O problema da emissão de gases de efeito estufa é uma questão que tem ganhado destaque nas recentes convenções internacionais. Adiciona-se a esta questão o fato de o setor siderúrgico ser responsável por parcela significativa nas emissões de gases de efeito estufa. O presente trabalho tem por objetivos estudar processos de redução de minérios de ferro usando hidrogênio e hidrogênio mais monóxido de carbono como redutor para o processo de redução, visando assim à diminuição nas quantidades de CO2 liberadas pelo processo de redução de minérios de ferro. Os minérios foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura, difração de raios-X, quantificação de fases pelo método Rietveld e distribuição granulométrica. Os ensaios de redução foram realizados em balança termogravimétrica e em forno tubular horizontal. A caracterização dos produtos foi realizada usando imagens obtidas por Microscopia Eletrônica de Varredura. Foi constatado que os aumentos da temperatura de redução e do fluxo de gás redutor provocam uma maior degradação física das pelotas. Verificou-se que ocorre a formação de whiskers na superfície externa das pelotas, sendo estes mais frequentes quando do fluxo combinado de H2+CO. Verificou-se que as pelotas reduzidas por hidrogênio puro resultaram em maior porosidade tanto no corpo da pelota ou mesmo no interior das partículas. Foi constatado que ocorre a redução homogênea em todas as partículas componentes da pelota. Foi constatado também que o estudo cinético através dos métodos combinados Jump-FSIA é aplicável na redução direta de pelotas de minério de ferro por H2 e H2+CO. Nas pelotas conformadas a partir de pellet feed com maior área de superfície específica (mais ativas), tanto a cinética quanto a taxa de redução indicaram que a adição de CO ao gás redutor não influi no processo de redução. A teoria de Sestak-Berggren sugere que o mecanismo controlador na reação global é a difusão podendo estar aliado a outras etapas, compondo um mecanismo misto. / The problem of the emission of greenhouse gases is an issue that has gained prominence in recent international conventions. Is added to this question the fact that the steel industry is responsible for a significant portion of emissions of greenhouse gases. The present work aims to study ways of reducing iron ore using hydrogen and hydrogen plus carbon monoxide as a reducing agent to the reduction process, thus aiming to decrease the amounts of CO2 released by reduction of iron ores process. The ores were characterized by Scanning Electron Microscopy, X-ray diffraction, phase quantification by Rietveld method and particle size distribution. The reduction assays were performed in thermogravimetric balance and horizontal tubular oven. The characterization of the products was performed using images obtained by scanning electron microscopy. It was found that increases in temperature and reduction in the flow of reducing gas cause greater physical degradation of the pellets. It was found that the formation of whiskers on the outer surface of the pellets occurs most frequently found when combined flow of H2+CO. It was found that the pellets reduced with pure hydrogen resulted in much higher porosity in the body pellet or even within the particles. It was found that the homogeneous reduction occurs in all components of the particle pellet. It was also found that the kinetic study using the combined methods Jump- FSIA applies in the direct reduction of iron ore pellets by H2 and H2+CO. In shaped pellets from pellet feed with higher specific surface area (more active), both the kinetics as the rate of reduction indicated that the addition of CO to the reducing gas has no effect on the reduction process. The Sestak - Berggren theory suggests that the mechanism controlling the overall reaction is diffusion can be combined with other steps, forming a mixed mechanism.

