Valorização de resíduos da mineração de ferro do quadrilátero ferrífero: métricas de avaliação na perspectiva da economia circular

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2020.A mineração é a base da economia de qualquer país e produz insumos aos demais setores da economia. Entretanto, provoca diversos impactos ao meio físico (solo, água e ar), demanda grandes quantidades de energia e de recursos hídricos e é geradora de grandes quantidades de resíduos. Em função dos rompimentos das barragens de mineração de ferro em Minas Gerais, a gestão dos resíduos de mineração passou a ser considerada fundamental. Assim, torna-se importante um diagnóstico e uma representação por meio de indicadores e parâmetros como instrumentos para monitorar e expressar as condições relacionadas à atividade de mineração na região e à qualidade ambiental. Dessa maneira, os tomadores de decisão e a sociedade em geral possuem mais conhecimentos para otimizar o uso e a gestão de recursos e resíduos e promover um desenvolvimento sustentável com aplicação de conceitos da economia circular. Este estudo definiu como perímetro o Quadrilátero Ferrífero em Minas Gerais. Neste contexto, realizou-se uma análise da atividade de mineração de ferro na região e a relação com o meio ambiente afetado a partir de indicadores de sustentabilidade para representação de parâmetros de interesse (resíduos, energia elétrica e água) na atividade de mineração de ferro entre 2010 e 2018. Houve um acréscimo de 65% de resíduo, sendo 0,5 tonelada gerado para cada tonelada de minério de ferro produzido. Destaca-se a qualidade das reservas com a diminuição de aproximadamente 5% do teor de ferro e aumento de 7% no teor de sílica na produção bruta do minério de ferro. Em geral, as barragens possuem baixa categoria de risco e alto dano potencial associado. Os consumos de energia elétrica e água na produção de minério de ferro tiveram elevações de cerca de 90% e 70% respectivamente. Desta maneira, foi possível quantificar numericamente a atividade minerária para subsidiar análises quanto a viabilidade de valorização do resíduo como fonte alternativa mineral. Em uma etapa posterior, realizou-se por meio do método CPQvA um processo de tomada de decisão baseada em uma avaliação técnica, ambiental e econômica para a valorização do resíduo do beneficiamento do minério de ferro na região do Quadrilátero Ferrífero. Desse procedimento, obteve-se índices de criticidade iguais a 2,9 para camadas de pavimentos, 3,0 para agregados para pavers, 3,8 para agregados para argamassa e 3,3 para agregados para cerâmica. É possível aplicar a economia circular, por meio da simbiose industrial, com a utilização dos resíduos da mineração de ferro como matérias-primas na indústria de pavimentação, ceramista, cimenteira e concreteira. Assim, por meio da simbiose industrial de base mineral é possível aumentar a sinergia das cadeias produtivas, como por exemplo entre a mineração e a construção civil, garantindo uma gestão mais sustentável dos recursos minerais brasileiros.Abstract: Mining is the economic base of many countries, producing inputs for other sectors of the economy. However, this activity causes several impacts to the environment (soil, water and air), demands high amount of energy and water resources and also produce high waste and tailings amounts. As a result of the disruption of iron ore mining dams in Minas Gerais State/Brazil, the management of mining waste became fundamental. Diagnosis and representation by indicators and the use of parameters as a tool to monitor the mining activity and the conditions related to environmental quality. In this way, decision-makers and the society have more knowledge to optimize the use and management of resources and waste to promote sustainable development through the application of circular economy concepts. In this study, the Quadrilátero Ferrífero in Minas Gerais State was defined as the perimeter. In this context, an analysis of the iron mining activity and the relation with the affected environment was carried out using sustainability indicators to represent parameters of interest (waste, electricity, and water) in the iron mining activity from 2010 to 2018. It was observed an increase of 65% of waste, with the generation of 0.5 ton per ton of produced iron ore. The quality of the reserves decreased 5% in the iron content and an increased 7% of the silica content in the crude production of iron ore. In general, dams have a low risk category and high associated potential damage. Electricity and water consumption associated to the iron ore production increased 90% and 70%, respectively. In this way, it was possible to numerically quantify the mining activity to support analyzes regarding to the feasibility of valuing the waste as an alternative mineral source. Thus, a decision-making process based on a technical, environmental, and economic assessment was carried out using the CPQvA method to value the waste from iron ore processing in the Quadrilátero Ferrífero region. From this procedure, total criticality indices equal to 2.9 for pavement layers, 3.0 for aggregates for paving, 3.8 for aggregates for mortar and 3.3 for aggregates for ceramics were obtained. It is possible to apply the circular economy, through industrial symbiosis, with the use of iron mining residues as raw materials in the paving, ceramist, cement, and concrete industries. Thus, through the industrial symbiosis with the use of potential mineral waste, as example between mining and civil construction, it is possible ensuring a sustainable management of Brazilian mineral resources