Levantamento dos níveis de produção de
aço e ferro-gusa, cenário em 2020.
Ênfase: Usos da energia gerada na combustão dos gases da carbonização
Nota Técnica referente à letra “a” do estudo técnico 1 do Termo de Referência do
contrato 49, do ano de 2013, entre CGEE e MDIC, para subsídios em:
“Modernização da Produção do Carvão Vegetal”
MODERNIZAÇÃO DA PRODUÇÃO DO
CARVÃO VEGETAL
Nota Técnica
Levantamento dos níveis de produção de aço e ferrogusa, cenário em 2020.
Ênfase: Usos da energia gerada na combustão dos gases da carbonização
Brasília, DF
Abril, 2014
Centro de Gestão e Estudos Estratégicos
Presidente
Mariano Francisco Laplane
Diretor Executivo
Marcio de Miranda Santos
Diretores
Antonio Carlos Filgueira Galvão
Gerson Gomes
Nota Técnica: “Levantamento dos níveis de produção de aço e ferro-gusa, cenário
em 2020 -- Ênfase: Usos da energia gerada na combustão dos gases da
carbonização”. Subsídios 2014 ao Plano Siderurgia do MDIC: Modernização da
Produção do Carvão Vegetal. Contrato Administrativo CGEE/MDIC 49/2013. Brasília:
Centro de Gestão e Estudos Estratégicos, 2014. (Produto a).
33 p.
1. Produção de aço e gusa. 2. Cenário siderurgia 2020. I. CGEE. II. Título.
Centro de Gestão e Estudos Estratégicos - CGEE
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neste relatório NÃO poderão ser reproduzidos, armazenados ou transmitidos.
MODERNIZAÇÃO DA PRODUÇÃO DO
CARVÃO VEGETAL
Nota Técnica
Levantamento dos níveis de produção de aço e ferrogusa, cenário em 2020.
Ênfase: Usos da energia gerada na combustão dos gases da carbonização
Consultor
Sergio Wilibaldo Garcia Scherer
Equipe Técnica do CGEE
Elyas Ferreira de Medeiros (Liderança do Estudo)
Cristiano Hugo Cggnin (Apoio Metodológico)
Marina Brasil (Apoio Administrativo)
CONTEÚDO
SUMÁRIO EXECUTIVO
RELATÓRIO
1) EVOLUÇÃO DA PRODUÇÃO DE AÇO, MUNDIAL E BRASILEIRA, NO PERÍODO 2000/2008
E ENTRE 2008 E 2013.
1.1 – Quadro I – Produção de aço Mundial e Brasileira no período 2000/2012
1.2 – Quadro II – Produção de aço nos BRIC’s – Brasil, Rússia, Índia e China e sua
participação mundial
1.3 – Observações
2) METÁLICOS - DETALHAMENTO DA PRODUÇÃO DE AÇO – PROCESSOS DE PRODUÇÃO
DE AÇO – CARGA METÁLICA
2.1 - Produção Mundial e Brasileira de Ferro Gusa, entre 2000/2012
2.2 - Produção Mundial, Indiana e Brasileira de Ferro Esponja entre 2000/2012
2.3 - Observações sobre produção mundial de metálicos em 2012
2.4 - Observações sobre a Produção Brasileira de Metálicos para a Siderurgia
2.5 - Processo de Produção de Aço: são praticamente dois
2.6 - Processos a Oxigênio
2.7 - Processo Elétrico
3) PRODUÇÃO DE AÇO X INSUMOS – CENÁRIO DE BASE PARA O ANO 2020
3.1 – Histórico da Produção de Ferro Gusa e Aço no Brasil (2000/2012) e Cenário 2020.
3.2 – Comentários sobre os critérios adotados para o ano 2020.
4) PRODUÇÃO DE GUSA NO MUNDO E NO BRASIL ATÉ A CRISE DE 2008 E DEPOIS ATÉ
2013
4.1 – Produção Mundial e Brasileira de Ferro Gusa entre 2000/2012
5) DETALHAMENTO DA PRODUÇÃO DE GUSA SEGUNDO PROCESSO – REDUTOR – TIPO E
DESTINAÇÃO DO PRODUTO
5.1 – Produção Mundial e Brasileira de Ferro Gusa entre 2000/2012
5.2 – Comentários
6) PRODUÇÃO E CONSUMO DE METÁLICOS CONCORRENTES AO GUSA – SUCATA E DRI
7) COMPARAÇÃO DAS PERSPECTIVAS DE DISPONIBILIDADE NO BRASIL E NO MUNDO DE
CADA METÁLICO
8) USOS DA ENERGIA GERADA NA COMBUSTÃO DOS GASES DA CARBONIZAÇÃO
RESUMO EXECUTIVO
1 – É apresentado o desempenho da Siderurgia nos períodos 2000/2008 – 2008/2012
– 2000/2012, com resultados em milhões de toneladas e aumentos em percentagem
anual (% aa)
Períodos
2000/2008
2008/2012
2000/2012
Mundo
1.326,4/847,70 5,76% aa
1.547,4/1.326,4 3,93% aa
1.547,4/847,70 5,14% aa
BRIC’s
Brasil
674,78/240,40 13,77% aa 33,70/27.90 2,39% aa
899.93/674,48 7,46% aa 34.5/33,70 0,59% ss
899,93/240,40 11,63% aa 34,5/27,90 1,79% aa
O Brasil não acompanhou o ritmo de expansão da Siderurgia Mundial.
Anote-se que, no período de 2004/2011, as nossas exportações de minério de ferro
cresceram a um ritmo de 7,38% aa. Se a produção de aço tivesse expandido na mesma
proporção seria, em 2012, 53,81 milhões de toneladas.
2 – No que se refere a metálicos, especificamente ao ferro gusa, a exemplo do aço, o
Brasil não acompanhou o ritmo da Siderurgia Mundial.
2.1 – Quanto ao gusa a coque no Brasil, somos totalmente dependentes da
importação de carvão mineral (metalúrgico e não coqueificável). Uma maior
participação de energia nacional, na produção do gusa a coque, pode ser alcançada
pelas alternativas abaixo:
2.1.1 – O carvão metalúrgico nacional voltando a fazer parte da mistura de carvões nas
coquerias das grandes usinas siderúrgicas brasileiras a coque, em proporção adequada
às suas características.
2.1.2 – Metalização da carga com gusa produzido com carvão vegetal. Cada 10% de
metalização correspondendo a uma diminuição de 12% no carvão importado.
2.1.3 – Substituição do carvão mineral importado, cujos finos são injetados (PCI) pelas
ventaneiras dos grandes altos fornos a coque, por finos de carvão mineral nacional e
finos de carvão vegetal. O consumo de carvão para PCI, em 2012, foi da ordem de 2,8
milhões de toneladas.
2.1.4 – Temos o grande diferencial positivo de produzir gusa a carvão vegetal de
florestas plantadas, ou seja, com energia renovável, cuja produção deve aumentar, e
muito, não só pelo mercado nacional: indústria siderúrgicas integradas, usinas
siderúrgicas semi integradas e fundições, mas também pelo mercado internacional,
pois se trata do melhor metálico.
2.1.7 - São apresentados critérios para o aumento da produção até o ano 2020 (3% aa
– 4% aa – 5% aa) todos possíveis, assumindo que haverá madeira legal para atingir as
metas apontadas de produção.
2.1.6 – No entanto, deve-se bem pesquisar, e criar as condições de competitividade do
ferro gusa nacional no mercado externo, o que é perfeitamente possível, mesmo ante
à produção de ferro esponja (DRI/HBI) nos EUA, onde se fala em gás de xisto, “shale
gas,” produzido com gás a cerca de US$4,00/MMBTU ou US$16,00/Gcal, e até menos.
