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By Allison de Sá Barreto Ferreira

O objetivo deste trabalho consiste em estudar o perfil térmico da carcaça metálica inferior do Forno Elétrico a Arco (FEA) durante o processo de produção de aço, sugerindo adição de aletas na geometria a fim de obter maior troca de calor e diminuição na temperatura de trabalho da carcaça metálica inferior do FEA. Assim, analisou-se a influência do ciclo térmico do processo por meio de acompanhamento termográfico e simulações computacionais via Método de Elementos Finitos. Posto isto, as modificações propostas, depois de testadas e analisadas por meio de um acompanhamento termográfico, denotaram eficiência de tal maneira que resultou em uma diminuição de aproximadamente 60ºC da temperatura na carcaça metálica inferior do FEA.

Oct 30, 2017

By Antônio Carlos Simões de Santana Filho

Este trabalho propõe a utilização de simulação computacional adotando princípios de volumes finitos para avaliação do escoamento gasoso em torre de apagamento de coque. Tal simulação poderá fornecer dados, favorecendo a aplicação de tecnologias para redução e controle de emissões de material particulado no período do banho do coque, assim como estimar as variações e características da pluma emitida com a instalação de dispositivos de controle ambiental. Neste estudo são destacados os principais fatores para aplicação da simulação computacional, considerando as condições de contorno; modelos de evaporação; propriedades termofísicas e previsão de saída. Como variáveis de entrada para o modelo apresentado, foram selecionadas a concentração e granulometria do material particulado de vapor d’água da torre de apagamento de coque, através de ensaio de isocinética; as características físico-químicas da água de apagamento; as condições estruturais da torre de apagamento de coque e ciclos de apagamento de coque. Para validar a proposta apresentada, são mostrados resultados baseados nas simulações com o modelo computacional proposto.

Oct 30, 2017

By Rodrigo Camargos Barroso

Os fenômenos de solidificação no lingotamento contínuo são altamente dependentes da velocidade de lingotamento e das condições de extração de calor do molde. Por sua vez, equipamentos como os agitadores eletromagnéticos, alteram significativamente o escoamento na região do molde, influenciando o perfil térmico e ajudando na redução do calor de superheat. Simular simultaneamente o escoamento, o transporte de energia e a solidificação é um dos objetivos deste trabalho. O modelo emprega o software Ansys/Fluent e é aplicado ao lingotamento contínuo de moldes redondos. Como resultado, obteve-se os mapas de temperatura e a espessura de casca na saída do molde para diferentes velocidades de lingotamento e correntes de agitação. Experimentos realizados em planta buscam comprovar as previsões do modelo. Espera-se, por fim, criar um padrão operacional no lingotamento contínuo buscando otimizar o uso do agitador eletromagnético em função da velocidade de lingotamento e da temperatura de superheat.

Jul 30, 2018

By Fernando O. Boechat

Com a redução da oferta de minério granulado de boa qualidade no mercado mundial e as restrições ambientais à sinterização, as pelotas de minério de ferro passaram a ocupar um papel importante como matéria prima para produção de ferro primário. Entretanto, embora apresentem maior resistência à degradação, as pelotas ainda sofrem com este problema, embora em menor magnitude, quando comparadas com granulados. Pode-se identificar a degradação das pelotas de minério de ferro em duas etapas, durante o manuseio e sob redução. Uma vez que vários estudos já analisaram a degradação durante o manuseio, a degradação durante a redução torna-se um assunto relevante e pouco explorado. Assim, o presente trabalho avaliou as energias envolvidas no movimento da carga ao longo de um forno de redução direta do tipo Midrex, usando o método dos elementos discretos. Para isso, foi utilizado o software EDEM® para obtenção das energias dissipadas durante as colisões das partículas. Aplicando estas energias ao modelo mecanicista proposto por Tavares e Carvalho [4] para fragmentação das partículas foi possível estimar a taxa de geração de finos no interior do forno. Estes resultados foram utilizados na previsão da degradação mecânica de pelotas no interior do forno, que previu a geração de 1,2 a 2,6% de finos gerados em um forno Minimod®, dependendo das premissas usadas.

