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By A. Shakoor, A. M. Hirt

The compressive strength of coal, and its variation within and between seams, was determined for four Pennsylvania coal seams (Pittsburgh, Sewickley, Upper Kittanning and Lower Kittanning). Large coal blocks were obtained from 12 coal mines (three mines per seam) and cut into 50-mm (2-in.) cubes using a low-speed saw. The cubes were tested for compressive strength, with the results used to compute actual pillar strength. Using the tributary area approach, the pillar stress was determined. The pillar stress and strength data were used to calculate the factor of safety against pillar crushing for each mine. The cube strength was also correlated with various physical and chemical coal properties (density, percent absorption, percent ash, percent sulfur and percent carbon) to see if any strong relationships exist. The coal's mean compressive strength varies from 9.1 MPa (1326 psi) in the Lower Kittanning seam to 37.8 MPa (5480 psi) in the Pittsburgh seam. Between different seams the pillar strength varies from 29.5 MPa to 48.1 MPa (4282 psi - 6981 psi). Although coal strength appears to be weakly related to carbon content, no relationship was found between compressive strength and other physical or chemical properties. Since the values for the safety factor against pillar crushing generally exceed the recommended value of two, the existing pillars are mostly overdesigned. This implies that an accurate assessment of coal compressive strength could result in the use of smaller pillars and, thus, increased coal production.

Jan 1, 1993

By Toshihisa Adachi, Shosei Serata, Shunsuke Sakurai

Many different methods of measuring the in-situ stress field have been developed in recent years. They are all based on the assumption of elasticity without allowing any viscoelastic deformation. By using the high resolution strain-measuring technique recently developed in the laboratory at Serata Geomechanics, many rocks were found to be viscoelastic. The viscoelasticity of rock media was found to be dependent upon the resolution of the strain measurement. The higher the resolution of the strain measurement, the greater number of rocks could be identified as viscoelastic. All rocks eventually exhibit viscoelastic deformation under high stresses relative to the strength of the material. Therefore, the conventional methods of elasticity become less reliable with increase of ground stress. In deep underground formations, even hard rocks become viscoelastic. At the same time, many ground formations near the surface are actually viscoelastic. A new method was developed in the laboratory to determine the in-situ stress field in viscoelastic rock media. Rocks in general exhibit a small amount of viscoelastic creep whenever mean stress and octahedral shearing stress are changed substantially from their initial states. Such changes take place around a borehole immediately following the drilling although they are short-lived. We developed a viscoelastic method of determining the in-situ stress field by relating the time-dependent behavior of the borehole with the tensor properties and stress field of the underground. In developing the viscoelastic relation, only isotropic and homogeneous

Jan 1, 1970

By F. E. Senftle

Introduction The usual laboratory methods of uranium analysis are either tedious, time-consuming chemical procedures or elaborate physical methods requiring sensitive equipment. There is thus an urgent need for a method of estimating the uranium content of ore samples by approximate analysis in the field. When a new property is being developed, it is desirable to know, with the least possible delay, the uranium content of channel samples in order to guide the diamond drilling and digging operations. Prospectors, too, require approximate analyses of their hand specimens to evaluate their discoveries. To satisfy the demand for these types of analyses, several field procedures have been tried. Two general plans can be followed. One is fast but will yield only a rough estimate. The other is slightly longer but, if done carefully, will give an assay probably within 10 per cent of the true value. For field operation it is necessary to strip the more accurate laboratory methods of analysis of all refinements because of the limited equipment and skilled techniques at hand. Most of the corrections normally applied, with the exception of that for equilibrium, will not alter the gross analysis to any appreciable extent. When uranium atoms in pitchblende disintegrate, they break down into other radioactive elements, and eventually the number of elements being formed is equal to the number breaking down. The ore is then said to be in equilibrium. Certain geological processes, however, such as leaching, may selectively remove some of these elements and hence reduce the radioactivity of the ore sample. The ore is then said to be out of equilibrium. The field analysis may then be in error by as much as 50 per cent since the apparatus is calibrated with standards that are in equilibrium. However, such a large error due to loss of equilibrium is the exception, and in most cases uncorrected field types of analyr.is are justified.

