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By Sábata Marla Reis Durães Oliveira

Este trabalho tem como objetivo o uso de modelos termodinâmicos da literatura e termodinâmica computacional no estudo de dessulfuração de ferro-gusa através de misturas CaO-Fluorita e CaO-Sodalita. As experiências foram realizadas com a adição de diferentes misturas destes sistemas em ferro-gusa a uma temperatura de 1400°C. Os resultados dos testes foram analisados e comparados com os obtidos pelos modelos termodinâmicos da literatura e o software de termodinâmica computacional ThermoCalc. Através dos modelos da literatura foram calculados basicidade óptica, capacidade de sulfeto (Cs) e partição de enxofre (Ls). Pelo software ThermoCalc foram calculados o teor de enxofre de equilíbrio no metal, fases sólidas, e a quantidade de líquido em cada uma das misturas dessulfurantes utilizadas no processo a uma temperatura de 1.400ºC. O ThermoCalc mostrou-se mais preciso que os modelo da literatura na análise da capacidade de dessulfuração das misturas utilizadas neste trabalho.

Aug 16, 2017

By Afonso Rangel Garcez de Azevedo

O objetivo do presente estudo é avaliar a viabilidade do emprego do resíduo sólido industrial proveniente da fabricação do papel na produção de blocos de resíduo-cimento. Foi utilizado o resíduo gerado pela Companhia Paduana de Papeis – COPAPA. Esta empresa, situada no município de Santo Antônio de Pádua e responsável por produzir 36.000 toneladas de papeis por ano, gera cerca de 13.320 ton/ano de resíduo, que hoje não tem um destino adequado. De acordo com esta demanda, surge à necessidade do estudo de incorporação do resíduo proveniente da indústria de papel. Foram confeccionados blocos com diferentes proporções de resíduo e cimento e realizados ensaios de resistência à compressão, absorção de água e durabilidade por ciclos de molhagem e secagem para cada um dos traços e diferentes tempos de cura. Com os resultados obtidos, verificou-se a viabilidade do uso do resíduo para produção dos blocos.

Oct 30, 2017

By Gabriela Moreira Lana

A radiação solar apresenta uma enorme variedade de aplicações de engenharia, dentre elas, a conversão em energia térmica em concentradores solares. Os tubos absorvedores dos concentradores solares podem ser recobertos por cromo negro, com o objetivo de otimizar a absorção energética e a durabilidade. Esse trabalho é parte de um estudo complexo sobre esse tipo de recobrimento. Foram desenvolvidos filmes de cromo negro por eletrodeposição sobre aço inoxidável AISI 304 e tratados termicamente a 600°C por 2 horas. Os filmes foram caracterizados antes e depois do tratamento térmico, utilizando-se microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e difração de raios X a baixo ângulo de incidência (GAXRD). Além do cromo, observou-se deposição de cobalto e elementos residuais do banho eletrolítico. O estudo da estrutura cristalina mostrou formação de óxidos após tratamento térmico. Microestruturalmente, foram observados filmes com estrutura lamelar ou nodular. O estudo permitiu sugerir modificações do banho eletrolítico, do substrato e métodos adicionais de caracterização.

Aug 17, 2017

By George Schipper, Peter Gelten, Pepijn Adriaen, Hugo Uijtdebroeks

Tata Steel IJmuiden Hot Strip Mill 2 (HSM2, 5.5 Mtonnes/yr) is currently being upgraded, resulting in an increased rolling force and motor power capacity. With the current conventional work roll spray cooling, a deterioration in work roll & strip surface quality performance is expected as a result of the increased mill capacities. In order to improve strip surface quality, HSM2 decided to do a full-scale production trial with High Turbulence Roll Cooling (HTRC) at stand FM2. HTRC is a novel way of roll cooling using a high turbulent flow regime. HTRC is positioned very close to the roll surface and gap exit, which is beneficial for the roll surface quality. It is operated at a high flow rate but at a low pressure. HTRC not only significantly improves the roll surface quality, in addition, it makes high pressure pumps, needed for the conventional spray cooling, redundant, leading to substantial savings on electricity costs and thus CO2 emissions. HTRC is in trial operation since 7 August 2018. Results show no operational issues, an excellent roll surface quality and an increased cooling efficiency. In summer 2020 stands FM1-FM2-FM3-FM4 of HSM2 will be equipped with HTRC.

