Navegando por Autor "Dutra, Flávio de Castro"

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Avaliação de briquetes de misturas de finos de minérios de ferro e rejeito de mineração para uso em altos-fornos.
(2019) Oliveira, Sávio José de; Vieira, Cláudio Batista; Parreira, Fabrício Vilela; Vieira, Cláudio Batista; Dutra, Flávio de Castro; Silva, Gilberto Henrique Tavares Álvares da; Parreira, Fabrício Vilela
O processo de beneficiamento de minério de ferro das minerações do Quadrilátero Ferrífero (MG) vem provocando uma mudança no perfil dos produtos ofertados, com uma produção crescente de parcelas mais finas de minério de ferro, representadas pelo pellet feed e tendência de diminuição de produtos com granulometrias maiores como sínter feed e granulado. Devido às características dos minérios itabiríticos explotados atualmente, com teores de ferro cada vez menores, observa-se uma crescente geração de rejeitos nas usinas de tratamento mineral, sejam eles argilosos (lama) ou arenosos. Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de briquetes contendo lama e finos de minério de ferro para uso em altos-fornos. A partir da confecção de pastilhas foi avaliada a compactabilidade de misturas de lama e finos de minérios de ferro que possibilitou definir formulações para a produção de briquetes. Os tipos de minérios utilizados no trabalho foram pellet feed e frações finas de sinter feed e de “hematitinha”. Foram avaliadas a densidade aparente e a geração de finos no ensaio de queda (shatter test) das pastilhas. Foram selecionadas quatro formulações (binárias e ternárias) para produção dos briquetes e uma quinta contendo 100% de pellet feed. A briquetagem foi realizada em uma planta piloto utilizando uma briquetadeira com prensa de rolos. Adotou-se o silicato de sódio líquido como aglomerante para a produção dos briquetes na proporção de 5% em peso. Foi feita a caracterização física dos briquetes, realizando os ensaios de tamboramento, abrasão e queda. Foi somente realizada a caracterização metalúrgica dos briquetes que continham lama através dos ensaios de inchamento, redutibilidade e degradação sob redução. Foi feito um estudo da influência da temperatura de secagem sob os índices de tamboramento e abrasão para dois tipos de briquetes (25% de lama e 100% de pellet feed). Concluiu-se que a temperatura de secagem dos briquetes tem pouca influência na resistência mecânica dos briquetes secos, a qual é mais afetada pela densidade aparente e pela proporção de lama. Concluiu-se que os briquetes que contém lama apresentam baixa resistência à queda, tamboramento e abrasão enquanto que os briquetes com 100% de pellet feed apresentaram boa resistência. Todos os briquetes que contém lama possuem baixo inchamento e elevado índice de degradação sob redução, reflexo da baixa resistência mecânica.
Caracterização tecnológica de misturas de “sinter-feed” e “pellet-feed” empregando diferentes rotas de sinterização em escala piloto.
(2018) Campos Junior, Fernando Luiz Câmara; Assis, Paulo Santos; Assis, Paulo Santos; Bagatini, Maurício Covcevich; Dutra, Flávio de Castro; Vieira, Cláudio Batista
Com a corrente transição dos depósitos minerais de ferro de hematíticos para itabiríticos e goethíticos no quadrilátero ferrífero, o split de produtos do beneficiamento de jazidas vem se alterando. As participações de minérios granulados e sinter feed vem se reduzindo com passar do tempo com o proporcional aumento da geração de pellet feed. Este fato se deve principalmente a característica friável dos minérios itabiríticos como também a necessidade de maior cominuição do minério. A cominuição é necessária para aumentar o grau de liberação e por consequência a recuperação metálica em processos de concentração. Os sinter feeds que são gerados atualmente apresentam os teores de SiO2, Al2O3 e P mais elevados. Tem sido prática das mineradoras aumentar a participação de pellet feed blendados com sinter feeds para adequação da qualidade química. Com esta ação, o aumento de finos na mistura de minérios é inevitável e por consequência, a etapa de aglomeração a frio do processo de sinterização passa a ser mais exigida para manutenção dos níveis de produtividade e qualidade do sínter. Logo, a siderurgia nacional necessita de