Jan 1, 1949

By M. Rahmanpour

"Mine planning is a multidisciplinary procedure that aims to guarantee the profitability of a mining operation in changing and uncertain conditions. Mine plans are normally classified as long-term, intermediate-term, and short-term plans, and many factors affect the preciseness of these plans and cause deviations in reaching the objectives. Commodity price is the heart of mine planning, but it has a changing and uncertain nature. Therefore, the determination of mine plans in the presence of uncertain mineral price is a challenge. A robust mine plan reduces the risk of early mine closure. A procedure is presented to determine the value at risk (VaR) in any possible mine planning alternative. VaR is considered together with downside risk and upside potential in order to select the most profitable and least risky plan. The model is tested on a small iron ore deposit. IntroductionMining projects are normally evaluated with the objective of maximizing economic value, as measured by the net present value (NPV). The aim of mine planning is to develop a yearly extraction plan that guides the mining operation to the highest NPV (Dagdelen, 2007; Yarmuch and Ortiz, 2011). This plan considers the technical constraints such as blending requirements, block sequencing, and pit slope (Caccetta and Hill 2003). Thus, the mine plan affects the economics and the payback period of mining operations.Mine planning is a procedure based on which the profitability of the mining operation is guaranteed in changing and uncertain conditions (McCarter, 1992). However, conventional mine planning ignores the volatility and uncertainty of future commodity prices and does not allow for managerial flexibility. It is common practice to assume a deterministic and constant commodity price through the mine life. The problem with this approach is that the commodity price is the heart of the mine planning procedure and governs the profitability and feasibility of the operation; thus ignoring price volatility will result in a sub-optimal mine plan."

Jan 1, 2016

By B. A. Slaker

The ability to detect and quantify ground movements in underground mine workings is of the utmost importance to the safety of miners and continuity of operations. Rib sloughage is one of the most common forms of underground deformation. Remote sensing techniques, such as laser scanning, can be used to quantify this rib sloughage, by recording precise, timelapse point clouds of mine workings. In order to determine sloughage volumes and locations, two sets of laser scans were performed 42 days apart at a working section of an underground limestone mine. During this period, significant sloughing and scaling occurred, allowing for differentiation between the initial and final point clouds. Volumetric changes of 2.3-2.6 m3 were detected on rib faces during the time-lapse study. In addition, displacement in the mine roof was, as expected, not detected, suggesting well surveyed scans and an appropriate scan resolution.

Nov 1, 2013

By B. Slaker

The ability to detect and quantify ground movements in underground mine workings is of the utmost importance to the safety of miners and continuity of operations. Rib sloughage is one of the most common forms of underground deformations. Remote sensing techniques, such as laser scanning, can be used to quantify this rib sloughage, by recording precise, time-lapse point clouds of mine workings. In order to determine sloughage volumes and locations, a total of 11 laser scans were performed 41 days apart at a working section of an underground limestone mine. During this period, significant sloughing and scaling occurred, allowing for differentiation between the initial and final point clouds.

Feb 27, 2013

By Jorge Lucas Carvalho Bechir

A usina de beneficiamento da Unidade Vazante da Votorantim Metais concentra zinco a partir de Willemita – Zn2SiO4 por flotação. Através desse processo, é possível obter elevadas recuperações metalúrgicas. Contudo, foi identificado que é possível aumentar ainda mais a recuperação de zinco através de redução de granulometria. Essa redução eleva os custos de energia de um circuito de cominuição, fato que torna fundamental a identificação da relação ideal entre ganho de recuperação e os gastos com maior consumo de energia. Grande parte das frações de Willemita mais grosseiras (acima de 0,15 mm) que passam pelo processo de flotação, vão para o rejeito. Isso ocorre devido a granulometria atual de moagem não atingir a liberação ideal do mineral de interesse, de forma que, grande parte da superfície das partículas ainda apresenta ganga que não é adsorvida pelo coletor especifico da Willemita. Em busca de elevar a recuperação metálica de zinco potencializando o seu aproveitamento, estudos de caracterização mineralógica foram realizados. O trabalho consistiu na utilização de MEV/EDS com MLA (Mineral Liberation Analyzer) e na realização de testes de flotação em escala de bancada e piloto para determinar a granulometria ideal para flotação do mineral Willemita. Através dos resultados obtidos, foi possível concluir que houve ganhos de recuperação de zinco com a redução da granulometria sem comprometer a qualidade do concentrado gerado.

