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By Amin Mousavi, Soroush Khazaei, Yashar Pourrhimian

As a factory-like method, sublevel caving consists of development activities, stockpiling and production activities that are carried out on different levels independently. Therefore, considering the operation from the development phase to the plant will lead to more reliable production scheduling. This paper presents a mixed integer linear programming framework for the long-term production scheduling of sublevel caving that maximizes the net present value while satisfying development activities, mining, and processing capacities, continuous mining, the allowable number of active mining units, grade blending, and vertical and horizontal sequencing. The model is coded in Jupyter Notebook and is solved using the CPLEX solver.

Jun 25, 2023

By S. Banisi, A. Ghasemi, A. Fazeli, M. Rezaei, M. Maleki-Moghaddam

The efficiency of high capacity SAG mills which consume large amounts of energy depends on the grinding and slurry discharge systems. A 9.7 m × 4.8 m SAG mill with radial pulp lifters is used at the Sarcheshmeh copper complex grinding circuit. The process audit indicated that the pulp discharge system was not efficient, judging by the amount of slurry flow back and carry over. These events limited the discharge rate and increased the wear rate of the lifters and grates. With the objective of finding a new design for pulp lifters, a 3D DEM software (KMPCDEM ©), along with the plant operational data and photographic evidence was used. The KMPCDEM © software was used to compare the efficiency of the radial and curved pulp lifter design based on the material flow. The slurry flow was analysed in terms of ease of discharge and lifter wear rate. It was found that changing the radial pulp lifters to curved pulp lifters could improve the discharge efficiency,and decrease wear rate of the pulp lifter in particular at the base of the pulp lifters. The simulation results showed that if curved lifters with a radius of 0.3×mill radius are used, the amount of slurry flow back and carry over will be negligible. It is predicted that by installing the curved pulp lifters, the capacity of the mill increases by 10% and the pulp lifter service life improves by at least 20%. Keywords: SAG mill, radial pulp lifter, DEM,curved pulp lifter, Sarcheshmeh

Jan 1, 2020

By Cesar Carrasco, Heath Arvidson, Mark Forster

Block models built to represent the geology and rock characteristics of mineral deposits represent huge complex data sets, which form the basis of strategic and business planning, and public reporting of Mineral Resources and Mineral Reserves. Recent advances in cloud computing and database technology developed for the Internet of Things offer a different way of working with these critical data sets. Enabling a cloud based, open data structure with high performance data analytics capability presents a compelling improvement in governance and a democratization of ore body knowledge that can lead to automation use cases that support the digitalization of mining.

Jun 25, 2023

By Kevin Saeler, Patrick Willaman

Utilizing automation is one way to improve competitiveness. Roof and rib bolting in underground coal mines has not changed significantly for more than 40 years. Most roof bolting is still a largely manual process involving high levels of staff carrying out repetitive work. Roof bolting statistically has one of the highest levels of underground accidents, including finger, hand, and arm injuries. Operators are exposed to falling objects and becoming entangled in roof bolting apparatus while roughly moving awkward 6-ft drill steels and roof bolts. It is estimated that over 25 million roof bolts are installed annually in the U.S. underground coal market with well over 1,500 operators involved in roof bolting on a day-to-day basis. Recently electrohydraulic roof bolting rigs have been installed to offer partial automation of the drilling cycle and the bolting cycle. The next stage is to provide a storage and loading system to allow full automation of fullcolumn resin roof bolts. This paper reviews the latest electrohydraulic roof bolting equipment and discusses the testing of a fully automated drill rig. Full electronic control allows each step of the roof bolting process to be recorded, providing a digital record of each installation, including hole depth, spin time, gel time, torque, and cycle time. Other benefits include monitoring of water pressure and flow, used to prevent blocked drill steels as well as digital fault finding. A fully automated roof bolting machine greatly improves operator safety and gives high-quality repeatable roof bolting with reduced cycle times.

