Submitted by Stéfany Moreira (stemellra@yahoo.com.br) on 2013-02-25T18:47:05Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AtriçãoMinérioFerro.pdf: 1828689 bytes, checksum: 4b39df4eb1fd16cd896fd105c1755f72 (MD5) / Approved for entry into archive by Neide Nativa (neide@sisbin.ufop.br) on 2013-02-27T15:18:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AtriçãoMinérioFerro.pdf: 1828689 bytes, checksum: 4b39df4eb1fd16cd896fd105c1755f72 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-02-27T15:18:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AtriçãoMinérioFerro.pdf: 1828689 bytes, checksum: 4b39df4eb1fd16cd896fd105c1755f72 (MD5) Previous issue date: 2012 / A presença de lamas na flotação reversa do minério de ferro é reconhecidamente prejudicial sob vários aspectos. Tradicionalmente, a deslamagem cumpre o papel de remover parte dessa lama. No entanto, dependendo da porosidade e a forma como ela se apresenta em relação aos minerais e a ganga, a deslamagem pode não ser suficiente para maximizar os resultados da concentração. A retirada das lamas pode ser mais eficiente adotando-se o processo de atrição seguida de deslamagem em meio disperso, no caso dessas lamas estarem aderidas as cavidades dos minerais ou adsorvidas em sua superfície. O atrito entre grãos maiores e mais duros uns contra os outros visando a limpeza superficial pode ser tanto melhor quanto for o ajuste de suas variáveis do processo. A atrição está inserida em fluxogramas de beneficiamento de fosfato e areia industrial. Existem pesquisas quanto sua aplicação para o pré-concentrado de zircão e minério de ferro. Porém, pouco se conhece sobre a influência das variáveis desse processo para o minério de ferro. Esse trabalho teve como objetivo investigar as possibilidades de aumento da recuperação metalúrgica e seletividade na flotação reversa do minério de ferro hematítico, beneficiado na instalação de tratamento de minério de Vargem Grande com a adoção da etapa de atrição da polpa de alimentação, seguida de deslamagem em meio disperso. Utilizou-se o planejamento e análise fatorial para identificação das variáveis significativas da atrição na recuperação metalúrgica e índice de seletividade na flotação reversa do minério de ferro, proveniente das Minas do Tamanduá e Capitão do Mato, Quadrilátero Ferrífero. A partir da realização de testes em escala de bancada, concluiu-se que a velocidade de rotação do impelidor da célula de atrição é o principal efeito da atrição com relação à recuperação metalúrgica na flotação, independente do percentual de sólidos na polpa e do tempo de atrição. As lamas obtidas após a atrição no processo de deslamagem eram compostas essencialmente por hematitas e o concentrado da flotação apresentou baixa porosidade. ____________________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The presence of sludge in iron ore reverse flotation is known to be harmful in many ways. Traditionally, desliming fulfills the role of removing some of this sludge. However, depending on the porosity and how it is presented on minerals and gangue, desliming may not be sufficient to maximize the concentration results. The sludge can be removed more efficiently by adopting the scrubbing then dispersed through the desliming. The friction between larger and harder grains in each other in order to clean surface can be better as for the adjustment of their process variables. The scrubbing is embedded in flowcharts beneficiation of phosphate and silica sand. There is research and its application to pre-concentrate of zircon and iron ore. However, little is known about the influence of the iron ore process variables. This study aimed to investigate the possibilities of increasing the metallurgical recovery and selectivity in reverse flotation of hematite iron ore received at the Instalação de Tratamento de Vargem Grande by adopting the scrubbing of the pulp supply, then in the midst of desliming dispersed. The experimental planning was used for identification of significant variables of attrition in the metallurgical recovery and selectivity index in reverse flotation of iron ore from the Mina Capitão do Mato e Tamanduá, both in Quadrilátero Ferrífero. The testing bench scale, it was concluded that the rotational speed of the impeller scrubbing cell is the major effect of metallurgical recovery at flotation, regardless of the percentage of solids in the pulp and the time scrubbing. The sludge obtained in desliming after the scrubbing were essentially composed of hematite and the flotation concentrate showed low porosity.

