Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-16T07:54:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T18:37:54Z : No. of bitstreams: 1 142051.pdf: 4528657 bytes, checksum: 332a18b7d483d775c6e37d35fe00c327 (MD5)

Durante o período de operação de um empreendimento mineiro, oportunidades de aumento de capacidade produtiva podem gerar ganhos significativos para uma empresa. Para os casos em que se viabiliza maior capacidade de produção da mina deve-se avaliar a capacidade de processamento da usina de beneficiamento, que assim inclui melhorias de desempenho ou expansão mediante adição de equipamentos. Este trabalho contempla a descrição das etapas de amostragem, caracterização do minério, a modelagem do circuito existente e a simulação para aumento da capacidade do circuito de moagem da usina da Mineração Serra Grande da AngloGold Ashanti, situada no município de Crixás no interior de Goiás. Os cenários simulados foram (1) adição de um terceiro moinho de bolas em série aos moinhos existentes, (2) adição de um terceiro moinho de bolas em paralelo ao circuito existente, (3) adição de um moinho vertical para processamento do produto dos dois moinhos de bolas existentes e (4) adição de uma prensa de rolos após o circuito de britagem. O propósito das quatro simulações foi avaliar a viabilidade técnica dos circuitos selecionados mediante modelagem matemática e simulação de processos, assim como dimensionar os novos equipamentos para tal fim. / During operation of the mining cycle, increases the throughput would generate significant capital savings for a company. For cases that enables higher mine production capacity, it must be evaluated plant capacity and also performance improvements or expansion by adding new equipment. This study includes the description of the sampling methodology, the minerals analysis, modeling of the existing circuit and simulation for a possible expansion, specifically for the grinding circuit at Mineração Serra Grande plant of AngloGold Ashanti group, located in Crixás, Goiás. the studied scenarios were: (1) adding a third ball mill in series with existing two ball mills, (2) adding a third ball mill in parallel with existing mills, (3) adding a vertical mill in series with existing mills and (4) adding high pressure grinding rolls to existing mills. The four simulations intend assess the technical feasibility of the circuits selected by mathematical modeling and simulation of processes and design new equipment for this purpose.

Durante o período de operação de um empreendimento mineiro, oportunidades de aumento de capacidade produtiva podem gerar ganhos significativos para uma empresa. Para os casos em que se viabiliza maior capacidade de produção da mina deve-se avaliar a capacidade de processamento da usina de beneficiamento, que assim inclui melhorias de desempenho ou expansão mediante adição de equipamentos. Este trabalho contempla a descrição das etapas de amostragem, caracterização do minério, a modelagem do circuito existente e a simulação para aumento da capacidade do circuito de moagem da usina da Mineração Serra Grande da AngloGold Ashanti, situada no município de Crixás no interior de Goiás. Os cenários simulados foram (1) adição de um terceiro moinho de bolas em série aos moinhos existentes, (2) adição de um terceiro moinho de bolas em paralelo ao circuito existente, (3) adição de um moinho vertical para processamento do produto dos dois moinhos de bolas existentes e (4) adição de uma prensa de rolos após o circuito de britagem. O propósito das quatro simulações foi avaliar a viabilidade técnica dos circuitos selecionados mediante modelagem matemática e simulação de processos, assim como dimensionar os novos equipamentos para tal fim. / During operation of the mining cycle, increases the throughput would generate significant capital savings for a company. For cases that enables higher mine production capacity, it must be evaluated plant capacity and also performance improvements or expansion by adding new equipment. This study includes the description of the sampling methodology, the minerals analysis, modeling of the existing circuit and simulation for a possible expansion, specifically for the grinding circuit at Mineração Serra Grande plant of AngloGold Ashanti group, located in Crixás, Goiás. the studied scenarios were: (1) adding a third ball mill in series with existing two ball mills, (2) adding a third ball mill in parallel with existing mills, (3) adding a vertical mill in series with existing mills and (4) adding high pressure grinding rolls to existing mills. The four simulations intend assess the technical feasibility of the circuits selected by mathematical modeling and simulation of processes and design new equipment for this purpose.