PPGEM - Mestrado (Dissertações)

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Amido natural e modificado como floculante de lama de minério de ferro.
(2019) Leite, Aline da Mata Chiacchio; Reis, Érica Linhares; Reis, Érica Linhares; Alexandrino, Júnia Soares; Rodrigues, Otávia Martins Silva
O uso de coagulantes e floculantes na etapa de espessamento de minério de ferro é essencial devido à dificuldade de sedimentação das partículas finas e ultrafinas em suspensão presentes nos rejeitos do processamento mineral. Porém, os reagentes sintéticos atualmente utilizados neste processo possuem alto custo e potencial tóxico para o meio ambiente e consumo humano, tendo o uso proibido em alguns países. Logo, este trabalho teve como objetivo avaliar a utilização de amidos modificados (catiônico reticulado, catiônico pré-gelatinizado e ceroso) como floculantes na sedimentação de lamas de minério de ferro buscando uma alternativa menos tóxica e de menor custo quando comparada com o uso de polímeros sintéticos. Foi realizada a caracterização de uma amostra da alimentação do espessador de lamas que indicou a presença de hematita, quartzo e caulinita, com cerca de 50% das partículas abaixo de 10 μm. Presença de 55 g/L de sólidos suspensos e 78 mL/L de sólidos sedimentáveis. Quando comparados com a Resolução CONAMA 357/2005 Classe II, os parâmetros de turbidez e sólidos sedimentáveis da amostra estavam acima do valor permitido. Amostras dos minerais majoritários puros (hematia e quartzo) foram utilizadas para a realização dos testes de agregação para cada amido modificado em dosagens 1 mg/L, 10 mg/L e 100 mg/L na faixa de pH de 6 a 9. O amido catiônico pré-gelatinizado foi o amido modificado de melhor resultado quanto a porcentagem de material sedimentado tanto para a hematita quanto para o quartzo nas dosagens 10 mg/L no pH 7 (99% de material sedimentado). A poliacrilamida apresentou valores baixos de quartzo sedimentado (menor que 50%). Foi observada a adsorção química do amido catiônico na superfície do quartzo e da hematita. Foram realizados então ensaios de Jar Test utilizando a amostra da alimentação do espessador de lama e o amido catiônico pré-gelatinizado, visando otimizar as variáveis de dosagem, tempo de agitação e tempo de sedimentação. Os melhores resultados nos ensaios de Jar Test foram o teste com dosagem de 10 mg/L, 20 minutos de tempo de agitação e 60 minutos de tempo de sedimentação e teste com dosagem de 50 mg/L, 10 minutos de tempo de agitação e 10 minutos de tempo de sedimentação.
Aplicação de resíduos da indústria alimentícia como depressores de hematita.
(2019) Marins, Tatiana Fernandes; Rodrigues, Otávia Martins Silva; Reis, Érica Linhares; Reis, Érica Linhares; Pereira, Carlos Alberto; Alexandrino, Júnia Soares
Estudos relacionados a novos reagentes para operação de flotação são desenvolvidos constantemente, buscando redução de custos de produção, reagentes mais eficientes e de menor impacto ambiental e social. O objetivo deste trabalho foi estudar a ação depressora de resíduos da indústria alimentícia em óxidos de ferro na flotação catiônica reversa de minério de ferro. Os resíduos foram caracterizados em termos de porcentagem de amido contida através de uma adaptação da metodologia de Somogyi-Nelson. A investigação da eficiência dos depressores foi realizada através de testes de microflotação em amostras purificadas de hematita e quartzo provenientes do Quadrilátero Ferrífero. As amostras minerais foram caracterizadas através de difração de raios-X e medidas de densidade. O pH de trabalho na microflotação igual a 10,5 foi escolhido de acordo com o praticado em operações industriais brasileiras. A preparação dos resíduos para utilização como depressores foi avaliada, a fim de determinar aquela mais eficiente para o processo de flotação. Ensaios de potencial zeta da hematita foram realizados, a fim de colaborar para a interpretação das interações mineral/depressor. A caracterização das amostras minerais apontou que as fases majoritárias presente nas mesmas eram quartzo e hematita, com densidades iguais a 2,63 g/cm³ e 5,18 g/cm³. Os resíduos utilizados foram bagaço de cana-de-açúcar, bagaço de cevada e "lodo" de mandioca (também conhecido como manipueira), e estes apresentaram porcentagem de amido igual a 17 %, 26 % e 73 %, respectivamente. Os testes de microflotação mostraram que, para todos os reagentes, a flotabilidade da hematita decresce com o aumento da concentração de depressor. Os resultados obtidos com a preparação do bagaço de cana-deaçúcar e do lodo de mandioca com adição de hidróxido de sódio retornaram valores bastante semelhantes aos obtidos com a utilização de amido de milho convencional. O amido de milho convencional apresentou flotabilidade da hematita igual a 8,4 % para a concentração de 10 mg/L. Para o bagaço de cana-de-açúcar gelatinizado com hidróxido de sódio foi obtida flotabilidade da hematita igual a 7,5 % à concentração de 25mg/L. Já para o "lodo" de mandioca utilizando a mesma preparação, a flotabilidade da hematita obtida foi de 7,2 % à concentração de 10 mg/L. O bagaço de cevada não apresentou resultados satisfatórios para as condições avaliadas neste trabalho. Os ensaios de microflotação utilizando amostra de quartzo mostraram que nenhum dos resíduos apresentou efeito depressor para este mineral nas condições avaliadas. Os estudos indicam que há bom potencial de utilização do bagaço de cana-de-açúcar e do "lodo" de mandioca na etapa de flotação. Medidas de potencial zeta mostraram que todos os reagentes avaliados modificaram o potencial zeta da hematita.
