Overview of energy consumption in Brazilian iron ore production in the Quadrilátero Ferrífero
DOI:
https://doi.org/10.21712/lajer.2021.v8.n2.p37-48Keywords:
: mine, iron ore, energy management, energy efficiencyAbstract
The Brazil stands out in the production of iron ore, which demands large amounts of energy inputs in the production stages. The main energy sources in mining are electricity, diesel oil, explosives and natural gas or heavy oil (pelletizing), which demand high levels of energy. In the last decade there has been a tendency for the iron content in mineral reserves to decrease, which makes it increasingly necessary to search for more efficient processes and lower energy consumption in the production chain, in order to reduce operational costs and carbon dioxide emissions into the atmosphere. Thus, this project aimed to evaluate the behavior in the last decade of the global energy consumption in the production of iron ore in a mining complex formed by several mines and plants, located in the Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, Brazil. To this end, we used desk research with a non-probabilistic quantitative approach based on the data available in the Annual Mining Reports and then evaluated the measures for energy efficiency improvements, according to the existing literature. The results showed that ore characteristics and grades, proper planning of mining, the ratio of waste rock to ore, the complexity of the mill processes, and transportation alternatives can be determinants of energy consumption. In general, it is concluded that one should always seek an integration with energy management and efficiency in the different production stages, in order to obtain operational optimization, resource savings and socio-environmental gains.
Downloads
References
Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL (2020) Tarifas médias (R$/MWh) por classes de consumo e por regiões geográficas do Brasil – mensal e anual a partir de 2003. [online] Brasília: ANEEL < https://www.aneel.gov.br/relatorios-de-consumo-e-receita> (Accessed 04 April 2020).
Agência Nacional de Mineração – ANM (2020) Anuário Mineral Brasileiro Principais Substâncias Metálicas 2020. [pdf] Brasília: ANM. Available at: < https://www.gov.br/anm/pt-br/centrais-de-conteudo/publicacoes/serie-estatisticas-e-economia-mineral/anuario-mineral/anuario-mineral-brasileiro/amb_2020_ano_base_2019_revisada2_28_09.pdf> (Accessed 22 August 2021).
Agência Nacional de Mineração – ANM (2021) Anuário Mineral Brasileiro Principais Substâncias Metálicas 2021 – Versão Preliminar Produção. [pdf] Brasília: ANM. Available at: < https://www.gov.br/anm/pt-br/centrais-de-conteudo/publicacoes/serie-estatisticas-e-economia-mineral/anuario-mineral/anuario-mineral-brasileiro/AMB_2021_Prod_Preliminar_para_publicacao2.pdf> (Accessed 22 August 2021).
Agência Nacional Petróleo – ANP (2019), Série histórica do levantamento de preços e de margens de comercialização de combustíveis. [online] Rio de Janeiro: ANP < http://www.anp.gov.br/precos-e-defesa-da-concorrencia/precos/levantamento-de-precos/serie-historica-do-levantamento-de-precos-e-de-margens-de-comercializacao-de-combustiveis > (Accessed 03 April 2020).
Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT (2018) Comitê brasileiro de gestão e economia de energia. NBR ISO 50001: Sistemas de gestão da energia – Requisitos com orientações para uso. Rio de Janeiro: ABNT.
Calvo, G, Mudd, G e Valero, A (2016) Decreasing ore grades in global metallic mining: A theoretical issue or a global reality? Resources, [online] 5, 36, pp.1-14, 2016. Available at:<https://pdfs.semanticscholar.org/0fb2/3ed97e4675abcf94f6b3debc8a49acc60e50.pdf> [Accessed 19 July 2019].
Carlos, MR (2017) Energia nas operações de desmonte de rocha e suas influências na moagem de minérios. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Available at: <https://lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/170948/001053369.pdf?sequence=1&isAllowed=y> (Accessed 9 August 2019).
Carlos, MR e Koppe, JC (2016) ‘Energy and CO2 Emissions In Iron Ore Mining’, In: 24th World Mining Congress. Sustainability In Mining, [pdf] Rio de Janeiro, Brazil, IBRAM. Available at: <https://ibram.org.br/wp-content/uploads/2021/02/sustentabilidade-na-mineracao.pdf> (Accessed 26 August 2019).
Carvalho, BCL (2012) ‘Aproveitamento de minérios de ferro de baixo teor: tendências, tecnologias utilizadas e influências no sequenciamento de lavra’, Universidade Federal de Ouro Preto. Available at: <https://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/2346/1/DISSERTA%C3%87%C3%83O_AproveitamentoMin%C3%A9riosFerro.pdf> (Accessed 19 June 2019).