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ariane Emi Yonekubo.pdf: 14387414 bytes, checksum: 915c8e68747eb2fccc91d9829eb93469 (MD5) Previous issue date: 2010-09-10 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / Superduplex stainless steels are often used in applications where is necessary high mechanical strength combined with corrosion resistance. They are formed by a ferrite (a) BCC and austenite (g) FCC mixture, have a yield stress about of the double of the austenitic and ferritic stainless steels, larger plasticity that the one of the martensitic and precipitation hardening, high resistance to the intergranular corrosion, pitting and the stress-corrosion cracking. However, during hot deformation, these steels recrystallize forming a lamellar microstructure with anisotropic properties. Through the high energy milling, accomplished with Spex, Attritor and Planetary ball mills, it was aimed to obtain a homogeneous and with fine grains superduplex stainless steel. Initially, in this work, chips were made by machining of a UR 52N+ (UNS S32520) commercial superduplex stainless steel rolled sheet, without previous heat treatment, which will be submitted to the high energy milling adjusting the milling parameters and subsequently it was accomplished the heat treatment at temperatures of 1200 °C e 1250 °C for 1 hour in argon atmosphere and 1200 °C for 1 hour in argon with 2% of hydrogen. The obtained powders were analyzed by scanning electron microscopy, observing that the smaller and more homogeneous particles were obtained by Spex milling for 16 and 32 hour; the compressibility curve showed that after a long time milling, the material can present compaction difficulty and this way, great final porosity. The x ray diffraction presented peaks with a bottom widening due to the small size of the obtained particles. The porosity percentage determined by optical microscopy, reduced after heat treatment at 1200 °C in argon atmosphere with 2% hydrogen, however the scanning electron microscopy showed a fine porosity that could not be observed only in the optical microscopy analysis. The differential scanning calorimetry and the differential thermal analysis showed formation and revertion of strain induced martensite peaks and using atomic force microscopy, magnetic ferrite and paramagnetic austenite phases were observed by a non destructive test. The milling of the chips in Spex milling for 16 hours provided a refined microstructure with equiaxial grains and size of 11 μm after heat treatment at 1200 °C for 1 hour in argon atmosphere. / Aços inoxidáveis dúplex são frequentemente utilizados em aplicações onde é necessária elevada resistência mecânica combinada a resistência à corrosão. São formados por uma mistura de ferrita (a) CCC e austenita (g) CFC, apresentam limite de escoamento cerca de o dobro dos aços inoxidáveis austeníticos e ferríticos, maior plasticidade que a dos martensíticos e dos endurecíveis por precipitação, elevada resistência à corrosão intergranular, à corrosão localizada e à corrosão sob tensão. Porém, durante a deformação a quente, estes aços recristalizam-se formando uma microestrutura lamelar com propriedades anisotrópicas. Através da moagem de alta energia, realizada com moinhos de bolas dos tipos Spex, Attritor e Planetário, objetivou-se obter um aço inoxidável superdúplex de grãos homogêneos equiaxiais e finos. Inicialmente, neste trabalho, foram feitos cavacos por usinagem da chapa laminada de um aço inoxidável superdúplex comercial UNS S32520 (UR 52N+), sem tratamento térmico prévio, os quais foram submetidos à moagem de alta energia acertando-se os parâmetros de moagem e posteriormente realizou-se o tratamento térmico em temperaturas de 1200 °C e 1250 °C, por tempo de 1 hora em atmosfera de argônio, e a 1200 °C por 1 hora em atmosfera de argônio com 2% de hidrogênio. Analisaram-se os pós obtidos por microscopia eletrônica de varredura, observando que as partículas menores e mais homogêneas foram obtidas após as moagens no Spex por 16 e 32 horas; a curva de compressibilidade mostrou que após um tempo muito grande de moagem, o material pode apresentar dificuldade de compactação e desta maneira, maior porosidade final. A difração de raios x apresentou picos com alargamento na base devido ao tamanho pequeno de partículas obtidas. A porcentagem de porosidade, determinada por micrografia óptica, diminuiu após tratamento térmico a 1200 °C em atmosfera de argônio com 2% de hidrogênio,porém a microscopia eletrônica de varredura mostrou uma porosidade fina que não pôde ser observada somente através da microscopia óptica. As análises térmicas por calorimetria exploratória diferencial e por análise térmica diferencial mostraram picos de formação e reversão de martensita induzida por deformação e pela microscopia de força atômica, foram observadas as fases ferrita magnética e austenita paramagnética por ensaio não destrutivo. A moagem dos cavacos em moinho do tipo Spex por 16 horas forneceu uma microestrutura refinada com grãos equiaxiais e tamanho de 11 μm após tratamento térmico a 1200 °C por 1 hora em atmosfera de argônio.

