Orientador: Aulus Cavalieiri Carciofi / Banca: Jane Maria Bertocco Ezequiel / Banca: Fabiano Cesar Sá / Resumo: A adição de água é uma das variáveis que otimiza o processo de extrusão, uma vez que favorece o umedecimento dos ingredientes e transferência de calor, proporcionando o cozimento adequado; ocasiona mudanças na viscosidade e nas características macroestruturais dos kibbles reduzindo o desgaste da rosca extrusora; e se adicionada em quantidades suficientes, diminui a taxa de ocorrência da reação de Maillard. Apesar de sua importância, não se localizaram estudos sobre os melhores intervalos de umidade de processamento para a produção de rações para gatos. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da umidade da massa no canhão da extrusora sobre os parâmetros de processamento, macroestrutura dos kibbles, balanço de massa e energia, gelatinização do amido e teor de lisina reativa em alimentos extrusados para gatos. Uma fórmula padrão para gatos foi extrusada, e durante o processo de extrusão foram adicionadas seis diferentes quantidades de água no canhão extrusor, correspondendo as umidades da massa de 22%, 27%, 30%, 32%, 35% e 37% (tratamentos). O alimento foi produzido em extrusora de rosca simples e as condições de processamento foram estabilizadas para a dieta 22%, não sendo alteradas para as demais dietas. Os parâmetros registrados foram a temperatura do pré-condicionador, temperatura, pressão e produtividade da extrusora. Amostras de ração foram coletados a cada 15 minutos na saída da extrusora, sendo considerado cada coleta uma unidade experimental. A energia mecânic... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The addition of water is one of the variables that maximizes the extrusion process, since it favors the hydration of the ingredients and the heat transfer, providing a proper cooking; it also causes changes in the viscosity and macrostructural characteristics of the kibbles, reducing the wear of the extruder thread; if added in sufficient amounts it decreases the occurrence of Maillard reaction. Despite their importance, there are no studies evaluating the best processing moisture ranges for the production of cat food. The objective of this work was to evaluate the effects of the in-barrel moisture on the processing parameters, kibble macrostructure, mass and energy balance, starch gelatinization and reactive lysine content of extruded foods for cats. A standard formula for cats was extruded, and during the extrusion process six different amounts of water were added to the extruder barrel, corresponding to the moistures of22%, 27%, 30%, 32%, 35% and 37% (treatments).The feed was extruded in a single screw extruder and the processing conditions were stabilized for the 22% diet, they were not changed for the other diets. The productivity, pressure and temperatures of the conditioner and of the extruder were recorded. Feed samples were collected every 15 minutes at the end of the extruder, each sample was considered an experimental unit. The specific mechanical energy and specific thermal energy transferred to the mass were calculated according to Riaz (2007). The reactive lysin... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2015-04-30T17:32:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_ImplicaçõesPropriedadesMineralógicas.pdf: 11857797 bytes, checksum: a797d14c98ee60a6f203b9234090cfe1 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-05-04T15:42:20Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_ImplicaçõesPropriedadesMineralógicas.pdf: 11857797 bytes, checksum: a797d14c98ee60a6f203b9234090cfe1 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-04T15:42:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_ImplicaçõesPropriedadesMineralógicas.pdf: 11857797 bytes, checksum: a797d14c98ee60a6f203b9234090cfe1 (MD5) Previous issue date: 2015 / O presente trabalho compreende os resultados de estudos específicos desenvolvidos sobre as implicações mineralógicas e microestruturais de minério de ferro nos processos unitários de cominuição, filtragem e queima em forno, como fatores de avaliação e controle da qualidade final do produto de pelotização, tendo em vista a otimização da sua produção industrial. Foram caracterizadas amostras das minas de Itabira, Brucutu, Alegria e Fábrica Nova, todas localizadas no Quadrilátero Ferrífero, as quais, são utilizadas no complexo pelotizador de Tubarão localizado em Vitória, no Espírito Santo. As amostras referem-se a diferentes produtos de flotação, de separação magnética e de peneiramento a seco. Características físicas como distribuição granulométrica, densidade, área de superfície específica, além de características mineralógicas como fases minerais, morfologia tridimensional de grão e microestruturas foram determinadas. As características físicas foram determinadas conforme procedimentos utilizados no complexo pelotizador de Tubarão e as características mineralógicas foram determinadas a partir de estereoscópio, microscópio óptico e microscópio eletrônico com o módulo electron backscater difraction. As relações entre as características mineralógicas e os resultados dos testes de moagem permitiram definir os tipos de produto e propor uma relação entre o índice de moabilidade e os tipos morfológicos caracterizados. Posteriormente, foi planejada e implementada uma matriz de experimento a partir de misturas dos produtos para testes nos processos estudados. Também foi caracterizada a mistura desses concentrados que alimentam a pelotização. Em ambos os processos unitários estudados, os testes aconteceram em escala de bancada e piloto. Nos testes de moagem e filtragem as variações mineralógicas causaram impacto, respectivamente, no índice de moabilidade e na umidade da torta retida. Os resultados dos testes de filtragem indicam uma relação entre os valores de umidade e produtividade com os valores de hematita martítica. Já para o teste de compressão