Energia é um insumo estratégico na mineração, pois é fundamental na viabilidade das operações mineiras e importante na manutenção de custos operacionais baixos e competitivos. Por esse motivo, toda iniciativa que visa a busca por eficiência no consumo de energia é importante para a competitividade das mineradoras. Vários insumos energéticos são utilizados nas operações unitárias de mineração. Os exemplos mais comuns são diesel, eletricidade, gás natural, carvão e explosivos. O objetivo desse trabalho é estudar, do ponto de vista energético, as atividades realizadas no processo de desmonte de rochas, em um complexo minerador de minério de ferro, visando a melhor utilização da energia no desmonte de rocha para aperfeiçoar as operações unitárias subsequentes de processamento de minérios. Um foco maior foi dado à economia de energia nas moagens de bolas da planta de beneficiamento e concentração, provocada pelas modificações e melhorias realizadas no desmonte de rocha. A metodologia consistiu na análise de diversos desmontes de rocha variando a razão de carga de explosivos no complexo minerador alvo desse trabalho. Os produtos desses desmontes foram acompanhados até a sua entrada na planta de beneficiamento. Durante o processamento desses materiais nas moagens da planta, foram coletadas e analisadas as grandezas elétricas resultantes e comparadas com uma linha de base gerada antes do início do trabalho. Os dados foram analisados com o objetivo de visualizar a influência do aumento da razão de carga na performance energética da operação de moagem. Em paralelo, também, foram analisadas as situações operacionais e dificuldades existentes nas medições de campo e nos acompanhamentos de consumos energéticos dos processos unitários, assim como a infraestrutura necessária para que uma variável tão importante como energia elétrica possa ser monitorada de forma adequada. Por fim, foi abordada a importância, a metodologia e os resultados da redução de emissões de CO2 provenientes da economia de energia de todo o trabalho realizado em campo. Os resultados apresentados mostram que mesmo com um aumento significativo da alimentação de material compacto (maior WI) nas moagens, o consumo energético total dessa operação unitária não aumentou. Isso gerou uma potencial economia específica de energia e a consequente redução de emissões de CO2 na atmosfera, além de viabilizar o processamento de material mais compacto nas mesmas linhas de processo. Esse comportamento sugere que uma melhor energia gasta no desmonte de rocha pode impactar positivamente na produtividade e nos custos de produção do minério ao longo de sua cadeia produtiva. / Energy is a mining strategic source, critical in mining operations feasibility and important to maintain low operational costs in a competitive level. For this reason, any initiative aimed at searching for energy efficiency is important for mining companies’ competitiveness. Mining operations need several energy sources. Most common examples are diesel, electricity, natural gas, coal and explosives. This text aims to address, from an energy perspective, a study carried out in an iron ore mining complex, which had as main objective to reach a better rock blasting energy utilization to improve subsequent mining operations. A greater focus was given to energy savings in ball mills operations of a beneficiation and concentration plant, impacted by modifications and improvements made in rock blasting. Methodology consisted in monitoring several rock blasting, carried out in this mining complex, varying explosive charge ratio. Products of those rock blasting were monitored until they entered the processing plant. During ore processing in plant´s ball mills, electrical variables were collected and analyzed, comparing to a baseline generated before the beginning of this research. All data were analyzed to show influence of explosive charge ratio increase on energy performance of the milling operation. In parallel, operational issues and difficulties in field measurements of energy consumptions were described, as well as the necessary infrastructure that allows the variable electricity to be adequately monitored. Besides, the methodology and results of CO2 emissions reduction from energy savings of all fieldwork were discussed. The research data shows that even with a significant increase in compact feed (higher Work Index), total energy consumption of mill operation did not increase. This scenario generate a potential specific energy savings and consequent reduction in CO2 emissions in the atmosphere. In addition, enables more compact material to be processed in the same process lines. This behavior suggests that a better energy spent on rock blasting can positively affect productivity and ore production costs along its production chain.