Os moinhos de bolas são equipamentos presentes em plantas de mineração, sendo uma máquina importante no circuito de cominuição de minérios. Em função de inúmeros fatores como, por exemplo, projeto, fabricação, sobrecarga no equipamento, falta de manutenção e procedimentos de operação inadequados, são desenvolvidas descontinuidades nos componentes estruturais desse equipamento. Os componentes estruturais dos moinhos, basicamente, corpo, tampas e munhões, além do custo elevado, possuem prazos de fabricação que podem variar de dois a três anos dependendo da demanda do mercado. Portanto é cada vez mais necessário que as descontinuidades detectadas nesses componentes sejam corretamente avaliadas. Neste trabalho analisaram-se pela mecânica da fratura a criticalidade de descontinuidades, tais como trincas constatadas em um munhão de um moinho de bolas e compararam-se os valores teóricos de taxa de propagação (crescimento) dessas descontinuidades com valores reais obtidos por meio de inspeções periódicas realizadas neste componente. A nucleação das trincas foi causada por falta de lubrificação nos mancais do moinho, gerando esforços térmicos circunferenciais no munhão, em que a temperatura estimada do contato munhão e bucha atingiu a faixa de 100 °C a 150 °C. No período analisado, os resultados obtidos por meio da norma BS7910 mostraram-se mais próximos dos valores reais do que a norma ASME Seção XI, Apêndice A. O tamanho da trinca mais crítica foi aceito pelos critérios da norma BS7910 e aprovado apenas na condição de emergência da norma ASME Seção XI, Apêndice A. / The grinding ball mills are equipments present in mining plants, being important in the ore comminution circuits. Depending on numerous factors, such as, for example, design, manufacturing, overloads, poor maintenance and inadequate operating procedures, flaws are developed in the structural components of this equipment. The structural components of a mill, basically, shell, heads and trunnions, besides high costs, have lead times that might vary from two to three years, according to market demand. Therefore, it becomes increasingly necessary that any flaws in those components to be properly evaluated. This paper analyzed the fracture mechanics of the criticality of flaws, such as cracks observed in a ball mill trunnion and compared the theoretical values of growth rate of these defects with actual values obtained through periodic inspections performed in this component. The cracks nucleation was caused by lack of lubrication in the trunnion bearings, generating circumferential thermal stresses, thus the estimated temperature of the trunnion and bushing contact achieved the range 100 °C to 150 °C. During the analyzed period, the results obtained by the standard BS7910 proved to be closest to the actual values than the standard ASME, Section XI, Appendix A. The most critical crack size was accepted by the criteria of the BS7910 and approved only on emergency condition of ASME Section XI, Appendix A.

Na área de moagem secundária, ou remoagem, a preocupação com a eficiência energética se mostra de extrema importância. Em geral, os consumos específicos desta etapa são superiores aos da etapa primária. Além disso, tem se observado uma tendência de afinamento das granulometrias de moagem nos novos projetos de minerais metálicos, o que leva cada vez mais a uma maior necessidade de gastos nesta etapa, tanto em termos de custos de implantação como de operação. Nos novos projetos que incluem remoagem no Brasil granulometrias de remoagem da ordem de 40 a 20 m têm se mostrado necessárias. Neste contexto, os moinhos tubulares de bolas, adequados para moagem primária, apresentam eficiências decrescentes em termos de aproveitamento de energia, quando são necessários produtos abaixo de 50 m. A fim de avaliar as melhores alternativas tecnológicas disponíveis para estas aplicações de remoagem, este trabalho estudou moinhos de carga agitada, com foco em moinhos verticais. O presente trabalho apresenta e discute os resultados de amostragens em escala industrial com o moinho vertical em quatro usinas em operação no Brasil. Foi desenvolvido também um novo ensaio em escala laboratorial para simular o consumo de energia e a distribuição granulométrica dos moinhos verticais, que se mostrou válido para a aplicação estudada. / Energy efficiency is extremely important in secondary grinding (regrinding) as specific consumption are greater than obtained in primary grinding. Moreover, finer grinding sizes are a trend in new grinding circuits therefore increasing the energy consumption, as well as respective capital and operating costs. In Brazil regrinding sizes between 40 a 20 m are common in greenfield projects. As horizontal ball mills show decreasing efficiency as grinding sizes are finer than 50 m, this work shows regrinding equipment alternatives to ball mills focusing on vertical mills. A number of survey campaigns were carried out on four industrial operations in which vertical mills were installed in the respective regrind circuit. A new batch test was developed and validated to predict the energy consumption and product size distribution associated to vertical mills.

