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By Fábio Heiji Yamada, Marcelo Koiti Fugihara, Ruano Fonseca Araujo

Conception the simulation and optimization technologies for industrial processes applied in the mining environment: tools and methodologies. Clarifications provided about the differences of these techniques when compared with static analysis (intuition, use of static spreadsheets, etc.). Presentation of practical cases at several big mining companies in Brazil. These projects will be presented and illustrated through dynamic simulation models developed at those companies, each one with its set of objectives, scope and results (for example: sizing the number of equipment, silo, piles related to the mining processing, logistics, ROM transportation, mine operations plan, etc.).

Oct 3, 2019

By Artur Frederico Fonseca da Cruz

Com a necessidade urgente e constante de aumento da competitividade no cenário atual da mineração, mostra-se fundamental o desenvolvimento constante de novos parâmetros de processo combinados a uma estratégia de manutenção focada não só na disponibilidade dos ativos, e sim no desempenho dos equipamentos. No que tange ao processo de pelotização neste trabalho foi dado foco especificamente na configuração de perfis de queima no forno de grelha móvel, onde foram testados quatro perfis e fixado o perfil nº 04 otimizado via sistema de otimização de processo para níveis de produções diferentes, equilibrando qualidade e consumo específico de gás natural, no período anterior e posterior à parada fria. A partir daí foram analisados parâmetros de qualidade, produção e processo, comparando-os entre antes e após a parada fria. Foram registradas melhoras nos índices de qualidade e redução de aproximadamente 13,50% do consumo específico de gás natural e 10,80% de redução no consumo específico de energia elétrica de ventiladores por níveis de produção.

Aug 17, 2017

By Romulo Camata

O objetivo deste trabalho é estudar as reações de dessiliciação, envolvidas no processo de pré-tratamento de ferro-gusa. A princípio, as misturas utilizadas foram caracterizadas e estudadas através do software de termodinâmica computacional (FactSage). Em seguida, os resultados obtidos através do estudo termodinâmico computacional foram comparados com aqueles obtidos mediante os testes experimentais a 1400 °C. As misturas dessiliciantes tiveram como base fontes de CaO e FeO. Os testes experimentais permitiram identificar que a agitação do sistema, maior quantidade de massa de mistura adicionada e misturas com adição de 20% de fonte de CaO mostraram-se mais eficazes no processo de dessiliciação do ferro-gusa. Com os resultados pode-se afirmar que a termodinâmica computacional mostrou-se eficaz em prever o processo. Além disso, a termodinâmica computacional também contribui, em alguns casos, para a análise de compostos sólidos que podem se formar na escória e limitar as reações de dessiliciação.

Oct 30, 2017

By Lucas Breder Teixeira

O uso de ferramentas de simulação numérica para análise estrutural vem se expandindo nos últimos anos, sobretudo utilizando o método dos elementos finitos. Nesse trabalho são apresentados dois exemplos de otimização de projetos envolvendo componentes de mecanismos de válvula gaveta, realizados pela Magnesita Refratários S.A. Partindo da geometria inicial até o produto final, é analisado como o campo de tensões é adequado a valores admissíveis, conforme modificações de projeto são realizadas. Por fim, é demonstrada a importância desse tipo de estudo para alcançar maior confiabilidade e segurança em projetos mecânicos.

Aug 16, 2017

By Paulo Eduardo Melo da Cunha

Com um cenário de constante mudança na área e logística, uma demanda cada vez maior por transporte rápido, eficiente e a baixo custo, muito se tem exigido dos gestores de logística na solução, otimização e implementação de soluções criativas para desatar o nó logístico existente hoje no país. A falta de infra-estrutura tanto interna, quanto externa tem dificultado o trabalho e comprometido os resultados globais das empresas. Muitos trabalhos já foram realizados, mas as constantes mudanças, aumento dos volumes transportados em cada modal, a falta de planejamento governamental, tem exigido novas formas de trabalhar. Um relacionamento mais próximo dos fornecedores de transporte, com grande envolvimento dos clientes e áreas comerciais é fundamental para os bons resultados e é desta forma que buscamos otimizar o fluxo ferroviário para a região da grande BH.

