A research report submitted to the Faculty of Engineering and the Built Environment, University of the Witwatersrand, Johannesburg, in fulfilment of the requirements for the Degree of Master of Science in Engineering. May, 2016 / Particle size and size range are among the characteristics that affect the segregation of particles in a jig hence they affect the separation efficiency. The effects of these variables on segregation of particles are not fully understood. This work aimed at contributing to knowledge in this area. To better understand how particle size and size range influence segregation, tests were conducted in which the effects of the density and shape of the particles on segregation were minimized by using as the feed material spherical glass beads of uniform shape and density. Batch experiments of two components systems of various particle sizes were conducted under the same set of jigging conditions: the jigging frequency and jigging time were respectively maintained at 60 cycles per minute and 999 seconds (16.65 minutes). The effect of these operating conditions on segregation was not investigated. At the end of each test run, the jig bed was split into horizontal slices and the composition of each slice was determined. The experimental results showed that below a particle size ratio of 1.50:1, the driving force for the segregation of particles, i.e. the particle size difference, was small hence a low degree of segregation was obtained. The degree of segregation increased above this ratio. However, above the size ratio of 2.00:1, interstitial trickling occurred. With the smaller particles tested (8, 6 and 4mm) poor segregation was observed when the size ratios were of 1.50:1 or less along with what is believed to have been remixing due to convective currents within the jig chamber. It was found that the particle size range had a more pronounced effect on size segregation than the particle size. From the results, it can be said that above a size ratio of about 1.50:1, size segregation is very pronounced. This suggests that density separations of real ores, where both the density and size of particles vary, would be impaired if the particle size range of the material fed to the jig exceeds this ratio. However, this needs further confirmation by testing multiple component systems.

A thesis submitted to the Faculty of Engineering and The Built Environment, University of the Witwatersrand, Johannesburg, in fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Engineering Johannesburg 12 September 2016 / Comminution and leaching unit processes play a major role in extracting valuable minerals from ore. Most of the research reported in the literature has focused on optimising individual unit operations rather than on integrating the whole process. This thesis develops an integrated approach to mineral processing systems and flow sheets and is intended to create a methodology for process synthesis that can be applied throughout the extractive metallurgical industry. This could lead to improved efficiency in the overall process by obtaining optimum recovery and, most important, a reduction in energy and material costs. In order to illustrate the methodology a particular example was chosen, namely optimizing the joint comminution and leaching of a particular gold ore. In this investigation laboratory scale grinding and leaching profiles for a gold feed sample (1700–850 μm) were measured. In a laboratory mill various combinations of grinding media, filling level and ball size were investigated, and of the three ball sizes used (10, 20 and 30mm) breakage was most pronounced for the 20 mm. Thus for instance it was also established that when using a higher filling ( =30%) and a ball size of 30 mm, more energy was consumed but less liberation occurred, thus a lower amount of gold was extracted during a 24-hour leaching period. Finally, the breakage kinetics of the gold ore was looked at. Using a standard population model the breakage and selection function parameters were successfully calculated. An investigation into the dissolution kinetics of gold ore in a solution of NaCN was also done. These were found to depend on the stirring rate, reaction temperature, particle diameter and the concentration of the leachant. The rate increased with the stirring speed, reaction temperature and leachant concentration, but decreased when the particle size was greater. The activation energy for the dissolution was estimated at about 3 kcal/mol. Furthermore, the linear relationship between the rate constant and the reciprocal of the square of the particle size is a strong indication that the gold dissolution process is diffusion-controlled. The experimental