Aug 17, 2017

By Cynara Christ Klippel

Devido às exigências de teores de fosforo cada vez menores no aço, o processo de desfosforação tem ganhado destaque nas indústrias. Para aproveitamento das melhores condições termodinâmicas a etapa mais eficiente para o processo de desfosforação ocorre no ferro-gusa. Esse trabalho utilizou quatro misturas iniciais de composição definida com base na literatura, juntamente com o ferro-gusa para ser simulado o processo de desfosforação. A simulação foi feita através do software de cálculos termodinâmicos FactSage e através dos resultados obtidos do programa foram feitos cálculos para avalição da eficiência do processo. Além disso, também foram feitos cálculos baseados na literatura para comparação de resultados e estudo mais aprofundado dos resultados. Os resultados obtidos comprovaram a teoria inicial de que menores temperaturas favorecem o processo.

Aug 17, 2017

By Rodrigo de Oliveira Pezzin

Devido ao fato que a exigência por menores teores de enxofre em alguns tipos de aços, torna-se interessante investigar a eficiência na dessulfuração dos materiais já conhecidos com matérias primas alternativas. Duas dessas novas matérias primas que podem ser utilizadas no processo de dessulfuração são o resíduo de mármore e a sodalita. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência de dessulfuração em ferro-gusa por misturas contendo resíduo de mármore, sodalita e agentes dessulfurantes convencionalmente utilizados. Os testes foram realizados a 1400°C, em uma atmosfera inerte (Ar) com agitação constante. Os testes experimentais mostraram que 50 a 90% da dessulfuração ocorreu em até 15 minutos. As misturas contendo fluorita foram os que apresentaram maior eficiência de dessulfuração. A adição de sodalita ocasionou uma queda na eficiência de dessulfuração.

Aug 17, 2017

By Flaviani Marculano Marchesi, Silas Gambarine Soares, Elton Volkers do Espírito Santo, Felipe Fardin Grillo, Heitor Cristo Clem de Oliveira

O objetivo deste trabalho é utilizar a termodinâmica computacional para estudar as propriedades de escórias iniciais dessulfurantes utilizando misturas com diferentes fluxantes: fluorita, sodalita, borra de alumínio, B2O3 e ilmenita. A princípio, as misturas foram definidas e em seguida foram realizadas simulações para o aquecimento dessas misturas a 1350 ºC por meio do software FactSage 7.2. Assim, foi calculado o fator de dessulfuração (FDeS) para cada mistura com base nas condições de equilíbrio. As misturas contendo 5 e 10% de fluorita e 5% de sodalita foram as que apresentaram maior FDeS. Em contrapartida, as misturas com 10,15 e 20% de B2O3 tiveram os piores resultados nessa análise. Misturas da literatura também foram simuladas a fim de se obter o FDeS e relacioná-lo com a eficiência.

Oct 1, 2019

By Breno Totti Maia

A principal ferramenta de controle do processo BOF reside na regulagem dos parâmetros de sopro de oxigênio. As condições ótimas desse processo envolvem diversas variáveis, como vazão de oxigênio, distancia banho lança (DBL), número de furos para a saída de oxigênio na lança, entre outros fatores. Através de uma análise visual da penetração do jato e do volume movimentado, foram analisados os comportamentos para cada configuração de sopro entre diferentes combinações de bicos multifuros (3 a 6 furos), para uma distância banho lança (DBL) e vazão constantes. A análise dos parâmetros de interação entre o sopro e o banho líquido composta pelas frações de metal e escória, representados respectivamente por água e óleo de parafina é o principal objetivo deste trabalho. Foi necessário desenvolver nova metodologia para a determinação da penetração assim como proposta de nova fórmula e ajuste da constante empírica, fator K. As maiores penetrações foram alcançadas com os bicos de 3 e 4 furos. Para a configuração de 6 furos, foram encontrados os menores valores de penetração e maior volume de zonas de baixa movimentação em relação aos parâmetros estabelecidos.

