DEMIN - Departamento de Engenharia de Minas
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Item Aproveitamento de finos de minério de manganês para aglomeração por briquetagem.(2021) Barbosa, Paôlla de Carvalho; Reis, Érica Linhares; Reis, Érica Linhares; Ferreira, Carlos Roberto; Luz, José Aurélio Medeiros daA geração de finos durante o beneficiamento de minérios de manganês é um grande problema enfrentado pelo setor mínero-metalúrgico. Além das dificuldades de armazenamento e transporte deste material fino, tem-se a impossibilidade de utilizá-lo como carga nos fornos elétricos, devido às obstruções que o mesmo pode causar nos canais por onde os gases produzidos no forno percolam, acarretando em uma diminuição na produtividade e consequentemente, uma elevação no custo de produção, além do aumento da possibilidade de engaiolamento e explosão. Desta forma, a necessidade de recuperar estas partículas finas levou ao desenvolvimento das tecnologias de aglomeração, que possuem como objetivo o aproveitamento comercial desses materiais, diminuindo assim, o impacto ambiental gerado por eles, e proporcionando um maior aproveitamento do recurso já explotado e consequentemente, uma maior geração de renda. Neste contexto, este trabalho surge com a proposta de produzir briquetes a partir de finos gerados no beneficiamento de um minério de manganês, pertencente a uma pequena mineradora localizada no distrito manganesífero de São João Del Rei (MG). Para isso, foi realizada a caracterização do produto fino de minério de manganês estocado como passivo ambiental, bem como do rejeito desse processo de beneficiamento que também foi utilizado como insumo para a produção dos briquetes. As variáveis avaliadas em dois níveis neste trabalho, foram: pressão de compactação (20 e 25 MPa), tempo de cura (7 e 28 dias), porcentagem em massa de aglutinante (5 e 10%) e substituição de parte do produto fino de minério de manganês por rejeito (0 e 10%). Foram realizados ensaios de qualidade para avaliar as propriedades: resistência à compressão, à abrasão e ao impacto e absorção e resistência à água. A influência das variáveis sobre as respostas obtidas foi avaliada a partir do planejamento experimental fatorial, e para as melhores composições, foram realizados os ensaios adicionais de caracterização química-estrutural, determinação do tempo de armazenamento e crepitação. Conforme análise granulométrica, a amostra de produto fino se apresenta em uma ampla faixa granulométrica (entre 5,6 mm e 0,038 mm), enquanto o rejeito possui uma expressiva porcentagem de partículas abaixo de 0,038 mm (cerca de 30%). A caracterização química apontou os teores do elemento útil nas duas amostras, e a partir daí foi possível definir uma porcentagem ideal de substituição do produto fino por rejeito na mistura dos briquetes. Os ensaios de qualidade apontaram que as duas melhores composições de briquetes foram, em ordem: BMC1 (10% de cimento Portland, 10% de rejeito de Mn, pressão de compactação de 25 MPa e 7 dias de cura) e BMC2 (10% de cimento Portland, pressão de compactação de 25 MPa e 28 dias de cura). A partir dos ensaios adicionais para estas composições, foram encontrados na caracterização química-estrutural, os minerais: espessartita, todorokita, pirolusita, criptomelana, bixbyita e quartzo e foi possível observar a heterogeneidade granulométrica das composições e a diferença de porosidade entre elas. Pelos ensaios de crepitação, os briquetes foram classificados como de ótima qualidade, uma vez que os índices de crepitação se apresentaram inferiores ao valor máximo aceitável. Os ensaios de tempo de armazenamento indicaram que para as duas melhores composições, os briquetes responderam de forma satisfatória ao armazenamento por 3 meses em ambiente seco e temperatura ambiente.Item Caracterização de minérios do distrito manganesífero de São João Del Rei (MG) com ênfase no rendimento da produção de ferro-ligas.