltica Nacional de Segurana de Barragens (DNPM, 2012).

45

A Tabela 3.11 apresenta a classificao das barragens existentes em Minas Gerais

pertencentes s empresas de mineraes de ferro.

Tabela 3.11: Classificao das barragens de minrio de ferro identificadas em MG.

(DNPM, 2012).

CLASSIFICAO N DE BARRAGENS

A 1

B 4

C 71

D 41

E 32

Total 149

A localizao das barragens das empresas de minrio de ferro inseridas na Poltica

Nacional de Segurana de Barragens dessas barragens pode ser vista na Figura 3.19 e

3.20.


Nacional de Segurana de Barragens (DNPM, 2012).

46

Figura 3.20: Localizao das barragens de minrio de ferro inseridas na Poltica Nacional de Segurana de Barragens (DNPM, 2012).

47

Visando dar continuidade a regulamentao das barragens de rejeito o Departamento

Nacional de Produo Mineral lanou uma consulta publica que estar sendo realizada

entre os dias 22/04/2013 a 17/05/2013, coincidente com elaborao e apresentao desta

monografia, que estabelece a periodicidade de atualizao e reviso, a qualificao do

responsvel tcnico, o contedo mnimo e o nvel de detalhamento do Plano de Ao de

Emergncia das Barragens de Minerao (PAEBM) , conforme art. 8, 11 e 12 da Lei n

12.334 de 20 de setembro de 2010 Poltica Nacional de Segurana de Barragens

(PNSB) e art. 8 da Portaria DNPM n. 416, de 03 de setembro de 2012.

Em Minas Gerais, a Fundao Estadual do Meio Ambiente (FEAM) realiza cadastro e

classificao dessas barragens atravs da metodologia de Potencial de Dano Ambiental.

Das 746 barragens cadastradas no banco de dados da FEAM, 447 so barragens que

atendem a atividade de minerao, o que representa 60%, conforme apresentado no

grfico 3.21.

Figura 3.21: Barragens cadastradas at dezembro de 2012 por tipo de atividade (FEAM,

2012).

Segundo a classificao das barragens que segue parmetros da Deliberao Normativa

DN 62 (COPAM, 2002), que foi alterada pela DN 87 (COPAM, 2005) e pela DN 113

(COPAM, 2007), sem adentrar na complexidade do tema, essas podem ser classificadas

em Classe I (Baixo potencial de dano ambiental), Classe II (Mdio potencial de dano

48

ambiental) e Classe III(Alto potencial de dano ambiental). Dentro desse contexto, das

447 cadastradas no banco de dados da FEAM, 32% (147) fazem parte das barragens

Classe III, consideradas de alto potencial de dano ambiental e 38% (170) fazem parte

das barragens Classe II consideradas de mdio potencial de dano ambiental. Conforme

apresentado na Figura 3.22.

Figura 3.22: Barragens cadastradas por classe e por atividade (FEAM, 2012).

As leis, portaria e resolues citadas demonstram as dificuldades que os projetos de

minerao vm enfrentando para licenciar, implantar, operar e se responsabilizar por

novas e antigas barragens de rejeito, alm da exposio da empresa de minerao a

sobreposio de competncias/conflito existente entre os entes fiscalizadores da esfera

federal, estadual e municipal. Sem contar a atuao cada vez mais frequente dos

Ministrios Pblico Federal (aspectos da minerao) e Ministrio Pblico Estadual

(aspectos dos danos ambientais).

Enfatiza-se a recuperao de ultrafinos de minrio de ferro como uma alternativa para o

aumento de vida til, reduo dos volumes de rejeito descartados, associando essas

vantagens ao fato do retorno financeiro obtido pela venda do produto gerado.

49

3.7 Lamas geradas pelas principais usinas do Quadriltero Ferrfero

Segundo levantamento de dados realizados junto a Fundao Estadual do Meio

Ambiente FEAM, Departamento Nacional de Produo Mineral - DNPM, bem como

profissionais que atua nas empresas de minerao em Minas Gerais, foi possvel montar

uma Tabela com dados das principais empresas de minerao de ferro e suas respectivas

barragens de rejeito em Minas Gerais. As informaes contidas nas colunas Rejeitos

Slidos (m/ano) e Recuperao Mdia (%) so informaes obtidas verbalmente, junto

a profissionais que atuam nas empresas de minerao de ferro, sendo essas consideradas

aproximaes. A localizao dessas barragens conforme a Tabela 3.12, pode ser vista na

Figura 3.23 e 3.24.

Foram ento selecionadas 26 usinas de beneficiamento de minrio de ferro localizadas

no Quadriltero Ferrfero, no estado de Minas Gerais. Juntas essas 26 usinas produziram

prximo de 259 milhes de concentrado de minrio de ferro o que representa

aproximadamente 82,5% da capacidade total instalada das usinas.

O complexo de usinas de Cau e Conceio se destacam com a maior produo,

aproximadamente 47 milhes de toneladas de concentrado de minrio de ferro e

consequentemente apresentam tambm a maior gerao de rejeitos slidos com 28,9%

de participao entre as usinas selecionadas, conforme pode-se notar na Tabela 3.12.

A ttulo de curiosidade interessante mencionar que a empresa Vale S/A responde po

Monografia Especialização Felipe Leonardo de Aguiar - Final

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