Aug 1, 2018

By Rodrigo Cesar de Miranda

A importância de descrever o processo de beneficiamento por um modelo matemático tem sido apresentada por vários pesquisadores. O principal benefício é o controle e a otimização do processo dentro de uma situação industrial. O modelo seria capaz de prever determinada variável de controle do processo a partir de dados conhecidos. Assim, a simulação dinâmica representa um marco no campo da otimização de processos minerais. Essa tecnologia de simulação tem uma ampla aplicação no estudo de processos, o que permite a obtenção do seu conhecimento e domínio operacional. Além disso, possibilita melhores definições nas etapas de projeto, além de realizar uma análise de confiabilidade mais realista. O presente trabalho consiste em realizar uma análise de confiabilidade, através da simulação dinâmica, para entender como as paradas não-programadas influenciam a produção de uma planta de beneficiamento de ferro. Ainda, visa entender o desempenho fenomenológico dos equipamentos de acordo com a entrada de diferentes tipos de minérios e também como são suscetíveis a condições climáticas.

Aug 17, 2017

By Vagner Silva Guilherme

Na busca de novas tecnologias para o processo de sinterização de minério de ferro, a recirculação dos gases de saída do processo podem proporcionar algumas vantagens em relação ao processo convencional. Para tal estudo, foi utilizado um modelo multi-fásico de sinterização para a avaliação da recirculação dos gases de saída do processo. Foram analisados cinco casos de recirculação dos gases de saída, do processo de sinterização, visando, sempre uma operação estável do processo. Os resultados de simulação indicam alargamento da frente de combustão com a recirculação dos gases de saída e a possibilidade da redução do consumo do combustível sólido. Como resultado, houve aumento da fração de cálcio-silicatos, proporcionando melhoria da redutibilidade do sínter, além da redução da emissão de CO2 e PCDD/Fs na máquina de sínter.

Aug 1, 2018

By Kássio Nogueira Cançado

A perda de temperatura das barras de aço no intervalo entre a saída do forno e a entrada do laminador é fator determinante no processo de laminação e na qualidade do tubo produzido. O estudo feito tem como objetivo modelar matematicamente o resfriamento destas barras durante o transporte entre o forno e o laminador, permitindo avaliar a temperatura mínima necessária para desenfornamento e também o máximo tempo de transporte sem comprometer o processo de laminação, possibilitando um melhor setup dos equipamentos reduzindo os custos de produção. Os resultados obtidos com o modelo matemático de resfriamento foram comparados com valores reais de temperatura coletados através de campanhas de medições com termopares instalados em uma barra e com medições de pirômetro. Valores de temperatura foram coletados com termopares em barras de 270, 230 e 180 mm de diâmetro. As medições com pirômetros foram feitas em barras de 180 mm de diâmetro. O modelo de resfriamento apresentou para todos os casos erro relativo às medições inferiores a 3%.

Aug 17, 2017

By Leandro Miranda Nascimento

A maior parte da produção mundial de aço passa pela conversão de minério de ferro em grandes altos-fornos, tendo o coque como uma das matérias-primas. Por um lado, boas propriedades mecânicas a quente do coque, como o CSR e CRI, são necessárias para que o consumo de coque seja o mínimo, pois é também, junto com os óxidos de ferro, um dos maiores componentes dos custos variáveis do ferro gusa. As misturas dos vários tipos de carvões minerais utilizados exigem a participação de uma fração Hard, a mais cara e com maior poder de coqueificação, e de uma fração Soft, mais barata e inerte. Logo, quanto maior for a participação do Hard mais caro será a mistura a ser coqueificada. Uma maneira de aumentar a fração de Soft na mistura de carvões, reduzindo o custo da mistura, e ainda assim obter um coque com boa qualidade é aumentar a densidade a granel da mistura. Para isso alguns métodos já são empregados com sucesso, como o Stamp Charging e a Briquetagem Parcial. Este artigo apresenta um novo método, que consiste na densificação da mistura de carvões dentro do forno via dispositivos de vibração. Foram realizadas simulações físicas a frio e em escala reduzida para avaliar o potencial de aumento de densidade a granel da técnica. Os resultados mostram um ganho de aumento de 30% da densidade a granel da mistura.