Submitted by Gustavo Rodrigues Macedo (rmgustavo@gmail.com) on 2016-08-30T12:23:42Z No. of bitstreams: 1 Estimando a retração recente no preço de minério de ferro.pdf: 1558651 bytes, checksum: ae2442fd7ce1f72ff8de6b972a7972e0 (MD5) / Approved for entry into archive by GILSON ROCHA MIRANDA (gilson.miranda@fgv.br) on 2016-09-08T19:05:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Estimando a retração recente no preço de minério de ferro.pdf: 1558651 bytes, checksum: ae2442fd7ce1f72ff8de6b972a7972e0 (MD5) / Approved for entry into archive by GILSON ROCHA MIRANDA (gilson.miranda@fgv.br) on 2016-09-21T14:11:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Estimando a retração recente no preço de minério de ferro.pdf: 1558651 bytes, checksum: ae2442fd7ce1f72ff8de6b972a7972e0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-26T12:06:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Estimando a retração recente no preço de minério de ferro.pdf: 1558651 bytes, checksum: ae2442fd7ce1f72ff8de6b972a7972e0 (MD5) Previous issue date: 2015-05-28 / This study presents an analysis about the sharp fall in the price of iron ore observed during the year of 2014, using econometric methods to assess the impact of the strong increase in the volumes supplied to the seaborne market combined with a slowdown in some steel-intensive sectors in China. The study briefly presents the industry and the recent developments of the iron ore seaborne market, and then uses regression models to estimate determinant factors for iron ore price. The results indicate that a significant part of the price decline observed in 2014 cannot be explained by usual factors, suggesting that the atypical conditions observed during the year determined the market equilibrium. / Este trabalho apresenta uma análise sobre a retração no preço do minério de ferro observada no ano de 2014, com o objetivo de avaliar o impacto do choque positivo na oferta aliado à desaceleração de setores demandantes de aço na China. O estudo faz uma breve apresentação da indústria e do mercado transoceânico de minério de ferro e, em seguida, estima com métodos econométricos fatores determinantes do preço. Os resultados indicam que uma parcela significativa da queda do preço do minério em 2014 não pode ser explicada por fatores usuais, sugerindo que as condições atípicas observadas naquele ano determinaram o equilíbrio no mercado de minério de ferro.

Submitted by Ana Paula Camara Leal de Sá Lucas Hasenclever (anapaulasalucas@gmail.com) on 2016-10-25T21:46:24Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Ana Paula Sá Lucas Hasenclever_assinada.pdf: 919502 bytes, checksum: be5b234607137d01de09758fc414a429 (MD5) / Approved for entry into archive by GILSON ROCHA MIRANDA (gilson.miranda@fgv.br) on 2016-11-01T15:25:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_Ana Paula Sá Lucas Hasenclever_assinada.pdf: 919502 bytes, checksum: be5b234607137d01de09758fc414a429 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Almeida (maria.socorro@fgv.br) on 2016-11-08T13:29:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_Ana Paula Sá Lucas Hasenclever_assinada.pdf: 919502 bytes, checksum: be5b234607137d01de09758fc414a429 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-08T13:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_Ana Paula Sá Lucas Hasenclever_assinada.pdf: 919502 bytes, checksum: be5b234607137d01de09758fc414a429 (MD5) Previous issue date: 2015-08-24 / Propomos um modelo econométrico reduzido para explicar a variação mensal dos preços de minério de ferro para o período entre janeiro de 2008 e julho de 2015 e o utilizamos para realizar projeções mensais a partir de janeiro de 2012. Em seguida, foram realizadas quarenta e quatro projeções de seis meses cada usando um VAR reduzido para estimar regressores incluídos no modelo. Os resultados mostram que os preços gerados pelo modelo objetivo deste estudo apresentam incerteza inferior aos preços gerados através do random walk. Estes resultados se mantêm para o horizonte de seis meses considerado. Adicionalmente, a média de preços de minério de ferro para 2015, considerando os preços realizados entre janeiro e julho e a projeção para os últimos cinco meses corresponde à média das expectativas do mercado, proporcionando uma tese para relatórios de banco.

