Submitted by Stéfany Moreira (stemellra@yahoo.com.br) on 2013-03-06T13:06:27Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_CaracterizaçãoBeneficiamentoReciclagem.pdf: 1720129 bytes, checksum: ad66a436b7d940c68517d89b66425d40 (MD5) / Approved for entry into archive by Neide Nativa (neide@sisbin.ufop.br) on 2013-03-13T15:43:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_CaracterizaçãoBeneficiamentoReciclagem.pdf: 1720129 bytes, checksum: ad66a436b7d940c68517d89b66425d40 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-13T15:43:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_CaracterizaçãoBeneficiamentoReciclagem.pdf: 1720129 bytes, checksum: ad66a436b7d940c68517d89b66425d40 (MD5) Previous issue date: 2006 / Nos últimos anos, a fabricação de ferro e aço tem sido motivo de orgulho para a siderurgia nacional com grandes crescimentos e investimentos nesse ramo de atividade. Pela primeira vez na história, o mundo presenciou a transposição da marca de um bilhão de toneladas de aço bruto produzidos ao longo de um ano, por todas as empresas do mundo desse setor em 2004. A China, como bem conhecida pelas comunidades científica e de negócios, ainda mantém sua liderança com uma produção de mais de duzentos milhões de toneladas desse metal por ano. Entretanto, o Brasil também tem mostrado seu grande potencial com esse produto, estando em oitavo lugar entre os maiores produtores, alcançando uma produção de quase trinta e três milhões de toneladas no mesmo ano. Ademais, considerando-se a fabricação e a exportação de ferros primários, nosso país tem se destacado mais ainda no cenário mundial, de acordo com o dados fornecidos pelo relatório do International Iron & Steel Institute. Ferro-gusa e ferro-esponja são os tipos de ferro primário empregados nas aciarias. Apesar do consumo de sucata estar crescendo em todo mundo, o ferro-gusa é ainda o material metálico mais utilizado nas plantas de fabricação do aço. Esse tipo de ferro primário é produzido principalmente através da redução de minérios de ferro dentro de altos-fornos que por sua vez, não são capazes de remover as impurezas que sempre acompanham as matériasprimas carregadas dentro desses reatores. Portanto, anterior à maioria das operações de fabricação do aço, o ferro-gusa precisa ser tratado previamente para se remover importantes quantidades de elementos que são nocivos às propriedades do aço. O fósforo e o enxofre estão entre essas impurezas deletérias onde, na maioria dos casos, é necessária a manipulação de mais de um material ou estágio de refino até que suas quantidades possam estar dentro de uma faixa aceitável para os próximos estágios da fabricação. Crescentes investimentos em tecnologia e novos materiais têm levado empresas a pensar não só em novas rotas de melhoramento de produto a um custo mais baixo, mas também, em planejar uma gestão ambiental mais responsável tendo em vista a grande variedade e quantidade de resíduos e efluentes que são gerados nesses processos. Dessa forma, o principal objetivo deste trabalho visou a reciclagem de um resíduo siderúrgico a fim de ser empregado nas operações de desfosforação do gusa e/ou fabricação do aço. Para tal, este projeto foi dividido em duas fases assim denominadas: revisão e inovação. Na primeira delas, um trabalho de acompanhamento das operações de redução e refino do ferro-gusa foi feito com o apoio de uma usina siderúrgica não-integrada. Foram investigados alguns parâmetros que influenciaram no grau de desfosforação dos banhos metálicos, onde materiais tradicionais e usualmente utilizados, como o minério de ferro e a cal foram empregados em tais operações nas panelas de gusa da empresa. Na fase inovação, o procedimento foi realizado mediante o beneficiamento e a briquetagem de carepas oriundas das operações unitárias de laminação e lingotamento contínuo, onde o material processado puro e com barrilha, em presença de um ligante inorgânico, foi testado industrialmente com diferentes massas e composições, em corridas alternadas no LD de uma aciaria de uma usina integrada. Os resultados da fase revisão confirmaram as condições teóricas necessárias acerca dos processos de desfosforação de banhos metálicos, ou seja, a presença de um alto potencial de oxigênio, alta basicidade da escória e a necessidade de baixas temperaturas no banho. Os resultados da fase inovação mostraram que a carepa é um resíduo industrial passível de reciclagem, onde o seu beneficiamento através de fornos rotativos e briquetagem pode ser facilmente realizado, minimizando ou eliminando o custo com a armazenagem do resíduo, reduzindo