PPGEM - Mestrado (Dissertações)
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Item Desempenho de ácidos graxos na flotação seletiva de apatita proveniente do minério fosfático de Angico dos Dias-BA .(2019) Mata, Carlos Eduardo Domingues da; Pereira, Carlos Alberto; Pereira, Carlos Alberto; Luz, José Aurélio Medeiros da; Henriques, Andréia BicalhoA flotação é o principal método empregado no enriquecimento do teor de P2O5 presente em rochas fosfáticas, tendo como finalidade gerar a matéria-prima utilizada na produção de fertilizantes a base de fósforo. Os ácidos graxos são os coletores aniônicos tradicionais empregados na flotação direta da apatita. Estes compostos são encontrados principalmente esterificados aos gliceróis formando moléculas de glicerídeos em óleos vegetais e gorduras. Neste trabalho avaliou-se o desempenho dos sais de ácidos graxos produzidos pela hidrólise alcalina dos óleos de soja, de farelo de arroz, de canola, de semente de uva e do ácido oleico como coletores na flotação aniônica direta do minério fosfático ígneo proveniente do depósito de Angico dos Dias-BA. As etapas preliminares do projeto consistiram na caracterização do minério e dos reagentes, testes de moagem, além da purificação da apatita e minerais de ganga para os ensaios de microflotação. Além da fluoroapatita numa proporção de 36,45% no minério, foram identificados como constituintes da ganga principalmente minerais silicáticos, como a flogopita, e óxidos de ferro. Na etapa de caracterização dos coletores o óleo de soja foi o que exibiu maior índice de saponificação e o menor de acidez, o que indica uma reduzida quantidade de ácidos graxos livres e matéria insaponificável em sua constituição. Já os óleos de farelo de arroz e semente de uva apresentaram maiores índices de acidez, o que aponta maior estado de deterioração desses reagentes. As medidas de tensão superficial dos coletores saponificados demonstraram que todos possuíam ação tensoativa, em que o maior valor de CMC encontrado foi para a solução de oleato de sódio (200 mg/L), enquanto que o menor foi verificado no óleo de semente de uva (100 mg/L). O sabão de óleo de canola, nos testes de microflotação, foi o que promoveu ao mesmo tempo as maiores recuperações de apatita e seletividade entre os minerais de ganga silicática em pH 8. Já o sabão de óleo de semente de uva, que é altamente enriquecido em ácido linoleico, foi o que obteve os piores desempenhos nesses quesitos. O efeito sinergético promovido pela mistura dos ácidos graxos constituintes do óleo de canola, que é mais enriquecido em ácido oleico do que linoleico, pode ter contribuído para o seu bom desempenho na flotação. Este fato pode indicar que a proporção maior de ácido oleico em relação ao linoleico no óleo favorece a flotação da apatita do minério de Angico dos Dias. Os resultados dos ensaios de flotação em bancada corroboraram os obtidos na microflotação, ou seja, o óleo de canola foi o que resultou no melhor desempenho em relação aos óleos de soja e arroz em termos de recuperação e teor de P2O5, além de promover maior redução dos contaminantes no concentrado. O teste com melhor resultado, utilizando o sabão de óleo de canola, ocorreu em pH 9 com uma dosagem de 200 g/t, acarretando em uma recuperação e teor de P2O5 no concentrado de 81,47 e 28,76 % respectivamente.Item 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 SoaresEstudos 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.Item Aumento da recuperação de produtos da Mina Casa de Pedra.(2019) Satini, Anderson William Henrique; Pereira, Carlos Alberto; Pereira, Carlos Alberto; São José, Fábio de; Nogueira, Francielle CâmaraO ROM que alimenta a planta de beneficiamento da mina Casa de Pedra possui teor médio de 56% de ferro. O ROM é britado a 50.000 μm, gerando o granulado (-50.000+8.000 μm) com 61,5% de ferro; sinter feed grosso (-8.000+1.400 μm) com 63% de ferro e sinter feed fino (- 1.400+150 μm) com 59% de ferro. Os finos (-150 μm) com 45% de ferro são enviados para deslamagem e concentração por flotação e separação magnética de alta intensidade do rejeito rougher (CMAI 2) produzindo o pellet feed com 66% de ferro. O plano de lavra para os próximos 10 anos (2020 a 2029) prevê redução