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By Antônio Carlos Simões de Santana Filho

Este trabalho propõe a utilização de simulação computacional adotando princípios de volumes finitos para avaliação do escoamento gasoso em torre de apagamento de coque. Tal simulação poderá fornecer dados, favorecendo a aplicação de tecnologias para redução e controle de emissões de material particulado no período do banho do coque, assim como estimar as variações e características da pluma emitida com a instalação de dispositivos de controle ambiental. Neste estudo são destacados os principais fatores para aplicação da simulação computacional, considerando as condições de contorno; modelos de evaporação; propriedades termofísicas e previsão de saída. Como variáveis de entrada para o modelo apresentado, foram selecionadas a concentração e granulometria do material particulado de vapor d’água da torre de apagamento de coque, através de ensaio de isocinética; as características físico-químicas da água de apagamento; as condições estruturais da torre de apagamento de coque e ciclos de apagamento de coque. Para validar a proposta apresentada, são mostrados resultados baseados nas simulações com o modelo computacional proposto.

Oct 30, 2017

By Rafael Paini Pavlak

A trefilação a frio para produção de barras de aço é realizada em função da sua precisão dimensional e modificação das propriedades mecânicas do material. O processo consiste na conformação de um fio-máquina que, guiado por um puxador, passa através de uma ferramenta (fieira de trefilação). Tal procedimento irá inserir tensões internas na barra chamadas tensões residuais, as quais, dependendo da sua distribuição e intensidade, podem causar distorções do produto final e possivelmente seu descarte. A fim de prever o comportamento destas tensões foram desenvolvidas simulações tridimensionais no software DeformTM. Este trabalho teve por objetivo explorar os efeitos do desalinhamento angular da fieira combinado com uma heterogeneidade na distribuição do atrito, avaliando a influência na distribuição de tensões residuais na barra trefilada. Observou-se certa influência na distribuição das tensões finais, atingindo diferenças em torno de 300MPa entre superfícies, o que caracteriza um potencial de distorções no produto final.

Aug 8, 2018

By Rodrigo Camargos Barroso

Os fenômenos de solidificação no lingotamento contínuo são altamente dependentes da velocidade de lingotamento e das condições de extração de calor do molde. Por sua vez, equipamentos como os agitadores eletromagnéticos, alteram significativamente o escoamento na região do molde, influenciando o perfil térmico e ajudando na redução do calor de superheat. Simular simultaneamente o escoamento, o transporte de energia e a solidificação é um dos objetivos deste trabalho. O modelo emprega o software Ansys/Fluent e é aplicado ao lingotamento contínuo de moldes redondos. Como resultado, obteve-se os mapas de temperatura e a espessura de casca na saída do molde para diferentes velocidades de lingotamento e correntes de agitação. Experimentos realizados em planta buscam comprovar as previsões do modelo. Espera-se, por fim, criar um padrão operacional no lingotamento contínuo buscando otimizar o uso do agitador eletromagnético em função da velocidade de lingotamento e da temperatura de superheat.

Jul 30, 2018

By Rodrigo Cesar de Miranda

A importância de descrever o processo de beneficiamento por um modelo matemático tem sido apresentada por vários pesquisadores. O principal benefício é o controle e a otimização do processo dentro de uma situação industrial. O modelo seria capaz de prever determinada variável de controle do processo a partir de dados conhecidos. Assim, a simulação dinâmica representa um marco no campo da otimização de processos minerais. Essa tecnologia de simulação tem uma ampla aplicação no estudo de processos, o que permite a obtenção do seu conhecimento e domínio operacional. Além disso, possibilita melhores definições nas etapas de projeto, além de realizar uma análise de confiabilidade mais realista. O presente trabalho consiste em realizar uma análise de confiabilidade, através da simulação dinâmica, para entender como as paradas não-programadas influenciam a produção de uma planta de beneficiamento de ferro. Ainda, visa entender o desempenho fenomenológico dos equipamentos de acordo com a entrada de diferentes tipos de minérios e também como são suscetíveis a condições climáticas.