Com este preço, o redutor no exterior, por tonelada de esponja, estará entre US$40 e
44/t DRI.
2.1.6 – É citado o Processo COREX, que pode produzir gusa usando somente carvão
mineral. Inclusive já existiram experiências em unidade de demonstração industrial,
em Kehl, Alemanha, exclusivamente à base de matérias-primas brasileiras: minério,
lotadas; e carvão metalúrgico de SC e carvão energético do RGS.
2.1.7 – Quanto ao ferro esponja, já o produzimos com redutor sólido na empresa Aço
Finos Piratini, de 1973 a 1989; e na USIBA, entre 1975 e 2009. Em ambos os casos, o
estudo prospectivo denominado Roadmap Tecnológico do Carvão Mineral Nacional,
CGEE, ano de 2012, os coloca com metas sugeridas para 2023 e 2035.
2.1.7.1 – O problema de voltar a produzi-lo é muito mais econômico que técnico.
2.1.8 – Assim, a questão dos metálicos, graças também ao industrial minério de ferro
nacional, é um problema resolvido.
2.2 – Os dois processos principais de produção de aço: a oxigênio (LD/BOF e EOF) e
elétrico estão descritos, e todos são muito bem operados no Brasil
3 – Na solução para os gases da carbonização, que são lançados diretamente na
atmosfera, gerando poluição, está o grande problema da cadeia produtiva do ferro
gusa a carvão vegetal.
3.1 – Como a maioria dos processos enforna a madeira com cerca de 30% de umidade,
o prazo entre o corte na floresta e o enfornamento na carbonização é da ordem de
100 dias.
3.1.1 – No entanto, ao menos um dos processos de carbonização – o DPC - já faz isto
no próprio processo, permitindo que a madeira recém cortada possa ser enfornada,
evitando, assim, os 100 dias.
3.1.1.1 – O Processo Bricarbras e o Processo JG, ambos em fornos cilíndricos metálicos,
informam que também têm o mesmo recurso.
3.2 – Os gases da carbonização são: condensáveis e não condensáveis.
3.3 – Os condensáveis podem ser recuperados, sendo esfriados; e, por densidade,
separados em: ácido pirolenhoso e alcatrão.
3.3.1 – Neste caso os não-condensáveis podem ser queimados.
3.3 – Queima de todos os gases de carbonização e aproveitamento da energia gerada
para:
3.3.1 – Produção de vapor e energia elétrica;
3.3.2 – Secagem da madeira.
3.4 – A solução para o gases da carbonização deve trazer um maior rendimento
gravimétrico na carbonização (kg de carvão produzido/kg de madeira seca enfornada),
ou seja, com a mesma madeira uma maior produção de carvão vegetal, com ganhos
técnicos, econômicos e ambientais, aumentando a competitividade do gusa a carvão
vegetal.
3.4.1 – A maior parte do investimento/custo na cadeia produtiva do gusa a carvão
vegetal está nas terras, no reflorestamento e na carbonização; e não na usina de gusa.
***
1) EVOLUÇÃO DA PRODUÇÃO DE AÇO, MUNDIAL E BRASILEIRA, NO PERÍODO 2000-2008
E 2008-2013.
1.1)
A
Ano
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
Variação
anual de
2000/2008
Variação
anual de
2008/2012
Variação
anual de
2000/2012
QUADRO I – PRODUÇÃO DE AÇO MUNDIAL E BRASILEIRA NO PERÍODO
2000/2012
B
Mundial
847,7
850,3
903,8
968,1
1.066,5
1.146.5
1.243,8
1.346,1
1.326,5
1.230,0
1.431,4
1.535.9
1.547,4
C
Brasileira
D
C/B
27,9
26,7
29,6
31,1
32,9
31,6
30,9
33,8
33,7
26,5
32,9
35,2
34,5
34,2
3,29
3,14
3,27
3,21
3,08
2,76
2,48
2,51
2,54
2,15
2,30
2,29
2,23
+5,76% aa
+2,39% aa
+3,93% aa
+0,59% aa
+ 5,14% aa
+1,79% aa
Unidade: milhões de toneladas
E
F
G
H
Pos. LD/BOF
EAF
EOF
% de C
%C
%C
9ª.
21,68
5,74
0,44
9ª.
20,83
5,40
0,48
9ª.
23,09
5,98
0,53
9ª.
23,99
6,59
0,57
9ª.
24,83
7,51
0,57
9ª.
24,08
6,96
0,58
9ª.
22,82
7,54
0,54
9ª.
25,13
8,08
0,57
9ª.
25,23
7,93
0,55
9ª.
19,66
6,35
0,50
9ª.
24,61
7,81
0,51
9ª.
26,45
8,23
0,54
9ª.
25,96
8,09
0,47
Fontes: IABr (1) e WSA (2)
Coluna D - % da participação brasileira de aço na produção mundial;
Coluna E – Posição brasileira entre os produtores de aço;
Coluna F – Participação do processo a oxigênio LD/BOF na produção brasileira de aço;
Coluna G – Participação do processo elétrico na produção brasileira de aço;
Coluna H – Participação do processo a oxigênio EOF na produção brasileira de aço;
1.2)
QUADRO II – PRODUÇÃO DE AÇO NOS BRIC’s E SUA PARTICIPAÇÃO MUNDIAL
A
País
B
Ano
2000
C
Ano
2008
Brasil
Rússia
Índia
China
TTL BRICs
Mundial
% BRIC’s
27,90
59,14
26,92
126,50
240,40
847,70
28,36
33,70
70,83
57,91
512,34
674,78
1.326,50
50,87
D
Aumento
Anual
2000/2008
2,39
2,28
10,09
19,10
13,77
5,76
Unidade: milhões de toneladas
E
F
G
Ano
Aumento
Aumento
2012
anual
Anual
2008/2012 2000/2012
34,5
0,59
1,79
70,43
0,00
1,48
77,56
7.58
9,22
716,54
8,75
15,55
899,93
7,46
11,63
1.547,40
3,93
5,14
58,16
Fontes: IABr (1)) e WSA (2)
1.3)
OBSERVAÇÕES
a) A Siderurgia mundial teve um aumento de produção muito significaiva no período
2000/2012, impulsionado principalmente pela China e Índia.
b) A produção brasileira tem perdido participação no total mundial.
c) No entanto, no que se refere à exportação de minério de ferro, a exportação tem o
seguinte desempenho, segundo o IBRAM:
Em 2004 exportou 200,925 milhões de ton. (125,58 milhões de ton. de gusa ou aço);
Em 2008 exportou 281,682 milhões de ton. (176,05 milhões de ton. de gusa ou aço);
Em 2011 exportou 330,928 milhões de ton. (206,83 milhões de ton. de gusa ou aço);
A exportação de minério de ferro brasileiro tem aumentado no seguinte ritmo: no
período 2008/2004 8,81%aa – no período 2008/2011 5,51% aa, e no período 2004/201
7,38% aa.
d) No período 2001 a 2004 a produção brasileira de aço passou de 32,9 para 35,2 milhões
de toneladas. Se tivesse aumentado no mesmo ritmo das exportações de minério de ferro
(7,38% aa), teria sido de 53,81 milhões de toneladas.
