DEMIN - Departamento de Engenharia de Minas
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Item Caracterização e concentração do minério da mina de Extremo Norte (Vazante-MG).(2023) Rodrigues, Karine Fernandes; Pereira, Carlos Alberto; Nogueira, Francielle Câmara; Pereira, Carlos Alberto; Silva, Denilson da Costa; Alexandrino, Júnia Soares; Oliveira, Michelly dos SantosNo presente trabalho foram realizados estudos do minério de zinco, chumbo e prata proveniente da mina de Extremo Norte, com objetivo de aumentar a recuperação de chumbo. A piromorfita (Pb5(PO4)3Cl) - principal mineral portador de chumbo contido no minério estudado - pode ser recuperada de forma eficiente no processo de flotação, utilizando o coletor oleato de sódio (NaOL). No entanto, o fato da dolomita (CaMg(CO3)2) ser o principal mineral de ganga presente no minério estudado, faz com que a seletividade do NaOL em relação a piromorfita seja comprometida. Nesse sentido, para uma separação eficiente dos minerais estudados, foi avaliado o efeito depressor dos reagentes carboximetilcelulose (CMC), ácido cítrico (AC) e ácido etilenodiamino tetra-acético (EDTA), por ensaios de microflotação e medidas dos ângulos de molhamento. Um estudo detalhado do minério de Extremo Norte foi realizado, incluindo caracterização física, química e mineralógica pelo TIMA (Tescan Integrated Mineral Analizer). Por fim, utilizando as condições que se mostraram promissoras nos ensaios de microflotação, foram realizados ensaios de flotação em bancada. Os resultados obtidos nos ensaios microflotação indicaram que o CMC e o AC reduziram acentuadamente a recuperação de dolomita, sem prejudicar a flotabilidade da piromorfita. No entanto, o EDTA não atuou de forma eficiente na depressão da dolomita. Os valores dos ângulos de molhamento apresentados pela mistura de NaOL e depressor foram intermediários aos valores apresentados pelos tratamentos realizados com a água destilada e com o NaOL puro, corroborando os resultados obtidos nos ensaios de microflotação. A caracterização mineralógica, realizada pelo TIMA, mostrou que o minério estudado é composto majoritariamente por hematita, willemita e dolomita, apresentando uma quantidade pequena de piromorfita. Além disso, essa análise mostrou um baixo grau de liberação para essas fases minerais, especialmente para a piromorfita. Os resultados obtidos nos ensaios de flotação indicaram uma baixa seletividade do coletor NaOL em relação a piromorfita. Os resultados obtidos nesse trabalho mostraram que, devido as características do minério de Extremo Norte, a concentração de Pb por flotação não é viável. Adicionalmente, foi desenvolvido um estudo sobre o efeito do potencial redox da polpa na recuperação da galena, utilizando amil xantato de potássio (KAX) como coletor. Ensaios de microflotação analisaram a flotabilidade da galena sob um potencial anódico, induzido por peróxido de hidrogênio, e sob um potencial catódico, induzido por sulfeto de sódio. A influência de diferentes estágios de oxidação da superfície desse mineral em sua flotabilidade também foi analisada. Além disso, foram realizadas medidas do potencial zeta e dos ângulos de molhamento. Os resultados dos ensaios de microflotação mostraram que a galena tem uma alta flotabilidade na ausência e na presença do coletor KAX. Observou-se que uma oxidação moderada na superfície desse mineral pode contribuir para uma melhoria na sua flotabilidade com o coletor KAX. No entanto, potenciais extremamente anódicos e catódicos causam flotabilidade próxima de zero. Os resultados do potencial zeta mostraram que o sulfeto de sódio afetou a interação entre KAX e a galena. As medidas do ângulo de molhamento corroboraram com os resultados obtidos nos ensaios de microflotação. De acordo com esses resultados, o controle do potencial redox da polpa pode tornar a flotabilidade da galena, com o coletor KAX, mais eficiente.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 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 Aspectos morfométricos e permeabilidade de granéis.