de ferro no ROM de 56% para 52% devido à baixa disponibilidade de minérios hematíticos. Devido a esse fato ocorrerá a redução de ferro no granulado (-2,5%), sinter feed grosso (-2%) e sinter feed fino (-4%). O granulado com 59% de ferro não é viável economicamente, sendo assim o mesmo será britado a 8.000 μm e incorporado ao sinter feed. O sinter feed fino será concentrado em espirais concentradoras, separação magnética de média intensidade em tambores WDRE e separação magnética de alta intensidade WHIMS. Para a rota proposta foram realizados ensaios de classificação da fração –1.400 µm do ROM por peneiramento a úmido em 150 μm, atualmente realizada por hidroclassificadores espirais e hidrociclones, concentração do sinter feed fino (oversize peneiramento) por separação magnética de média e alta intensidade e os finos -150 µm (undersize peneiramento) por separação magnética de média e alta intensidade e flotação cleaner. Para a realização desse estudo foi composto o ROM para o período de 2020 a 2029. Os resultados obtidos demonstraram que a recuperação mássica e metalúrgica global do sinter feed fino da rota proposta foram inferiores à rota padrão (-3,8% e -4,5%, respectivamente) devido à redução de minerais portadores de ferro abaixo de 150 µm no sinter feed fino da rota proposta. Os teores de ferro e sílica também foram melhores no sinter feed fino da rota proposta (+0,5% de ferro e -1,6% de sílica). O pellet feed convencional da rota proposta apresentou recuperação mássica e metalúrgica global superiores à rota padrão (+6,8% e +9,3%, respectivamente) com teores de ferro e sílica melhores (+1,5% de ferro e -1,2% de sílica) devido ao aumento da pressão de alimentação da deslamagem (+0,2 kgf/cm2 ), redução da % de sólidos da alimentação da deslamagem (-5%) na etapa primária e secundária, aumento da abertura do apex da deslamagem secundária (+2 mm), pré-concentração do underflow final da deslamagem convencional por separação magnética de média e alta intensidade e flotação cleaner. Foi verificado também a redução do consumo de coletor (amina) em 61 g/t (81 g/t rota padrão para 20 g/t na rota proposta). O pellet feed produzido no CMAI ultrafinos da rota proposta apresentou menor recuperação mássica e metalúrgica global (-0,8% e -1,1%, respectivamente) devido ao menor teor de ferro na alimentação dessa etapa (-1,2%) e ao melhor desempenho da deslamagem convencional. O pellet feed gerado na etapa de desaguamento do sinter feed fino concentrado (overflow desaguamento) da rota proposta apresentou maior recuperação mássica e metalúrgica global (+0,9% e +1,2%, respectivamente) devido à alimentação dessa etapa ser composta por todo o concentrado produzido do sinter feed fino, ao contrário da rota padrão, que foi composto somente pelo concentrado da separação magnética de média e alta intensidade, excluindo-se o concentrado produzido pelas espirais concentradoras. O pellet feed produzido no CMAI barragem da rota proposta apresentou menor recuperação mássica e metalúrgica global (-0,7% e -0,9%, respectivamente) devido ao menor teor de ferro (-3,4%) na alimentação dessa etapa. A recuperação mássica e metalúrgica global de produtos da rota proposta foi superior à rota padrão (+2,4% e +4,1%, respectivamente).Item Modelagem e previsão da recuperação metalúrgica para a mina de Serra do Salitre.(2019) Andrade, Laura Buarque; Cabral, Ivo Eyer; Cabral, Ivo Eyer; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Barros, Luiz Antonio Fonseca deCom a finalidade de melhorar a eficiência no uso dos recursos minerais que são finitos e não renováveis, o conceito da geometalurgia se faz necessário, permitindo a conexão entre as características do minério e do processamento mineral. Esse controle integrado da qualidade pode ser realizado por meio de um modelo geológicotipológico, estabelecendo as relações espaciais nos depósitos em diferentes categorias de minérios. Esse artigo apresenta um modelo de classes de minério construído usando clustering e krigagem de indicadores para identificar e mapear domínios. Adicionalmente, a recuperação metalúrgica dentro de cada domínio é prevista usando um modelo de regressão linear multivariado. Os resultados foram comparados com a recuperação real, comprovando a exatidão e precisão das previsões derivadas do modelo. A metodologia é ilustrada em um importante depósito de fosfato localizado em Serra do Salitre.Item 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 FernandesFrequentemente, 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.Item Análise da influência da rugosidade de estradas de mina nos parâmetros operacionais de transporte.