eventuais impactos ambientais pela sua disposição, agregando valor ao co-produto em questão e gerando receita para as empresas do setor com o novo produto, substituindo parcialmente tanto a sucata como adições no processo de fabricação do aço. __________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: In the last years, iron and steelmaking have been a motive of pride for the national siderurgy with high growths and investments in this field. For the first time in steel history, the world has reported the figure transposition of one billion tons of crude steel in a one-year overall companies production in 2004. China, as well known by the scientific and business community, still keeps its leadership on manufacturing with more than two hundred millions tons of such metal per year. However, Brazil is also showing its great potential with that sort of product, being within the most iron and steel makers, eighth-ranked, reaching the production of almost thirty-three million tons in the same year. Furthermore, concerning the manufacturing and exportation of primary irons, Brazil has even been standing out in the worldwide scene, according to the International Iron & Steel Institute report. Pig and sponge iron are the type of primary irons employed on steel mills. Although the scrap consumption is increasing all over the world, pig iron still is the most used metallic material on steelmaking plants. That sort of primary iron is mainly produced through the reduction of iron ores inside blast furnaces, which are unable to remove the impurities that often follow the raw materials fed into those reactors. Therefore, prior the most steelmaking operations, the pig iron has to be treated previously in order to take off important amounts of elements which are harmful to steel properties. Phosphorous and sulfur are among these deleterious impurities where, in the most cases, it is necessary to handle more than one material or refining stage until their contents could be within an accepted range for the following manufacturing steps. Rising investments on technologies and new materials have led companies to think not only of new routes for improving products at a lower cost, but also thinking of a more responsible environmental management, planning it, since the great variety and quantity of wastes and effluents that are generated in those processes. Then, the major of this research aimed the recycling of a steelmaking waste in order to be employed on pig iron desphosphorization operations and/or steelmaking processes. For that, this project was split into two stages, thus denominated: revision and innovation. In the first of them, an accompanying work of reduction and refining operations of pig iron was done with the support of a non-integrated ironmaking company. Some parameters related to the degree of desphosphorization of metallic baths were investigated, where traditional and usually used materials as iron ore and lime, were employed on such operations at the mill’s pig iron ladles. In the innovation stage, the proceeding was carried out mediating the improvement and recycling of scales raised from the unit operations of rolling and continuous casting, where the processed, pure and with soda ash material, in the presence of an inorganic binder, was industrially tested, applying several masses and compositions in alternated LD heats of an integrated steelmaking plant. The results of the revision stage confirmed the main theoretical conditions about the desphosphorization processes of metallic baths, that is, the presence of a high oxygen potential, high basicity of slag and the necessity of low bath temperatures. The innovation stage results showed that the scale is an industrial waste passive of recycling, where its improvement through rotating ovens and briquetting can be easily realized, diminishing or eliminating the cost with the waste storage, reducing eventual environmental impacts for its disposal, aggregating worth to the co-product in reference and generating incomes for the alike companies with the new product, replacing partially either the scrap or the additions on steelmaking processes.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-01-30Bitstream added on 2014-06-13T20:43:24Z : No. of bitstreams: 1 oliveirajr_vt_dr_rcla.pdf: 9760804 bytes, checksum: d9da7a283e80e74c48d4bab2dced138d (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / 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. / 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.

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).

