[pt] O ferro é extraído sob a forma de minério de ferro, sendo 99 por cento utilizado na indústria siderúrgica. Os documentos normativos existentes indicam a volumetria como à técnica analítica para quantificar o teor de ferro em minério de ferro, com exceção da ISO 9516-1: 2003, que, recomenda a espectrometria de fluorescência de raios-X por comprimento de onda (WDXRF). Na literatura são descritos estudos utilizando a espectrometria de fluorescência de raios-X por dispersão de energia (EDXRF) para quantificar ferro em minério de ferro, mas em nenhuma destas publicações é caracterizada a confiabilidade metrológica e a incerteza de medição, sendo outros aspectos importantes na seleção de um método analítico o impacto económico e tempo de análise. No presente trabalho realizou-se um estudo comparativo de impacto económico, tempo de análise e desempenho metrológico na quantificação de ferro em minério de ferro por meio da técnica de EDXRF, comparando-o com a espectrofotometria de absorção molecular e volumetria (titulação com dicromato de potássio), abrangendo a incerteza de medição e a avaliação de parâmetros de validação para EDXRF. A análise volumétrica foi realizado baseado nas normas ANBT NBR 8577:2011 e ASTM E246:2010. Na espectrofotometria de absorção molecular, adaptou-se o método da ortofenantrolina descrito na norma ABNT NBR 13934:1997. Nas outras técnicas precisam-se da abertura da amostra, na EDXRF, as amostras foram preparadas na forma de pastilha (pó de minério prensado). Os métodos avaliados apresentaram desempenhos metrológicos equivalentes, os melhores indicadores de custo e tempo em longo prazo foram observados para o método por EDXRF na quantificação do teor de ferro em minério. / [en] After its extraction in the form of iron ore, 99 per cent of the iron is employed in the steel industry. The normative documents existents recommend to volumetry as the technical analytic for quantification of iron in iron ore, with the exception of ISO 9516-1: 2003, which recommends the fluorescence spectrometry X-ray wavelength (WDXRF). In literature, there are studies using energy dispersive Xray fluorescence spectrometry (EDXRF) to quantify iron in iron ore, but none of these is characterized by complete validation and measurement uncertainty. Other aspects to be considered when selecting an analytical method are the financial cost and the time for analysis. In this work it is carried out a comparative study of financial cost, time analysis and metrological performance on quantification of iron ore through the EDXRF technique, in comparison with the results obtained by molecular absorption spectrophotometry and volumetry (titration with potassium dichromate), including measurement uncertainty evaluation and some parameter of validation for EDXRF. The molecular absorption spectrophotometry measurements were performed by colorimetric orthophenanthroline method. Unlike the other approaches that require sample preparation with acid, for EDXRF measurements, samples were prepared in tablet form (pressed iron ore powder). The evaluated methods presented equivalent metrological performances on determining iron in ore, but the best long-term outcome for cost was observed in the results obtained by EDXRF method.