Submitted by Patricia Calazans (patmellofranco@gmail.com) on 2011-01-14T12:05:28Z No. of bitstreams: 1 Tese-Patricia-Calazans.pdf: 594538 bytes, checksum: 1945b30641fdf200c49dca14b4422b31 (MD5) / Approved for entry into archive by Vitor Souza(vitor.souza@fgv.br) on 2011-01-14T14:16:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese-Patricia-Calazans.pdf: 594538 bytes, checksum: 1945b30641fdf200c49dca14b4422b31 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-02-21T14:28:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese-Patricia-Calazans.pdf: 594538 bytes, checksum: 1945b30641fdf200c49dca14b4422b31 (MD5) Previous issue date: 2008-05-30 / This study presents a forecasting model for prices and volumes traded in the seaborne iron ore market. A VAR model (with endogenous variables with one lag) was developed, using oil prices (Brent) and an industrial production index. After testing for a unit root in the variables and discovering that none of them were stationary, the co-integration test showed that there was a long term relation between them, which was in itself stationary, eliminating the possibility of a spurious regression. As a result, the VAR model was seen to be consistent, with high adherence to forecast prices and volumes for seaborne trade, in spite of some short term imprecision. / O presente estudo apresenta um modelo de previsão do preço e do volume comercializado no mercado transoceânico de minério de ferro. Para tanto, foi desenvolvido um modelo VAR, utilizando, além das variáveis endógenas com um lag de diferença, o preço do petróleo Brent e um índice de produção industrial. Após testar raiz unitária das variáveis e constatar que nenhuma era estacionária, o teste de cointegração atestou que existia relação de longo prazo entre as mesmas que era estacionária, afastando a possibilidade de uma regressão espúria. Como resultado, a modelagem VAR apresentou um modelo consistente, com elevada aderência para a previsão do preço e do volume negociado de minério de ferro no mercado transoceânico, não obstante ele tenha apresentado alguma imprecisão no curto prazo.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A discriminação de fases que são praticamente indistinguíveis ao microscópio ótico de luz refletida ou ao microscópio eletrônico de varredura (MEV) é um dos problemas clássicos da microscopia de minérios. Com o objetivo de resolver este problema vem sendo recentemente empregada a técnica de microscopia colocalizada, que consiste na junção de duas modalidades de microscopia, microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. O objetivo da técnica é fornecer uma imagem de microscopia multimodal, tornando possível a identificação, em amostras de minerais, de fases que não seriam distinguíveis com o uso de uma única modalidade, superando assim as limitações individuais dos dois sistemas. O método de registro até então disponível na literatura para a fusão das imagens de microscopia ótica e de microscopia eletrônica de varredura é um procedimento trabalhoso e extremamente dependente da interação do operador, uma vez que envolve a calibração do sistema com uma malha padrão a cada rotina de aquisição de imagens. Por esse motivo a técnica existente não é prática. Este trabalho propõe uma metodologia para automatizar o processo de registro de imagens de microscopia ótica e de microscopia eletrônica de varredura de maneira a aperfeiçoar e simplificar o uso da técnica de microscopia colocalizada. O método proposto pode ser subdividido em dois procedimentos: obtenção da transformação e registro das imagens com uso desta transformação. A obtenção da transformação envolve, primeiramente, o pré-processamento dos pares de forma a executar um registro grosseiro entre as imagens de cada par. Em seguida, são obtidos pontos homólogos, nas imagens óticas e de MEV. Para tal, foram utilizados dois métodos, o primeiro desenvolvido com base no algoritmo SIFT e o segundo definido a partir da varredura pelo máximo valor do coeficiente de correlação. Na etapa seguinte é calculada a transformação. Foram empregadas duas abordagens distintas: a média ponderada local (LWM) e os mínimos quadrados ponderados com polinômios ortogonais (MQPPO). O LWM recebe como entradas os chamados pseudo-homólogos, pontos que são forçadamente distribuídos de forma regular na imagem de referência, e que revelam, na imagem a ser registrada, os deslocamentos locais relativos entre as imagens. Tais pseudo-homólogos podem ser obtidos tanto pelo SIFT como pelo método do coeficiente de correlação. Por outro lado, o MQPPO recebe um conjunto de pontos com a distribuição natural. A análise dos registro de imagens obtidos empregou como métrica o valor da correlação entre as imagens obtidas. Observou-se que com o uso das variantes propostas SIFT-LWM e SIFT-Correlação foram obtidos resultados ligeiramente superiores aos do método com a malha padrão e LWM. Assim, a proposta, além de reduzir drasticamente a intervenção do operador, ainda possibilitou resultados mais precisos. Por outro lado, o método baseado na transformação fornecida pelos mínimos quadrados ponderados com polinômios ortogonais mostrou resultados inferiores aos produzidos pelo método que faz uso da malha padrão. / The discrimination of phases that are practically undistinguishable to the optical microscope of reflected light or to the scanning electron microscope (SEM) is one of the