Inovação e Tecnologia

Nossos investimentos em inovação, pesquisa e desenvolvimento buscam trazer diferenciais competitivos às operações de mineração e metalurgia. Esse posicionamento está alinhado ainda ao cumprimento das metas dos três eixos estratégicos: Crescimento, Excelência Operacional e Desenvolvimento de Mercado.

Em 2017, investimos US$ 8,5 milhões em pesquisa e desenvolvimento de novas tecnologias. O valor é 5,8% superior ao realizado em 2016 (US$ 8,0 milhões). Todos os projetos de inovação são desenvolvidos com recursos obtidos na Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), sendo alguns executados em parceria com outras instituições, como a Empresa Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial (Embrapii), com a qual mantínhamos seis contratos finalizados e 11 ativos no encerramento do ano. Na área de tecnologia, os grandes destaques foram os projetos de caldeira de biomassa, em Três Marias, e desalogenação do óxido Waelz em autoclave e transformação de escória de forno Waelz em agregado para indústria cimenteira, em Juiz de Fora.

A caldeira de Três Marias entrou em operação em março e os resultados conquistados com a troca de óleo 1A (derivado de petróleo) por combustível renovável foram expressivos. Deixaram de ser emitidas 33.362 toneladas de CO2e – o que representa cerca de 22,1% de toda a emissão da unidade. Outro benefício é que o combustível – cavaco de eucalipto ou bagaço de cana – é produzido na região, o que ajuda a fomentar a cadeia produtiva e contribui para o desenvolvimento local.

No projeto da autoclave de Juiz de Fora, desenvolvemos e patenteamos a tecnologia, que permite uma melhor flexibilização no uso da matéria-prima pelo processo de desalogenação, que consiste na retirada de flúor e cloro, halogênios que prejudicam a eficiência e o controle da eletrólise. Esse novo sistema vai proporcionar o processamento de todo óxido Waelz desalogenado pela hidrometalurgia e assim dar maior capacidade ao ustulador para tratar mais concentrados. Sem a autoclave, o óxido Waelz produzido precisa obrigatoriamente passar pelo ustulador, ocupando espaço nesse processo ou reduzindo a capacidade de tratamento de concentrados de zinco. A tecnologia está em fase final de testes e deve estar operando com capacidade plena a partir do primeiro trimestre de 2018.

Também em Juiz de Fora, a escória de tratamento do pó de aciaria está sendo transformada em um agregado Waelz para a indústria cimenteira. A unidade já está enviando às cimenteiras o produto em ritmo maior que a produção do resíduo.

Energia solar

Outro projeto em andamento, que também resultou em uma patente, é o de utilização de energia solar no processo de eletrólise, na unidade de Três Marias. A energia solar gera corrente contínua e hoje a eletrólise necessita desse tipo de corrente. Com essa nova tecnologia, que deverá ser testada em 2018, o processo será otimizado. O grande desafio é ter uma planta que permita dispor de grande quantidade de painéis solares – e Três Marias tem uma barragem inativa que permitirá essa instalação.

Plano Diretor de Automação e Informação

A partir da definição da Automação como uma viabilizadora da nossa estratégia e diante dos desafios da Indústria 4.0 e da Internet das Coisas (IoT), realizamos um Plano Diretor de Automação e Informação (PDAI). Iniciado em maio de 2016 e aprovado pela nossa Diretoria em setembro de 2017, tem o objetivo de tratarmos a transformação digital de nossas unidades produtivas e projetos de novas unidades, sobretudo das operações subterrâneas, com visão de longo prazo (10 anos). Em 2017, o PDAI contou com 15 projetos em desenvolvimento, de um total de aproximadamente 500 em carteira.

O plano tem foco em excelência operacional no que tange à redução dos custos com consumos específicos, otimização na utilização da mão de obra, estabilidade operacional, maximização do uso de ativos, aumento de produtividade e, especialmente, incremento do nível de integridade de segurança.

O plano é dividido em quatro capítulos:
❯ Projetos Greenfields
❯ Mina (Digital Mining®)
❯ Beneficiamento
❯ Metalurgia

Nos Projetos Greenfields temos o compromisso de projetarmos novas unidades com o mais adequado nível de automação; aquele que prevemos chegar somente no longo prazo nas unidades já em operação. O exemplo mais recente é o projeto Aripuanã.

Contudo, nesse momento, nossa prioridade são as operações subterrâneas, nas quais temos as maiores oportunidades de melhorias. Assim, depositamos no Digital Mining® muita expectativa para reduzir a gravidade de nossos acidentes, aumentar nossa produtividade, diminuir nossos custos, aumentar a disponibilidade e produtividade de nossos ativos e manter cada vez mais operações monitoradas e operadas da superfície.

Em beneficiamento e metalurgia, buscamos a elevação do patamar tecnológico desses processos, que já são automatizados, em busca da excelência operacional. Na medida em que os teores caem, processos seguros, bem controlados e estáveis, garantem a competitividade do negócio.