Aug 17, 2017

By Patrícia de Fátima Rodrigues

Neste trabalho, a técnica de ensaios de torção a quente foi utilizada na simulação física do processo de laminação a quente do produto fio-máquina. Foram realizados ensaios em dois tipos de aços, a saber, um aço baixo carbono (BC) e outro aço ultrabaixo carbono (UBC). A realização dos ensaios de torção a quente, sob condições próximas ao processamento industrial, ou seja, utilizando parâmetros de processo como taxa de deformação, temperatura e tempo entre passes, fornecidos pelo fabricante do laminador, possibilitou evidenciar os mecanismos de amaciamento destes aços. Foram obtidas as curvas de escoamento para as condições propostas e realizadas análises metalográficas para avaliar as microestruturas resultantes. A partir dos resultados obtidos pode-se concluir que ambos os aços apresentaram bom desempenho na laminação do fio-máquina. Em particular, o aço ultrabaixo carbono mostrou-se capaz de suportar as condições de processamento impostas nas simulações, o que torna viável sua possível aplicação no mercado de produtos de aços longos.

Aug 16, 2017

By Bernardo Martins Braga

O desgaseificador RH é um reator de refino secundário bem estabelecido. Nesse equipamento, gás inerte é usado para promover a circulação de aço entre a panela de aciaria e uma câmara de vácuo. A predição correta da dispersão de gás na perna de subida do RH é importante para a modelagem confiável do processo. O presente trabalho estudou a penetração de gás na perna de subida do RH por meio de modelos físico e matemático. No estudo, foram considerados apenas um ou dois bicos injetores e vazões de gás, por bico, entre 5l/min e 50l/min. Para as condições com um bico injetor, os resultados das duas abordagens mostraram boa concordância qualitativa. Já para as condições com dois bicos injetores, a concordância só foi satisfatória para vazões de até 30l/min por bico. Adicionalmente, os resultados obtidos indicaram que o problema de penetração de gás em modelos matemáticos de desgaseificador RH identificado na literatura está relacionado com erros numéricos e não com falhas na modelagem da física do problema.

Aug 17, 2017

By Thais Couto Silva

Foram realizadas simulações numéricas, utilizando Computational Fluid Dynamics, para determinar o comportamento fluidodinâmico em condições isotérmicas de metal e gás no interior de um reator RH. São estudados os efeitos da taxa de injeção de gás sobre a distribuição espacial de gás, taxa de circulação e campo de velocidade no sistema. Analisa-se, a partir dos dados de simulação, os resultados de uma operação industrial de dessulfuração por adição de reagentes na câmara de vácuo.

Aug 16, 2017

By Gustavo Coqui Barbosa

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação a quente do trem acabador de tiras de aço C-Mn. O comportamento desse aço é definido por equações constitutivas que descrevem os mecanismos de encruamento e recristalização acoplados aos campos de tensões, deformações e temperatura. Foi implementada uma sub-rotina em linguagem FORTRAN disponível no programa de elementos finitos ABAQUS/Standard. O modelo foi estabelecido no estado plano de deformação por meio de elementos finitos com acoplamento dos campos de temperatura e deformação para o cilindro de trabalho e tira. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais do laminador de tiras a quente da CSN. O modelo prevê as distribuições de temperaturas e valor de carga de laminação em boa concordância com as medidas industriais. Os resultados do modelo evidenciam que há ocorrência de recristalização dinâmica durante o primeiro passe e, apontam que em determinadas regiões da tira a fração recristalizada dinamicamente chega a 100%. A análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo foi feita para determinar o seu impacto nos resultados das simulações, notadamente na força de laminação e no tamanho de grão austenítico final.