classical problems in ore microscopy. With the aim of solving this problem it has been recently used the technique of co-located microscopy that consists in the junction of two microscopy modalities, optical microscopy and scanning electron microscope. The aim of the technique is to provide an image of the multimodal microscopy, becoming possible the identification, in mineral samples, of phases that wouldnt be distinguished by the use of one modality only, overcoming the individual limitations of the two systems. The method of register available so far in literature to the fusion of optical microscopy and scanning electron microscope images is a hard-working procedure and extremely dependent on the operator interaction, once it involves the system calibration with a standard mesh in each routine of images acquisition. Due to this reason the current technique is not practical. This piece of work proposes a methodology in order to automate the process of images register in optical microscopy and scanning electron microscopy in a way to improve and simplify the co-located microscopy technique. The proposed method may be divided in two procedures: acquisition of transformation and register of the images with the use of this transformation. The acquisition of transformation involves, first, the pre-processing of pairs in a way of performing a crude register among the images of each pair. Then, homologous points are achieved in the optical and in SEM images. In order to this, it has been used two methods, the first one was developed based in algorithm SIFT and the second was defined from the sweeping of the highest of coefficient correlation. In the following step it is calculated the transformation. Two different approaches were used: the local weighted mean (LWM) and the weighted least squares with orthogonal polynomials (MQPPO). The LWM receives as entrance what we call pseudo-counterparts, points that are distributed in a regular way in the reference image, and that reveal, in the image to be registered, the relative local dislocation among the images. Those pseudo-counterparts may be obtained by SIFT or by the method of correlation coefficient. On the other side, the MQPPO receives a group of points with natural distribution. The analysis of the images registration obtained employed as a metric the value of correlation among the obtained images. It was noticed that with the use of the proposed variants SIFT-LWM and SIF-Correlation were obtained slightly higher results than the ones from the method with standard mesh and LWM. Thus, the proposal, besides reducing drastically the operator intervention, still enabled more exact results. On the other side, the method based in the transformation provided by the minimum square pondered with orthogonal polynomial showed lower results than to the ones produced by the method that used standard mesh

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A discriminação de fases que são praticamente indistinguíveis ao microscópio ótico de luz refletida ou ao microscópio eletrônico de varredura (MEV) é um dos problemas clássicos da microscopia de minérios. Com o objetivo de resolver este problema vem sendo recentemente empregada a técnica de microscopia colocalizada, que consiste na junção de duas modalidades de microscopia, microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. O objetivo da técnica é fornecer uma imagem de microscopia multimodal, tornando possível a identificação, em amostras de minerais, de fases que não seriam distinguíveis com o uso de uma única modalidade, superando assim as limitações individuais dos dois sistemas. O método de registro até então disponível na literatura para a fusão das imagens de microscopia ótica e de microscopia eletrônica de varredura é um procedimento trabalhoso e extremamente dependente da interação do operador, uma vez que envolve a calibração do sistema com uma malha padrão a cada rotina de aquisição de imagens. Por esse motivo a técnica existente não é prática. Este trabalho propõe uma metodologia para automatizar o processo de registro de imagens de microscopia ótica e de microscopia eletrônica de varredura de maneira a aperfeiçoar e simplificar o uso da técnica de microscopia colocalizada. O método proposto pode ser subdividido em dois procedimentos: obtenção da transformação e registro das imagens com uso desta transformação. A obtenção da transformação envolve, primeiramente, o pré-processamento dos pares de forma a executar um registro grosseiro entre as imagens de cada par. Em seguida, são obtidos pontos homólogos, nas imagens óticas e de MEV. Para tal, foram utilizados dois métodos, o primeiro desenvolvido com base no algoritmo SIFT e o segundo definido a partir da varredura pelo máximo valor do coeficiente de correlação. Na etapa seguinte é calculada a transformação. Foram empregadas duas abordagens distintas: a média ponderada local (LWM) e os mínimos quadrados ponderados com polinômios ortogonais (MQPPO). O LWM recebe como entradas os chamados pseudo-homólogos, pontos que são forçadamente distribuídos de forma regular na imagem de referência, e que revelam, na imagem a ser registrada, os deslocamentos locais relativos entre as imagens. Tais pseudo-homólogos podem ser obtidos tanto pelo SIFT como pelo método do coeficiente de correlação. Por outro lado, o MQPPO recebe um conjunto de pontos com a distribuição natural. A análise