soluções que possibilitem a manutenção de performance e qualidade do sínter em mistura com elevadas participações de finos, pois na grande maioria das siderúrgicas integradas, o sínter ainda é a principal carga metálica utilizada. Uma mudança drástica deste cenário implicaria na obsolescência da maioria das sinterizações, por ainda não estar apropriada a manusear grandes quantidades de pellet feed na mistura de minérios. O objetivo do presente estudo foi desenvolver uma rota tecnológica conceitual, considerando concepções operacionais, layouts e tecnologias de mistura e nodulização que propiciassem a utilização de finos (% <0,150mm) na mistura de minérios em patamares acima dos 40%, consolidados industrialmente pela tecnologia HPS. Para a avaliação e verificação das hipóteses consideradas durante o desenvolvimento do estudo, uma série de experimentos em escala piloto foram realizadas, simulando principalmente a etapa de preparação do processo de sinterização (homogeneização e granulação). Os melhores resultados destas simulações foram submetidos a avaliações a quente utilizando o pot grate para verificação dos impactos operacionais, possíveis dificuldades de processo, produtividade e qualidade do sínter produzido, comparando os resultados obtidos com os resultados referentes da tecnologia HPS, referência deste estudo. Dentre as possibilidades avaliadas, a rota utilizando disco (trabalhando em paralelo com o misturador e nodulizador tambor) atingiu 60% de participação de finos na mistura de minérios, com condições satisfatórias de processo e produtividade. Os resultados obtidos, considerando 80% de finos, ainda carece de ajustes, pois apresentou grande instabilidade do processo, principalmente em relação à qualidade física do sínter produzido.
Determinação dos teores de água em amostras de minério de ferro, manganês e de oxihidróxidos de ferro sintéticos.
(2016) Cunha, Camila Cristina Rodrigues Ferreira da; Costa, Geraldo Magela da; Costa, Geraldo Magela da; Dutra, Flávio de Castro; Leão, Versiane Albis
A quantificação de água em amostras de minerais e minérios tem grande importância em termos industriais e comerciais, além de importância química e científica. Sendo assim, o presente trabalho visou à determinação dos teores de água adsorvida e absorvida em diversas amostras de minério de ferro, minério de manganês e de oxihidróxidos de ferro sintéticos. A quantificação de água foi avaliada pelo método de perda de massa, análise termogravimétrica (TGA), Karl Fischer volumétrico (KF) colocando-se a amostra diretamente dentro de um vaso de reação e posteriormente em um forno tubular. Estes últimos experimentos foram feitos com o intuito de verificar se a temperatura de 105ºC efetivamente remove toda a umidade e investigar a presença de hidrohematita e protohematita. Obteve-se o perfil de liberação de água das amostras investigadas, o que possibilitou concluir a respeito da temperatura máxima para a retirada de água adsorvida e absorvida. Os teores determinados pelo método de Karl Fischer direto foram superiores aos obtidos pelo método TGA. Os resultados demonstraram que os teores de água adsorvida e absorvida são subestimados pelo TGA. Por outro lado, não foi possível estabelecer uma temperatura adequada para secar completamente as amostras, tendo em vista o pequeno número de amostras investigadas. Pode-se comprovar que a perda de água é dependente da temperatura e do tempo, e os resultados para a goethita sintética sugerem que os minérios podem ser aquecidos até 180ºC sem que ocorra a desidroxilação deste mineral. Além disso, sugere que o tempo de duas horas (especificado pela norma ISO 2596:2006 para o método de perda de massa) não é suficiente para remover toda água adsorvida e absorvida. Os teores de água das amostras de minério de ferro, goethita sintética e natural foram determinados por titulação de Karl Fischer com forno acoplado após aquecimento das amostras a 400ºC, 600ºC e 900ºC. Verificou-se que a secagem a 400ºC remove toda a água da goethita, portanto sugere-se que não há água ou hidroxilas na estrutura da hematita formada, comprovando a inexistência da protohematita e hidrohematita nas amostras investigadas.
Estudo da adição de lama de minério de ferro no processo de pelotização.
