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By Hugo E. Camargo, Amanda S. Azman, Brian Kim

Repeated noise exposure and occupational hearing loss are common health problems across industries and especially within the mining industry. Large mechanized processes, blasting, grinding, drilling, and work that is often in close quarters put many miners at an increased risk of noise overexposure. In stone, sand, and gravel mining, noise is generated from a variety of sources, depending on the type of ore being mined as well as the final consumer product provided by that mine. Depending on the source of noise generation, different strategies to reduce and avoid that noise should be implemented. The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) has evaluated the noise profile at three operational surface stone, sand, and gravel mines. A-weighted sound level meter data as well as phase array beamforming data were collected throughout the mines in areas with high noise exposure or high personnel foot or vehicle traffic. Sound level meter data collected on a grid pattern was used to develop sound profiles of the working areas. These sound contour maps as well as phase array beamforming plots were provided to the mines as well as guidance to modify work areas or personnel traffic to reduce noise exposure.

Jan 6, 2022

By Kanhaiya Mishra, Phanil. K. Mandal, S. K. Behera, P. S. Paul, Prashant Singh, C. N. Ghosh

The techno-economic and social benefits of cemented paste backfill (CPB) resulted in its wide acceptance by the mining industry. The Ordinary Portland Cement (OPC) remains the key binder but to diminish its economical constraints, suitability of alternate binders has been examined worldwide. The present study aimed to investigate the effect of partial replacement of OPC with fly ash on the CPB’s strength and to determine the most optimal mix to achieve the required strength (1 MPa at 28 days of curing) at the most cost-effective way using the Bayesian network (BN). The CPB mixes were prepared at 72 wt.% solid concentration with mill tailings (87–91%), OPC (6–13%), and fly ash (0–4%), and instantly after mixing, fresh (slump, bleeding, density) CPB properties were measured. The strength was tested at 7, 14, 28, and 56 days of curing and initially analysed through traditional model. The traditional models follow the aleatory principle and are considered not appropriate for geotechnical engineering. Hence, the BN model was developed and tested. The reliability of two classifiers in learning model structure was compared which gives Naïve Bayes as the highest reliable tool. The CPB’s strength is most sensitive to the OPC content. The most consistent mix(s) is mill tailings: 87–88%, OPC: 9–11%, fly ash: 1–4%. Adding fly ash at 89–91wt% mill tailings possesses high failure probability of the CPB. The collinearity test indicates that the fines percentage and chemical composition of CPB’s ingredients are highly correlated with its slump, bleeding, and strength development.

Jul 14, 2022

By Ihsan Berk Tulu, Haochen Zhao, Deniz Tuncay

This paper proposes a new method to estimate the percentage of load carried by the gob in underground coal mines using a new parameter that introduces the site-specific overburden geology. The new parameter was defined as the total strong layer thickness (tstr) that represents the strength and stiffness of the overburden with a single value. Twelve field measurement case studies from 11 different U.S. longwall mines with different overburden geologies were used to develop the new methodology. 2D numerical models of these case studies (and additional parametric runs with different panel widths) were verified against field measurements such as surface subsidence and stress. Statistical analyses using the model results were conducted for a loading model with the new tstr parameter as one of the variables. The new methodology was found to have a coefficient of determination (R2) of 85% when compared to the field measurements and the parametric models. The method was then tested for practical implementation for pillar design. The percentages of load carried by the gob as estimated by the new method were implemented into the LaModel program, that is commonly used in the coal industry. The results obtained from LaModel were compared to the available field stress measurements, and the new method implemented into LaModel was found to give successful results.