Jul 30, 2018

By René Winand

Due to chemical and electrochemical behavior of the most common additives in copper electrorefining i.e. gelatine, thiourea and chloride ions, it is essential to simulate as far as possible true industrial practice while performing laboratory experiments. The three additives must be studied simultaneously, and added continuously to the electrorefining cell. Ratio electrolyte volume to cathode area; ratio bleed flow to cathode area; hydrodynamic conditions; residence time of electrolyte in the cell; current density; electrolyte and soluble anode must be as near as possible to industrial ones. Experiments performed in the author's laboratory show that under these conditions, reproducible results can be obtained at normal industrial current density and at high current density as well. Problems are however still encountered when developing a sensor for additives monitoring, due to electrolyte redox potential and to substrate influenced thin layer deposition.

Jan 1, 1995

By K. Witt, S. Steinlechner

In different nonferrous metal-producing industry sectors, the impurity element iron has to be removed from the process solution. Examples for the arising residues are jarosite or goethite precipitates from nickel or zinc production but also red mud from aluminum production. Regardless of environmental concerns, the material is landfilled in almost any case, although valuables such as indium, silver, nickel, or zinc are present in considerable amounts. Within the presented research, a low carbon dioxide emitting multi-metal recovery from such iron-containing residues by means of a selective chlorination extraction has been fundamentally evaluated by experiments but also by comprehensive thermodynamic calculations. The paper summarizes the thermodynamic fundamental concept exploited to separate the dominating iron matrix from the valuable elements and shows verification experiments in a lab size of several grams. Through thermodynamic calculations and smallscale experiments with pure metal oxides and sulfates, it has been proven that the metal chlorides AlCl3∙ 6H2O, FeCl3∙ 6H2O, and MgCl2∙ 6H2O are viable and effective reactants for chlorination. In trials with actual industrial iron precipitation residues from the zinc industry, especially, the use of MgCl2∙ 6H2O and FeCl3∙ 6H2O leads to high extraction rates for the investigated valuable metals Ag, Au, Bi, Cu, In, Pb, Sn, and Zn.

Nov 14, 2023

By M. Gangal, M. Grenier, D. Mchaina, S. Hardcastle

"Exposure to airborne respirable silica in surface and underground mine operations is known to be the cause of industrial lung diseases. For this reason, silica is a regulated substance and worker exposure must be monitored regularly. Diesel exhaust also contains substances which are potential caricinogens. In an underground setting, diesel particulate may be the main component of what is referred to as respirable combustible dust (ReD). Although diesel particulate or soot is not at present a rigorously regulated substance, new epidemiological data is prompting North American institutes and agencies to regulate diesel soot or RCD exposure. This paper describes a method where by silicaand RCD exposure may be determined using a single personal sample. In this method, an airborne respirable dust sample is obtained and analyzed nondestructively for silica components using an on-filter X-ray diffraction method. Filters are then ashed at 500°C in a muffle furnace over a four-hour period to determine mass loss due to RCD burning. Using on-filter X-ray diffraction analysis as opposed to redeposition of dust samples onto another analytical substrate allows the"

Jan 1, 1992

By K. L. Gabby

Since mercury is chemically similar to silver, it tends to dissolve along with the silver and gold during cyanide leaching. Ultimately mercury is recovered along with the silver as mercury/silver/gold amalgam which requires retorting to remove the mercury prior to refining the silver and gold. A possible approach to separating mercury from silver and gold in cyanide leach solutions is to take advantage of the replacement reaction between [Hg(CN)4]2- and Ag2S, which results in precipitation of mercury as HgS while dissolving silver as [Ag(CN)2]-. Results are presented demonstrating that mercury can be removed from cyanide solutions with high effectiveness, while, at the same time, recovering additional silver in solution. Initial experiments with static flasks in the laboratory showed a high degree of mercury removal could be achieved. Results using actual metallurgical plant products in bottle roll tests indicate the process works on a larger scale, but also results in significant gold losses if the solution being treated has high gold levels, such as carbon stripping pregnant eluent solution.