2) METÁLICOS - DETALHAMENTO DA PRODUÇÃO DE AÇO – PROCESSOS DE PRODUÇÃO
DE AÇO – CARGA METÁLICA
2.1)
PRODUÇÃO MUNDIAL E BRASILEIRA DE FERRO GUSA, ENTRE 2000/2012
Unidade: 1.000t
E
F
Brasileira a
Brasileira a
Carvão Veg.
Carvão Veg. –
Usinas
Produtores
Integradas. Independentes
1.254
6.146
1.353
6.510
1.294
6.760
1.347
8.104
1.450
10.085
1.650
9.773
1.709
9.467
1.980
9.628
2.148
8.348
1.867
4.401
2.135
5.028
2.257
5.824
2.319
5.548
A
Ano
B
Mundial
C
Brasileira
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
575.870
586.016
610.531
669.895
719.123
800.709
881.041
961.498
849.852
933.625
1.035.120
1.104.746
1.122.380
27.723
27.391
29.650
32.015
34.761
33.884
32.452
35.571
34.871
25.266
30,865
33.415
32.448
D
Brasileira a
coque –
Usinas
Integradas
20.523
19.573
21.596
22.564
23.226
22.461
21.276
23.963
24.381
18.998
23.701
25.334
24.581
+ 4,99% aa
2,91% aa
+ 2,18 %
+ 6,96% aa
+3,80%
+ 7,20% aa
- 1,81% aa
----
+1,93% aa
negativa
+ 5,72% aa
1,32% aa
+ 1,51% aa
+ 5,26% aa
negativa
Variação
anual
2000/2008
Variação
anual
2008/2012
Variação
anual
2000/2012
Fontes: WSA (2)
IABr (1) AMS (3) SINDIFER (4)
2.2)
PRODUÇÃO MUNDIAL, INDIANA E BRASILEIRA DE FERRO ESPONJA ENTRE
2000/2012
A
Ano
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
B
Mundial
43.740
40.081
45.079
48.828
55.157
57.710
59.175
66.370
66.044
64.452
70.015
70.900
70,937
C
Indiana
5.498
5.720
5.731
7.051
9.121
12.052
15.037
20.110
20,916
23.444
24.831
21.252
19.677
Variação anual
2000/2008
Variação anual
2008/2012
Variação Anual
2000/2012
+5,29% aa
+18,18% aa
+ 1,80% aa
-0,985% aa
+4,11% aa
+11,21% aa
Unidade: 1.000 toneladas
D
Brasileira
412
340
361
410
440
411
376
362
302
11
-------
Fontes: WSA (2) e IABr (1)
a) A Índia é a maior produtora mundial de ferro esponja, sendo que entre 75 a 80 % é
produzido em fornos rotativos operando com carvão não coqueificável.
b) A produção de ferro esponja aqui constante foi produzida na USIBA, pelo Processo HYL a
redutor gasoso.
c) Durante os anos de 1973 a 1989 foi produzido ferro esponja na Aços Finos Piratini, em
Charqueadas, em forno rotativo operando com carvão mineral local de alto teor de cinzas.
Quando a Índia montou o seu primeiro forno rotativo, doado pela UNIDO, para operar
também com carvão mineral não coqueificável, uma equipe indiana da SIIL – Sponge Iron India
Limited – foi treinada na Aços Finos Piratini.
Se o Brasil voltar a produzir ferro esponja com carvão mineral nacional não coqueificável de
alto teor de cinzas, os engenheiros brasileiros poderão ser reciclados e treinados na Índia.
2.3)
OBSERVAÇÕES SOBRE PRODUÇÃO MUNDIAL DE METÁLICOS EM 2012
Ferro Gusa: 1.122,38 milhões de toneladas ou 1.122,38 gusa/1.077,2 milhões de t aço =
1,042t de gusa/t de aço.
Os volumes de produção do gusa e do aço são próximos, o que significa uma carga
metálica nos fornos a oxigênio da ordem de 90% de gusa.
Ferro Esponja: 70.937 milhões de toneladas.
Total gusa + esponja: 1.182,317 milhões de toneladas.
Produção Mundial de aço em 2012: 1.547,4 milhões de toneladas.
Admitindo uma média de 1,13 a 1,15 ton. de metálicos / ton. de aço, a demanda por
metálicos foi da ordem de 1.749 milhões a 1.779,51 milhões de toneladas. Assumindo
1.750 milhões de toneladas de metálicos.
O ferro gusa significou 63,6% dos metálicos ou 71,89% do aço produzido.
O ferro esponja significou 4,05 dos metálicos e ou 4,58% do aço produzido.
Praticamente todo o saldo via aciarias elétricas.
A sucata participou com 1.750 milhões – 1112,38 milhões gusa – 70.937 milhões de
ferro esponja = 566.725 milhões.
Assim, a carga metálica na produção de aço, em nível mundial, foi de: 63,56% de gusa –
4,05 de esponja – 32,39% de sucata.
Segundo o WSA em 2012, o aço foi produzido pelos seguintes processos: 69,6% em
processos a oxigênio ou 1.077,2 milhões de toneladas – 29,3% em aciarias elétricas ou
453,89 milhões de toneladas – 1,1% em outros processos, 17 milhões de toneladas.
2.4) OBSERVAÇÕES SOBRE A PRODUÇÃO BRASILEIRA DE METÁLICOS PARA A
SIDERURGIA
Ferro Gusa no Brasil em 2012
- Das siderúrgicas integradas a coque
24,58 milhões de ton.
- Das siderúrgicas integradas a carvão vegetal
2,32 milhões de ton.
- Total gusa para a produção de aço a oxigênio
26,90 milhões de ton.
- 26,90 milhões t gusa/26,54t de aço a oxigênio = 1,014 t de gusa/t de aço
- Da indústria do Ferro Gusa carvão vegetal
5,55 milhões de ton.
das quais 3,03 milhões exportadas e o saldo
para as aciarias elétricas e fundições brasileira.
- Total Gusa para integradas e semi-integradas
28,50 milhões de ton.
- Total de Gusa a Coque e a Carvão Vegetal
32,45 milhões de ton.
Ferro Esponja: não houve em 2012 produção de ferro esponja.
Metálicos ferrosos: para 34,5 milhões de toneladas de aço, são necessárias entre 38,5 a
39,0 milhões de toneladas.
Sendo, gusa, 28,5 milhões de toneladas, o saldo de 10 a 10,5 milhões será de sucata.
Em 2012, a produção brasileira de aço foi de 34,54 milhões de toneladas, sendo por
processos a oxigênio: LD/BOF 25,96 milhões (75,16%) + EOF 0,47 milhões (1,36%), num
total de 26,43 milhões de ton. ou 76,61 % do total, e processo elétrico de 8,11 milhões de
ton., ou 23,48% do total.
A produção de gusa para as aciarias integradas a oxigênio foi de 26,90 milhões de
toneladas, sendo a produção de aço nas mesmas de 26,43 milhões de ton., ou seja, 1.018
ton. de gusa/ton. de aço.
Não se tem a produção de ferro esponja no Brasil, e a geração nacional de sucata não é
significativa. Porém, tem-se a produção de ferro gusa sólido de diversos produtores
independentes para abastecer as aciarias elétricas, o que traz vantagens técnicas e
econômicas. A participação do ferro gusa sólido nas aciarias elétricas brasileiras é da ordem
de 20% e, se não houvesse esse gusa sólido doméstico disponível, a participação do aço a
processo elétrico seria menor.
Um tema muito importante é a competitividade do gusa brasileiro a carvão vegetal no
mercado externo. Hoje nos EUA o gás de xisto ou “shale gas”, está a US$4,00/MMBTU
ou USD$16,00Gcal, e mesmo menos, o que significa um custo na produção de uma
tonelada de esponja 9DRI/HBI entre 2,5 a 2,7 Gcal/t.
