A Mineração Casa de Pedra, do Grupo CSN, está localizada em Congonhas (MG), e é a segunda exportadora de minério de Ferro do país, com capacidade de produção de 30 milhões de t/ano. Em 2013, estudos com novas tecnologias de tratamento e filtragem dos rejeitos foram iniciados. O desafio consistia em recuperar parte do conteúdo metálico contidos nas lamas e no rejeito arenoso, e o rejeito desse processo deveria ser entregue aos processos subsequentes de disposição de uma forma manuseável e com menor teor de água possível.
Estudos internos mostraram que os rejeitos, lama e arenoso, beneficiados separadamente pelo processo de concentração magnética, proporciona maior recuperação em massa e, consequentemente, a redução do volume para o sistema posterior de disposição. O produto gerado é incorporado à produção da Mineração Casa de Pedra e o rejeito obtido nesses processos de concentração magnética é direcionado para o sistema de adensamento e filtragem em filtros prensa.
Em 2016, ocorreu a mudança do conceito no projeto da recuperação de Fe da fração ultrafina gerada nos ciclones de 4”. O conceito anterior de concentração por flotação em colunas foi substituído por
concentração magnética.
Em 2017, a Mineração Casa de Pedra iniciou a implantação do projeto de concentração magnética das lamas, denominado de CMAI I. E em 2018 foi iniciado o projeto de concentração magnética do rejeito arenoso, denominado de CMAI II.
As máquinas utilizadas são do tipo WHIMS (wet high magnetic separator) com bobinas imantadas que proporcionam campos magnéticos superiores a 11.000 Gauss e são responsáveis por aproximadamente
2,5% da produção total da Mina Casa de Pedra, que anteriormente era direcionado para a barragem.
Em 2018, iniciou-se a execução do projeto da planta de filtragem de rejeitos, com capacidade de 9 milhões de t/ano. Após a filtragem, o rejeito com aproximadamente 15% de umidade é empilhado em pilhas tipo cônica e posteriormente retomado por pá carregadeiras de médio porte e transportados por caminhões do tipo báscula de 40 t até a área de disposição em pilhas, através do método de contra empilhamento.
A água recuperada nesse processo representa 31% e retorna para a planta industrial, reduzindo a extração de água nova dos rios e lençol freático.
Ao final, desde os estudos para definição dos critérios básicos de engenharia, definição de rota de processo, engenharia básica, engenharia detalhada, implantação e até a posta em marcha, estima-se que foram consumidos quase três anos para os três projetos: CMAI I, CMAI II e Filtragem de Rejeitos.
Estes projetos demandaram aproximadamente quase 1.300 pessoas (diretos e indiretos – estudos, obras e montagem) e são tecnologias já consagradas no ramo mineral. Os equipamentos de concentração magnética são brasileiros e usam tecnologia da Gaustec Magnetismo e os filtros do tipo prensa são importados da Itália e sua
tecnologia pertence à empresa Matec.
Todo o conceito do projeto e a engenharia conceitual foi desenvolvido internamente pelas equipes de Processo, Projeto e Operação da CSN e o HH (homens-hora) dos envolvidos, bem como os custos dos testes de bancada, foram absorvidos pelas áreas no orçamento de custeio.
A principal beneficiada da implantação dos projetos desenvolvidos pela CSN Mineração é a sociedade de Congonhas. Desde de janeiro de 2020, com os projetos operando a 100% de sua capacidade, não há mais lançamento de rejeitos em barragem. Na sequência, iniciou-se a próxima fase de estudo para recuperação dos
rejeitos contidos na barragem Casa de Pedra, para que no futuro, não distante, seja eliminado a estrutura da barragem.
Projetos
Antes de entrar no detalhe dos projetos incorporados à planta de beneficiamento da Mineração Casa de Pedra e que impulsionaram a adequação do processo ao minério alimentado (ROM), foi analisado o fluxograma de processo da Planta Central.
Em comum, estes projetos foram instalados no circuito de recuperação de finos da planta central e são operações unitárias, que visam à concentração das frações granulométricas do ROM que sofreram a maior redução de ferro.
Estas iniciativas objetivam a recuperação de operações antecessoras que se mostram ineficientes frente as novas características do ROM, novos litotipos que compõem a alimentação da Planta Central.
Os projetos da Filtragem de Rejeitos I e II visam alterar a operação de rejeitos, passando de uma disposição convencional em barragem para a disposição de rejeitos em pilha.
Projetos auxiliares foram conduzidos paralelamente e se somam aos projetos listados anteriormente, tais como balanço hídrico, adensamento de rejeitos e distribuição de água, balanço energético (consumo de kWh) e área de deposição de rejeitos.
Recuperação
Os projetos com denominação CMAI são compostos por equipamentos de concentração magnética de alta intensidade. A susceptibilidade magnética é o principal veículo de recuperação de ferro, ou seja, a polpa de minério ao passar pelos equipamentos sofre indução do campo magnético gerado por uma diferença de potencial em bobinas e o ferro (paramagnético) adere às matrizes deste equipamento.
Assim, os projetos CMAI foram instalados nos fluxos onde existiam perda de teor de ferro e em função da característica de cada fluxo. Este fato é primordial para o atual sucesso das operações de concentração magnética, pois cada fluxo é operado conforme o teor e granulometria.
CMAI Ultrafinos (UF): Concentração magnética de alta intensidade implementada para recuperar o fluxo de material proveniente do underflow da microdeslamagem (deslamagem em ciclones de 4 polegadas).