results were well-fitted to a shrinking core model. In attempting to understand the results, the researcher carried out a number of experiments that involved an investigation into the relationship between comminution and leaching in terms of energy usage and particle size, the former to establish the most efficient application of energy, and the latter to identify the degree of fineness that would ensure optimal recovery. The Attainable Region (AR) method was then used to establish ways of finding the leaching and milling times required to achieve minimum cost (maximise profit). No work on utilizing the AR technique to minimise the cost of milling and leaching on a real industrial ore has previously been published. The investigation aims to show how the AR technique can be used to develop ways of optimising an industrial process that includes milling and leaching. The experimental results were used to show how this method could be successfully applied to identifying opportunities for higher efficiency when performing these operations. The approach however is general and could in principle be used for any two or more unit operations in determining how the product from one unit should be prepared to feed to the next unit so as to optimize the overall process. / MT2017

Este trabalho analisou, comparativamente, os aspectos operacionais entre as configurações de circuito fechado de moagem em moinhos de bolas, quais sejam, os circuitos direto e inverso. Foram realizadas amostragens no circuito industrial de prémoagem e moagem primária do Concentrador I de Germano, da Samarco Mineração, ora operando sob a configuração inversa, ora sob a configuração direta. Os históricos de dados industriais entre os circuitos dos Concentradores I e II de Germano foram também comparados, para complementação desta análise. Por fim, foram realizados ensaios de moagem em escala de laboratório, simulando ambas as condições. As comparações entre diferentes índices de desempenho selecionou o consumo de energia por tonelada de material gerado abaixo da malha de controle como o mais adequado para avaliar o desempenho dos circuitos. A comparação entre os históricos dos dados industriais dos Concentradores I (operando sob circuito inverso) e do Concentrador II (operando sob circuito direto) mostrou um histórico consistente em que o circuito do Concentrador II apresenta menor consumo energético por tonelada de material gerado abaixo da malha de controle do circuito. Estes resultados foram diferentes daqueles obtidos a partir das amostragens realizadas no circuito industrial da Samarco, os quais indicaram melhor desempenho do circuito inverso. A diferença foi atribuída à etapa de classificação, cujo desempenho determina a alteração ou até mesmo anula os benefícios, conforme demonstram os resultados de simulação posteriores. / This work compared the performance associated to both direct and reverse ball mill closed circuit configurations. Survey campaigns were carried out in both Samarco Mineração industrial plants ie. Concentrator I and Concentrator II. The former includes reverse configured ball mill closed grinding circuit, while the latter is equipped with ball mills under a direct closed configuration. The study comprised laboratory jar tests as well as comparisons between historical data obtained for both industrial plants. The energy consumption per ton of generated product was selected as the most adequate parameter to access the circuit performance. Comparisons based on historical data indicated that the Concentrator II, configured in a direct mode, showed a better performance than Concentrator I. Such a conclusion contrasts with the results obtained from the survey campaign which indicated a better performance for the reverse configuration. Such a difference was associated to the performance of the classification, carried out in cyclones, as demonstrated by simulations conducted on the basis of previously calibrated models.

O sistema produtivo da mineração de ferro é caracterizada por um ciclo de produção longo com processo integrado em série e contínuo, desde a mina até a distribuição. Este último estágio é realizado, em grande parte, por meio do modal aquaviário. Nesse sistema dinâmico e complexo em que as operações portuárias e os processos produtivos são aleatórios, problemas logísticos podem ser identificados, acarretando custos de espera por sobreestadias de navios nos portos, traduzidos em multas, custos de manuseio e manutenção de estoques e custo de vendas perdidas pelo não-atendimento do planejamento de vendas, entre outros. Pela possibilidade da realização de experiências, da observação, da aprendizagem e da avaliação do comportamento do sistema mediante a