Este trabalho consiste no estudo da obtenção de aglomerados autorredutores na forma de briquetes a frio tratados termicamente, utilizando minério de ferro e carvão fóssil como matérias-primas. Esta promissora tecnologia tem como premissa a utilização da termo-plasticidade do carvão fóssil para conferir resistência e promover a auto-aglomeração. A obtenção de briquetes dá-se através de três etapas: condicionamento da mistura, briquetagem a frio e tratamento térmico. Os finos de carvão e minério são misturados e homogeneizados. A mistura, então, passa por processo de briquetagem a frio para compactação, promove o aumento de contato entre as partículas de carvão e minério. Finalmente tratamento térmico é realizado para obter a forma de um corpo sólido e coeso de auto-aglomerado autorredutor. O objetivo deste trabalho é determinar as melhores condições de obtenção de briquetes através do estudo de variáveis ao longo do processo de fabricação, utilizando a resistência mecânica como parâmetro. As variáveis estudadas são: granulometria do carvão, envelhecimento do carvão, percentual de carvão na mistura, adição de aglomerantes, pressão de compactação na briquetagem e temperatura de tratamento térmico. Os resultados obtidos neste estudo indicam que estas variáveis afetam significativamente a resistência mecânica. Utilizando-se o carvão Chipanga, o melhor resultado de resistência à compressão foi de 19,82 Mpa. Foram consideradas as seguintes condições de fabricação: mistura na proporção de 75:25 (% em massa) de minério para carvão Chipanga, o carvão continha finos inferiores à 0,075 mm, sem a adição de aglomerantes, e o tratamento térmico foi realizado na temperatura de máxima fluidez do carvão. Além disto, foi observado que as partículas de minério de ferro foram concentradas nas regiões periféricas do briquete após tratamento térmico, e que o envelhecimento do carvão afeta negativamente a propriedade de termo-plasticidade. / This work is focused in the study of obtaining self-reducing cold briquettes of agglomerates, by using iron ore and coal as raw materials. This promising technology has its foundation on the thermo plasticity of coal to manage high mechanical resistance when it is compared with self-reducing pellets. Three steps mainly describes how to obtaining briquettes: mixture, cold briquetting and heat treatment. Fines of raw material are mixed and cold briquetting process results in a compact mixture. This might lead to closer contact between particles of iron ore and coal. Finally, heat treatment is performed to achieve a cohesive body and solid shape containing self-reducing agglomerated. The main purpose of this job is to comprehend the fundamentals on how to obtain self-reducing cold briquettes of agglomerated carbon and iron, by understanding the background of it variables along the manufacturing process, and using mechanical resistance as reference. The variables list is: the particle size of the coal, coal aging, percentage of coal in the mixture, adding binders, briquetting pressure and temperature of heat treatment. The results of this study indicate that these variables affect significantly the mechanical strength. Using Chipanga coal, the best compressive strength achieved was 19.82 MPa. It was considered the following manufacturing variables: the mixture ratio of 75:25 (wt% of iron ore and coal), fines of coal containing less than 0.075 mm, without binders, and heat treatment was performed at the temperature of coal´s maximum fluidity. Moreover, it was observed that the particles of iron ore were concentrated in the peripheral regions of the briquette after heat treatment, and that coal´s aging negatively affects the property of thermo-plasticity.