Este trabalho analisou, comparativamente, os aspectos operacionais entre as configurações de circuito fechado de moagem em moinhos de bolas, quais sejam, os circuitos direto e inverso. Foram realizadas amostragens no circuito industrial de prémoagem e moagem primária do Concentrador I de Germano, da Samarco Mineração, ora operando sob a configuração inversa, ora sob a configuração direta. Os históricos de dados industriais entre os circuitos dos Concentradores I e II de Germano foram também comparados, para complementação desta análise. Por fim, foram realizados ensaios de moagem em escala de laboratório, simulando ambas as condições. As comparações entre diferentes índices de desempenho selecionou o consumo de energia por tonelada de material gerado abaixo da malha de controle como o mais adequado para avaliar o desempenho dos circuitos. A comparação entre os históricos dos dados industriais dos Concentradores I (operando sob circuito inverso) e do Concentrador II (operando sob circuito direto) mostrou um histórico consistente em que o circuito do Concentrador II apresenta menor consumo energético por tonelada de material gerado abaixo da malha de controle do circuito. Estes resultados foram diferentes daqueles obtidos a partir das amostragens realizadas no circuito industrial da Samarco, os quais indicaram melhor desempenho do circuito inverso. A diferença foi atribuída à etapa de classificação, cujo desempenho determina a alteração ou até mesmo anula os benefícios, conforme demonstram os resultados de simulação posteriores. / This work compared the performance associated to both direct and reverse ball mill closed circuit configurations. Survey campaigns were carried out in both Samarco Mineração industrial plants ie. Concentrator I and Concentrator II. The former includes reverse configured ball mill closed grinding circuit, while the latter is equipped with ball mills under a direct closed configuration. The study comprised laboratory jar tests as well as comparisons between historical data obtained for both industrial plants. The energy consumption per ton of generated product was selected as the most adequate parameter to access the circuit performance. Comparisons based on historical data indicated that the Concentrator II, configured in a direct mode, showed a better performance than Concentrator I. Such a conclusion contrasts with the results obtained from the survey campaign which indicated a better performance for the reverse configuration. Such a difference was associated to the performance of the classification, carried out in cyclones, as demonstrated by simulations conducted on the basis of previously calibrated models.

A sinterização de finos de minério de ferro é utilizada já há mais de 5 decênios , embora o maior impulso tenha-se verificado na década de 1950-1960. No Brasil, a Companhia Siderúrgica Belgo Mineira foi a pioneira nesses estudos, já em 1938. A literatura cita trabalhos analisando inúmeros fatores no estudo da sinterização, seja quanto aos tipos de equipamentos, às variáveis do processo, às variáveis da mistura a sinterizar, às variáveis do sínter produzido, até recente estudo sobre sinterização semi-redutora . Na presente tese o autor propõe-se a analisar o efeito das variações de algumas características dos combustíveis na sinterização de minério de ferro. Com o levantamento das curvas térmicas (curvas de evolução da temperatura com o tempo, num determinado ponto do interior da carga) o autor pretende analisar certos efeitos das matérias voláteis, da cinza e da reatividade dos combustíveis. Serão, também, verificados os efeitos de pequenas variações de unidade na sinterização, tendo em vista que, em unidades de operação contínua de sinterização, os recentes métodos adotados para controle da umidade da mistura a sinterizar (tais como por sonda de nêutrons e baseado na resistividade elétrica da carga) permitem avaliar o teor de umidade com sensibilidade dentro da faixa de 1%, isto é, com desvio de mais ou menos 0,5% (3), (4). Além do coque, que é o combustível normalmente empregado na sinterização, foram utilizados o carvão metalúrgico de Santa Catarina e o carvão vegetal (de eucalipto). Ênfase maior foi dada ao carvão metalúrgico, por razões que são justificadas logo adiante.O \"carvão metalúrgico\" de Santa Catarina, é o principal produto do beneficiamento do carvão mineral betuminoso das jazidas desse Estado, para emprego na produção de coque, geralmente em mistura com outro carvão importado da mesma categoria. Julgou-se que a possibilidade de aproveitamento desse carvão metalúrgico (não coqueificado) na sinterização, mormente com o encarecimento do carvão importado, ora verificado, poderá representar uma nova solução aos problemas siderúrgicos nacionais, tanto sob ponto de vista econômico, como estratégico e social. Além disso, o desvio de uma parcela do carvão metalúrgico nacional para a sinterização, dentro do critério da mistura com determinada quota de carvão importado, permitirá a operação dos altos fornos com coque de melhor qualidade. / Sem abstracts

