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Revista Escola de Minas

Scielo Brazylia

Tumbling mills are often taken as the object of optimization studies because they are a type of equipment that consume large amounts of energy. Among the current available resources to conduct such studies, mathematic modelling presents great efficiency due to its low cost, speed and reliability. The total charge and grinding media charge are very important variables to conduct modelling exercises that aim at power draw and product size distribution forecasting. However, the common measurement methods require people entering the equipment, which carries a number of adversities related to confined spaces. In this regard, this paper presents the development of a method and the prototype of a device able to measure tumbling mill charges, quickly, precisely, with low cost and, above all, ensuring safety. The result of this work is a method that allows equivalent or superior precision in comparison to the existing methods, whose main aspect is to eliminate the requirement of people entering dangerous environments, such as tumbling mills.Moinhos de bolas são, frequentemente, objeto de estudos de otimização, pois são equipamentos que consomem muita energia. Tais estudos são conduzidos sistematicamente sob enfoque de modelagem matemática, pois tal recurso é rápido, eficiente, de alta confiabilidade e de baixo custo. A carga total e carga de corpos moedores são variáveis muito importantes para exercícios de simulação, que visam a estabelecer previsões de potência de operação e distribuições granulométricas. Entretanto medições de graus de enchimeto requerem medições por pessoas na câmara de moagem, sob condições de risco elevado associados a espaços combinados. Nesse aspecto, o presente trabalho mostra o desenvolvimento de um método e um protótipo de um dispositivo para medição de cargas em moinhos tubulares, de forma precisa, rápida e com baixo custo e, acima de tudo, que minimiza riscos. O resultado é um método com precisão igual ou maior do que dispositivos semelhantes, cujo principal aspecto é apenas o de eliminar o risco associado a pessoasl entrarem em câmaras internas de moinhos tubulraes.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000300012&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/10/03 - 22:02

Tumbling mills are often taken as the object of optimization studies because they are a type of equipment that consume large amounts of energy. Among the current available resources to conduct such studies, mathematic modelling presents great efficiency due to its low cost, speed and reliability. The total charge and grinding media charge are very important variables to conduct modelling exercises that aim at power draw and product size distribution forecasting. However, the common measurement methods require people entering the equipment, which carries a number of adversities related to confined spaces. In this regard, this paper presents the development of a method and the prototype of a device able to measure tumbling mill charges, quickly, precisely, with low cost and, above all, ensuring safety. The result of this work is a method that allows equivalent or superior precision in comparison to the existing methods, whose main aspect is to eliminate the requirement of people entering dangerous environments, such as tumbling mills.Moinhos de bolas são, frequentemente, objeto de estudos de otimização, pois são equipamentos que consomem muita energia. Tais estudos são conduzidos sistematicamente sob enfoque de modelagem matemática, pois tal recurso é rápido, eficiente, de alta confiabilidade e de baixo custo. A carga total e carga de corpos moedores são variáveis muito importantes para exercícios de simulação, que visam a estabelecer previsões de potência de operação e distribuições granulométricas. Entretanto medições de graus de enchimeto requerem medições por pessoas na câmara de moagem, sob condições de risco elevado associados a espaços combinados. Nesse aspecto, o presente trabalho mostra o desenvolvimento de um método e um protótipo de um dispositivo para medição de cargas em moinhos tubulares, de forma precisa, rápida e com baixo custo e, acima de tudo, que minimiza riscos. O resultado é um método com precisão igual ou maior do que dispositivos semelhantes, cujo principal aspecto é apenas o de eliminar o risco associado a pessoasl entrarem em câmaras internas de moinhos tubulraes.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000300011&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/10/03 - 22:02

