Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3946937 bytes, checksum: a1d71f36faebfa651715bafa3ad0ddbd (MD5) Previous issue date: 2013-07-26 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / This study conducted an array of tests to characterize the physic-mechanical and hydraulic properties of mixtures of iron ore tailings from the processing of iron ore, with and without addition of CP II-E-32 Portland cement with slag, aiming the application in layers of road pavements and construction of embankments. Tailing samples were obtained from specific points of iron ore processing by flotation and magnetic concentration. Tailings were termed flotation and concentration and collected from the processing plant Alegria, owned by Companhia Vale S.A. To meet the proposed goals were evaluated geotechnical parameters used in the characterization of pavement layers by means of an experimental program that included the following laboratory tests: (i) particle size tests, (ii) Atterberg limits (LL and LP), (iii) solid unit weight (iv) compaction, (v) CBR, (vi) compressive strength, (vii) analysis of immersion of specimens, (viii) durability by wetting and drying, (ix) permeability (x) application of the MCT methodology (Mini-MCV compaction and weight loss by immersion). The mixture with highest CBR value, with 60% flotation + 40% concentration, was identified by the TRB classification system and classified as A-4(1) and exhibited particle size composition compatible for use as a sub-base material according to DNIT specifications (2006). Nevertheless, it has a coefficient of uniformity between 5 and 6, which indicates a uniform grain size, reflecting negatively on the hydromechanical behavior. For application as a pavement base, the mixture should be studied with an increase of 8.5% cement, percentage determined by this work, to meet the average strength of 2.1 MPa, required for soil-cement mixtures according to ABCP (1980). / Neste trabalho, foi realizada uma campanha de ensaios de caracterização das propriedades físico-mecânicas e hidráulicas de misturas de rejeitos provenientes do beneficiamento de minério de ferro, com e sem adição de cimento Portland composto com escória, tipo CP II-E-32, visando à aplicação em camadas de pavimentos rodoviários e à construção de aterros. As amostras de rejeito foram obtidas de pontos específicos dos processos de beneficiamento do minério de ferro pelos processos de flotação e concentração magnética. Os rejeitos foram denominados de flotação e concentração e coletados na usina de beneficiamento Alegria, pertencente à Companhia Vale S.A. Para atender aos objetivos propostos, foram avaliados parâmetros geotécnicos utilizados na caracterização de camadas de pavimentos por meio de um programa experimental que abrangeu os seguintes ensaios de laboratório: (i) granulometria conjunta, (ii) limites de Atterberg (LL e LP), (iii) massa específica dos sólidos, (iv) compactação, (v) CBR, (vi) resistência à compressão simples, (vii) análise da imersão de corpos de prova em água, (viii) durabilidade por molhagem e secagem, (ix) permeabilidade e (x) aplicação da metodologia MCT (compactação Mini-MCV e perda de massa por imersão). A mistura que apresentou maior valor de CBR, com 60 % flotação + 40 % de concentração, foi identificada pelo sistema de classificação TRB, e classificada como A-4(1) e apresentou composição granulométrica compatível para utilização como material de sub-base conforme especificações do DNIT (2006). No entanto, possui um coeficiente de uniformidade entre 5 e 6, o que denota uma granulometria uniforme, refletindo negativamente no comportamento hidromecânico. Para aplicação como base de pavimentos, a mistura deverá ser estudada com um acréscimo de 8,5 % de cimento, porcentagem determinada por este trabalho, para atender à resistência mecânica média de 2,1 MPa, requerida para misturas de solo- cimento conforme ABCP (1980).