Submitted by SAIDY CRISTINA AYALA DURAN null (saidycristin@hotmail.com) on 2017-01-18T12:14:57Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO SAIDY-FINAL.pdf: 3337450 bytes, checksum: 9a160ea5aa6a578a609786d8f1c2f717 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-01-20T16:52:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 duran_sca_me_araiq.pdf: 3337450 bytes, checksum: 9a160ea5aa6a578a609786d8f1c2f717 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-20T16:52:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 duran_sca_me_araiq.pdf: 3337450 bytes, checksum: 9a160ea5aa6a578a609786d8f1c2f717 (MD5) Previous issue date: 2016-12-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho tem como objetivo avaliar a atividade catalítica de um rejeito de mineração de ferro para a degradação de micropoluentes presentes no meio aquático em processo foto-Fenton heterogêneo. Como poluentes alvos, foram estudados os fármacos: sulfatiazol (STZ) e sulfametazina (SMZ), fármacos de uso estendido no tratamento humano e veterinário. Esses fármacos têm sido detectados em concentrações de ng L-1 a μg L-1 em águas superficiais, subterrâneas, águas de abastecimento, além de Estações de Tratamento de Esgoto (ETE) onde por processos convencionais não conseguem ser eliminados devido à baixa biodegradabilidade ambiental. Foi realizado um planejamento fatorial 24 para determinar os efeitos dos parâmetros reacionais ̶ pH, concentração de peróxido de hidrogênio, dose de rejeito e tamanho de partícula ̶ sendo a variável resposta a porcentagem de degradação do fármaco quantificado por Cromatografia Liquida de Alta Eficiência (HPLC-DAD) com Limites de Detecção (LD) e de Quantificação (LQ) de 6 μg L-1 e 20 μg L-1, respectivamente. O rejeito de minério foi caracterizado por Difração de Raios- X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura de Alta Resolução (MEV-FEG), Espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios- X (XPS) e Área Superficial Específica (BET). O rejeito foi caracterizado separando-se em duas faixas de tamanho de partícula <180 e ≥180 μm, além do rejeito bruto (sem separar). O resíduo apresentou entre seus principais minerais Fe2O3, SiO2, P2O5, CeO2, TiO2, ZnO, MgO além de outros traços, sendo que não apresenta diferenças significativas na composição nas duas faixas. A condição ótima para a degradação foi em pH 2,5 com 1 mmol L-1 de peróxido de hidrogênio, dose de rejeito de 0,3 g L-1 e usando-se o rejeito bruto como catalisador. Os experimentos de degradação tanto no escuro, quanto irradiado, mostraram boas porcentagens de degradação para os dois fármacos estudados, com porcentagens acima do 50% no escuro e acima de 80% sob irradiação, com cinéticas de pseudo primeira ordem seguindo o modelo cinético de Langmuir- Hinshelwood (L-H) com (r = 0,9861 a 0,9964) com constantes Kaparente de 0,0869 ± 0,0084 e 0,0718 ± 0,0035 para o STZ e SMZ respectivamente. Foi possível também a degradação simultânea de ambos os fármacos nas melhores condições experimentais. Considerando-se que não foi observada remoção por adsorção nem fotólise direita dos fármacos é possível afirmar que o rejeito de minério de ferro atua como catalisador eficiente em processos Fenton uma vez que altas porcentagens de degradação foram obtidas e pode ser um material promissor para esta aplicação, possibilitando agregar valor ao resíduo e diminuir o custo operacional do processo de tratamento. / This work aims to evaluate the catalytic activity of a residue from iron mining on the degradation of micropolluants present in the aquatic environment, by using the heterogeneous photo-Fenton process. The target pollutants studied was: sulfathiazole (STZ) and sulfamethazine (SMZ), drugs that are used in human and animal treatments, which has been detected in concentrations of ng.L-1 and ug.L-1 in superficial and underground water, human water supply and sewage treatment station where by conventional processes can’t be eliminated due to the low environmental biodegradability. A factorial design was performed 24 to determine the effects of the reaction parameters (pH, hydrogen peroxide concentration, residue dose and particle size). The response variable was the percentage of degradation of the drug, quantified by High Performance Liquid Chromatography (HPLC- DAD) with Detection Limits (DL) and Quantification (QL) of 6 μg L-1 and 20 μg L-1, respectively. Iron mining was characterized by X-ray diffraction (XRD), high resolution scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron Spectroscopy (XPS) and surface-specific spectroscopy (BET) spectroscopy. The reject was characterized by separating into two particles size < 180 and ≥ 180 μm in addition to the crude (unseparated) reject. The residue presented among its main minerals Fe2O3, SiO2, P2O5, CeO2, TiO2, ZnO, MgO in addition to other traces, and it does not present significant differences in the composition in the two