Avaliação de características mineralógica, química e física na formação de pasta de minério de ferro.
(2023) Cerqueira, Eduardo Perdigão; Rodrigues, Otávia Martins Silva; Pereira, Carlos Alberto; Pereira, Carlos Alberto; Alexandrino, Júnia Soares; São José, Fábio de
O desenvolvimento das minas de minério de ferro no quadrilátero ferrífero, no estado de Minas Gerais, a partir do século XX, tem como característica a lavra de corpos minerais com teores cada vez mais baixos e menor grau de liberação. Para beneficiar esses minérios, rotas de processo são projetadas considerando uma maior necessidade de cominuição, tendo como efeito colateral, a geração de um volume maior de lama nos circuitos das usinas de beneficiamento. Devido às limitações técnicas para concentrar lamas, esses resíduos são destinados às barragens de rejeito. Apesar dessa prática tradicional e consolidada, acredita-se que o conhecimento dos aspectos reológicos envolvidos no processo de adensamento (resultando em pastas minerais ou polpas de alta densidade) abre horizontes para opções de disposição mais seguras e inovadoras. Adicionalmente, o domínio dos aspectos reológicos contribui para compreensão de comportamentos observados em tubulações de bombeamento. Sabe-se que o tamanho e formato das partículas influenciam no arranjo das moléculas de água ao redor delas, consequentemente, na maneira como elas se sedimentam e escoam. Sendo assim, o principal objeto desse trabalho foi avaliar a influência da morfologia e granulometria de partículas minerais, comuns em lamas de minério de ferro e nas características reológicas das pastas e/ou polpas de alta densidade obtidas a partir de ensaios de espessamento. Além disso, tem-se em vista compreender como os floculantes e os coagulantes, bem como o pH podem alterar as características reológicas desses minerais, para isso, testes de sedimentação foram realizados em diferentes condições; os produtos desses ensaios foram submetidos a ensaios reológicos. Os resultados apontaram para o seguinte: a obtenção de pastas minerais em escala laboratorial é consoante a metodologia dos ensaios de sedimentação e da dosagem de reagentes, ademais, foi possível caracterizar amostras, como fluidos pseudoplásticos.
Caracterização tecnológica de rejeito de jigagem de minério de ferro.
(2017) Dauce, Pedro Domingos; Lima, Rosa Malena Fernandes; Lima, Rosa Malena Fernandes; Alexandrino, Júnia Soares; Lima, Margarida Márcia Fernandes
Este trabalho apresenta estudos de caracterização tecnológica do rejeito grosseiro de jigagem da planta de beneficiamento de minério de ferro de uma mina do Complexo Serra Azul (Quadrilátero Ferrífero). O objetivo principal foi a proposição de rota de concentração do rejeito que se adeque às características físicas, mineralógicas e químicas do material. Em primeira fase foram efetuados determinações de área superficial específica e porosidade (BET), densidade (picnômetro a gás), distribuição granulométrica (peneiramento e granulômetro a laser), análises químicas (titulometria), PPC (termogravimétrica). Os constituintes mineralógicos principais foram determinados por difração de raios X e o grau de liberação do quartzo por microscopia ótica. De posse dos resultados de caracterização, foram executados ensaios de concentração em espiral de Humphreys (% de sólidos = 20 e 30%, tipo de amostra = global e fração +200#), separação magnética com as mesmas amostras utilizadas na espiral de Humphreys em dois campos magnéticos (3575 e 5465 Gauss) e flotação em bancada, tendo como variáveis a dosagem de amina (50 e 100g/t) e dosagem de amido (200 e 400g/t). Os valores de densidade, área superficial específica e diâmetro dos poros da amostra foram 3,4g/cm³, 14,136m2/g e 17,8Å, respectivamente. O d80 e d50 do material foram de 4200μm e 1800μm, respectivamente. Os teores recalculados foram de 30,35% de Fe, 50,36% de SiO2, 0,19% de Mn, 0,132% de P, 2,10% de Al2O3, e 3,029% de PPC. Os minerais de ferro identificados na amostra de rejeito foram hematita, goethita e magnetita e o material de ganga identificado foi quartzo. Verificou-se que na peneira de 150μm (100#) a liberação do quartzo foi de 82%. Dos métodos de concentração testados, os resultados da concentração magnética foram melhores, alcançando os seguintes resultados: teor de 52,56% de Fe, 19,35% de SiO2, 3,3% de índice de seletividade de Gaudin, para uma recuperação em massa de 38,38% e recuperação metalúrgica de 65,64% para faixa granulométrica +75μm (+200#) e campo magnético de 5465 Gauss (7A).