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Orientador : Prof. Dr. Patrício G. Peralta-Zamora / Co-orientador : Prof. Dr. Marcus Vinicius de Liz / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 26/02/2015 / Inclui referências : f. 104-110 / Área de concentração: Tratamento de resíduos / Resumo: Os processos Fenton, fundamentados na geração de radicais oxidantes a partir da decomposição do H2O2 catalisada por espécies de ferro, tem sido amplamente estudados e empregados para degradação de inúmeros compostos de relevância ambiental. Por serem promovidas por radicais oxidantes, e fortemente influenciadas pela concentração e tipo de catalisador, concentração de H2O2, substrato de interesse, pH, dentre outros fatores; o mecanismo dessas reações permite diversas interpretações, o que tem gerado controvérsias na literatura. Em decorrência disso, este trabalho tem como objetivo um estudo minucioso das reações de Fenton homogêneas e heterogêneas, visando obter propostas de mecanismo de reação para catalisadores heterogêneos. Para isso, um estudo das reações de Fenton homogêneas na degradação do corante modelo RB-19 foi realizado, empregando-se otimização por planejamentos fatoriais, comparações entre reações catalisadas por Fe2+ e por Fe3+, avaliação da cinética das reações e ensaios com sequestrante de radicais hidroxila. Posteriormente, catalisadores heterogêneos (óxidos de ferro goetita e hematita, hematita suportada em sílica e ferro imobilizado em quitosana) foram sintetizados e caracterizados, sendo então submetidos a ensaios semelhantes aos realizados para as reações homogêneas. Foi observada uma forte contribuição do ferro lixiviado dos catalisadores para a velocidade das reações heterogêneas, pois as reações homogêneas realizadas com baixas concentrações de ferro solúvel obtiveram constantes de velocidade aparente semelhantes às catalisadas pelos óxidos de ferro. Além disso, o radical peridroxil e o ânion hidroperóxido foram considerados os importantes mediadores das reações, uma vez que a presença de sequestrantes de radicais hidroxila não impediu a ocorrência das mesmas. A avaliação da liberação de ferro pelos catalisadores goetita e hematita suportada em sílica permitiu a observação de dois tipos distintos de mecanismos de lixiviação, redutiva e ácida. A partir das observações experimentais e de comparações com a literatura, foram propostos mecanismos de reações para os catalisadores goetita e hematita suportada em sílica com grande contribuição de ferro solúvel. O catalisador de ferro suportado em quitosana apresentou forte contribuição adsortiva na remoção do corante modelo, o que inviabilizou a definição de um mecanismo de reação de Fenton para este catalisador. O catalisador heterogêneo hematita suportada em sílica foi o que apresentou melhor eficiência na remoção do corante modelo, devido à contribuição dos processos homogêneos decorrentes da lixiviação de ferro. Essa lixiviação foi facilitada pela baixa cristalinidade do óxido suportado em sílica. Este trabalho poderá contribuir com futuras pesquisas na área de degradação por processos Fenton, principalmente no desenvolvimento de novos catalisadores e o melhor entendimento dos mecanismos dessas reações. Palavras-chave: Fenton heterogêneo. Goetita. Hematita. Radicais oxidantes / Abstract: The Fenton process, which is based on the generation of oxidants by the H2O2 decomposition catalyzed by iron species, has been widely studied and employed in the degradation of environmental relevant compounds. Because Fenton reaction is promoted by oxidant radicals and strongly influenced by factors such as nature of catalyst and its concentration, H2O2 concentration, substrate of degradation, pH, among others; its reaction mechanism allows different interpretations, which have been a subject of controversies in the literature. Considering these statements, the objective of this work was to precisely evaluate homogeneous and heterogeneous Fenton reaction, aiming to suggest a reaction mechanism for heterogeneous catalysts. For this purpose, a study of the homogenous Fenton reaction for the degradation of the RB-19 dye was performed, employing optimizations by factorial design experiments, comparisons among Fe2+ and Fe3+ catalysis, evaluation of the reactions kinetic and assays employing hydroxyl radical scavenger. Afterwards, heterogeneous catalysts (iron oxides goethite and hematite, hematite immobilized onto silica and iron immobilized onto chitosan matrix) were synthesized and characterized, being employed in assays analogous to the conducted for the homogeneous reactions. It was observed a strong contribution of the iron leached from the catalysts surface for the heterogeneous reaction velocity, since the velocity rate constants obtained for homogeneous Fenton reactions conducted with low soluble iron concentration were similar to the obtained for the reactions catalyzed by iron oxides. Furthermore, the perhydroxyl radical and the hydroperoxide anion were considered as essential oxidants in the reaction mechanism, since it was possible to start the reactions under the presence of hydroxyl radical scavengers. The analysis of the iron leached from the goethite and hematite immobilized onto silica catalysts, allowed the observation of two different leaching reaction pathways, the reductive and the acidic ones. Supported by experimental observations and the comparison with the literature, it was possible to suggest a reaction mechanism for the goethite and the hematite immobilized onto silica catalysts, with significant contributions of homogenous catalysis. Iron supported onto chitosan catalyst presented major adsorption contributions during the model dye removal. Therefore, a Fenton reaction mechanism was not established for this catalyst. The heterogeneous catalyst hematite supported onto silica achieved the highest efficiency in the model dye removal; due to its higher tendency in lixiviate iron. This leaching was promoted by the lower crystallinity of the iron oxide supported onto silica. The findings from this work may contribute to future studies on Fenton catalysis, especially on the development of new catalysts and to the better understanding of their reaction mechanism. Key-words: Heterogeneous Fenton. Goethite. Hematite. Oxidant radicals.