Este trabalho consiste no estudo da obtenção de aglomerados autorredutores na forma de briquetes a frio tratados termicamente, utilizando minério de ferro e carvão fóssil como matérias-primas. Esta promissora tecnologia tem como premissa a utilização da termo-plasticidade do carvão fóssil para conferir resistência e promover a auto-aglomeração. A obtenção de briquetes dá-se através de três etapas: condicionamento da mistura, briquetagem a frio e tratamento térmico. Os finos de carvão e minério são misturados e homogeneizados. A mistura, então, passa por processo de briquetagem a frio para compactação, promove o aumento de contato entre as partículas de carvão e minério. Finalmente tratamento térmico é realizado para obter a forma de um corpo sólido e coeso de auto-aglomerado autorredutor. O objetivo deste trabalho é determinar as melhores condições de obtenção de briquetes através do estudo de variáveis ao longo do processo de fabricação, utilizando a resistência mecânica como parâmetro. As variáveis estudadas são: granulometria do carvão, envelhecimento do carvão, percentual de carvão na mistura, adição de aglomerantes, pressão de compactação na briquetagem e temperatura de tratamento térmico. Os resultados obtidos neste estudo indicam que estas variáveis afetam significativamente a resistência mecânica. Utilizando-se o carvão Chipanga, o melhor resultado de resistência à compressão foi de 19,82 Mpa. Foram consideradas as seguintes condições de fabricação: mistura na proporção de 75:25 (% em massa) de minério para carvão Chipanga, o carvão continha finos inferiores à 0,075 mm, sem a adição de aglomerantes, e o tratamento térmico foi realizado na temperatura de máxima fluidez do carvão. Além disto, foi observado que as partículas de minério de ferro foram concentradas nas regiões periféricas do briquete após tratamento térmico, e que o envelhecimento do carvão afeta negativamente a propriedade de termo-plasticidade. / This work is focused in the study of obtaining self-reducing cold briquettes of agglomerates, by using iron ore and coal as raw materials. This promising technology has its foundation on the thermo plasticity of coal to manage high mechanical resistance when it is compared with self-reducing pellets. Three steps mainly describes how to obtaining briquettes: mixture, cold briquetting and heat treatment. Fines of raw material are mixed and cold briquetting process results in a compact mixture. This might lead to closer contact between particles of iron ore and coal. Finally, heat treatment is performed to achieve a cohesive body and solid shape containing self-reducing agglomerated. The main purpose of this job is to comprehend the fundamentals on how to obtain self-reducing cold briquettes of agglomerated carbon and iron, by understanding the background of it variables along the manufacturing process, and using mechanical resistance as reference. The variables list is: the particle size of the coal, coal aging, percentage of coal in the mixture, adding binders, briquetting pressure and temperature of heat treatment. The results of this study indicate that these variables affect significantly the mechanical strength. Using Chipanga coal, the best compressive strength achieved was 19.82 MPa. It was considered the following manufacturing variables: the mixture ratio of 75:25 (wt% of iron ore and coal), fines of coal containing less than 0.075 mm, without binders, and heat treatment was performed at the temperature of coal´s maximum fluidity. Moreover, it was observed that the particles of iron ore were concentrated in the peripheral regions of the briquette after heat treatment, and that coal´s aging negatively affects the property of thermo-plasticity.

A dissertação tem por cerne dois textos complementares, ambos refletindo o histórico de um programa de exploração mineral no distrito ferrífero de Curral Novo do Piauí. Como trabalho executado por empresa, a discussão sobre os custos e a definição de prioridades foram aspectos continuamente considerados. Assim os textos referidos refletem essas preocupações e se referem à proposição de métodos voltados à definição dos ambientes geológicos propícios à ocorrência de formações ferríferas à magnetita e à definição de probabilidade de ocorrências destes ambientes na fase de reconaissance da pesquisa. Na contextualização geológica do tema apresenta-se aspectos da geologia e uma discussão dos tipos e origens das formações ferríferas bandadas. Nos trabalhos foram aplicadas diversas técnicas, incluindo estatística multivariada, processamento digital de imagens, mapeamento geológico sistemático de superfície e subsuperfície em testemunhos de sondagens, caracterização petrográfica de rochas, geofísica de exploração a partir da utilização de métodos potenciais (magnetometria e radiometria). / This dissertation presents two complementary manuscripts, both reflecting the history of an exploration program in the Ferriferous Mineral District of Curral Novo do Piauí. As a research performed by a company, the discussion about the costs and prioritization aspects were continuously considered. The manuscripts reflects these concerns, referring to the proposition of methods aimed at defining the geological environments conducive to the occurrence of magnetite iron formations and the definition of probability of occurrence of these environments during the research reconnaissance phase. In the introductory chapter are presented the geological context and also a discussion of types and genesis of banded iron formations. In these studies were applied several techniques, including multivariate statistics, digital image processing, systematic geological surface mapping, diamond drill surveys, petrographic characterization of rocks and exploration geophysics methods (magnetometric and radiometric).