(2019) Silva, Pedro Guilherme Cipriano; Lima, Hernani Mota de; Torres, Vidal Félix Navarro; Lima, Hernani Mota de; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Dutra, José Ildefonso GusmãoEm lavra de mina a céu aberto o transporte de minério e estéril representa grande parte dos custos de operação que incluem os de manutenção de vias e os de operação dos caminhões fora-de-estrada. A magnitude destes custos está atrelada, dentre outros fatores, às condições funcionais das estradas in pit, uma vez que a rugosidade existente em suas superfícies contribui no aumento da depreciação do veículo de transporte, redução de velocidade, aumento do tempo de viagem e, consequentemente, diminuição da produtividade. Nesse estudo, para fins de caracterização in situ utilizou-se a técnica de perfilagem a laser para obtenção das irregularidades longitudinais das superfícies de estradas em duas minas de minério de ferro de grande porte, traduzidas pelo Índice de Rugosidade Internacional (IRI). Dados das irregularidades obtidas por perfilagem a laser foram utilizados para avaliar a influência da rugosidade das estradas de mina nos parâmetros operacionais de transporte como resistência ao rolamento, velocidade média, tempo de viagem, produtividade e custo unitário de transporte dos caminhões fora-de-estrada. Os resultados obtidos permitiram concluir que o aumento da rugosidade da superfície das estradas de mina em uma amplitude de 10 centímetros pode provocar o aumento do coeficiente de resistência ao rolamento em 5%, redução da velocidade média em 25%, aumento do tempo de viagem em 26%, redução da produtividade em 19% e aumento do custo unitário de transporte em 21%.Item 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 SilvaO 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.Item Uso de simulação de eventos discretos para análise e refinamento do plano de produção de mina.(2019) Rachid, Mayra Silva; Cabral, Ivo Eyer; Cabral, Ivo Eyer; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Fernandes, Eunírio ZanettiEste trabalho aborda a utilização de simulação computacional por eventos discretos como ferramenta de apoio na análise e refinamento do plano de produção e de lavra. O modelo proposto visa capturar características de uma operação mineira, que nos métodos e ferramentas comumente utilizados para elaboração destes planos geralmente não são consideradas, já que não consideram a natureza estocástica das variáveis e toda a complexidade do empreendimento. Como resultado pôde-se constatar a importância de modelar os eventos que ocorrem ao longo do tempo, com variações e interações do sistema, para fornecer uma previsão precisa do desempenho e capacidades da instalação sob várias condições, tornando o processo de validação do plano de lavra e consequentemente do plano de produção mais confiável, reduzindo incertezas e minimizando riscos. Durante a elaboração do trabalho foi identificado ainda que o modelo de simulação pode ajudar na tomada de decisão e a identificar gargalos no processo produtivo e na definição de investimentos, bem como gerar uma maior compreensão do modelo real simulado.Item Sedimentação de lama de minério de ferro com alto teor de manganês.