Orientador: Peter Christian Hackspacher / Banca: Fernando Flecha Alckmim / Banca: Marcos Egydio Silva / Banca: Ticiano Saraiva / Banca: Hans Dirk Hebert / Resumo: A grande variedade de microestruturas e texturas encontradas nos minérios de ferro do Quadrilátero Ferrífero no Brasil gera uma ampla diversidade de propriedades físicas com grandes implicações para o seu beneficiamento. O vínculo entre reologia, mecanismos de deformação que atuaram na formação de várias microestruturas e texturas ou orientações cristalográficas preferenciais (OCP), fornecem resultados que podem ser aplicados para uma explotação estratégica dos diferentes tipos de minérios, implicando na melhoria de áreas alvos. Este estudo foi focado na avaliação da correlação de microestruturas/texturas com parâmetros de flotação, visando otimizar o processo de flotação para aumentar a recuperação dos minérios "pobres" (ricos em sílica), que comumente contêm menos de 64% de Fe. Uma série de técnicas, incluindo difração por nêutrons, raios-X e elétrons retroespalhados (elétron backscattering difraction), bem como análises granulométricas e de imagens dos concentrados de flotação foram aplicados neste trabalho. Os resultados obtidos por meio das análises microestruturais e texturais, permitiram enquadrar os diferentes minérios no seu contexto tectônico, dentro do Quadrilátero Ferrífero. Adicionalmente, a diversidade reológica, obtida por várias técnicas resultou na definição de parâmetros de correlação com a flotação, que podem ser aplicados na indústria de beneficiamento, contribuindo para aumentar a recuperação do minério de ferro. / Abstract: The wide range of minerals, microstructures and textures encountered in iron ores of the Quadrilátero Ferrífero region in Brazil, generates a diversity of physical properties with implications to its processing. The linking between rheology and deformation mechanisms which acted in microstructure and texture or crystallographic preferred orientations (CPO), formation provide results witch can be applied in strategic exploitation of different ore types, leading to the improvement of the selected targets. This study was focused in the evaluation and correlation of textures, microstructures with flotation parameters, aiming to optimize the flotation processing to increase the recovery of low-grade iron ores, which commonly contain less than 64% Fe. A series of techniques, including neutron diffraction, X-ray diffraction, electron backscattering diffraction as well as granulometric and imaging analysis of flotation concentrates were applied in this study. The results obtained through the textural and microstructural studies allow fitting different ores in your tectonic setting, into Quadrilátero Ferrífero. Additionally, the diversity of rheologic features defined by the different techniques led to define new correlation parameters with selectivity indices of flotation that can be applied to the iron ore processing industry, contributing to increase iron ore recovery. / Doutor

Esta dissertação está baseada no trabalho desenvolvido para adequar a usina de Conceição 1 (da Vale S.A.) para o processamento de itabiritos compactos e semi compactos, situada em Itabira-MG. Até 2014, a usina de Conceição 1 foi alimentada com hematitas e itabiritos friáveis e produzia cerca de 22 Mt/ano. Com o consumo progressivo das reservas de minérios friáveis, tornou-se necessário que a usina processasse minérios mais competentes e com menor teor de Fe: itabiritos compactos e semi compactos (40%Fe). Até então, este material era considerado estéril, uma vez que os circuitos de beneficiamento não possuíam capacidade para transformá-lo em concentrados, tendo em vista às exigências de mercado. Portanto, o principal objetivo deste trabalho foi analisar o processo de ramp-up para aumentar a capacidade de alimentação da planta para 34 Mt/ano. O dimensionamento dos equipamentos, desenho dos circuitos, bem como as premissas adotadas durante o projeto de adequação serão apresentados neste estudo. Comparando a curvas de ramp-up prevista à praticada, notou-se que houve perdas mássicas consideráveis. Dentre os principais fatores responsáveis, está a grande quantidade de materiais compactos alimentados à usina com granulometria e, talvez, dureza maior do que poderia ser previsto. Os teores de ferro na alimentação da flotação e a qualidade dos concentrados (sínter feed e pellet feed) mostraram-se um pouco abaixo, também, do previsto, porém satisfatórios A estratégia de divisão por fases teve forte impacto positivo, evitando perdas maiores, pois reduziu o número de dias de parada consideravelmente. O desenvolvimento do projeto, denominado FRAGCOM (fragmentação e cominuição), pode ter ajudado a revelar as soluções para os problemas encontrados: este visou a obter melhorias no processo de desmonte e, consequentemente, na cominuição. Os resultados analisados de alguns testes deste projeto mostraram que, na britagem, a usina atingiu maiores taxas de produtividade nesta ocasião. Dado que a britagem é o primeiro circuito de processamento (um gargalo), isto é um fator relevante. Para estes testes foi utilizada uma razão de carga maior no desmonte. Com esta e outras melhorias, uma maior quantidade de material compacto pôde ser processado. Por fim, os resultados mostraram que a falta de aderência da curva de produção prevista com respeito à praticada, deveu-se entre outros fatores, à maior dificuldade de alimentação do circuito de moagem, impactado pelo baixo rendimento operacional da britagem. / This dissertation is based on the work developed to adapt the plant of Conceição 1 (Vale S.A.) to the processing of compact and semicompact itabirites, located in Itabira-MG, southeastern Brazil. Conceição 1 plant was fed with friable hematite and itabirite and