[pt] O presente estudo aborda o planejamento operacional de lavra de minério de ferro com alocação dinâmica de caminhões, em um complexo de minas, no Estado do Pará. O objetivo é balancear as taxas de utilização dos recursos logísticos utilizados em operações de extração e transporte de minério de ferro, considerando aumento ou diminuição em suas unidades de uso. Inicialmente, é feita uma revisão da literatura que apresenta como a logística e seus componentes de desempenho se associam a produção de minério de ferro no estado, identificando as principais incertezas dos processos logísticos considerados, além de apresentar o problema operacional de lavra com alocação dinâmica de caminhões e técnicas de simulação e de otimização individualmente, ressaltando seu melhor desempenho em conjunto. Esta revisão respalda a fase de aplicação da Simulação-Otimização, que ocorre em um sistema dinâmico, estocástico e de eventos discretos. A análise consistiu no diagnóstico do sistema produtivo, avaliação dos relacionamentos entre os processos envolvidos, construção de um modelo de simulação a partir dos dados coletados e otimização, verificando-se seus outputs como origem dos cenários a serem propostos na nova simulação, para avaliar as potenciais modificações na utilização dos recursos. A Simulação- Otimização foi executada utilizando-se o pacote de simulação ProModel, que inclui um software de Otimização baseado em Algoritmos Genéticos, o SimRunner. Como resultado, o modelo de Simulação-Otimização foi construído para apoiar decisões estratégicas e operacionais da empresa em estudo, apresentando resultados satisfatórios para o balanceamento das taxas de utilização dos recursos logísticos envolvidos na operação. / [en] The present study highlights the operational mining planning of iron ore with dynamic allocation of trucks in a mining complex in the State of Pará. The goal is to balance the utilization rates of logistical resources used in mining operations and transportation of iron ore, considering the increase or decrease of the number of resources in use. Initially, a literature review presents how the logistics and its performance components are associated with the iron ore production in the State of Pará, identifying uncertainties on key logistics processes, also presenting the operational mining planning with dynamic allocation of trucks and techniques of simulation and optimization individually, highlighting the best setting when considered together. This review endorses the implementation of the Simulation-Optimization phase, which occurs in a dynamic, stochastic and discrete events system. The analysis consisted in the diagnosis of the production system, the evaluation of the relationships between the logistics processes involved, the construction of a simulation model based on the collected data and optimization, verifying their outputs as the source for the scenarios to be proposed in the new simulation to evaluate the potential changes in resource utilization. The Simulation-Optimization was performed using the ProModel simulation package, which includes an optimization software based on Genetic Algorithms, the SimRunner. As a result, the Simulation-Optimization model was built to support strategic and operational decisions of the studied company, presenting satisfactory results to balance the utilization rates of all logistical resources involved in the operation.

[pt] O minério de ferro é um material policristalino oriundo de processos naturais complexos durante tempos geológicos, que dão origem a características intrínsecas e comportamento industrial variado. A grande maioria dos minérios de ferro brasileiro é essencialmente hematítico. A hematita pode ser classificada como lobular, lamelar, granular, microcristalina ou martita. Na industria mineral, esta caracterização é tradicionalmente realizada por operadores humanos a partir de observação de amostras de microscópio ótico, sujeita a grandes variações. Assim, é relevante desenvolver um procedimento que permita a discriminação dos diferentes tipos de hematita e a medida de características tais como o tamanho do cristal. Esta tese propõe um sistema que mede e classifica automaticamente tipos texturais de hematita baseado no processamento e na análise de imagens de microscopia ótica, em campo claro, polarização linear e polarização circular. Foram desenvolvidos rotinas para aquisição, registro,, segmentação, reconhecimento e análise morfológica de cristais hematita. A segmentação automática de cristais de hematita foi baseada no calculo da distância espectral, a fim de controlar o crescimento de regiões partindo das sementes. Os resultados da identificação dos cristais obtidos, tanto nas imagens obtidas com polarização linear quanto com polarização circular, foram muito promissores. Atributos de tamanho e forma dos cristais identificados foram obtidos. Estes dados foram usados como conjunto de treinamento para classificadores supervisionados, permitindo reconhecer as classes de hematita granular, lamelar e lobular. Taxas de acertos globais próximas a 98 por cento forma obtidas, tanto para autovalidação, quanto para avaliação cruzada. / [en] Iron ore is a polycrytalline material created by complex natural process during geological period, wich give rise to intrinsic characteristics and varied industrial behavior. The vast majority of the Brazilian iron ores belong essentially to the hematitic type. Hematite can be classified as lobular, lamelar, granular micro-crystalline or martite. In the mineral industry, the characterion of iron ore and its agglomerates is traditionally developed by human operatorsform the observation of samples under the optical microscop, wich may suffer large variations. Thus, it is important to develop a procedure that allows the discrimation of the different hematite types and the measurement of characteristics suchs crystal size. The present thesis proposes a system for the automatic classification of hematite textural types, based of digital on processing and analysis of optical microscopy images, in bright field, linear and circular polarized light. Routines were developed for the acquisition, registration, recognition and morphological analysis of hematite crytals. The automatic segmentation of hematite crystals was based on calculating the spectral distance, in order to control the region expansion form the seeds. The results regarding the identification of the obtained cystals were very promising. Size and shape attributes were obtained and used as a training set for supervised classifiers, leading to the recognition of granular, lamelar and lobular hematite classes. Global sucess rates close to 98 percent were obtained concerning self-validation as well crossed validation.