Empresa de Pesquisa Energética – EPE (2019) Balanço Energético Nacional 2019: ano-base 2018. [pdf] Rio de Janeiro: EPE. <https://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/balanco-energetico-nacional-2019>. (Accessed 26 August 2019).
Empresa de Pesquisa Energética – EPE (2021) Balanço Energético Nacional Interativo, [online], Rio de Janeiro: EPE, <https://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/balanco-energetico-nacional-interativo> (Accessed 22 August 2021).
Ferreira, H e Leite, MGPA (2015) ‘Life Cycle Assessment study of iron ore mining’, Journal of Cleaner Production, [e-journal] 108(A), pp.1081-1091. <https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.05.140>.
Formento, R, Bauler, DT, Baviera, ALM, Luca, HP e Luchini, L (2016) Energy Efficiency and Realiability of Electric Motors. In: 24th World Mining Congress. Sustainability In Mining, [pdf] Rio de Janeiro, Brazil, IBRAM. Available at: <https://ibram.org.br/wp-content/uploads/2021/02/sustentabilidade-na-mineracao.pdf> (Accessed 26 August 2019).
Guardia, E (2010) Oportunidades de eficiência energética para a indústria: uma visão institucional: sumário executivo, [pdf] Brasília: Confederação Nacional das Indústrias. Available at: <https://static.portaldaindustria.com.br/media/filer_public/c9/3b/c93b31f3-e542-44bc-83eb-cafc8095fe48/20121127134708892924i.pdf > (Accessed 10 June 2019).
Holmberg, K, Kivikytö-Reponena, P, Härkisaarib, P, Valtonen, K e Erdemirc, A (2017) ‘Global energy consumption due to friction and wear in the mining industry’, Tribology International, [e-journal] 115, pp.116-139. <https://doi.org/10.1016/j.triboint.2017.05.010>.
Internation energy agency – IEA (2019) Energy Efficiency 2018 - Analysis and outlooks to 2040. [pdf]. Available at: < https://www.iea.org/reports/energy-efficiency-2018> (Accessed 20 June 2019).
Jeswiet, J, Archibald, J, Thorley, U e De Souza, E (2015) ‘Energy Use in Premanufacture (Mining)’, Journal Procedia CIRP, [e-journal] 29, pp.816-821. https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.01.071.
Jonusan, RA S (2017) Estudo de Planejamento Energético para o Setor de Mineração de Minério de Ferro no Estado de Minas Gerais no Horizonte 2014/2035, Utilizando o Modelo ENPEP. DEd. Universidade Federal de Minas Gerais. Available at: <https://repositorio.ufmg.br/handle/1843/BUOS-AWZL9T> (Accessed 6 June 2017).
Lopes, JR (2010) Viabilização Técnica e Econômica da Lavra Contínua de Minério de Ferro com o uso de Sistema de Britagem Móvel “in Pit” Auto Propelido. DEd. Universidade Federal de Ouro Preto. Available at: <https://repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/2665/1/DISSERTA%C3%87%C3%83O_Viabiliza%C3%A7%C3%A3oT%C3%A9cnicaEcon%C3%B4mica.pdf> (Accessed 19 June 2019).
Ministério de Minas e Energia – MME (2013) Plano Setorial de Mitigação e de Adaptação à Mudança do Clima na Mineração: Plano de Mineração de Baixa Emissão de Carbono (Plano MBC). [pdf] Brasília: MME<http://www.ibram.org.br/sites/1300/1382/00006220.pdf> (Accessed 20 June 2019).
Morais, JL e Gripp, MFA (2004) ‘Fundamentos para simulação dos desmontes de rocha por explosivos’, Revista Escola de Minas, [e-journal] 57 (4), pp.241-248. <https://doi.org/10.1590/S0370-44672004000400005>.
Mourão, JM (2008) Estudo prospectivo do setor siderúrgico: NT do minério de ferro e pelotas e situação atual e tendências 2025. [pdf] Brasília: Centro de Gestão e Estudos Estratégicos; Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais. Available at: <https://www.cgee.org.br/documents/10195/734063/Nota+Tecnica+TR02+MINERIO+DE+FERRO+E+PELOTAS_rev_04_4766.pdf/e4611287-faa1-4244-b9a2-931c42385229?version=1.0> (Accessed 19 June 2019).
Napier-Munn, T (2015) ‘Is progress in energy-efficient comminution doomed?’, Journal Minerals Enginnering, [e-journal] 75 (15), pp.1-6. <https://doi.org/10.1016/j.mineng.2014.06.009>.