Concentração de rejeito de flotação e lamas de minério de ferro por separação magnética.
(2018) Rocha, Rafaella Bicalho da; Reis, Érica Linhares; Reis, Érica Linhares; Luz, José Aurélio Medeiros da; Alexandrino, Júnia Soares
As barragens de rejeitos provenientes do beneficiamento de minério de ferro localizadas no Quadrilátero Ferrífero - MG encontram-se saturadas ou em processo de saturação. Devido a ineficiências dos processos de beneficiamento, os rejeitos produzidos ainda contêm teor de ferro que poderiam ser aproveitados aumentando assim a vida útil das barragens de rejeitos e a produção de minério de ferro. O presente trabalho tem como principal objetivo realizar estudos de concentração magnética do rejeito de minério de ferro proveniente de uma usina de beneficiamento, localizada no Quadrilátero Ferrífero – MG. A metodologia desse trabalho constituiu de duas etapas, a primeira de caracterização do rejeito, analisando suas características físicas, químicas e mineralógicas. A segunda etapa consistiu na realização de ensaios de concentração magnética fundamentais, piloto e industrial buscando recuperação metalúrgica e teores de ferro e sílica que atendam as especificações de mercado, podendo-se de tal forma estipular uma rota para concentração desse rejeito e acarretando assim, num melhor aproveitamento do bem mineral. Os ensaios fundamentais apontaram que é possível a concentração das frações granulométricas abaixo de 37μm, com gaps menores (1,1mm) sendo mais sensível ao campo magnético em gap maior. Os ensaios piloto resultaram na configuração otimizada para os ensaios industriais, com gap de 1,1mm, matriz BigFLUX e 16.000G, porém não foi possível obter o teor de ferro planejado, sendo necessários estágios posteriores de limpeza do concentrado. Nos ensaios industriais o equipamento foi configurado para três estágios de concentração (rougher, cleaner e recleaner) com gaps de 1,1mm e 1,5mm e campo magnético na ordem de 16.000G, e foi obtido um concentrado com teor de ferro médio de 63%, com uma recuperação em massa de cerca de 15%, o que aumentaria a produção do complexo em mais de 1,5 milhões de toneladas de minério de ferro ao ano, aproximadamente.
Efeito do Eh na flotação de minério sulfetado de chumbo - zinco.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2009) Alexandrino, Júnia Soares; Pereira, Carlos Alberto
O trabalho foi realizado com amostras provenientes da mina de Morro Agudo, visando verificar a influência do potencial da polpa na flotação de chumbo e zinco. As amostras foram provenientes da britagem primária com o objetivo de se evitar a oxidação. Durante o processo de flotação o potencial foi monitorado continuamente usando um eletrodo de platina, e simultâneo monitoramento da concentração de oxigênio da polpa. Ensaios de determinação de potencial zeta com amostras dos minerais puros foram realizados com o objetivo de contribuir para o entendimento do efeito dos reagentes usados na flotação. Foram escolhidas três variáveis nos testes de flotação, diferentes concentrações de sulfeto de sódio, sulfito de sódio, presença ou ausência do gás nitrogênio. Concluiu-se que o uso do sulfeto de sódio junto com o gás nitrogênio diminui a recuperação do concentrado de chumbo, o gás nitrogênio isoladamente aumenta a recuperação do concentrado de zinco.
Influência de diferentes tipos de minério de ferro na umidade do sinter feed.