Oct 1, 2019

By Rosa Malena Fernandes Lima, Rodrigo Fina Ferreira

Since 2011 mineral cargo shippers shall comply with the Maritime Solid Bulk Cargoes (IMSBC) Code regulatory framework, established by the International Maritime Organization. Some mineral cargos may liquefy during passage, under certain conditions, if the moisture content is beyond a certain level, and the cargo shifting may jeopardize the stability of the vessel. For cargos which are susceptible to this phenomenon the IMSBC Code stablishes that the moisture content shall be below the Transportable Moisture Limit (TML) for safe transportation by sea. Iron ore fines TML can be determined through the Modified Proctor/Fagerberg Test for Iron Ore Fines. Knowledge related to the TML has become essential to shippers, and research works related to this parameter are increasingly frequent. However, the typical daily productivity for having a TML result through this method is one up to two samples per executant person, requiring approximately 50 kg per sample. This study presents a practical example of the application of a prediction model for estimating the TML. The model application reduced substantially the laboratory work and sample quantity requirement for obtaining conclusions related to the TML.

Oct 3, 2019

By Felipe da Silva Siqueira, Mariana Sizenando Lyrio, Aline Cristine Lemos Duarte, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, André Luiz Moraes Alves, Paulo Rangel Rios

A nucleação nos contornos de grão é um fenômeno muito recorrente em materiais metálicos. Essa situação foi tratada por diversos autores como Cahn e Rios e Villa, usando a abordagem de nucleação em planos e linhas aleatórias. Neste trabalho estudou-se a nucleação nos contornos do polígono de Poisson-Voronoi e de uma matriz hexagonal em 2-d com métodos analíticos e simulação computacional. Utilizou-se uma equação baseada no método de Cahn para nucleação nos contornos de grão. Para nucleação nos contornos do polígono de Voronoi a equação não mostrou adequação total com os resultados simulados para dois tipos diferentes de casos, já para os contornos da matriz hexagonal, notou-se que quanto maior a quantidade de pontos sorteados na matriz, mais os resultados simulados concordaram com a equação proposta.

Nov 13, 2019

By Pedro Etchevarne, Santiago Margot, Oscar Baglivo, Roberto Musante, Daniel Costoya, Maria Soledad Oreggioni

Durante 2017, a operação do AF#2 da Ternium Argentina exigiu alterações da basicidade binária em uma ampla faixa entre 2.0 a 2.7 e no teor de MgO. Esta faixa de trabalho motivou o estudo das propriedades metalúrgicas do sinter e sua interação com outros componentes materiais da carga do Alto-Forno. Além disso, foi testado e analisado a influência de duas qualidades diferentes de granulado. Para entender os efeitos da composição química, um conjunto de testes de redução-desintegração foram desenvolvidos. Aliando com perfis isotérmicos (ISO 4696-1), perfis variáveis de temperatura e composição de gás, com intuito de simular a redução no AF. As propriedades sob alta temperatura também foram avaliadas por meio de ensaios de amolecimento e fusão, compondo a carga sinter, pelota e minério granulado. Utilizando amostras de sinter de diferentes basicidades e teores de MgO. Os resultados obtidos e sua influência no comportamento dos altos-fornos são analisados no presente trabalho.

Oct 1, 2019

By Raquel de Souza Correa, Euglacyo L. Moura, Daniel A. G. de Carvalho, Bruno S. Cerchiari, Joyce C. Ribeiro

Ter um controle do teor de hidrogênio contido nos aços é vital para o funcionamento da aciaria, já que esse elemento pode provocar acidentes e prejudicar as propriedades mecânicas do aço. Por isso, a previsão do teor de hidrogênio é de grande interesse na indústria por meio de modelamentos matemáticos. Devido às complexas relações entre teor de hidrogênio e adição de materiais feitas durante diferentes fases no sopro do BOF, que causam incorporação de hidrogênio no banho, a utilização de redes neurais artificiais (RNA) se mostrou uma ferramenta computacional mais eficaz para conseguir fazer essa previsão do que o modelamento por regressão múltipla, pois possui habilidade de relacionar variáveis não lineares entre si e devido à sua capacidade de aprendizado.