O presente trabalho apresenta um equipamento para o processamento de reduções carbotérmicas sob campo de micro-ondas, permitindo 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. O equipamento permite, sobretudo, a medida simultânea de temperatura e de massa do material sob redução, e a fácil reprodutibilidade das condições de ensaio. O protótipo opera com um gerador de micro-ondas de 2.45 GHz e potência variável até 3000 W. A amostra é mantida sob atmosfera de argônio. Nos testes operacionais do protótipo procedeu-se à redução carbotérmica de minério de ferro de Carajás, utilizando coque de petróleo como redutor através de pelotas esféricas com massa de 3,5 g e diâmetro de 15 mm. Obtiveram-se curvas cinéticas de redução de minério de ferro e de consumo de energia durante o processo. Os dados colhidos com este protótipo permitiram realizar uma análise da energia de micro-ondas efetivamente consumida na redução do minério. / This work presents of a device for microwave enhanced carbothermic reductions which permits the full control of microwave power irradiated, the measurement of effectively applied microwave power to the charge in process thus performing a high confidence determination of rate of reaction and energy balance. In particular, the simultaneous records of its temperature and mass loss, and good reproducibility of operation parameters, are obtainable. This prototype works with a 2.45 GHz microwave generator with variable power up to 3000 W. Samples are processes under argon gas atmosphere. Operational tests for Carajás iron ore reduction with petroleum coke were performed using spherical pellets with weight of 3,5 g and diameter of 15 mm. Kinetic curves of iron ore reduction and effective consumption of microwave power curves were determined. These results made possible to perform an analysis of actual energy consumption for enhanced microwave iron ore carbothermic reduction.

O sistema produtivo da mineração de ferro é caracterizada por um ciclo de produção longo com processo integrado em série e contínuo, desde a mina até a distribuição. Este último estágio é realizado, em grande parte, por meio do modal aquaviário. Nesse sistema dinâmico e complexo em que as operações portuárias e os processos produtivos são aleatórios, problemas logísticos podem ser identificados, acarretando custos de espera por sobreestadias de navios nos portos, traduzidos em multas, custos de manuseio e manutenção de estoques e custo de vendas perdidas pelo não-atendimento do planejamento de vendas, entre outros. Pela possibilidade da realização de experiências, da observação, da aprendizagem e da avaliação do comportamento do sistema mediante a mudança de estado das variáveis de decisão, tais como, programação da produção e nível de estoque de segurança, bem como a mudança da forma de operação, a construção de um modelo para simulação da operação desse sistema pode ser de grande utilidade na busca das possíveis soluções para maior eficiência do mesmo. O objetivo principal deste trabalho foi construir um modelo de simulação do sistema produtiva do minério de ferro que comercializa produtos acabados no mercado transoceânico e estudar o comportamento desse sistema perante mudança de estado das variáveis representadas pela seqüência de programação da produção, pelo nível de estoque de segurança no sistema e pela mudança na forma de operação. O comportamento do sistema foi avaliado por meio da análise da medida de rendimento global, definida pelo somatório dos custos de manutenção de estoques, de vendas perdidas e de multas por sobreestadia dos navios no porto no horizonte de um ano. O modelo utiliza a técnica de simulação discreta em que foi construída uma lógica para discretizar o processo produtivo, tornando possível simular o sistema contínuo sem perder a integridade dos resultados. O estudo possibilitou avaliar o \"trade-off\" existente entre o custo de vendas perdidas, o custo de \"demurrage\" e o custo de manutenção de estoques, e identificou, dentre os cenários estudados, a forma de operação para o sistema produtiva do minério de ferro que resultou no menor custo. / The iron mining production system is characterized by a long production cycle with in series and continuous integrated processes, from the mine to the distribution. This last stage is largely accomplished by nautical modal. In this dynamic and complex system, which the port operations and the productive processes are aleatory, logistic problems can be identified, generating waiting expenses resulting from the ship?s overstay in the harbors, turned into fines, handling and maintenance costs and lost sales due to the