das pelotas queimadas, a estatística dos resultados indicaram diferença de compressão entre misturas com diferentes quantidades de goethita. _________________________________________________________________________ / ABSTRACT: This work includes the results of specific studies on the mineralogical and microstructural implications of iron ore in the processes of comminution, filtering and induration process oven as evaluation factors, and control the quality of the final pellet product, with a view to optimizing industrial process. Iron ore samples of the mine Itabira, Brucutu, Alegria e Fábrica Nova were characterized. The samples are different products of flotation, magnetic separation and screening. Grain size distribution, density, specific surface area, mineral phase, morphology and microstructure were determined. The physical characteristics were determined according to industrial procedures of the Tubarão pelletinzing plant in Vitória, Espírito Santo. The mineralogical characteristics were determined with stereoscope, optical microscope and electron backscatter diffraction. The relationship between mineralogy and grinding test were then established after the iron ore characterization. Afterwards, we carried out an experiment using blends of the iron ore plant products to test in the pelletizing process. The blends that feed the pelletinzing plants were also tested with the same purpose. Both tests were accomplished in bench as well as in pilot scale. It was also characterized blends these concentrates that feed pelletinzing. The grinding and filtration tests showed that the mineralogical types exert a strong influence on the grinding index and moisture of the filter cake. A direct relationship arouse from the grinding process in which the morphological types are closely related to the grinding index. Likewise the results of the filtration tests pointed up that the martitic types affect considerably the moisture and therefore the performance of the filtration process. Finally, the compress tests of the fired pellets demonstrate that the proportion of goethite phases in the iron ores affects the cold compression strength results of the pellets.

O uso de aglomerantes na pelotização a quente de minério de ferro visa cumprir duas funções: (1) aumentar a resistência da pelota antes do aquecimento (resistência a verde) e (2) evitar o colapso das pelotas durante a queima, quando a expulsão dos gases gerados pela vaporização de água e de voláteis tende a destruir a pelota. A bentonita é o aglomerante mais empregado industrialmente, e seu mecanismo de ligação no processo de ganho de resistência da pelota já foi amplamente estudado e compreendido. Várias tentativas de substituição da bentonita na pelotização de minério de ferro recorrem ao uso de aglomerantes orgânicos cuja composição apresente propriedades aglomerantes em conjunto com dispersantes. O presente trabalho visou contribuir para o melhor entendimento do mecanismo inerente ao uso de agente coloidisante na aglomeração do material particulado no processo de pelotização, por meio da avaliação da influência dos agentes coloidisantes em comparação aos aglomerantes Peridur® e bentonita no processo de pelotização de concentrado de minério de ferro. Para este fim, foram realizados ensaios de bancada visando a identificação de possíveis ações dos aglomerantes/dispersantes na viscosidade, potencial zeta e grau de dispersão das misturas, bem como a sua influência na liberação/aglomeração dos finos. Os resultados destes parâmetros foram confrontados com os resultados de caracterização das pelotas confeccionadas com os diferentes aglomerantes/ dispersantes pelos quais foi possível identificar que os dispersantes tem forte atuação sobre o conteúdo de finos do concentrado de minério de ferro. A ação principal se dá pela remoção das partículas ultrafinas que recobrem os grãos mais grosseiros presentes na amostra e as dispersam, no caso dos dispersantes, aumentando a disponibilidade do conteúdo de finos <4 µm, principalmente os finos menores que 1 µm (coloides). No caso do aglomerante orgânico, observa-se também essa ação, no entanto, os finos presentes são aglomerados na faixa entre 26 e 4 µm. / The use of binders for iron ore pelletizing is required to: (1) increase the pellet strength before heating (green strength); (2) prevent the collapse of the pellets during firing, when the gases generated by water vaporization could create cracks. Bentonite is the main binder used in industry, and its binding mechanism in iron ore pellets has been widely studied and understood. Efforts to solve the problems of using bentonite in iron ore pelletizing have focused on the use of organic binders whose composition presents dispersant properties. The objective of this study is to evaluate the influence of colloidal agents compared to binders, Peridur® and bentonite, in the pelletizing process of iron ore concentrate aiming to contribute with the understanding the action of these agents in the mechanisms of agglomeration of the pellets. With this goal, bench tests were carried out to identify possible actions of binders/dispersant in the viscosity, zeta potential and degree of dispersion of the mixtures, as well as its influence on the liberation/agglomeration of the fine particles. The results of these parameters were compared with the results of the characterization of the pellets prepared with different binders/dispersants. By this study, it was identified that the dispersant has a strong influence on the fine particle content on the iron ore concentrate. The main action takes place by the removal of ultrafine particles overlying coarser grains in the sample and the scatter, in the case of dispersants, increasing the availability of fine content <4 micrometers. In the case of the organic binder, this action is also observed; however, the fines are agglomerated in the range between 4 and 26 micrometers.

