Projetos da Votorantim Metais na planta de Alumínio podem resultar em ganhos de até R$ 50 milhões ao ano
Em 2012, foi conduzida uma batimetria na barragem da CBA, conhecida como Palmital, e estimou-se que sua vida útil se esgotará em 2020. Para garantir a continuidade das operações da refinaria após essa data e reduzir os riscos ambientais, algumas iniciativas têm sido consideradas, como alterar a forma de disposição do resíduo e reduzir sua produção. Um dos resultados desses esforços é o projeto “ Aumento da vida útil do Palmital”, um dos ganhadores do16º Prêmio de Excelência da Indústria Minero-metalúrgica Brasileirada revistaMinérios & Minerales. De autoria dos engenheiros Alexandre de Freitas, Eduardo Escobar, Júlia Meira, Marcos Vinicius Godoi Ramos, Roberto Seno, Rodrigo Moreno e Thiago Franco, o trabalho estima que a barragem possa ser utilizada por mais 27 anos se adotadas algumas ações.
Iniciativas
Vários testes têm sido conduzidos para avaliar a eficácia do filtro prensa no aumento tanto da vida útil do Palmital, entre os quais da segurança do novo resíduo formado. Pretende-se instalar e operar este novo filtro até 2017. Foram executados dois testes piloto entre outubro de 2012 e abril de 2013 para avaliar a desempenho do equipamento, suas especificações para dimensionamento e produzir resíduo filtrado para avaliação geotécnica. O resultado foi a separação do resíduo em duas frações e a redução no volume de resíduo em 25%, a redução do volume de líquidos no resíduo em 42% e aumento da recuperação em 80% da soda cáustica (atualmente o terceiro maior custo da refinaria da CBA). Trata-se ainda de uma abatimento do passivo ambiental da empresa.
Após a produção deste resíduo compacto, foi necessária uma avaliação da disposição do mesmo, além de sua manuseabilidade e caracterização geotécnica. Esse método já garante uma compressão natural do resíduo. Adicionalmente, também foi realizado um teste de compactação que produziu um resíduo ainda mais denso, cujos resultados comprovaram a viabilidade do projeto, que pode aumentar a vida útil do Palmital em até 25 anos caso haja a retirada da água da barragem. Os ganhos pela recuperação de soda cáustica de alumina são calculados em R$ 24 milhões ao ano, além da postergação de um investimento de R$ 300 milhões em uma nova barragem.
O lançamento do resíduo era realizado simultaneamente em vários pontos do Palmital, o que resultava num lento processo de secagem, com baixa concentração de sólidos. Em setembro de 2013, um teste foi conduzido, direcionando todo o lançamento para apenas um ponto, para que as outras áreas passassem por períodos mais longos de exposição ao ambiente. Como resultado, houve um aceleramento do processo de secagem, atingindo a máxima concentração de sólidos permitida para a técnica do Wet Disposal. Desde então, o lançamento tem sido feito em apenas um ponto da barragem por vez, de forma a permitir que outras áreas compactem mais, proporcionando maior volume disponível no Palmital.
Já a batimetria, realizada em 2012, indicou a existência de 2.000.000 m³ de água sobrenadante do Palmital. Inicialmente, foi realizada uma caracterização dessa água, indicando concentrações baixas de fluoreto de sódio, cloreto de sódio, sulfato de sódio e oxalato de sódio (de 0,4 a 0,6 g/L). Foi também constatado 30 g/L de total alcalino e 8 g/L de alumina. Dessa forma, considerando os preços de alumina e soda cáustica, essa água estoca R$ 57 milhões em insumo e produto da refinaria.
A partir desta análise, os estudiosos concluíram que a melhor opção de uso da água é empregá-la no próprio processo produtivo, de forma a também aproveitar a soda cáustica e alumina presentes. O foco inicial foi empregar a água, sem tratamento, nos processos de hidratação da cal e diluição de floculante. As principais limitações para esta utilização são o possível acúmulo de impurezas no licor da planta e a eficiência da água do Palmital em relação à água industrial nas reações de hidratação de cal e abertura de floculante.
A fim de acompanhar as impurezas do licor e da água da barragem, foi instalado um cromatógrafo para acompanhamento da concentração de oxalato, que, assim como fluoreto, sulfeto e cloreto e sódio, é medido periodicamente em vários fluxos da refinaria para acompanhar a possibilidade de acúmulo. Já para determinar qual a concentração máxima de oxalato no licor da fábrica, foi realizado um teste de concentração crítica do composto. Também foi criado um simulador de balanço de orgânicos para prever a concentração de oxalato após a introdução da água da barragem da refinaria. Observou-se que essa água pode ser empregada por longos períodos antes de atingir o valor encontrado em laboratório a partir do qual o oxalato precipitaria, contaminando o produto final.
Foram executados testes com o floculante utilizado nos espessadores, que é diluído duas vezes, para verificar a eficiência da água do Palmital na abertura de floculante. O resultado final mostrou uma ótima velocidade de decantação do resíduo quando a água industrial é utilizada na primeira diluição do floculante e a água do Palmital na segunda diluição. Em comparação com a água industrial, utilizada anteriormente, a velocidade de decantação é 76% mais rápida. Determinou-se então que a água do Palmital seria empregada em substituição à industrial apenas na segunda diluição.