Jul 29, 2018

By Maíra de Paula Pereira de Lucena

Revestimentos de conversão nanocerâmicos são obtidos pela imersão de peças metálicas em soluções contendo íons de titânio, zircônio, cério entre outros. Esses revestimentos vêm sendo estudados como uma alternativa a outros processos de conversão que possuem inconvenientes ambientais, como a cromatização e a fosfatização. No presente trabalho foram formuladas diferentes soluções a base dos ácidos hexafluorozircônio e hexafluortitânio para a deposição de revestimentos nanocerâmicos sobre substratos de aço galvanizado. O objetivo é mapear os efeitos dos parâmetros de processo de obtenção do revestimento quanto ao desempenho contra corrosão. Os parâmetros estudados foram a concentração, o pH e o tempo de imersão nas soluções formuladas. Para avaliar os revestimentos obtidos foram realizados ensaios eletroquímicos de espectroscopia de impedância complexa. Os resultados indicam uma forte interação entre o pH e a concentração dos ácidos em solução e que concentrações mais baixas geram uma proteção mais eficaz O melhor conjunto de parâmetros foi para menor pH, concentração e tempo de imersão.

Aug 7, 2018

By Walisson Silva Gomes

A injeção de carvão pulverizado pelas ventaneiras dos altos-fornos é um dos meios de redução de custos de produção do ferro gusa. Esta injeção deve ser de forma efetiva para evitar possíveis desperdícios de combustível. Esse trabalho teve como objetivo desenvolver uma metodologia de quantificação do teor de carbono na lama e no pó de coletor, gerados na limpeza de gás do alto-forno para auxiliar a avaliação da eficiência de queima do carvão injetado pelas ventaneiras e sua correlação com as variáveis de processo. Nenhuma norma especifica a quantificação de carbono na lama e no pó de coletor. Foram utilizadas duas técnicas de quantificação de carbono em carvão e coque utilizados na Companhia Siderúrgica Nacional, a Análise Imediata, baseadas na norma ASTM D 5142-09, e a Análise Elementar. Um estudo mais detalhado para investigar as possíveis interferências nesses métodos de análise, devido a diferença de resultados entre eles, foi utilizado Difração de Raio-X, associado ao método de Rietveld, e Analise Termogravimétrica de Calorimetria Exploratória Diferencial (TG-DSC). A partir dessas análises foi possível definir o melhor método para quantificação de carbono no pó de coletor e lama de alto-forno.

Aug 17, 2017

By João Vitor Mokan

O presente trabalho avalia o efeito das camadas de conversão a base de CrVI e CrIII aplicadas na superfície de arames galvanizados por imersão a quente. As bitolas testadas foram 1,24mm, 1,65mm e 3,00mm, utilizando os ensaios de Névoa Salina e Câmara Úmida, avaliando o aspecto superficial dos arames após 1, 3, 6, 24 e 28 horas de exposição ao ambiente agressivo. Pode ser observado que o ensaio de Névoa Salina é pouco indicado para avaliar a oxidação superficial do arame em função de sua agressividade. Os resultados foram melhor interpretados utilizando o ensaio de Câmara Úmida. Inicialmente os arames recobertos por uma camada de conversão a base de CrIII apresentaram desempenho levemente superior àqueles recobertos por CrVI, considerando os mesmos tempos de exposição. Após seis horas os arames galvanizados apresentaram comportamentos semelhantes. O arame galvanizado com maior resistência a oxidação foi aquele protegido com CrIII, porém com o passar do tempo os dois tipos de revestimento se equivalem.