Este trabalho consiste em um estudo de caracterização e viabilidade econômica, para implantação de uma linha de processo, para beneficiar uma jazida de nefelina-sienito. Esta jazida pertence à Mineração e Pesquisa Brasileira Ltda e está localizada no Domo Alcalino do Planalto Lageano, no Estado de Santa Catarina. Nefelina-sienito é uma rocha ígnea de origem plutônica, com ausência de quartzo livre, constituída por minerais félsicos que são os feldspatos e feldspatóides e máficos, que são o piroxênio e anfibólio, associados a minerais acessórios como zircão, apatita, titanita e minerais opacos. Sua principal utilização é como fundente para a indústria cerâmica e vidreira. Este insumo concorre com o Feldspato neste segmento, com vantagens intrínsecas, como teor mais elevado de álcalis (Na2O+K2O), homogeneidade da jazida, além da proximidade do centro consumidor. Por outro lado, apresenta uma grande desvantagem que limita sua utilização na indústria cerâmica, e praticamente exclui seu emprego para o porcelanato e esmalte, que é a interferência na cor do produto final, reflexo do elevado teor de ferro. O objetivo deste trabalho é obter um produto que sirva de insumo (matériaprima) fundente à indústria cerâmica, especificamente na linha de revestimentos nobres, para a fabricação de um piso cerâmico de alto valor agregado, denominado grêsporcelanato Para atingir este objetivo, definiu-se as etapas e ensaios a serem realizados para extrair os minerais máficos (cromóforos), ou seja, aqueles com ferro presente em sua estrutura, e com isto enquadrar o produto dentro dos padrões exigidos pela indústria cerâmica. Inicialmente realizou-se uma caracterização mineralógica da nefelina-sienito, identificando suas características estruturais e texturais e seus minerais constituintes, diferenciando os máficos dos félsicos, estudando suas características físicas, químicas e morfológicas. Posteriormente, efetuou-se a caracterização tecnológica avaliando o grau de liberação destes minerais e, por fim, ensaios de beneficiamento, utilizando-se as técnicas de flotação e separação magnética a seco e a úmido, avaliando suas performances e definindo a rota de processo mais indicada.Elaborou-se um fluxograma de processo específico para esta linha de produção considerando os equipamentos que a empresa já possui, buscando reduzir o custo de implantação. Definida a linha de processo e os equipamentos necessários para sua implantação, avaliou-se os investimentos e custos envolvidos para duas escalas de produção. Por fim elaborou-se um fluxo de caixa para avaliar a viabilidade econômica do projeto. Os resultados encontrados confirmaram a viabilidade técnica e econômica para implantação desta nova linha de processo.

Este trabalho de pesquisa foi desenvolvido numa fábrica de cimento, situada no Sul do Brasil, Candiota, no circuito de moagem de clinquer de cimento. O principal objetivo foi descrever o desempenho do moinho de bolas, usando o MBP e do classificador dinâmico usando curvas de partição, a fim de que, num futuro próximo, possa ser otimizado o processo de moagem de cimento, reduzindo gastos com energia e substituição de peças, além de agregar maior qualidade ao produto. O clinquer, a cinza e o gesso constituem a alimentação do moinho de bolas a ser modelado; a cominuição desses três materiais a uma granulometria de aproximadamente 98%, em média, passante em 25 µm, vem a ser o cimento que é embalado e vendido no comércio do estado do Rio Grande do Sul. Para modelar o moinho foi necessário obter os parâmetros essências das funções seleção (Si), função quebra (Bij) e função de classificação (Ci), bem como da função de distribuição de tempo de residência (DTR). Para tanto, foi utilizada a técnica do retrocálculo, baseando-se nas amostras coletadas na fábrica de cimento, tratando o material como algo homogêneo, que é o habitual nestes casos. Acredita-se que existindo um modelo ajustado para escala industrial, ainda que inicial (não validado), neste caso, o mesmo fornece mais informações do que se fossem realizados apenas ensaios de laboratório. Foi utilizado o modelo do balanço populacional (MBP) para prever a granulometria do produto, a partir da granulometria de alimentação (e vice-versa), modificando as condições operacionais do circuito, tais como, flap e rotação do separador, grau de enchimento e taxa de alimentação. Como conseqüência prática deste trabalho, cita-se, por exemplo, a determinação das faixas "ideais" de operação para o separador, em função da umidade, e a recomendação para modificar a situação de moagem atual (sobremoagem), para uma de menor consumo enregético, sem prejuízo da qualidade do produto, com base numa argumentação coerente com as amostragens realizadas, que por sua vez, ilucidaram o mecanismo de funcionamento do sistema e estabeleceram alternativas melhores no modo de operação do mesmo. / This research work was developed in a cement works, placed in South of Brazil, Candiota, in the circuit clinker grinding. The main objective was to analyse the performance of the mill and the separator through the population balance model (PBM) and partition curves, in order to, in the next future, the cement griding process to get optimmum performance, reducing