different particle fractions. The optimum degradation condition was at pH 2.5 with 1 mmol L-1 of hydrogen peroxide, waste dose of 0.3 g L-1 and using the crude waste as catalyst. Both the dark and irradiated degradation experiments showed good percentages of degradation for the two drugs studied, with percentages above 50% in the dark and above 80% under irradiation, with pseudo first order kinetics following the Langmuir-Hinshelwood (L-H) kinetic model with (r = 0.9861 to 0.9964) with Kapp constants of 0.0869 ± 0.0084 and 0.0718 ± 0.0035 for STZ and SMZ respectively. It was also possible the simultaneous degradation of both drugs under the best experimental conditions. Considering that adsorption removal and direct photolysis of the drugs were not observed, it is possible to state that the iron ore acts as an efficient catalyst in Fenton processes since high percentages of degradation have been obtained, it can be a promising material for this application. Making it possible to add value to the waste and reduce the operational cost of the treatment process.

A etapa final da reciclagem do alumínio, após coleta, classificação e limpeza é sua transformação em ligas comerciais através da fundição do metal reciclado e sua correção química. Um dos impactos relevantes deste processo é a geração de escórias que representa um dos principais fatores de custo. A escória é um subproduto que surge na superfície do metal líquido decorrente da sua oxidação, da presença de impurezas nas sucatas e da adição de sais fundentes. Normalmente são ricas em alumínio metálico sob a forma de pequenas gotículas que se aprisionam em seu interior e podem levar a perdas consideráveis de produtividade. Pelo seu conteúdo em alumínio metálico, essas escórias têm valor de mercado para as indústrias especializadas em sua recuperação, normalmente com técnicas piro metalúrgicas. Porém frações granulométricas finas, menores que 0,15 mm, trazem dificuldades para a recuperação do alumínio contido. Neste trabalho foram investigadas duas rotas tradicionais de beneficiamento de minérios para a avaliação da concentração de alumínio contido em escórias de alumínio: (I) atricionamento em tambor rotativo e (II) a britagem. Em ambas utilizou-se de uma sequência de operação auxiliar de separação granulométrica. Para comparar a eficiência entre as duas rotas verificou-se a concentração do alumínio presente em produtos granulométricos obtidos em ambas. Outro fator comparativo foi o indicador energético denominado WI (Work Index). Este parâmetro é característico da indústria de processamento mineral e representa a energia consumida pela técnica ou rota empregada. Para a caracterização do concentrado de alumínio nas duas rotas foram utilizadas técnicas por via úmida com medição de hidrogênio, fluorescência de raios-X e pirometria em forno a indução. As avaliações dos concentrados revelaram aumento do alumínio metálico contido à medida que ocorria a redução na granulometria do material potencializando sua recuperação. / The final step of recycling aluminum, after collection, classification and cleaning is its transformation into commercial alloy using recycled metal and its chemical correction. One of the relevant impacts in this process is the creation of slags that represent one of the main cost factors. The slag is a byproduct that appears on the surface of liquid metal due to its oxidation, from the presence of impurities in the scraps and in addition of salts fluxes. Usually they are rich in metallic aluminum in the form of small droplets which are captured inside and can lead to a considerable loss of productivity. By its content in metallic aluminum, these slags have market value for industries specialized in recovery, usually with pyrometallurgy technique. However slim granulometries fractions, smaller than 0.15 mm, bring difficulties for the recovery of aluminum contained. This paper investigated two traditional routes of ore improvement in order to evaluate the concentration of the aluminum contained into the aluminum slags: (I) attrition in tumbling barrel and (II) crushing. In both were used a sequence of auxiliary operation for granulometric distribution. In order to compare its efficiency between the two routes it was verified, in both, the concentration of aluminum present into the granulometric products obtained. Another comparative factor was the energetic indicator denominated by WI (Work Index). This parameter is a characteristic from the industries of mineral processing and it represents the energy consumed by the techniques or routes applied. For the characterization of concentrated aluminum on the two routes techniques used were wet-way with measurement of hydrogen, x-ray fluorescence and induction furnace pyrometry. The evaluation for the concentrated revealed an increase of metallic aluminum contained as occurred into the particle size reduction of the enhacing material in its recovery.