Oct 30, 2017

By Eustáquio de Souza Baêta Júnior

O aço delta-TRIP é um conceito recente, sendo desenvolvido nos últimos dez anos com o intuito de aliar boa resistência mecânica e ductilidade. Este aço é multifásico, contendo ferritas d e a, austenita, bainita e/ou martensita. O efeito TRIP (Transformação Induzida por Plasticidade) é influenciado pela proporção entre essas fases, que por sua vez tem relação com a quantidade dos elementos de liga. Este trabalho busca uma composição química que permita adequada proporção entre as fases, otimizando as microestruturas através de métodos computacionais. Essas microestruturas são projetadas para conter na temperatura do eutetóide entre 10% e 50% de austenita, entre 10% e 70% de ferrita alfa e entre 20% e 80% de ferrita delta. O software ThermoCalc foi utilizado para prever as frações dos microconstituintes, gráficos da variação dos elementos de liga pelas faixas de interesse dos microconstituintes foram utilizados para mapear cada condição que leva a microestrutura desejada. Resultados indicam que o volume das fases projetado é encontrado para determinadas proporções entre os elementos de liga, maiores concentrações de Al e Nb combinados com C permitem a ocorrência ou não de carbonetos e outras fases em menores quantidades.

Oct 30, 2017

By Mayworm Luiz, Mantovanelli Mauro, Merisio Everaldo, Oliveira Edgar Adrian, Vieira Estéfano Aparecido, Kaneda Kazuyuki

Os filtros da estação de tratamento de água do circuito spray da planta de lingotamento contínuo apresentam problemas de desempenho quanto a vazão, gerando perda de produtividade do processo de produção de placas da ArcelorMittal Tubarão. Na etapa de filtração da água de recirculação utilizada no circuito de spray, ocorre redução da vazão com o tempo de operação não atendo a necessidade do processo. Existe uma divergência de especificação de projeto uma vez que o projeto original visa tratamento de água potável e não água do sistema direto de lingotamento, uma água com alta concentração de sólidos em suspenção e óleos&graxas. Para recuperar a vazão da água filtrada, é necessário aumentar a frequência de contra lavagem, melhorando a passagem da água e limpando os leitos, porém a alta frequência de contra lavagem torna-se uma complicação para operação da ETA, não garantindo a estabilidade da operação. O objetivo deste trabalho foi identificar e propor soluções para os problemas de vazão dos filtros de forma a garantir a especificação nominal de projeto (1380 m³/h / 5 filtros) e consequente estabilidade operacional do sistema. Foram feitas avaliações em laboratório para identificar a composição ideal do leito filtrante assim como sua distribuição granulométrica, além de modificações internas do filtro e das crepinas utilizadas no sistema de contra lavagem. Após as modificações, o filtro está operando por quase um ano conforme especificação, garantindo a vazão de filtração e prolongando o tempo de contra lavagem de 6/6 horas para 15/15 horas.

Oct 1, 2019

By Flávio Beneduce

O conhecimento das características termodinâmicas do sistema NiO-CaO é de fundamental importância no modelamento do equilíbrio metal-escória-refratário para a elaboração de ligas à base de níquel em fornos elétricos a arco assim como para o desenvolvimento de base de dados consistente para a extração de níquel de minérios lateríticos. O modelamento existente para a escória líquida, baseado no modelo quase-químico modificado por Pelton e Blander, não pode ser utilizado diretamente na base de dados SLAG usada pelo programa Thermo-Calc pois utiliza um outro modelo termodinâmico para a fase escória. O presente trabalho apresenta o modelamento do sistema NiO-CaO usando o modelo quase-químico de células de Kapoor-Frohberg-Gaye para a fase escória líquida. Os dados utilizados neste modelamento foram atividades das espécies químicas nas fases sólidas, composições solvus em várias temperaturas e parâmetros magnéticos da fase NiO. A otimização foi feita com o módulo PARROT® do programa Thermo-Calc®. Os resultados obtidos da otimização ajustaram-se bem aos dados experimentais apresentados na literatura.