Jul 18, 2022

By Peter Zhang, Todd Minoski, Gabriel Esterhuizen, Jack Trackemas, Berk Tulu, Morgan Sears

Longwall mining is a highly productive and efficient coal mining method used in the USA. During longwall retreating, the belt entry must be maintained stable, and any roof fall in the belt entry would jeopardize mine safety and substantially interrupt the continuous production of coal in the longwall face. Past experience of longwall mining has shown that belt entry stability was the greatest challenge in longwall ground control, and the occurrence of roof falls in belt entries was largely associated with high horizontal stress. To properly support the roof in the belt entry, it is important to understand how longwall-induced horizontal stress changes affect roof stability in belt entries and to strategically install supplementary support to prevent any potential roof falls. Researchers from the National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) performed horizontal stress measurements in the immediate roof of the belt entries for two Pittsburgh seam longwall panels oriented unfavorably to high horizontal stress. Hollow inclusion cells (HICells) were installed in the immediate roof at the intersection in each of the belt entries, and stress changes were monitored as the longwall face was approaching and passing the intersection. Numerical models were set up to calculate the longwall-induced horizontal stress changes in the roof at the monitoring sites. With the verified model, investigations were made of how horizontal stress is concentrated and relieved in the belt entry roof near the face under different panel orientations. Both measurements and modeling results showed that high horizontal stress is concentrated in the roof in the belt entry within about 15 m outby the face when a longwall panel is unfavorably oriented to the major horizontal stress. The study demonstrated that longwall-induced differential horizontal stress can be used as an indication of the degree of horizontal stress concentration. Roof support strategies are discussed on how to maintain the stability of belt entry under high horizontal stress concentration.

Jun 14, 2022

By Jessica M. Wempen, William G. Pariseau, Dallan J. Coons, Michael K. McCarter, Erik C. Westman

The abstract discusses the importance of proper pillar sizing in underground mining for safety and efficiency. It highlights the use of theoretical models, geotechnical measurements, and numerical modeling in predicting pillar behavior. The research focuses on using seismic tomography to image stress changes in a yield pillar at a longwall mine as the longwall face approaches. The study aims to compare the stress distribution imaged using tomography with theoretical models, geotechnical measurements, and numerical models.

Mar 18, 2022

By Julio Aníbal Morales Pereira

Sabe-se dos problemas associados com as inclusões não metálicas, os quais afetam não somente a operação de fabricação, como também a qualidade do produto final. Por esses motivos, muitos estudos têm sido realizados para melhorar o controle do tamanho, quantidade, forma, distribuição e composição das inclusões. Especificamente para as inclusões de espinélio MgO·Al2O3, ainda é preciso melhorar o entendimento dos fenômenos sobre a formação e modificação destas inclusões para um melhor controle ao longo do processo de fabricação do aço e obter maior limpidez inclusionária nos aços. Assim, neste trabalho, foram revisados tópicos reportados na literatura relacionados com: a formação, influência da composição da escória e modificação com cálcio das inclusões de espinélio.

Aug 16, 2017

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 W. J. González

With the increasing demand for minerals and the decline in the quality of ore reserves, technologies to maximize recovery are critical to a mine?s economic success. Many mining waters exhibit the potential to form hardness-based inorganic scales, which inhibit effective mineral recovery. Often, a continuously-fed chemical deposit control program is implemented by the mine site to inhibit these scales. The use of retractable scale coupons is the current industry standard for monitoring these programs; however, a key drawback to their use is the limited, and sometimes untimely amount of information they provide. A proprietary fouling analyzer has been developed that can be used to continuously monitor the formation of inorganic scales in mining process streams. Consequently, it can be used to continually, and more effectively, communicate the efficacy of an antiscalant program, thereby providing the ability to compare different scale control programs and to optimize their feedrates. Case studies presented validate the applicability of this technology to help optimize mineral recovery.

Feb 23, 2014

By Alberto Moreira Guerreiro Brito

Componentes tubulares de parede fina têm aplicações em diversas áreas industriais, na forma de trocadores de calor, amortecedores de impacto, sistemas de fixação, absorvedores de energia, pré-formas para outros processos de conformação mecânica, etc. Neste trabalho é apresentado um estudo de natureza teórico-experimental envolvendo o processo de expansão de extremidades de tubos. Busca-se determinar os parâmetros que governam o mesmo, suas limitações e se a conformação em matriz pode ser uma alternativa viável a processos mais complexos, como por exemplo, hidroconformação. É feita a caracterização do material (uma liga de alumínio ABNT 6061) através do levantamento de curvas de escoamento, perfis de microdureza Vickers, e deformabilidade quanto ao surgimento de trincas e de instabilidade plástica (flamblagem). Ao final são conduzidas simulações através de elementos finitos e experimentos do processo de expansão. São variadas características geométricas dos tubos e das ferramentas e o estado do material (diferentes tratamentos térmicos).