costs with energy and wear of the parts, beyond adding quality to the cement. The clinker, the ash and the gypsum constitute the ball mill feed, the cominution of these materials (98% less than 25 µm) resulting the cement that is saled in trade of the Rio Grande do Sul. To analyse the mill was necessary obtain the essencial parameter of the selection function (Si), breakage function (Bij), and classification function (Ci), as well as residence time distribution function (DTR). It was utilized back-caculation technic, based in the samples collected in the cement works, considering the material homogeneous, calculating the size distribution of the conbined mill feed through individual size distribution and tonnages of the componentes. One think that existing one model adjusted to industrial scale, not validated yet, in this case, it provide more information than only laboratory studies. Simulation studies were carried out to verify the model structure by predicting the mill product for a different operating condition of feed size distribution, feed rate, mill filling, flap and rotation of the separator. As pratical consequence of this work, one cite, for example, the determination of the better operation ranges to the separator, in agreement with humidity, and recommendation to modify presente situation of overgriding, reducing the consumption of energy, without harms to the product quality.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-03-06T13:09:17Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1178853 bytes, checksum: 41406075f1623938e43098a7e5a491d4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T13:09:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1178853 bytes, checksum: 41406075f1623938e43098a7e5a491d4 (MD5) Previous issue date: 2014-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A flotação catiônica reversa do minério de ferro é um processo de separação usado na mineralogia para separar compostos de ferro de outros compostos indesejáveis presentes no minério de ferro. Nesse processo, o amido é usado como depressor e amina como coletor. A compreensão do mecanismo de interação existente entre os reagentes usados no processo de flotação e o minério de ferro é de fundamental importância para avanços na tecnologia de enriquecimento de minério de ferro, bem como no desenvolvimento de novos agentes químicos usados no processo para esse fim. Esse trabalho está dividido em dois capítulos: i) O primeiro tem como principal objetivo avaliar algumas características do amido que podem influenciar no processo de flotação, como, tamanho da cadeia polimérica e grupo terminal redutor (GTR) presentes na molécula do depressor e ainda avaliar, por meio de técnicas espectroscópicas os minérios flotados e afundados dos testes de flotação usando dextrina, amido solúvel, amido ceroso e amido de milho industrial como agentes depressores. ii) O segundo capítulo tem como principal objetivo desenvolver um novo depressor (XMC), extraído de resíduo de fibra de milho, para substituir o amido no processo de flotação do minério de ferro. Os estudos do capítulo 1 mostraram que moléculas de amido menores resultam piores desempenhos na flotação e que a presença do GTR começa a ser positivamente influente no desempenho da flotação quando se usa moléculas pequenas, em que esse grupo está em maiores quantidades (DE = 10,6% glicose). Uma análise dos espectros de DRIFT baseada na intensidade da banda da hematita não mostrou nada além de que as amostras de concentrado contém mais hematita que as amostras de flotado, como já era esperado. A análise de espectroscopia Raman não possibilitou a observação de qualquer banda característica dos depressores usados, uma vez que só foi sensível à fase inorgânica. Os estudos do capítulo 2 mostraram o grande potencial da XMC em substituição ao amido no processo de flotação, por excelentes resultados de flotação e por ser uma alternativa sustentável, oferecendo uma destinação nobre a um resíduo industrial. Além da possibilidade em remover o amido parcial ou totalmente do processo industrial, preservando-o para a cadeia alimentar humana e animal. / The reverse cationic flotation of iron ore is a separation process used in mineralogy to separate iron compounds from others compounds present in iron ore. In this process, the starch is used as depressant and amine as collector. The knowledge of interaction mechanism between the reagents used in the flotation process and iron ore has a fundamental importance to advance iron ore enrichment technology, as well as to the development of new chemicals used in the process. This work is divided into two chapters: i) The first chapter aims to evaluate some characteristics of starch that can influence the flotation process, such as, size of the polymer chain and reducing end group (REG) present in the depressant molecule. It also aims to evaluate, by spectroscopic techniques, the reject and concentrate minerals from flotation tests using dextrin, soluble starch, waxy starch and industrial corn starch as depressant agents. ii) The second chapter aims to develop a new depressant (XMC), extracted from corn fiber residue (CFR), to replace the starch in iron ore flotation process. The