O inchamento de pelotas de minério de ferro, que pode chegar até 400%, é um assunto que desperta interesse da indústria metalúrgica por gerar diversos problemas durante processos de redução. Ele ocorre por dois motivos, a saber, a mudança da estrutura cristalina na transformação da hematita (Fe2O3) para a magnetita (Fe3O4) e o aparecimento de ferro no formato filamentar durante a última etapa de redução. Diversos fatores influenciam o comportamento das pelotas, como a basicidade binária (CaO/SiO2) e o teor de MgO. Foram realizados experimentos para avaliar o efeito destas duas variáveis em suas propriedades físicas, como resistência à compressão e porosidade, e no comportamento das pelotas durante a redução. Os teores de MgO foram de 0%, 1% e 5%, enquanto a basicidade foi de 0,61 a 1,5. Ao adicionar MgO, a porosidade e a redutibilidade aumentam, enquanto o inchamento e a resistência diminuem. Ao adicionar CaO, a porosidade cai por conta da formação de mais fase líquida durante a queima, há diminuição de inchamento. A redutibilidade aumenta até basicidade 1 e depois apresenta uma leve diminuição em basicidade 1,5. / Iron ore pellets swelling, which can reach up to 400%, is a subject that rises concern in metallurgical industry because of the problems it may cause during reduction processes. Several factors can change pellets behavior concerning swelling, such as binary basicity (CaO/SiO2) and the MgO content. Experiments were performed to evaluate the effect of these two variables in the physical properties of the pellets, such as compression strength and porosity, and in their behavior during reduction as well. MgO was added up to 5% and basicity varied in a range from 0.61 to 1.5. Addition of MgO increased porosity and reducibility, while swelling and strength decreased. Addition of CaO caused porosity to decrease because of the formation of more liquid slag during heat treatment. Is also decreased swelling. Reducibility rises when basicity reaches 1.0, but decreases with further increases in CaO content.

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2015-02-25T20:09:53Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação Renata Amorim Nogueira.pdf: 2858132 bytes, checksum: 07bbe89c036ad99a86dafbbd0004f88b (MD5) / Approved for entry into archive by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2015-03-05T20:53:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação Renata Amorim Nogueira.pdf: 2858132 bytes, checksum: 07bbe89c036ad99a86dafbbd0004f88b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-05T20:53:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação Renata Amorim Nogueira.pdf: 2858132 bytes, checksum: 07bbe89c036ad99a86dafbbd0004f88b (MD5) Previous issue date: 2015-02-05 / O Brasil é um dos países que possuem as maiores jazidas de minério de ferro do mundo. Devido aos recursos financeiros envolvidos, mão-de-obra, arrecadação de impostos, envolvimento de atividades logísticas e comercialização exterior, a mineração é uma das principais atividades econômicas do país, envolvendo nesse contexto as plantas de pelotização de minério de ferro. As pelotas de minério de ferro são um dos insumos essenciais utilizados na produção mundial do aço. Compostas essencialmente de óxido de ferro (Fe2O3), são aglomerados com diâmetro que varia de 6,3 a 16 mm, cuja sua produção envolve a combustão para que obtenham a resistência mecânica necessária para serem utilizadas nos alto fornos siderúrgicos. Tal característica impede que as pelotas se quebrem e se transformem em finos, dificultando a permeação do ar através da carga do alto forno e consequentemente reduzindo a eficiência da queima e produção do ferro gusa, o qual é transformado em aço nas etapas posteriores de refino. Para garantir a produção de pelotas com a qualidade desejada, especialmente nos aspectos de composição e resistência mecânica, foi proposta queima controlada em reator de leito fixo simulando as características dos fornos utilizados na indústria. Com os resultados obtidos, foi possível correlacionar nível de temperatura, consumo de O2 e geração de CO2 e resistência à compressão, permitindo o aprimoramento do processo de combustão de pelotas, além de atestar a possibilidade de utilização de outros combustíveis sólidos como alternativas ao gás natural.