Aug 8, 2018

By Ivo Filipovic

The steel melting process in an Electric Arc Furnace is a complex set of tasks, coping with highly dangerous hazards as fire, explosions, uncontrolled reactions, hot metal projections and gas or dust emissions. Melt shops are dangerous working areas for operators, recording statistics with a high frequency of injuries. In the past years, without dedicated safety equipment, there wasn't a real attitude to the risk prevention. The paper describes the available technological packages to eliminate the manned activities on the melting floor, with the aim to prevent accidents and keep furnace operators safe. The technological packages suite extends the automatic control of the EAF melting process to all the operations from charging phase to tapping. Plus, the integration of the most frequent operations by automated specialized tools effectively minimizes power-off times, enhancing reliability and improving the transformation costs.

Aug 17, 2017

By Alessandra Regina Machado Schifino

Neste trabalho foi realizado um estudo comparativo entre as normas utilizadas para validação da solda aluminotérmica em trilhos do tipo Premium – Vignole dos modelos TR, utilizada em reparos de trilhos ferroviários. As normas a serem comparadas são: ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), AREMA (American Rail Way Engineering and Maintenance of Way Association) e a Norma Europeia (British Standard – Railway Aplication Track – Auminothermic Welding of Rails). Esta comparação será realizada para avaliar a relevância da variação dos parâmetros utilizados em cada uma das normas e quais fatores devem ser analisados em mais de uma norma para que não haja dúvidas se os trilhos estão aptos para serem colocados em operação. Através da realização dos ensaios mecânicos e metalúrgicos, sugeridos pelas normas, encontra-se defeitos causados por diversos fatores, tais como: processo de fabricação, mau uso dos trilhos, falhas operacionais na soldagem, de preenchimento, de solidificação entre outros. Utilizando-se deste conjunto de informações será possível validar as soldas aluminotérmicas testadas.

Oct 30, 2017

By MARCELO TADEU TOMAZELA LIMA

Os aços inoxidáveis são largamente utilizados nos mais diversos segmentos da sociedade, tendo como principal característica a resistência à corrosão. Existem muitos estudos sobre o comportamento destes aços, que se apresentam com diferentes composições, estruturas e propriedades, mas algumas características ainda precisam de muito estudo, como exemplo a interação do metal com o hidrogênio. O hidrogênio nos metais é estudado há muitas décadas pela sua alta capacidade de mobilidade intersticial, todavia seus mecanismos de fragilização são pouco compreendidos e propostos em algumas teorias. O presente trabalho busca caracterizar os efeitos do hidrogênio em um aço inoxidável ferrítico tipo AISI 409 quando tensionado em ensaios de achatamento comparativamente entre amostras hidrogenadas e não hidrogenadas. Os testes no material de base evidenciaram que o hidrogênio age na perda de ductilidade deste aço inoxidável, apresentando facetas de clivagem ao ser tensionado. Os resultados obtidos sugerem que a fragilização por hidrogênio representa um risco e um desafio à Indústria, reforçando a necessidade de desenvolvimento de pesquisas e estudos para minimização dos efeitos do hidrogênio nos metais.