mudança de estado das variáveis de decisão, tais como, programação da produção e nível de estoque de segurança, bem como a mudança da forma de operação, a construção de um modelo para simulação da operação desse sistema pode ser de grande utilidade na busca das possíveis soluções para maior eficiência do mesmo. O objetivo principal deste trabalho foi construir um modelo de simulação do sistema produtiva do minério de ferro que comercializa produtos acabados no mercado transoceânico e estudar o comportamento desse sistema perante mudança de estado das variáveis representadas pela seqüência de programação da produção, pelo nível de estoque de segurança no sistema e pela mudança na forma de operação. O comportamento do sistema foi avaliado por meio da análise da medida de rendimento global, definida pelo somatório dos custos de manutenção de estoques, de vendas perdidas e de multas por sobreestadia dos navios no porto no horizonte de um ano. O modelo utiliza a técnica de simulação discreta em que foi construída uma lógica para discretizar o processo produtivo, tornando possível simular o sistema contínuo sem perder a integridade dos resultados. O estudo possibilitou avaliar o \"trade-off\" existente entre o custo de vendas perdidas, o custo de \"demurrage\" e o custo de manutenção de estoques, e identificou, dentre os cenários estudados, a forma de operação para o sistema produtiva do minério de ferro que resultou no menor custo. / The iron mining production system is characterized by a long production cycle with in series and continuous integrated processes, from the mine to the distribution. This last stage is largely accomplished by nautical modal. In this dynamic and complex system, which the port operations and the productive processes are aleatory, logistic problems can be identified, generating waiting expenses resulting from the ship?s overstay in the harbors, turned into fines, handling and maintenance costs and lost sales due to the sales planning non-assistance, among others. The construction of a model for operation simulation of this system can be very helpful to find possible solutions for increasing the system\'s efficiency. It will create the possibility of accomplishing experiments, observing, learning, and evaluating its behavior, through changing the status of the decision variables, such as production schedule and safety stock level, as well as changing the operation form. The main goal of this work was to build a simulation model of the iron ore productive system, which commercializes end products in the transoceanic market. It also allows studying the behavior of this system to face status changes of the variables represented by the production schedule sequence, safety stock level in the system and change in the operation form. The system\'s behavior was evaluated through the analysis of the global revenue measure from the system defined by the sum of the stocks maintenance costs, lost sales and overstay fines of ships in the harbor during a whole year. The model uses a discreet simulation technique, which logic was built to detail the productive process, making possible to simulate the continuous system without losing the integrity of the results. The study enabled to evaluate the existing trade-off between the lost sales, \"demurrage\" and stocks maintenance cost, and it identified, among the studied scenarios, the operation form for the iron ore productive system that resulted in lower costs.

A sinterização de finos de minério de ferro é utilizada já há mais de 5 decênios , embora o maior impulso tenha-se verificado na década de 1950-1960. No Brasil, a Companhia Siderúrgica Belgo Mineira foi a pioneira nesses estudos, já em 1938. A literatura cita trabalhos analisando inúmeros fatores no estudo da sinterização, seja quanto aos tipos de equipamentos, às variáveis do processo, às variáveis da mistura a sinterizar, às variáveis do sínter produzido, até recente estudo sobre sinterização semi-redutora . Na presente tese o autor propõe-se a analisar o efeito das variações de algumas características dos combustíveis na sinterização de minério de ferro. Com o levantamento das curvas térmicas (curvas de evolução da temperatura com o tempo, num determinado ponto do interior da carga) o autor pretende analisar certos efeitos das matérias voláteis, da cinza e da reatividade dos combustíveis. Serão, também, verificados os efeitos de pequenas variações de unidade na sinterização, tendo em vista que, em unidades de operação contínua de sinterização, os recentes métodos adotados para controle da umidade da mistura a sinterizar (tais como por sonda de nêutrons e baseado na resistividade elétrica da carga) permitem avaliar o teor de umidade