produced 22 Mt/year) until 2014. With the progressive consumption of friable ore reserves, it became necessary to process more competent and lower grade ores: compact and semicompact itabirites. Until then, this material was considered waste, since the beneficiation circuits did not have the capacity to transform it into concentrates, especially regarding market requirements. Therefore, the main objective of this work was to analyze the ramp up process in order to fed 34Mt/year. The adopted strategies and their impacts on ramp up process to achieve the production rate were analyzed. Equipment scaling, circuit design, as well as, premises and tests, which were performed during the adaptation project, are presented in this study. Comparing the planned ramp-up curve to the implemented curve, it was noted considerable mass losses. The amount of compacts that fed the plant with particle size and perhaps hardness greater than could be predicted is among main responsible factors The content of Fe in the feed of the flotation and the quality of the concentrates (sinter feed and pellet feed) was a little lower than was expected, but satisfactory. The phasing strategy had a strong positive impact, avoiding greater losses, as it considerably reduced the number of shutdown days. The development of the FRAGCOM (fragmentation and comminution) project may have helped to reveal solutions to the encountered problems: this project aimed to improve the blasting process and, consequently, the comminution. The results of some tests of this project showed that the crushing achieved higher productivity rates at that time. Since crushing is the first processing circuit (a bottleneck), this is a relevant factor. For these tests, a higher blasting load ratio was used. With this and other improvements, a greater amount of compact material could be processed. Finally, the results suggested that the mass losses occurred greater difficulty in feeding the grinding circuit, impacted by the low operational efficiency of the crushing.

O minério de ferro produzido no complexo de Carajás traz consigo características mineralógicas que conferem um elevadíssimo teor de Fe em todas as suas frações granulométricas. Dessa forma, ao final da cadeia produtiva, tanto os produtos comerciais mais grosseiros quanto os finos contem cerca de 62% de Fe contido na sua composição. Importante destacar que em Carajás as fases no processamento desse minério são apenas para cominuição e classificação por tamanho. Não existem etapas de concentração e os produtos são diferenciados por suas respectivas curvas granulométricas: o “granulado” - mais grosseiro (> 13 mm), o “Sinter-Feed” (< 13 mm e > 0,5 mm) e o “pellet feed” (< 0,15 mm). Garantir a correta distribuição granulométrica da matéria prima é uma premissa de mercado. A ultima etapa da classificação é feita através de hidrociclones e gera um overflow ultrafino de altíssima superfície específica maior que 6.500 Blaine e com 45% até 95 % < 7 μm. E ainda possui um elevado teor de Fe - cerca de 62 %. Dessa forma os objetivos gerais dessa pesquisa buscaram a solução para essa oportunidade de recuperar e vender esses rejeitos. O estudo sugeriu através de ensaios com tecnologias capazes de desaguar os ultrafinos gerados para 9,00 % de umidade, que é o valor que permite a movimentação e o manuseio desses rejeitos, além de permitir sua incorporação na blendagem de produtos mais grossos. Desse modo, foram realizados experimentos em diversos laboratórios externos e em escala piloto na Usina de Carajás com amostras dos dois rejeitos ultrafinos das duas fases de hidrociclonagem: o natural e o moído. Ficou evidente que o equipamento tem de combinar necessariamente e de forma eficiente dois fatores essências ao desaguamento: elevadíssimas pressões e altas temperatura na operação desses ultrafinos. A produtividade atingida foi da ordem de 50 t/h x m² para o rejeito da hidrociclonagem do Sinter Feed e 40 t/h x m² para o rejeito dos hidrociclones da Moagem. / The Iron ore that is produced in Carajás mining complex brings mineralogical characteristics that give a very high Fe content in all its size fractions. Thus, at the end of the production chain both coarser and fine contains about 62% Fe contained in its composition. Importantly, in Carajás stages in the processing of this ore are for reduction and classification by size. There is thus no concentration steps and products are differentiated by their respective size distribution curves: the "grain" - coarser (> 13 mm), the "Sinter-Feed" (<13 mm and > 0.5 mm) and the "pellet feed" (<0.15 mm). Ensure proper particle size distribution of the raw material is a market premise. The last step of classification is made using hydrocyclones and generates an overflow ultrafine high specific surface area greater than 6.500 Blaine and with 45% to 95% <7 μm. And has a high Fe content - about 62%. The overall objectives of this research sought the solution to this opportunity to recover and sell these “tailings”. The study suggested by testing with technologies capable of flowing into the ultrathin generated to 9.00% of moisture, which is the value that allows movement and handling these wastes, and allows their incorporation into the blending of thicker products. Thus, experiments were carried out in several external laboratories and pilot-scale plant in the Carajás with samples of both ultrafine “tailings” of the two phases of hydrocycloning: the natural and the ground. It was evident that the equipment must necessarily match and two efficiently factors essences to dewatering: very high pressure and high temperature operation of these “tailings”. The productivity achieved was around 50 t/h x m² in reject of the Sinter Feed hydrocycloning and 40 t/h x m² to reject of the grinding hydrocyclones.

