Uma parcela considerável do consumo energético, e consequentemente, dos custos das operações de tratamento de minérios é atribuída a cominuição. O High Pressure Grinding Rolls (HPGR) surge com o apelo de eficiência energética, o que, potencialmente, reduziria os custos operacionais. Nesta pesquisa, esta tecnologia é analisada como uma alternativa à rota convencional de cominuição de óxido de alumínio eletrofundido de um empreendimento em particular, que compreende um complexo circuito de britadores de rolos. Duas amostras de óxido de alumínio eletrofundido, denominadas BT e TB, foram submetidas a ensaios de HPGR (circuito aberto) e de caracterização física (DWT, WI, AI, densidade). Adicionalmente, foram realizadas simulações no software JKSimMet® 6.0 com o objetivo de prever o desempenho do equipamento em circuito fechado e realizar o escalonamento da unidade industrial. As distribuições granulométricas dos produtos dos ensaios de HPGR em circuito aberto e as distribuições granulométricas dos produtos dos circuitos fechados de HPGR simulados foram comparadas às granulometrias do produto requeridas pelo circuito industrial. Avaliou-se, também, o atendimento da vazão mássica requerida. Os resultados demonstram que a rota alternativa baseada no HPGR oferece um expressivo potencial de simplificação do circuito, com uma redução considerável do número de equipamentos de cominuição de 13 para 1, o que, além de, possivelmente, impactar na redução de custos operacionais, facilita o controle da operação. / A considerable portion of energy consumption and, as a consequence, operational costs in mineral processing is associated with comminution. High Pressure Grinding Rolls (HPGR) are appealing for their energy efficiency, which would potentially reduce operating costs. This study evaluates this technology as an alternative to the conventional electrofused aluminum oxide comminution route of a specific plant comprising a complex roll crushing circuit. Two electrofused aluminum oxide samples, called BT and TB, were submitted to HPGR (open circuit) and physical characterization (DWT, WI, bulk density, specific gravity) tests. In addition, simulations were conducted using JKSimMet® 6.0 software, aiming to predict the performance of a closed-circuit equipment and scale-up of an industrial scale unit. Product size distributions of the open-circuit HPGR tests and closed circuit HPGR simulations were compared with the product size distribution required by industrial comminution circuit. The required throughput was also evaluated. Results show that the alternative HPGR route provides a remarkable potential for circuit simplification, while considerably reducing the number of comminution equipments from 13 to 1, which facilitates operational control and possibly reduces operating costs.

Os agregados eletrofundidos são largamente utilizados para a produção de refratários tendo em vista a melhoria geral de propriedades propiciada pelo emprego dos mesmos. Neste trabalho projetaram-se agregados eletrofundidos adequados para aplicação em refratários para a zona de queima de fornos de cimento. Para o projeto dos mesmos foi realizada inicialmente uma avaliação a alta temperatura das reações que ocorrem entre as fases refratárias e as fases presentes no clínquer de cimento Portland, visando identificar os sistemas refratários mais promissores. Em seguida foram realizadas eletrofusões de matérias primas pertencentes a estes sistemas, visando a obtenção de diferentes composições de agregados, cujas características foram avaliadas. A última etapa do desenvolvimento envolveu a escolha de alguns agregados para a formulação de refratários para a zona de queima de fornos de cimento; medindo e comparando as propriedades dos tijolos obtidos com um tijolo refratário padrão de magnésia-espinélio. Agregados pertencentes ao sistema MgO – TiO2 – CaO, mais especificamente ao triângulo de compatibilidade formado pelas fases MgO – Mg2TiO4 – CaTiO3, mostraram características adequadas para o desenvolvimento de refratários para a zona de queima de fornos de cimento. / Electrofused aggregates are largely used in refractory production due to the better performance reached when they are employed. In this work electrofused aggregates were designed for application in refractories for the burning zone of cement kilns. Initially reaction evaluation was conducted aiming the identification of the most prone refractory systems when single refractory phases react with Portland cement phases at high temperatures. In the next step, raw materials of the best refractory systems were electrofused to generate different aggregate compositions. The electrofused aggregates properties were evaluated and the classified ones were used to produce refractory bricks for the burning zone of cement kilns. General characteristics of these bricks were measured and compared with a standard magnesia-spinel refractory. Aggregates of the system MgO – TiO2 – CaO, more specifically aggregates belonged to the compatibility triangle MgO – Mg2TiO4 – CaTiO3, showed suitable characteristics for development of refractories for the burning zone cement kilns.