É um assunto para ser examinado sob os aspectos técnicos, econômicos e ambientais.
Consultando-se a literatura, não foi encontrada a produção de gusa pelo processo
Corex, que tem unidades na Coreia do Sul, China, Índia e África do Sul. Caracteriza-se
por produzir ferro gusa somente com carvão não coqueificável, embora pequenas
percentagens de coque melhorem a produtividade.
A Usina de Saldanha Bay na África do Sul usa o gás de topo do Corex como gás redutor em
sua Unidade Midrex de produção de ferro esponja, sendo a primeira do mundo a usar gás
de carvão para produzir ferro esponja.
Outras usinas COREX estão adotando o mesmo procedimento para o gás de topo do Corex;
a) O Processo Corex usa somente oxigênio e o gás de topo de seu reator de redução
tem cerca de 2.000 kcal/Nm3. O gás de topo, após ser retirado o CO2 e o H20, é um
gás redutor.
b) A tempo, em 1987, a então CVRD mandou matérias-primas nacionais (pelotas,
minério de ferro e carvão metalúrgico nacional de SC e carvão energético brasileiro do
RS para testar na unidade de demonstração inicial existente em Kehl, Alemanha).
O teste foi muito bem sucedido e os estudos do resultado indicavam que o melhor uso
para o gás de topo era como gás redutor para a produção de ferro esponja. (5)
No Brasil, nada aconteceu, mas em 1998 a Saldanha Bay iniciou a operação para a
CVRD, exatamente como o estudo havia proposto.
A tempo, o processo KR hoje Corex teve todas as ideias iniciais, e mesmo Engenharia,
desenvolvidos em Divinópolis na KTS – Korf Tecnologia Siderúrgica, hoje MINITEC. A
KTS era empresa de engenharia local do Grupo Korf, então sócio majoritário e gerente
da Siderúrgica Pains, hoje Gerdau Divinópolis.
2.5)
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE AÇO: SAO PRATICAMENTE DOIS
Processos a oxigênio. Processo LD/BOF responsável pela maior parte da produção de aço
no mundo e no Brasil, e Processo EOF – um processo brasileiro – em operação no Brasil e
na Índia.
• Há também alguma produção pelo processo Siemens Martin, mas em fase de extinção.
Processos Elétricos: basicamente em fornos elétricos a arco.
• Há também alguma produção, principalmente na Índia, em fornos de indução, mas no
Brasil este tipo de forno só opera nas indústrias de fundição.
2.6)
PROCESSOS A OXIGÊNIO
Opera sempre com grande percentagem de gusa líquido, pois as reações do oxigênio com o
carbono, silício e manganês geram a energia necessária ao processo.
A adição de carga fria, geralmente sucata, seja na temperatura ambiente ou mesmo préaquecido, de ferro gusa sólido e também de algum ferro esponja, servem para controlar a
temperatura de vazamento do aço.
Assim, todas as aciarias a oxigênio são integradas, produzindo o ferro gusa líquido.
2.7)
PROCESSO ELÉTRICO
Devido à sua flexibilidade, permite diversas composições da carga metálica.
100% de sucata sólida.
Sucata sólida e ferro esponja, tanto de produção própria, como comprado.
Usinas usando altas percentagens de ferro esponja de produção própria são consideradas
usinas integradas à redução direta. Alguns exemplos: nos países vizinhos: ACINDAR e
SIDERCA, na Argentina; e as usinas de Puerto Ordaz, na Venezuela.
No Brasil, praticamente todas as usinas semi-integradas, que operam com fornos elétricos
a arco, tem a carga metálica composta de sucata, interna e adquirida; e ferro gusa sólido,
adquirido.
A aciaria da VSB, em Jeceaba atualmente, opera com sucata interna e adquirida; e ferro
gusa sólido adquirido. Porém, em breve, deve entrar em operação o seu primeiro alto
forno de 350m3 que irá fornecer gusa líquido à aciaria. A aciaria de VSB em Jeceaba tem
pré-aquecedor de sucata, o que aumenta a produtividade e diminui o consumo de energia
elétrica. Seu forno elétrico a arco é para 200 t de aço por corrida, mas opera com 170 t,
para compatibilizar com a capacidade do forno panela.(6)
Também, no Brasil temos usinas que têm produção própria, ou compram ferro gusa
líquido de terceiros, o que aumenta a produtividade e diminui ainda mais o consumo de
energia elétrica, com aumento da produtividade e uma diminuição ainda maior do
consumo de energia elétrica. É o caso da ARCELORMITTAL de Juiz de Fora, da
ARCELORMITTAL de Cariacica (compra gusa líquido de terceiros) e da SINOBRAS em
Marabá.
3) PRODUÇÃO DE AÇO X INSUMOS – CENÁRIO DE BASE PARA O ANO 2020
3.1) HISTÓRICO DA PRODUÇÃO DE FERRO GUSA E AÇO NO BRASIL (2000/2012), E
CENÁRIO PARA 2020.
ANO
Gusa
Coque
2000
20.523
Gusa
Integ.
Carvão
Vegetal
1.254
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
19.573
21.596
22.564
23.226
22.461
21.276
23.963
24.381
18.998
23.701
25.334
24.581
1.353
1.294
1.347
1.450
1.650
1.709
1.980
2.148
1.867
2.135
2.257
2.319
Gusa
Prod.
Indep.
C. Veg.
6.146
6.510
6.760
8.104
10.085
9.773
9.467
9.628
8.348
4.401
5.028
5.824
5.548
TOTAL
Unidade: 1.000t
Aço a
TOTAL
Oxig.
EOF
AÇO
GUSA
Aços a
Oxig.
LD/BOF
Aço
Elétrico
FEAs
27.723
21.677
5.745
443
27.685
27.391
29.650
32.015
34.761
33.884
32.452
35.571
34.871
25.266
30,865
33.415
32.448
2.831
23.093
23.986
24.827
24.078
22.821
25.130
25.221
19.662
24.607
26.447
25.962
5.403
5.985
6.589
7.513
6.959
7.541
8.081
7.933
6.349
7.812
8.231
8.094
483
526
572
571
580
539
571
552
495
509
542
468
26.717
29.604
31.147
32.909
31.610
30.901
33.782
33.716
26.506
32.928
35.220
34.524
34,2
Cenários
2020
Aumento 31.144
2.938
7.029
41.111
32.984
10.255
593
43.742
3% aa
Aumento 33.626
3.172
7.590
44.389
35.516
11.073
650
47.233
4% aa
Aumento 36.306
4.425
8.194
47.926
38.346
11.955
691
50.992
5% aa
fontes – WSA (2) IABr (1) AMS (3) SINDIFER (4) – cenários para 2020 assumidos pela
MINITEC.
3.2)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
COMENTÁRIOS SOBRE OS CRITÉRIOS ADOTADOS PARA O ANO 2020
Há relação entre o crescimento do consumo de aço e o PIB.
Esta relação varia de acordo com o grau de desenvolvimento do país.
Países muito desenvolvidos, a relação entre % de crescimento do consumo de aço / % de
crescimento PIB pode de 1,0; até inferior a 1.
No caso do Brasil, com tantas as obras de infraestrutura e habitação a realizar,
certamente a relação é superior a 1,0. Aqui, assumiu-se 1,5, embora já se tenha visto
estudos em que se usa 1,7.
Assim se, no período 2012/2020, o crescimento do consumo de aço for de 3% aa é porque
o PIB evoluiu no mesmo período a 2% aa.