Jul 1, 2023

By D. P. Patil, B. K. Parekh

Water is the mainstay for beneficiation of fine size coal and minerals; however, it is also the least desirable constituent in the final product. The basic concept of the novel process described in this paper is based on the differential surface heat conduction/ absorption capacity of individual particles, which differs for different species of minerals. When a mixture of fine material is exposed to a radiant energy source, the various solids present in the mixture will absorb heat energy depending on their heat-conducting properties and there will be a difference in the surface temperature of the particles. When this differentially heated solid mixture is placed on a moving belt, which is coated with a low temperature melting resin, the hotter component of the mixture will stick to the belt and relatively cooler particles will stay free on the belt and fall off at the end of the belt run. Experiments were conducted with pyrite, coal, and quartz of 6 × 18 mesh particle size. The goal of the test program was to find the optimum conditions at which there exists a required temperature difference between minerals and coal particles by controlling the operating system variables. Preliminary tests results showed that there is a potential for separating mineral matter from coal using the thermo-adhesive separation technique.

Jan 6, 2022

By P. K. Kankar, Manoj Khandelwal, Ramesht Shukla

One of the utmost severe mining catastrophes in underground hard rock mines is rock burst phenomena. It can lead to damage to mine openings and equipment as well as trigger accidents or even threat to life as well. Due to this, a number of researchers are forced to study some easy-to-use alternative methods to predict the rock burst occurrence. Nevertheless, due to the extremely multifaceted relation between mechanical, geological and geometric factors of the mines, the conventional prediction methods are not able to produce accurate results. With the expansion of machine learning methods, a revolution in the rock burst occurrence has become imaginable. In present study, three machine learning methods, namely XGBoost, decision tree and support vector machine, are utilized to predict the occurrence of rock burst in various underground projects. A total of 134 rock burst events were gathered together from various published literatures comprising maximum tangential stress (MTS), elastic energy index (EEI), uniaxial compressive strength and uniaxial tensile stress (UTS) that have been used to develop various machine learning models. The performance of machine learning methods is evaluated based on the accuracy, sensitivity and specificity of the rock burst prediction.

Mar 17, 2021

By K. Cole, D. Mesa, P. R. Brito-Parada, M. R. van Heerden

Turbulence in stirred tank flotation vessels determines the bulk transport of particles and has an important role in particle-bubble collisions necessary for attachment. Positron emission particle tracking (PEPT) produces quantitative measurements of the kinematic motion of different particle classes inside flotation vessels. This paper presents flow profiles of the vessel, residence time distributions, flow profiles through the mesh and macroturbulent kinetic energy distributions as experienced by valuable (hydrophobic) mineral particles in a laboratory scale flotation vessel. The results highlight the impact of the rotor-stator design and a retrofit mesh modification at the upper part of the vessel which improve recovery by decreasing turbulence in the quiescent zone and at the interface. Keywords: Flotation machines, turbulence, PEPT

Jan 1, 2020

By AKIHIRO YOSHIMURA, HIDEKAZU KATO, KOTA TAKATORI, YASUNARI MATSUNO

Chalcopyrite (CuFeS2) is the most refractory copper mineral when treated in conventional sulfate media leaching systems. This is the first study to examine the use of a dimethyl sulfoxide (CH3SOCH3, DMSO) solution containing copper chloride (CuCl2) for the leaching of chalcopyrite. Leaching experiments for a copper concentrate composed mainly of chalcopyrite were conducted at ambient pressure at 313–413 K. The leaching fractions of Cu, Fe, S, Au, and As were investigated. It was found that 90% of the Cu was extracted in 2 h, and 94% was extracted in 4 h at 373 K, which is competitive with other conventional processes. A DMSO solution containing CuCl2 could selectively dissolve the valuable metals Cu and Au from chalcopyrite, but leave minerals with little economic value such as pyrite (FeS2) and As in the residue. Chalcopyrite is oxidized by cupric ion in proportion to the stoichiometric ratio of Cu in the concentrate to the initial cupric ion in the DMSO solution, which is enhanced by the presence of oxygen below 373 K.

Mar 12, 2021

By Bruno Henrique Reis

O pó de aciaria elétrica (PAE) é um importante subproduto da indústria siderúrgica devido ao seu alto teor de Zn. Assim, tecnologias vêm sendo desenvolvidas visando seu aproveitamento, sendo o forno Waelz a mais difundida delas atualmente. Sua operação, por contar com um forno rotativo de grandes dimensões, que abriga uma infinidade de fenômenos físico-químicos, apresenta difícil previsibilidade ab initio. Por essa razão, este trabalho faz uso de uma ferramenta avançada da termodinâmica computacional, destinada à modelagem de processos, chamada SimuSage, a fim de modelar o seu comportamento. Para a criação do modelo utilizou-se também uma base de dados termodinâmicos advinda do software FactSage e a plataforma Lazarus. Com base em dados e resultados operacionais da literatura, foi possível realizar simulações no modo adiabático e comparar os resultados com os da prática industrial. Constatou-se uma grande sensibilidade do modelo com relação à quantidade de ar de entrada considerada no sistema, mas, também, boa aproximação dos resultados com relação à composição química dos produtos Óxido Waelz e Escória Waelz.