O uso de aglomerantes na pelotização a quente de minério de ferro visa cumprir duas funções: (1) aumentar a resistência da pelota antes do aquecimento (resistência a verde) e (2) evitar o colapso das pelotas durante a queima, quando a expulsão dos gases gerados pela vaporização de água e de voláteis tende a destruir a pelota. A bentonita é o aglomerante mais empregado industrialmente, e seu mecanismo de ligação no processo de ganho de resistência da pelota já foi amplamente estudado e compreendido. Várias tentativas de substituição da bentonita na pelotização de minério de ferro recorrem ao uso de aglomerantes orgânicos cuja composição apresente propriedades aglomerantes em conjunto com dispersantes. O presente trabalho visou contribuir para o melhor entendimento do mecanismo inerente ao uso de agente coloidisante na aglomeração do material particulado no processo de pelotização, por meio da avaliação da influência dos agentes coloidisantes em comparação aos aglomerantes Peridur® e bentonita no processo de pelotização de concentrado de minério de ferro. Para este fim, foram realizados ensaios de bancada visando a identificação de possíveis ações dos aglomerantes/dispersantes na viscosidade, potencial zeta e grau de dispersão das misturas, bem como a sua influência na liberação/aglomeração dos finos. Os resultados destes parâmetros foram confrontados com os resultados de caracterização das pelotas confeccionadas com os diferentes aglomerantes/ dispersantes pelos quais foi possível identificar que os dispersantes tem forte atuação sobre o conteúdo de finos do concentrado de minério de ferro. A ação principal se dá pela remoção das partículas ultrafinas que recobrem os grãos mais grosseiros presentes na amostra e as dispersam, no caso dos dispersantes, aumentando a disponibilidade do conteúdo de finos <4 µm, principalmente os finos menores que 1 µm (coloides). No caso do aglomerante orgânico, observa-se também essa ação, no entanto, os finos presentes são aglomerados na faixa entre 26 e 4 µm. / The use of binders for iron ore pelletizing is required to: (1) increase the pellet strength before heating (green strength); (2) prevent the collapse of the pellets during firing, when the gases generated by water vaporization could create cracks. Bentonite is the main binder used in industry, and its binding mechanism in iron ore pellets has been widely studied and understood. Efforts to solve the problems of using bentonite in iron ore pelletizing have focused on the use of organic binders whose composition presents dispersant properties. The objective of this study is to evaluate the influence of colloidal agents compared to binders, Peridur® and bentonite, in the pelletizing process of iron ore concentrate aiming to contribute with the understanding the action of these agents in the mechanisms of agglomeration of the pellets. With this goal, bench tests were carried out to identify possible actions of binders/dispersant in the viscosity, zeta potential and degree of dispersion of the mixtures, as well as its influence on the liberation/agglomeration of the fine particles. The results of these parameters were compared with the results of the characterization of the pellets prepared with different binders/dispersants. By this study, it was identified that the dispersant has a strong influence on the fine particle content on the iron ore concentrate. The main action takes place by the removal of ultrafine particles overlying coarser grains in the sample and the scatter, in the case of dispersants, increasing the availability of fine content <4 micrometers. In the case of the organic binder, this action is also observed; however, the fines are agglomerated in the range between 4 and 26 micrometers.