In the world today, due to the current high price of gold, thousands of artisanal small-scale mines operate without the financial or technical capacity to upgrade their production methods, often using equipment and working methods that were forsaken decades ago in the conventional mining industry. This article illustrates, with a practical example, that it is possible to achieve the modern requirements of quality, safety and productivity, while operating with mining equipment that basically possesses the same characteristics as that employed in the 1950s. The operation involved the excavation of a 6 meter long tunnel and over 25 stoping sections in both rock and concrete by drilling and blasting in an underground gold mine. The article describes how the main operational problems were overcome. An effective drilling pattern was designed in order to be easily achievable with the limited local equipment. The behavior of the local nitrate explosive was effectively predicted and managed. The interaction with the drilling teams was managed in order to determine a meeting point between their traditional working methods and the scientific view of the engineer. At the end of the article some general guidelines are proposed for the management of similar situations, in order to improve the efficiency, productivity and safety of drill and blast operations in small-scale mines.Atualmente no mundo, devido ao elevado preço do ouro, milhares de pequenas minas artesanais operam sem a capacidade financeira ou técnica para atualizar seus métodos de produção, muitas vezes utilizando equipamentos e métodos de lavra que foram abandonados há décadas na indústria mineral convencional. Esse artigo ilustra, com um exemplo prático, que é possível atingir os modernos requisitos de qualidade, segurança e produtividade, mesmo operando com equipamentos de lavra que possuem basicamente as mesmas características dos utilizados na década de 1950. A operação envolveu a escavação de um túnel de 6 metros e o desmonte de mais de 25 seções em rocha e concreto, em uma mina de ouro subterrânea. O artigo descreve como os principais problemas operacionais foram superados: a concepção de um padrão de perfuração eficaz que foi facilmente alcançável com o limitado equipamento local, a previsão do comportamento e a gestão do local explosivo com base em nitrato e a interação com as equipes de perfuração, a fim de determinar um ponto de acordo entre seus métodos de trabalho tradicionais e a visão científica do engenheiro. No final do artigo, são propostas algumas diretrizes gerais para a gestão de situações semelhantes, a fim de serem melhoradas a eficiência, a produtividade e a segurança das operações de perfuração e desmonte em minas subterrâneas de pequena escala.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000300010&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/10/03 - 22:02

The use of ammonium nitrate and fuel oil (ANFO) results in low cost blasting. Such costs may be further reduced by replacing fuel oil with alternative fuels such as biomass (biodiesel, rice straw, corn cob, sugar cane bagasse) and tires residue. This paper investigates the use of other fuels instead of fuel oil by measuring the detonation velocity (VOD) and verifying the importance of these fuels in an explosive mixture. Except for biodiesel, all the tests conducted for the mixture of ammonium nitrate and alternative fuels showed poor performance when compared with ANFO. The achieved percentage of detonation velocity (VOD) of the mixtures in relation to the ANFO were 55.4% for ammonium nitrate + rice straw, 64.9% for ammonium nitrate + corn cob, 70.1% for ammonium nitrate + sugar cane bagasse, 74.4% for ammonium nitrate + tires residue and 93.7% for ammonium nitrate + biodiesel. This study indicates that the methodology proposed can be applied as a reference for determination and preparation of explosive mixtures of fuel and oxidizing agents since in all the tests conducted the detonation of the charges occurred.A utilização do ANFO (ammonium nitrate fuel oil) implica um reduzido custo de desmonte. Tais custos podem ser mais baixos ao se substituir o óleo diesel por combustíveis alternativos como biomassa (biodiesel, palha de arroz, sabugo de milho, bagaço de cana-de-açúcar) e resíduo de pneu. Esse artigo investiga o emprego de novos combustíveis, em substituição ao óleo diesel presente no ANFO via medição da velocidade de detonação e verificação do efeito desses combustíveis na mistura explosiva. Com exceção do biodiesel, todos os ensaios provenientes da mistura entre o nitrato de amônio e os combustíveis alternativos apresentaram desempenho insatisfatório comparado ao ANFO. Os percentuais obtidos de velocidade de detonação das misturas em relação à do ANFO foram de 55,4% (NA + Casca de arroz), 64,9% (NA + Sabugo de milho), 70,1% (NA + bagaço de cana), 74,4% (NA + resíduo de pneu) e 93,7% (NA + Biodiesel). Ainda, a metodologia adotada pode ser aplicada como referência para determinação e elaboração de misturas explosivas (agentes oxidantes e combustíveis), uma vez que, nos ensaios realizados, ocorreu a detonação das cargas.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000300009&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/10/03 - 22:02

