PPGEM - Mestrado (Dissertações)
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Item Impacto da pandemia no custo ponderado de capital em empreendimentos minerais.(2023) Resende, Tamires Gomes; Souza, Felipe Ribeiro; Souza, Felipe Ribeiro; Miranda, José Fernando; Oliveira, Michel MeloDiante de um momento de incertezas como uma pandemia global, a decisão de investir ou não em um projeto pode trazer consequências irreversíveis. Sendo assim, a análise econômica de um empreendimento deve ser feita cuidadosamente, considerando acima de tudo, os riscos e retornos associados a cada ativo. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo realizar uma análise do custo ponderado de capital para avaliar os impactos causados pela crise da pandemia da Covid-19 nos empreendimentos minerais. Uma vez que permite considerar todos os indicadores econômicos e suas constantes modificações, o modelo CAPM (Capital Asset Pricing Model) surge como uma metodologia capaz de encontrar a taxa mínima de atratividade ou taxa de retorno de um empreendimento. O software NPV Studio permite encontrar, para uma reserva fictícia, o valor presente líquido correspondente a cada uma das taxas de retorno encontradas, permitindo a análise de diferentes cenários, que variam de acordo com o posicionamento do investidor. Foi possível observar o aumento do custo de capital em quase todos os cenários, exceto para as commodities de metal. Apesar das perspectivas negativas, fatores como o aumento da demanda internacional e a manutenção das atividades contribuíram para o resultado.Item Uso da simulação para avaliar plano operacional de Lavra definido por modelo de otimização baseado em algoritmos genéticos.(2023) Braga, André Teixeira; Cabral, Ivo Eyer; Destro, Elton; Cabral, Ivo Eyer; Gomes Júnior, Aloísio de Castro; Pantuza Júnior, GuidoA dinâmica de um plano operacional de lavra baseia-se no conhecimento dos diversos teores os quais atribuem diferentes qualidades ao minério encontrado em cada frente de lavra, para que, havendo a mistura deles, os parâmetros de qualidade exigidos pelo beneficiamento e pelo cliente final sejam alcançados. Com base nisso, foi desenvolvido um aplicativo computacional capaz de estabelecer, em um tempo aceitável de processamento, um plano operacional de lavra em uma mina a céu aberto, visando atender aos parâmetros propostos (parâmetros de controle da qualidade da mistura, metas de produção, relação estéril-minério e taxa de utilização média dos caminhões), bem como definir o número de viagens em cada frente de lavra (produção de cada frente). O desenvolvimento do aplicativo computacional foi realizado no ambiente de desenvolvimento integrado (Integrated Development Environment - IDE) Lazarus, que utiliza a linguagem de programação Pascal. O código implementado no aplicativo computacional foi definido por um modelo de otimização baseado em Algoritmos Genéticos (AG). O último passo foi a realização da simulação dos resultados encontrados com o aplicativo computacional desenvolvido, com o objetivo de realizar a avaliação dos resultados encontrados utilizando testes estatísticos, mais especificadamente, testes de hipóteses. Para a simulação foi utilizado o software de simulação Arena.Item Electroconductímetro con Arduino para monitoreo en celda de flotación.(2023) Guerrero Vargas, Jorge Carlos; Luz, José Aurélio Medeiros da; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Luz, José Aurélio Medeiros da; Milhomem, Felipe de Orquiza; Silveira, Marcus Alexandre de Carvalho Winitskowski daA retenção dinâmica da fase gasosa na suspensão, conhecida como (hold-up), é um parâmetro importante nos sistemas de flotação, já que é influenciada pelo fluxo volumétrico do gás inserido e pelo diâmetro das bolhas, refletindo a área interfacial disponível para a aderência de partículas hidrofóbicas. Portanto, neste estudo, desenvolveu-se um eletrocondutivímetro operando a 1,0 kHz, com o propósito de atenuar os efeitos da