Aug 17, 2017

By Vagner Silva Guilherme

Na busca de novas tecnologias para o processo de sinterização de minério de ferro, a recirculação dos gases de saída do processo podem proporcionar algumas vantagens em relação ao processo convencional. Para tal estudo, foi utilizado um modelo multi-fásico de sinterização para a avaliação da recirculação dos gases de saída do processo. Foram analisados cinco casos de recirculação dos gases de saída, do processo de sinterização, visando, sempre uma operação estável do processo. Os resultados de simulação indicam alargamento da frente de combustão com a recirculação dos gases de saída e a possibilidade da redução do consumo do combustível sólido. Como resultado, houve aumento da fração de cálcio-silicatos, proporcionando melhoria da redutibilidade do sínter, além da redução da emissão de CO2 e PCDD/Fs na máquina de sínter.

Aug 1, 2018

By Kássio Nogueira Cançado

A perda de temperatura das barras de aço no intervalo entre a saída do forno e a entrada do laminador é fator determinante no processo de laminação e na qualidade do tubo produzido. O estudo feito tem como objetivo modelar matematicamente o resfriamento destas barras durante o transporte entre o forno e o laminador, permitindo avaliar a temperatura mínima necessária para desenfornamento e também o máximo tempo de transporte sem comprometer o processo de laminação, possibilitando um melhor setup dos equipamentos reduzindo os custos de produção. Os resultados obtidos com o modelo matemático de resfriamento foram comparados com valores reais de temperatura coletados através de campanhas de medições com termopares instalados em uma barra e com medições de pirômetro. Valores de temperatura foram coletados com termopares em barras de 270, 230 e 180 mm de diâmetro. As medições com pirômetros foram feitas em barras de 180 mm de diâmetro. O modelo de resfriamento apresentou para todos os casos erro relativo às medições inferiores a 3%.

Aug 17, 2017

By Leandro Miranda Nascimento

A maior parte da produção mundial de aço passa pela conversão de minério de ferro em grandes altos-fornos, tendo o coque como uma das matérias-primas. Por um lado, boas propriedades mecânicas a quente do coque, como o CSR e CRI, são necessárias para que o consumo de coque seja o mínimo, pois é também, junto com os óxidos de ferro, um dos maiores componentes dos custos variáveis do ferro gusa. As misturas dos vários tipos de carvões minerais utilizados exigem a participação de uma fração Hard, a mais cara e com maior poder de coqueificação, e de uma fração Soft, mais barata e inerte. Logo, quanto maior for a participação do Hard mais caro será a mistura a ser coqueificada. Uma maneira de aumentar a fração de Soft na mistura de carvões, reduzindo o custo da mistura, e ainda assim obter um coque com boa qualidade é aumentar a densidade a granel da mistura. Para isso alguns métodos já são empregados com sucesso, como o Stamp Charging e a Briquetagem Parcial. Este artigo apresenta um novo método, que consiste na densificação da mistura de carvões dentro do forno via dispositivos de vibração. Foram realizadas simulações físicas a frio e em escala reduzida para avaliar o potencial de aumento de densidade a granel da técnica. Os resultados mostram um ganho de aumento de 30% da densidade a granel da mistura.

Aug 17, 2017

By Bernardo Martins Braga

O desgaseificador RH é um reator de refino secundário bem estabelecido. Nesse equipamento, gás inerte é usado para promover a circulação de aço entre a panela de aciaria e uma câmara de vácuo. A predição correta da dispersão de gás na perna de subida do RH é importante para a modelagem confiável do processo. O presente trabalho estudou a penetração de gás na perna de subida do RH por meio de modelos físico e matemático. No estudo, foram considerados apenas um ou dois bicos injetores e vazões de gás, por bico, entre 5l/min e 50l/min. Para as condições com um bico injetor, os resultados das duas abordagens mostraram boa concordância qualitativa. Já para as condições com dois bicos injetores, a concordância só foi satisfatória para vazões de até 30l/min por bico. Adicionalmente, os resultados obtidos indicaram que o problema de penetração de gás em modelos matemáticos de desgaseificador RH identificado na literatura está relacionado com erros numéricos e não com falhas na modelagem da física do problema.