sales planning non-assistance, among others. The construction of a model for operation simulation of this system can be very helpful to find possible solutions for increasing the system\'s efficiency. It will create the possibility of accomplishing experiments, observing, learning, and evaluating its behavior, through changing the status of the decision variables, such as production schedule and safety stock level, as well as changing the operation form. The main goal of this work was to build a simulation model of the iron ore productive system, which commercializes end products in the transoceanic market. It also allows studying the behavior of this system to face status changes of the variables represented by the production schedule sequence, safety stock level in the system and change in the operation form. The system\'s behavior was evaluated through the analysis of the global revenue measure from the system defined by the sum of the stocks maintenance costs, lost sales and overstay fines of ships in the harbor during a whole year. The model uses a discreet simulation technique, which logic was built to detail the productive process, making possible to simulate the continuous system without losing the integrity of the results. The study enabled to evaluate the existing trade-off between the lost sales, \"demurrage\" and stocks maintenance cost, and it identified, among the studied scenarios, the operation form for the iron ore productive system that resulted in lower costs.

Iron ore sinter is produced from fine-grained ore in order to provide a direct charge to the blast furnace. During the sinter production process fine sinter is produced that is not acceptable as feedstock for the blast furnace. This fine material is screened off and returned to the sinter plant to be recycled. The production of these recirculating fines therefore results in loss of revenue for the sinter producing facility. The aim of this study is to compare the composition and phase chemistry of the fine and normal sinter to determine if chemical or operational changes can be made to reduce the amount of fine sinter formed. This will be achieved through the analyses of real industrial sinter samples, synthetically produced lab-based samples and sinter test pot samples. Iron ore sinter was collected from the Vanderbijl Park sinter plant in South Africa. The samples were prepared for X-ray diffraction (XRD) and X-ray fluorescence (XRF) analysis to test the reproducibility of the equipment used as well as the reproducibility of the sample preparation method. The results obtained showed that the methods applied produced accurate results and the preparation method was then applied on all samples that were analyzed. The XRD analyses show that the sinter contains spinel (mainly magnetite with variable Mg), hematite, dicalcium silicate (C2S) and silico ferrite of calcium and aluminum (SFCA) and that there are distinct differences between the fine and normal sinter. Fine sinter contains more hematite and less SFCA than normal sinter. The presence of the SFCA is considered to be essential for the production of strong sinter. The XRF analyses show that there are no distinctive differences in the chemistry of fine and normal sinter. The samples were then analyzed with an electron microprobe. It was found that the compositions of some of the SFCA phases present in the samples do not correspond to those described in the literature. Optical microscopy combined with point counting was conducted on the fine and normal sinter in order to determine differences and to compare the point counting data to the XRD results. The point counting results showed that the hematite present in the fine sinter is largely relict or unreacted hematite. Sinter pot test samples were analyzed with XRD and XRF. It was found that the pot test samples exhibited similar trends as the samples taken at the sinter plant. This shows that it is not only plant parameters such as sample transport that result in the formation of fines, but that carbon addition, flame temperature and reaction time may also play a role in the formation of fine sinter material. It has been concluded that the production of fine sinter is a direct function of the amount of hematite present in the sinter. The proposed hypothesis for this phenomenon involves the incomplete reaction of the sinter material during processing. Suggestions to decrease the amount of fine sinter formed include: uniform heat distribution during ignition, pO2 alteration by reductant addition, lower ignition temperature, regulating the cooling regime and decreasing the grain size of lime. / Dissertation (MSc(Applied Science))--University of Pretoria, 2008. / Materials Science and Metallurgical Engineering / unrestricted