eletrólise no eletrodo. O desenho do eletrodo anular permitiu maior mobilidade do fluido e das partículas suspensas. O circuito eletrônico desenvolvido é compatível com o Arduino Uno, já que o Arduino é um microcontrolador com uma plataforma de arquitetura aberta que permite medições em tempo real e através da calibração com soluções padrão de KCl, a 25 °C foi obtido um intervalo de medição de 0,002 S/m a 1,000 S/m. Os testes de condutividade elétrica envolveram uma dispersão de sólidos binários em diferentes porcentagens (0%, 15%, 28%, 45%, 60%, 75% e 100%). Foram utilizados dois tipos de esferas de vidro, denominados sólidos finos (diâmetro 1,747 x 10-5 m) e sólidos grossos (diâmetro 1,08 x 10-3 m), da mesma forma, foram realizados testes com esferas suspensas em farinha de mandioca em três concentrações volumétricas controladas (0%, 12% e 24%). Estes experimentos buscaram simular bolhas de ar dispersas aleatoriamente em um meio contínuo, (como uma suspensão aquosa de minerais finos em uma célula de flotação). Subsequentemente, foram realizados ensaios com uma célula Denver em escala laboratorial para investigar a interface gás-líquido, utilizando óleo de pinho (principalmente constituído por alfa-terpineol) como agente espumante, com uma dosagem de 0,1%. O propósito de todos esses experimentos foi avaliar a aplicabilidade, (ou eventualmente, aprimorar a precisão) da equação clássica de Maxwell, que correlaciona a eletrocondutividade de um sistema composto por esferas dispersas (inclusões) com propriedades elétricas discrepantes da fase contínua.Item Aumento do teor de ferro de produtos granulados por meio da remoção de minerais de ganga por tecnologia Ore Sorting.(2023) Melo, Jonathan Alves Gomes Ferreira; Silva, José Margarida da; Lima, Neymayer Pereira; Silva, José Margarida da; Petter, Carlos Otávio; Luz, José Aurélio Medeiros daNos últimos anos, as commodities minerais têm levado as mineradoras a buscar soluções inovadoras no mercado para otimizar suas operações, manter a lucratividade, reduzir os riscos e aumentar solidez no mercado. Com o empobrecimento dos corpos minerais, e consequentemente menor oferta de minérios de alto teor, o beneficiamento tem tratado grandes volumes de ganga associados a porções de baixo teor. Realizar uma lavra seletiva é muitas vezes inviável do ponto de vista econômico. As tecnologias ore sorting e bulk ore sorting tornaram-se uma grande oportunidade em face de minérios cada vez mais difíceis e complexos de tratar, pois são adequadas para a eliminação de resíduos, para o desvio de materiais para diferentes fluxos de processo, para a produção de produtos pobres e com qualidade final, melhoria de qualidade de produtos de minério e reprocessamento de estéril. Este estudo é focado especificamente na tecnologia ore sorting para tratamento de granulados de minério de ferro, aplicada para partículas com tamanho entre 50 mm e 6,3 mm. Uma característica da tecnologia ore sorting é a versatilidade e a semelhança em múltiplas aplicações minerais. Baseado na necessidade de melhoria de qualidade química, o trabalho tem por objetivo avaliar os testes realizados com granulados de minério de ferro da Vale e pesquisar sob a ótica econômica um estudo de caso para a implantação da tecnologia em uma usina. Os testes mostraram que é possível aumentar o teor de ferro dos granulados de minério de ferro por meio da rejeição de partículas de baixa massa específica. Foram obtidos acréscimo de até 5 pontos absolutos no teor de ferro, porém com baixas recuperações. Além da classificação de partículas de baixa massa específica, os sensores demonstraram capacidade para identificar e rejeitar contaminantes como metais, cerâmicas, borrachas e plásticos. Os estudos da avaliação econômica indicaram que, para os cenários avaliados, o VPL é negativo, porém, quando comparado a um cenário de implantação de uma nova instalação para britagem do granulado de baixa qualidade, ela se torna mais atrativa.Item Aprendizado de máquina aplicado à moagem de minério de ferro.