results in Chapter 1 showed that short chain depressant results in worse flotation performance. The amount of REG has no effect on flotation performance up to a dextrose equivalent value of 9.2% glucose. Analysis of the DRIFT spectra based on the intensity of the hematite band only showed the concentrate samples contain more hematite than reject samples, as expected. Using Raman spectroscopy analysis, it was not possible to observe any characteristic band of the depressants used, since the Raman was only sensitive to inorganic phase. The studies in Chapter 2 showed the great potential of XMC replacing starch in flotation process, because of the excellent flotation results and the XMC be a sustainable alternative, offering a prime destination to an industrial waste. Besides, it is possible to remove the starch of industrial process partially or totally, preserving it for human and animal food chain.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-03-13T13:17:18Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1871570 bytes, checksum: 7a284cf03348bc6a4c206dfdd30907c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T13:17:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1871570 bytes, checksum: 7a284cf03348bc6a4c206dfdd30907c6 (MD5) Previous issue date: 2013-08-16 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / A flotação é responsável por uma significativa parcela na economia do Brasil. Todas as instalações brasileiras que usam a flotação de minério de ferro utilizam o amido como depressor. Há vários outros polímeros sintéticos e naturais que estão sendo estudados e empregados com sucesso na flotação de outros bens minerais. O objetivo deste trabalho é estudar a possibilidade de concentração do minério de ferro de uma mina situada em Minas Gerais, considerada de baixo teor de ferro utilizando um biopolímero do bagaço de cana (XMC) como alternativa de depressor do ferro em substituição do amido. O amido está na cadeia alimentar humana e de animais e é utilizado industrialmente para muitos outros fins há milênios, sendo extraído comercialmente de várias fontes: milho; mandioca; trigo, batata e arroz, entre as mais comuns. O foco deste trabalho foi voltado para a substituição do amido no processo de flotação catiônica reversa do minério de ferro itabirítico. A flotação catiônica reversa é definida como uma tecnologia mineral para designar o processo de separação de um dos constituintes do minério dos restantes, fazendo com que o constituinte indesejado flutue acima da superfície da polpa, que é formada pela ganga (minerais indesejados) e água. Assim, para este trabalho, foi realizada revisão da literatura sobre minério de ferro, flotação e os reagentes utilizados para a indústria mineral e foi avaliado um depressor alternativo, classificado como XMC. Testes de flotação em bancada indicaram que o pH 10,5 foi o que apresentou melhor performance e que a XMC foi mais seletiva que o amido. Obteve-se resultados semelhantes quando se utilizou a dosagem de 1500g/t havendo uma redução de consumo de amina para a flotação, esta redução é na faixa de 70%. Assim, a substituição do amido pela XMC se torna uma alternativa atraente, pois além de apresentar maior grau de sustentabilidade e redução do uso de aminas, irá retirar o amido do processo industrial; preservando-o para a cadeia alimentar humana e animal. / Flotation is responsible for a significant portion of the economy of Brazil. All Brazilian facilities that use flotation of iron ore using starch as the depressor. There are several other synthetic and natural polymers that have been studied and successfully employed in the flotation of other minerals. The objective of this work is to study the possibility of concentrating iron ore from a mine located in Minas Gerais, considered low iron content using a biopolymer from sugar cane bagasse (XMC) as an alternative depressant iron instead of starch. Starch is the food chain and animal and is used industrially for many other purposes for millennia, being extracted commercially from several sources: corn, cassava, wheat, potatoes and rice, among the most common. The focus of this work was focused on the replacement of starch in the process of reverse cationic flotation iron ore itabiritic. The reverse cationic flotation technology is defined as a mineral separation process designate one of the remaining constituents of the ore, causing unwanted constituent float above the surface of the pulp, which is formed by gangue (unwanted minerals) and water. Thus, for this work, we reviewed the literature on iron ore, flotation and reagents used for the mining industry and a depressant alternative was evaluated, classified as XMC. Bench scale flotation tests indicated that the pH 10.5 showed the best performance and that the XMC was more selective than starch. Similar results were obtained when using the dosing 1500g / t with a reduction in the consumption of amine flotation, the reduction is in the range of 70%. Thus, the replacement of starch by XMC becomes an attractive alternative, as well as the higher degree of sustainability and reducing the use of amines, will remove the starch manufacturing process, preserving it for the food and feed chain.

