DEMIN - Departamento de Engenharia de Minas
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Item On bed porosity of multisized spheroidal particles.(2022) Prado, Diogo Rodrigues; Luz, José Aurélio Medeiros da; Milhomem, Felipe de Orquiza; Paracampos, Marcos Paulo SalomãoIn numerous instances of engineering the problem to quantify the porosity of polydisperse systems arises. Despite its great importance, the theoretical predictability of the bed porosity is still problematic. In the field of ceramics, classically, Furnas' studies on porosity are quoted, where he has studied void fraction resulting from blending two distinct particle sizes in various proportions. Less often, ternary diagrams plotting porosity isovalues for spherical particles beds are used to characterize ternary mixtures of distinct monosized particulate systems (usually in ceramics industry). Although similar studies using polydisperse systems have been conducted, a lot of improvement is yet to be achieved. This article falls in this context and aims at contributing to this field of technical and economic impact. Synthetic samples with controlled particle size distribution were used. The resulting porosity of those glass beads random packs (mimicking several size distributions described by Rosin–Rammler equation) has been experimentally determined under a standardized compaction level. The main result was to obtain an equation for the porosity forecast for bead beds inside spheroidal containers, as a function of the sharpness parameter, n, from Rosin–Rammler distribution. An accurate extrapolation to systems well described by the Whiten sigmoidal distribution was achieved as well. A generalization of the Ergun equation is presented at the end of the article, as an application example.Item Microflotação de hematita e quartzo com óleo de manga.(2022) Milhomem, Felipe de Orquiza; Gomes, Bruna de Oliveira; Luz, José Aurélio Medeiros daA flotação é uma das técnicas mais empregadas no processamento mineral, e no caso do minério de ferro, é utilizada amina como coletor de ganga. Um dos problemas desse reagente é a baixa tolerância a finos, tornando difícil o processamento de minérios mais complexos ou da tentativa de recuperação de minerais-minério presentes em rejeitos. Assim, este estudo verificou o comportamento de hematita e quartzo na microflotação com uso de sabão de óleo de manga como coletor, nas concentrações de 2,0; 5,0 e 75,0 mg/L. Ensaios dos minerais separados foram realizados em célula de Fuerstenau, com 11,00 g de amostra e em pH 7,0; sem deslamagem. Além dos valores de recuperação dos minerais, também foi estudada a cinética do processo, através do modelo retangular de Klimpel. O quartzo teve recuperação próxima a 25 % nas três concentrações estudadas, e a hematita apresentou recuperação de 65,85 %, na concentração de 75,0 mg/L de coletor. Quanto à cinética, o parâmetro cinético da hematita em 75,0 mg/L teve valor de 3,19 [1/min], e o quartzo teve valor de 1,48 [1/min] na mesma concentração. Isso demonstra potencial do óleo de manga como coletor de hematita.Item Cellular automaton-based simulation of bulk stacking and recovery.(2022) Castro, Matheus Henrique de; Luz, José Aurélio Medeiros da; Milhomem, Felipe de OrquizaStockpiling is a key issue in bulk material handling. A small-scale, quasi-two-dimensional physical model was used to investigate size segregation during stacking and gravitational reclaim of stockpiles and to compare experimental results to those ones generated by a simplified mathematical model. This mathematical model is based on cellular automata and was used to simulate size segregation in conical stockpiles of non-cohesive granular material and gravity flow during its reclaim, through a ground level discharge opening. The present model has taken into account only three particle size class. Banded layers of fine, medium-sized, and coarse particles appear during the pile growth. These stratification patterns have been observed during stockpile formation both in the physical model and in the cellular automaton-based model. Also, experiments in both physical and cellular automaton-based model were carried out to quantify the particle size time evolution of granular material leaving the discharge opening during reclaim. Furthermore, the cellular automaton-based model has successfully simulated segregation phenomena during grav- itational discharging, as well as the topological features of segregation during stockpiling and reclaim.Item Specific surface area of polydispersions as a function of size distribution sharpness.