(2020) Costa, Adriana Baldessin; Reis, Érica Linhares; Lima, Rosa Malena Fernandes; Reis, Érica Linhares; Luz, José Aurélio Medeiros da; Ferreira, Carlos RobertoMais de 90% da produção mundial de manganês é direcionada para consumo metalúrgico na fabricação de ligas, entretanto é limitado o nível de conhecimento sobre as características geometalúrgicas desses minérios, uma vez que essas características influenciam grande parte da operacionalidade dos reatores siderúrgicos. Sendo assim, o presente trabalho contempla estudos de caracterização física, química, mineralógica e ensaios com respostas metalúrgicas como tamboramento e crepitação para minério de manganês de duas minas do distrito manganesífero de São João Del Rei, Totonho e Penedo. No caso dessas minas, estes estudos são pioneiros no que tange um aprofundamento das correlações do tipo e qualidade do minério com seu comportamento metalúrgico em escala laboratorial. As amostras de minérios de cada mina foram classificadas em global, em três tipos de produtos (granulado, intermediário e finos) e numa faixa granulométrica (+19,0-6,3mm) que atende as especificações para fornos elétricos a arco de redução (FER) segundo padrão ISO 8731 de crepitação, granulado ideal. As análises químicas foram feitas através de titulação e espectrometria de emissão atômica. As análises mineralógicas utilizaram as técnicas de difração de raios X e para o granulado ideal também se usou a microscopia ótica, imagens de elétrons retroespalhados (MEV) e espectroscopia por energia dispersiva (EDS). Os ensaios metalúrgicos foram adaptados das referência para minérios de ferro, ISO 3271 de tamboramento e ISO 8731 de crepitação. Nos testes de crepitação avaliou-se o impacto da umidade e do tratamento térmico nas amostras de granulado ideal. O minério de manganês da mina de Totonho é composto majoritariamente por Mn, Fe, SiO2 e Al2O3 com os seguintes valores 30,8%, 5,2%, 25,4% e 12,1%, respectivamente. Já para Penedo foram obtidos os respectivos valores de 25,3%, 11,7%, 21,3% e 11,1%. Os minérios analisados apresentaram os minerais espessartita, todorokita, quartzo e dolomita em sua constituição mineralógica. Outros minerais de manganês como pirolusita e criptomelana também foram identificados nas amostras de granulado ideal da mina de Totonho e Penedo, entretanto não em todas as faixas granulométricas. Os estudos de termogravimetria mostraram que os minérios apresentaram perdas de massas, principalmente, associadas a eliminação de água estrutural das fases hidratadas todorokita e goethita e pela decomposição térmica dos óxidos pirolusita e criptomelana, além da decomposição do carbonato de cálcio e magnésio pela dolomita. Tanto para os testes de tamboramento quanto de crepitação, as amostras de granulado ideal mostraram alta susceptibilidade na geração de finos e a faixa granulométrica de maior susceptibilidade foi em 6,3mm. A umidade aumentou de forma significativa a produção de finos nesta faixa durante a crepitação para ambas as amostras. Entretanto, após o tratamento térmico a 200° C durante 48 horas, as amostras exibiram uma redução de 27% no índice de crepitação para Totonho e 35% para Penedo. A redução dos índices de crepitação significa uma redução do excesso de finos e com isso uma melhor permeabilidade dos gases no forno e mais eficiência nas reações de trocas térmicas promovendo ganhos em rendimento térmico e produtivo.Item Calcinação e sinterização de finos de minério de manganês sílico-carbonatado de Morro da Mina.