(2023) Cruz, Paulo Victor da; Luz, José Aurélio Medeiros da; Luz, José Aurélio Medeiros da; Milhomem, Felipe de Orquiza; Silveira, Marcus Alexandre de Carvalho Winitskowski daA porosidade e a permeabilidade de leitos estáticos de sistemas particulados polidispersos são aspectos morfométricos de grande relevância em várias instâncias das engenharias e das ciências, em destaque na engenharia mineral, onde é relevante evidenciar o impacto que tais parâmetros geram dentro dos processos de tratamento de minérios, em foco na filtragem e manuseio de granéis. Então, este trabalho consistiu no estudo de equações preditivas desses parâmetros a partir de ensaios em bancada com aparato simples e padronizado de permeametria e de quantificação da porosidade, com o auxílio de microscópio e programa de análise de imagem para determinar a área superficial das partículas. Empregaram-se duas amostras de sistemas particulados, areia e esférulas de vidro, segundo distribuições de Rosin-Rammler, controlando-se o coeficiente de agudez do sistema, mediante o adequado proporcionamento das frações granulométricas. Um modelo matemático foi desenvolvido para previsibilidade da porosidade e da permeabilidade dos sistemas particulados, onde trouxe boa aderência para ser empregado em estudos com coeficientes de agudez menores.Item Desenvolvimento de software para dimensionamento de espessadores convencionais.(2023) Lopes, Marcus Vinicius Cunha; Reis, Érica Linhares; Alves, Vladmir Kronemberger; Alves, Vladmir Kronemberger; Destro, Elton; Galery, RobertoA etapa de separação sólido-líquido, dentro do processamento de minérios, representa parte importante nas operações unitárias em uma usina de beneficiamento, no adensamento de polpas formadas por finos e ultrafinos. De forma prática, dentro de uma planta de beneficiamento o espessamento proporciona um condicionamento adequado para manuseio de polpas de minérios concentrados e rejeitos compostos, preparando-os para as etapas subsequentes, além de proporcionar a recuperação de água utilizada no processo e otimizar o recurso, o que também é um fator positivo na questão ambiental. Os espessadores, assim como toda a usina, precisam ser bem dimensionados pelos engenheiros, com a aplicação de técnicas de escalonamento de forma correta, para que os equipamentos operem com boa performance e de acordo com tipo de minério para o qual foram projetados. Os cálculos que mensuram dimensões de espessadores podem ser obtidos através de metodologias clássicas e embasadas com informações de ensaio de sedimentação feito em laboratório de estudo de processamento mineral. A proposta deste projeto é o desenvolvimento de um software que possibilite o dimensionamento de espessador convencional a partir de dados de um teste de sedimentação indicando o diâmetro e altura como principais parâmetros calculados dentre outros. Tal escalonamento é fundamentado no método de Talmage e Fitch no qual a projeção das retas paralelas e tangente para obtenção do tempo crítico de compactação são obtidos por modelagem matemática. Além do dimensionamento, o programa realiza um balanço de massa no espessador dimensionado a partir de parâmetros de processo obtidos no teste de sedimentação. Realizou- se sua validação através de simulação de um dimensionamento indicado em literatura clássica de tratamento de minério, obtendo então resultados satisfatórios quando comparados ao dimensionamento indicado na literatura.Item Determinação da abrasividade de jaspilitos da Serra Sul - Província Mineral de Carajás.(2022) Münch, Daiane; Lima, Rosa Malena Fernandes; Lima, Rosa Malena Fernandes; Pintaude, Giuseppe; Alves, Vladmir KronembergerA abrasividade de jaspilitos, caracterizados pela intercalação de bandas de minerais de ferro e quartzo, desempenha um papel importante no desgaste dos materiais de revestimento dos equipamentos de fragmentação. Portanto, compreender a abrasividade desses materiais é uma estratégia para reduzir os custos operacionais e selecionar materiais de revestimento mais adequados. Para avaliar o efeito da estrutura bandada na abrasividade dos jaspilitos, foi realizado o ensaio de abrasividade CERCHAR. Um planejamento fatorial foi aplicado considerando diferentes tipologias de jaspilitos e direções de ensaio: paralela às bandas de quartzo, paralela às bandas de minerais de ferro e perpendicular às bandas de minerais de quartzo e ferro. O teste de hipóteses mostrou que a diferença na abrasividade entre as bandas de minerais de ferro