com sensibilidade dentro da faixa de 1%, isto é, com desvio de mais ou menos 0,5% (3), (4). Além do coque, que é o combustível normalmente empregado na sinterização, foram utilizados o carvão metalúrgico de Santa Catarina e o carvão vegetal (de eucalipto). Ênfase maior foi dada ao carvão metalúrgico, por razões que são justificadas logo adiante.O \"carvão metalúrgico\" de Santa Catarina, é o principal produto do beneficiamento do carvão mineral betuminoso das jazidas desse Estado, para emprego na produção de coque, geralmente em mistura com outro carvão importado da mesma categoria. Julgou-se que a possibilidade de aproveitamento desse carvão metalúrgico (não coqueificado) na sinterização, mormente com o encarecimento do carvão importado, ora verificado, poderá representar uma nova solução aos problemas siderúrgicos nacionais, tanto sob ponto de vista econômico, como estratégico e social. Além disso, o desvio de uma parcela do carvão metalúrgico nacional para a sinterização, dentro do critério da mistura com determinada quota de carvão importado, permitirá a operação dos altos fornos com coque de melhor qualidade. / Sem abstracts

O presente trabalho apresenta um equipamento para o processamento de reduções carbotérmicas sob campo de micro-ondas, permitindo pleno controle da potência fornecida e da medida da energia de micro-ondas efetivamente aplicada à carga em processo de redução podendo assim realizar balanços de energia e determinação de taxa de reação com altos níveis de confiança. O equipamento permite, sobretudo, a medida simultânea de temperatura e de massa do material sob redução, e a fácil reprodutibilidade das condições de ensaio. O protótipo opera com um gerador de micro-ondas de 2.45 GHz e potência variável até 3000 W. A amostra é mantida sob atmosfera de argônio. Nos testes operacionais do protótipo procedeu-se à redução carbotérmica de minério de ferro de Carajás, utilizando coque de petróleo como redutor através de pelotas esféricas com massa de 3,5 g e diâmetro de 15 mm. Obtiveram-se curvas cinéticas de redução de minério de ferro e de consumo de energia durante o processo. Os dados colhidos com este protótipo permitiram realizar uma análise da energia de micro-ondas efetivamente consumida na redução do minério. / This work presents of a device for microwave enhanced carbothermic reductions which permits the full control of microwave power irradiated, the measurement of effectively applied microwave power to the charge in process thus performing a high confidence determination of rate of reaction and energy balance. In particular, the simultaneous records of its temperature and mass loss, and good reproducibility of operation parameters, are obtainable. This prototype works with a 2.45 GHz microwave generator with variable power up to 3000 W. Samples are processes under argon gas atmosphere. Operational tests for Carajás iron ore reduction with petroleum coke were performed using spherical pellets with weight of 3,5 g and diameter of 15 mm. Kinetic curves of iron ore reduction and effective consumption of microwave power curves were determined. These results made possible to perform an analysis of actual energy consumption for enhanced microwave iron ore carbothermic reduction.

A pré-concentração consiste no descarte prévio de uma fração da ganga liberada, ou parcialmente liberada, com pouco ou nenhum conteúdo de interesse, antes da alimentação da usina. Tal prática pode levar a uma série de benefícios nas operações subsequentes, como redução do consumo de energia por tonelada de metal produzido, nos casos em que o material rejeitado apresentar WI (work Index) elevado; diminuição do desgaste abrasivo, quando a ganga rejeitada exibir AI (Abrasion Index) alto; além de aumento de recuperação na flotação e eliminação de flutuações no teor da alimentação. Neste sentido, a pré-concentração diminui custos operacionais e aumenta a rentabilidade da usina. Este trabalho teve por objetivo avaliar a aplicabilidade de pré-concentração para o minério de zinco silicatado de Vazante/MG. Em uma primeira etapa foram executados estudos de liberação da ganga no produto de britagem, explorando as propriedades luminescentes do minério. Para isto, imagens de contraste de cores luminescentes foram obtidas e tratadas no Image J. Obteve-se um valor de liberação da ganga da ordem de 85%. Em um segundo momento, foi investigado o desempenho de técnicas de separação densitária e seleção por sensores (ou ore sorting) como alternativas para a pré-concentração do minério de zinco e remoção de ganga carbonática, para isto, foram utilizados ensaios de afunda/flutua em líquidos densos, que simularam uma operação em meio denso, estratificação em jigue e ensaios