dos registro de imagens obtidos empregou como métrica o valor da correlação entre as imagens obtidas. Observou-se que com o uso das variantes propostas SIFT-LWM e SIFT-Correlação foram obtidos resultados ligeiramente superiores aos do método com a malha padrão e LWM. Assim, a proposta, além de reduzir drasticamente a intervenção do operador, ainda possibilitou resultados mais precisos. Por outro lado, o método baseado na transformação fornecida pelos mínimos quadrados ponderados com polinômios ortogonais mostrou resultados inferiores aos produzidos pelo método que faz uso da malha padrão. / The discrimination of phases that are practically undistinguishable to the optical microscope of reflected light or to the scanning electron microscope (SEM) is one of the classical problems in ore microscopy. With the aim of solving this problem it has been recently used the technique of co-located microscopy that consists in the junction of two microscopy modalities, optical microscopy and scanning electron microscope. The aim of the technique is to provide an image of the multimodal microscopy, becoming possible the identification, in mineral samples, of phases that wouldnt be distinguished by the use of one modality only, overcoming the individual limitations of the two systems. The method of register available so far in literature to the fusion of optical microscopy and scanning electron microscope images is a hard-working procedure and extremely dependent on the operator interaction, once it involves the system calibration with a standard mesh in each routine of images acquisition. Due to this reason the current technique is not practical. This piece of work proposes a methodology in order to automate the process of images register in optical microscopy and scanning electron microscopy in a way to improve and simplify the co-located microscopy technique. The proposed method may be divided in two procedures: acquisition of transformation and register of the images with the use of this transformation. The acquisition of transformation involves, first, the pre-processing of pairs in a way of performing a crude register among the images of each pair. Then, homologous points are achieved in the optical and in SEM images. In order to this, it has been used two methods, the first one was developed based in algorithm SIFT and the second was defined from the sweeping of the highest of coefficient correlation. In the following step it is calculated the transformation. Two different approaches were used: the local weighted mean (LWM) and the weighted least squares with orthogonal polynomials (MQPPO). The LWM receives as entrance what we call pseudo-counterparts, points that are distributed in a regular way in the reference image, and that reveal, in the image to be registered, the relative local dislocation among the images. Those pseudo-counterparts may be obtained by SIFT or by the method of correlation coefficient. On the other side, the MQPPO receives a group of points with natural distribution. The analysis of the images registration obtained employed as a metric the value of correlation among the obtained images. It was noticed that with the use of the proposed variants SIFT-LWM and SIF-Correlation were obtained slightly higher results than the ones from the method with standard mesh and LWM. Thus, the proposal, besides reducing drastically the operator intervention, still enabled more exact results. On the other side, the method based in the transformation provided by the minimum square pondered with orthogonal polynomial showed lower results than to the ones produced by the method that used standard mesh

Energia é um insumo estratégico na mineração, pois é fundamental na viabilidade das operações mineiras e importante na manutenção de custos operacionais baixos e competitivos. Por esse motivo, toda iniciativa que visa a busca por eficiência no consumo de energia é importante para a competitividade das mineradoras. Vários insumos energéticos são utilizados nas operações unitárias de mineração. Os exemplos mais comuns são diesel, eletricidade, gás natural, carvão e explosivos. O objetivo desse trabalho é estudar, do ponto de vista energético, as atividades realizadas no processo de desmonte de rochas, em um complexo minerador de minério de ferro, visando a melhor utilização da energia no desmonte de rocha para aperfeiçoar as operações unitárias subsequentes de processamento de minérios. Um foco maior foi dado à economia de energia nas moagens de bolas da planta de beneficiamento e concentração, provocada pelas modificações e melhorias realizadas no desmonte de rocha. A metodologia consistiu na análise de diversos desmontes de rocha variando a razão de carga de explosivos no complexo minerador alvo desse trabalho. Os produtos desses desmontes foram acompanhados até a sua entrada na planta de beneficiamento. Durante o processamento desses materiais nas moagens da planta, foram coletadas e analisadas as grandezas elétricas resultantes e comparadas com uma linha de base gerada antes do início do trabalho. Os dados foram analisados com o objetivo de visualizar a influência do aumento da razão de carga na performance energética da operação de moagem. Em paralelo, também, foram analisadas as situações operacionais e dificuldades existentes nas medições de campo e nos acompanhamentos de consumos energéticos dos processos unitários, assim como