Aug 17, 2017

By Sandro Griza

Este estudo trata da simulação numérica por elementos finitos de um conjunto de trilhos, talas e parafusos de fixação, com o objetivo de verificar as tensões que ocorrem no conjunto, devido às cargas solicitadas e aplicadas nas condições de apoios estabelecidas pela norma NBR MB 3076/1989, além de duas condições de aperto dos parafusos: pré-carga de 50% da tensão de escoamento e 90% da tensão de escoamento do parafuso. Os resultados mostraram que o efeito de aperto do parafuso é mais significativo na distribuição de tensões do conjunto do que o efeito da carga externa. O aperto do parafuso a 50 e 90% do escoamento provocou maiores valores de tensões de Von Mises distribuídas tanto no parafuso quanto na tala, ultrapassando o escoamento dos materiais. É recomendável considerar que os menores valores de torque podem facilitar o desaperto da porca na prática, devido às passagens da roda sobre o conjunto.

Aug 16, 2017

By Gustavo Coqui Barbosa

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação a quente do trem acabador de tiras de aço C-Mn. O comportamento desse aço é definido por equações constitutivas que descrevem os mecanismos de encruamento e recristalização acoplados aos campos de tensões, deformações e temperatura. Foi implementada uma sub-rotina em linguagem FORTRAN disponível no programa de elementos finitos ABAQUS/Standard. O modelo foi estabelecido no estado plano de deformação por meio de elementos finitos com acoplamento dos campos de temperatura e deformação para o cilindro de trabalho e tira. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais do laminador de tiras a quente da CSN. O modelo prevê as distribuições de temperaturas e valor de carga de laminação em boa concordância com as medidas industriais. Os resultados do modelo evidenciam que há ocorrência de recristalização dinâmica durante o primeiro passe e, apontam que em determinadas regiões da tira a fração recristalizada dinamicamente chega a 100%. A análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo foi feita para determinar o seu impacto nos resultados das simulações, notadamente na força de laminação e no tamanho de grão austenítico final.

Jul 30, 2018

By Egnalda Pereira da Silva Pimenta

A umidade nos óleos protetivos temporários e na solução de encruamento, bem como alterações no pH da água desmineralizada, utilizada na lavagem do aço antes do seu oleamento, podem causar manchas na superfície dos aços revestidos com zinco. As condições de transporte e de estocagem nos clientes também podem causar manchas. Essas manchas causam forte impacto visual, podendo gerar dúvidas na aplicação dos aços. Por esse motivo, algumas medidas são utilizadas na Usiminas para evitar manchas, como os controles da umidade no tanque de armazenamento dos óleos, do pH da água desmineralizada e do tempo de estocagem entre o encruamento e o acabamento dos aços. No presente estudo, foram realizadas caracterizações de amostras produzidas e manchadas em laboratório. Foram empregadas técnicas como a microscopia de força atômica, a microscopia eletrônica de varredura com canhão de emissão por efeito de campo e o espectrômetro de emissão ótica por descarga luminescente (GDOES), sendo propostos mecanismos para a formação das manchas que estariam relacionadas com a oxidação superficial do revestimento.

Oct 30, 2017

By Breno Totti Maia

Para uma boa operação das lanças de oxigênio para convertedores BOF é necessário existir uma boa condição de refrigeração, devido à agressividade existente no ambiente, onde ela fica exposta a condições de alta radiação, gases a alta temperatura e, algumas vezes, com o aço líquido. Para uma boa refrigeração, basicamente são necessários uma boa qualidade de água e condições adequadas de vazão e pressão. Mas somente esses fatores podem não garantir o desempenho adequado às condições de escoamento da água, devido à complexidade geométrica do bico da lança. Esse artigo tem como objetivo apresentar um estudo comparativo de escoamento da água, na parte crítica de uma lança que é o bico, destacando a importância da geometria interna do bico na troca térmica do equipamento. Serão apresentados os resultados comparativos, onde se observa que otimização do escoamento interno no bico da lança aumenta a vida útil do equipamento.

Jul 29, 2018

By Jae-Chun Lee

One of the main advantages of the supported liquid membrane(SLM) would be that different kinds of ions can be extracted selectively or simultaneously from multi-component solutions by parallel treatments with multi-SLM units. This distinctive feature of the SLM extraction is originated from its non-dispersive contacting operation between organic and aqueous phases. In this study, simultaneous and selective extractions of zinc and copper ions from their mixed solutions have been demonstrated using two parallel modules of SLMs. PC88A and LIX84 were used as the extractants for zinc and copper, respectively, and the Hoechst Celanese hollow fiber modules(Liqui-Cel Lab Module) as the supporters. The performance of the simultaneous system was compared with those of the system in which the extraction of each component was achieved by individual runs