(2018) Quites, Noel Aparecido Siqueira; Rodrigues, Otávia Martins Silva; Reis, Érica Linhares; Reis, Érica Linhares; Alexandrino, Júnia Soares; Lima, Rosa Malena Fernandes
Frequentemente, a Instalação de Tratamento de Minérios D (ITM-D) da Mina do Pico (Vale) produz sinter feed (SF) com umidade acima do valor especificado para a unidade operacional, o qual deve ser inferior a 12,5%. Durante a etapa de classificação adiciona-se água para lavagem dos finos (-0,15 mm) presentes na alimentação da usina, o que torna a umidade um importante item de controle. O desaguamento é a etapa final do beneficiamento, esta etapa é responsável pelo ajuste da umidade do SF, entretanto, muitas vezes, as operações de desaguamento da unidade não alcançam o resultado esperado. Este trabalho caracterizou 6 diferentes amostras de minério de ferro da Mina do Pico, de forma a permitir um melhor entendimento da influência da litologia no desaguamento. Todas as amostras foram preparadas em laboratório para ajuste granulométrico no intervalo correspondente ao SF (-19,1mm +0,15mm). Em seguida elas foram caracterizadas: análise granulométrica, análise química por faixa granulométrica, determinação de densidade e área superficial específica, B.E.T, difração de raios-X/Rietveld, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e avaliação quantitativa de materiais por microscopia eletrônica de varredura (QEMSCAN). Realizaram-se ensaios de drenabilidade, com cada litologia, para acompanhar o escoamento da água e determinar o valor de umidade residual. Realizaram-se também ensaios de drenabilidade utilizando 300 g/t de um reagente auxiliar para desaguamento. Para conclusão do trabalho relacionaram-se as informações obtidas pelas técnicas de caracterização e pelos testes de drenabilidade. Os resultados indicaram que a litologia tem significativa influência no escoamento da água e no valor de umidade residual. Os minerais hematita, goethita, quartzo, gibbsita e magnetita foram identificados em todas as amostras. As litologias com maior presença de goethita e maior proporção de partículas finas reteram mais umidade, sendo o maior valor igual a 15,5%, 3% acima do desejado. A presença do reagente auxiliar decresceu o valor de umidade retida para as 6 litologias estudadas, sendo a maior redução para a litologia HG, 3,14 pontos percentuais.
Taninos na floculação de rejeito de minério de ferro.
(2022) Vieira, Warleson Candido dos Santos; Reis, Érica Linhares; Reis, Érica Linhares; Alexandrino, Júnia Soares; Nogueira, Francielle Câmara
Contemporaneamente na mineração, o grau de liberação dos minerais de interesse se encontra cada vez em granulação mais fina, havendo, portanto, nos rejeitos gerados a presença destas partículas menores. Torna-se necessário então, realizar o tratamento adequado desse rejeito para que os sólidos em suspensão sejam separados da água, mas quanto menor o tamanho destas partículas maior será o desafio do abatimento e separação das partículas do meio aquoso. Nesses casos, a floculação de rejeitos de minérios de ferro se torna uma etapa decisiva para da separação sólido/líquido nas plantas industriais. No entanto, os reagentes atualmente utilizados nesta etapa possuem custo elevado, muitas vezes baixa eficiência e toxidez para o meio ambiente, com aplicação restrita em alguns países. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de derivados taninos comerciais: TC1, TC2, TC3 (produzidos a partir da casca da Acacia mearnsii) e extrato produzido da casca de angico (Anadenanthera columbrina) como agentes de agregação na separação sólido/líquido de rejeitos de minério de ferro. Espécies minerais puras, comumente majoritárias em rejeitos de minério de ferro (hematita e quartzo) com granulação ultrafina (<10 μm), foram utilizadas para realizar os testes de agregação dos agentes de agregação nas dosagens de 1, 10 e 100 mg/L em valores de pH de 6 a 9. TC3 obteve o maior valor de porcentagem de material sedimentado para ambos os minerais na dosagem de 10 mg/L e pH 7 (97,12% e 95,68% para hematita e quartzo, respectivamente). O agente de agregação produzido a partir da casca de angico apresentou bons resultados de sedimentação para hematita (>90%), porém, o melhor resultado obtido para o quartzo ocorreu na dosagem de 100 mg/L em pH 8 (64,63% do material sedimentado). Pelo método da vanilina, os taninos condensados foram determinados nos agentes de agregação e o reagente com maior teor foi o TC1 (0,242 EC/mg de amostra) mas os resultados foram próximos para todos os comerciais. Os ensaios JarTest foram realizados com TC3 (10 mg/L) e polpas com duas porcentagens: 70% de hematita e 30% de quartzo e também com proporções invertidas. Foi possível otimizar o gradiente de velocidade e sedimentação e os melhores resultados, em relação aos encontrados na literatura para poliacrilamida, ocorreram com 60 rpm e 10 min (24,71 NTU). Para a polpa com maior percentual de quartzo, o melhor desempenho que superou a poliacrilamida ocorreu com gradiente de 60 rpm e 30 minutos de sedimentação (63,3 NTU).