Caracterização do rejeito de minério de ferro da mina Casa de Pedra (CSN)

A Mina Casa de Pedra iniciou suas atividades em 1913 e situa-se no município de Congonhas, a aproximadamente 80 km ao sul de Belo Horizonte. Desde 1946 é de propriedade da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), sendo responsável pelo suprimento integral de minério de ferro da Usina Presidente Varga, em Volta Redonda, e ainda comercializa seus produtos nos mercados interno e externo. A CSN é sócia majoritária da Nacional Minérios S.A. (NAMISA), empresa criada em 2007 em parceria com um consórcio formado por algumas das mais importantes usinas siderúrgicas asiáticas.

A capacidade de produção anual da Mina de Casa de Pedra é de 26 milhões de toneladas, sendo que o plano de expansão para a mina prevê uma capacidade de

produção de 40 milhões de toneladas por ano. Foram previstos nos projetos de expansão da unidade a aquisição de equipamentos de grande porte, como caminhões fora de estrada, escavadeiras e correias transportadoras. Também foi concluído o alteamento da barragem Casa de Pedra. A lavra se desenvolve em duas cavas distintas denominadas de Corpo Principal e Corpo Oeste. Adicionalmente, prevê-se a expansão da lavra para dois novos corpos de minério localizados na porção norte do empreendimento, denominados de Corpo Norte e Corpo Mascate.

As etapas de beneficiamento incluem britagem, peneiramento e homogeneização, classificação, concentração e filtragem (Figura 3.22). Os produtos gerados na mineração Casa de Pedra são: granulado (lump ore), granulado guseiro (hematitinha), finos (sínter

feed) e super finos (pellet feed). O granulado e o sinter feed são oriundos da planta de

classificação e o pellet feed oriundo da planta de concentração por flotação.

Os rejeitos gerados são provenientes do processo de classificação e concentração. Na planta de ciclonagem acontece a deslamagem do minério de ferro através de linhas de ciclone que operam em paralelo. O overflow de cada linha de ciclone alimenta o espessador de rejeitos, que tem a função de recuperar a água do processo, direcionando a lama resultante para o sistema de barragens.

A planta de concentração, que opera pelo sistema de flotação e recebe o underflow, também descarta o rejeito gerado no sistema de barragens. Todo o empreendimento da região abrange um complexo de barragens composto por pequenos e médios barramentos, denominados B1/B2/B3/B4/B5 e B6, construídos ao longo do córrego Casa de Pedra.

A Barragem de rejeito B4 foi criada em 1987 com finalidade de armazenar o rejeito oriundo da planta de beneficiamento da CSN, a uma taxa de aproximadamente 1780 m³/dia ao longo de 8 anos, vindo a formar um depósito de finos com um teor médio de 52% Fe (SUPRAM, 2010). Atualmente, após alteamentos complementares do maciço, a barragem continua em operação, recebendo os rejeitos do processo de flotação e do

espessador, que são lançados por meio de tubulação com espigotes distribuídos ao longo da crista do barramento (Figura 3.23).

Figura 3.22 – Fluxograma simplificado da planta de beneficiamento da Mina Casa de Pedra (Pereira, 2009)

Figura 3.23 – Lançamento do rejeito por espigotamento na barragem B4, a partir da crista do maciço para montante, resultando na formação da praia de rejeito.

As amostras do rejeito de minério de ferro foram coletadas com o auxílio de uma pá ao longo da praia de rejeito, conforme a metodologia prescrita pela NBR 10007/2014. Devido à presença de vegetação superficial em algumas regiões da praia de rejeito, principalmente próximo a crista do barramento, foi necessário coletar as amostras em áreas mais afastadas da crista e com superfície isenta de vegetação. Foram coletados aproxidamente 400 kg de rejeito úmido.

O material foi estocado no Laboratório de Ferrovias e Asfalto da UFOP, onde foi homogeneizado. Após a redução das amostras de campo para laboratório, as mesmas foram colocadas em estufa para secagem, seguido de um processo destorroamento manual. A seguir, o rejeito foi novamente homogeneizado e estocado em saco plasticos, resultando em aproximadamente 150 kg de rejeito seco.

A análise granulométrica demonstra que a amostra de rejeito de minério de ferro da barragem B4 é classificada como silto arenosa, contendo 5% de argila, conforme mostrado na Figura 3.24. Desde que previamente preparado, homogeneizado e destorroado, este rejeito pode ser classificado como fíler, de acordo com a especificação DNER EM 367/97. Os valores de densidade real do rejeito são apresentados na Tabela 3.6.

Tabela 3.6 – Valores de densidade real do rejeito de minério de ferro da Mina Casa de Pedra

Densidade Real Resultado Método Agregado miúdo 3,345 DNER-ME 084/95 Fíler (< 0,075 mm) 3,899 DNER-ME 085/94

Figura 3.24 – Curva granulométrica do rejeito de minério de ferro da Barragem B4

Os resultados do difratograma de raios X revelou a presença de 85% de quartzo, como componente principal, e hematita (15%) como elemento secundário, conforme demonstrado no Anexo II. A sequência de Figuras 3.25 a 3.28 permite observar a microestrutura dos grãos que compõe o rejeito da barragem B4, além de fornecer os resultados da análise química pontual por EDS.

Pode-se observar na Figura 3.25 um cristal de magnetita (identificado pelo n° 2) com desgaste superficial. Os minerais de quartzo apresentam textura superficial lisa e picotada, enquanto que os grãos compostos por minerais de ferro apresentam superfície irregular.

Fica evidente, pela microfotografia da Figuras 3.27 e 3.28, observar a predominância de grãos de quartzo (coloração cinza mais escuro) em relação aos grãos compostos por minerais de ferro (partículas de coloração cinza mais claro). Os minerais de quartzo apresentam textura superficial lisa e picotada, com formato mais arredondado em relação aos grãos compostos por minerais de ferro.

É possível observar na Figura 3.28 que as partículas com dimensões maiores são predominantemente de quartzo, enquanto que as partículas compostas por óxido de ferro possuem dimensões inferiores a 100 μm.

Figura 3.25 - Fotomicrografia dos grãos retidos na peneira de n°80 (Ampliação de 100x). Identificação dos pontos da análise química por EDS: Ponto 1 (Quartzo); Ponto 2 (Magnetita); Ponto 3 (Hematitas).Os grãos de quartzo apresentam textura superficial lisa e

Figura 3.26 – Espectros obtidos por EDS: Ponto 1 (Quartzo); Ponto 2 (Magnetita); Ponto 3 (Hematitas)

Figura 3.27 - Fotomicrografia dos grãos retidos na peneira de n°200 (Ampliação de 100x). Observa-se a predominância dos grãos de quartzo subarredondados (tonalidade cinza escuro).

Figura 3.28 - Fotomicrografia dos grãos passantes na peneira de n°200 (Ampliação de 100x). Os grãos de quartzo (tonalidade cinza escuro) apresentam dimensões maiores em relação aos grãos