Assim se, no período 2012/2020, o crescimento do consumo de aço for de 4% aa é porque
o PIB evoluiu no mesmo período a 2,67% aa.
Assim se, no período 2012/2020, o crescimento do consumo de aço for de 5% aa é porque
o PIB evoluiu no mesmo período a 3,33%aa.
Note-se que a tabela acima -- histórico e cenários para 2020 -- são para a produção de
aço, porém, a relação comentada é entre consumo de aço e PIB.
É admitido que, mesmo que parte do aumento do consumo de aço seja atendido por
importações, o aumento de exportações nacionais compense, ao menos em tonelagem,
as importações.
No que se refere a total dependência do Brasil de carvão mineral importado, a
participação de energia nacional nos grandes altos fornos a coque pode ocorrer pelas
seguintes vias: (14)
- O carvão metalúrgico nacional volte a ser explorado e entre com uma participação
pequena na mistura dos carvões a coqueificar.
- Metalização da carga dos grandes altos fornos a coque com gusa produzido com carvão
vegetal.
- Substituição do carvão mineral importado, cujos finos são injetados pelas ventaneiras
dos grandes altos fornos nacional a coque, por finos de carvão mineral nacional e por
finos de carvão vegetal.
4) PRODUÇÃO DE GUSA NO MUNDO E NO BRASIL ATÉ A CRISE DE 2008; E DEPOIS ATÉ
2013
4.1)
PRODUÇÃO MUNDIAL E BRASILEIRA DE FERRO GUSA ENTRE 2000/2012
Unidade: 1.000t
E
F
Brasileira a
Brasileira a
Carvão Veg.
Carvão Veg. –
Usinas
Produtores
Integradas
Independentes
1.254
6.146
1.353
6.510
1.294
6.760
1.347
8;104
1.450
10.085
1.650
9.773
1.709
9.467
1.980
9.628
2.148
8.348
1.867
4.401
2.135
5.028
2.257
5.824
2.319
5.548
A
Ano
B
Mundial
C
Brasileira
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
575.870
586.016
610.531
669.895
719.123
800.709
881.041
961.498
849.852
933.625
1.-35.120
1.104.746
1.122.380
27.723
27.391
29.650
32.015
34.761
33.884
32.452
35.571
34.871
25.266
30,865
33.415
32.448
D
Brasileira a
coque –
Usinas
Integradas
20.523
19.573
21.596
22.564
23.226
22.461
21.276
23.963
24.381
18.998
23.701
25.334
24.581
2,91% aa
+ 2,18 %
+ 6,96% aa
+3,80%
- 1,81% aa
----
+1,93% aa
negativa
1,32% aa
+ 1,51% aa
+ 5,26% aa
negativa
Variação
+ 4,99% aa
anual
2000/2008
Variação
+ 7,20% aa
anual
2012/2008
Variação
+ 5,72% aa
anual
2012/2008
Fontes – IABr (1) WSA (2) AMS
(3) SINDIFER (4)
A produção de gusa no Brasil, seja a coque, seja a carvão vegetal, a exemplo da produção
siderúrgica não tem acompanhado o ritmo mundial.
5) DETALHAMENTO DA PRODUÇÃO DE GUSA SEGUNDO PROCESSO - REDUTOR – TIPO E
DESTINAÇÃO DO PRODUTO
5.1) PRODUÇÃO MUNDIAL E BRASILEIRA DE FERRO GUSA ENTRE 2000/2012
A
Ano
B
Mundial
C
Brasileira
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
575.870
586.016
610.531
669.895
719.123
800.709
881.041
961.498
849.852
933.625
1.035.120
1.104.746
1.122.380
27.723
27.391
29.650
32.015
34.761
33.884
32.452
35.571
34.871
25.266
30,865
33.415
32.448
D
Brasileira a
coque –
Usinas
Integradas
20.523
19.573
21.596
22.564
23.226
22.461
21.276
23.963
24.381
18.998
23.701
25.334
24.581
Variação
+ 4,99% aa
2,91% aa
+ 2,18 %
anual
2000/2008
Variação
+ 7,20% aa
- 1,81% aa
---anual
2012/2008
Variação
+ 5,72% aa
1,32% aa
+ 1,51% aa
anual
2012/200
Fontes – WSA (2) IABr (1) AMS (3) SINDIFER (4)
Unidade: 1.000t
E
F
Brasileira a
Brasileira a
Carvão Veg.
Carvão Veg. –
Usinas
Produtores
Integradas
Independentes
1.254
6.146
1.353
6.510
1.294
6.760
1.347
8;104
1.450
10.085
1.650
9.773
1.709
9.467
1.980
9.628
2.148
8.348
1.867
4.401
2.135
5.028
2.257
5.824
2.319
5.548
+ 6,96% aa
+3,80%
+1,93% aa
negativo
+ 5,26% aa
negativo
5.2)
COMENTÁRIOS
Como processo, a imensa maioria do ferro gusa no mundo é produzido em altos fornos.
Os altos fornos a coque podem ser de grandes dimensões de volume e são a base de
metálicos, na maioria das usinas siderúrgicas integradas.
Há também altos fornos a coque de menores dimensões, que produzem ferro gusa para
comercialização, como por exemplo, na Rússia e na Ucrânia.
A KTS, hoje MINITEC, projetou e instalou na Índia muitos mini altos fornos a coque, alguns
para gusa comercial, mas a Hospet Steel é uma usina integrada para aços especiais, com
mini altos fornos a coque da KTS e aciaria EOF. A Kirsloskar produz gusa para sua fundição e
para terceiros e a Electrosteel usa o gusa para tubos centrifugados. (7)
Os altos fornos a carvão vegetal são de menores dimensões pela menor resistência do
carvão vegetal.
O maior produtor mundial de ferro gusa a carvão vegetal é o Brasil, com produções de 7 a
12 milhões de t/ano de gusa. O potencial brasileiro de produzir ferro gusa a carvão vegetal,
com energia renovável, é imenso. Atualmente, o ferro gusa brasileiro a carvão vegetal já é
base para usinas siderúrgicas integradas, e os produtores independentes abastecem toda a
demanda nacional, seja de gusa de fundição, seja de gusa aciaria para as usinas a forno
elétrico a arco, além de abastecer o mercado internacional.
O ferro gusa Brasileiro a carvão vegetal é o grande diferencial que o Brasil tem em relação à
siderurgia mundial, pois produz ferro gusa com energia renovável -- a fotossíntese do
carbono do carbono nas florestas plantadas, corrigindo assim o passivo ambiental e com
ganhos econômicos.
O outro pais é o Paraguai que, ao reiniciar as operações ACEPAR, poderá produzir na
ordem de 250.000 t/ano de gusa.
Embora o ferro gusa também possa ser produzido em fornos elétricos de redução é uma
prática em desuso pelo grande consumo de energia elétrica. No Brasil, a Mannesmann
operou por muitos anos com duas funções: produzir gusa e produzir gás combustível para
a laminação. O consumo de energia elétrica era da ordem 2.000 kWh/t.
Também o Processo Corex é uma alternativa comprovada, pois utiliza carvão mineral,
inclusive carvões não coqueificáveis. O processo se caracteriza por dois reatores operando
em série: o reator de redução, que descarrega o ferro esponja a quente no reator de
fusão. No reator de fusão é injetado oxigênio, com o ferro gusa acumulando no cadinho.