Submitted by Maurílio Figueiredo (maurilioafigueiredo@yahoo.com.br) on 2013-09-06T21:23:59Z No. of bitstreams: 1 TESE_ EstudoDesenvolvimentoProcesso.pdf: 4456339 bytes, checksum: c73fb0da1e23e3ed23a0d7859ae36574 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2013-10-10T15:40:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE_ EstudoDesenvolvimentoProcesso.pdf: 4456339 bytes, checksum: c73fb0da1e23e3ed23a0d7859ae36574 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-10-10T15:40:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE_ EstudoDesenvolvimentoProcesso.pdf: 4456339 bytes, checksum: c73fb0da1e23e3ed23a0d7859ae36574 (MD5) Previous issue date: 2006 / Este trabalho descreve um processo inovador de tratamento de resíduos siderúrgicos, principalmente lama grossa de aciaria, através de uma técnica inovadora e original que se baseia em uma associação de um bombardeamento ultra-sônico e uma agitação mecânica, com o objetivo de recuperar o conteúdo metálico desses resíduos. Tal processo já se encontra patenteado junto ao INPI. Durante o processo de fabricação do aço, em conversores LD, o ferro líquido projetado na atmosfera oxidante do conversor, solidifica-se sob a forma de pequenas esferas com uma gama variada de tamanhos. Entretanto, nem todas as esferas são perfeitas, pois algumas acabam por não conseguir completar sua esferoidização, devido às condições variadas de tamanho, velocidade de resfriamento e tensões superficiais. Quanto menor o tamanho das partículas esféricas, maior o grau de oxidação das mesmas, formando-se assim uma poeira que, em contato com a água de lavagem, gera um “cimento” ligante, que agrega as demais esferas, com partículas não metálicas inerentes à produção de aço (escória; coque; CaO; etc.). Esta “poeira” preenche inclusive as cavidades de algumas das esferas ocas. Após a lavagem dos gases, a “lama” formada conterá então microesferas de aço (completas e ocas) aglomeradas entre si e com as impurezas, através da ação agregante das partículas finas, aqui denominadas de “poeira”. Esta lama, considerada rejeito industrial, tem um certo custo de estocagem e manuseio. A técnica em questão consiste na aplicação de ondas ultra-sônicas sobre uma polpa, formada pela adição de água à lama grossa proveniente do classificador (parafuso). Este bombardeamento ultra-sônico, promove a dispersão das micropartículas ligantes da lama e, conseqüentemente, atua nas partículas maiores causando sua desagregação e limpando o interior das partículas ocas. Deve-se ressaltar que este processo mantém a integridade das partículas que compõem a lama. A aplicação de ondas ultra-sônicas em uma polpa constituída de materiais de diferentes densidades acelera a precipitação das partículas mais densas. Assim, torna-se necessário uma eficiente macroagitação desta polpa, de forma a manter as partículas em suspensão, permitindo a ação do bombardeamento ultra-sônico e o escoamento completo da polpa, sem entupimento. Após a desagregação, as partículas que compõem a polpa estarão completamente liberadas. A polpa é então encaminhada a uma etapa de concentração gravítica para a recuperação das partículas esféricas de elevado teor metálico (90 a 96% Fe). Os produtos finais das mesas de concentração (concentrados, misto e rejeito) atuam como bons indicadores de controle do processo de fabricação de aço. Esse material quando recuperado evita um impacto ambiental pela descarga de teores de ferro metálico no ambiente, que pode alterar as propriedades físicas e químicas do solo, afetando drasticamente os microorganismos que nele habitam. Este trabalho apresenta também um estudo enfatizado nos microorganismos que compõem a biota e são responsáveis pela capacidade de gerar vida no solo. __________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: This Study describes an original recovery process for the metallic Fe present in the LD steel sludges through the application of ultrasonic waves. It is a very simple, economic and significantly efficient process. Its patent has been duly requested to INPI. During the steel manufacturing process utilizing LD converters, the liquid iron, which is shot into the oxidizing atmosphere of the converter, becomes solid under the form of small spheres widely ranging in size. Their spherical form is determined by a physical principle which rules liquid-gaseous interfaces: the bigger the mass, the smaller the surface area. However, not all spheres will be perfect, since they may not have their sphere-forming process complete, due to the varying conditions of size, cooling speed and surface tensions. The spherical particles bearing a size inferior to a critical value are submitted to a high oxidation degree, so forming dust which generates a bonding “cement” when it gets into contact with the wash water. This cement aggregates the other spheres with non-metallic particles, inherent to steel production (e.g. slag; coke; CaO; SiO2; etc.). This “dust” also fills the cavities of the unfinished spheres. After the gases are washed out, the so formed “sludge” will contain steel microspheres (both complete and unfinished), merged together and also with impurities, through the aggregating action of fine particles, which we name here “dust”. That sludge, considered industrial waste, poses a certain cost for its disposal and handing. Our process consists in applying ultra-sonic waves on the pulp formed by the addition of water to the coarse sludge which comes from the classifier. Such an ultrasonic bombardment pro-motes the dispersion of the bonding particles of the sludge and, consequently, acts over the bigger particles, causing their disaggregation and cleaning the interior of the hollow particles. It should be emphasized that this process keeps the integrity of the particles which constitute the sludge. The application of ultrasonic waves on a pulp constituted by materials of different densities speeds up the precipitation of denser particles. An efficient pulp macroagitation is therefore necessary, in order to keep the particles in suspension and so allowing the ultrasonic bombardment to take effect, as well as the complete flowage of the pulp without any choking. After the disaggregation, the particles which constitute the pulp will be completely liberated. The pulp is then taken to the spirals for concentration and washing out of the spherical particles bearing an elevated metallic content (90 a 96% Fe). The sludge composition and characteristics vary as the blow elapses and also according to the LD operation mode and the kind of steel manufactured. The final products from the concentrating spiral (concentrate, middlings and tailings) are good control indicators of the steel manufacturing process. This material when is recovered avoid an environmental impact that can be caused by discharge of high iron composition particles, that can change the physical and chemical properties of soil, attacking the microorganisms use to live in soil. These work piece show a soil microorganisms study, the biota, they are answerable for the capacity to bring life on the soil.

Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Maurílio Figueiredo (maurilioafigueiredo@yahoo.com.br) on 2014-08-26T19:53:54Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_DesenvolvimentoEquipamentoLaboratório.pdf: 4188151 bytes, checksum: 8d23e138f785c33e9951bab34f9345a0 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2014-08-27T16:04:39Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_DesenvolvimentoEquipamentoLaboratório.pdf: 4188151 bytes, checksum: 8d23e138f785c33e9951bab34f9345a0 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-27T16:04:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_DesenvolvimentoEquipamentoLaboratório.pdf: 4188151 bytes, checksum: 8d23e138f785c33e9951bab34f9345a0 (MD5) Previous issue date: 2011 / Um dos maiores desafios enfrentados pelas empresas de mineração é o desenvolvimento harmonioso entre suas atividades de exploração e a preservação ambiental. A crescente mobilização em torno da ideia de sustentabilidade e proteção ambiental tem motivado o desenvolvimento de legislações mais severas e uma maior pressão popular em torno deste assunto. Assim, as empresas se mostram cada vez mais preocupadas com a disposição de seus resíduos, sendo obrigadas a adotar posturas ambientalmente mais adequadas, reduzindo a produção de resíduos e proporcionando o descarte adequado destes. A presente pesquisa foi desenvolvida no intuito de aprimorar o conhecimento de novas técnicas de disposição dos rejeitos de mineração, através da utilização de fenômenos eletrocinéticos. Tais fenômenos são utilizados visando a otimização do processo de adensamento de solos e resíduos industriais, tais como os rejeitos de mineração. O processo de adensamento eletrocinético ou eletrosmótico se baseia na aplicação de uma diferença de potencial elétrico no interior de uma massa de solo, como consequência há o aparecimento de um fluxo de água induzido pelo campo elétrico no interior do solo. Os mecanismos de transporte envolvidos neste processo são conhecidos como eletrosmose e eletromigração (migração de íons). Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um equipamento de laboratório, denominado célula eletrocinética, que possibilitará o aperfeiçoamento da técnica de adensamento eletrocinético em resíduos de mineração e em solos argilosos, bem como o estudo desta técnica no processo de descontaminação de solos. O programa de ensaios realizados na célula eletrocinética adotado como procedimento de validação da mesma, também é apresentado neste trabalho. Os ensaios de laboratório foram realizados utilizando-se um resíduo industrial proveniente da Mineração de Bauxita de Paragominas (MBP), em Paragominas-PA. Este resíduo denominado rejeito é subproduto do processo de beneficiamento do minério de bauxita, feito pela MBP. Trata-se de um resíduo de granulometria muito fina, e que apresentava um percentual inicial de sólidos da ordem de 31%. Ao final dos ensaios alcançou-se um percentual de sólidos médio da ordem de 60%, demandando para isso um tempo médio de 12 horas. Efetivando assim a validação do equipamento, e apresentando resultados promissores desta técnica de adensamento. __________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: One of the biggest challenges faced by mining companies is the harmonious development of its exploration and environmental preservation. The growing mobilization around the idea of sustainability and environmental protection has fostered the development of more stringent laws and increased public pressure surrounding this issue. Thus companies are becoming increasingly concerned about the disposal of its waste, being forced to adopt more environmentally appropriate postures, reducing and providing the proper disposal of waste. This research was conducted in order to improve the knowledge of new techniques for disposal of mine tailings, through the use of electrokinetic phenomena. Such phenomena are used for optimization of the process of consolidation of soils and industrial wastes such as tailings from mining. The process of electrokinetic or electroosmotic consolidation is based upon the application of an electric potential difference within a mass of soil and as a consequence there is the appearance of water flow induced by the electric field in the soil. The transport mechanisms involved in this process are known as eletroosmosis and electromigration (ion migration). This paper presents the development of a laboratory equipment, called electrokinetic cell, which will enable the development of the technique of electrokinetic consolidation in the mining tailings and clay soils, and the study of this technique in the process of soil decontamination. The test program conducted in electrokinetic cell which was adopted as validation procedure for the cell is also presented in this work. Laboratory tests were conducted using industrial residue from the Mining of Bauxite Paragominas (MBP), in Paragominas-PA. This waste, called tailings, is the byproduct of the process of beneficiation of bauxite, made by MBP. These tailings are fine-grained, and presented initial solid content of 31%. By the end of the trials an average solid content of 58% was reached, taking an average time of 12 hours. Thus, the validation of the equipment was possible, and promising results of this technique of consolidation were shown. __________________________________________________________________________________________