a infraestrutura necessária para que uma variável tão importante como energia elétrica possa ser monitorada de forma adequada. Por fim, foi abordada a importância, a metodologia e os resultados da redução de emissões de CO2 provenientes da economia de energia de todo o trabalho realizado em campo. Os resultados apresentados mostram que mesmo com um aumento significativo da alimentação de material compacto (maior WI) nas moagens, o consumo energético total dessa operação unitária não aumentou. Isso gerou uma potencial economia específica de energia e a consequente redução de emissões de CO2 na atmosfera, além de viabilizar o processamento de material mais compacto nas mesmas linhas de processo. Esse comportamento sugere que uma melhor energia gasta no desmonte de rocha pode impactar positivamente na produtividade e nos custos de produção do minério ao longo de sua cadeia produtiva. / Energy is a mining strategic source, critical in mining operations feasibility and important to maintain low operational costs in a competitive level. For this reason, any initiative aimed at searching for energy efficiency is important for mining companies’ competitiveness. Mining operations need several energy sources. Most common examples are diesel, electricity, natural gas, coal and explosives. This text aims to address, from an energy perspective, a study carried out in an iron ore mining complex, which had as main objective to reach a better rock blasting energy utilization to improve subsequent mining operations. A greater focus was given to energy savings in ball mills operations of a beneficiation and concentration plant, impacted by modifications and improvements made in rock blasting. Methodology consisted in monitoring several rock blasting, carried out in this mining complex, varying explosive charge ratio. Products of those rock blasting were monitored until they entered the processing plant. During ore processing in plant´s ball mills, electrical variables were collected and analyzed, comparing to a baseline generated before the beginning of this research. All data were analyzed to show influence of explosive charge ratio increase on energy performance of the milling operation. In parallel, operational issues and difficulties in field measurements of energy consumptions were described, as well as the necessary infrastructure that allows the variable electricity to be adequately monitored. Besides, the methodology and results of CO2 emissions reduction from energy savings of all fieldwork were discussed. The research data shows that even with a significant increase in compact feed (higher Work Index), total energy consumption of mill operation did not increase. This scenario generate a potential specific energy savings and consequent reduction in CO2 emissions in the atmosphere. In addition, enables more compact material to be processed in the same process lines. This behavior suggests that a better energy spent on rock blasting can positively affect productivity and ore production costs along its production chain.

Esta tese visa avaliar técnica e economicamente o tratamento da água de lastro em portos exportadores de minério de ferro do Brasil. Para isso foram estudadas três alternativas de tratamento distintas: (1) estação de tratamento fixa no porto em terra; (2) estação de recepção da água de lastro junto com estação de dessalinização fixa no porto; (3) tratamento a bordo de embarcações aliviadoras dedicadas para operar na barra, ou seja, na área de espera dos navios para atracar no porto. O interesse de estudar estas alternativas para portos de minério de ferro deve-se ao elevado volume de água de lastro despejado pelos navios mineraleiros nesses portos, que pode variar de 10.000 a 120.000 m3 por viagem, caracterizando estes portos como grandes receptores de água de lastro. Foram selecionados três portos para serem avaliados neste trabalho, considerados de pequeno, médio e grande porte, localizados em Vitória-ES e Sepetiba-RJ. Para avaliação do impacto operacional dessas alternativas nos portos selecionados, desenvolveu-se um modelo de simulação de eventos discretos. Por meio do modelo de simulação avaliaram-se os níveis de serviço considerando como parâmetros principais o atendimento da demanda de transporte, tempo médio em fila dos navios e taxa de ocupação dos berços. O modelo foi utilizado para dimensionar as estações de tratamento e a frota necessária de embarcações aliviadoras. Concluiu-se que a utilização desses sistemas de tratamento nos portos não causam impactos significativos nos tempos em fila e taxas de ocupação dos portos. A avaliação econômica realizada apresentou os custos do tratamento para cada alternativa. Esses custos foram comparados com o tratamento da água de lastro a bordo dos navios. Concluiu-se que os custos do tratamento em terra são menores em relação ao tratamento a bordo do navio. Dentre as três alternativas, a (1) foi a que apresentou menor custo, porém a (3) apresenta menor impacto na implantação e operação dos portos, uma vez que não é necessário nenhum tipo de investimento e modificação na infraestrutura portuária. / This thesis aims at making a technical and economic analysis of the ballast water treatment in Brazilian iron ore ports. Three distinct treatment alternatives were studied: (1) onshore ballast water treatment; (2) water desalination plant to ballast water treatment; (3) onboard