e quartzo é insignificante. No entanto, a diferença de abrasividade entre as bandas de minerais de ferro e a direção perpendicular é significativa. Além disso, a direção perpendicular foi a condição analisada com maior severidade no desgaste. Por meio da análise das forças normais e de atrito durante os ensaios, foi possível classificar a ocorrência de fenômenos locais. As forças normais e de atrito desestabilizam-se em situações de descontinuidades da rocha, como porosidades e superfícies de bandamento. Adicionalmente, os mecanismos de desgaste observados para todas as condições ensaiadas estão na região de transição entre o regime suave e severo de desgaste.Item Avaliação da interdependência entre as variáveis da filtragem de rejeito de minério de ferro em filtro prensa diafragma.(2022) Silva, Paloma Eduarda Amatti Ferreira da; Rodrigues, Otávia Martins Silva; Rodrigues, Otávia Martins Silva; Pereira, Carlos Alberto; Russo, Mário Luís CabelloO uso da técnica de filtragem para rejeitos de minério de ferro, visando a disposição a seco, é recente. Essa operação tem se tornado uma alternativa viável diante dos graves acidentes relacionados a rompimentos de barragens no Brasil, especialmente em 2015 e 2019. O uso de filtro prensa tem mostrado grande potencial, especialmente para rejeitos classificados como lama. A tecnologia do filtro prensa diafragma vem se destacando, pois o sistema de diafragma resulta em menor tempo de ciclo e maior volume de filtrado, progressivamente, retirado da torta. Entretanto, o entendimento da influência das variáveis, na operação do filtro prensa diafragma, e sua aplicação industrial ainda é limitado. Este trabalho mostra a influência de características operacionais e de características químicas e físicas do rejeito na umidade da torta e na produtividade da operação. Para entender as influências das variáveis citadas utilizaram- se métodos estatísticos multivariados. As condições operacionais para os testes do filtro prensa diafragma industrial foram: pressão inicial de alimentação, pressão final de alimentação, tempo de prensagem, vazão final de alimentação e percentual de sólidos. A interdependência entre as variáveis foi avaliada através da análise das componentes principais. A principal conclusão deste trabalho é que o tempo de prensagem por diafragma, é o fator de controle determinante que permite minimizar os efeitos das variações das características químicas e físicas dos rejeitos para obter a umidade da torta dentro do padrão desejado. A técnica de regressão logística foi utilizada para gerar uma função de predição capaz de determinar a produtividade de filtragem. O modelo apresentou 73% de acurácia. As variáveis significativas para o modelo foram pressão de alimentação inicial, tempo de ciclo e percentual de sólidos. Para a predição da umidade, as correlações das variáveis independentes e dependentes não foram significativas suficientes para aplicação a previsibilidade devido restrições da umidade para operação industrial. A necessidade de obedecer ao padrão de umidade da torta não permitiu que os valores apresentassem variabilidade suficiente para obter uma equação de predição, através da técnica de regressão logística.Item Floculação seletiva de lama de minério de ferro com amido e poliacrilamidas.(2023) Alvim, Eduardo Saldanha; Lima, Rosa Malena Fernandes; Lima, Rosa Malena Fernandes; Nogueira, Francielle Câmara; Ferreira, Rodrigo FinaA cominuição de minério de ferro com alto teor de goethitas são responsáveis pelo aumento acentuado de partículas ultrafinas (menores que 10 µm), que possuem efeito deletério na flotação (redução do teor do concentrado, elevação do consumo de reagentes, etc.). Por essa razão, faz-se necessário uma etapa prévia de deslamagem para remoção das mesmas. As lamas provenientes da etapa de deslamagem de minérios itabiríticos representa perdas de cerca de 5% do minério alimentado ao circuito de flotação. Para minérios goethíticos pode chegar a algo em torno de 30 a 35%. Usualmente, estes materiais descartados possuem teores de ferro bem maiores do que os teores de minérios alimentados na flotação, levando a grandes perdas de Fe além de necessidade de grandes áreas para deposição das mesmas. Logo, a floculação seletiva, pode ser uma alternativa