O transporte de minérios através do bombeamento de polpa é relevante em escala mundial. No Brasil este modo de transporte é muito importante devido à enorme produção mineral e suas distâncias continentais. E, o bombeamento de polpa em planta é ainda mais importante pois é uma operação diária que afeta a todos os envolvidos. A motivação para este estudo foi providenciar para a Escola Politécnica uma estação de bombeamento capaz de levantar os parâmetros do escoamento necessários para o correto dimensionamento das linhas de polpa. Esta dissertação descreve a montagem de dois loops (3\'\' e 4\'\'), devidamente instrumentado e com a aquisição direta dos dados via computador. Os loops foram dimensionados, os componentes, bomba e instrumentos adquiridos, o loop montado, calibrado e colocado em marcha. Esta dissertação registra esta experiência e discute as dificuldades encontradas, na expectativa de que este sistema de bombeamento venha a ser útil para futuros pesquisadores. A Escola Politécnica agora dispõe de um loop de bombeamento de polpa mineral adequado para a determinação de parâmetros hidráulicos, pesquisa e suporte para futuros projetos. / Ore transportation via slurry pumping is relevant in a world scale. In Brazil, due to its huge mineral production and continental distances, mineroducts are an important transportation mode. And, in plant slurry pumping is still more important as it is a dayby- day operation that affects everybody. The motivation for this study was to provide Escola Politécnica (USP) of a convenient pumping station (loop) able to measure the necessary flow parameters for proper design of slurry lines. This dissertation describes the design of two loops (3\'\' and 4\'\') full instrumented and with direct data acquisition via computer. The loops have been sized, components, pump and instruments purchased, erected and started-up. This dissertation registers this experience and discusses the difficulties found, in the expectative can become useful for other researches. Escola Politécnica has now a proper slurry pumping loop for hydraulic determinations, research and for support of future projects.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2016-12-15T11:54:43Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Débora Nascimento Sousa - 2016.pdf: 4367047 bytes, checksum: 35c38302a78c568610631ef86cddb6c3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2016-12-15T17:17:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Débora Nascimento Sousa - 2016.pdf: 4367047 bytes, checksum: 35c38302a78c568610631ef86cddb6c3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-15T17:17:55Z (GMT). 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The samples were analyzed chemically and physically by Scanning Electron Microscopy, Energy Dispersive X-ray (EDS) and chemical analysis. In the modified Hallimond tube, we used the following depressants: Conventional corn starch, cassava starch, potato flour, cassava flour HIPIX®100, HIPIX®101 and HIPIX®102, the dosages 400, 800, 1600, 3200 , 4800 and 6400 (g / t) maintaining fixed collector dosage Flotigam EDA Clariant at a dosage of 70 g / t was observed to influence the dosing of depressant tested in floatability of minerals. There was better efficiency in depressant HIPIX®100, HIPIX®101 and cassava starch. In the flotation cell counter, model engendering power was used with 60% hematite and 40% quartz with high purity. is homogenized and the following pre-depressant was tested: Cassava flour, cassava starch, HIPIX®100, HIPIX®101 and normal corn starch (using it as a comparison), the measurements 400, 800 and 1600 (g / t). This single step in flotation cell bench worked as a rougher stage compared to mining companies. The results of Microflotation and flotation bench were statistically analyzed by analysis of variance (ANOVA), checking variation of doses of depressants are factors that influence the recovery of the mineral compared to conventional corn starch. At this stage, the results prove to be technically possible to replace the corn starch in the flotation cation reverse iron ore, apart from replacing the conventional corn starch was noticed that the performance of some starches leads to a lower specific consumption reagent, which can result in economic and environmental gains. / Os depressores utilizados na flotação de minério de ferro são os amidos, constituídos basicamente de amilose e amilopectina, sendo o de milho mais utilizado devido à sua disponibilidade e viabilidade econômica. O objetivo do trabalho foi estudar o desempenho de sete amidos provenientes de diferentes fontes botânicas na flotação catiônica reversa de minério de ferro, através de ensaios de microflotação e flotação em célula de bancada. Foram avaliados a influência da dosagem de diferentes depressores na flotabilidade dos minerais de quartzo e hematita, nos testes utilizou-se granulometria passante em 