Submitted by Stéfany Moreira (stemellra@yahoo.com.br) on 2013-03-06T14:01:11Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_InfluênciaTemperaturaPressão.pdf: 1137386 bytes, checksum: 20600a890a47762b3c753bc2e5660842 (MD5) / Approved for entry into archive by Neide Nativa (neide@sisbin.ufop.br) on 2013-03-12T21:09:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_InfluênciaTemperaturaPressão.pdf: 1137386 bytes, checksum: 20600a890a47762b3c753bc2e5660842 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-12T21:09:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_InfluênciaTemperaturaPressão.pdf: 1137386 bytes, checksum: 20600a890a47762b3c753bc2e5660842 (MD5) Previous issue date: 2007 / Neste trabalho, investigou-se a capacidade de um modelo estatístico em evidenciar interações entre as variáveis e ajudar na compreensão do processo de secagem de pelotas de minério de ferro. As variáveis estudadas foram pressão, temperatura, produção e granulometria da pelota crua. Um projeto de experimento foi desenvolvido para determinar as interações entre as variáveis estudadas para a otimização do processo de secagem. O experimento foi dividido em duas etapas: secagem ascendente e secagem descendente. A secagem ascendente foi divida em dois blocos, com a granulometria das pelotas cruas avaliadas em separado. Depois de realizado e otimizado a etapa da secagem ascendente, o melhor resultado desta etapa serviu de base para a etapa de secagem descendente. A etapa de secagem descendente foi avaliada somente com pelotas na granulometria heterogênea. Foi constatado que alterações nas variáveis, pressão, temperatura, produção e granulometria das pelotas cruas causam um efeito significativo no processo de secagem ascendente e descendente. Por sua vez, algumas variáveis do processo de secagem como permeabilidade do leito e umidade ideal, que não foram consideradas como parâmetros neste estudo, também influenciam os resultados finais do experimento. Verificou-se também, que a variável pressão, exerce uma influência significativa na redução da umidade no processo de secagem ascendente pelotas homogêneas e heterogêneas. Em compensação, há um efeito negativo, que é a redução na resistência mecânica das pelotas cruas e secas. Foi ainda constatado que o fator produção exerce uma influência significativa na redução da umidade nas três camadas de pelotas cruas durante a secagem descendente de pelotas heterogêneas. __________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: In this work, the process of drying pellets was investigated using a statistical methodology. The factors studied were pressure, temperature, production and green pellet size. An experiment project was designed to determine the interactions between the factors and optimize the drying process. The experiment was divided in two stages: up draft drying and down draft drying. The up draft was divided in two blocks. In the first pellets as different sizes were used. After up draft drying optimization, the best test condition was chosen and down draft drying was investigated. The stage of down draft drying was evaluated with only pellets of same size. The factors pressure, temperature, production and green pellets size caused a significant effect in both up draft drying and down draft drying processes. Some variables of drying process, as permeability of the streambed and ideal moisture, which had not been considered as parameters in this study, had influenced in the final results of the experiment. Pressure has a significant influence in the moisture decrease in the process of up draught drying with homogeneous and heterogeneous pellets. However, it has a negative effect causing a decrease of green and fired pellets compression strength. Production has a significant influence in moisture decrease in the three layers of green pellets in the process of down draught drying with heterogeneous pellets.