This master’s thesis evaluates five existing Convolutional Neural Network (CNN) models for semantic segmentation of optical microscopy images of iron ore pellets. The models are PSPNet, FC-DenseNet, DeepLabv3+, BiSeNet and GCN. The dataset used for training and evaluation contains 180 microscopy images of iron ore pellets collected from LKAB’s experimental blast furnace in Luleå, Sweden. This thesis also investigates the impact of the dataset size and data augmentation on performance. The best performing CNN model on the task was PSPNet, which had an average accuracy of 91.7% on the dataset. Simple data augmentation techniques, horizontal and vertical flipping, improved the models’ average accuracy performance with 3.4% on average. From the results in this thesis, it was concluded that there are benefits to using CNNs for analysis of iron ore pellets, with time-saving and improved analysis as the two notable areas.

A dissertação tem por cerne dois textos complementares, ambos refletindo o histórico de um programa de exploração mineral no distrito ferrífero de Curral Novo do Piauí. Como trabalho executado por empresa, a discussão sobre os custos e a definição de prioridades foram aspectos continuamente considerados. Assim os textos referidos refletem essas preocupações e se referem à proposição de métodos voltados à definição dos ambientes geológicos propícios à ocorrência de formações ferríferas à magnetita e à definição de probabilidade de ocorrências destes ambientes na fase de reconaissance da pesquisa. Na contextualização geológica do tema apresenta-se aspectos da geologia e uma discussão dos tipos e origens das formações ferríferas bandadas. Nos trabalhos foram aplicadas diversas técnicas, incluindo estatística multivariada, processamento digital de imagens, mapeamento geológico sistemático de superfície e subsuperfície em testemunhos de sondagens, caracterização petrográfica de rochas, geofísica de exploração a partir da utilização de métodos potenciais (magnetometria e radiometria). / This dissertation presents two complementary manuscripts, both reflecting the history of an exploration program in the Ferriferous Mineral District of Curral Novo do Piauí. As a research performed by a company, the discussion about the costs and prioritization aspects were continuously considered. The manuscripts reflects these concerns, referring to the proposition of methods aimed at defining the geological environments conducive to the occurrence of magnetite iron formations and the definition of probability of occurrence of these environments during the research reconnaissance phase. In the introductory chapter are presented the geological context and also a discussion of types and genesis of banded iron formations. In these studies were applied several techniques, including multivariate statistics, digital image processing, systematic geological surface mapping, diamond drill surveys, petrographic characterization of rocks and exploration geophysics methods (magnetometric and radiometric).

A análise de imagens automatizada tem atualmente importante papel no setor mineral, devido à rapidez das análises e à confiabilidade dos resultados. A técnica pode ser realizada por meio de imagens adquiridas em microscópio eletrônico de varredura, geralmente associada a microanálises químicas por EDS. Estas analises podem ser realizadas em diversas etapas de um empreendimento mineiro: no auxílio à exploração, lavra (blendagens), processos de beneficiamento (associação mineral), estudos de gênese e controles de mineralização. Essa técnica permite a análise estatística de grande número de partículas/dados, fornecendo informações de composição mineralógica, química mineral, partição de elementos, associações minerais incluindo liberação de fases de interesse, entre outros. Este estudo investiga a aplicabilidade da análise de imagens automatizada em amostras de minério de ferro, com base em diferentes procedimentos de preparação de amostras e rotinas de análise avaliadas por meio do sistema MLA. Um minério de ferro foi escolhido por se tratar de um minério já bastante estudado e bem documentado na bibliografia e que mostra, em geral, mineralogia e texturas simples e repetitivas facilitando a análise dos resultados obtidos com os diferentes procedimentos e rotinas aplicadas. Além disso, o minério de ferro apresenta fases minerais com significativas diferenças de peso específico, o que pode acarretar em maiores dificuldades em termos de amostragem e preparação de amostras. / The automated image analysis has an important role in the mineral industry due to the quickly analysis and the results reliability. The technique can be applied using images from a scanning electron microscope associated usually coupled with chemical microanalysis from an EDS system. These analyses are carried out in many stages of a mining project helping mineral exploration, mining (blending), mineral processing (mineral association), genetic studies and mineralization control. This technique allows a statistic analysis of a large numbers particles and data, providing information of mineralogical composition, mineral chemistry, elemental distribution, mineral associations, phase and spectra liberation and others. This study sets the applicability of automated image analysis of an iron ore sample with diverse preparation procedures and analysis routines, which were evaluated by the MLA system. An iron ore sample was chosen because it is a familiar and well-documented ore in the literature, that usually shows simple textures and mineralogy which makes easier the interpretation of results by a diversity of preparation procedures and analysis routines. Furthermore, the iron ore shows mineral phases with significant differences in specific gravity resulting in more difficulties in sampling and preparation procedures due to potential density segregation.