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2015-04-06T17:41:40Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_ConcentraçãoItabiritoSilicoso.pdf: 946932 bytes, checksum: 25a7c9057b358584c7b6613695d2833f (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-04-07T20:45:27Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_ConcentraçãoItabiritoSilicoso.pdf: 946932 bytes, checksum: 25a7c9057b358584c7b6613695d2833f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-07T20:45:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_ConcentraçãoItabiritoSilicoso.pdf: 946932 bytes, checksum: 25a7c9057b358584c7b6613695d2833f (MD5) Previous issue date: 2013 / O objetivo do trabalho foi o estudo de rotas de processo para o possível aproveitamento econômico do itabirito pobre brando, hoje considerado estéril na Mina Casa de Pedra, visando à produção de um pellet feed dentro das especificações químicas para a indústria siderúrgica. Inicialmente foi realizada a caracterização tecnológica das amostras a fim de obter a distribuição granulométrica, mineralogia e composição química. Os resultados desta etapa mostraram que a ocorrência,apesar de se tratar de um ROM, possui parcela significativa de passante em 150 μm, 43%, e 11 % abaixo e 10 μm, o que o caracteriza como brando. A análise química mostrou que a amostra possui 55,07% Fe, 16,68% SiO2, 1,85% Al2O3, 0,64% Mn, 0,046% P e 1,75% PPC. A difração de raios-x da amostra global identificou os minerais: hematita, quartzo, gibbsita, caulinita e goethita. Foramestudadas em escala de bancada quatro rotas de processo. A primeira, uma rota convencional, clássica para a produção de pellet feed, compreendendo as etapas de moagem, deslamagem e flotação catiônica com amostra global, objetivando a produção de um concentrado comercial. Já a segunda, é uma rota alternativaque tem como base a rota 01, porém, adicionando a etapa de concentração magnética de alta intensidade para recuperar o rejeito da flotação a fim de reduzir os teores de Fe dos rejeitos finais na planta, proporcionando assimo aumentoda produção e da recuperação mássica/metalúrgica.A terceirarota compreende as etapas de moagem, deslamagem com auxilio de hidróxido de sódio e flotação reversa com as frações i ( > 44μm) e ii (< 44μm). Por fim a quarta rota que tem como base parte da rota 03, porém a fraçãoii por concentração magnética de alta intensidade. As principais variáveis dos ensaios, tanto globais quanto fracionados, foram: dosagens de depressor, coletor e dispersantena flotação ecampo magnético na concentração magnética. A partir de todas asanálises pode-se concluir que o melhor resultado, considerando apenas etapa rougher, foi alcançado a partir da rota 01 com produção de um concentrado com 68,18% Fe e 1,60% SiO2, 74,2% de recuperação mássica e 87,7% de recuperação metalúrgica. ___________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The objective of this work was the study of process routes for possible concentration of the ItabiritoPobre Brando today considered waste in Mina Casa de Pedra, aimed at producing a pellet feed into the chemical specifications for the steel industry. Initially technological characterization of the samples was performed to obtain the particle size distribution, mineralogy and chemical composition. The results of this phase showed that the sample although it is a ROM, a significant portion has a through at 150 μm 43 % and 11 % below and 10 μm, which is characterized as mild. Chemical analysis showed that the sample had 55.07 % Fe, 16.68% SiO2, 1.85% Al2O3, 0.64 % Mn, 0.046 % P and 1.75% PPC. The X - ray diffraction of the bulk sample identified minerals: hematite, quartz, gibbsite, kaolinite and goethite. Bench scale, were studied four process routes. The first, a conventional, classic route for the production of pellet feed, comprising the steps of grinding,desliming and cationic flotation with bulk sample, aiming at the production of a commercial concentrate . The second is that an alternative route is based on the route 01, but adding the step of high intensity magnetic concentration to recover the flotation tailings to reduce the Fe in the final plant waste, thus providing increased production and mass / metallurgical recovery . The third route comprises the steps of grinding, desliming with the aid of sodium hydroxide and reverse flotation with fractions I ( > 44μm ) and ii ( < 44μm ) . Already the fourth route that is based on part of Route 03, but the fraction fraction ii magnetic concentration of high intensity.The main variables of both global and fractionated trials included doses of depressant, dispersant and collector in flotation and magnetic field in the magnetic concentration. From all analyzes it can be concluded that the best results, considering only rougher stage was reached from the route 01 to produce a concentrate with 68.18% Fe and 1.60% SiO2, 74.2% of mass recovery and 87.7 % metallurgical recovery.