O impacto econômico da diluição não planejada está distribuído no aumento de custos diversos do processo, como carregamento, transporte, britagem e moagem, ocasionando um desperdício na capacidade total de processo. Esse trabalho tem como objetivo inicial quantificar a ocorrência de diluição não planejada existente no hangingwall de uma mina subterrânea de ouro com método Transversal Stope e recuperação de pilares com uso de enchimento cimentado. Posteriormente está o uso de modelagem numérica com o objetivo de reproduzir a ocorrência de diluição, além de proporcionar a verificação e otimização de diferentes geometrias para os stopes. A diluição pode ser atribuída tanto a forma de extração (desenho dos stopes, sequência, perfuração e desmonte), além de problemas geomecânicos (qualidade do maciço, cablebolts e estado tensional). Otimizações para reduzir a diluição não planejada requerem um entendimento de todos esses fatores que afetam direta e indiretamente o ingresso de material estéril do hangingwall nos stopes. Este trabalho tem como foco principal verificar a diluição proveniente de problemas geomecânicos e de desenho dos stopes. As ferramentas utilizadas para analisar e quantificar os fatores de diluição foram: escâner de cavidades (CMS - Cavity Monitoring System) e software 3D capaz de efetuar operações booleanas. A diluição no hangingwall foi quantificada por meio da metodologia do fator ELOS. Para reproduzir a diluição nos stopes foram utilizados modelos numéricos de elementos finitos sendo que cinco stopes primários foram selecionados e utilizados para calibração dos modelos. O volume da zona de relaxamento no hangingwall, produzido pelos modelos, apresentou uma boa correlação com o volume da diluição real, refletindo a realidade dos stopes produzidos na mina. Então, a partir dos modelos calibrados, foram produzidos novos modelos com diferentes geometrias de stopes onde foi possível observar diversas oportunidades de melhorias na redução da diluição do método, fazendose modificações no desenho dos stopes/galerias e nos cablebolts instalados no hangingwall. / The economic impact of unplanned dilution is distributed in an increase in many costs of the process, such as loading, transport, crushing and grinding, resulting in less overall process capability. This work has as main goal quantify the unplanned dilution in the hangingwall of an underground gold mine with pillar less Transversal Stopes method, using cemented rock fill. After, numerical modeling will be used in order to reproduce the occurrence of dilution, and provide verification and optimization of different geometries for stopes. Overbreak can be attributed to both the shape extraction (design of the stopes, sequence, drill and blast), and geotechnical problems (rock quality, cablebolts and tensional state). Efforts to reduce unplanned dilution require an understanding of all these factors that directly and indirectly affect the inflow of waste material from hangingwall to the open stopes. This work is mainly focused on checking the dilution from geomechanical problems and design of the stopes. The main tools used in the analysis of dilution factors were Cavity Monitoring System (CMS) and 3D software able to perform boolean operations. The dilution in the hanging wall was quantified by the ELOS methodology. To reproduce the dilution in the stopes, numerical finite element models were used and five primary stopes were selected as calibration models. The volume of the relaxation zone at the hanging wall, produced by the models, showed good correlation with the volume of actual dilution, reflecting the reality of stopes produced at the mine. Then, from the calibrated models were produced new models with different stopes geometries where we could see several opportunities for improvement in reducing the dilution of the method, making some modifications to the design of the stopes/galleries and in cablebolts of the hangingwall.