Feb 23, 2014

By E. Milosavljevic, C. H. Bucknam, K. L. Gabby, T. C. Eisele

"Since mercury is chemically similar to silver, it tends to dissolve along with the silver and gold during cyanide leaching. Ultimately, mercury is recovered along with the silver as mercury/silver/gold amalgam, which requires retorting to remove the mercury prior to refining the silver and gold. A possible approach to separating mercury from silver and gold in cyanide leach solutions is to take advantage of the replacement reaction between [Hg(CN)4]2- and Ag2S, which results in precipitation of mercury as HgS while dissolving silver as [Ag(CN)2]-. Results are presented demonstrating that mercury can be removed from cyanide solutions with high effectiveness while, at the same time, recovering additional silver in solution. Initial experiments with static flasks in the laboratory showed a high degree of mercury removal could be achieved. Results using actual metallurgical plant products in bottle roll tests indicate the process works on a larger scale, but also results in significant gold losses if the solution being treated has high gold levels, such as carbon stripping pregnant eluent solution. IntroductionThe dissolution of mercury along with precious metals during cyanide leaching is a long-standing problem, which can result in significant mercury toxicity issues (Washburn, 2003). Mercury is first dissolved by the cyanide solution, and then, since it has a great deal of chemical similarity to silver, it follows silver throughout the concentration and recovery processes, ultimately being recovered as a silver/ mercury amalgam when the metal is precipitated by either the Merrill-Crowe process or by electrowinning.While it would be desirable to either prevent mercury dissolution entirely while still allowing silver dissolution, or to selectively capture mercury before the precious-metals recovery step, there is not yet an effective and economically practical approach to doing this (Grosse, 2003; Ravichandran, 2004; Misra, 1998; Pai, 2000). There are a few processes that have been proposed, such as differential adsorption. While activated carbon, as used in the carbon-in-pulp process, is not highly selective between mercury and silver (Washburn, 2003), it may be possible to achieve some separation by selective elution of the carbon to produce high-mercury and low-mercury eluates (Bunney et al., 2010). Certain synthetic resins were shown to be selective for gold but are more expensive than carbon, requiring special equipment, and have not yet been shown to be selective for mercury (Grosse, 2003). There may be potential for differential dissolution approaches, as thiosulfate leaching does not dissolve mercury sulfides as readily as it dissolves gold (Oraby et al., 2010), and it is possible that it may be similarly more selective for dissolving silver relative to mercury. Some work has also been done with selective precipitants, such as sodium polythiocarbonates (Bucknam, 2007), and 1,3-benzenediamidoethanethiol (Matlock, 2002). Common problems with these approaches include introduction of a solid:liquid separation step, reagent costs, the need to measure the mercury concentration for process control for minimizing silver losses, and regulatory requirements to retort otherwise stable mercury concentrates."

Jan 1, 2015

By L. J. Barnes, R. O. Koch, J. H. Versteegh, P. J. H. Scheeren, F. J. Janssen

Following two years of laboratory research with bench scale reactors, a 9 m3 experimental process demonstration reactor was installed at Budelco's zinc refinery to treat their underlying groundwater. A 600-fold scale-up was successfully achieved. It has demonstrated that this anaerobic microbial process can remove a wide range of heavy metals and sulphate to the required levels. Extended operation of the demonstration unit has shown that the process is robust, can withstand wide variations in feed composition, rapidly recovers from operational upsets and is easy to start up and shut down. The metal sludge produced can be processed in a metal refinery to recover both metals and sulphur.

Jan 12, 1992

By A. K. Mahto, B. Samanta

"A heuristic model was developed to simultaneously generate the ultimate pit and production scheduling at a mining project. The method consists of a preprocessing step to select a starter pit, the implementation of a genetic algorithm to optimize the pit and schedule of the starter pit, and a network-flow algorithm–based postprocessing operation to finalize the ultimate pit and production scheduling. Applied to an iron ore mine, the model pit and schedule produced a net present value 21% higher than the reference pit and schedule prepared by experienced field engineers.RÉSUMÉ Un modele heuristique a ete developpe pour generer simultanement l’ordonnancement de la fosse finale et de la production dans le cadre d’un projet minier. Cette methode comprend une etape de pretraitement visant a selectionner une premiere fosse, la mise en oeuvre d’un algorithme genetique pour optimiser la fosse et le calendrier d’execution de cette premiere fosse, ainsi qu’une operation de posttraitement basee sur des algorithmes de flux reseaux pour finaliser l’ordonnancement de la fosse finale et de la production. En l’appliquant a une exploitation de minerai de fer, ce modele de fosse et d’ordonnancement a genere une valeur actualisee nette (VAN) superieure de 21 % a l’approche de reference pour la fosse et l’ordonnancement developpee par des ingenieurs de chantier chevronnes. INTRODUCTIONLong-term planning for an open-pit mine involves two important activities: developing the ultimate pit and determining the optimum production schedule. To accomplish this, an ore deposit is discretized into a number of smallsized elements called blocks, which are presented in a 3D block model structure. Because of economic and slope criteria, only a certain set of mining blocks can be extracted from the deposit constituting a pit. During mining, these blocks must be extracted in a specific sequence known as the production schedule."