(2019) Pereira, Vinícius Borges; Rodrigues, Otávia Martins Silva; Rodrigues, Otávia Martins Silva; Russo, Mário Luís Cabello; Reis, Érica LinharesEste trabalho teve como objetivo estudar a sedimentação de uma lama de minério de ferro com elevado teor de manganês. Duas amostras de lama foram coletadas no processo de espessamento da Unidade de Tratamento de Minérios 2 da Gerdau em Miguel Burnier distrito de Ouro Preto/MG, uma com elevado teor de manganês e outra com baixo teor de manganês. Essas lamas foram caracterizadas em termos de mineralogia, granulometria, composição química, área específica, peso específico e análise química das respectivas águas de processo. Ensaios de sedimentação em proveta foram realizados para comparação da velocidade de sedimentação das lamas na presença e ausência do cloreto de manganês e dos floculantes aniônicos A-130 e Mafloc 1115A. Realizaram-se medidas de potencial zeta com amostras puras de hematita e caulinita obtidas em Itabira/MG e Vila Mumguba/PA, respectivamente, para auxiliar o entendimento do comportamento das partículas em diferentes valores de pH e na presença dos floculantes e cloreto de manganês. A caracterização mineralógica apontou que as principais fases minerais presentes nas duas lamas são hematita e caulinita. A lama de elevado teor de manganês apresentou superfície específica de 59,10 m2/g, peso específico de 3,80 g/cm3, 9,43% de manganês em sua composição, 92,38% das partículas menores que 0,010 mm e concentração de 137,89 mg/L de manganês na água de processo. A lama de baixo teor de manganês apresentou superfície específica de 27,78 m2/g, peso específico de 4,09 g/cm3, 2,45% de manganês em sua composição, 80,17% das partículas menores que 0,010 mm e concentração de 30,29 mg/L de manganês diluídos na água de processo. Os ensaios comparativos de sedimentação mostraram que a velocidade de sedimentação da lama de elevado teor de manganês foi consideravelmente inferior à da lama de baixo teor de manganês em todas as condições de pH e dosagens de reagentes avaliadas. A adição de íons de manganês reduziu a velocidade de sedimentação da lama de baixo teor de manganês. As medidas de potencial zeta mostraram que todos os reagentes avaliados modificaram o potencial da hematita e caulinita. Os valores de potencial zeta dos minerais tornaram-se positivos na presença de íons de manganês e mais negativos na presença dos floculantes A-130 e Mafloc 1115A.Item Estimativa da variável densidade e seu impacto no planejamento de lavra : estudo de caso mina de Serra Azul.(2019) Reis, Celso Henrique Miranda; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Nader, Alizeibek Saleimen; Tomi, Giorgio Francesco Cesare deEsse trabalho visa mensurar e minimizar os riscos e incertezas associados às etapas de avaliação de recursos e reservas minerais por meio da incorporação da variabilidade da densidade no planejamento de lavra. Na prática, a maioria dos projetos de mineração utilizam um valor de densidade média para cada um dos diferentes tipos litológicos presentes no depósito mineral. As determinações de densidade de minério e estéril requerem atenção especial, pois afetam diretamente a conversão de volumes em tonelagens e teores em quantidades de metal. Um estudo de caso foi desenvolvido em uma mina de ferro localizada na região do quadrilátero ferrífero, onde os efeitos da incorporação das incertezas da variável densidade em um plano de lavra foram investigados. Para realização dessa análise dois cenários foram estudados e os seus resultados comparados. O primeiro consiste em estimar as reservas minerais para o depósito a partir da utilização do atributo densidade determinado pela média das amostras, enquanto o segundo cenário analisa as reservas minerais a partir do atributo densidade estimado para cada bloco do modelo mediante aplicação das ferramentas geoestatísticas. No desenvolvimento do estudo de caso a metodologia de planejamento de mina convencional foi utilizada. O impacto de se considerar ou não a variabilidade da densidade na definição dos valores aos blocos foi avaliada e, consequentemente, sua influência na definição dos limites da cava ótima e no sequenciamento de lavra foi investigado. Ao comparar os cenários estudados observa-se que os resultados dos trabalhos desenvolvidos utilizando a média do atributo densidade são consistentemente menores do que os resultados dos trabalhos onde o atributo densidade foi estimado. Uma diferença de 3 % na avaliação dos recursos minerais foi encontrada, enquanto o impacto na avaliação das reservas minerais chegou a 5%. A influência na vida útil do empreendimento foi de aproximadamente um ano, impactando o VPL do projeto em 2%. A reconciliação mássica para um intervalo de cinco anos de produção também foi realizada indicando o modelo onde a densidade é estimada bloco a bloco como o mais aderente.