Oct 1, 2019

By Diego Canez Fernandes, Henriquison Bottrel Reis, Mauricio Covcevich Bagatini

As técnicas que visam aumentar a densidade de carga possibilitam elevar a produtividade da coqueria e, além disso, permitem utilizar carvões com menor poder coqueificante. O aumento de densidade pode contribuir ainda para a obtenção de um coque de melhor qualidade, o que contribui para a redução do coke rate no alto-forno. Uma alternativa para aumentar a densidade de carga é a adição de óleo na mistura de carvões, o que reduz a tensão superficial da água, permitindo uma maior aproximação entre as partículas e favorecendo o contato efetivo durante a fase plástica. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da adição de óleo na densidade de carga para diferentes condições de granulometria e umidade do carvão empregado. Para isso foram realizados ensaios para medir a densidade de carga em três níveis de umidade (8%, 10% e 12%) e granulometria (82%, 85% e 88% < 2,83 mm). Posteriormente, foram realizados ensaios de coqueificação em escala piloto, e o coque produzido foi avaliado quanto ao DI15/150 (drum index), CRI (coke reactivity index) e CSR (coke strenght reaction). Os resultados mostraram que a adição gradativa de óleo promoveu aumento na densidade de carga enquanto a elevação da umidade do carvão e seu afinamento provocou a redução desse parâmetro. A qualidade metalúrgica do coque aumentou com a elevação da densidade de carga demostrando que essa é uma técnica com potencial de uso em plantas industriais.

Oct 1, 2019

By Edmar de Souza Silva, Antonio Augusto Gorni, Emanuelle Garcia Reis, Daniel Bojikian Matsubara

Controlled rolling followed by accelerated cooling, known worldwide as TMCP, aims to increase mechanical properties without toughness deterioration. The process principle is to promote the plate cooling with water jets along the range of the austenite transformation temperatures. The accelerated cooling process is only fully effective when controlled in an integrated manner, as it alone cannot ensure significant improvements in the final properties of steels. Plate surface quality depends on some parameters that must be controlled before the start of the plate accelerated cooling. Good flatness is essential to avoid irregular water accumulations during cooling. After the reheating process, the slab should have uniform temperature, uniform austenitic grain size and easily removable scale. The slab thermal and microstructural heterogeneities are inherited by the rolled plate and tend to increase further during the accelerated cooling. This results in flatness problems, high level of internal stresses and mechanical property variations. The descaling strategy is an extremely important factor and must be determined with great caution. It is important that scale thickness and distribution is uniform to ensure homogeneous cooling over the entire plate surface. Otherwise, there will be an uneven temperature distribution, which can cause serious problems of flatness, surface quality and mechanical properties.

Oct 1, 2019

By Helênio Resende Silva Júnior, Thiago de Oliveira Mazzeu

O envelhecimento gradual das Baterias de Coque é um fato inevitável, sendo importante monitorar as condições dos fornos e das estruturas periféricas para maximizar sua vida útil. A Paul Wurth desenvolveu uma metodologia de diagnose que avalia as condições dos elementos principais que compõem as plantas de Coqueria, dentre elas: estrutura da alvenaria refratária, estruturas e componentes metálicos, análise do controle térmico e regime de pressões, conjunto das máquinas móveis. Através de inspeções visuais e coleta de informações de processo e rotina adotada pela equipe de preservação da planta de Coqueria, são elaborados procedimentos e recomendações que visam à extensão da vida útil do equipamento. A Diagnose é uma técnica que auxilia as equipes de Coqueria a entenderem em que situação o equipamento se encontra e contribui com as melhores práticas adotadas no mercado para o prolongamento da vida útil. Ela deve ser repetida com frequência de modo a atualizar a situação da Bateria de Coque, verificar o efeito das ações tomadas pela equipe de preservação e propor novas recomendações. A Diagnose ainda permite identificar a idade real de desgaste das estruturas da Bateria em comparação com sua idade cronológica, permitindo que as usinas planejem investimentos de maior porte.

Oct 1, 2019

By Gérson T. Ferreira, Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira, Rodrigo Seara Martins, Rodrigo Madrona Dias, Sebastião Garcia Mendes

No processo de lingotamento contínuo, o contato do aço líquido com o molde refrigerado a água, forma uma pele solidificada. O rompimento desta pele, conhecido como breakout, deve ser evitado uma vez que traz sérios prejuízos ao processo. Utiliza-se um sistema de detecção de breakouts, responsável por gerar alarmes em situações propícias ao rompimento de pele, a velocidade de lingotamento é então reduzida na busca de evitá-lo. A ocorrência de breakouts está ligado principalmente a falta de lubrificação, obrigação essa que é atribuída ao pó fluxante. Portanto, as propriedades do pó fluxante que possuem relação com essa função podem ser alteradas, na busca de diminuir a tendência à ocorrência de breakouts e alarmes de colamento. Neste trabalho, foi alterada a temperatura de break point do pó fluxante de aços peritéticos buscando a redução do número de alarmes. A diminuição dessa temperatura reduziu o número de alarmes, sem afetar os índices de trincas longitudinais em placas, o que gerou redução nas perdas por sucateamento e aumento da produtividade do processo.