In all mining projects, transportation costs influence net profit, justifying economic feasibility studies before transport fleet acquisition or replacement. These studies can provide the best loading and hauling equipment combination to meet production demands at lower costs by evaluating the alternatives available in the market. When there is more than one solution with similar costs and technical specifications, decision-making technics were considered to be used. Herein is presented the case of selecting hauling trucks used to transport run of mine (ROM) ore at a bauxite mining company, located in the State of Minas Gerais, Brazil, using the Multi-Criteria Decision Aid methodology (MCDA).Em todos os empreendimentos minerários, os custos de transporte têm impacto no lucro líquido da empresa e, por causa disso, merecem estudos econômicos prévios. Assim, nas fases de aquisição ou substituição de frotas de transporte, torna-se de fundamental importância a realização de estudos de viabilidade econômica para se determinar, entre as alternativas existentes no mercado, a melhor combinação possível de equipamentos de carga e transporte que atendam às demandas de produção com um menor custo. Quando existe mais de uma solução com custo de aquisição e especificações técnicas próximos, de acordo com o ponto de vista do agente decisor, é sugerido a utilização de técnicas de auxílio à tomada de decisão multicritério. No presente trabalho, são mostrados os resultados de um estudo de caso relativo à seleção de caminhões rodoviários para o transporte de minério run of mine (ROM) em uma empresa mineradora de bauxita do Estado de Minas Gerais por meio da metodologia de Auxílio Multicritério à Decisão (AMD).

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000300007&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/10/03 - 22:02

This paper deals with a study conducted in a limestone mine located in Caçapava do Sul in the state of Rio Grande do Sul. Themes related to short-term operational planning and unit operations are discussed. We conducted a diagnosis of the practices observed in the mining company under study and recommendations were proposed for change and innovation regarding mining operations. We sought to identify factors that affect productivity as well as actions that could increase the overall efficiency of the unit operations in the "peak" production period so that increased market demand could be met without the need for investing in new equipment. The article highlights the difficulties associated with the lack of planning for the mining cycles and with the organization of daily activities. An assignment of daily production to each piece of equipment that is part of the unit operations is suggested in order to optimize operations, thus contributing to the sustainable management of the company.Este trabalho trata de estudo realizado em mina de calcário, localizada em Caçapava do Sul, no Estado do Rio Grande do Sul, no qual são abordados temas sobre planejamento operacional de curto prazo e operações unitárias. Foi realizado um diagnóstico da prática observada na empresa e propostas recomendações de modificações e inovações quanto às operações de lavra, buscando identificar os fatores que interferem na produtividade e propor ações que poderiam aumentar o rendimento global das operações unitárias no período de "pico" de produção. Assim, poder-se-ia atender o aumento da demanda do mercado sem a necessidade de investimentos em novos equipamentos. São apontadas as dificuldades relacionadas à falta de planejamento dos ciclos de lavra e de organização das tarefas diárias. Sugere-se, ainda; uma atribuição de produção diária a cada equipamento que compõe as operações unitárias para buscar a otimização das operações, o que contribuiria para uma gestão sustentável da empresa.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000300008&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/10/03 - 22:02

