A RHI Magnesita é uma das maiores fabricantes globais de produtos refratários para a indústria, que têm nos grãos eletrofundidos a matéria-prima de extrema relevância – uma vez que conferem a eles propriedades fundamentais para essas aplicações. Atualmente, devido às dificuldades impostas pela alta dependência de matérias-primas externas, diversas empresas do setor estão adotando medidas para o desenvolvimento de fontes locais para a produção de tais materiais. Para a RHI Magnesita Brasil, esse movimento resultou no aumento da produção de magnésia eletrofundida (FM) e espinélio magnesiano (Spinel) na planta de eletrofusão localizada em Contagem (MG).

 O processo de eletrofusão demanda grande quantidade de energia e apresenta alta pegada de carbono, associada, principalmente, às matérias-primas utilizadas. A equipe da RHI Magnesita avaliou soluções locais e sustentáveis para a produção de magnésia eletrofundida e espinélio magnesiano, utilizando-se matérias primas secundárias na composição. Os resultados se mostraram promissores, com os materiais desenvolvidos apresentando propriedades físico- -químicas compatíveis com as dos grãos eletrofundidos tradicionais. Além disso, o processo proposto apresentou vantagens em relação ao potencial para redução na pegada de carbono e de volumes de materiais a serem descartados.

Com o novo processo desenvolvido, aproximadamente 3,6 mil toneladas de carbono deixam de ser emitidas anualmente, e 1,7 mil toneladas de material tem a disposição em aterro evitada. Por fim, o recurso mineral utilizado nesta produção pode ser substituído, ajudando a estender a disponibilidade para outras aplicações ou o tempo de aproveitamento do depósito. A China se destaca como o maior produtor global de matérias-primas para a indústria refratária e um dos maiores consumidores desses materiais para a indústria doméstica. Em relação aos grãos eletrofundidos, em 2021, o país era responsável por cerca de 90% da produção mundial de magnésia eletrofundida e 60% da alumina eletrofundida – cerca de 55% foram destinados ao mercado externo. A forte dependência do mercado chinês que tem causado impacto indesejado na indústria refratária, com fornecimento destes minerais sujeito a constantes flutuações de volume, preços e qualidade.

 Os processos de produção de grãos eletrofundidos têm uma pegada de carbono relativamente alta, a qual está relacionada principalmente à extração e processamento das matérias-primas alimentadas nos fornos de arco elétrico e em menor proporção ao consumo extensivo de energia elétrica para a própria eletrofusão (principalmente porque a matriz energética brasileira é predominantemente verde).

Foi desenvolvido um estudo com o objetivo de se avaliar o impacto da utilização de refratários reciclados, minerais reprocessados e subprodutos de outras indústrias como matéria-prima para fabricação de grãos refratários eletrofundidos. O trabalho foi, inicialmente, focado na incorporação de matérias-primas secundárias aluminosas em substituição à alumina calcinada para a produção de espinélio e de reciclados de refratários básicos e minerais reprocessados no lugar do sínter magnesiano para a obtenção da magnésia eletrofundida.

Os testes iniciais foram realizados no Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da RHI Magnesita localizado em Contagem em um forno piloto de eletrofusão a arco. Posteriormente, para os sistemas mais promissores, foram realizados testes industriais na planta de eletrofusão da empresa, na mesma cidade. Os grãos eletrofundidos produzidos com as matérias-primas secundárias foram avaliados de acordo com as propriedades físicas e químicas. Quando os resultados foram comparados com os obtidos para os materiais de referência (produzidos a partir das matérias-primas virgens), observou-se que os parâmetros de densidade, a porosidade, o tamanho de cristal e a composição química mantiveram-se dentro das especificações, indicando que, nas proporções adicionadas, os minerais circulares não afetam a qualidade dos grãos eletrofundidos.

Havia, também, uma dúvida sobre como os elementos diversos presentes nos reciclados poderiam afetar a estabilidade do banho no processo de eletrofusão. Nenhuma alteração significativa foi observada. De acordo com a equipe, há uma tendência de algumas dessas impurezas se volatilizarem durante o processo, enquanto outras tendem a se concentrar na casca do bloco eletrofundido.

Para as composições estudadas, foi avaliada a redução potencial da pegada de carbono pela substituição das matérias-primas virgens pelos minerais reaproveitados, bem como a redução estimada no volume de material a ser disposto em aterros devido a seu reaproveitamento. A equipe avaliou que existe potencial para incremento nesses valores à medida que maiores quantidades de matérias-primas secundárias possam ser incorporadas à produção de grãos eletrofundidos – tais estudos ainda se encontram em fase de desenvolvimento.

AUTORES: Tamara Mariana Guilherme Ribeiro, raw material & minerals technology expert, Gustavo Geraldo Rezende Nogueira, raw material & minerals technology expert, Aziz Munayer Netto, process refractories professional, Breno Almeida Moraes, electrofusion professional, Fernanda Teixeira Silveira, head of South America end-to-end recycling, Gustavo Oliveira Mendonca, South America end-to-end recycling professional e Matheus Naves Moraes, head of raw material & minerals technology