Oct 1, 2019

By Ramon Augusto Moretti, Henrique da Rocha Severino, Renato Nascimento de Castro, Fernando Cesar Sousa

Rolling stand 12 (LTx) of long steel, installed in the company A, Piracicaba - SP unit, had presented high levels of vibration, which affected its internal components, such as: shaft, gears and bearings, generating downtime. To evaluate this equipment a study was proposed by the following engineering techniques: Conventional Vibration Analysis, Operational Deflection Shape (ODS) and numerical simulation by the Finite Element Method (FEM). In the Conventional Vibration Analysis, high levels of vibration were observed during manufacturing process, especially when the material reaches the equipment. Impacts generate high values in acceleration, on average 80 m/s² peak to peak. In the moment of impact, misalignment of internal components was observed by ODS. Field results were correlated to those obtained by the Finite Element Method, which allowed to calibrate FEM model. Thus, the most effective structural modification already numerically evaluated was implemented in the system. Afterwards, new measurements by vibration and ODS techniques were performed, and attenuation of vibrational levels and operational mode, which overloaded the internal components rolling stand, were verified.

Oct 1, 2019

By Jean-François Stumper, Mario Moser, Mark Kruessmann, Volker Langer, Daniel Bastos Martins Cruz, Claude Meisch

The latest generation of probes and casthouse machines provide a wealth of data that has not been available a few years ago. The evaluation of this data gives direct feedback to improve the blast furnace efficiency, the equipment maintenance and design and it allows the early detection of critical or deviating process situations. A stable operation with lower operation and maintenance costs are the final customer benefits.

Oct 1, 2019

By Susana Marraccini Giampietri Lebrão, Guilherme Wolf Lebrão, Viviane Tavares de Moraes, Amanda de Andrade Prioli

indústria de móveis gera cerca de 19.255.000 m³/ano de resíduos de madeira com potencial para reciclagem de materiais. Este projeto tem com o objetivo minimizar a destinação final de resíduos de Medium Density Fiberboard (MDF) através do desenvolvimento de um novo laminado de MDF reprocessado. Para tanto fez-se a coleta de MDF cru produzidos por corte a laser, em seguida o material foi triturado em moinho de facas e quarteado. O resíduo de MDF triturado foi misturado com resina poliéster nas proporções de 1 para 3 de resina poliéster em peso. A partir da formulação foi feito um laminado de 3 a 4 mm de espessura, onde também foi desenvolvido corpos de prova para a realização de ensaios mecânicos, tais como ensaio de tração, flexão e impacto, para determinação das propriedades do novo laminado. Os resultados esperados são a identificação das proporções ideais entre resina e MDF triturado e a resistência a impacto, tração e flexão determinadas pelos ensaios mecânicos.

Oct 12, 2019

By Lays Augusta Leal Carvalho, Luiz Filipe Cardoso de Oliveira, Alex Milton Albergaria Campos, Paulo Santos Assis

O agronegócio movimenta a economia de muitos países, sendo que sua produção representa um terço do PIB mundial. Desde a colheita até o processamento de seus produtos, a atividade agrícola gera uma grande quantidade de resíduos que, muitas vezes, não tem uma alocação correta, o que acaba sendo um problema. Esses resíduos tem um grande potencial para substituir parcialmente combustíveis fósseis, como o carvão mineral. O carvão queimado nos altos-fornos é responsável por cerca de 60% das emissões de CO2 na indústria siderúrgica. No entanto, a atividade agrícola pode contribuir para a captura de CO2 na atmosfera à medida que este é absorvido durante a fotossíntese. Portanto, o uso de resíduos do agronegócio pode ser viável para ser usado na injeção de alto-forno, substituindo parte do carvão mineral. Alguns estudos mostraram que o cultivo de cana-de-açúcar e a produção de carvão vegetal no Brasil, os resíduos do cultivo de milho nos Estados Unidos, bem como o uso de resíduos de Moringa oleifera na Índia, podem ser usados gerando economia e diminuindo a emissão de CO2. Neste trabalho, são apresentadas as comparações química, física e térmica de alguns resíduos do agronegócio com potencial para serem utilizados como material pulverizado injetado no alto-forno, junto ao carvão mineral. Além disso, a viabilidade econômica e a possibilidade de reduzir as emissões de CO2 nesse processo são comentadas.