[pt] A porosidade e o arranjo espacial dos poros são essenciais para a transferência de calor e para o processo de redução das pelotas de minério de ferro em fornos siderúrgicos. Portanto, a caracterização microestrutural das pelotas torna-se importante para o controle de qualidade do produto final, o aço, auxiliando no entendimento de seu comportamento nos altos-fornos. Atualmente, as técnicas mais utilizadas para a caracterização são a microscopia ótica, que oferece resultados somente bidimensionais e com isso não representa exatamente a realidade; e a Porosimetria por intrusão de mercúrio, na qual utiliza-se mercúrio, que é altamente nocivo à saúde humana, e avalia apenas poros conectados com a superfície. Além disso, são técnicas consideradas destrutivas, ou seja, não é possível fazer outras análises porque há a perda do material. Este trabalho propõe otimizar uma metodologia de caracterização tridimensional de porosidade em pelotas a partir da técnica de Microtomografia Computadorizada de Raios X (microCT) – que é uma técnica não destrutiva e fornece informações tridimensionais, porém apresenta limitações relacionadas ao tempo de análise e resolução – e análise e processamento das imagens geradas. Foi possível caracterizar em 3D a porosidade de amostras cedidas pela empresa Vale, a partir da distribuição espacial e obtenção do volume dos poros, além da discriminação de poros abertos e fechados por uma nova metodologia desenvolvida. Assim, a metodologia de aquisição foi otimizada, alcançando-se uma redução de tempo para todas as análises - foram necessárias 3 horas para a análise de uma pelota inteira. Confirmou-se que a resolução de fato causa grande impacto na caracterização de porosidade em pelotas de minério de ferro, evidenciado na grande diferença entre os percentuais de porosidades medidos nas diferentes resoluções alcançadas: 14,83 por cento para 7,6 micrometros, 23,69 por cento para 4 micrometros e 26,75 por cento para 2 micrometros. / [en] Porosity and pore space arrangement are essential for heat transfer and the reduction process of iron ore pellets in steelworks. Therefore, the pellet microstructural characterization becomes important for the quality control of the final product, steel, helping in the understanding of its behavior in the blast furnaces. Currently, the most used techniques for characterization are optical microscopy, which offers only two-dimensional results and thus does not represent exactly the reality; and mercury intrusion porosimetry that evaluates only pores connected to the surface, and uses mercury, which is highly harmful to human health. Moreover, they are techniques considered destructive as it is not possible to do other analyzes in the same samples, since they are destroyed. This work proposes to optimize a methodology of three-dimensional characterization of porosity in pellets using the technique of x-ray microtomography (microCT). This is a non - destructive technique that provides 3D information, but presents limitations related to the time of analysis and resolution. It was possible to characterize in 3D pellet samples provided by the Vale company, obtaining the porosity and the pore volume distribution. Open and closed porosity was also measured by a new developed methodology. Thus, the acquisition methodology was optimized, reaching a reduction of time for all the analyzes - it took 3 hours for the analysis of an entire ball. It was confirmed that the resolution had a great impact on the porosity characterization of iron ore pellets, evidenced by the great difference between the porosities measured at the different resolutions reached: 14.83 percent for 7.6 micrometers, 23.69 percent for 4 micrometers and 26.75 percent for 2 micrometers.