(2020) Lopes, Paulo Filipe Trindade; Luz, José Aurélio Medeiros da; Milhomem, Felipe de OrquizaKnowledge of particulate system properties is very important in various industrial instances and the possibility of fast predicting the behavior of such systems is an important control tool. The specifi c surface area of simulated particulate systems was studied as a function of the sharpness parameter of the size distribution of the Gates– Gaudin-Schumann, Gaudin–Meloy and Rosin–Rammler equations. The results showed good statistical adherence, especially the Rosin–Rammler equation, in situations where it is the best descriptor of particle size distribution.Item Cinética de flotação no sistema hematita e quartzo com uso de óleos vegetais.(2020) Milhomem, Felipe de Orquiza; Luz, José Aurélio Medeiros da; Nogueira, Francielle Câmara; Alexandrino, Júnia Soares; Lima, Neymayer Pereira; Rodrigues, Otávia Martins Silva; Luz, José Aurélio Medeiros daOs coletores são insumos primordiais na flotação, que é o método mais empregado para concentração de materiais de baixo teor e com grau de liberação adequado somente na faixa fina. O processamento físico-químico de minério de ferro usual é por meio da rota catiônica reversa, que é bem sensível à presença deletéria de finos. A flotação aniônica direta, por outro lado, é menos sensível aos finos e se mostra com potencial para flotação de minério de ferro, principalmente para minérios de baixos teores e com muitos finos, podendo ser usados ácidos graxos, hidroxamatos ou sulfonatos como coletores. A ganga, pode ser deprimida por fluossilicatos, metassilicatos ou polissacarídeos. Em vista de que muitos óleos vegetais são ricos em ácidos graxos constituintes, e o seu emprego na flotação levaria a menor impacto ambiental, este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de aplicação de espécies vegetais (óleos de manga, palma e pequi) saponificadas como coletores na flotação aniônica direta de hematita. O oleato de sódio, que já é empregado como coletor na flotação aniônica direta, foi usado como referência. Ensaios de microflotação em célula de Fuerstenau foram realizados com sistemas purificados de quartzo e hematita, isolados e em misturas sintéticas. Os parâmetros cinéticos para os modelos clássico e retangular foram levantados. A melhor flotabilidade da hematita, de forma geral, fica próxima de pH 8,0 (máximo de concentração do dímero ionomolecular do carboxilato) para os minerais isolados, em presença só de coletor. A flotabilidade foi de 76,4 % para oleato de sódio, 74,3 % para óleo de pequi, 64,9 % para óleo de palma e 56,0 % para óleo de manga. Com misturas binárias, em pH 8, a melhor razão coletor/depressor foi de 900 g/t de coletor e 450 g/t de dextrina como depressor. Oleato de sódio apresentou índice de seletividade de Gaudin de 5,56 e recuperação metalúrgica de 84,76 %, seguido por manga (4,27 e 81 %), pequi (3,8 e 79,18 %) e palma (3,54 e 77,96 %). Houve melhora significativa para óleo de pequi (I.S. de 15,71 e recuperação metalúrgica de 94,02 %) e oleato (I.S. de 9,17 e recuperação metalúrgica de 90,17 %) ao se elevar a temperatura da polpa para 75 °C, durante o condicionamento. Óleo de manga e de palma foram pouco sensíveis ao aumento de temperatura. Ainda assim, pode-se dizer que o uso de sabões de óleos vegetais tem potencial para uso na flotação aniônica direta de minério de ferro, principalmente óleo de pequi aquecido.Item Size-dependent kinetics of iron ore reverse flotation.(2020) Braga, Frederic Yann Armache; Luz, José Aurélio Medeiros da; Milhomem, Felipe de OrquizaFlotation experiments under pH 10.5 were performed using quartz/hematite artificial mixtures. The influence of particle size and monoamine unit consumption on the kinetic parameter was analyzed, in a fundamental level. The coarse quartz class was between 212 mm and 600 mm and the fine class was between 74 mm and 212 mm. Hematite particles were graded between 32 mm and 74 mm. Consumption of corn starch was 700 g/t. Consumption of monoamine was 80, 100, and 120 g/t. The first order kinetic model had better fit when compared to the rectangular one, although the correlation coefficient was higher than 0.950 in all cases. The iron recovery to the froth overflow was higher in the presence of coarse quartz and with high amine dosage (maximum value of 0.0307 s 1 ). The analysis of the surface areas available to the collector adsorption proved to be a good tool for the understanding of such complex phenomena. There is a competition between quartz and hematite surfaces for collector adsorption, which is damped by collector excess. This competition can explain the difference in the flotation kinetic parameter. Hematite flotation behavior was dependent on the presence of fine or coarse quartz.Item Análise de componentes principais aplicada à flotação de minério de ferro.