em sorter com sensor de transmissão de Raios-X de energia dupla (DE- XRT). O melhor resultado foi obtido através do ensaio de afunda/flutua com densidade de separação de 2,95 g/cm³, no qual foi alcançado um descarte de 30% da massa de alimentação como produto flutuado, numa fração -25 +1,18 mm, removendo 60% dos carbonatos (CaO e MgO) e perdendo apenas 2% de zinco. Os ensaios do sorter também apresentaram resultados positivos, com aproximadamente 93% de recuperação metalúrgica de zinco e um descarte de aproximadamente 30% da massa, mas com uma perda de zinco considerável (aproximadamente 5% em teor). Para a jigagem, os resultados indicaram teor de zinco muito elevado no rejeito (aproximadamente 6%). Entretanto, uma jigagem adicional, realizada com uma segunda amostra numa granulometria menor (-12,7 +1,18 mm), proporcionou menores níveis de zinco perdido para o rejeito, apenas 3,6% em teor. Os impactos da pré-concentração na moagem e flotação também foram avaliados. Para isto foram executados ensaios de work index (WI), abrasion index (AI) e flotação com material tal qual (sem passar por pré-concentração) e com o material pré-concentrado de forma a se ter um comparativo. Como não houve variação de WI e nem de AI entre as amostras tal qual e pré-concentrada, a pré-concentração previamente à moagem, não irá impactar no consumo energético e tampouco no desgaste abrasivo, isto se for adotada a estratégia de manter a mesma vazão mássica de alimentação do circuito de moagem para ambas as alternativas. Em linhas gerais, a flotação após a pré-concentração aumentou a produção de concentrado de zinco com uma qualidade superior em termos de recuperação deste metal. Outro impacto positivo observado foi a redução da quantidade de rejeito fino de flotação e, consequentemente, o volume a ser estocado em barragem. / Preconcentration consists of the prior disposal of a fraction of the liberated or partially liberated gangue with low or no content of interest material before plant feed. Such practice can lead to a number of benefits in subsequent operations, such as reducing energy consumption per ton of metal produced, in cases where the rejected material presents a high WI (work index); decreased abrasive wear when the rejected presents high Abrasion Index (AI); increased recovery in flotation and elimination of fluctuations in feed content. Therefore, preconcentration reduces operating costs and increases the profitability of the plant. This work had the objective of evaluating the preconcentration applicability for a silicate zinc ore from Vazante/MG. In the first stage, grind release tests were performed on the crushing product, exploring the luminescent properties of the ore. For this, luminescent color contrast images were obtained and treated in Image J. A gangue release value of the order of 85% was obtained. Second, the performance of densification separation and sensor sorting (or ore sorting) techniques were investigated as alternatives for preconcentration of zinc ore and removal of carbonate gangue, for this, sink/float tests in dense liquids were used to simulate a dense medium operation, as well jig stratification and sorter tests with dual energy X-ray transmission sensor (DE-XRT). The best result was obtained by the sink/float test with separation density of 2.95 g / cm³, in which a 30% discard of the feed mass as a flotation product was achieved, in a fraction -25 +1.18 mm, removing 60% of the carbonates (CaO and MgO) and losing only 2% of zinc. The sorter tests also showed positive results, with approximately 93% metallurgical recovery and a discard of approximately 30% of the mass, but with a considerable loss of zinc. For jigging, the results indicated very high zinc content in the tailings (approximately 6%). However, additional jigging, performed with a second sample at a smaller particle size (-12.7 +1.18 mm), resulted in lower levels of zinc lost to the tailings, only 3.6% in content. The impacts of preconcentration on milling and flotation were also evaluated. For this, work index (WI), abrasion index (AI) and flotation tests were carried out with the material without preconcentration and with the preconcentrated material in order to compare. As there was no variation of WI and AI between the samples, the preconcentration prior to milling will not impact on energy consumption or on abrasive wear, if the strategy of maintaining the same mass flow rate of the milling circuit for both alternatives is adopted. In general terms, flotation followed by a preconcentration strategy can increase zinc production without requiring expansion of the plant\'s capacity. Another positive impact was the reduction of the amount of fine flotation tailings.