[pt] Pelotas de minério de ferro são formadas a partir da aglomeração de finos de minério e constituem o principal insumo para o processo de redução na indústria siderúrgica. As frações de fases sólidas e de poros afetam propriedades tais como resistência à compressão, permeabilidade a gases durante o processo de redução, e redutibilidade. No presente trabalho desenvolveu-se um método automático para a identificação e a quantificação automáticas das fases sólidas e poros presentes em pelotas de minério de ferro, mediante a correlação de imagens obtidas por duas técnicas diferentes – microscopia ótica (MO) e eletrônica de varredura (MEV). Imagens em mosaico cobrindo completamente uma seção transversal equatorial da pelota foram capturadas em MO e MEV. Utilizando técnicas de processamento de imagens, as fases e os poros foram identificados e quantificados em cada tipo de imagem. No entanto, cada técnica apresenta limitações na discriminação de certas fases, impedindo uma quantificação completa. Por outro lado, a combinação de imagens dos dois tipos permite discriminar todas as fases. Para isso as imagens de MO e MEV foram automaticamente registradas utilizando pontos de referência homólogos obtidos pela técnica SIFT – Scale Invariant Feature Transform. Após o registro, fases e poros foram individualmente identificadas e quantificadas, levando a resultados muito mais precisos do que os obtidos separadamente. Comparou-se também o resultado de porosidade com o obtido por microtomografia de raios-x (MicroCT). Para isso, um procedimento de correlação identificou a camada de uma tomografia 3D mais similar às imagens de MO ou MEV, foi realizado o registro e mediu-se a fração de área de poros. O valor encontrado foi muito menor na imagem de MicroCT, fato atribuído à pior resolução espacial desta técnica. / [en] Iron ore pellets are formed by an agglomeration process and currently constitute the main source for the reduction process in steel making. The fractions of solid phases and pores directly affect pellets´ properties such as compression resistance, gas permeability during the reduction process, and reducibility. In this work a method for the automatic identification and quantification of phases and pores in iron ore pellets was developed, based on the correlation between images obtained with two different techniques – optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). Mosaic images covering the full equatorial cross section of a pellet were acquired with OM and SEM. Employing digital image processing techniques the phases and pores were identified and quantified in each type of image. However, each imaging technique has limitations in the discrimination of certain phases, preventing a full quantification. On the other hand, the combination of the two types of images allows discriminating all phases. For that, OM and SEM images were automatically registered using homologous reference points obtained with the SIFT – Scale Invariant Feature Transform technique. After registration, phases and pores were individually identified and quantified, leading to much more accurate results than those provided separately by OM or SEM. The porosity was also compared with that provided by x-ray MicroCT. For that, a correlation procedure identified the closest matching MicroCT layer to the OM or SEM images, the image was registered and the pore fraction was measured. The obtained value is much lower for the MicroCT image, what was attributed to the worse spatial resolution of the technique.

[pt] Um dos maiores problemas encontrados na indústria mineral é a perda de material ultrafino em processos convencionais de separação. A operação de floculação seletiva vem sendo estudada para a recuperação destes materiais. Por outro lado, o uso de biossurfactantes no processamento mineral, extraídos de microrganismos, vem apresentando bons resultados para a recuperação deste tipo de material, além de serem biodegradáveis e possuírem baixa toxicidade. Nesta pesquisa, tem-se como objetivo o estudo da floculação seletiva de partículas ultrafinas de hematita contidas em rejeito de minério de ferro usando o biossurfactante extraído da levedura Cândida stellata. Foi realizado um estudo de caracterização envolvendo análise granulométrica, análise química e difração raio-X (DRX). Para avaliar a interação do biossurfactante na superfície dos minerais de hematita e quartzo, foram desenvolvidos estudos de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), potencial Zeta, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e tensão superficial. Para os testes de floculação, realizados por jar test – teste de proveta, avaliou-se a influência