Digital Mining®

Um dos capítulos do nosso PDAI, o Digital Mining®, foi criado com o intuito de facilitar a aplicação de tecnologias digitais em lavras subterrâneas e trazer ganhos expressivos ao aplicar os conceitos de IoT, operação autônoma, gestão de ativos e controle de processos nas operações das minas. Além de melhorar as condições de trabalho, tornando a atividade mais segura por meio do uso de automação, a iniciativa ajuda a aumentar a produtividade, maximizar o uso dos ativos, melhorar a estabilidade operacional e, como consequência, reduzir os custos operacionais.

Entre os destaques estão:

Detonação Remota: Projeto-piloto conduzido em Morro Agudo para aumentar a segurança e a produtividade na operação. Por meio de um sistema de radiocomunicação, instalado no interior da mina, é possível realizar a detonação de forma automatizada e remota. Ao contrário do processo convencional, que necessita de um operador no local para preparar e detonar os explosivos a uma distância segura, a nova tecnologia permite o acionamento de dentro de uma sala de controle, o que diminui a exposição do empregado ao risco e aumenta a eficiência operacional. O projeto faz parte do programa de Recuperação dos Pilares de Sustentação de Morro Agudo, e deve ser implantado em 2018, com estimativa de ganho de tempo em uma hora por dia. A iniciativa será replicada para nossas demais minas.

Sistema de Ventilação Sob Demanda: O projeto conta com algumas fases, sendo a primeira delas a implantação do controle dos ventiladores principais – já em execução em Vazante e Cerro Lindo. A cada troca de turno, a mina fica vazia durante um período, que é quando ocorre a detonação e surgem os gases que precisam ser eliminados. No entanto, como a mina está vazia, não existe a necessidade de os ventiladores funcionarem em força total. Com a automação, é possível programar a redução de potência dos ventiladores durante esse período, o que propicia uma diminuição do custo com energia elétrica. Só na primeira fase em Vazante, estimamos alcançar uma economia de 2.246 MW de energia/ano, o suficiente para abastecer 1.224 casas, em média, além dos ganhos de segurança. O plano é levar o sistema para as demais minas.

Sistema de Prevenção de Colisão entre Pessoas e Máquinas: Sistema que previne a colisão entre os principais equipamentos da mina e os operadores que circulam no subsolo. É composto por uma identificação eletrônica (tag) na lanterna do mineiro que começa a piscar quando ele se aproxima de uma máquina ou pessoa e que por sua vez, soa um alarme sonoro para que seu condutor fique em alerta.

Simba Automation: O projeto-piloto foi realizado em Vazante e tem como base a operação autônoma de máquinas no interior da mina subterrânea. Num primeiro momento, foi possível deixar uma perfuratriz totalmente autônoma, de modo a que continuasse trabalhando sozinha durante as trocas de turnos. Ainda em fase de testes, em três meses o projeto gerou mais 1,2% de massa de lavra desmontada no ano (12 mil toneladas de minério), e ainda há possibilidade de mais ganhos com a evolução do projeto.

Manufacturing Execution System (MES): Sistema de gestão com informações em tempo real para fortalecer a rotina de produção. Foi iniciado por Cajamarquilla e hoje encontra-se em fase de execução e controle em Vazante. O sistema já começou a ser implementado em Três Marias e, na sequência abrangerá as operações de Juiz de Fora. Tem como objetivo fortalecer a gestão da rotina, com base em métodos e ferramentas adequadas, e avaliar quais benefícios estão associados a pontos de melhorias e sinergias da empresa. Essas informações – tais como estoques atualizados, envio ao SAP de confirmações de produção a cada turno, base de dados segura e automatizada – promovem a otimização de todas as etapas da produção, que vão desde uma ordem de serviço até o embarque dos produtos acabados, produzindo relatórios mais assertivos para a tomada de decisão.

Redes de Dados para Minas Subterrâneas: realizamos ao longo do ano de 2017 a criação de nossa arquitetura de redes, que será responsável por habilitar nosso programa Digital Mining, pela qual poderemos controlar remotamente a operação e com a alta capacidade de transmissão de dados coletar informações de pessoas e máquinas, trafegar voz e imagens aumentando a segurança e habilitando nosso novo modelo.

Para que todo o Plano seja implementado e traga efetivo resultado é importante o empenho de todos na mudança de comportamento e no desenvolvimento de capacidades críticas de nossos empregados. Temos que entender em todos os níveis da companhia, desde o mais operacional, que processos automatizados trazem mais retorno, nos dão mais segurança e tornam melhores as condições do ambiente de trabalho.

Com o programa Escola de Automação, estamos também prevendo a realização de aulas virtuais para desenvolver competências comportamentais e técnicas de automação com foco em Inovação e Alta Performance nos vários níveis da companhia. O projeto-piloto será adotado nas unidades de Vazante e Cerro Lindo.