High levels of elements such as sodium (Na), potassium (K) and phosphorus (P) in iron ore minerals are known to reduce the quality and price of these minerals. South Africa, as one of the world largest exporter of iron ore, is affected by this problem. Both potassium (K) and phosphorus (P) are peculiar to South African iron ore. The present study has therefore focussed on developing an environmentally friendly biological method for lowering the levels of K and P in iron ore minerals. Short and long term experiments were set up to isolate, identify, screen and test potential bioleaching bacteria and fungi from different environmental samples. The study started by investigating the possible relationship that exists between weathering and bioleaching processes. The investigation was intended to provide relevant information on the natural role of microorganisms such as ectomycorrhizal (ECM) fungi in the mining environment. The experiments involved the use of both mycorrhizal and non-mycorrhizal Pinus patula seedlings for the weathering of iron ore minerals. Four types of ECM fungi were used, namely Pisolithus tinctorius (PT), Paxillus involutus (PI), Laccaria bicolor (LB) and Suillus tomentosus, (ST). From the results, ectomycorrhizal weathering can be said to be species-specific and significantly influenced by fungal type and particle size. In addition, it was also discovered that both mycorrhizal and non-mycorrhizal roots can participate in weathering processes. Further investigations of ECM fungi when not in symbiosis, were carried out to know how or if they can be potential candidates to mobilise K and P from iron ore minerals. The experimental set up involved in vitro pure cultures of four different ECM fungi, namely Pisolithus tinctorius (PT), Paxillus involutus (PI), Phialocephala fortini (PFR), and Suillus tomentosus (ST). In addition, the treatments involved the use of five different particle sizes of each ore type. The results obtained indicated the potential of the ECM fungi to mobilise P and K from the two iron ore types though at different levels. Factors such as ore type, particle size, organic acid production and attachment of the fungi to the iron ore were all found to influence the mobilisation of nutrients from these ores. Another experiment that addressed some of the limitations encountered with the use of pure cultures of ECM fungi was conducted. Isolated indigenous fungal pure cultures from the surfaces of iron ore minerals were screened for their abilities to solubilise minerals by lowering the levels of K and P. These isolates were identified molecularly as close relatives of three genera that included Penicillium, Alternaria (2 isolates) and Epicoccum for isolates FO, SFC2/KFC1 and SFC2B respectively. The identified Penicillium sp. turned out to be the only phosphate solubiliser among these isolates. Direct bioleaching capability of the fungus was compared to that of its metabolite. At the end, the metabolite showed better K removal than the direct use of the fungi. Interpretation of these results indicates possible relationship between K and P removal, and the organic acids production by this fungus. Other factors such as particle size and mineral type were also found to significantly influence the leaching process. Additional experiment was conducted to investigate the indigeous bacteria and their potentials in reducing the K and P contents of iron ore minerals. A total of 23 bacterial strains that belong to Proteobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes and Actinobateria were isolated from the iron ore minerals and identified with molecular methods. All the bacterial isolates were screened for their potential as mineral solubilisers. Only eight of the isolates were selected and used in shake flask experiments that contained both KGT and SK mineral types as their sources of K and P. The experiment showed that all the eight isolates have potentials to produce organic acids especially high levels of gluconic acid but lower quantities of acetic, citric and propanoic acid. Scanning electron microscopy (SEM) and fourier transform infrared (FITR) analyses also helped to uncover the role that biofilm and extracellular polymeric substances could play in mineral solubilisation. Finally, an investigation of a new method for reduction of K and P levels of iron ore minerals was carried out, focussing on the use of cheap resources as well as septic conditions. The study involved the use of fermented spoilt grape fruits (Vitis sp.) and the solution from the product utilised in shake-flask experiments. Treatments involved two types of iron ore minerals (KGT and SK) and two different particle sizes. The result suggests the significant effect of particle size, time and organic acids on the reduction of K and P from the iron ore minerals. The important part of this finding is the discovery of a cheap microbial energy source (spoilt grape) that can be further exploited for full biobeneficiation of iron ore minerals. Another advantage of this method is the fact that the experiment can be conducted under non–sterile conditions, making it a system that can be operated outdoor. / Thesis (PhD)--University of Pretoria, 2010. / Microbiology and Plant Pathology / unrestricted