(2023) Silva, Daniel Henrique Cordeiro; Lima, Hernani Mota de; Alves, Vladmir Kronemberger; Alves, Vladmir Kronemberger; Souza, Ernandes Sávio de; Bergerman, Maurício GuimarãesO aprendizado de máquina, juntamente com outras novas tecnologias, desempenha um papel significativo no advento da Indústria 4.0, impulsionando a otimização de vários processos em diversos setores, incluindo o Tratamento de Minérios. Com a crescente disponibilidade de dados de chão de fábrica, algoritmos avançados podem aprimorar a tomada de decisões e aumentar a eficiência, reduzindo custos e aumentando a lucratividade. No beneficiamento de minério, algumas das oportunidades a serem exploradas estão atreladas à utilização das ferramentas de Big Data, Machine Learning e Inteligência Artificial, e podem trazer benefícios na manutenção preditiva, previsão de teores químicos ou de propriedades físicas, bem como controle e otimização de processos e redução do consumo de energia. Especificamente para processos como a moagem, ferramentas de aprendizado de máquina tendem a ter seus ganhos potencializados se combinados com modelos matemáticos consolidados – sejam eles empíricos ou fenomenológicos, advindos do conhecimento do processo. Este trabalho explora a combinação de aprendizado de máquina com modelos de processo já estabelecidos para prever a granulometria do produto em uma planta de moagem de minério de ferro, que é o principal parâmetro de qualidade a ser monitorado. O objetivo é investigar como essas equações podem contribuir para a um desempenho melhor dos modelos preditivos, de forma a otimizar a tomada de decisão operacional na unidade. Por fim, as métricas observadas indicam boa acurácia para os modelos desenvolvidos com a inclusão de equações de processo consagradas, com grande potencial de utilização em operação. Reafirma-se, então, que a ciência de dados e os modelos preditivos são ferramentas de significante potencial valor para otimizar e melhorar a eficiência e a qualidade do processamento mineral e das operações de moagem. Eles permitem que os operadores tomem decisões assertivas e medidas proativas para a melhoria nas operações.Item Utilização do rejeito do beneficiamento de zinco para aplicação agrícola.(2023) Lopes, Blenda Wyslia Magri; Pereira, Carlos Alberto; Pereira, Carlos Alberto; São José, Fábio de; Henriques, Andréia BicalhoA Nexa Resources é uma empresa de mineração e metalurgia com foco na produção de zinco, cobre e chumbo e possui seis minas polimetálicas localizadas no Peru e no Brasil. A unidade localizada na cidade de Vazante-MG, combinando todas as operações, está entre as cinco maiores produtoras de zinco do mundo. Para o aproveitamento da jazida de minério de zinco são feitas etapas de beneficiamento que acarretam na geração de rejeito, proveniente da etapa de flotação. Esse material está associado a elementos tais como: chumbo, cádmio, prata, cobalto, cobre, níquel e elementos terras-raras leves. Esses elementos possuem características contaminantes e demandam do desenvolvimento de uma forma técnica de redução dos seus teores que seja ambientalmente favorável, além de economicamente viável, com foco principal no chumbo (Pb) e cádmio (Cd) para que esse material possa ser reutilizado ou melhor armazenado. Uma alternativa para a utilização desse rejeito é a aplicação como pó calcário agrícola, com alto potencial nutritivo, corretivo de solo. Para isso, incorporou-se as amostras advindas do rejeito com carvão e cloreto de cálcio (CaCl2) em diferentes proporções. Posteriormente, testes exploratórios foram realizados em forno tubular rotativo variando a temperatura, o tempo de residência e a porcentagem de reagentes utilizados. A partir desses resultados, novos testes foram planejados e executados em testes de bancada e, por fim, em ambiente relevante, isto é, em um forno rotativo de maior capacidade para simular condições mais