Na área de moagem secundária, ou remoagem, a preocupação com a eficiência energética se mostra de extrema importância. Em geral, os consumos específicos desta etapa são superiores aos da etapa primária. Além disso, tem se observado uma tendência de afinamento das granulometrias de moagem nos novos projetos de minerais metálicos, o que leva cada vez mais a uma maior necessidade de gastos nesta etapa, tanto em termos de custos de implantação como de operação. Nos novos projetos que incluem remoagem no Brasil granulometrias de remoagem da ordem de 40 a 20 m têm se mostrado necessárias. Neste contexto, os moinhos tubulares de bolas, adequados para moagem primária, apresentam eficiências decrescentes em termos de aproveitamento de energia, quando são necessários produtos abaixo de 50 m. A fim de avaliar as melhores alternativas tecnológicas disponíveis para estas aplicações de remoagem, este trabalho estudou moinhos de carga agitada, com foco em moinhos verticais. O presente trabalho apresenta e discute os resultados de amostragens em escala industrial com o moinho vertical em quatro usinas em operação no Brasil. Foi desenvolvido também um novo ensaio em escala laboratorial para simular o consumo de energia e a distribuição granulométrica dos moinhos verticais, que se mostrou válido para a aplicação estudada. / Energy efficiency is extremely important in secondary grinding (regrinding) as specific consumption are greater than obtained in primary grinding. Moreover, finer grinding sizes are a trend in new grinding circuits therefore increasing the energy consumption, as well as respective capital and operating costs. In Brazil regrinding sizes between 40 a 20 m are common in greenfield projects. As horizontal ball mills show decreasing efficiency as grinding sizes are finer than 50 m, this work shows regrinding equipment alternatives to ball mills focusing on vertical mills. A number of survey campaigns were carried out on four industrial operations in which vertical mills were installed in the respective regrind circuit. A new batch test was developed and validated to predict the energy consumption and product size distribution associated to vertical mills.

Os moinhos de bolas são equipamentos presentes em plantas de mineração, sendo uma máquina importante no circuito de cominuição de minérios. Em função de inúmeros fatores como, por exemplo, projeto, fabricação, sobrecarga no equipamento, falta de manutenção e procedimentos de operação inadequados, são desenvolvidas descontinuidades nos componentes estruturais desse equipamento. Os componentes estruturais dos moinhos, basicamente, corpo, tampas e munhões, além do custo elevado, possuem prazos de fabricação que podem variar de dois a três anos dependendo da demanda do mercado. Portanto é cada vez mais necessário que as descontinuidades detectadas nesses componentes sejam corretamente avaliadas. Neste trabalho analisaram-se pela mecânica da fratura a criticalidade de descontinuidades, tais como trincas constatadas em um munhão de um moinho de bolas e compararam-se os valores teóricos de taxa de propagação (crescimento) dessas descontinuidades com valores reais obtidos por meio de inspeções periódicas realizadas neste componente. A nucleação das trincas foi causada por falta de lubrificação nos mancais do moinho, gerando esforços térmicos circunferenciais no munhão, em que a temperatura estimada do contato munhão e bucha atingiu a faixa de 100 °C a 150 °C. No período analisado, os resultados obtidos por meio da norma BS7910 mostraram-se mais próximos dos valores reais do que a norma ASME Seção XI, Apêndice A. O tamanho da trinca mais crítica foi aceito pelos critérios da norma BS7910 e aprovado apenas na condição de emergência da norma ASME Seção XI, Apêndice A. / The grinding ball mills are equipments present in mining plants, being important in the ore comminution circuits. Depending on numerous factors, such as, for example, design, manufacturing, overloads, poor maintenance and inadequate operating procedures, flaws are developed in the structural components of this equipment. The structural components of a mill, basically, shell, heads and trunnions, besides high costs, have lead times that might vary from two to three years, according to market demand. Therefore, it becomes increasingly necessary that any flaws in those components to be properly evaluated. This paper analyzed the fracture mechanics of the criticality of flaws, such as cracks observed in a ball mill trunnion and compared the theoretical values of growth rate of these defects with actual values obtained through periodic inspections performed in this component. The cracks nucleation was caused by lack of lubrication in the trunnion bearings, generating circumferential thermal stresses, thus the estimated temperature of the trunnion and bushing contact achieved the range 100 °C to 150 °C. During the analyzed period, the results obtained by the standard BS7910 proved to be closest to the actual values than the standard ASME, Section XI, Appendix A. The most critical crack size was accepted by the criteria of the BS7910 and approved only on emergency condition of ASME Section XI, Appendix A.