Jan 1, 2017

By B. Pesic, J. E. Wey

Introduction One important class of manganiferrous ores is manganiferrous-silver ores. They occur in the oxidized portions of the silver deposits of the western United States. Silver is often associated with manganese oxides, which in some ore deposits are dispersed through calcite, causing the black color of the host rock, known as black calcite. Black calcites can occur in carbonate rocks (0.3 to 50 kg Ag/t) and in volcanic rocks (less than 30 g Ag/t). Silver mineralization associated with manganese oxides and black calcites can occur in veins (Hewett, 1968) or as disseminations (Graybeal, 1981). In the US, silver-bearing manganese veins are located in a broad arc that extends from southern Colorado to southwest New Mexico, southern Arizona, and southeast Califor¬nia (Hewett, 1964). Areas of disseminated silver-manganese mineralization include the Creede and Silver Cliff districts of Colorado and the Tombstone and Hardshell districts of Arizona (Graybeal, 1981). These deposits are also characterized by significant amounts of silver halides - cerargyrite (AgCl), bromargyrite (AgBr), and iodargyrite (AgI). Black calcites are also common in these deposits. Oxidized silver ores containing the higher oxides of manganese are generally refractory to hydrometallurgical methods of treatment. In the past when these ores could not be smelted, they were treated generally by cyanidation at very low efficiency. The US Bureau of Mines (USBM) studied the problem of treating silver-manganese ores in the early 1920s (Clevenger and Caron, 1925). It was found that the refractory silver in the original ore was insoluble in all the common solvents for metallic silver and its salts. The conclusion was that to obtain the highest recovery of silver, all the manganese had to be dissolved or the higher oxides of manganese reduced to manganous oxide. More recent results from treating refractory silver¬manganese ores were given by USBM (Scheiner et al., 1973). The silver ores from Candeleria District, NV, and Round Mountain District, CO, were investigated. Electrooxidation experiments recovered only 34% silver with minor amounts of manganese dissolved. Sulfurous acid pretreatment followed by cyanidation revealed that silver extracted was proportional to the amount of SO2 used. A similar approach, using sulfurous acid pretreatment followed by cyanidation, was also proposed by Rhoades et al. (1984). Hazen Research Inc. performed extensive testing on silver and manganese dissolutions from Ag-Mn ores obtained from the Candeleria and Round Mountain ore deposits. The methods examined were direct cyanidation, pretreatment with sulfurous acid followed by cyanidation, malonitrile leach, and leaching with ammonium hydroxide-sodium thiosulfate under slight oxygen pressure. The results were not satisfactory. The importance of the vast reserves of Ag-Mn ores and the lack of an efficient method to recover these metals warranted a search for new technologies. One novel method for extraction of these metals is treatment of Ag-Mn ores with acidified thiourea solutions. Preliminary results of the leaching of silver and manganese from Ag-Mn ores were very encouraging (Pesic, 1984a) ; thus, it was decided to examine the new lixiviant in more detail. Experimental Ore from the Round Mountain District was studied. It was crushed, ground, and dry sieved into monosized fractions in the range of 16 to +400 mesh. The ore composition was about 90 g Ag/t and 3% Mn, depending slightly on size. The leaching experiments were performed in apparatus described elsewhere (Pesic, 1982 and 1984b). All experiments were performed at constant temperature conditions. The leaching residues were analyzed for silver and manganese. Atomic adsorption was used to analyze the solution samples and fire assaying to analyze the leaching residues (for silver). The standard experimental conditions are given in

Jan 1, 1987