próximas às industriais. Esses testes também incluiram diferentes condições de temperatura, tempo e quantidade de reagentes utilizados, com o objetivo de obter melhores resultados quanto a porcentagem de Cd e Pb presentes nas amostras. Os testes exploratórios não obtiveram resultados efetivos quanto a redução dos teores de Cd e muito pouco eficientes em relação ao Pb, sendo possível notar maior tendência de redução quando o tempo do teste foi maior (90 e 120 min), quando houve a presença de CaCl2 e em temperaturas mais altas (1150°C). Os testes de bancada foram realizados sem a adição de CaCl2 e não foram totalmente efetivos, com resultados promissores envolvendo os testes com temperatura de 900°C, tempo de 120 min e 43% de carvão. Já para os testes realizados em ambiente relevante, os resultados indicaram efetividade quando o material foi submetido a temperatura de 900°C, com 40% de adição de carvão e 4% de CaCl2. Portanto, as variáveis envolvidas nesse estudo foram significativas para a redução do teor de chumbo e cádmio dentro do intervalo avaliado.Item Influência da goethita no limite de umidade transportável - TML de finos de minério de ferro.(2023) Paula, Raphael Lessa de; Lima, Rosa Malena Fernandes; Ferreira, Rodrigo Fina; Lima, Rosa Malena Fernandes; Lima, Neymayer Pereira; Alves, Vladmir KronembergerO Brasil é o segundo produtor mundial de minério de ferro, tendo produzido 460 milhões de toneladas no ano de 2021. Cerca de 360 milhões de toneladas desta produção foram exportadas, principalmente, para os seguintes países: China (68%), Malásia (6,4%) e Japão (3,6%). A exportação é feita via transporte marítimo, que é regulamentado em âmbito internacional pela Organização Marítima Internacional (IMO), visando garantir a segurança das embarcações e da tripulação, devido aos riscos químico, estrutural, de estabilidade e a possibilidade de liquefação das cargas úmidas de materiais a granel transportados. Por essa razão, a umidade dos produtos embarcados de minérios, tais como finos de minério de ferro, deve ser inferior ao Limite de Umidade Transportável (TML – Transportable Moisture Limit), que corresponde à umidade em massa (base úmida) para grau de saturação de 80%. Este parâmetro pode ser obtido por meio de teste de compactação, dentre eles cita-se o teste Proctor/Fagerberg Modificado para Finos de Minério de Ferro (PFD80). O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da proporção da goethita (FeO.OH) nos resultados do Limite de Umidade Transportável (TML) de finos de minério de ferro. Para tal, foi efetuada caracterização física (análise granulométrica, massa específica e área superficial específica), química e mineralógica (microscopia ótica e difração de raios X) de duas amostras naturais de finos de minério de ferro denominadas de amostra 1 (SF1), contendo 10,70% de goethita (PPC = 1,94% ) e amostra 2 (SF2) com 53,40% de goethita (PPC = 6,13%), que foram misturadas em diferentes proporções de SF1:SF2 (100:0; 0:100; 25:75; 33:67; 50:50; 67:33; 75:25) para posterior ensaios de Proctor (PFD80) e determinação do Limite de Umidade Transportável. Pelos resultados obtidos, foi constatado que, quanto maior o teor de goethita em produtos de finos de minério de ferro, foi obtido maior valor de TML, levando em consideração uma mesma distribuição granulométrica.Item Desempenho de sistemas de cobertura por meio de modelagem numérica bidimensional para uma pilha de resíduo de bauxita filtrado.