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2013) Pereira, Michael Juno; Lima, Rosa Malena Fernandes; Lima, Margarida Márcia FernandesNo fluxograma de beneficiamento de minério de manganês de Morro da Mina em Conselheiro Lafaiete - MG, após a fragmentação e classificação granulométrica do minério, os finos (fração abaixo de 149 μm) são descartados. Em estudos prévios de caracterização tecnológica (análise granulométrica, mineralógica e química) verificou-se que o mesmo possuía teores de Mn e outros elementos e/ou compostos químicos dentro das especificações dos produtos comercializados pela Vale Manganês - Unidade Morro da Mina. Neste trabalho, foram efetuados ensaios de calcinação e sinterização da amostra de rejeito da planta de lavagem de beneficiamento da Vale Manganês - Unidade Morro da Mina, previamente caracterizada, com o objetivo de obter informações do comportamento deste material frente a estas operações unitárias, vislumbrando o reaproveitamento do mesmo. A metodologia utilizada englobou calcinação em forno tubular, sinterização em forno mufla e caracterização dos finos in natura, dos produtos calcinados e sinterizados utilizando análise termogravimétrica, determinação de área superficial específica e porosidade por BET, difração de raios X, microscopia ótica de luz refletida, microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS) e análise química via úmida e via plasma de acoplamento indutivo (ICP-OES). Na amostra in natura os principais minerais portadores de Mn identificados foram os silicatos espessartita (Mn3Al2(SiO4)3), tefroíta (Mn2(SiO4)), rodonita ((Mn,Fe,Mg,Ca)5(SiO3)5) e o carbontato rodocrosita (MnCO3), nos produtos calcinados foram identificadas espessartita e tefroíta e nos produtos sinterizados foram identificadas bustamita ((Ca,Mn2+(SiO2O6)) ferrobustamita (Ca(Fe2+,Ca,Mn2+(SiO2O6)). Os produtos calcinados a 800 ºC apresentaram perda de massa de até 15,03 %, que levou a um aumento do teor de Mn de 26,8 para 31,2 % devido a decomposição térmica dos carbonatos e outras fases hidratadas presentes na amostra e nos produtos sinterizados houve aumento de 29,5 para 35,6 %, na fração -74 +37 μm. As análises de BET do sínter apresentaram considerável redução da área superficial. Os teores de Mn, Fe e SiO2 foram sufucientes para atender algumas especificações dos produtos comercializados pela unidade Morro da Mina e a especificação de minério de manganês de baixo teor da indústria siderúrgica para algumas faixas granulométricas.Item Estudo de depressores na flotação de finos de minério de manganês com oleato de sódio.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Andrade, Emily Mayer de; Lima, Rosa Malena FernandesNeste trabalho foram efetuados estudos de depressores na flotação de uma amostra de finos de minério sílico-carbonatado de manganês (estocados como rejeito) da Unidade Morro da Mina / RDM, localizada em Conselheiro Lafaiete-MG. Foram realizados testes de microflotação em tudo de Hallimond modificado, curvas de potencial zeta dos minerais puros na presença e ausência de reagentes e ensaios de flotação em bancada com amostra do resíduo do minério deslamado. Os reagentes estudados foram: fluorsilicato de sódio, metasilicato de sódio, amido de milho, dextrina branca e alguns tipos de quebracho (Floatans T0, T1, T5 e M3) utilizando-se oleato de sódio como coletor. A eficiência dos depressores testados na microflotação em relação à seletividade para a separação do quartzo dos minerais de manganês foi: floatan M3 > floatan T1> fluorsilicato de sódio > metassilicato de sódio > amido de milho > floatan T0 > dextrina > floatan T5. Os pontos isoelétricos dos principais minerais de Mn e ganga presentes neste minério foram determinados: rodonita (pH 2,8), rodocrosita (pH 10,5) e quartzo (pH 1,8). O estudo da adsorção que caracteriza a interação dos reagentes com as superfícies dos minerais mostrou ser de caráter específico. Os depressores mais eficientes na flotação em bancada entre os minerais de Mn e de ganga foram: floatan M3, floatan T1 e fluorsilicato de sódio, onde foram obtidos concentrados com teores de Mn, SiO2 e Al2O3 de aproximadamente 30, 17 e 10 %, respectivamente, para os três depressores testados. No entanto, a recuperação metalúrgica de Mn foi de 72,5 % para o floatan M3, 51 % para o floatan T1 e 45,2 % para o fluorsilicato de sódio. Posteriormente, efetuaram-se estudos preliminares de calcinação desse minério deslamado. O mais alto teor de Mn encontrado foi de aproximadamente 30 % com perda de massa de 11,2 % para temperatura de 1000 °C.