180 µm e retido 75 µm (-80# + 200#). Todo material utilizado no presente trabalho estava totalmente liberado, ou seja, sem presença de partículas mistas. As amostras foram analisados química e fisicamente por meio de Microscopia Eletrônica de Varredura, Energia Dispersiva de Raios-X (EDS) e análises químicas. No tubo de Hallimond modificado, utilizou-se os seguintes depressores: amidos milho convencional, amido de mandioca, féculas de batata, fécula de mandioca, HIPIX®100, HIPIX®101 e HIPIX®102, nas dosagens 400, 800, 1600, 3200, 4800 e 6400 (g/t) mantendo fixa dosagem de coletor Flotigam EDA da Clariant, na dosagem de 70 g/t, observou-se a influência da dosagem dos depressores testados na flotabilidade dos minerais. Observou-se melhor eficiência nos depressores HIPIX®100, HIPIX®101 e fécula de mandioca. Já na célula de flotação de bancada, modelo ENGENDRAR utilizou-se alimentação com 60% de hematita e 40% de quartzo com alta pureza. Homogeneizou-se previamente e testou-se os seguintes depressores: Fécula de mandioca, amido de mandioca, HIPIX®100, HIPIX®101 e amido de milho convencional (utilizando-o como comparação), nas dosagens 400, 800 e 1600 (g/t). Esta única etapa em célula de flotação em bancada funcionou como uma etapa rougher comparado à empresas de mineração. Os resultados da microflotação e da flotação por bancada foram analisados estatisticamente através da análise de variância (ANOVA), verificando se variação das dosagens dos depressores são fatores que influenciaram na recuperação do mineral comparado ao amido de milho convencional. Nesta etapa os resultados mostram-se possibilidades técnicas para a substituição do amido de milho na flotação catiônica reversa de minérios de ferro, além da substituição do amido de milho convencional, percebeu-se que o desempenho de alguns amidos leva a um menor consumo específico de reagente, o que pode acarretar em ganhos econômicos e ambientais.

Com a proposta de selecionar a melhor conformação de um forno para redução carbotérmica com micro-ondas, dois tipos de cavidades com formatos paralepipédico e hexagonal foram projetadas e construídas. Os dois com uma característica em comum, o pleno controle da potência fornecida e da medida da energia de micro-ondas efetivamente aplicada à carga em processo de redução podendo assim realizar balanços de energia e determinação de taxa de reação com altos níveis de confiança. Eles permitem, sobretudo, a medida simultânea de temperatura e de massa do material sob redução, e a fácil reprodutibilidade das condições de ensaio. Os fornos paralepipédico e hexagonal operam com geradores de micro-ondas de 2,45 GHz e potência ajustável até 6 kW. Durante os ensaios as amostras foram mantidas sob atmosfera de argônio. Nos testes operacionais dos fornos procedeu-se à redução carbotérmica de minério de ferro de Carajás, utilizando carvão mineral Chipanga como redutor através de pelotas auto redutoras. Obtiveram-se curvas cinéticas de redução de minério de ferro, temperatura e de consumo de energia durante o processo. Os dados colhidos com estes fornos permitiram realizar análises estatísticas da eficiência de cada tipo de forno através da taxa de reação obtida além da energia de micro-ondas efetivamente consumida na redução do minério. Ainda, foi construído um forno cilíndrico, portanto extrapolando o formato hexagonal, com potência de 15 kW, com o objetivo de averiguar como o conjunto pelotas/cavidade se comporta em condições mais drásticas. / This work deals with two different types of microwave cavities to be used in carbothermic reduction that were designed and built in order to select a better furnace conformation. Parallepipedic and hexagonal shapes were used for this purpose. Both of them share some common characteristics: full control of the power supplied to the furnace, and measurement of the effective microwave power applied to the load under reduction process. These characteristics help to achieve energy balance and reaction rate with high confidence levels. Simultaneous measurements of mass and temperature versus time are also easily done and helps reproduction of each test condition. The parallelepiped and hexagonal ovens are excited by 2.45 GHz microwave generators with adjustable power up to 6 kW. Argon gas atmosphere was used when processing the samples. Operational tests of the carbothermic reduction of iron ore from Carajás were done by the use of self-reducing pellets of Chipanga coal. Temperature and other data collected during the processes allowed calculation of their kinetic curves and energy consumption. The efficiency of each kind of furnace was obtained from statistical analysis of the data using reaction rate as well as the microwave energy consumption. Finally, going further from the hexagonal shape, a cylindrical furnace was built in order to verify the behavior of the pellets/cavity groups in heavier conditions with applied power up to 15 kW.