Aug 17, 2017

By Roberto Carneiro da Silva, José Geraldo da Silva Moreira, Eder Quental de Araújo, Patrick Petronio de Castro Andrade

Os fornos de reaquecimento são equipamentos comumente utilizados na indústria siderúrgica para aquecimento de produtos intermediários produzidos pelo processo de lingotamento. A operação correta desses equipamentos pode ser medida através de sua produtividade, seu consumo específico e seu rendimento metálico. Isso se torna ainda mais desafiante quando se trata de fornos multicombustível, e de uma siderúrgica integrada de grande porte como é o caso da Gerdau Ouro Branco, que possui 5 fornos de reaquecimento para atender a 5 diferentes laminações onde a disponibilidade de gases combustíveis é variável para cada forno. Dessa forma, esse trabalho traz uma metodologia de otimização capaz de determinar qual a melhor mistura de combustíveis e Poder Calorífico Inferior do Gás Misto (PCIGM) para operar os fornos de reaquecimento em diferentes situações e necessidades operacionais e de produção.

Aug 1, 2019

By Verônica Scarpini Candido

A utilização de fibras de naturais como agente de reforço tem sido amplamente estudada, pois é uma alternativa para o desenvolvimento de materiais sustentáveis. Assim esse trabalho tem por objetivo estudar o comportamento em flexão de compósitos de matriz poliéster reforçados com fibras de bagaço de cana de açúcar. Foram produzidos compósitos com adição de 0, 10, 20 e 30% em volume de fibra e, depois, testados em flexão em 3 pontos. Os resultados mostraram que adição das fibras reduziu a resistência à flexão, porém, mesmo com uma queda dessa propriedade, os resultados são similares aos encontrados na literatura.

Oct 30, 2017

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

A utilização de materiais cerâmicos em componentes que operam em elevadas temperaturas (p. ex.: trocadores de calor cerâmicos que operam acima de 800°C) é vantajosa do ponto de vista térmico, mas não é trivial em termos estruturais, uma vez que estes materiais são frágeis e portanto, suscetíveis à fratura catastrófica. Considerando a necessidade de materiais resistentes a elevadas temperaturas e que garantam a integridade de aplicações como tais trocadores de calor, este trabalho investiga as propriedades mecânicas da alumina a (Al2O3) como função da temperatura na faixa de 23°C a 850°C. Para tal, cem ensaios de flexão em 4 pontos e ensaios adicionais selecionados em 3 pontos foram realizados em amostras de seção transversal retangular de ~ 45 mm2 produzidas por gelcasting, técnica esta que tem grande potencial para moldar peças de geometria complexa. Os ensaios foram conduzidos empregando um dispositivo fabricado em Inconel (superliga de Níquel-Cromo) especialmente desenvolvido para esta finalidade e contendo articulações objetivando autocompensação de desalinhamentos. Os resultados experimentais puderam ser muito bem descritos usando a estatística biparamétrica de Weibull e demonstram o efeito da temperatura na redução da resistência à flexão. Adicionalmente, o dispositivo proposto facilitou e dinamizou a realização dos ensaios, além de garantir pequena dispersão das propriedades mecânicas obtidas, especialmente se considerado o micromecanismo frágil de fraturamento desta classe de materiais.

Aug 8, 2018

By Antonio Augusto Gorni

A Temperatura de Não-Recristalização (Tnr) é um parâmetro fundamental para a definição dos limites de temperatura a serem adotados nas fases de esboçamento, espera e acabamento da laminação controlada de chapas grossas feitas com aços microligados. Sua determinação experimental normalmente requer a execução de ensaios laboratoriais de torção a quente mas, a princípio, também é possível que a Tnr seja determinada a partir da evolução dos valores de tensão de escoamento média e temperatura obtidos durante a laminação de chapas grossas. O objetivo deste trabalho consistiu em verificar a viabilidade desta abordagem sob as condições específicas da usina de Cubatão da Usiminas. A partir dos resultados obtidos foi possível verificar o real potencial desta técnica, propor alterações na metodologia disponível na literatura e constatar suas limitações.

Jul 30, 2018

By Leticia dos Santos Aguilera

Nanopartículas magnéticas são amplamente empregadas em diversas áreas devido as suas propriedades superparamagnéticas, e vem sendo estudadas por todo o mundo com potencial em campos como biomedicina e tratamento de efluentes. Nesse experimento as propriedades de ferritas mistas de manganês e zinco foram testadas e avaliadas com base na sua concentração de zinco em cada composto, usando como fator de comparação suas velocidades médias de arraste em um tanque de ondas graduado na presença de um campo magnético externo. O processo procura viabilizar um método de análise que sugira possível coerência com resultados observados em outro método de caracterização magnética, a magnetometria por amostra vibrante. Tais resultados apresentaram maior magnetização de saturação para as amostras de Mn0,5Zn0,5Fe2O4 assim como foi observado maior velocidade de arraste nas amostras de mesma estequiometria.