(2018) Figueiredo, Vinícius Costa; Araújo, Fernando Gabriel da Silva; Solé, Rubén Antonio Llobell; Mendes, Jefferson Januário; Araújo, Fernando Gabriel da Silva; Dutra, Flávio de Castro; Krüger, Fernando Leopoldo von; Solé, Rubén Antonio Llobell
O presente trabalho investigou a viabilidade técnica ao adicionar lama de minério de ferro no processo de pelotização como uma rota alternativa. A lama é oriunda dos processos de beneficiamento mineral e, quando não utilizada, tem como destinação final barragens de rejeito juntamente com outros resíduos. Tomou-se como principal objetivo a recuperação metalúrgica do processo como um todo, uma vez que a lama estudada chega a representar 20% da produção de uma mina e contém, aproximadamente, 50% de Fetotal. Como importante consequência, tem-se a redução de seu potencial como passivo ambiental. Para a produção de pelotas, fez-se um balanço de massa cuja adição de lama de minério de ferro variou de 1,7 a 6,7% em peso, sendo o último teor limitado pela basicidade e %Fe total, conforme composição de pelotas destinadas para altos-fornos. Foi verificada a influência da lama nas propriedades físicas, químicas e metalúrgicas das pelotas cruas e queimadas, comparando os resultados de cada formulação com lama com resultados de pelotas sem adição de lama. As pelotas contendo 6% de lama foram identificadas como as de melhor desempenho, dentre as outras formulações. Esse lote apresentou porosidade, resistência mecânica, RDI e RI adequados, em testes em escala de bancada.
Estudo da tecnologia de Spray Drying para a secagem de rejeitos da mineração de ferro.
(2022) Carneiro, Leandro Moreira; Silva, Gilberto Henrique Tavares Álvares da; Vieira, Cláudio Batista; Silva, Gilberto Henrique Tavares Álvares da; Parreira, Fabrício Vilela; Dutra, Flávio de Castro; Coleti, Jorge Luís
A perda de qualidade do minério de ferro ao longo dos últimos anos, aliada às questões sociais e ambientais, exige que sejam propostas ideias inovadoras e sustentáveis visando o reaproveitamento de materiais que, atualmente, são considerados passivos. Sendo assim, esta dissertação de mestrado analisa a possibilidade de secagem de rejeitos, provenientes da etapa de deslamagem do beneficiamento de minério de ferro, por meio do processo denominado spray drying (usualmente empregado nas áreas alimentícias e farmacêuticas). O principal objetivo desta tecnologia é concentrar o sólido e reduzir o volume ocupado pelo material, facilitando o manuseio e o transporte. Portanto, o seu emprego na mineração de ferro contribuirá para a redução das barragens de rejeito. Verificando-se as similaridades entre os rejeitos de minério de ferro e materiais que possuem aplicabilidade comprovada do processo de spray drying, como o carvão e a alumina, esta dissertação apresenta uma proposta experimental para a secagem dos passivos argilosos oriundos da mineração de ferro. Neste projeto é feita uma análise da possibilidade de aglomeração das lamas por meio de diferentes configurações do equipamento, bem como o emprego de algum ligante, como o silicato de sódio. Além disso, o trabalho apresenta possíveis empregos dos materiais provenientes da secagem de minério de ferro: blends com materiais de maior granulometria e com maiores teores de ferro para o emprego em briquetagem, pelotização e sinterização, a depender da granulometria dos pós formados. Assim, considerando as características dos rejeitos de minério de ferro, tem-se que este material tem grande potencial para ser seco pelo método de Spray Drying.
Estudos fenomenológicos associados à aplicação de silicato de sódio em aglomeração a frio de finos de minério de ferro.
(2015) Dutra, Flávio de Castro; Dias, Anderson
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um novo produto para uso na sinterização, denominado minipelota, com diâmetro entre 3 e 8 mm, proveniente da aglomeração de finos de minério de ferro e silicato de sódio líquido, produzida através de pelotamento em discos e endurecida em temperaturas de 100 a 550ºC. Investigou-se a influência da temperatura e da atmosfera de secagem sobre a resistência mecânica da minipelota e o uso de nanomateriais de carbono como alternativas tecnológicas capazes de maximizar as propriedades mecânicas da minipelota, através da formação de nanocompósitos de alto desempenho. A minipelota foi submetida à secagem em atmosferas constituídas de ar atmosférico e/ou CO2. Durante o processo de secagem, observou-se a influência da temperatura e da atmosfera sobre a resistência à compressão da minipelota após exposição à água, assim como na morfologia do silicato de sódio, evidenciando uma dependência entre elas. Do ponto de vista microestrutural, observou-se o crescimento de filamentos aciculares de carbonato de sódio mono-hidratado sobre os filmes de silicato de sódio durante a secagem, em temperaturas entre 200ºC e 300ºC. Em atmosferas ricas em CO2, observou-se uma formação mais intensa dos filamentos aciculares. Esses filamentos são solúveis em água, formam-se na presença de CO2 e influenciam a qualidade final do filme de silicato de sódio formado após secagem. O uso de CO2 durante a secagem do silicato de sódio mostrou-se eficiente para a redução do teor de sódio do filme de silicato (via formação de carbonato de sódio). A menor presença de íons sódio na estrutura do silicato contribuiu para a formação de filmes com maior grau de polimerização e menor solubilidade. O uso de nanomateriais de carbono associados ao silicato de sódio promoveu ganhos da ordem de 285% sobre a resistência a compressão da minipelota. A dispersão dos nanomateriais ao silicato de sódio via ultrassom, potencializada pelo tempo de repouso dos nanomateriais no silicato de sódio foi fundamental para promover a formação de nanocompósitos de alta resistência mecânica. Esse novo produto apresentou propriedades físicas, químicas e metalúrgicas adequadas para transporte e manuseio, além de excelente desempenho nas sinterizações de minério de ferro.