O processo de retirada do ferro gusa e da escória é igual ao realizado em alto forno. Há
unidades COREX em operação:
- Na Posco, Coreia do Sul
- Na Baoseel, China
- Na Essar, Índia
- Na Jindal, Índia, sendo o gás de topo utilizado para produzir ferro esponja numa unidade
MIDREX.
- Na Saldanha Bay na África do Sul, onde o gás de topo é utilizado para produzir ferro
esponja numa unidade MIDREX.
Uma variante é o FINEX, onde o reator de redução é substituído por uma unidade de
produção, que, com finos de minério em leito fluidizado, produz finos de ferro esponja
que são briquetados e carregados no reator de fusão.
No Brasil, está em desenvolvimento o Processo Tecnored para produzir ferro gusa,
utilizando briquetes autorredutores, produzidos com finos de minério de ferro e de
carvão.
O ferro gusa pode ser classificado por gusa de aciaria, que é a grande maioria da produção
mundial, e no Brasil, com silício menor que 1,5% – ferro gusa de fundição com silício
acima de 1,5%; ferro gusa nodular, com Silício 0,5 máx.; manganês, 0,1; fósforo, de 0,05 a
0,06; e enxofre, 0,02, máximo.
No Brasil, todo ferro gusa a carvão vegetal destina-se à indústria siderúrgica, integrada ou não,
para a indústria de fundição de ferro e aço, bem como para exportação.
No Brasil, o consumo anual de ferro gusa de fundição, mais ferro gusa nodular, é da ordem de
um milhão de t/anos.
6) PRODUÇÃO E CONSUMO DE METÁLICOS CONCORRENTES AO GUSA – SUCATA E DRI
Sucata - Toda a sucata deve ser consumida, sob a pena de se tornar um grave passivo
ambiental.
A sucata é classificada de acordo como é gerada:
• Sucata interna da própria usina siderúrgica: com tendência a diminuir a sua
participação, pois com a melhoria dos processos produtivos, com praticamente todo o
aço, passa pelo lingotamento contínuo, gerando assim pouca sucata.
No caso brasileiro, em 1990, a geração de sucata dentro da usina era de 160 kg/1.000kg
de aço produzido; e, em 2012, de 83 kg de sucata/1.000 kg de aço
•
Sucata de processamento: é a sucata gerada quando da utilização do aço; seja dos
laminados longos, como dos laminados planos.
Obviamente, porque os usuários procuram gerar a menor quantidade possível de
sucata, este tipo também diminui a sua participação.
•
Sucata de obsolescência: aquela que é gerada pelo fim da vida útil de equipamentos,
pontes, utensílios, automóveis, etc. Há uma rede que recolhe a sucata, classifica e
vende para as siderúrgicas e para as fundições.
Essa representa o maior volume de sucata, e o problema é que, mesmo bem
processada, pode conter elementos indesejáveis aos aços que estão sendo produzidos.
Quanto mais desenvolvido o país, maior a geração de sucata de obsolescência, o que
gera um comércio internacional entre o que tem excesso de sucata e os que têm
déficit. No Brasil, praticamente não tem havido importação de sucata, e a exportação
é relativamente pequena.
A sucata, o ferro esponja e o gusa em verdade não são metálicos concorrentes, mas sim
complementares.
• A sucata deve ser toda consumida por razões técnicas, econômicas, sociais e
ambientais.
• Já o ferro esponja e o gusa são produtos fabricados, e assim se conhece perfeitamente
a sua composição, sem que haja surpresas quanto à qualidade durante sua utilização.
• É o ferro gusa produzido com carvão vegetal sustentável o melhor metálico que existe:
composição conhecida: 4,0 a 4,5% de carbono, 94 a 94,5% de ferro metálico, e
praticamente isento de enxofre; a ganga do minério que foi toda escorificada no alto
forno. Além disso, em sua produção, recicla todo o CO2 emitido.
• Gusa produzido com coque também pode ser de alta qualidade, tendo tratamento
ainda na fase líquida para dessulfurar e desfosforar, mas em sua produção gera cerca
de 1,9t de CO2/t de gusa, que permanecem na atmosfera; é o efeito estufa.
• Valor relativo dos metálicos:
Havendo disponibilidade dos metálicos acima citados (sucata, esponja e gusa) o maior
ou menor uso de cada, se dará pelo seu “valor em uso,” que compreende:
– Qualidade do aço a ser produzido;
– Composição e dimensões do metálico;
– Sua influência sobre a produtividade do forno de aço;
– Sua influência sobre o consumo de energia para produzir o aço.
- Preço de cada metálico na usina consumidora.
Jogando com o custo e disponibilidade dos metálicos disponíveis, cada usina procura o
custo para o aço produzido.
As usinas brasileiras a fornos elétricos a arco sabem bem que, carregando gusa sólido de
terceiros, aumentam a produtividade e diminuem o consumo de energia elétrica.
7) COMPARAÇÃO DAS PERSPECTIVAS DE DISPONIBILIDADE NO BRASIL E NO MUNDO DE
CADA METÁLICO
Como em todo o local, devemos consumir toda a sucata produzida, seja interna, de
transformação ou de obsolescência.
- Como os bens domésticos (automóveis, refrigeradores, fogões, etc.), uma tendência é de
serem reciclados aqui no Brasil, com maior rapidez que anteriormente. Assim, a oferta
nacional de sucata deve aumentar. No entanto, é uma tendência mundial.
No que se refere a ferro gusa, além de produção em altos fornos a coque, tem-se a
solução dos altos fornos a carvão vegetal produzido de forma sustentável. Assim, é
possível produzir as quantidades que o mercado doméstico e internacional demandarem,
constituindo excelente oportunidade de negócios e contribuindo para a balança comercial
do país.
- Esta solução será também adotada por outros países, sendo possível citar a África como
exemplo. Mas nenhum tem as mesmas condições e potencialidade do Brasil.
- Quanto ao Ferro esponja (DRI/HBI) que em larga escala não se produz nos país, se for
economicamente viável tem-se domesticamente todas as condições de produzi-lo, seja
quanto ao minério, seja quanto ao termo redutor.
- Via redutor sólido: carvão mineral não coqueificável: já foi produzido no Brasil por
muitos anos e as nossas reservas de carvão não coqueificável indicam horizonte acima de
100 anos. É uma tecnologia conhecida e dominada, dependendo apenas de viabilidade
econômica.(8) (9).
- Via redutor solido – carvão vegetal – ainda não houve produção industrial no Brasil
- Redutor gasoso via gás natural – a tendência no pais é ter-se cada vez mais
disponibilidade de gás natural. Já se tem a experiência da Usiba. Assim, a produção de
ferro esponja com redutor gasoso é uma tecnologia conhecida e dominada, dependendo
apenas da viabilidade econômica.
- Redutor gasoso via gaseificação de carvão mineral – é uma solução que está chegando e
que vai depender mais da viabilidade econômica do que viabilidade técnica. Já foi muito
estudada no Projeto SIDERSUL, em Santa Catarina, de 1975/1982. (8)
- Produção conjugada de ferro gusa e ferro esponja – Esta solução, o Processo COREX
oferece-a. Com o gás de topo do reator de redução do COREX, após beneficiado, é
utilizado numa unidade de redução direta a redutor gasoso.
Tecnologia já conhecida e dominada. Na África do Sul com o gás de topo de uma tonelada
de gusa é possível fabricar cerca de 1,35 toneladas de ferro esponja.
Já houve experiência exitosa com matérias-primas nacionais: minério de ferro, pelotas,
carvão metalúrgico de Santa Catarina e Carvão energético do Rio Grande do Sul.(5) (10)
Assim, não haverá problemas de metálicos no Brasil e no mundo, devido a diversidade de
soluções adaptáveis às condições locais. Não há, pois, solução única, mas soluções viáveis
a serem consideradas caso a caso.