ballast water treatment in shuttle tanker vessels operating in the mooring, where the ships wait to berth in a queue area. The interest in studying these alternatives for iron ore ports due the high volume of ballast water discharged by ore carriers ships in these ports, which may vary from 10,000 to 120,000 m³ per voyage, characterizing these ports as great ballast water receivers. For this study three ports were selected, with small, medium and large capacities, located in Vitória-ES and Sepetiba-RJ. To analyze the operational impacts of these alternatives in the selected ports, a discrete event simulation model was developed in this study. The simulation model analyzes the service levels considering transportation demand attendance, average time in queue and berth occupation rates as the main parameters. The model was used to estimate the ballast water treatment stations capacity and shuttle tankers fleet necessary. The conclusion that these treatment systems do not cause significant impacts in the queue times and berth occupation rates of ports. The economic analysis presented the costs of each proposed alternative, which were compared to the onboard ballast water treatment. The comparison showed that the onshore treatment is less costly than the onboard treatment. From the three alternatives, the (1) was the less expensive, however the (3) presenting less impact in the implementation and port operations, since are not necessary investments and modifications in the port structure.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of the present work is to classify co-registered pixels of stacks of polarized light images of iron ore into their respective crystalline grains or pores, thus producing grain segmented images that can be analyzed by their size, shape and orientation distributions, as well as their porosity and the size and morphology of the pores. Polished sections of samples of hematite-rich ore are digitally imaged in a rotating polarizer microscope at varying planepolarization angles. An image stack is produced for every field of view, where each image corresponds to a polarizer position. Any point in the sample is registered to the same pixel coordinates at all images in the stack. The resulting set of intensities for each pixel is directly related to the orientation of the crystal sampled at the corresponding position. Multivariate analysis of the sets of intensities leads to the classification of the pixels into their respective crystalline grains. Individual hematite grains of iron ore, as well as their pores, are segmented. The results are compared to those obtained by visual point counting methods. / O objetivo do presente trabalho é classificar pixels co-registrados de pilhas de imagens de luz polarizada de minério de ferro nos seus respectivos grãos cristalinos ou poros, produzindo assim imagens segmentadas por grãos que podem ser analisados quanto às suas distribuições de tamanho, forma e orientação, bem como sua porosidade, tamanho e forma dos poros. Seções polidas de amostras de minério de ferro rico em hematita foram imageadas difratalmente em um microscópio com polarizador giratório em ângulos variados de polarização. Uma pilha de imagens foi produzida para cada campo na qual cada imagem corresponde a uma orientação do polarizador. Cada ponto na amostra foi registrado nas mesmas coordenadas em todas as imagens da pilha. O conjunto resultante de intensidades de cada pixel está diretamente relacionado com a orientação do cristal amostrado na posição correspondente. A análise multivariada dos conjuntos de intensidades leva à classificação dos pixels nos seus respectivos grãos cristalinos. Grãos individuais de hematita do minério de ferro, bem como os seus poros foram segmentados. Os resultados foram comparados com aqueles obtidos pelo método de contagem dos pontos, ou seja, por inspeção visual.

A finalidade deste trabalho é estudar a redução carbotérmica de minério hematítico com misturas e pelotas autorredutoras em um forno rotativo experimental. Trabalhou-se com duas temperaturas, a 1673 e 1773 K (1400 a 1500 °C), em fluxo de argônio de 1Nl/min, em um forno rotativo experimental aquecido por resistências, com uma rotação fixa de 5 rpm. Foram realizadas diversas experiências, alterando variáveis como a temperatura, composição e quantidade da escória, tipo de redutor, e tipo de conformação. Foi estudado o tempo de residência das pelotas e misturas autorredutoras dentro do forno e sua interrelação com a inclinação do mesmo. Mediu-se a resistência a compressão de diferentes composições de pelotas. Foi analisada a fração de redução atingida nas experiências com ajuda de um método indireto proposto neste trabalho, atingindo-se frações de redução acima de 98%. Especial atenção foi dada para os casos limites estudados, o primeiro com uma mistura autorredutora de 81% de minério hematítico de baixo teor, 19% de coque de petróleo,+10% cimento ARI, processada a 1773 K (1500 °C) com 33% de escória final, a qual, apesar da grande quantidade de escória, atingiu uma fração de redução de 98,7%; e o segundo, para uma mistura autorredutora de 43,5% de minério hematítico de baixo teor, 56,5% de pó de serragem, processada a 1773 K (1500 °C), a qual atingiu uma fração de redução de 99,2%, provando, com as ressalvas cabíveis, a factibilidade de reduzir diretamente com pó de serragem. Com base nas observações experimentais