Neves, LS (2018) Modelagem de desmonte de rocha para otimização da metodologia mine to mill. Undergraduate thesis. Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais - Unidade Araxá. Available at: <http://www.eng-minas.araxa.cefetmg.br/wp-content/uploads/sites/170/2018/12/Laura-Soares-Neves-min.pdf> (Accessed 12 April 2020).
Norgate, T e Jahanshahi, S (2010) ‘Low grade ores – Smeth, leach or concentrate?’, Journal Minerals Enginnering, [e-journal] 23, 2, pp.65-73, 2010. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2009.10.002.
Northey, S, Haque, N e Mudd, G (2013) ‘Using sustainability reporting to assess the environmental footprint of copper mining’, Journal Cleaner Production, [e-journal] 40, pp.118-128. <https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2012.09.027>.
Organização das Nações Unidas – ONU (2017) Atlas: Mapeando os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável na Mineração. [pdf] Columbia, Estados Unidos: ONU, <https://www.undp.org/content/dam/brazil/docs/publicacoes/atlas-mineracao-ods.pdf> (Accessed 23 August 2019).
Orica, 2008. Technical Data Sheet. ANFO. [pdf]. Available at: <http://www.oricaminingservices.com/au/en/product/markets/page_open_cut_coal/anfo/37> (Accessed 2 April 2020).
Palacios, LDLT (2012) La sostenibilidad en los recursos naturales: la explotación del hierro. Ph. D. Universidade Politécnica de Madrid. Available at: <http://oa.upm.es/14774/1/LUIS_DE_LA_TORRE_DE_PALACIOS.pdf> (Accessed 23 April 2020).
Purhamadani, E, Bagherpour, R e Tudeshki, H (2021) ‘Energy consumption in open-pit mining operations relying on reduced energy consumption for haulage using in-pit crusher systems’, Journal of Cleaner Production, [e-journal] 291. <https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.125228>.
Silva, VC (2009) Curso de MIN 210 - Operações Minerais. [pdf] Ouro Preto: Departamento de Engenharia de Minas/Universidade Federal de Ouro Preto. Available at: <https://www.academia.edu/25700203/DEPARTAMENTO_DE_ENGENHARIA_DE_MINAS_ESCOLA_DE_MINAS_UFOP_CURSO_DE_MIN_210_-OPERA%C3%87%C3%95ES_MINEIRAS> Acesso em: 11 abr. 2020.
United States Department of Energy’s – DOE (2007) Industrial technologies program: Mining Energy Bandwidth Analysis Process and Technology Scope. [pdf]. <https://www.energy.gov/sites/prod/files/2013/11/f4/mining_bandwidth.pdf> (Accessed 16 June 2019).
United States Geological Survey – USGS (2021) Mineral Commodity Summaries 2021. [pdf] Reston, Virginia, U.S.A.: USGS. Available at: <https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2021/mcs2021.pdf> (Accessed 22 August 2021).
Vale (2016) Formulário 20-F. Relatório anual de mercado de capitais: Comissão de Valores Mobiliários dos Estados Unidos: Exercício 2015. [pdf] Rio de Janeiro: Vale S. A. Available at: <http://www.vale.com/PT/investors/information-market/annual-reports/20f/20FDocs/Vale%2020-F%202015_p.pdf> (Accessed 29 March 2020).
Vale (2017) Curso de Mineração – Básico. Módulo II: Geologia de Mina e Operações de Lavra. [pdf]. Available at: <https://portaldamineracao.com.br/wp-content/uploads/2017/07/apo_cbm_modulo_2.pdf> (Accessed 28 March 2020).
Vale (2020) Relatório de Sustentabilidade 2019. [pdf] Rio de Janeiro: Vale, <http://www.vale.com/PT/investors/information-market/annual-reports/sustainability-reports/Sustentabilidade/Relatorio_sustentabilidade_vale_2019_alta_pt.pdf> (Accessed 07 June 2020).
Vasconcelos, JA (2011) Rotas de processo para concentração de rochas itabiríticas da Mina Lagoa das Flores, Itatiaiuçu, MG. DEd. Universidade Federal de Minas Gerais. Available at: <http://www.bibliotecadigital.ufmg.br/dspace/handle/1843/BUOS-8MSFXS> (Accessed 19 June 2019).
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2022 Latin American Journal of Energy Research
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by-nc-nd/4.0/88x31.png)
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
O autor, no ato da submissão do artigo, transfere o direito autoral ao periódico.