Mining Lab

As primeiras iniciativas do Programa Mining Lab, que criamos em 2016 para apoiar startups com projetos inovadores para o setor de mineração, já começaram a apresentar resultados, com cinco projetos na fase de testes pré-operacionais. Essas iniciativas foram selecionadas no início de 2017 entre 115 projetos inscritos. O foco dessa primeira seleção foram projetos nas áreas de energias renováveis e nanotecnologia. O objetivo foi buscar soluções tecnológicas que possibilitassem substituir fontes tradicionais de energia, como combustíveis fósseis, por alternativas mais eficientes e renováveis, e usar tecnologia de recuperação de nanopartículas em processos e produtos da indústria de mineração.

O programa Mining Lab foi uma iniciativa pioneira e ousada de relacionar o mundo da mineração e metalurgia ao das startups B2B. O investimento no primeiro ciclo foi em torno de US$ 277,8 mil e já apresenta um retorno de US$ 379,4 mil em redução de custos. Os projetos proporcionam também ganhos em questões ambientais e sociais, como redução de emissões atmosféricas decorrentes de projetos de eficiência energética e energias renováveis, e estímulo à geração de renda nas regiões, com consequentes benefícios para as comunidades do entorno de nossas operações.

Projetos Contemplados no Mining Lab

Escopo

Startup: Bchem Solutions
Energias renováveis – A tecnologia transforma óleo vegetal residual em um biodiesel com alto poder de combustão, que pode ser utilizado como combustível nos equipamentos de lavra, com baixa produção de resíduos na queima. O ganho ambiental com essa tecnologia acontece nas duas pontas: evita que o óleo residual seja descartado no meio ambiente, poluindo rios e o solo, e produz um biodiesel que substitui o combustível fóssil tradicionalmente usado na mineração. Há também redução de custos para a planta.

Fase do projeto

Previsão é instalar uma planta-piloto em Vazante e iniciar os testes de óleo em abril de 2018.

Startup: ZEG Environmental
Energias renováveis – Uso de um processo chamado flash dissociation system para transformar qualquer tipo de resíduo orgânico em gás e este em vapor, que pode ser usado nos processos industriais, reduzindo o consumo de combustíveis fósseis, que são mais caros e poluentes. Podem ser utilizados como material inicial bagaço de milho, refugo de madeira de construção civil e pneus, entre outros.

Previsão é instalar em 2018 um equipamento em Juiz de Fora, iniciando a produção em 2019 a partir de aparas de eucalipto.

Startup: Bioware – Desenvolvimento de Tecnologia de Energia e Meio Ambiente
Energias renováveis – A tecnologia transforma material orgânico (biomassa) em óleo combustível para uso industrial, que pode ser empregado nos equipamentos que produzem óxido de zinco. O projeto terá como matéria-prima o eucalipto, já existente na região. Além de utilizar um combustível de fonte renovável, cuja queima representa menor emissão de gases de efeito estufa, o projeto irá gerar renda na região com a compra do eucalipto.

Início dos testes em junho de 2018, com previsão de entrega em agosto de 2018.

Startup: nChemi
Nanotecnologia – A tecnologia consiste em produzir nanopartículas de óxidos metálicos funcionalizadas com moléculas orgânicas em sua superfície. Essas moléculas podem ter funções específicas, como a compatibilidade com meio orgânico, aquoso ou matrizes poliméricas, resposta à temperatura, pH e outros fatores. A solução visa ao desenvolvimento das nanopartículas e a aplicação-piloto em amostras dos efluentes da planta de Três Marias, com a captura de cátions de magnésio. Além do desenvolvimento de uma tecnologia inovadora para as nossas operações, que poderá ajudar a diminuir a quantidade de metais descartados em efluentes, a solução pode ser promissora para o desenvolvimento de captura de outros íons de grande valor comercial, tais como gálio, cádmio, tântalo e outros.

A nChemi sintetizou a nanopartícula conforme cronograma, que nos testes iniciais ainda apresentou baixa eficiência de absorção de magnésio. Com o nosso suporte, está buscando parceiros para melhorar a eficiência de absorção. O projeto tem previsão de conclusão em junho de 2018.

Startup: Ecosoluções
Nanotecnologia – A tecnologia tem como objetivo a separação de minerais em um determinado efluente, por meio de processos físicos. Como ganho do processo, a empresa obtém água de reuso e minerais com potencial de venda para a agricultura.

Projeto está com 89% de avanço da construção do protótipo. O fornecedor fez parceria com o Senai-Cimatec, que emitiu relatório com os testes em equipamento-piloto próprio que serviram de base para projetar o equipamento de testes em campo. A previsão é finalizar o projeto, com relatório conclusivo, em junho de 2018.