Jan 1, 1998

By Andrew H. Stearn, Robert O. Agbede, Edward F. Divers

The ability to compete profitably in a competitive, demanding and specialized market, requires all components of productivity to be optimized toward the same manufacturing goal. This ever present requisite is seldom more apparent than with the quality control (PC) considerations that confront the super-refined metallurgical production necessary for today's exacting technical applications. In a work-place that already exceeds all environmental standards for cleanliness, this paper describes the development of specific environmental mechanisms and controls implemented at a titanium processing facility to impact both the minimal air-borne particulate contaminants and excessive process heat generation which are believed to degrade product purity. Based on the analysis of a carefully structured and instrumented field survey, two alternative solutions were proposed to modify the present facility utilizing a forced air (blowing) system. The first scenario requires ambient air to be drawn from a louvered rooftop installation and ducted to specific zones within the plant with appropriate weighted louvers and wall and roof exhausters designed into the system for air control. The second scenario incorporates a properly sized baghouse to be used in conjunction with the first system.

Jan 1, 1991

By B. Q. Xiao

The nitrate content is an important factor for environmental water samples and flour. In a 0.35 mol/L H2SO4-2NO solution, has a strong catalyzing function on the decolourization of Gallocya-nine (GC) oxidated by NaBrO3. Based on this, a novel method was developed to measure the NO and -3NO concentrations in water and flour. The flow injection technology was introduced into the analysis system. A single-valve dual- cingulums to inject which the Copperized-Cadmium slice and the reduction zone are isolated. The optimum solution for this method contains 1.48×10-4 mol/L GC, 0.06 mol /L NaBrO3 and 0.2 mol /L of NH4-2NOCl. Two empirical equations were proposed to calculate the and -3NO concentrations based on the measured signals. It can be used to measure -2NO of from 0.001 mg / L to 2.0 mg/L and -3NO of from 0.002 mg / L to 2.5 mg/L. The measurement frequency can be up to 20 samples / h. The relative standard deviation for eleven samples is less than 5%.

Jan 1, 2014

By Francis Dakubo, Courtney Young, Avimanyu Das

"Hydrometallurgy of copper ores typically involve acid leaching followed by solvent extraction and electrowinning (SX/EW). EW is the final purification stage in which a voltage is applied across two electrodes causing the copper ions to reduce and deposit on the cathode. Applied voltages are near 2 volts with current densities around 300 amps/m2. In this study, research was undertaken to decrease the energy consumed in the EW process. To do this, various cell designs were constructed and tested in which a membrane was used to separate the cathode and anode compartments with concentrated solution from SX serving as catholyte and raffinate from SX serving as anolyte. Therefore, copper in the concentrated solution would be deposited on the cathode while ferrous in the raffinate would be oxidized to ferric at the anode. Because it is assumed that ferric acid leaching is used, resulting ferric would be recycled to the leaching process. A positive side effect of the envisioned process would be the elimination of oxygen evolution at the anode and thus the prevention of acid-misting. After a cell design was selected, it was used to test a number of variables: flowrate, concentration, temperature, ion-exchange membrane, and applied voltage. Following experiments in which variable ranges were determined, statistical modeling was conducted using STATEASE software. Optimal results indicate the voltage can be decreased to 1.5-1.7 volts with current densities of 300-400 amps/m2. Significant reduction in the energy consumption was accomplished by reducing the applied voltage. Furthermore, current efficiencies and copper production rates was increased by application of the membrane.INTRODUCTIONLeaching of copper ores is achieved using mostly sulfuric acid. The copper pregnant solution is contacted with an organic solvent or resin adsorbent which picks up copper ions as in Equation 1:"

Jan 1, 2016

By K. Witt, S. Steinlechner

In different nonferrous metal-producing industry sectors, the impurity element iron has to be removed from the process solution. Examples for the arising residues are jarosite or goethite precipitates from nickel or zinc production but also red mud from aluminum production. Regardless of environmental concerns, the material is landfilled in almost any case, although valuables such as indium, silver, nickel, or zinc are present in considerable amounts. Within the presented research, a low carbon dioxide emitting multi-metal recovery from such iron-containing residues by means of a selective chlorination extraction has been fundamentally evaluated by experiments but also by comprehensive thermodynamic calculations. The paper summarizes the thermodynamic fundamental concept exploited to separate the dominating iron matrix from the valuable elements and shows verification experiments in a lab size of several grams. Through thermodynamic calculations and smallscale experiments with pure metal oxides and sulfates, it has been proven that the metal chlorides AlCl3∙ 6H2O, FeCl3∙ 6H2O, and MgCl2∙ 6H2O are viable and effective reactants for chlorination. In trials with actual industrial iron precipitation residues from the zinc industry, especially, the use of MgCl2∙ 6H2O and FeCl3∙ 6H2O leads to high extraction rates for the investigated valuable metals Ag, Au, Bi, Cu, In, Pb, Sn, and Zn.