Após esse extensivo estudo, foram feitas alterações na malha de controle e nas tubulações para permitir a entrada da água do Palmital em substituição à água industrial, tanto na hidratação da cal como na segunda diluição de floculante.
Os ganhos tangíveis podem ser calculados por m³ de água introduzida na planta. O ganho calculado para o rendimento de bauxita é de R$4,80 por m³ de água do Palmital, implicando em uma menor alimentação de bauxita para garantir a mesma produção, ou seja, menos sílica reativa será introduzida no processo. Sem essa introdução, haverá uma economia de R$1,02/m³ inserido. Além disso, o aproveitamento da soda presente na água do lago leva a um ganho de R$19,50/m³. Por fim, dos 2.000.000m³ de água do Palmital, existem 600.000m³ de soda cáustica, ou seja, há 140.000m³ de água industrial. Como cada metro cúbico de água industrial custa R$ 0,70, o ganho fica R$ 0,48/m³.
Para os autores, o projeto foi bem sucedido ao utilizar mínimos recursos financeiros e se apoiar no conhecimento dos colaboradores da fábrica em todas as esferas (tática, estratégica e operacional) para associar ganhos de sustentabilidade e eficiência, reduzindo o passivo ambiental e reutilizando recursos, inclusive hídricos.
Dois outros projetos para reduzir a produção de resíduo se destacam. No “Trim Liquor”, adiciona-se uma fração de soda fraca em um fluxo com alta concentração de alumina para reduzir a supersaturação desta e impedir que sua precipitação ocorra junto com o resíduo de bauxita. Desde sua instalação, a concentração de alumina no resíduo de bauxita caiu de 7,8% para 5,8%, resultando em uma redução de produção de 20.200 toneladas de resíduo por ano, das quais 17.600 foram convertidas em produto alumina e 2.600 reaproveitadas como soda que seria descartada por arraste na alumina do resíduo. O ganho dessa iniciativa foi de R$ 14 milhões desde sua implementação.
No “Circuito Fechado Moagem”, pasta de bauxita e soda cáustica entram em contato em digestores sob alta pressão e temperatura para a solubilização da alumina contida no minério. Como as partículas de bauxita devem ter um tamanho (granulometria) e um tempo de residência adequados para a reação, dois testes foram realizados, um em planta (com sulfato de bário como traçador para estudar a distribuição do tempo de residência dentro dos reatores) e outro em laboratório (que comparou a eficiência de reação para diferentes faixas granulométricas e tempos de residência). Ainda em desenvolvimento, esse projeto prevê a instalação de peneiras do tipo DSM (Dutch State Mines) na saída do moinho de barra-bolas existente na refinaria, de forma a garantir a granulometria da pasta enviada à digestão. Somados os ganhos da recuperação de bauxita e de soda, estimativas indicam que o projeto economizará R$ 2,8 milhões anualmente.
Todos os projetos indicados poderiam aumentar a vida útil do Palmital em mais de 27 anos e ganhos de até R$ 50 milhões ao ano. Isso representaria maior segurança na operação da barragem, uma vez que o maior risco está em sua fração líquida, de altíssima alcalinidade, e reduziriam a produção específica de resíduo da planta. A disposição a seco garantiria a maior segurança da população de alumínio e do solo e águas subterrâneas locais e ainda proporcionaria uma reabilitação mais segura e simples da área para seu descomissionamento. Houve ganho ambiental com a redução do consumo específico de soda cáustica, gás natural e bauxita.
Conheça os autores do projeto
Alexandre de Freitas– Graduado em Engenharia Química pela Universidade Federal de São Carlos, é atualmente Estagiário em Tecnologia de Bauxita & Alumina da fábrica da Votorantim Metais – CBA.
Júlia Meira– Formada em Engenheira Química pela Universidade Federal de Minas Gerais, é atualmente Estagiário em Tecnologia de Bauxita & Alumina da fábrica da Votorantim Metais – CBA.
Rodrigo Moreno– Bacharel em Química pelo Instituto Manchester Paulista de Ensino Superior, ocupa o cargo de Consultor Químico na Tecnologia de Bauxita & Alumina da fábrica da Votorantim Metais – CBA.
Eduardo Escobar– Bacharel e mestre em Química pela Universidade Estadual de Campinas e MBA em Gestão Empresarial pela Fundação Getúlio Vargas, trabalha como Consultor Químico na Tecnologia de Bauxita & Alumina da fábrica da Votorantim Metais – CBA.
Roberto Seno – Graduado em Engenheira Química pela Universidade Federal de São Carlos, atua como Gerente na Tecnologia de Bauxita & Alumina da fábrica da Votorantim Metais – CBA.
Thiago Franco– Formou-se Engenheiro Químico pela Universidade de São Paulo. Trabalha como Engenheiro de Processo na Tecnologia de Bauxita & Alumina da fábrica da Votorantim Metais – CBA.
Roberto Seno – Gerente na Tecnologia de Bauxita & Alumina da VM-CBA. Engenheiro químico pela Universidade Federal de São Carlos.