O Optical Televiewer (OPTV) é um dispositivo de perfilagem geofísica que produz imagens contínuas e orientadas da parede de furos de sondagem. Imagens geradas por OPTV desempenham um papel auxiliar em campanhas de exploração mineral e na aquisição de informações geotécnicas. A caracterização geológico-geotécnica de maciços rochosos é fundamental para a identificação de condicionantes geológicas e estruturais associadas à estabilidade de escavações em rochas. Várias estruturas existentes no interior dos maciços não são normalmente acessadas via sondagem testemunhada, em função de dificuldade recuperação de testemunho no processo de sondagem e restrições econômicas pelo custo da sondagem. Estruturas como planos de foliação, dobras, sistemas de fraturas, percolação de água no maciço e aberturas podem ser completamente perdidas por uma baixa recuperação de testemunhos. O televisionamento por OPTV serve então para auxiliar na identificação e análise destas zonas de fraqueza existentes nos maciços. Neste trabalho, foram realizadas perfilagens em furos de sondagem executados em minas que fazem parte da ‘Megaestrutura Gandarela’, localizada na porção centro-norte do Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais-Brasil. Feições geológicas de interesse foram retiradas das imagens obtidas com a sonda OPTV e dos dados de geoposicionamento oferecidos pela sonda. Um dos objetivos deste estudo foi a aplicação e avaliação de uma metodologia de aproveitamento do testemunho virtual proposta em publicações recentes, às imagens produzidas por OPTV nas minas Tamanduá e Gongo Soco, situadas no Quadrilátero Ferrífero. Outro objetivo do trabalho foi efetuar a análise de estabilidade cinemática de taludes a partir de estruturas marcadas em imagens de OPTV e compará-la à análise cinemática efetuada a partir das estruturas identificadas no mapeamento geológico estrutural de superfície nas minas em estudo. A marcação das estruturas nas imagens de OPTV e as análises cinemáticas foram realizadas com softwares comerciais (WellCad e Dips). O estudo mostrou que as estruturas marcadas com OPTV reproduzem satisfatoriamente as observações do mapeamento geológico estrutural, podendo gerar estereogramas que, ao menos visualmente, se assemelham aos gerados a partir de descrições litológicas. Constatou-se também que o uso do OPTV é de grande valia como ferramenta auxiliar no processo mineiro, com identificação de estruturas internas que antes não poderiam ser acessadas. / The Optical Televiewer (OPTV) is a geophysical probe device that produces continuous and oriented images of the wall of drill holes. Images generated by OPTV play an auxiliary role in mineral exploration campaigns and in the acquisition of geotechnical information. The geological-geotechnical characterization of rock masses is fundamental for the identification of geological and structural constraints associated with the stability of rock excavations. Several structures inside the massifs are not normally accessed via witnessed probing, due to difficulty retrieval of testimony in the probing process and economic constraints due to the cost of the survey. Structures such as foliation planes, folds, fracture systems, water percolation in the massif and openings can be completely lost due to a low recovery of testimonies. The televising by OPTV serves then to help in the identification and analysis of these zones of weakness existing in the massifs. In this work, profiles were drilled in drilling holes in mines that are part of the 'Gandarela Megastructure', located in the central-north portion of the Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais-Brazil. Geological features of interest were taken from the images obtained with the OPTV probe and the geo-positioning data provided by the probe. One of the objectives of this study was the application and evaluation of a methodology for the use of the virtual testimony proposed in recent publications, to the images produced by OPTV in the Tamanduá and Gongo Soco mines, located in the Quadrilátero Ferrífero. Another objective of the work was to perform the kinematic stability analysis of slopes from marked structures in OPTV images and to compare it to the kinematic analysis carried out from the structures identified in the surface geological mapping in the mines under study. The marking of the structures in the OPTV images and the kinematic analysis were performed with commercial softwares (WellCad and Dips). The study showed that the structures marked with OPTV reproduce satisfactorily the observations of the structural geological mapping, being able to generate stereograms that, at least visually, resemble those generated from lithologic descriptions. It was also verified that the use of OPTV is of great value as an auxiliary tool in the mining process, with identification of internal structures that previously could not be accessed.