Formas de ocorrência de alumínio e fósforo em minérios de ferro.
(2010) Couto, Marcela Luciana Figueiredo; Costa, Geraldo Magela da; Carioca, Ana Cláudia; Dutra, Flávio de Castro
É bem conhecido o efeito indesejável que impurezas como o fósforo e alumínio causam aos produtos e operações de redução de minério de ferro e refino dos aços. A presença de fósforo em teores elevados torna o aço quebradiço e com fraturas. O presente estudo é realizado com o objetivo de se estudar a forma de ocorrência de alumínio e fósforo em oito tipos de minérios de ferro provenientes de minas da Vale. Extrações sequenciais visando a remoção de formas específicas do fósforo foram realizadas. Os resíduos dessas extrações e das amostras originais foram caracterizados por difração de raios X, espectroscopia Mössbauer e análises químicas. Os resultados das extrações químicas sugerem que o fósforo e o alumínio estão associados aos óxidos de ferro. Observa-se uma correlação nítida entre a presença de fósforo e do mineral goethita para a maioria das amostras. Entretanto, algumas amostras não contêm goethita, mas possuem um teor elevado de fósforo. A associação do alumínio aos óxidos de ferro sugere que talvez não seja possível removê-lo totalmente por métodos físicos no beneficiamento.
Síntese e caracterização de nanotubos de haloisita a partir de argilominerais presente em rejeitos de mineração de ferro.
(2019) Gonçalves, Manoel Vítor Borel; Cardoso, Antônio Valadão; Parreira, Fabrício Vilela; Cardoso, Antônio Valadão; Dutra, Flávio de Castro; Vieira, Cláudio Batista; Parreira, Fabrício Vilela
A crescente demanda mundial por minério de ferro e a viabilização da lavra de minérios de mais baixa qualidade tem motivado estudos que visam o reaproveitamento dos materiais contidos nos rejeitos de mineração de ferro (RMF). Em geral, a composição mineralógica dos RMF é: hematita, goethita, gibbsita, muscovita, quartzo e caulinita. A caulinita é um argilomineral pertencente ao grupo do caulim e ocorre em forma de placas planas. A caulinita pode ser submetida ao processo de intercalação que é usado como estratégia para expandir o espaço intercamadas de argilominerais. Os métodos de intercalação e delaminação da caulinita são amplamente utilizados para obtenção de nanotubos de aluminossilicatos com estrutura semelhante à haloisita. A intercalação, delaminação e enrolamento das camadas planas de caulinita podem ser realizadas por métodos em uma etapa, onde a intercalação e inchamento ocorrem ao mesmo tempo, ou duas etapas, onde a intercalação e inchamento ocorrem separadamente. Haloisita nanotubular (HNT) é a morfologia mais comum de ocorrência do argilomineral haloisita que pertence ao grupo do caulim e, semelhante à caulinita trata-se de um filossilicato onde cada camada é formada por uma folha octaédrica de alumina e uma folha tetraédrica de sílica, em uma razão estequiométrica 1:1. O objetivo principal deste trabalho foi avaliar o uso da caulinita presente no RMF na síntese de estruturas nanotubulares semelhantes à HNT. Amostras de caulim (Standard Amazon), caulinita e haloisita de elevada pureza obtidas comercialmente foram usadas como materiais de referência. Neste estudo, a segregação da caulinita foi realizada por meio da lixiviação ácida do RMF. Três etapas foram rigorosamente controladas para que o procedimento sintético ocorresse de maneira efetiva: pré-intercalação da caulinita utilizando dimetilsulfóxido; obtenção da caulinita metóxi-modificada; intercalação da metóxi-caulinita com moléculas orgânicas adequadas. Cloreto de cetiltrimetilamônio e Brometo de cetiltrimetilamônio foram utilizados para sintetizar nanotubos de aluminossilicato pelo método de uma etapa. Hexilamina foi utilizada para o procedimento em duas etapas. Resultados de difração de raios-X mostraram que as amostra de referência e a amostra da fração insolúvel