Este trabalho de pesquisa almeja diagnosticar uma área do município de Porto Alegre, que apresenta uma grande problemática de uso e ocupação do solo. Uma área que apresenta grandes declividades e degradações ambientais que acarretam riscos a população residente, e também concentra um grande contingente da população do município em condições precárias de habitação e sanidade. Estes problemas ambientais estão relacionados principalmente com a contaminação de mananciais superficiais e subterrâneos em razão do inadequado saneamento, inundações urbanas devido à ocupação de áreas de várzea e desenvolvimento da drenagem urbana totalmente imprópria, ampliando os problemas. Além disso, verifica-se a inapropriada disposição de material sólido e a ocorrência de acidentes geológicos, comumente associados a movimentos de massa, como escorregamentos e rolamentos de blocos, que são os efeitos resultantes em áreas de elevada declividade e ocupação irregular, características marcantes da área de interesse desta pesquisa. A sub-bacia hidrográfica em estudo está localizada na porção central do município de Porto Alegre, constituindo uma sub-bacia do arroio Dilúvio pela sua margem, apresentando ocupação urbana de jusante para montante, em direção aos topos dos morros. Este trabalho de pesquisa tem como objetivo principal realizar um diagnóstico ambiental através da compartimentação da paisagem, analisando suas características físicas e suas dinâmicas, correlacionando à ocupação urbana sobre esta sub-bacia e seus possíveis processos de degradação, assim como os riscos ambientais inerentes. O conceito de paisagem como fator de integração de parâmetros físicos, bióticos e socioeconômicos, tem sido utilizado em estudos de impactos ambientais em diferentes empreendimentos, com importantes resultados, o que leva necessariamente ao reconhecimento da vulnerabilidade e potencialidade da natureza, segundo as diferentes unidades de paisagem. Busca-se, portanto, a compreensão integrada dos componentes da análise. A análise integrada parte de cada unidade de paisagem identificada, desenvolvendo o diagnóstico de acordo com suas características, identificando, a partir da dinâmica apresentada, as degradações existentes, em desenvolvimento ou possíveis, assim como os riscos ambientais. / This research work aims to diagnose an area of the municipality of Porto Alegre, which presents a major problem of soil usage and occupation. An area that features large declividades and environmental degradations that entail risks the resident population, and also concentrates a large contingent of the population of the municipality in precarious conditions of housing and health. These environmental problems are mainly related with the contamination of surface and underground water sources in reason of inadequate sanitation, urban floods due to the occupation of lowland areas and development of urban drainage totally unfit, extending the problems. In addition, the inappropriate disposal of solid material and geological accidents, commonly associated with mass movements, such as slip and blocks, which are the effects resulting in areas of high slope and irregular occupation, striking features of this area of interest search. The Sub-basin under study is located in the central portion of the municipality of Porto Alegre, constituting a sub-basin of the Deluge by its margin, showing urban occupation of downstream to upstream, toward the tops of hills. This research work has as main objective to perform an environmental diagnosis through the subdivision of the landscape, analyzing its physical characteristics and their dynamics, correlating to urban settlement on this sub-basin and their possible degradation processes, as well as environmental risks inherent. The concept of landscape as a factor of integration of physical, biotic and socio-economic parameters, has been used in studies of environmental impacts in different ventures, with important results, which necessarily leads to the recognition of the vulnerability and potentiality of nature, according to the different landscape units. Therefore search the integrated understanding of the components of the analysis. The integrated analysis of each landscape unit identified, developing the diagnosis according to its characteristics, from identifying the dynamics presented, the existing degradations or development possible, as well as environmental risks.