(2018) Milhomem, Felipe de Orquiza; Silveira, Marcus Alexandre de Carvalho Winitskowski da; Souza, Tamíris Fonseca de; Cota, Tiany Guedes; Pereira, Tiago Martins; Rodrigues, Otávia MartinsA flotação é um processo de concentração, usualmente, empregado no beneficiamento do minério de ferro. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência de variáveis no processo de flotação em bancada utilizando a técnica de análise de componentes principais. Para isso, realizou-se uma análise estatística com o auxílio do software R, onde foram estudados os teores de sílica e ferro na alimentação, no concentrado e no rejeito, teores dos contaminantes na alimentação (lama, óxido de cálcio e óxido de magnésio), perda por calcinação e dosagem de amina. Por meio da análise foi possível concluir que as duas primeiras componentes explicaram juntas aproximadamente 45% da variabilidade total da matriz de dados. A primeira componente explicou em torno de 25% da variância, sendo relacionada com a perda de seletividade do processo de flotação. Já a segunda componente explicou cerca de 20% da variância e descreveu a ineficiência do processo. Através dos estudos realizados, foi possível observar que a técnica de análise de componentes principais pode ser utilizada para melhor entendimento das variáveis dos processos de flotação em bancada.Item Experimentos simples para estudo de granéis.(2016) Milhomem, Felipe de Orquiza; Luz, José Aurélio Medeiros daEmbora haja exigência cada vez maior de um ensino integrado entre teoria e prática, com contextualização dos tópicos abordados, o que ainda se verifica em várias instituições de ensino é a clássica forma de aprendizagem focada na memorização do conteúdo, notadamente nas ciências naturais, de fórmulas, sem, contudo, entender os conceitos por detrás das equações ou mesmo sua utilização prática. Sistemas particulados densificados, conhecidos como granéis, são muito comuns em diversas áreas, como a alimentícia, a farmacêutica, a mineração, a construção civil dentre outros. Neste artigo, experiências simples são propostas para se estudar granéis como atividades extracurriculares junto a alunos do segundo grau. As características estudadas foram: análise de distribuição de tamanhos, massa específica real e aparente, porosidade, esfericidade, índice de Hausner, ângulo de repouso dinâmico e vazão de escoamento. As metodologias propostas se mostraram reprodutíveis e facilmente mensuráveis. Tais atividades podem ser executadas de forma a levar os alunos à contextualização de diversos conceitos matemáticos e físicos no mundo real.Embora haja exigência cada vez maior de um ensino integrado entre teoria e prática, com contextualização dos tópicos abordados, o que ainda se verifica em várias instituições de ensino é a clássica forma de aprendizagem focada na memorização do conteúdo, notadamente nas ciências naturais, de fórmulas, sem, contudo, entender os conceitos por detrás das equações ou mesmo sua utilização prática. Sistemas particulados densificados, conhecidos como granéis, são muito comuns em diversas áreas, como a alimentícia, a farmacêutica, a mineração, a construção civil dentre outros. Neste artigo, experiências simples são propostas para se estudar granéis como atividades extracurriculares junto a alunos do segundo grau. As características estudadas foram: análise de distribuição de tamanhos, massa específica real e aparente, porosidade, esfericidade, índice de Hausner, ângulo de repouso dinâmico e vazão de escoamento. As metodologias propostas se mostraram reprodutíveis e facilmente mensuráveis. Tais atividades podem ser executadas de forma a levar os alunos à contextualização de diversos conceitos matemáticos e físicos no mundo real.Embora haja exigência cada vez maior de um ensino integrado entre teoria e prática, com contextualização dos tópicos abordados, o que ainda se verifica em várias instituições de ensino é a clássica forma de aprendizagem focada na memorização do conteúdo, notadamente nas ciências naturais, de fórmulas, sem, contudo, entender os conceitos por detrás das equações ou mesmo sua utilização prática. Sistemas particulados