Aug 16, 2017

By Willy Ank de Morais

Historicamente a execução de fundações profundas com perfis metálicos eram prejudicadas pela falta de sincronia entre as atividades de cravação das vigas e suas emendas. O grande problema é a demora na execução das emendas, tipicamente pelo uso de soldagem com talas, que normalmente leva 1 hora para ser completada. Neste trabalho analisou-se o Caminho Critico (MCC) da operação para incrementar a produtividade na execução de fundações profundas pela adoção de dispositivos, equipamentos e processos de alta produtividade, encabeçados por soldadores qualificados e certificados. Com isso, criou-se o processo INO///FAST®, aqui apresentado, que permite obter uma emenda, atendendo plenamente aos preceitos da norma ABNT NBR 6122:1996 (“Projeto e execução de fundações”), em apenas 10 minutos. O processo desenvolvido foi analisado, verificado e comprovado em uso prático por pesquisadores, engenheiros e técnicos.

Oct 30, 2017

By William Rodrigues Soares

Este trabalho apresenta um estudo sobre a influência de diferentes ciclos de tratamentos térmicos sobre a microestrutura e propriedades mecânicas de dois aços (A e B) especificados pela norma API 5CT. O aço B tem um conteúdo de elementos de liga maior que o aço A. Caracterizou-se de forma qualitativa e quantitativa as microestruturas por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura. As propriedades mecânicas foram medidas por meio do ensaio de tração. As amostras do aço A submetidas ao resfriamento ao ar calmo e forçado apresentaram uma maior fração volumétrica do constituinte MA (martensita/austenita retida) em relação ao aço B e o aumento da taxa de resfriamento aumentou a quantidade de MA para os dois aços, o que resultou em um aumento no limite de resistência a tração para os aços A e B. As amostras que foram resfriadas ao ar calmo e ao ar forçado apresentaram menores limites de escoamento que as amostras temperadas e revenidas. Este resultado pode ser explicado pela presença de bainita e do constituinte MA nas amostras resfriadas ao ar calmo e ao ar forçado cuja presença gera uma maior densidade de discordâncias.

Aug 16, 2017

By N. J. Shackleton, N. A. Chapman, V. Malysiak, C. T. O’Connor

In this study, the effect of using conventional crushing and high-pressure grinding rolls (HPGR) in combination with dry or wet milling was investigated using a base-metal sulphide (BMS) sphalerite and a platinum group mineral (PGM) ore to determine how these processes affect the flotation performance. In sphalerite, irrespective of the crushing procedure (HPGR or conventional), dry milling resulted in the highest grades and recoveries of zinc, whereas in PGMs, similar treatment produced the poorest results. The results were investigated further by the effect of factors such as percentage liberation and particle size on the flotation results.

Jan 1, 2012

By Raphaella Hermont Fonseca Murta

O ensaio não destrutivo por ultrassom é amplamente utilizado para detectar e dimensionar descontinuidades no interior do material. A técnica TOFD (Time Of Flight Diffraction [do inglês]) foi a técnica ultrassônica utilizada. Entretanto, a classificação do tipo de descontinuidade, a partir dos sinais ultrassônicos obtidos durante uma inspeção requer um profissional altamente capacitado. Esta tarefa pode ser realizada por algoritmos de reconhecimento de padrões, capazes de processar rapidamente uma grande quantidade de dados. Nesse trabalho, foram simulados três tipos de descontinuidades em juntas soldadas: falta de penetração, poro e trinca, utilizando-se o Método dos Volumes Finitos (MVF). Em seguida, foi aplicado o método de reconhecimento de padrões K-vizinhos mais próximos (K-NN – K-nearest neighbors [do inglês]), para verificar como esses dados são separados. Esse trabalho é um passo inicial para o emprego de simulação numérica do ensaio ultrassônico para produzir sinais simulados e utilizá-los no treinamento de ferramentas de reconhecimento de padrão, a serem futuramente testados com sinais ultrassônicos experimentais. O K-NN classificou bem os sinais simulados. Conseguindo uma taxa média de acerto de aproximadamente 84%.