O uso de aglomerantes na pelotização a quente de minério de ferro visa cumprir duas funções: (1) aumentar a resistência da pelota antes do aquecimento (resistência a verde) e (2) evitar o colapso das pelotas durante a queima, quando a expulsão dos gases gerados pela vaporização de água e de voláteis tende a destruir a pelota. A bentonita é o aglomerante mais empregado industrialmente, e seu mecanismo de ligação no processo de ganho de resistência da pelota já foi amplamente estudado e compreendido. Várias tentativas de substituição da bentonita na pelotização de minério de ferro recorrem ao uso de aglomerantes orgânicos cuja composição apresente propriedades aglomerantes em conjunto com dispersantes. O presente trabalho visou contribuir para o melhor entendimento do mecanismo inerente ao uso de agente coloidisante na aglomeração do material particulado no processo de pelotização, por meio da avaliação da influência dos agentes coloidisantes em comparação aos aglomerantes Peridur® e bentonita no processo de pelotização de concentrado de minério de ferro. Para este fim, foram realizados ensaios de bancada visando a identificação de possíveis ações dos aglomerantes/dispersantes na viscosidade, potencial zeta e grau de dispersão das misturas, bem como a sua influência na liberação/aglomeração dos finos. Os resultados destes parâmetros foram confrontados com os resultados de caracterização das pelotas confeccionadas com os diferentes aglomerantes/ dispersantes pelos quais foi possível identificar que os dispersantes tem forte atuação sobre o conteúdo de finos do concentrado de minério de ferro. A ação principal se dá pela remoção das partículas ultrafinas que recobrem os grãos mais grosseiros presentes na amostra e as dispersam, no caso dos dispersantes, aumentando a disponibilidade do conteúdo de finos <4 µm, principalmente os finos menores que 1 µm (coloides). No caso do aglomerante orgânico, observa-se também essa ação, no entanto, os finos presentes são aglomerados na faixa entre 26 e 4 µm. / The use of binders for iron ore pelletizing is required to: (1) increase the pellet strength before heating (green strength); (2) prevent the collapse of the pellets during firing, when the gases generated by water vaporization could create cracks. Bentonite is the main binder used in industry, and its binding mechanism in iron ore pellets has been widely studied and understood. Efforts to solve the problems of using bentonite in iron ore pelletizing have focused on the use of organic binders whose composition presents dispersant properties. The objective of this study is to evaluate the influence of colloidal agents compared to binders, Peridur® and bentonite, in the pelletizing process of iron ore concentrate aiming to contribute with the understanding the action of these agents in the mechanisms of agglomeration of the pellets. With this goal, bench tests were carried out to identify possible actions of binders/dispersant in the viscosity, zeta potential and degree of dispersion of the mixtures, as well as its influence on the liberation/agglomeration of the fine particles. The results of these parameters were compared with the results of the characterization of the pellets prepared with different binders/dispersants. By this study, it was identified that the dispersant has a strong influence on the fine particle content on the iron ore concentrate. The main action takes place by the removal of ultrafine particles overlying coarser grains in the sample and the scatter, in the case of dispersants, increasing the availability of fine content <4 micrometers. In the case of the organic binder, this action is also observed; however, the fines are agglomerated in the range between 4 and 26 micrometers.

O inchamento de pelotas de minério de ferro, que pode chegar até 400%, é um assunto que desperta interesse da indústria metalúrgica por gerar diversos problemas durante processos de redução. Ele ocorre por dois motivos, a saber, a mudança da estrutura cristalina na transformação da hematita (Fe2O3) para a magnetita (Fe3O4) e o aparecimento de ferro no formato filamentar durante a última etapa de redução. Diversos fatores influenciam o comportamento das pelotas, como a basicidade binária (CaO/SiO2) e o teor de MgO. Foram realizados experimentos para avaliar o efeito destas duas variáveis em suas propriedades físicas, como resistência à compressão e porosidade, e no comportamento das pelotas durante a redução. Os teores de MgO foram de 0%, 1% e 5%, enquanto a basicidade foi de 0,61 a 1,5. Ao adicionar MgO, a porosidade e a redutibilidade aumentam, enquanto o inchamento e a resistência diminuem. Ao adicionar CaO, a porosidade cai por conta da formação de mais fase líquida durante a queima, há diminuição de inchamento. A redutibilidade aumenta até basicidade 1 e depois apresenta uma leve diminuição em basicidade 1,5. / Iron ore pellets swelling, which can reach up to 400%, is a subject that rises concern in metallurgical industry because of the problems it may cause during reduction processes. Several factors can change pellets behavior concerning swelling, such as binary basicity (CaO/SiO2) and the MgO content. Experiments were performed to evaluate the effect of these two variables in the physical properties of the pellets, such as compression strength and porosity, and in their behavior during reduction as well. MgO was added up to 5% and basicity varied in a range from 0.61 to 1.5. Addition of MgO increased porosity and reducibility, while swelling and strength decreased. Addition of CaO caused porosity to decrease because of the formation of more liquid slag during heat treatment. Is also decreased swelling. Reducibility rises when basicity reaches 1.0, but decreases with further increases in CaO content.