Oct 1, 2019

By A. Chuma, K. J. Nyembwe, H. Simonsen, J. H. Potgieter

Different concentration techniques were evaluated for preconcentration of a mineral ore at a coarser size to avoid energy and resource wastage. Specifically, the aim was to reduce milling costs and energy required in the beneficiation of tin. In this study, cassiterite (0.17% Sn) was the mineral of interest in a pegmatite ore body associated with quartz (SiO₂ > 60%) and alumina (Al₂O3 > 20%). Three concentration techniques, namely dense media, shaking table, and flotation, coupled with characterization analysis, were used to assess the concentration response. The results confirmed that particle size and mineral liberation impact the separation process. High recovery and grade were obtained with gravity concentration methods (dense media and shaking table) for coarser (+300 to +212 μm) and intermediate (+150 to +53 μm) particle sizes. Lower recovery and grade were identified for much finer sizes (−53 to −38 μm). Flotation produced a high-grade product at a relatively low recovery and appeared to be only applicable to finer grains. Separation efficiency based on Schulz’s equation measured a segregation performance of 74.8% for dense medium separation and 60.7% for the shaking table for the coarse and intermediate particle sizes. Flotation only achieved a separation of 30%–40%. The results suggest that use of dense media separation as a rough preconcentration method prior to further grinding, and the utilization of a more advanced concentration technique for mineral recovery and upgrade, constitute a successful approach to improve process economics.

Apr 14, 2024

By G. Akdogan, M. Tadie, A. Tapfuma

The Southern African region contains abundant gold tailing heaps that are an environmental concern due to dust pollution and chemical contamination of nearby water bodies. Nevertheless, these heaps contain gold with potential to be extracted for financial gain. In this study, the feasibility of extraction of gold from a Witwatersrand gold tailings using glycine was investigated using a two-level full factorial design. Effects of variables such as glycine concentration at levels of 0.5–1.5 M with a solid–liquid ratio of 50–200 g/L were investigated. Although the solid–liquid ratio used in this study was below the industrial norm, it provides a starting point for investigating the applicability of this technology. To enhance the gold extraction, potassium permanganate pretreatment and copper ion addition were adopted. The results revealed that 91.4% gold extraction was achieved after 24 h pre-treatment of the tailings using 2 g/L potassium permanganate followed by subsequent leaching using 1.5 M glycine at pH 12, with 50 g/L solid–liquid ratio and 2 g/L copper ions. Statistically, the solid–liquid ratio and potassium permanganate pre-treatment of the tailings were found to be significant at 95% confidence interval, whilst interactions of copper ions and glycine concentration were significant factors. The work demonstrates that potassium permanganate pre-treatment prior to glycine leaching of low-grade secondary gold resources, such as tailings, can be beneficial. Furthermore, the methodology developed in this work provides an opportunity for further investigation of the recovery of gold hosted in complex mineralogical matrices.

Apr 14, 2024

By N. Coulson, P. F. Stewart

The Mine Health and Safety Act No. 29 of 1996, as amended, embeds an occupational health and safety management system that facilitates communication between representatives of the state, capital, and labour. In underground mines, two communication loops between these role players serve to separate the production chain of command from the political tripartite relations. Worker-elected health and safety representatives are involved in both communication loops, but are severely constrained in escalating their occupational health and safety concerns to the legalpolitical level. This has a direct bearing on the exercise of the Right to Refuse Dangerous Work (RRDW). As previously reported, health and safety representatives were found to primarily consult their production supervisors in preference to their trade-union representatives. This follow-up article presents production supervisor perspectives on the RRDW. The study demonstrates how, for mineworkers, the two distinct communication subsystems constrain, rather than facilitate, implementation of the RRDW.

Apr 14, 2024

By K. Barani, S. M. S. Ganji

Creatine was used as a lixiviant for gold dissolution from gold ore. The effects of creatine concentration, temperature, leach time, and pH were examined for their influence on extent of gold dissolution. The results show that at a temperature of 75°C and pH 11.5, gold dissolution increased from 51% to 88% on increasing creatine concentration from 25 to 50 g/t. Further increase in creatine concentration showed a negative effect on the gold dissolution. Gold dissolution increased from 47% to 87% by increasing the temperature from 25°C to 55°C, and from 61% to 89% by increasing pH from 10 to 11.5. Under the optimum conditions of solids’ content of 30%, pH 11.5, creatine concentration of 100 g/t, temperature of 75°C, and hydrogen peroxide addition of 2%, about 90% of the gold could be dissolved from the ore after 24 h. A comparison between creatine and cyanide leaching showed that 90% gold dissolution was achieved at a cyanide concentration of 300 g/t, which is three times higher than the creatine concentration under optimal conditions.

Apr 14, 2024