O Brasil é um dos grandes produtores mundiais de minério de ferro e exporta a maior parte da sua produção. No comércio internacional é importante assegurar a comparabilidade dos resultados analíticos obtidos em diferentes laboratórios. Uma variação de 0,1 % na média do teor de ferro pode aumentar ou diminuir em muito o valor de um grande carregamento de minério. Assim, os sistemas de garantia da qualidade dos laboratórios necessitam de materiais de referência. Este trabalho estudou a preparação de um lote de minério de ferro (pelotizado) como material de referência, certificando os teores de vários constituintes por meio de um programa interlaboratorial. Treze laboratórios participaram do programa e dezoito componentes do minério tiveram seus teores certificados: Fetotal (65,1%), SiO2 (2,76%), Al2O3 (0,46%), TiO2 (0,056%), P (0,026%), S (0,003%), MnO (0,094%), CaO (3,31%), MgO (0,043%), K2O (0,013%), Ba (0,004%), Zn (13 mg/kg), Cu (10 mg/kg), Co (12 mg/kg), Cr (56 mg/kg), Pb (15 mg/kg), Ni (14 mg/kg), V (48 mg/kg). / Brazil is one of the great worldwide iron ore producers and exports most of its production. In the international trade it is important to make sure the comparison of the analytical results among different laboratories. A variation of 0,1% in the average of the iron content can increase or decrease the value of a large ore shipment. Thus, the quality guarantee systems of the laboratories need certified reference materials. The aim of this work was the preparation an amount of iron ore (pellets) as reference material, being certified content of some constituents through an interlaboratory program. Thirteen laboratories participated of the program and eighteen components of the ore had its content certified: Fetotal (65,1%), SiO2 (2,76%), Al2O3 (0,46%), TiO2 (0,056%), P (0,026%), S (0,003%), MnO (0,094%), CaO (3,31%), MgO (0,043%), K2O (0,013%), Ba (0,004%), Zn (13 mg/kg), Cu (10 mg/kg), Co (12 mg/kg), Cr (56 mg/kg), Pb (15 mg/kg), Ni (14 mg/kg), V (48 mg/kg).

New questions in a changing economy demands development of both contemporary and historical national accounts. One such question concerns economic and environmental relationships. From a national accounting perspective this issue has been approached in terms of environmental accounting. The aim of this study is to investigate how proposals for integrated environmental and economic accounting can be used for an extension of the Historical National Accounts for Sweden and for examining the long-term relationship between economic growth and environmental degradation and resource depletion. This issue is approached through methodological considerations and estimates of iron ore and timber depletion and discharge of pollutants. The conclusions are that it is possible to construct environmental historical national accounts, but that the lack of historical data and theoretical difficulties cause a high level of abstraction and other problems concerning the series. The empirical investigations show that the 19th century can be considered a period of depletion intensive growth. Furthermore, there seems to be evidence of a correlation between changes in the natural resource net prices and previous periodizations of Swedish economic development. Concerning pollutants, the analyses shows an increase of the aggregated discharges until the late 1960s. However, the pollution intensity of growth has fallen throughout the period, possibly in a pattern of long trend periods. / digitalisering@umu