Valor relativo dos metálicos: Havendo disponibilidade dos metálicos acima considerados
(sucata – ferro gusa e ferro esponja, geralmente identificado por DRI/HBI, o maior ou
menor uso de cada um, se dará pelo seu “valor em uso,” que compreende:
- sua qualidade, em composição química e densidade, em função do aço que será
produzido;
- sua influência sobre a produtividade do forno de aço;
- sua influência sobre o consumo de energia do forno de aço;
- do seu preço na usina consumidora.
8) USOS DA ENERGIA GERADA NA COMBUSTÃO DOS GASES DA CARBONIZAÇÃO
Este assunto é da maior importância, pois sua solução é que permitirá chamar o ferro
gusa a carvão vegetal, de florestas plantadas, de Gusa Verde.
O carvão vegetal atualmente produzido com madeira de florestas plantadas e madeira legal,
utilizado nos altos fornos para a produção de fero gusa, dá origem ao que chamamos Gusa a
Carvão Vegetal
Todo o CO2 originado a partir do gás de topo dos altos fornos e de certa quantidade dos gases
de carbonização são reciclados pela fotossíntese das árvores em crescimento. Sendo assim,
não causa efeito estufa.
Porém, os processos de carbonização em sua imensa maioria, lançam todos os gases da
carbonização, incluindo uma parcela de CO2, diretamente na atmosfera, gerando poluição.
A partir de trabalhos publicados, são os seguintes os gases emitidos na carbonização da
madeira, como apresentado no quadro a seguir (11) e (12).
PRODUTOS DA CARBONIZAÇÃO DE MADEIRA
A
B
Produtos da
% em base seca
Carbonização
Carvão Vegetal com
33,00
80% de C fixo
Ácido Pirolenhoso ou
35,50
GC
Ácido acético
5,00
Metanol
2,00
Alcatrão solúvel
5,00
Água e outros
23,50
0 Alcatrão insolúvel
6,50
Gases não
25,00
condensáveis ou GNC
H2 (0,63%)
0,16
CO (34%)
8,50
CO2 (6 a 2%)
15,50
Metano (2,43%)
Etano (0,1%)
Outros (0,81%)
0,61
0,03
0,20
100,00
Ci
Kg/t de madeira seca
330,00
D
Kg/3,03 t de madeira
seca
1.000
355,00
1.076,65
50,00
20,00
50,00
235,00
65,00
250,00
151,50
60,60
151,50
712,05
196,95
757,50
1,6
85,00
155,00
4,98
257,55
511,50
6,10
0,30
2,00
1.000,00
20,30
0,91
6,06
3.030.00
O metano tem um efeito estufa cerca de 21 vezes maior que o CO2
•
Dos 2.030 kg de gases originados na produção de uma tonelada de carvão vegetal, e
hoje lançados diretamente na atmosfera, cerca de 500 kg é de CO2 que será reciclado;
mas, dos outros 1.530kg, cerca de 700 kg são vapor de água; e o restante, uma mistura
de ácido pirolenhoso (acido acético, metanol, alcatrão solúvel, alcatrão insolúvel, CO,
H2 e hidrocarbonetos).
•
Isto significa que, para produzir uma tonelada de carvão vegetal com 33% de
rendimento (kg de carvão produzido/kg de madeira seca enfornada), são necessárias 3,03
toneladas de madeira seca, produzindo 1.000kg de carvão vegetal e 2.030 kg de gases
lançados diretamente na atmosfera.
•
Os gases da carbonização estão divididos em:
- GC ou gases condensáveis (ácido pirolenhoso e alcatrão solúvel)
- Alcatrão insolúvel.
- Gases não condensáveis (CO2, CO, H2 e CH4)
A imensa maioria dos processos de carbonização em uso, enfornam a madeira com um teor de
umidade de 30%. Como a madeira ao ser cortada tem 50% ou mais de umidade, há um
período de cerca de 100 dias, entre o corte e o enfornamento, para que haja uma secagem
natural, para cerca de 30% de umidade. Isto significa um enorme volume de lenha entre o
corte e o enfornamento.
•
Neste caso, enfornamento com cerca de 30% de umidade, os gases da carbonização,
hoje, lançados diretamente na atmosfera, uma vez combustos, têm energia suficiente para
produzir vapor e/ou para secar a madeira a ser enfornada, diminuindo o tempo entre o corte
e o enfornamento.
O uso dos gases da carbonização de madeira podem ser divididos em 2 grupos:
– Esfriamento dos gases condensáveis obtendo (ácido pirolenhoso e alcatrão solúvel
que, em repouso, se separam por densidade), liberando os gases não condensáveis
diretamente na atmosfera ou queimando-os.
Esta prática de recuperar os condensáveis era usual em carvoaria existente em Ribas
de Rio Pardo nos ano 1980, com fornos cuja engenharia e tecnologia haviam sido
adquiridas da Belgo Mineira.
O ácido pirolenhoso e o alcatrão eram vendidos a terceiros.
No Rio Grande do Sul há carvoarias pequenas que recolhem os condensados, obtendo
ácido pirolenhoso e alcatrão, liberando os não condensáveis diretamente para a
atmosfera.
A V&M Florestal também produzia, ao menos parcialmente, alcatrão com os gases
condensáveis, sendo os não condensáveis lançados na atmosfera.
Na usina de Barreiro, MG, foi montada uma termoelétrica de 12,9 MW que opera com
energias residuais dos processos, principalmente o excesso dos gases de topo dos altos
fornos e também alcatrão.(13)
A Florestal continua produzindo alcatrão, porém em menor quantidade; parte do qual
vai para a empresa Bioquímica como matéria-prima para produtos carboquímicos; e
parte continua sendo usada na UTE da Usina de Barreiro.
Assim, uma possibilidade para evitar que os gases da carbonização sejam lançados
diretamente na atmosfera é condensar os gases condensáveis e queimar os não condensáveis,
utilizando a energia nos gases combustos para gerar energia e/ou secar a madeira,
diminuindo, em muito, o tempo entre o corte na floresta e o seu enfornamento, o que significa
uma grande economia.
Todo o gás de carbonização é queimado, gerando gases combustos (ou fumaças), de onde se
pode aproveitar o calor sensível.
Caso do Processo DPC – a madeira é enfornada pouco depois de ser cortada e no próprio
processo há a secagem e a carbonização. Esta solução evita a enorme quantidade da madeira
necessária, entre o corte e o enfornamento 100 dias após. Isto é possível porque o processo
permite a separação entre as fases de secagem e de carbonização. Durante a fase de secagem
o vapor de água é enviado direto para a atmosfera. Durante a fase de carbonização os gases
condensáveis e não condensáveis ambos combustíveis, vão para o queimador que opera de
forma regular e contínua.
Supondo uma carbonização produzindo 100 t/dia de carvão vegetal, com rendimentos
gravimétricos de 30%, isso significa 333 t/dia de madeira seca, ou 666 m3/dia de madeira
cortada.
Considerando como de 100 dias, o período entre o corte e o enfornamento, no qual a madeira
vai secando até 30%, serão 66.600 m3 de madeira em trânsito.
No caso de enfornar no DPC, a madeira com cerca de 30% de umidade, dos gases combustos
haverá calor sensível suficiente para gerar vapor – energia elétrica e/ou secar a madeira, ou
ambos, diminuindo para poucos dias o período entre o corte e o enfornamento da madeira.