(2023) Silva Junior, Gedeon Carlos da; Souza, Felipe Ribeiro; Nogueira, Christianne de Lyra; Souza, Felipe Ribeiro; Nogueira, Christianne de Lyra; Maia, Karla Cristina Araújo Pimentel; Lima, Hernani Mota deO fechamento de estruturas geotécnicas é uma das etapas obrigatórias em qualquer empreendimento mineral. Um dos principais objetivos de qualquer fechamento desse tipo é a garantia da estabilidade física, química e biológica de longo prazo, com integração ao ambiente de maneira harmoniosa e redução dos impactos associados às atividades minerárias. Nesse sentido, a utilização de sistemas de cobertura se destaca como uma das estratégias mais eficientes para minimizar os impactos ambientais das estruturas de disposição de rejeitos. Este trabalho apresenta análises numéricas de interação solo-planta-atmosfera bidimensionais realizadas no software Seep/W 2023.1 para avaliar o desempenho de diferentes sistemas de cobertura para uma pilha de resíduo de bauxita não inerte filtrado. Para isso, inicialmente foram interpretados ensaios para definição dos parâmetros dos materiais disponíveis para cobertura, além da compilação de dados climáticos e estabelecimento de parâmetros da vegetação. Posteriormente, análises de sensibilidade realizadas avaliaram o refinamento da malha de elementos finitos dos modelos, características da vegetação e variação da geometria. Por fim, análises de cenários de cobertura indicaram que para o clima semiárido sistemas simplificados possuem bom desempenho, entretanto para o clima tropical amazônico apenas sistemas robustos formados por grandes espessuras de barreiras hidráulicas, ou pela utilização de geossintéticos, ou ainda pela utilização de sistemas compostos por barreiras hidráulicas e barreiras capilares, conseguiriam reduzir a infiltração líquida aos valores objetivados na análise. A utilização de modelos numéricos para a avaliação do desempenho de sistemas de cobertura se mostrou eficaz para realização de um primeiro filtro de todas as alternativas estudadas, além de possibilitar o entendimento, a partir de análises de sensibilidade, dos parâmetros e características que mais influenciaram nos resultados.Item Resistência à compreensão uniaxial do enchimento de rejeito cimentado mina subterrânea de ouro Turmalina - Conceição do Pará/MG.(2023) Garcia, Daniel Henrique dos Santos; Silva, José Margarida da; Silva, José Margarida da; Pereira, Mariana Arruda; Santos, Rita de Cássia PedrosaA estabilidade do maciço rochoso é essencial em todas as minas subterrâneas economicamente rentáveis. Neste contexto, o preenchimento de realces/blocos com pasta cimentícia vem sendo uma tecnologia importante na indústria da mineração, devido aos seus benefícios técnicos, econômicos e ambientais. Sabe-se que a segurança de trabalhadores e equipamentos, bem como a manutenção do ciclo de operação, estão diretamente conectados ao tempo de vida da mina. Nesta seara, a mineração subterrânea por corte e enchimento fornece a oportunidade de uma lavra seletiva e, consequentemente, recuperação de pilares que muitas das vezes são constituídos por teores de minério economicamente rentáveis, garantindo o principal objetivo de aumentar a rentabilidade. Um limitante deste método, no entanto, é que aumentando o teor de cimento das pastas de rejeito (pastefill), aumenta-se a resistência do aterro produzido em subsolo, porém leva-se ao aumento direto e exponencial do custo de mineração. Diante disso existe uma necessidade de analisar e estudar os rejeitos da planta de beneficiamento para serem aplicados como pasta de preenchimento mineral (pastefill) objetivando o pré-tratamento necessário e a proporção de cimento Portland necessários para alcançar resistência suficiente na aplicação segura do pastefill. Uma das propriedades importantes do enchimento é a sua resitência. Em algumas minas de cobre e ouro, encontram-se valores de resistência de cerca de 1MPa, com valores de 1 a 4% de ligante. Este estudo foi realizado com intuito de determinar, economicamente, a resistência ideal do enchimento tipo pastefill na Mineração Subterrânea de ouro Turmalina na cidade de Conceição do Pará em Minas Gerais, pertencente ao grupo Jaguar Mining. Amostras de rejeito filtrado “cake” foram coletadas diretamente da planta de beneficiamento e classificadas quimicamente (fluorescência e difração de raios X) e fisicamente (umidade; densidade, granulometria) por meio de ensaios laboratoriais. Foram reproduzidos em laboratório 