Os agregados eletrofundidos são largamente utilizados para a produção de refratários tendo em vista a melhoria geral de propriedades propiciada pelo emprego dos mesmos. Neste trabalho projetaram-se agregados eletrofundidos adequados para aplicação em refratários para a zona de queima de fornos de cimento. Para o projeto dos mesmos foi realizada inicialmente uma avaliação a alta temperatura das reações que ocorrem entre as fases refratárias e as fases presentes no clínquer de cimento Portland, visando identificar os sistemas refratários mais promissores. Em seguida foram realizadas eletrofusões de matérias primas pertencentes a estes sistemas, visando a obtenção de diferentes composições de agregados, cujas características foram avaliadas. A última etapa do desenvolvimento envolveu a escolha de alguns agregados para a formulação de refratários para a zona de queima de fornos de cimento; medindo e comparando as propriedades dos tijolos obtidos com um tijolo refratário padrão de magnésia-espinélio. Agregados pertencentes ao sistema MgO – TiO2 – CaO, mais especificamente ao triângulo de compatibilidade formado pelas fases MgO – Mg2TiO4 – CaTiO3, mostraram características adequadas para o desenvolvimento de refratários para a zona de queima de fornos de cimento. / Electrofused aggregates are largely used in refractory production due to the better performance reached when they are employed. In this work electrofused aggregates were designed for application in refractories for the burning zone of cement kilns. Initially reaction evaluation was conducted aiming the identification of the most prone refractory systems when single refractory phases react with Portland cement phases at high temperatures. In the next step, raw materials of the best refractory systems were electrofused to generate different aggregate compositions. The electrofused aggregates properties were evaluated and the classified ones were used to produce refractory bricks for the burning zone of cement kilns. General characteristics of these bricks were measured and compared with a standard magnesia-spinel refractory. Aggregates of the system MgO – TiO2 – CaO, more specifically aggregates belonged to the compatibility triangle MgO – Mg2TiO4 – CaTiO3, showed suitable characteristics for development of refractories for the burning zone cement kilns.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:50:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4224.pdf: 4088163 bytes, checksum: f36f82cf58386b4174743eccaa446df4 (MD5) Previous issue date: 2011-02-12 / The number of successful applications that use optimization models has followed the evolution of the computers, as much in hardware, with more powerful machines, as in software, with more intelligent algorithms. Due to importance of the modeling as a decision support tool, much effort has been made to mathematically describe systems of interest and devise techniques for solving such models. This work presents a detailed description of the operations involved in production planning and control of the electrofused grain industry and proposes the use of exact and heuristic methods to support decisions in such activities, particularly in production scheduling. Several visits were made to companies in this sector and a case study was carried out one of these companies in order to formulate alternatives to increase productivity and improve customer service. Optimizing the production scheduling of electrofused grains is not a simple task mainly because of the scale of the equipment setup times, the diversity of the products, and the narrow orders due dates. Based on the case study, mixed linear programming models that combine known models of process selection and single-stage lot sizing were developed, and a constructive heuristic, local search variants, and a GRASP algorithm were proposed to solve one of the models. Computational results with a real instance and randomly generated instance sets show that the exact methods as well as the heuristics can produce as good or better production scheduling than the ones currently employed by the studied company / O número de aplicações bem sucedidas que utilizam modelos de otimização têm acompanhado a evolução dos computadores, tanto em hardware, com máquinas mais poderosas, como em software, com algoritmos mais inteligentes. Devido à importância da modelagem como ferramenta de apoio à tomada de decisão, muitos trabalhos que exploram formas de representação de problemas e técnicas de solução de modelos vêm sendo desenvolvidos. Este trabalho apresenta uma descrição detalhada das operações envolvidas no planejamento e controle da produção na indústria de grãos eletrofundidos e propõe o uso de modelos e métodos exatos e heurísticos para apoio à tomada de decisões nesta atividade, em particular, na programação da produção. Várias visitas foram realizadas a empresas do setor, e em uma dessas empresas foi empreendido um estudo de caso com o objetivo de formular alternativas para aumento da produtividade e a melhoria do nível de serviço aos clientes. Otimizar a programação da produção de grãos eletrofundidos não é uma tarefa simples, principalmente devido à grandeza dos tempos de preparação dos equipamentos, à diversidade de produtos e às limitações dos prazos de entrega da carteira de pedidos. Com base no estudo de caso, modelos de programação linear inteira mista que combinam modelos clássicos de seleção de processos e dimensionamento de lotes monoestágio foram desenvolvidos, e uma heurística construtiva, duas variantes de busca local, e um algoritmo GRASP foram propostos para resolver um dos modelos. Resultados computacionais com uma instância real e conjuntos de instâncias geradas aleatoriamente indicam que tanto os métodos exatos como heurísticos propostos são capazes de gerar programações da produção tão boas ou melhores do que as atualmente empregadas pela empresa estudada