Aug 17, 2017

By Maycon Athayde

O processo de pelotização consiste na aglomeração e posterior tratamento térmico das pelotas, ajustando as propriedades químicas e mecânicas para o transporte ao reator siderúrgico. A otimização e aperfeiçoamento do processo no forno pode ser realizado experimentalmente utilizando um pot grate. Trata-se de um equipamento no qual uma carga de pelotas cruas é submetida a condições similares às encontradas no processo industrial. Contudo, um projeto de experimentos em um pot grate pode levar semanas. Além disso, alguns parâmetros como: taxas das reações e balanço de energia são difíceis de serem monitorados. Tendo em vista isso, o presente trabalho buscou desenvolver um software de simulação para avaliar o comportamento das pelotas em um pot grate de maneira rápida e prática. Os resultados mostram uma interface amigável para a avaliação da temperatura de pelota, umidade da água, queima do carbono e balanço de energia. Os modelos implementados foram comparados e validados com trabalhos publicados na literatura. O modelo também serve como uma ferramenta de Projetos e Experimentos no Pot, uma vez que permite testes mais rápidos e de custo mais baixo.

Aug 16, 2017

By Fabio Dummer

Este trabalho apresenta o desempenho de duas grandes empresas, após a implantação do envio direto de pelotas da Usina de Pelotização Vale 8 para abastecimento dos Alto Fornos da Arcelor Mittal Tubarão, com o propósito de aumentar a produtividade, reduzir custos, otimizando as rotinas operacionais e a utilização da mão de obra. Esse processo é pioneiro no atendimento a clientes de fornecimento de pelotas.

Oct 30, 2017

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 Dilson Pereira de Melo

Este trabalho descreve a unificação de gestão dos contratos de prestação dos serviços de embalagens, expedição, peação e transporte interno de bobinas de aços elétricos, inoxidáveis e carbono na Aperam South América. Trata-se de um estudo de caso do processo de unificação dos contratos que se baseou em uma análise sistêmica dos diferentes contratos com foco na sinergia, otimização de recursos e redução de custo. Foram empregadas múltiplas fontes de dados: referências bibliográficas de autores da atualidade, consulta a documentos e a registros de arquivo da empresa e benchmark em empresas do ramo de siderurgia. A implantação do projeto possibilitou a adequação do escopo do serviço prestado e a redução do desembolso com o fornecedor o que incidiu diretamente na performance de custos alcançando maior eficiência e competitividade para os processos internos.

Jul 29, 2018

By Luiz Cláudio von Sperling Cotta

A produção de pelotas de minério de ferro de alta resistência mecânica, que suportem o transporte e operação nos reatores de redução, necessita da correta adequação dos parâmetros de processo dos fornos de grelha móvel. A região de queima é a etapa decisiva neste equipamento para garantir a qualidade da pelota e também representa a maior parte da energia inserida no processo. No presente trabalho foi realizada a otimização do processo de queima, suportado pela metodologia Lean Six Sigma, avaliando a composição química da pelota, os ajustes de adição de combustível sólido na pelota e temperatura do perfil térmico de queima. Dessa forma, foram realizados ensaios em escala piloto para diferentes perfis de temperatura da etapa de queima. Não obstante, foram avaliadas as propriedades químicas, físicas, metalúrgicas e ainda foi realizada a avaliação microestrutural das pelotas. A validação dos estudos em escala laboratorial foi realizada através de testes industriais a fim de assegurar a qualidade do produto, a produtividade do forno e redução de custos de produção.

Aug 1, 2018

By Flávia Guimarães Rocha Godinho Campos Vargas

Amostragem pode ser definida como a sequência de operações que visam retirar do todo (lote) uma parcela (amostra) que conserve as propriedades de interesse do lote. O menor erro possível em um protocolo de amostragem é chamado de erro fundamental de amostragem (FSE), o qual está associado à heterogeneidade constitucional do minério e pode ser estimado através de testes de heterogeneidade. A realização do teste de heterogeneidade com minério fonte de zinco, proveniente da mina de Vazante, permitiu concluir que a heterogeneidade da willemita é menor que a heterogeneidade de minérios de ouro e maior que a de minérios fonte de alumínio, por exemplo. Além disso, os resultados do teste de heterogeneidade permitiram a otimização do protocolo de preparação de amostras do laboratório físico, reduzindo o erro total de 13,4% para 6,0% sem investimentos em infraestrutura de laboratório.