- Caso informado pelo Processo Bricarbras operando com fornos metálicos circulares. A
madeira é enfornada com uns 30% de umidade. A secagem da madeira com cerca de 50% de
umidade, na condição recém-cortada, em menos de 48 horas passa para cerca de 30% de
umidade, em instalação de secagem que utiliza o calor sensível da combustão dos gases da
carbonização.
Esta também é a meta do Processo JG, também com fornos cilíndricos metálicos, que já produz
carvão vegetal em pequena carvoaria em São Gotardo – MG, onde realiza experiências.
Assim, também nesta solução (fornos metálicos circulares), como na anterior (DPC), o tempo
entre o corte da madeira e o seu enfornamento se reduz a poucos dias.
- A Vallourec produz a maior parte de seu carvão vegetal nos grandes fornos retangulares, mas
também opera uma unidade de Carbonização Contínua, onde os toletes de madeira são
carregados no topo de uma torre descendo por gravidade, tendo em contra corrente gases
quentes, ocorrendo a secagem e a carbonização.
Os toletes tem de 25 a 30 cm de comprimento e são produzidos a partir das toras de eucalipto.
O Processo de Carbonização Contínua somente libera para a atmosfera gases combustos
(fumaças) pois aproveita todo o excesso de energia, incluindo a serragem de madeira
proveniente da produção dos toletes, para gerar energia elétrica.
A se verificar: o potencial do Processo ONDATEC, que utiliza micro ondas para produzir o
carvão vegetal e subprodutos.
– A Siderúrgica Viena, em Açailândia/MA, ligou 16 fornos retangulares a um queimador central
visando inicialmente dominar a combustão dos gases da carbonização e depois buscar uso
para o calor sensível dos mesmos.
Esta ainda não tem a operação sob pleno domínio tecnológico, de forma de manter a chama
sempre acessa, o que só é possível mantendo-se uma chama piloto, pois não é regular a
chegada de gases combustíveis no queimador.
– A Saint Gobain, em Bom Jardim de Minas, também estaria tendo a mesma dificuldade com
fornos retangulares dispostos em círculo em torno de um queimador central.
Para que toda a cadeia produtiva do ferro gusa a carvão vegetal não emita gases poluentes
é imprescindível que os processos de carbonização permitam o necessário controle, onde as
emissões de vapor de água sejam encaminhadas diretamente à atmosfera; e os gases
combustíveis, ao queimador central, assegurando a continuidade e confiabilidade de sua
operação.
A sustentabilidade da cadeia produtiva do ferro gusa a carvão vegetal só será obtida se
uma série de condições forem satisfeitas, pois hoje todo o C02 emitido na cadeia produtiva do
gusa a carvão vegetal, via fotossíntese, é reciclado nas florestas em crescimento. Porém, além
de CO2, as carbonizações lançam diretamente na atmosfera gases poluentes como metano,
alcatrão e ácido pirolenhoso. Atualmente é produzido gusa com carvão vegetal, isto é com
energia renovável, o que já é um exemplo para a Siderurgia Mundial, mas há poluição na
cadeia produtiva que pode ser eliminada; Então se terá o verdadeiro GUSA VERDE.
É condição imprescindível que todas as instituições envolvidas, sejam privadas ou
públicas, tenham a firme determinação de garantir a sustentabilidade da cadeia produtiva e
atuem de acordo com tal propósito.
Que seja proporcionado treinamento adequado a todos os envolvidos na cadeia
produtiva, inclusive e principalmente os que estão da linha de frente, incluindo a parte técnica,
e a conscientização.
Que a legislação tenha regras claras válidas para todo o território nacional, sendo base
a qual devem se adequar as necessárias adaptações locais.
Que a legislação defina de forma clara o que é madeira legal, além da que é obtida de
florestas plantadas, para carbonização, evitando, assim, “legislações” paralelas.
Que a burocracia que trata do assunto seja simplificada
Que as autoridades realizem uma fiscalização eficiente, evitando o descumprimento da
legislação e a concorrência desleal.
Que sejam mantidas e ampliadas as fontes de financiamento com condições
compatíveis com a sustentabilidade da cadeia produtiva.
Que a nível federal exista um só órgão a quem os interessados devam se dirigir, e de
onde recebem todas as informações e instruções pertinentes. Desse órgão originarão estudos,
afluirão pleitos, e dele se receberá decisões.
Importante lembrar das funções do CONSIDER, que era um órgão colegiado, com
representantes de todos os Ministérios, tendo a Secretaria Executiva no então MIC, hoje
MDIC.
Todas as instituições envolvidas devem promover o uso do gusa carvão vegetal, obtido
de forma sustentável, isto é gusa verde, pois isso traz grandes vantagens técnicas,
econômicas, sociais e ambientais, não só para o Brasil, mas para países interessados em
diminuir a emissão de gases efeito estufa, utilizando, desejosamente, o gusa do Brasil.
O Brasil deve se transformar em um exportador de gusa obtido com energia renovável,
em volumes muito superiores que o atual, colaborando assim para a diminuição, na indústria
siderúrgica, do lançamento dos gases de efeito estufa na atmosfera.
Siglas
(1) – IABr – Instituto Aço Brasil
(2) - WSA – World Steel Association
(3) – AMS – Associação Mineira de Silvicultura
(4) – SINDIFER – Sindicato da Indústria do Ferro – MG
(5) – Relatório da KTS para a CVRD
(6) - Visita à VSB – Jeceaba, em 11 de Março de 2014
(7) – Projetos da KTS e da MINITEC de mini altos fornos a coque
(8) – CGEE em novembro de 2012 – Roadmap tecnológico para a produção, uso limpo e
eficiente do carvão mineral nacional (2012/2035)
(9) – SWG Scherer e HC Pfeifer – Modelo siderúrgico a base de ferro esponja produzido
com carvão mineral nacional não coqueificável – XXXV Seminário da ABM sobre
Redução de Minério de Ferro – Florianópolis/SC de 30/08 a 02/09/2005
(10)- SWG Scherer e HC Pfeifer – Modelo Siderúrgico a base de ferro gusa produzido com
carvão mineral nacional – XXXV Seminário da ABM sobre Redução de Minério de Ferro
– Florianópolis /SC de 30/08 a 02/09/2005
(11) - Sueli de Fátima de Oliveira Miranda Santos e Kazuo Hatakeyam – UFTPR – Processo
Sustentável de Produção de Carvão Vegetal quantos aos aspectos: Ambiental,
Econômico, Social e Cultural.
(12)– Omar Campos Ferreira – The Future of Charcoal in Metallurgy – Emission of
Greenhouse Effect Gases in the Production and Use of Charcoal in Metallurgy –
MCT/FAPEMIG – Economy & Energy – nr. 21 July – August 2000.
(13)– Ledomiro Braga e Cristiano da Souza – V & M do Brasil S.A. – Caso de Sucesso de
Implantação de Termelétrica em Siderurgia Integrada a Carvão Vegetal – 41º
Seminário da ABM sobre Redução de Minério de Ferro – Vila Velha/ES – Setembro de
2011;
(14)– Do 37º ao 42º Seminário da ABM sobre Redução de Minério de Ferro: foram
realizados Painéis sobre a Indústria do Carvão Vegetal – Produtores Independentes:
em setembro de 2007, em Salvador; em setembro de 2008, em São Luiz do Maranhão;
em novembro de 2009, em Ouro Preto; em setembro de 2010, em Belo Horizonte; em
Setembro de 2001, em Vila Velha; em outubro de 2012, no Rio de Janeiro.
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