densificados, conhecidos como granéis, são muito comuns em diversas áreas, como a alimentícia, a farmacêutica, a mineração, a construção civil dentre outros. Neste artigo, experiências simples são propostas para se estudar granéis como atividades extracurriculares junto a alunos do segundo grau. As características estudadas foram: análise de distribuição de tamanhos, massa específica real e aparente, porosidade, esfericidade, índice de Hausner, ângulo de repouso dinâmico e vazão de escoamento. As metodologias propostas se mostraram reprodutíveis e facilmente mensuráveis. Tais atividades podem ser executadas de forma a levar os alunos à contextualização de diversos conceitos matemáticos e físicos no mundo real.Embora haja exigência cada vez maior de um ensino integrado entre teoria e prática, com contextualização dos tópicos abordados, o que ainda se verifica em várias instituições de ensino é a clássica forma de aprendizagem focada na memorização do conteúdo, notadamente nas ciências naturais, de fórmulas, sem, contudo, entender os conceitos por detrás das equações ou mesmo sua utilização prática. Sistemas particulados densificados, conhecidos como granéis, são muito comuns em diversas áreas, como a alimentícia, a farmacêutica, a mineração, a construção civil dentre outros. Neste artigo, experiências simples são propostas para se estudar granéis como atividades extracurriculares junto a alunos do segundo grau. As características estudadas foram: análise de distribuição de tamanhos, massa específica real e aparente, porosidade, esfericidade, índice de Hausner, ângulo de repouso dinâmico e vazão de escoamento. As metodologias propostas se mostraram reprodutíveis e facilmente mensuráveis. Tais atividades podem ser executadas de forma a levar os alunos à contextualização de diversos conceitos matemáticos e físicos no mundo real.Embora haja exigência cada vez maior de um ensino integrado entre teoria e prática, com contextualização dos tópicos abordados, o que ainda se verifica em várias instituições de ensino é a clássica forma de aprendizagem focada na memorização do conteúdo, notadamente nas ciências naturais, de fórmulas, sem, contudo, entender os conceitos por detrás das equações ou mesmo sua utilização prática. Sistemas particulados densificados, conhecidos como granéis, são muito comuns em diversas áreas, como a alimentícia, a farmacêutica, a mineração, a construção civil dentre outros. Neste artigo, experiências simples são propostas para se estudar granéis como atividades extracurriculares junto a alunos do segundo grau. As características estudadas foram: análise de distribuição de tamanhos, massa específica real e aparente, porosidade, esfericidade, índice de Hausner, ângulo de repouso dinâmico e vazão de escoamento. As metodologias propostas se mostraram reprodutíveis e facilmente mensuráveis. Tais atividades podem ser executadas de forma a levar os alunos à contextualização de diversos conceitos matemáticos e físicos no mundo real.Item Modelagem de desaguamento em peneira.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2013) Milhomem, Felipe de Orquiza; Luz, José Aurélio Medeiros daPeneiras vibratórias são comumente utilizadas no beneficiamento mineral para a separação das espécies por tamanho. Elas também podem ser empregadas para a etapa de desaguamento de sistemas particulados como areia, finos de carvão, concentrados de minério e rejeitos, dentre outros, tendo como vantagem os baixos custos de montagem e operação. Dada sua importância no processamento mineral, este trabalho teve por objetivo estudar o desaguamento por peneiras vibratórias por meio da construção de um modelo matemático. Esse modelo será baseou-se nas forças hidráulicas descritas pela equação de Ergun, pela perda de carga nas aberturas da peneira (acidentes hidráulicos), pela altura da coluna de líquido, pelas forças interfaciais (capilaridade) e pelas forças mecânicas devidas ao movimento vibratório da peneira. Simulações foram realizadas com o intuito de verificar quais as melhores condições de drenagem do líquido (maior velocidade de percolação). Os melhores resultados obtidos foram com esferas de vidro, com 30% de sólidos, amplitude de 0,002 m e frequência de 167,55 Hz com tensão superficial de 72 x 10 -2 N/m. Assim, os parâmetros que mais influenciam no processo são a morfologia das partículas, a concentração de sólidos na polpa e a excitação da peneira (frequência e amplitude). Por outro lado, tensão superficial e fração de área aberta mostraram pouca importância nos resultados.