O circuito de moagem de Carajás foi originalmente projetado para moagem de sinter feed, obtendose como produto final pellet feed. O processo consiste em etapas de moagem e deslamagem para que se atinjam as especificações de granulometria e área específica. No processo, como um todo, há geração significativa de finos, que são então descartados, acarretando em perdas de material que poderia ser incorporado como produto. O melhor entendimento das características dos vários tipos de minérios, bem como a previsão do desempenho do circuito de moagem em função de tais características permite estabelecer cenários para promover aumentos na recuperação em massa e na produtividade do circuito. O presente trabalho tem por base a caracterização tecnológica dos principais tipos de minério de Carajás e o desenvolvimento de um método para previsão de desempenho do circuito de moagem, em função de tais características. Para o desenvolvimento do método foram realizados ensaios de moagem em bancada e amostragens no circuito industrial. Os resultados dos ensaios de moagem em bancada serviram para definição das condições operacionais em que o ensaio em bancada melhor representou o circuito industrial, denominado ensaio padrão. Os dados obtidos nas amostragens e na caracterização tecnológica serviram de base para a calibração dos modelos matemáticos dos equipamentos de processo. O modelo calibrado constituiu num excelente recurso para previsão de desempenho. O desempenho do circuito de moagem foi avaliado no que se refere à granulometria e área específica dos produtos obtidos. Ainda foram conduzidas simulações pelo ensaio padrão e pelo modelo calibrado integrado do circuito de moagem, que apontam potenciais dos minérios cujo comportamento na moagem era até então desconhecido. Os dois produtos aqui desenvolvidos são, portanto, de aplicação imediata como recursos para previsão de desempenho e melhoria operacional. / Originally designed for sinter feed grinding, the Carajas grinding circuit includes two ball mills in parallel lines in a closed configuration with cyclones. The ground product is further deslimed in hydrocyclone for achieving the final specifications regarding size distribution and surface area. In this process, there is a significant amount of high grade material, not recovered due to overgrind. Ore characterization was here selected for predicting the grinding circuit performance, which in turn was the basis for optimization. The aim of this work is the characterization of the main Carajas ore types as well as the development of a method that includes these characteristics for predicting the grinding circuit performance. Laboratory grinding tests and samplings in the industrial circuit were carried out to predict the grinding circuit performance. The grinding test results were used to set operational conditions in which the laboratory better represented the industrial circuit. Results from industrial sampling and characterization were the basis for fitting the mathematical models. The fitted model was an excellent resource for the prediction of the grinding circuit performance as well as for the grinding test. To assess the grinding performance, products size distribution and surface area were evaluated. Moreover, simulations of the grinding circuit indicated the potential of some ore types. The derived methods were validated as tools for predicting the grinding circuit performance and for operational optimization.

The intention of the study was to find the preferred medium of communication and the preferred language for the dissemination of Human Immunodeficiency Virus/Acquired Immune Deficiency Syndrome (HIV/AIDS) information among the unskilled employees of Kumba Iron Ore mining company, with an assumption that disseminating of appropriate information can influence positive behaviour change with respect to the HIV/AIDS disease. In this study company and clinic workshops came up as the most preferred media for receiving HIV/AIDS information and English came up as the most preferred language for all the media types except radio where Tswana-Sotho came up as the most preferred language. It also came up clearly in the findings that most women do not like to discuss HIV/AIDS issues with friends or relatives / Dissertation (MIT)--University of Pretoria, 2012. / Information Science / Unrestricted

This study attempts to provide detailed analysis of materials gathered from various sources and to an orderly presentation of facts and figures regarding railway construction in China.