Oct 30, 2017

By Carlos Alberto Alves Nunes Filho

Este trabalho tem o objetivo de traçar o panorama atual das exportações de minério de ferro e a logística integrada desde a jazida, extração, empilhamento e transporte para uma área de armazenagem próxima ao Terminal Portuário do Pecém para posterior embarque no navio e entrega ao cliente final. Optou-se por uma pesquisa exploratória descritiva para identificar as dificuldades na logística que dificultam o escoamento do minério pelo Terminal. Utilizando dados coletados de empresas que atuam na região e que utilizam o Porto do Pecém como saída de sua produção, demonstrando também os estudos de custos e de produção, tipos de modais mais utilizados os navios e suas especificações que fazem o transporte do minério a granel, os equipamentos pertinentes a operação portuária de embarque, bem como os tipos de minério existentes e os que são encontrados nas áreas de mineração no Estado do Ceará e as suas características. O Terminal Portuário do Pecém possui uma estrutura de acostagem preparada para esse tipo de operação proporcionando facilidades aos exportadores.

Aug 17, 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 Érico França

A CBMM aplicou aços microligados ao nióbio de alta resistência mecânica para a fabricação de containers de caminhões que transportam grãos na região do Triângulo Mineiro e Alto Paranaíba, com o objetivo de reduzir o peso desses equipamentos e possibilitar o aumento da carga útil transportada. O novo projeto reduziu em 10% o peso do container e também aumentou seu volume útil de 27 m3 para 29 m3. O investimento teve retorno com apenas 8 dias de operação com o novo projeto transportando arroz. Também foram obtidos ganhos no transporte de milho e soja com o retorno do investimento em 21 e 56 dias de trabalho respectivamente. O trabalho mostra os aços utilizados e as principais alterações nos projetos desses componentes.

Aug 16, 2017

By Marlon José Zanotto

O objetivo deste trabalho é comparar o uso da liga~mãe Al-5Ti-1B e dos sais de fluortitanato de potássio (K2TiF6) e fluorborato de potássio (KBF4) no refino de uma liga de alumínio de pureza comercial. Os resultados demostram a eficiência da liga-mãe no refino de grão quando adicionada em quantidades acima de 0,6% em peso. No entanto, para o sal de boro, não houve refino de grão na mesma quantidade e no dobro da porcentagem. Já para o sal de titânio ocorreu refino de grão, provavelmente devido à presença de boro residual no alumínio puro comercial.

Aug 17, 2017

By Flávio Altoé Franco

Foi identificada uma trinca no convertedor 2 da ArcelorMittal Tubarão em junho de 2013 durante início de carregamento de gusa, esta se localizava na solda entre o cone inferior e o flange do fundo. A análise abrangeu a avaliação dos danos no vaso, à análise da fratura, análise de material, onde foi verificado que a trinca não foi decorrente de trinca preexistente, nem de degradação do material ou imperfeição de solda. Foi construído um modelo 3D do convertedor considerando-se todos os detalhamentos pertinentes à uma análise termo estrutural. Foram analisadas as seguintes situações: Refratamento conforme projeto do fornecedor – junta de papelão; Projeto de refratamento incluindo influência da junta de dilatação natural 0,2 mm existente no refratário; Carregamento térmico; e situação corrente do projeto considerando proteção de soleira. De acordo com os resultados, verificou-se que a causa da falha do convertedor esta relacionada a esforços oriundos da expansão térmica do refratário.

Aug 16, 2017

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 Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

A remoção de inclusões no distribuidor de lingotamento contínuo tem sido intensamente investigada por meio de modelamentos físicos e matemáticos. Recentemente, a injeção de gás no distribuidor tem sido considerada como uma alternativa para aprimorar a remoção de inclusões. Vários trabalhos vêm sendo desenvolvidos analisando os efeitos da injeção de gás e sua interação com as inclusões. No entanto, há espaço para mais investigações envolvendo o efeito da vazão do gás, a localização do sistema de injeção de gás e as dimensões das bolhas na eficiência de remoção de inclusões. No presente trabalho, foi usado um modelo físico construído em uma escala 1:3 de um distribuidor industrial de 40 toneladas de capacidade nominal, para analisar a injeção de gás e seu efeito no padrão do fluxo de fluído e a remoção de inclusões. Os experimentos incluíram a determinação de curvas DTR e visualizações do escoamento. Os efeitos de diferentes vazões e localizações das injeções foram analisados.

Jul 30, 2018