Oct 30, 2017

By Leopoldo José Naves Alves

Os sistemas de controle e supervisão de processos que não contemplam o adequado gerenciamento de alarmes e eventos sofrem uma sobrecarga na operação com um número exacerbado de informações durante situações de distúrbio e até mesmo operação normal. Nos últimos anos, a abordagem sobre metodologia, boas práticas e planejamento adequado do gerenciamento de alarmes vem sendo alvo de crescente interesse, seu objetivo é garantir um ótimo estado de produção e uma maior segurança dos equipamentos e dos operadores. Em 2009 a ISA, após anos de trabalho sobre este tema, apresentou a norma ANSI/ISA 18.2, formalizando conceitos, definindo metodologias e sugerindo boas práticas. Este trabalho visa apresentar de maneira objetiva tal norma e demonstrar a viabilidade e eficiência de sua aplicação pratica.

Aug 8, 2018

By Edelink Efrain Tinoco Falero

Na indústria siderúrgica integrada, geram-se vários tipos de coprodutos, dentre estes escoria granulada de alto forno, os pós de aciaria extraídos nos sistemas de despoeiramento a úmido e a seco do conversor LD e o pó de coletor de alto forno. Em relação aos pós, são principalmente portadores de unidades de ferro e carbono, podendo conter também zinco, o que os tornam alvos de estudos e inovações que buscam recuperar ou reciclar estes elementos. No presente estudo foram concebidos briquetes autorredutores usando os pós finos-F e grossos -G, oriundos de um sistema de despoeiramento a seco de aciaria LD, nas proporções percentuais, F – G, de 50-50 e 70-30, misturados com pó de coletor de alto forno. Utilizando como aglomerante o cimento ARI, foram avaliadas as resistências à compressão dos briquetes em diferentes tempos de cura e determinadas suas metalizações nas temperaturas de 1100°C e 1150°C, em tempos que se estenderam até 45 minutos. Adicionalmente, as capacidades dos briquetes de alterarem a temperatura do aço liquido quando adicionados ao banho, foram avaliadas utilizando-se o balanço térmico do sistema briquete-aço liquido, bem como considerados os potenciais de oxidação do processo e o estabelecimento de um sequenciamento termodinâmico para as reações. Os resultados mostraram que os aglomerados autorredutores possuem alta capacidade refrigerante quando adicionados ao aço liquido, o que os enquadra como possíveis materiais alternativos à sucata e pelotas no controle da temperatura do aço nos convertedores LD. Além disso, a alta cinética de metalização do Fe mostrou ser também viável o uso dos briquetes autorredutores na recuperação do metal contido nos resíduos.

Oct 30, 2017

By Heretiano Dalmacio Sampaio Junior

Neste trabalho será apresentado o detalhamento das atividades necessárias à realização dos serviços de recuperação de eixos comuns de acionamento de grandes equipamentos mecânicos. Apesar do ideal ser o emprego de eixos sobressalentes para substituição do eixo fraturado, dando continuidade aos trabalhos sem interrupção dos serviços, as técnicas demonstradas neste trabalho mostram ser viável tecnicamente e economicamente a recuperação de eixos fraturados por soldagem.

Aug 8, 2018

By E. Watkins, S. J. Schatzel, V. Gangrade, K. M. Ajayi, Z. Khademian

Longwall-induced deformations could jeopardize the mechanical integrity of shale gas well casings positioned in the abutment pillar of a longwall mine. The in situ and induced fracture networks surrounding the gas well could provide pathways for gas flow into the mine creating safety concerns. Hence, this study by the National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) develops a discrete fracture network (DFN) model to characterize the fractures in the overburden based on geomechanical analyses of mining-induced fracture apertures at a study site in southwestern Pennsylvania. The apertures from the geomechanical model are used to develop a stochastic DFN model of the site in fracture flow code (FFC). Multiple realizations of the stochastic DFN model that replicate potential fracture geometries are simulated, and the fracture permeability is compared with field measurements. A maximum field measurement of 5.03 × 10− 12 m2 (5080 mD) and 3.82 × 10− 13 m2 (386 mD) was estimated over the abutment pillar at the Sewickley and Uniontown horizon, respectively. The results show that the average permeabilities from the DFN model agree closely with the field measurements. In addition, the comparison of all the field measurements and 100 DFN realizations show the model is representative of field conditions. These findings provide critical information regarding fracture characteristics in the overburden, which will further be used to predict potential shale gas flow to the mine in the event of a casing breach for an unconventional gas well.