do pH, concentração de sólidos e concentração de biossurfactante. A energia de interação foi avaliada através das teorias DLVO e DLVO Estendida (X-DLVO). As análises de espectroscopia no infravermelho (FTIR) e potencial zeta indicaram uma forte adsorção do biossurfactante na superfície da hematita, sendo que o ponto isoelétrico da hematita foi alterado de 5,35 para 3,25. No estudo de tensão superficial do biossurfactante indicou uma concentração micelar crítica (CMC) de 150 mg/L em pH 3, alcançando um valor próximo de 30 mN/m. Durante os ensaios de floculação foi alcançada uma recuperação de 99 por cento de hematita em pH 3, usando 75 mg/L de biossurfactante e uma concentração de sólidos de 0,50 por cento (1,25 g/500 mL). Pelo estudo da energia de interação entre as partículas, devido ao sinal negativo das interações de ácido-base de Lewis, as partículas de hematita flocularam após o contato com o biossurfactante, indicando que houve uma forte interação hidrofóbica entre elas. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que o biossurfactante extraído da levedura Cândida stellata possui uma boa seletividade para a aglomeração das partículas ultrafinas de hematita. / [en] One of the biggest problems encountered in the mineral industry is the loss of ultrafine material in conventional separation processes. The selective flocculation operation has been studied to recover these materials. On the other hand, the use of biosurfactants in mineral processing, extracted from microorganisms, has been showing good results for the recovery of this type of material, in addition to being biodegradable and having low toxicity. In this research, the objective is to study the selective flocculation of ultrafine hematite particles contained in iron ore tailings using the biosurfactant extracted from the yeast Candida stellata. A characterization study was carried out involving particle size analysis, chemical analysis and X-ray diffraction (XRD). In order to evaluate the interaction of the biosurfactant on the surface of hematite and quartz minerals, studies of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Zeta potential, scanning electron microscopy (SEM) and surface tension were developed. For the flocculation tests, performed by jar test, the influence of pH, solids concentration and biosurfactant concentration was evaluated. The interaction energy was evaluated using the DLVO and DLVO Extended (X-DLVO) theories. The infrared spectroscopy (FTIR) and zeta potential analyzes indicated a strong adsorption of the biosurfactant on the hematite surface, with the hematite isoelectric point being changed from 5,35 to 3,25. In the surface tension study of the biosurfactant, it indicated a critical micellar concentration (CMC) of 150 mg/L at pH 3, reaching a value close to 30 mN/m. During the flocculation tests, a recovery of 99 percent of hematite at pH 3 was achieved, using 75 mg/L of biosurfactant and a solids concentration of 0,50 percent (1,25 g). By studying the interaction energy between the particles, due to the negative sign of the Lewis acid-base interactions, the hematite particles flocculated after contact with the biosurfactant, indicating that there was a strong hydrophobic interaction between them. The results obtained in this work indicate that the biosurfactant extracted from the yeast Candida stellata has a good selectivity for the agglomeration of ultrafine hematite particles.

[pt] O níquel é um metal resistente à corrosão, usado em abundância na indústria. No que diz respeito às ocorrências lateríticas, o níquel se encontra distribuído na rede dos minerais de forma substitucional e em baixos teores o que, por sua vez, faz com que operações de processamento mineral se mostrem pouco eficazes para concentração. Desta forma, é fundamental que sejam estabelecidas iniciativas de processamentos químicos para aumento do teor do metal de interesse. Sob essa perspectiva, a presente dissertação de mestrado, por sua vez, se propõe a estuda o desenvolvimento de uma rota de pré-tratamento fundamentada na formação e solubilização seletiva de sulfatos a fim de verificar condições operacionais que permitam o enriquecimento de níquel no material de interesse. Dentro desse contexto, foi conduzido um estudo termodinâmico onde se verificou a viabilidade teórica de se utilizar o sulfato de ferro III como uma fonte de SO4 para formação dos sulfatos Ni, Co, Al, Mg e Ca. O estudo experimental de ustulação foi conduzido em forno mufla em tempos de 30 e 60 minutos, misturas diversas com diferentes proporções de Fe2(SO4)3, em temperaturas variando de 500 graus celsius até 900 graus celsius. A seguir, o produto reacional foi solubilizado