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By L. Zhou, J. Qiu, M. Tang, J. Wang, G. Dai

Coal spontaneous combustion in longwall gobs is a major concern in coal mines. In comparison to other hazards, this phenomenon is difficult to detect. Fifteen factors influencing coal spontaneous combustion in longwall gobs were identified from the literature. The logical relationships between these factors were evaluated and quantified by decision-making trial and evaluation laboratory (DEMATEL) and interpretive structural modelling (ISM) methods. A four-level hierarchical structure model was established. The research shows that combining DEMATEL and ISM can reveal the key factors that influence coal spontaneous combustion in longwall gobs and establishthe interactions and relationships among these factors. The results can provide the basis for preventing and controlling coal spontaneous combustion in longwall gobs.

Jun 10, 2024

By Y. Fan, D. H. Zhang, J. Y. Xu

The hydrogeological conditions in the Chambishi mine area in Zambia. were investigated. Chambishi is a very wet mine and groundwater discharge costs are high. The research goal was to identify methods to reduce the discharge costs without greatly affecting the mining process. Hydrogeological data was obtained from measurements in drill-holes and from drill cores. The differences in structural deformation in different areas determine whether a layer of rock is an aquifer. In the mine region, the Lower Roan Group ore shale and quartz-sandstone unconformably lie on the basal schist and granite aquifuge. The Upper Roan Group dolomite is continuously distributed over a large area around the orebody. This dolomite is the main target of groundwater control efforts, and its water yield is also influenced by the deformation intensity. Based on the observations, backfilling was gradually adopted to appropriately safeguard the integrity of the aquifuge above the orebody. The overlapping relationship between the aquifer and aquifuge has been utilized to increase mine drainage efficiency. This measure has not only greatly reduced the costs of mine drainage, but also improced protection of the groundwater environment. The old drill-holes that were not sealed after exploration drilling were grouted. Further, possible water-conducting fracture zones were investigated. Cover drilling towards the suspected zone was conducted to prevent the high-pressure groundwater from shallower aquifers from entering stopes in deep areas of the mine.

Jun 10, 2024

By M. Grozdanovic, D. Marjanovic, M. Ilic

We present a framework for solving the problem of functional compatibility between process control equipment in control centres at underground mines and operator capabilities. The equipment incorporates displays of current ventilation, gas, and fire hazard data, status of alarm and early warning systems, a voice communication subsystem, and facilities for recording and printing ofdata and reports. The layout of the existing control panel is compared with a recommended design. The basic principles of ergonomic design and arrangement of the controls and indicators, as well as ease of use, type of operations carried out with these controls, and operators’ viewing angles are discussed. The objective is to improve the usability of control panels, display boards, and graphic screens so as to enhance the functioning of control centres and optimize control of technological processes in coal mines.

Jun 10, 2024

By S. Moolla, R. Lynch, S. Brijraj

A reliable method to locate microseismic evets is an important objective for routine mine seismic monitoring. We developed an algorithm that can automatically and reliably locate an event from a single uniaxial trace. Signals created by microseismic events are recorded as seismograms that consist of direct P- and S-waves as well as the waves reflected off the underground excavations. We take advantage of the extra complexity these reflections introduce as they make the signal more unique. In our investigation we cross-correlated unaltered synthetic seismograms against trial waveforms created from a linear combination of appropriate waveforms from a library of numerically calculated strain Green’s tensors. We use a single uniaxial synthetic seismogram to invert for the source location, six moment tensor components, and frequency. The resulting cost functions are constructed as maximal correlations at each node in the mine grid through the true source x-planes. This function is maximized by differential evolution to simultaneously yield the source parameters. Sensitivity tests such as shifting the mine plans and altering the background velocities of the media are investigated to test the robustness of the method. We contaminate the data with 40% white noise to test the resolution against simulated real recorded seismograms. The method is demonstrated using synthetic data calculated with a realistic underground 3D velocity model.

Jun 10, 2024

By Weslei Viana Gabriel

Por meio do uso de técnicas de modelamento físico e matemático, caracterizou-se o fluxo de líquido, no interior de um molde de beam blank, quando alimentado por apenas uma válvula submersa constituída por três portas de saída cilíndricas e espaçadas de 120°. Verificou-se que o fluxo do jato de líquido que atravessa a alma se espalha ao longo de toda a superfície do flange antes de se recircular na região central do molde. Através da técnica de injeção de traçador e análise do perfil de velocidade, percebe-se que os jatos direcionados para as quinas do flange recirculam rapidamente e, por isto, se espalham numa pequena região. Este tipo de válvula se caracteriza também por ter uma maior intensidade de oscilação da superfície do que a válvula do tipo tubular. Foram realizados testes para simular a taxa de remoção de inclusões. Os dados obtidos mostram que esta válvula é mais eficiente na limpidez do aço do que uma válvula tubular simples.

Oct 30, 2017

By Paula Cristina Petriz Monteiro

O Aço Inoxidável Duplex (AID) possui duas fases com propriedades magnéticas distintas, ferrita e austenita. Quando submetido a elevadas temperaturas, o AID pode apresentar em sua estrutura a fase intermetálica sigma que degrada suas propriedades e limitam a sua utilização. Este trabalho tem como objetivo utilizar a técnica de Ruído Magnético Barkhausen (RMB), para caracterizar amostras de AID SAF2205 com precipitados de fase sigma. Foram realizadas análises metalográficas, detecção do teor de ferrita através do ferritoscópio e difração de raios-x para validação dos resultados. Pode-se verificar que o ensaio de RMB é adequado para avaliar teores elevados de fase sigma neste aço.

Aug 7, 2018

By Matheus de Lima Vieira

Os vergalhões são produzidos por meio do processo de laminação a quente. No processo em estudo há duas rotas distintas de produção. Previamente ao processo de laminação a quente, uma rota utiliza a etapa de reaquecimento via forno, e a outra utiliza o produto semi-acabado de aço vindo diretamente do processo de solidificação. Ao estabelecer um comparativo entre as rotas, as microestruturas obtidas apresentam algumas diferenças. O objetivo desse trabalho é avaliar como as diferenças entre as microestruturas influenciam na resistência à corrosão por cloretos. Para isso foram realizados ensaios de polarização potenciodinâmica anódica e espectroscopia de impedância eletroquímica em solução de NaCl, simulando os efeitos do íon Cl- presente na atmosfera marinha. A partir das curvas obtidas nos ensaios eletroquímicos, foi possível observar que as propriedades de corrosão são semelhantes para ambos os processos.

Oct 30, 2017

By Maycon Athayde

A Samarco Mineração utiliza combustível gasoso para geração de energia térmica para o endurecimento pelotas de minério de ferro. O balanceamento térmico do forno ocorre através do controle das malhas de instrumentação que são compostas por válvulas de controle, sensores de temperatura, queimadores e sistema de suprimento de Gás Natural Industrial (GNI) para a combustão. A combustão é realizada por meio de queimadores, que são alimentados por uma mistura gasosa de GNI e Ar Atmosférico, ambos a temperatura ambiente. A função do GNI é fornecer a sua máxima capacidade energética para a produção de calor. Já o Ar atmosférico é resfriar o queimador, e estabilizar a chama dentro da câmara e ar primário de combustão. No entanto excesso de ar é fator determinante para eficiência de combustão, pois controla os produtos da queima, entre eles a temperatura. Um grande excesso de ar é indesejável, pois reduz a temperatura da chama, e aumenta as perdas de calor devido à entalpia dos gases.

Aug 1, 2018

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