Principais características do fluxo: teor médio de ferro na alimentação de 50% e granulometria compreendida entre 0,150mm e 0,020mm. O produto final tem 65% de ferro e o rejeito com teor médio de 32%.
CMAI I: Concentração magnética de alta intensidade implementada para recuperar o fluxo de material proveniente do underflow do espessador denominado de EP51. Este fluxo é constituído prioritariamente de overflow dos ciclones de 4 polegadas + o rejeito do CMAI UF.
Principais características do fluxo: teor médio de ferro na alimentação de 45% e granulometria abaixo de 0,150 mm, sendo que 80% é passante na malha de 0,020 mm. Material extremamente fino e com
alto teor de alumina (Al2O3 > 6%). Produto final com 60% Fe. A linha é composta por quatro máquinas G-3600 da Gaustec, sendo três máquinas na etapa rougher e uma na etapa cleaner.
CMAI II: Concentração magnética de alta intensidade para recuperar o fluxo de material proveniente do overflow das colunas de flotação. Ou seja, recuperar o rejeito do processo concentração por flotação e gerar uma carga circulante neste circuito.
Principais características do fluxo: teor médio de ferro de 20% e granulometria compreendida entre 0,150 mm e 0,020 mm. Fluxo de polpa com elevado teor de sílica, extremamente abrasivo e com espuma oriunda da flotação. Produto final com 30% Fe que retorna como carga circulante na flotação. O teor de rejeito deste processo está com média de 8,5%. Esta linha é composta por 4 máquinas G-3600 da Gaustec, sendo duas máquinas na etapa
rougher e duas na e tapa cleaner.
Com a implantação dos projetos CMAI I e CMAI II, a recuperação em massa da planta industrial aumentou em 9%, ou seja, 1,7 Mt anual de rejeito são transformadas em produto, gerando valor caixa para a CSN Mineração e mostrando o compromisso com a sustentabilidade do negócio.
Filtragem
Na planta beneficiamento há dois fluxos geradores de rejeito: rejeito do CMAI II e rejeito lama proveniente do CMAI I. Os teores de ferro de cada fluxo são respectivamente, 8,5% e 35%. Este último ainda é passível de recuperação, que está em estudo conceitual para definir rota de processo. Ambos os projetos foram concebidos para reduzir o percentual de água contido em seus respectivos fluxos, de forma a possibilitar o manuseio e conformar a disposição em sistema de empilhamento, as chamadas pilhas de rejeito.
Os rejeitos do CMAI II e CMAI I são encaminhados para o sistema de filtragem de rejeitos, compostos por tanques de homogeneização, sistema de adensamento via cones verticais, planta de preparação e dosagem de floculante, tanques pulmão, filtros do tipo prensa e transportadores de correia para empilhamento do rejeito filtrado.
O rejeito filtrado possui uma média de umidade de 15%. Esta umidade praticada, juntamente com as características granulométricas, possibilitou a disposição do rejeito filtrado em forma de pilhas, através do método de contra empilhamento, onde o rejeito é espalhado em camadas de aproximadamente 60 cm e são compactadas de modo a garantir a estabilidade da estrutura.
Além da garantia operacional, pois deixa-se de dispor o rejeito na barragem, o projeto de filtragem de rejeitos traz ganhos operacionais com relação à movimentação de rejeitos via manejo de caminhão, que é bem mais eficiente.
O projeto de filtragem de rejeitos foi concebido em duas fases. A Fase I da Filtragem de rejeitos teve sua contratação assinada junto a Matec em setembro de 2017 e o start up foi iniciado em setembro de
2018. Já a Fase II da Filtragem II de rejeito teve sua contratação assinada em julho de 2018 e seu start up foi em agosto de 2019.
A Filtragem de rejeitos I e II foram concebidas para operar à capacidade de 1.200t/h. Considerando que a planta central trabalhe 7.250 horas por ano, tem-se uma capacidade anual de processamento de 8,7 Mt de rejeito.
Empilhamento
Para empilhar os rejeitos provenientes da movimentação de manejo e rejeito filtrado, há a necessidade de área para disposição dos mesmos. Neste sentido, a CSN Mineração buscou junto aos órgãos ambientais o licenciamento de áreas para esta finalidade.
Conclusões
Os projetos de aumento de recuperação em massa proporcionaram a redução do conteúdo metálico de ferro descartado para as barragens. Em 2013, o teor de ferro no rejeito da Planta Central era de 48,7%, e em 2019 previa-se reduzir o teor de ferro no rejeito a 24,5%.
Além do ganho de conteúdo metálico, mesmo com a redução do teor de ferro na alimentação da planta de beneficiamento de 58% em 2013 para 55% em 2019, a planta elevou seus níveis de recuperação em massa próxima de 70% para 79%, fato este que demostra a assertividade dos projetos e a redução de massa (volume) lançada
na barragem.
O projeto de filtragem de rejeitos mostrou-se tecnicamente adequado ao processo e deu garantia operacional de continuidade ao empreendimento.
*Este trabalho concorreu ao 22º Prêmio de Excelência da Indústria
Minero-Metalúrgica Brasileira no ano passado.
Autores: Lívia Mara Cândido, engenheira de processo; Wellington Ribeiro Moreira, gerente de processo e engenharia de automação, Leone Fernando da Costa, engenheiro de minas PL; Adriano Raimundo Totou, engenheiro de processo especialista; Gustavo Henrique Dias de Almeida, engenheiro de automação e técnico especialista em Manutenção; Anderson William Satini, engenheiro de produção, e Ronaldo Raimundo Rodrigues, técnico de desenvolvimento – todos da CSN Mineração.