O circuito de moagem de Carajás foi originalmente projetado para moagem de sinter feed, obtendose como produto final pellet feed. O processo consiste em etapas de moagem e deslamagem para que se atinjam as especificações de granulometria e área específica. No processo, como um todo, há geração significativa de finos, que são então descartados, acarretando em perdas de material que poderia ser incorporado como produto. O melhor entendimento das características dos vários tipos de minérios, bem como a previsão do desempenho do circuito de moagem em função de tais características permite estabelecer cenários para promover aumentos na recuperação em massa e na produtividade do circuito. O presente trabalho tem por base a caracterização tecnológica dos principais tipos de minério de Carajás e o desenvolvimento de um método para previsão de desempenho do circuito de moagem, em função de tais características. Para o desenvolvimento do método foram realizados ensaios de moagem em bancada e amostragens no circuito industrial. Os resultados dos ensaios de moagem em bancada serviram para definição das condições operacionais em que o ensaio em bancada melhor representou o circuito industrial, denominado ensaio padrão. Os dados obtidos nas amostragens e na caracterização tecnológica serviram de base para a calibração dos modelos matemáticos dos equipamentos de processo. O modelo calibrado constituiu num excelente recurso para previsão de desempenho. O desempenho do circuito de moagem foi avaliado no que se refere à granulometria e área específica dos produtos obtidos. Ainda foram conduzidas simulações pelo ensaio padrão e pelo modelo calibrado integrado do circuito de moagem, que apontam potenciais dos minérios cujo comportamento na moagem era até então desconhecido. Os dois produtos aqui desenvolvidos são, portanto, de aplicação imediata como recursos para previsão de desempenho e melhoria operacional. / Originally designed for sinter feed grinding, the Carajas grinding circuit includes two ball mills in parallel lines in a closed configuration with cyclones. The ground product is further deslimed in hydrocyclone for achieving the final specifications regarding size distribution and surface area. In this process, there is a significant amount of high grade material, not recovered due to overgrind. Ore characterization was here selected for predicting the grinding circuit performance, which in turn was the basis for optimization. The aim of this work is the characterization of the main Carajas ore types as well as the development of a method that includes these characteristics for predicting the grinding circuit performance. Laboratory grinding tests and samplings in the industrial circuit were carried out to predict the grinding circuit performance. The grinding test results were used to set operational conditions in which the laboratory better represented the industrial circuit. Results from industrial sampling and characterization were the basis for fitting the mathematical models. The fitted model was an excellent resource for the prediction of the grinding circuit performance as well as for the grinding test. To assess the grinding performance, products size distribution and surface area were evaluated. Moreover, simulations of the grinding circuit indicated the potential of some ore types. The derived methods were validated as tools for predicting the grinding circuit performance and for operational optimization.

Trois thèmes ont été poursuivis dans la thèse : -On introduit les fonctions symétriques non commutatives dans le cadre des extensions de Ore. On généralise les résultats obtenus par Gelfand, Retakh et Wilson. Notre méthode est en outre plus naturelle et évite l’utilisation des quasi déterminants. -On montre que les factorisations des polynômes de Wedderburn sont en bijection avec des drapeaux complets d’espaces vectoriels provenant de noyaux d’applications polynomiales en des transformations pseudo-linéaires. D’autres résultats, motivés par la théorie des codes, concernent la factorisation dans des anneaux de Ore construits sur des corps finis. On y montre, en particulier, comment se ramener au cas d’un anneau de polynômes classique. -On caractérise l’existence de P.P.C.M. à gauche de polynômes linéaires dans des extensions de Ore sur des anneaux quelconques. Dans ce cadre, une étude détaillée des transformations pseudo-linéaires s’est révélée, une fois encore, un outil indispensable. / Three themes have been pursued in the thesis : We introduce the noncommutative symmetric functions in the frame of Ore extensions. We generalize the results obtained by Gelfand, Retakh and Wilson. Moreover our method is more natural and avoid the use of quasideterminants. We show that the factorizations of Wedderburn polynomials are in bijection with complete flags of vector spaces coming from kernels of polynomial maps in pseudo-linear transformations. Other results, motivated by coding theory, concern the factorizations in Ore extension over finite fields. In particular, we show how to translate factorisations in these rings into factorisations in the usual polynomial rings. We characterize the existence of L.L.C.M of linear polynomials in Ore extensions over general rings. In this frame, a detailed study of pseudo-linear transformations was necessary.