Este trabalho de pesquisa almeja diagnosticar uma área do município de Porto Alegre, que apresenta uma grande problemática de uso e ocupação do solo. Uma área que apresenta grandes declividades e degradações ambientais que acarretam riscos a população residente, e também concentra um grande contingente da população do município em condições precárias de habitação e sanidade. Estes problemas ambientais estão relacionados principalmente com a contaminação de mananciais superficiais e subterrâneos em razão do inadequado saneamento, inundações urbanas devido à ocupação de áreas de várzea e desenvolvimento da drenagem urbana totalmente imprópria, ampliando os problemas. Além disso, verifica-se a inapropriada disposição de material sólido e a ocorrência de acidentes geológicos, comumente associados a movimentos de massa, como escorregamentos e rolamentos de blocos, que são os efeitos resultantes em áreas de elevada declividade e ocupação irregular, características marcantes da área de interesse desta pesquisa. A sub-bacia hidrográfica em estudo está localizada na porção central do município de Porto Alegre, constituindo uma sub-bacia do arroio Dilúvio pela sua margem, apresentando ocupação urbana de jusante para montante, em direção aos topos dos morros. Este trabalho de pesquisa tem como objetivo principal realizar um diagnóstico ambiental através da compartimentação da paisagem, analisando suas características físicas e suas dinâmicas, correlacionando à ocupação urbana sobre esta sub-bacia e seus possíveis processos de degradação, assim como os riscos ambientais inerentes. O conceito de paisagem como fator de integração de parâmetros físicos, bióticos e socioeconômicos, tem sido utilizado em estudos de impactos ambientais em diferentes empreendimentos, com importantes resultados, o que leva necessariamente ao reconhecimento da vulnerabilidade e potencialidade da natureza, segundo as diferentes unidades de paisagem. Busca-se, portanto, a compreensão integrada dos componentes da análise. A análise integrada parte de cada unidade de paisagem identificada, desenvolvendo o diagnóstico de acordo com suas características, identificando, a partir da dinâmica apresentada, as degradações existentes, em desenvolvimento ou possíveis, assim como os riscos ambientais. / This research work aims to diagnose an area of the municipality of Porto Alegre, which presents a major problem of soil usage and occupation. An area that features large declividades and environmental degradations that entail risks the resident population, and also concentrates a large contingent of the population of the municipality in precarious conditions of housing and health. These environmental problems are mainly related with the contamination of surface and underground water sources in reason of inadequate sanitation, urban floods due to the occupation of lowland areas and development of urban drainage totally unfit, extending the problems. In addition, the inappropriate disposal of solid material and geological accidents, commonly associated with mass movements, such as slip and blocks, which are the effects resulting in areas of high slope and irregular occupation, striking features of this area of interest search. The Sub-basin under study is located in the central portion of the municipality of Porto Alegre, constituting a sub-basin of the Deluge by its margin, showing urban occupation of downstream to upstream, toward the tops of hills. This research work has as main objective to perform an environmental diagnosis through the subdivision of the landscape, analyzing its physical characteristics and their dynamics, correlating to urban settlement on this sub-basin and their possible degradation processes, as well as environmental risks inherent. The concept of landscape as a factor of integration of physical, biotic and socio-economic parameters, has been used in studies of environmental impacts in different ventures, with important results, which necessarily leads to the recognition of the vulnerability and potentiality of nature, according to the different landscape units. Therefore search the integrated understanding of the components of the analysis. The integrated analysis of each landscape unit identified, developing the diagnosis according to its characteristics, from identifying the dynamics presented, the existing degradations or development possible, as well as environmental risks.