Oct 30, 2017

By Alessandra Susanne Viana Ragone Lopes

Pastilhas de Urânio (UO2) são empregadas como combustível nos reatores de potência, onde as condições operacionais introduzem elevados gradientes térmicos nas pastilhas. Potências elevadas propiciam a fusão da parte central das pastilhas. O inchamento das pastilhas UO2, decorrente dos produtos de fissão, causa trincamento do material e o estudo do seu comportamento é importante. Esse trabalho avaliou a aplicação de método ultrassônico na obtenção de constantes elásticas. Em função das dificuldades no manuseio do material nuclear, optou-se por um estudo comparativo em pastilhas de alumina (Al2O3). Foram fabricados e usados dois conjuntos de 10 pastilhas de Al2O3 com densidades de 92% e 96%. Foi utilizada técnica ultrassônica por transmissão obtendo medidas do tempo de percurso de ondas ultrassônicas, longitudinais e transversais, usadas para a determinação das constates elásticas do material. Equações relacionando densidade do material e velocidade da onda ultrassônica ao módulo de elasticidade, módulo de cisalhamento e coeficiente de Poisson, permitiram obter essas constantes elásticas, que apresentaram excelente concordância com a literatura disponível para o Al2O3.

Aug 8, 2018

By Emanuelle Garcia Reis

O trabalho apresenta a previsão das propriedades mecânicas de um aço C-Mn com adição de Nb laminado pelo processo TMCP, utilizando equações matemáticas que correlacionam os parâmetros operacionais de deformação e as temperaturas de processo obtidos em uma simulação laboratorial. Foram considerados os fenômenos metalúrgicos de solubilização, precipitação, recristalização e crescimento de grão. Os resultados finais previstos pela simulação mostraram-se satisfatórios, permitindo uma boa previsibilidade da resistência mecânica do laminado a quente.

Aug 16, 2017

By Verônica Scarpini Candido

O estudo da composição mássica de cerâmicas vermelhas é de extrema importância para a produção de peças com propriedades tecnológicas aceitáveis. Nesse contexto esse trabalho tem por objetivo determinar as propriedades tecnológicas de cerâmica vermelha para fabricação de blocos de vedação. Dois tipos de argila foram usados, argila forte e fraca, para a confecção dos corpos de prova que foram moldados por prensagem uniaxial. Após essa etapa foram determinadas a absorção de água e a resistência em flexão. Os resultados mostraram que a massa composta por 50% de argila forte e 50% de argila fraca apresentaram os melhores resultados de resistência à flexão. Assim, o estudo mostrou que todas as massas estudadas atendem aos requisitos mínimos exigidos por norma e que a massa composta pela mistura das argilas apresentou o melhor desempenho mecânico tecnológico.

Oct 30, 2017

By Josué Mesquita de Souza Junior

A concentração gravítica corresponde a uma das mais antigas e importantes formas de processamento mineral, sendo utilizada para beneficiar uma grande variedade de minérios. Neste contexto, a melhor maneira de investigar e prever resultados de processos gravíticos é a chamada “curva de lavabilidade”. Estas curvas apresentam a distribuição das partículas de um dado um material segundo as suas densidades e são construídas a partir de dados experimentais obtidos nos denominados testes de flutua-afunda. Para a realização destes testes são utilizados líquidos com diferentes densidades, os quais correspondem a substâncias muito tóxicas, voláteis, de difícil manuseio e, na maioria dos casos, muito caras. Além disto, por não existirem líquidos com densidades muito elevadas, os mesmos não podem ser usados no fracionamento de sulfetos ou óxidos metálicos, o que restringe o uso das curvas de lavabilidade a materiais leves. Pensando nisto, procedeu-se ao desenvolvimento do presente trabalho, cujo objetivo é apresentar uma nova metodologia para a construção das curvas de lavabilidade a partir da análise de imagens digitais. Com esta metodologia será possível construir curvas de lavabilidade de uma maneira mais rápida e segura, além de tornar possível a aplicação desta ferramenta para minérios que possuam partículas com densidades mais elevadas.

Aug 17, 2017