Aug 17, 2017

By Neussias Inocêncio Henrique

O processo de coqueificação em uma Coqueria do tipo Heat Recovery ocorre pela queima da matéria volátil presente no carvão, principal combustível para aquecimento dos fornos. Uma segunda queima não desejada ocorre pela combustão do coque. Essa queima indesejada é denominada Burn Loss. A quantidade de ar succionada para dentro dos fornos é pelo sistema de exaustão e controlada por um sistema automático de abrir ou fechava as válvulas utilizando através de um sistema de controle chamado de PID Combustão. Com os dados do perfil de oxigênio dos fornos do tipo Heat Recovery é possível determinar a quantidade exata de O2 em excesso objetivando a queima dos gases total dos gases. Os principais benefícios de se analisar a quantidade de O2 em excesso e entender o processo de combustão dos fornos e poder alterar o sistema de admissão de ar com o objetivo de aumenta da capacidade de produção do forno (aumento da velocidade de coqueificação) e otimização da sucção ao longo dos fornos no mesmo coletor.

Oct 30, 2017

By Giselle de Mattos Araújo

A autorredução é afetada por características das matérias-primas tais como granulometria, porosidade, tipo e teor da fonte carbonácea, e também por características do ciclo de processamento imposto, taxas de aquecimento, tipo de atmosfera gasosa, temperatura média de processo. No presente trabalho objetiva-se, através de testes de termogravimetria, avaliar a cinética de autorredução e também o fluxo térmico associado, durante o processamento de diversas associações de finos de minério e fonte carbonácea. Com os resultados obtidos identificam-se condições que otimizam tanto a mistura autorredutora quanto o processamento, observando-se que em uma mesma faixa granulométrica, o maior conteúdo de Cfixo da fonte carbonácea e materiais mais reativos otimizam a cinética, em detrimento da maior quantidade volumétrica de partículas carbonáceas observada em amostras contendo carvões mais pobres em Cfixo. Taxas adequadamente controladas permitem a definição de instantes distintos para as diversas etapas fenomenológicas envolvidas no processamento da autorredução.

Aug 2, 2018

By Edney da Silva Dias, Leticia Fuchs, Walter Coan, Rodrigo Deperon, Eduardo Kuhl, Fernanda Jansen, Micael Leandro

O objetivo deste trabalho é apresentar um projeto desenvolvido para maximizar a taxa de ocupação dos veículos que carregam na ArcelorMittal Vega, por meio da utilização de programação linear combinada com métodos de automação de processos robóticos (RPA - Robotic Process Automation), de modo a atender todas as premissas do modelo de expedição de cargas, tais como: restrições de clientes, capacidade máxima por tipo de veículo e distribuição de volumes para as transportadoras de acordo com as metas acordadas. O uso de ferramentas de otimização e automação, integradas ao ERP (Sistema Integrado de Gestão Empresarial), utilizado pela empresa, permite realizar o processo de programação de transportes em massa, obedecendo multicritérios. A ausência de ferramentas que auxiliem neste processo, impacta diretamente na produtividade, na capacidade intelectual dos recursos alocados, na taxa de ocupação dos veículos, na capacidade de expedição da fábrica e no nível de serviço ao cliente. Visando aumentar a eficiência nos processos, melhorar a taxa de ocupação da capacidade dos veículos e consequentemente a capacidade de expedição, foi implementada a solução para aperfeiçoar o processo de programação de cargas e agregar valor ao negócio quanto a entrega ao cliente final.

Oct 1, 2019