em água a 80 graus celsius durante 1 hora. Observou-se a 700 graus celsius para um tempo de residência de 30 minutos, dado um excesso de 30 porcento de sulfato de ferro III, uma recuperação de 34 porcento de níquel, 68 porcento de cobalto e 58 porcento de magnésio, segundo análise em ICP-OES. Um ponto interessante do estudo está associado com a formação de licores de extração sem a presença do ferro, seja ele oriundo das lateritas ou do reagente de ustulação. A rota mostra-se promissora como uma etapa inicial para a processamento, sobretudo no que diz respeito à concentração de mais da metade do conteúdo de Co em uma corrente, particularmente se tratando de um minério rico em Fe e Si. / [en] Nickel is a corrosion resistant metal used in abundance in the industry. Regarding the lateritic occurrences, nickel is distributed in the mineral lattice in a substitutional manner and at low levels, which in turn makes mineral processing operations less effective for concentration. Thus, it is essential that chemical processing initiatives are established to increase the content of the metal of interest. From this perspective, the present master s thesis proposes to study the development of a pretreatment route based on the formation and selective solubilization of sulfates in order to verify operational conditions that allow the enrichment of nickel in the material of interest. In this context, a thermodynamic study was conducted in which the theoretical feasibility of using iron sulfate III as a SO4 source for the formation of Ni, Co, Al, Mg and Ca sulfates was verified. The experimental roasting study was conducted in muffle furnace in times of 30 and 60 minutes, different mixtures with different proportions of Fe2(SO4)3, at temperatures ranging from 500 celsius degrees to 900 celsius degrees. Then, the reaction product was solubilized in water at 80 celsius degrees for 1 hour. It was observed at 700 celsius degrees for a residence time of 30 minutes, given an excess of 30 percent of iron sulfate III, a recovery of 34 percent of nickel, 68 percent of cobalt and 58 percent of magnesium, according to analysis in ICP-OES. An interesting point of the study is associated with the formation of extraction liquors without the presence of iron, whether it comes from laterites or from the roasting reagent. The route is promising as an initial stage for processing, especially regarding to the concentration of more than half of the Co content in a stream, particularly in the case of an ore rich in Fe and Si.

[pt] O presente trabalho tem como objetivo investigar a influência da substituição de frações de areia por rejeito de minério de ferro (RMF) no concreto. Estudaram-se a reatividade do rejeito com o cimento, as variações de porosidade, a trabalhabilidade e o efeito filler do material. Para isso uma série de ensaios químicos, físicos, mecânicos e térmicos foram conduzidos. O RMF foi caracterizado quanto à composição química, granulometria e massa específica. Constatou-se que o material é formado por sílica e hematita e possui massa específica muito próxima à da areia, embora seja uma ordem de grandeza mais fino. Para avaliar a reatividade do RMF confrontou-se os resultados de diversos experimentos. Foram realizados ensaios de compressão axial em pastas de cimento com substituição de 10 por cento, 20 por cento e 30 por cento de cimento por RMF, em diferentes idades. O RMF foi ensaiado quimicamente pelo método Chapelle modificado e o índice de atividade pozolânica foi determinado. Além disso, fragmentos de concreto com RMF, aos 28 e 90 dias, foram ensaiados por termogravimetria e os produtos de hidratação comparados à amostra de referência. O grau de cristalinidade do RMF foi determinado por difração de raios-X. Todas as evidências indicam que o material é inerte. O efeito do RMF na trabalhabilidade do concreto e da pasta de cimento foi avaliado por ensaio de abatimento (slump test) e espalhamento (flow table), respectivamente, e detectou-se um aumento da trabalhabilidade com o aumento da fração de RMF. A porosidade foi avaliada por ensaio de imersão em água no concreto com diferentes frações de RMF, e por ensaio de microtomografia computadorizada, na qual foi determinada a distribuição dos poros. De modo geral, detectou-se tendência de redução da porosidade com o acréscimo do RMF. A resistência mecânica do concreto foi avaliada para substituições de 10 por cento, 20 por cento e 30 por cento de areia por RMF e os resultados foram comparados à substituição das mesmas frações de areia por material inerte, na granulometria do RMF. O efeito filler causou um aumento da resistência, tendo o melhor resultado sido obtido com a fração