Jun 17, 2022

By Raphael Lemos

Durante o ano de 2008 foram observados diversos “Gap’s” no processo de lubrificação, tais como: alto consumo de graxa, lubrificação em excesso, degradação de sistemas centralizados, ausência de procedimentos, mão-de-obra sem o conhecimento adequado, entre outros. Dessa forma, o processo de lubrificação foi separado em cinco grandes grupos de atuação, sendo eles: seleção de lubrificantes, gestão do processo de lubrificação, sistemas centralizados, contaminações e vazamentos. Foram aplicadas as ferramentas do MASP (Método de análise e solução de problemas) sendo a primeira delas o "Brainstorming", nos valendo das observações realizadas no Laminador de tiras a quente nº 2. Em sequência foi definido e implantado o plano de ação. Os resultados obtidos após as ações foram: a redução do tempo de parada associada a problemas de lubrificação dos equipamentos do LTQ#2, redução média de consumo de graxa no laminador de - 6.277 kg/mês, quando comparamos a média de consumo do período de Novembro de 2010 a Outubro de 2013, frente ao consumo atual no período de Novembro de 2013 a Outubro de 2014, totalizando uma redução média de aproximadamente - 75.321 kg nos últimos 12 meses.

Aug 16, 2017

By Lis Nunes Soares

A Vallourec Tubos do Brasil é uma siderúrgica integrada com produção de tubos de aço sem costura. A qualidade e o acabamento superficial dos tubos estão diretamente relacionados com o processo de laminação pelo qual eles passam. Um fator extremamente importante para um bom processo de laminação é uma boa lubrificação da peça de laminação, o mandril. Durante o processo de laminação, o mandril passa por várias etapas além da lubrificação, incluindo etapas de aquecimento e resfriamento, que se repetem em ciclos de laminação. Um dos principais parâmetros do processo de produção que influenciam a lubrificação do mandril é justamente o perfil térmico e a temperatura superficial do mesmo. O perfil térmico do mandril afeta a aderência do lubrificante em sua superfície. Visando a melhor compreensão do processo, esse trabalho tem como objetivo propor um modelo matemático em diferenças finitas que descreva a evolução do perfil térmico do mandril durante o processo de laminação de tubos sem costura. O mesmo modelo matemático é validado através de engenharia reversa. A proposta do modelo matemático é ser usado na análise de possíveis métodos de pré-aquecimento de mandris antes da lubrificação, diminuindo ou eliminando assim possível sucateamento de peças e paradas da linha de produção por esse motivo.

Jul 31, 2018

By Frank Schrama

Steelmakers worldwide agree that the most efficient and cost-effective solution in BOF steelmaking is to desulfurize the hot metal between the blast furnace and converter. Various methods are currently in use, among which the Kanbara Reactor (KR, using only lime as a reagent), Magnesium mono-injection (MMI, using only magnesium; also known as the Ukraina-Desmag process) and co-injection (using magnesium and lime/CaC2) are leading. These three hot metal desulfurization methods are compared based on metallurgy, efficiency, costs and overall performance. Both available data from literature and experience from Danieli Corus engineers is used for this study. The KR process is able to reach low sulfur concentrations (> 10 ppm) in hot metal and has lower reagent costs. However, due to higher Fe-loss and heavy wear the KR process has the highest operational costs. The Magnesium mono-injection process is very fast due to the use of the reactive magnesium as reagent. Major problems with resulfurization (sulfur levels below 50 ppm cannot be reached) and the violence of the process made that this process could never get a firm foothold in the western steel industry. The co-injection process with magnesium and lime proves to be able to combine the best of both worlds. It can reach low sulfur concentrations and desulfurize fast. Co-injection is also the most flexible and cost effective.

Aug 16, 2017