Submitted by Stéfany Moreira (stemellra@yahoo.com.br) on 2013-02-25T12:57:59Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AproveitamentoMinériosFerro.pdf: 4941141 bytes, checksum: 7fc54169ae9d05ca62dad2964a3d2b36 (MD5) / Approved for entry into archive by Neide Nativa (neide@sisbin.ufop.br) on 2013-02-25T14:03:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AproveitamentoMinériosFerro.pdf: 4941141 bytes, checksum: 7fc54169ae9d05ca62dad2964a3d2b36 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-02-25T14:03:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AproveitamentoMinériosFerro.pdf: 4941141 bytes, checksum: 7fc54169ae9d05ca62dad2964a3d2b36 (MD5) Previous issue date: 2012 / Essa dissertação descreve a situação atual e as tendências relacionadas ao tratamento de minérios de ferro de baixo teor na indústria mineral, utilizando um estudo de caso e uma discussão sobre o projeto de implantação de uma instalação de tratamento de itabiritos de baixo teor, denominada ITM-S, a ser instalada em uma empresa mineradora de ferro no Estado de Minas Gerais. Seu objetivo principal foi analisar a viabilidade técnica e econômico-financeira desse projeto, com base nos conceitos existentes na metodologia FEL (Front-End-Loading), associados aos conceitos de sequenciamento de lavra, beneficiamento mineral e economia mineral. Foram analisados, na metodologia, dois cenários do projeto para a escolha das alternativas de rotas de processo: com o uso de separação magnética (cenário 1), e sem a utilização de separação magnética (cenário 2). Os resultados mostraram que o cenário 2 é o mais viável economicamente, devido principalmente a redução do investimento por tonelada produzida, dentre outros fatores. Pretende-se apresentar as várias evoluções nos processos de tratamento de minério de ferro, e apresentar uma metodologia adequada para análise de viabilidade de projetos de tratamento e aproveitamento de minérios de ferro marginais, como a metodologia FEL, associada aos conceitos existentes na engenharia de minas. ____________________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: This dissertation describes the current situation and trends related to the exploitation of low-grade iron ore in the mineral industry, to accomplish it, a case study and a discussion on the implementation project of a treatment facility for low grade itabirites called ITM-S, to be installed in an iron ore mining company in the State of Minas Gerais, are presented. The main objective was to analyze the technical and economic-financial feasibility of this project, based on FEL methodology (Front-End- Loading) existing concepts, associated with the mining concepts of sequencing, mineral processing and mineral economics. Using this methodology, two project’s scenarios were analyzed in order to help to choose between two alternative routes: magnetic separation usage (scenario 1), and no usage of magnetic separation (scenario 2). The results showed that scenario 2 is the most economically viable; mainly due to reduction of the investment per ton produced, among other factors. This work intends to present the various evolutions in the iron ore treatment processes, and to present an appropriate methodology for marginal iron ore project feasibility analysis, such as the FEL methodology, associated with the existing concepts in mining engineering.

Ore classification is useful for understanding and controlling industrial beneficiation processes. The present work contributes to the developement of a computer vision system for automated classification of iron ores by image analysis of optical micrographs. For this purpose, morphological feature extraction algorithms were implemented and feature based classification algorithms were developed. These methods were successfully applied to the classification of hematite grains into four classes determined by their shape (lamellar or granular) and porosity (porous and compact) as characterized by just four features, namely, circularity, aspect ratio, fiber ratio and porosity. / A classificação de minérios é útil para o entendimento e controle processos de beneficiamento industrial. O presente trabalho contribui para o desenvolvimento de um sistema de visão computacional para realizar a classificação automática de minério de ferro por análise de imagens de micrografia ótica. Com este propósito, algoritmos de extração de características morfológicas foram implementados e algoritmos de classificação com base em características foram desenvolvidos. Estes métodos foram aplicados com sucesso à classificação de grãos de hematita em quatro classes determinadas pela sua forma (lamelar ou granular) e porosidade (porosa e compacta) utilizando apenas quatro características, a saber, circularidade, razão de aspecto, razão de fibra e porosidade.