A distribuição espacial e o volume dos domínios litológicos são freqüentemente as maiores fontes de incerteza na modelagem geológica. Geralmente, a interpretação destas características é baseada em critérios subjetivos de observações, sem levar em consideração a incerteza inerente a este processo. Existem métodos de simulação geoestatísticos capazes de quantificar esta incerteza tipológica das unidades geológicas. A maioria desses métodos utiliza como medida de continuidade geológica os modelos de covariância. Entretanto, estas ferramentas de estatística de dois-pontos, raramente, conseguem capturar os padrões de geometrias complexas. Uma alternativa para esta limitação é utilizar métodos de estatística de múltiplos pontos para reproduzir os padrões espaciais de heterogeneidade que são informados por uma imagem de treinamento. Nessa dissertação, será aplicada a geoestatística de múltiplos pontos (SNESIM) para simular os litotipos de um depósito de minério de ferro. A imagem de treinamento foi baseada em seções interpretadas. Os furos de sondagem são utilizados como amostras primárias. As informações geológicas são acessadas por mapas de probabilidade utilizados como informações secundárias. A metodologia é testada na simulação de um depósito de ferro brasileiro com três diferentes litotipos. Os resultados das simulações são comparados contra um modelo de referência e novos furos de sondagens. As geometrias e distribuição espacial das tipologias foram reproduzidas de forma consistente. A incerteza das distribuições e dos volumes dos domínios tipológicos foi quantificada. O algoritmo de múltiplos pontos e a metodologia proposta mostraram grande potencial de aplicação na simulação de depósitos minerais. / The spatial distribution and volumes of lithological domains are often the biggest sources of uncertainty in geological modeling. Usually, the interpretation of these characteristics is based on subjective criteria of observations, without taking into account the uncertainty inherent in this process. There geostatistical simulation methods capable of quantifying this uncertainty typological geological units. Most of these methods uses as a measure of continuity in geological models covariance. However, these two-point statistical is rarely sufficient to capture the patterns of complex geometries. An alternative to this limitation is to use statistical methods of multiple points to reproduce the spatial patterns of heterogeneity that are informed by a training image. In this dissertation, will be applied to multi-point geostatistics (SNESIM) to simulate lithotypes a deposit of iron ore. The training image was based on sections interpreted. The drillholes are used as primary samples. Geologic information is accessed by probability maps used as secondary information. The methodology is tested in the simulation of a deposit of Brazilian iron with three different rock types. The simulation results are compared against a reference model and new drillholes. The geometries and spatial typologies were reproduced consistently. The uncertainty distributions and volumes of typological domains were quantified. The algorithm of multiple points and the proposed methodology showed great potential for application in the simulation of mineral deposits.

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.

Curvas granulométricas de alimentação e produto em etapas de britagem permitem modelar e avaliar o desempenho dos equipamentos. Essa pesquisa foi baseada na determinação de curvas granulométricas tendo como ponto de partida estudos sobre conceitos de amostragem de Gy, Napier-Munn, Minnitt e Pittard, sendo que as amostragens para definição dessas curvas granulométricas utilizaram análises de imagens. A importância deste estudo está relacionada à necessidade de conhecer o minério que abastece a usina, pois nesse caso de estudo, com o aprofundamento da cava, este vem se tornando mais compacto e resistente. Um dos objetivos essenciais é utilizar a amostragem via análise de imagens como ferramenta para determinação da granulometria de ROM alimentado na britagem primária de uma planta e aplicar a técnica nas demais fases. Foram definidas duas metodologias, uma para amostragem do ROM encaminhado à britagem primária e outra para alimentação da britagem terciária. Inicialmente, na amostragem de ROM (itabiritos friáveis), foi identificada a bancada de trabalho para que uma carga desmontada (259t) fosse basculada. Houve segregação dos blocos maiores que 2,5cm para análise e mensuração por imagens e formação da pilha para quarteamento e peneiramento. Os dados foram tratados e analisados, gerando as curvas granulométricas. A metodologia para amostrar a granulometria da alimentação da britagem terciária (itabiritos friáveis e granulados) partiu da identificação do ponto de amostragem, seguida de filmagens e determinação das imagens a serem