de 20 por cento de RMF. Também foi avaliado o comportamento à flexão em prismas de concreto com adição de fibras de aço na fração de 30 kg/m cúbicos e 20 por cento de substituição de areia por RMF. Os resultados de cargas máximas, tensões residuais e tenacidade foram, em média, muito próximos nas amostras com RMF e de referência. / [en] The present work aims to investigate the influence of the replacement of sand fractions by iron ore tailings (IOT) on concrete. The reactivity of tailings in the presence of cement, the variation of porosity and workability, and the filler effect of the material were studied. For this purpose, a series of chemical, physical, mechanical and thermal tests were conducted. The IOT was characterized by its chemical composition, particle size and specific weight. It is found that the material is formed by silica and hematite and has a specific weight similar to that of sand, although its grains are ten times smaller. To evaluate the reactivity of the IOT, the results of several experiments were compared. Axial compression tests were performed on cement pastes with replacement of 10 percent, 20 percent and 30 percent cement by IOT at different ages. The IOT was chemically tested by the modified Chapelle test and the pozzolanic activity index was determined. In addition, IOT concrete fragments at 28 and 90 days were tested by thermogravimetry and the hydration products were compared to the reference sample. The degree of crystallinity of the IOT was determined by X-ray diffraction. All evidence indicates that the material is inert. The effect of IOT on the workability of concrete and cement paste was tested by slump test and flow table, respectively, and an increase in workability was detected by increasing the IOT fraction. Porosity was evaluated by the water immersion test on concretes with different IOT fractions, and by computed tomography, which determined the pore distribution. In general, a tendency to reduce porosity was observed as IOT fraction increased. The mechanical strength of the concrete was evaluated for 10 percent, 20 percent and 30 percent sand replacements by IOT and the results were compared to the replacement of the same sand fractions by inert material, in the IOT granulometry. The filler effect caused an increase in resistance, with the best result being the 20 percent IOT fraction. It was also evaluated the flexural behavior in prismatic concrete specimens with addition of steel fibers in the fraction of 30 kg/m cubic and 20 percent of sand substitution by IOT. The results of maximum loads, residual stresses and toughness were on average very similar in the IOT and reference samples.

[pt] A redução por hidrogênio e a decomposição térmica de um minério laterítico saprolítico foram estudadas utilizando a técnica de termogravimetria (TGA). A identificação das fases minerais formadas após o processamento foi feita utilizando as técnicas de difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura acoplada a espectrômetro de energia dispersiva (MEV/EDS). O produto obtido manteve o níquel aprisionado na estrutura do material e forneceu um baixo índice de extração desse metal (em torno de 3 porcento) na etapa de lixiviação amoniacal. Desta forma, novos experimentos de redução foram conduzidos na presença de diferentes reagentes químicos (Na2CO3, S8 e NaCl) visando a aumentar a solubilidade do níquel. Observou-se que todos os reagentes químicos utilizados viabilizaram o aumento da extração de Ni, sendo o maior deles para os testes utilizando 10 porcento de NaCl. Então, experimentos de redução por hidrogênio e decomposição térmica, do mesmo minério, na presença de NaCl, foram feitos utilizando a técnica de termogravimetria, com as fases minerais e alguns produtos gasosos formados sendo identificados utilizando as técnicas de DRX e MEV/EDS. Tais experimentos e caracterizações sugerem que a presença do NaCl no sistema promove a segregação do níquel, e a sua consequente solubilização posterior, em função da ocorrência das seguintes reações: (1o) Redução do óxido de níquel pelo hidrogênio: NiO + H2(g) → Ni + H2O(g); (2o) Formação de HCl: Al2SiO5 + 2NaCl + SiO2 + H2O(g) à 2HCl(g) + 2NaAlSiO4; (3o) Cloração do níquel metálico pelo HCl: Ni + 2HCl(g) → NiCl2 + H2(g);(4o) Redução do cloreto de níquel pelo hidrogênio: NiCl2 + H2(g) → Ni + 2HCl(g). A influência da temperatura e da porcentagem de NaCl no forno de redução no rendimento da etapa de lixiviação amoniacal foram avaliadas e os resultados mostraram que a presença de apenas 1 porcento de NaCl aumentou os valores de extração para níveis próximos de 90 porcento, quando os experimentos de redução foram conduzidos à temperatura