Nov 14, 2023

By Dever C. Ashmead

COAL companies in the anthracite region are studying various methods of mining that will permit a considerably shorter life of gangway and therefore a decrease in the maintenance charges. Maintenance charges in the upkeep of gangways where the measures are steeply pitching are high due to the excessive cost of the replacement of timbers and the cleaning up of falls. Therefore, if the length of gangway in the coal beds can be decreased and the mining more concentrated, the life of the coal gangways will be decreased and consequently the maintenance charges will be lower per ton of coal produced. Customary practice in the anthracite region is to drive long coal gangways and to work the breasts as the gangway from which they were driven is advanced.

Jan 1, 1925

By A. Kenneth Schellinger, O. Cutler Shepard

INTRODUCTION OVERGRINDING, or the breaking of ore particles into sizes smaller than required for liberation, is a first-magnitude problem in grinding for concentration processes. The conventional ball mill-classifier circuit used in commercial grinding produces mineral particles that are all ground to pass an upper size limit, while the proportion of very fine sizes, or slimes, is uncontrolled. Calculations based on measurements made in commercial plants which were grinding ore for flotation concentration indicate that about 90 pct of the energy used in grinding is consumed in useless overgrinding.1 In addition to accounting for the consumption of a large amount of energy, overgrinding is detrimental to the flotation process. Overground slime coats larger particles and inhibits selective action by the flotation reagents on particles which by themselves could be separated very well. A further difficulty is that extremely finely ground minerals do not respond satisfactorily to flotation-collecting reagents, and both selection and recovery decrease markedly with particles finer than 5 to 10 microns.2 Conventional classifier-ball mill circuits inherently tend to overgrind the valuable minerals more than the gangue minerals because most valuable minerals are of higher density and are softer and more friable than the gangue minerals. The remedy to this situation would seem to be a separating mechanism which would separate free valuable mineral particles regardless of size and density considerations and a mechanism which would operate in the grinding mill so that valuable mineral grains would be removed from the grinding machine as soon as they are freed. A consideration of these ideas led the authors to the conception of a simultaneous grinding and flotation mechanism. So far as the authors are aware, such a machine has never been tried, even on a laboratory scale. DEVELOPMENT OF APPARATUS AND EXPERIMENTAL METHOD Apparatus development went through several stages before a really workable machine was devised. Work was started with a large cast-iron mortar 7 ½ in. in diameter and 8 in. deep. A cast-iron disk was mounted on the end of a vertical shaft so that it fitted loosely into the bottom of the mortar. On top of the disk four radial cleats ¼ in. high were bolted to agitate the ball charge as the disk, or impeller, rotated. The vertical shaft was driven at 100 rpm by a mechanism improvised from an old coffeemill type of grinder. A hole was drilled into the bottom of the mortar through which compressed air was introduced for frothing. In operation, weighed charges of ore which had been crushed to pass an 8-mesh screen were placed in the bowl along with water and suitable reagents. The impeller was then started and the compressed air turned on so that the ore was ground while being exposed to air bubbles. Mineralized froth was

Jan 1, 1947

By R. K. Mehta

Conventional triboelectrification based dry coal beneficiation methods require ground coal as a prerequisite feed material, energy intensive static-in-line mixer or cyclonic tribocharger configuration, and transport and/or improvement in the design of free-fall separators to improve the separation efficiency of [me pyrite/mineral matter from coal. The proposed paper illustrates the two concepts. First, the use of ceramic media in a polyurethane lined attitor in achieving simultaneous grinding and differential charging. Second, the use of an electrocentrifuge to selectively separate coal from mineral matter present in the triboelectrified mixture. It is of interest to note that some ceramic media can satisfy the requirements of both desired density and work function to achieve grinding and differential charging.

Jan 1, 1996