utilizadas, simulando um amostrador automático. Os dados foram analisados e tratados com auxílio estatístico para obtenção das curvas. As metodologias foram consideradas de grande valia pois forneceram dados de granulometria com reprodutibilidade, porém mostraram-se laboriosas. Com relação ao ROM, o protocolo amostral apresenta taxas de redução de massa elevadas. As curvas abrangem ampla faixa de tamanhos, indicando que, apesar das etapas de homogeneização e divisão, os erros de viés e precisão (relativa = ±1%) resultantes frente à massa do lote retrocalculado (259t) foram desprezíveis. Nas curvas de ROM, 65% do material está retido em APA, 4% está na faixa entre APA e APF e 5% está retido em 1m, mostrando que frente amostrada atende às especificações do equipamento. Com relação à britagem terciária, foram realizados dois testes. Cada imagem gerou uma curva e cada teste gerou quatro curvas que geraram uma curva média. A curva média foi comparada com a de projeto, sendo a curva de granulado a mais próxima. As maiores variações ocorreram nos maiores tamanhos, acima de 80mm para granulado e de 50mm para friável. Também, foi observada a mesma quantidade de material entre APA e APF, porém 100% do material granulado alimentado nesta etapa estava retido em APF, indicando impactos nesta operação. As análises das curvas permite a identificação de um cenário sobre mudanças na granulometria do ROM para os próximos anos. As metodologias foram desenvolvidas para proceder no futuro com a análise de materiais mais resistentes e se tornam de grande valia, pois a tendência do material é se tornar cada vez mais compacto. Desta forma, os resultados defendem este tipo de amostragem como uma técnica viável e sugerem sua utilização para controle de produtividade em outros depósitos. / Feed size distribution curves in crushing stages allows modeling and predict performance of crushers. This research was based on particle size’s distribution curves determination with start on studies about sampling theory from Gy, Napier-Munn, Minnitt e Pittard, however, the sampling was developed with image analysis techniques and not by conventional granulometry analysis (screening). The importance of this research is related to the necessity of knowing ore that feeds plant because, in this study, with increased pit ore is becoming stronger and resistant. One of the essential objective is to use sampling with image analysis techniques as a tool for determining ROM’s particle size that feeds the first stage of crushing plant and apply that techniques in other stages. It was defined two methodologies, one was developed to sample in situ the ROM granulometry that feeds the first crushing stage and the other one was developed specially to knows the particle size (granulometry) that feeds the third crushing stage. Initially, on sampling ROM (friable itabirite), it was identified the workbench to dump a mass of 259t. Big blocks were segregated. In order to measure big blocks were applied image analysis techniques. Smaller material than 2.5cm was screened. Data were processed and analyzed, generating the size distribution curves. The methodology to sampling the third crushing stage (friable itabirite and compact itabirite) began with the sampling point identification followed by recordings and images determination simulating an automatic sampler. Data were processed and analyzed with statistical help to obtain curves. Both methodologies were considered valuable as they provided size distribution curves with reproducibility but were laborious. ROM granulometry that was evaluated has shown insignificant bias and reproducibility errors. The sampling protocol shows high reduction of mass rates. ROM curves shows that 65% of material is retained on APA, 4% is retained in size range between APA and APF and 5% is retained in 1m, showing that front sampled are attending the equipments specifications. With respect to tertiary crushing, two tests were performed. Each image generated one curve and each test generated four curves that generated a medium curve. The medium curve was compared with project curve and the compact curve was the curve that stays closer. The largest errors are, as expects, to blocks of larger size, more than 80mm for compact and 50mm for friable. Also was observed the same material quantity on APA and APF but 100% of compact itabirite was retained in APF, indicating impacts in this operation. The curves analysis allows the identification about changes in ROM’s particle size for the coming years. The methodologies have been developed to proceed in the future with the analysis of more resistant materials and become of great value, because the tendency of the material is becoming increasingly compact. Thus, the results defends this kind of sampling as a viable technique and suggest their use for control of productivity of other mineral deposits.