de 850°C. / [en] The reduction by hydrogen and the thermal decomposition of a lateritic saprolite nickel ore were studied using the thermogravimetric technique (TGA). The identification of the mineral phases generated after the processing was carried out using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy coupled to a dispersive energy spectrometer (SEM/EDS) techniques. The reduced ore was leached in amoniacal solution and the low value of nickel extraction (≈3 percent) were attributed to the formation of forsterite and enstatite. Thus reduction test were carried out in the presence of chemicals (Na2CO3, NaCl and S8) and the highest extractions values were found for the tests using 10 percent NaCl. Finally, reduction tests on H2 atmosphere in rotary kiln were performed in the presence of NaCl and the product of the reaction was leached in ammoniacal solution. The presence of only 1 percent of NaCl in the furnace increased the nickel extraction values from ≈3 percent to ≈ 90 percent when the experiment was carried out at 850°C. According to the results of X ray diffractometry (XRD) and thermogravimetric analysis (TGA) the presence of NaCl in the system and the reducing atmosphere of H2 promote the segregation of nickel according to the following steps: 1).. Nickel oxide reduction by hydrogen: NiO + H2(g) → Ni + H2O(g). 2) Formation of HCl: Al2SiO5 + 2NaCl + SiO2 + H2O à 2HCl(g) + 2NaAlSiO4. 3). Chlorination of metallic nickel by HCl: Ni + 2HCl(g) → NiCl2 + H2(g). 4). Reduction of nickel chloride by hydrogen: NiCl2 + H2(g) → Ni + 2HCl(g).

[pt] Esta dissertação teve como objetivo desenvolver uma metodologia e aplicá-la à uma cadeia de transporte ferroviário de minério de ferro, de forma a mensurar o impacto da oscilação de preços do minério de ferro nos projetos logísticos envolvendo produção, terminais de carga e descarga, transporte ferroviário e infra-estrutura portuária, de maneira a demonstrar a relevância que a previsibilidade do preço possui no planejamento dos investimentos e na viabilização de projetos em cada etapa da cadeia de exportação desta commodity. Para alcançar o objetivo da pesquisa proposta acima, realizou-se uma breve revisão conceitual dos principais métodos de previsão de preços de commodities e uma descrição dos processos logísticos de cada etapa da cadeia em estudo. Na seqüência, foi apresentado o detalhamento da metodologia e sua aplicação utilizando uma base histórica de preços reais de mercado e custos referenciais da cadeia logística. O resultado da pesquisa permitiu identificar melhor os momentos de risco dos projetos de mineração e aperfeiçoar o processo decisório de investimentos em ativos ferroviários. A nova metodologia permitiu aumentar o nível de precisão da previsão do preço da tonelada de minério de ferro e com isso melhorar o nível de informação sobre a demanda que estimula os projetos logísticos da cadeia envolvida. Foi possível identificar melhor o potencial dos projetos apresentados por empresas de mineração e de empresas entrantes em sua área de atuação, aprimorando a seleção de projetos compartilhados e o processo decisório sobre quais investimentos priorizar no médio e longo prazo. / [en] This work aimed to develop a methodology and apply it to a iron ore railway transport chain in order to measure the impact of transoceanic iron ore price fluctuation in logistics projects involving production, loading and unloading terminals, transport rail and port infrastructure trying to demonstrate the relevance of the market price predictability in the planning of investments and the viability of projects in each step of the supply chain process concerning the exportation of this mineral commodity. To achieve the goal of the research presented above, there was a brief conceptual overview of the main methods of forecasting commodity prices and a description of the logistics processes in each stage of the chain under study. Next, the details of the methodology and its application were presented using a historical basis of real market prices and benchmark supply chain costs. The survey results identified the best moments of risk of mining projects and improve the decision making process of investment in railway assets. The new methodology allowed to increase the assessed level of prediction accuracy of the price per ton of iron ore and thereby improve the level of information that stimulates demand chain logistics projects involved. It was possible to identify the potential of the projects presented by mining companies and new players in their area, improving the selection of projects and shared decision making about which investments to prioritize in medium and long term.