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.