sugeriram-se modelos do processo de redução-fusão tanto das misturas como das pelotas autorredutoras no forno rotativo. Analisaram-se a composição da escória e a composição da fase metálica obtida. Para comparar o grau de coalescimento entre as amostras, foram levantadas as análises granulométricas de cada uma delas, comparando-se as porcentagens em massa dos nódulos de ferro-carbono com diâmetro superior a 7,93 mm. Atenção especial foi dada ao método de desagregação do produto; pela ausência de normas técnicas especificas para processos autorredutores, foi empregada uma adaptação do método de desagregação por tambor (ASTM E279-95), e validada por moagem manual. Estudou-se o efeito das variáveis: temperatura de processamento, temperatura liquidus da escória, da quantidade de escória de alta temperatura liquidus, da quantidade de voláteis do redutor, da quantidade do redutor, e da ausência de conformação. Entre os resultados destas experiências tem-se que a maior temperatura de processamento leva a maior grau de coalescimento. Na medida em que a escória do sistema não se liquefaz, o processo de coalescimento é prejudicado. Na medida em que a quantidade de escória com alta temperatura liquidus aumenta, o grau de coalescimento decresce. Ao se aumentar a quantidade do redutor acima do necessário para a correta redução, carburação e colaescimento, prejudica-se o processo de formação dos nódulos de ferro-carbono. Ao se comparar o grau de coalescimento obtido entre as misturas e as pelotas autorredutoras, temse que o desempenho das misturas autorredutoras é superior. Para aclarar o efeito da temperatura liquidus da escória no processo de carburação e coalescimento, foram realizadas experiências paralelas para estudar como a temperatura liquidus da escória e a ausência do FeO afetava o coalescimento. Ao estudar o transporte de carbono pelas escórias sem e com a presença de um óxido redutível, tem-se que o transporte do óxido de ferro na escória sem agitação é um fenômeno difusivo. / The purpose of this work is to study the carbothermal reduction of hematite ore as self-reducing mixtures or pellets in an experimental rotary kiln. Two different temperatures were employed, 1673 and 1773 K (1400-1500 ° C) in an experimental rotary kiln heated by resistors, with a fixed rotation of 5 rpm and under an argon flow of 1Nl/min. Several experiments were performed by changing variables such as temperature, composition and quantity of slag, type of carbonaceous material, and type of conformation. The residence time inside the furnace and its interrelation with the slope of the kiln containing self-reducing pellets or mixtures was studied. It was measured the compressive strength of pellets of different compositions. It has been analyzed the fractional reduction achieved in the experiments with the help of an indirect method proposed in this work, reaching fractional reduction above 98%. Special attention was given to some cases, the first one with a self-reducing mixture of 81% low grade ore, 19% petroleum coke, ARI +10%, processed to 1773 K (1500 ° C) with 33% final slag, which despite the large amount of slag reached a fractional reduction of 98.7%, and the second for a self-reducing mixture of 43.5% low-grade ore, 56.5% of sawdust processed to 1773 K (1500 ° C) which reached a fractional reduction of 99.2%, proving, with reasonable exceptions, the feasibility of reducing directly with sawdust. Based on experimental observations, process models of both the reduction-melting of self-reducing mixtures and pellets in the rotary kiln were proposed. The composition of slag and composition of the metallic phase obtained were analyzed. To compare the degree of coalescence between the samples, particle size analysis of each one was performed, comparing the percentages by weight of iron-carbon nuggets with a diameter greater than 7.93 mm. Regarding the method of disintegration of the product, due to the lack of technical standards for specific self-reducing processes, the drum method (ASTM E279-95) was adapted and validated by manual grinding. It was studied the effect of the following parameters: processing temperature, slag liquidus temperature, the amount of high liquidus temperature slag, amount of volatile matter of the reducing agent, the amount of reducing agent, and the absence of conformation. These experiments have shown that the higher the processing temperature, the greater the degree of coalescence, and also that as long as the slag does not melt, the coalescence process is impaired. As the amount of slag with high liquidus temperature increases, the degree of coalescence decreases. Increasing the amount of carbonaceous material above to that necessary to reduction and carburization undermines the process of formation of iron-carbon nuggets. When comparing the degree of coalescence obtained between the self-reducing mixtures and pellets, it has been shown that the performance of self-reducing mixtures is superior. To clarify the effect of the slag liquidus temperature in the carburization and coarsening process, experiments were conducted to study how the liquidus temperature of the slag and the absence of FeO affected the coarsening. By studying the transport of carbon in slags with and without the presence of a reducible oxide, it has been shown that the transport of iron oxide in the slag without agitation is a diffusive phenomenon.