O inchamento de pelotas de minério de ferro, que pode chegar até 400%, é um assunto que desperta interesse da indústria metalúrgica por gerar diversos problemas durante processos de redução. Ele ocorre por dois motivos, a saber, a mudança da estrutura cristalina na transformação da hematita (Fe2O3) para a magnetita (Fe3O4) e o aparecimento de ferro no formato filamentar durante a última etapa de redução. Diversos fatores influenciam o comportamento das pelotas, como a basicidade binária (CaO/SiO2) e o teor de MgO. Foram realizados experimentos para avaliar o efeito destas duas variáveis em suas propriedades físicas, como resistência à compressão e porosidade, e no comportamento das pelotas durante a redução. Os teores de MgO foram de 0%, 1% e 5%, enquanto a basicidade foi de 0,61 a 1,5. Ao adicionar MgO, a porosidade e a redutibilidade aumentam, enquanto o inchamento e a resistência diminuem. Ao adicionar CaO, a porosidade cai por conta da formação de mais fase líquida durante a queima, há diminuição de inchamento. A redutibilidade aumenta até basicidade 1 e depois apresenta uma leve diminuição em basicidade 1,5. / Iron ore pellets swelling, which can reach up to 400%, is a subject that rises concern in metallurgical industry because of the problems it may cause during reduction processes. Several factors can change pellets behavior concerning swelling, such as binary basicity (CaO/SiO2) and the MgO content. Experiments were performed to evaluate the effect of these two variables in the physical properties of the pellets, such as compression strength and porosity, and in their behavior during reduction as well. MgO was added up to 5% and basicity varied in a range from 0.61 to 1.5. Addition of MgO increased porosity and reducibility, while swelling and strength decreased. Addition of CaO caused porosity to decrease because of the formation of more liquid slag during heat treatment. Is also decreased swelling. Reducibility rises when basicity reaches 1.0, but decreases with further increases in CaO content.

Este estudo propõe uma metodologia para a simulação dinâmica da cadeia de produção mineral. A metodologia proposta permite que modelos complexos sejam construídos rapidamente e com precisão, reduzindo os custos de estudos nas fases de projeto e possibilitando reduções mais expressivas nos custos de implantação e operação do empreendimento. A metodologia proposta abrange todas as etapas de estudo desde a formulação do problema a ser analisado até a implementação dos resultados e foi aplicada em um projeto, durante as fases de FEL 2 e 3 (Projeto Conceitual e Básico). O projeto estudado consiste da produção de produtos de minério de ferro de uma empresa de mineração em Corumbá/MS, incluindo lavra, beneficiamento e transporte do minério beneficiado por ferrovia até o porto de Santos/SP. São apresentadas as premissas, dados de entrada e conceitos para criação de um modelo que integre Pátio de Estocagem da Usina de Beneficiamento, Ferrovia e Porto, além dos dados de saídas do modelo necessários para avaliação e suas análises. Com base nos resultados obtidos foram identificados as ações que podem ser tomadas para o aumento da eficiência do trabalho de modelagem. A aplicação da metodologia proposta permitiu comprovar que um modelo integrado de simulação, envolvendo as diferentes atividades da cadeira de produção mineral, oferece uma visão global dos processos envolvidos e facilita a tomada de decisão. / This study proposes a methodology for dynamic simulation of the mineral supply chain. The proposed methodology allows complex models to be built quickly and accurately, reducing the costs of studies in the design phases and enabling more substantial reductions in the costs of implementation and operation of the enterprise. The proposed methodology covers all stages of study since the problem formulation to be analyzed until the results implementation and was applied in a project, during the phases of FEL 2 and 3 (Pre-Feasibility and Feasibility Study). The project studied consists of the production of iron ore products from a mining company in Corumbá/MS, including mining, beneficiation and transportation of the processed ore by rail to the port of Santos/SP. Assumptions, input data and concepts to create a model that integrates the Stockyard of the Beneficiation Plant, Rail and Port are presented, beyond the outputs data of the model necessary for the assessment and analysis. Based on the results obtained were identified actions that can be taken to increase the efficiency of modeling work. The application of the proposed methodology allowed to demonstrate that an integrated simulation model, involving different activities of the mineral supply chain, provides an overview of the involved process and facilitates decision making.