para concentração destes “rejeitos” de minério de ferro, uma vez que a mesma é um método de concentração de minérios de granulometria ultrafina (< 10μm). Nesse trabalho foram efetuados estudos fundamentais com uma amostra de lama de minério de ferro do Quadrilátero Ferrífero (51,32% de Fe, 16,10% de SiO2 e PPC de 6,49%) e com minerais puros (hematita, goethita, quartzo e caulinita) constituintes dessa lama, englobando ensaios de dispersão, floculação seletiva em tubo cilíndrico e medida de potencial eletrocinético das amostras sem reagente e condicionadas com dispersante (hexametafosfato de sódio) e com diferentes floculantes amido de milho, poliacrilamida não iônica e poliacrilamida catiônica), visando ao estabelecimento de uma rota alternativa para o beneficiamento destes materiais. Após a determinação das melhores condições de dispersão (pH = 10 e 500 g/t de hexametafosfato de sódio) foram realizados ensaios de floculação seletiva/separação magnética em escala de bancada com a lama de minério de ferro, utilizando diferentes dosagens dos floculantes. Os melhores resultados obtidos foram: i) amido de milho (2000 g/t) - recuperação metalúrgica de 57,7%, Fe = 55,7% e 12,5% de SiO2 no concentrado; ii) poliacrilamida não iônica (300 g/t) -recuperação metalúrgica = 50,6%, Fe = 55,7% e SiO2 = 10,8% no produto magnético e para a poliacrilamida catiônica (300 g/t) - recuperação metalúrgica = 40,1%, 56,2% Fe e 12,5% de SiO2 no concentrado.Item Efeito da dolomita na flotação catiônica reversa de minério de ferro com o coletor amida-amina.(2022) Correa, Amélia de Souza; Lima, Rosa Malena Fernandes; Lima, Rosa Malena Fernandes; Ferreira, Eliomar Evaristo; Lima, Neymayer PereiraOs contatos entre os itabiritos silicatados e os dolomíticos, tem sido a realidade da atividade de extração mineral no Quadrilátero Ferrífero, apresentando aumento gradativo do teor de carbonatos na ganga destes minérios. Por essa razão, faz-se necessário o aprimoramento da rota de flotação catiônica reversa para a concentração destes minérios de transição, uma vez que os carbonatos (calcita e dolomita) por serem minerais levemente solúveis liberam íons em meio aquosa, levando à perda de seletividade na separação entre os minerais de ferro e o quartzo. Como forma de melhorar a seletividade entre os minerais, a pesquisa de novos regentes é essencial. Este trabalho teve como foco avaliar o uso da amida-amina (Flotinor 10118) como coletor de ganga silicatada na flotação catiônica reversa de minério de ferro contendo dolomita. Foram realizados ensaios de microflotação e potencial eletrocinético para avaliar as propriedades de superfície do quartzo e hematita na presença de íons Ca e Mg e da dolomita. Nos ensaios de microflotação, observou-se elevada flotabilidade (>90%) do quartzo com amida-amina na presença íons Ca e Mg, porém estafoi reduzida para cerca de 30% na presença de amido. A hematita teve a flotabilidade extremamente baixa (<30%) na presença dos íons, mesmo na ausência de amido (<5%), comumente utilizado para a depressão deste mineral. A flotabilidade da dolomita também mostrou valores abaixo de 30% somente com amida-amina e <8% com o uso de amido. O potencial eletrocinético dos minerais quartzo e hematita se tornou menos negativo na presença de íons, devido à adsorção dos íons. Na presença de amida-amina o potencial do quartzo e hematita tornou positivo em pH 8, pois as cadeias hidrocarbônicas das espécies iônicas formaram ligações de van der Walls, com os íons previamente adsorvidos eletrostaticamente, além da precipitação de espécies moleculares e iônicas na interface sólido-líquido. Os ensaios de flotação em bancada com amostra artificial de minério de ferro, contendo dolomita (2,5 e 10%) e minério de Brucutu (97,5 e 90%) revelaram baixa qualidade do concentrado em pH 8 e 10,5 (~42% de Fe, teor similar ao da alimentação) e altas recuperações (>95%), onde foi observado a não ocorrência da flotação, com o uso apenas de amida-amina. Porém, melhores resultados foram obtidos em pH 8, com a adição de amido (~58% Fe e 13% SiO2 no concentrado). No entanto, ensaios complementares de flotação em bancada mostram a necessidade do uso de amido (pelo menos 200 g/t), dosagem menor que as praticadas na indústria para concentrar esse tipo de minério.