em ácido do RMF eram compostas essencialmente por caulinita. A lixiviação mostrou-se eficiente para concentrar a caulinita, variando de 9,7% de caulinita no RMF para 56% no produto segregado. Os procedimentos de pré-intercalação se mostraram muito promissores em intervir na estrutura da caulinita, em que o valor de 𝑑001 aumentou de 7,09Å para 11,40Å no produto pré-intercalado, sem evidência de perda de cristalinidade. Os resultados da espectroscopia Mössbauer indicaram a ocorrência de Fe3+ estrutural na caulinita em todas as amostras utilizadas como matéria prima. Aparentemente a presença desses íons não interferiu no processo sintético. Por outro lado, o Fe2+ identificado na caulinita da Amazônia afeta diretamente os processos de intercalação e alteração morfológica. Imagens de MEV FEG indicaram a transformação morfológica da caulinita planar para nanotubos de caulinita semelhantes a haloisita padrão. Entretanto, a formação de estruturas nanotubulares se mostrou dependente não apenas dos procedimentos de modificação intercamadas da caulinita, mas também do tipo de espécie convidada e do tamanho de partícula do argilomineral utilizado como matéria prima.
Tecnologia da briquetagem de minério de ferro e carvão para uso como carga em altos-fornos e da utilização de rejeitos da mineração de ferro como matéria-prima.
(2021) Leão, Paula Maria Gomes Cunha; Silva, Gilberto Henrique Tavares Álvares da; Vieira, Cláudio Batista; Silva, Gilberto Henrique Tavares Álvares da; Parreira, Fabrício Vilela; Dutra, Flávio de Castro; Maranha, Sílvio Pereira Diniz; Vieira, Cláudio Batista
A crescente geração de finos e resíduos na indústria siderúrgica, assim como a constante preocupação ambiental com a emissão de gases (CO2) e o grande volume de rejeitos gerado nas usinas de beneficiamento de minério de ferro e a necessidade de destiná-los adequadamente, vem motivando o estudo de alternativas tecnológicas que permitam o reaproveitamento e o reprocessamento desses materiais. Uma alternativa viável consiste em sua reintrodução no próprio processo de fabricação de ferro e aço, através das técnicas de aglomeração, consolidando a briquetagem como uma das tecnologias mais adequadas para aproveitar finos de minério, carvão e resíduos do setor, de forma econômica e ambientalmente amigável. Este trabalho objetivou a realização de um amplo estudo envolvendo a tecnologia empregada na briquetagem de minério de ferro e carvão para uso como carga em altos-fornos, abordando conceitos fundamentais do processo e apresentando uma análise detalhada dos principais artigos e trabalhos referentes a esses aglomerados e seus processos de produção. A metodologia adotada foi baseada em uma extensa pesquisa bibliográfica que tem como características a leitura, a análise e a interpretação de artigos e outros estudos que possam servir de fonte literária para o tema proposto. Nesse sentido, foram investigadas as principais variáveis e condições operacionais da briquetagem, os comportamentos de carbonização, fusão, redução e gaseificação dos briquetes, seu desempenho e as propriedades de interesse para uso em altos-fornos, bem como a operação simulada desses reatores com carregamento desses aglomerados, concluindo que briquetes de minério de ferro e carvão podem ser considerados como um novo tipo de matéria-prima para a fabricação de ferro em altos-fornos, com características e propriedades muitas vezes superiores quando comparadas a outras cargas normalmente utilizadas nesses reatores e aos insumos individuais desses aglomerados. Além disso, este estudo se propôs a avaliar a viabilidade da utilização de rejeitos da mineração de ferro na constituição desses briquetes, indicando que essa tecnologia pode se apresentar como uma alternativa viável, inovadora e sustentável na mineração de ferro, demandando, no entanto, mais pesquisas e investimentos.