48 corpos de prova divididos em quatro traços diferentes variando porcentagem de cimento Portland em 1%; 2,5%; 3,5% e 5% moldados em corpos de prova cilíndricos de 5x10 cm. Realizaram-se ensaios de mini abatimento (mini slump-test) e resistência à compressão uniaxial (MPa) de acordo com o tempo de cura, sendo aos 7, 14, 21 e 28 dias. A partir dos resultados, produziram-se curvas para análises e o estudo mostrou que uma pasta com 3,5% de cimento Portland na composição, para a granulometria original do cake da Mina Turmalina, apresentou um gráfico com tendência de crescimento, ou seja, que sua resistência não atingiu seu ganho máximo após os 28 dias de cura. Em tese, este traço permite forças suficientes que possam prevenir falhas, rupturas e colapsos no aterro artificial gerado no subsolo quando comparado com os demais. A pasta contendo 1% de cimento Portland não atingiu parâmetro de resistência à compressão uniaxial satisfatório, apresentando também elevado grau de retração dos corpos de prova na reprodução em laboratório. Para a participação de 5% de adição de ligante apresentou UCS de 1,12 MPa aos 28 dias de cura. Os resultados mostraram que são necessários mais de 28 dias para que o pastefill atinja sua resistência máxima em um ambiente não úmido. Isso implica diretamente o avanço de lavra, mostrando que há a necessidade de tal ciclo ser maior que quatro semanas e o confinamento lateral da pasta seja assegurado.Item Modelo de simulação para sistemas produtivos integrado entre mina, usina e expedição.(2023) Rezende, Marcelo Vieira; Silva, José Margarida da; Destro, Elton; Silva, José Margarida da; Cabral, Ivo Eyer; Rodrigues, Lásara FabríciaAs cadeias produtivas industriais, entre elas a mineração, exigem cada vez mais eficiência e integração. Neste sentido, este trabalho propõe o uso da simulação por eventos discretos como ferramenta útil ao planejamento de produção e tomada de decisão em uma mineração, considerando as interferências entre mina, usina de tratamento de minérios e expedição, com enfoque em um horizonte de curto prazo (trimestral). O estudo de caso usou como base um empreendimento com sistema de lavra rígido e integrado por correias, da mina à expedição, com poucas possibilidades de estoque de material ao longo do circuito produtivo para possíveis misturas e ajustes da qualidade do material. Foram simulados cenários os quais propõem soluções para aumento de produção por meio de mudanças nas configurações técnicas do sistema produtivo e não por meio da identificação de melhores frentes de lavra na mina, uma vez que a lavra rígida impõe dificuldades a este tipo de solução. Este trabalho também traz, como um dos fatores geradores de paradas de produção, o tipo de material que está sendo manuseado. Isto é relevante, pois cada tipo de material pode causar um impacto operacional e/ou mecânico, a depender das proporções destes materiais em dado momento do modelo simulado. Devem ser identificados e impactos devem ser mitigados, para os momentos em que ocorrerá a combinação da lavra de materiais com comportamento coesivo, aumentando as possibilidades de entupimentos em dispositivos de transferência. Também devem ser identificados os momentos que ocorrerão a combinação da lavra de materiais com maior resistência mecânica e, portanto, maior probabilidade de causar danos às correias e materiais de desgaste. Na prática atual, rotinas de planejamento de lavra e programação de produção de curto prazo, usualmente, consideram como premissas poucos dados determinísticos, sem levar em conta a dinâmica trazida pela combinação destes possíveis eventos em cada instante do processo produtivo. Quanto às simulações realizadas no software Flexsim, algumas premissas probabilísticas do sistema produtivo foram obtidas de forma empírica e, um refinamento destes dados, por meio de estudos estatísticos obtidos de sistemas de apontamentos e despacho, poderá ser considerado como proposta para trabalhos futuros.