This paper presents a technical feasibility analysis of the incorporation of Rice Husk Ash (RHA), Sludge from Water Treatment Station (SWTS) and Wood Ash (WA) in clay for the mass used in ceramic coating. The methodology involved analyzing the technological properties of various compositions. Samples were prepared for pressing, with compositions from 0 to 50% waste and 50 to 100% clay. The sintering was carried out in a muffle furnace. The properties studied were: solubility and leaching (environmental characterization), water absorption and rupture strength modulus. It was concluded that the best condition was the use of up to 25% of the residuals at temperatures of 1000 ºC, 1100 ºC and 1150 ºC.Este trabalho tem como objetivo a análise da viabilidade técnica na incorporação de Cinza de Casca de Arroz (CCA), Lodo de Estação de Tratamento de Água (LETA) e Cinza de Lenha (CL) para massa cerâmica utilizada para cerâmica de revestimento. A metodologia consistiu na análise das propriedades tecnológicas de várias composições. Foram confeccionados corpos-de-prova por prensagem, com composições de 0 a 50% de resíduo e 50 a 100% de argila. A queima foi feita em forno tipo mufla. As propriedades analisadas foram solubilidade e lixiviação (caracterização ambiental), absorção de água e módulo de ruptura a flexão. Como resultados, concluiu-se ser viável a utilização de até 25% dos resíduos nas temperaturas de 1000ºC, 1100ºC e 1150ºC.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000300006&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/10/03 - 22:02

The main purpose of this work is to investigate the influence of thermal parameters such as growth rate (V L) and cooling rate (T R) on the primary dendrite arm spacings (λ1) during the horizontal transient directional solidification of Al-7wt.%Si hypoeutectic alloy. The primary dendrite spacings were measured along the length of the samples and correlated with these thermal parameters. The variation of dendrite spacings is expressed as a power law function of V L and T R given by the formulas λ1 = 55(V L)-1.1 and λ1 = 212 (T R)-0.55, respectively. A comparative study between the results of this work and those from the literature proposed to investigate these dendrite spacings during the upward and downward vertical directional solidification of Al-7wt.%Si alloy is also conducted. Finally, the experimental data are compared with some predictive dendritic models from the literature.O principal objetivo desse trabalho é investigar a influência dos parâmetros térmicos velocidade de solidificação (V L) e taxa de resfriamento (T R), nos espaçamentos dendríticos primários (λ1) da liga hipoeutética Al-7%Si, durante a solidificação direcional horizontal, em regime transiente. Os valores de λ1 foram medidos ao longo do comprimento do lingote e correlacionados com esses parâmetros. A variação dos espaçamentos dendríticos estudados é expressa por meio de funções na forma de potência de V Le T Rdadas, respectivamente, por λ1= 55(V L)-1.1e λ1= 212 (T R)-0.55. Um estudo comparativo é realizado entre os resultados encontrados nesse trabalho e aqueles obtidos para a mesma liga quando solidificada direcionalmente nos sistemas verticais ascendente e descendente, sob as mesmas condições assumidas. Finalmente, os resultados experimentais obtidos são comparados com valores fornecidos por alguns modelos teóricos propostos na literatura para analisar espaçamentos dendríticos primários.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000300004&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/10/03 - 22:02

The risks in the evaluation of mining projects are directly related to the probability of errors in the estimates, and, as the estimates are based on sampling results, this activity must be performed in a careful and planned way, to prevent surprises at the beginning of operation. To validate the representativeness of the borehole samples selected for the mineral processing studies, the geological resources evaluation team proposed a methodology based on the utilization of statistical analyses that, beyond considering the spatial distribution of the samples in the deposit, also assessed if they are representative of the populations under investigation. With this data, the geologist is able to make a fast analysis of the sampling's representativeness.Os riscos na avaliação de projetos mineiros estão diretamente relacionados à probabilidade das estimativas falharem e, como as estimativas são realizadas a partir de resultados de amostragens, essa atividade deve ser realizada de forma criteriosa e planejada, para se evitararem surpresas no início da operação dos projetos. Para validar a representatividade de amostras de furos de sonda selecionadas para estudos de processamento mineral, a equipe de geologia de avaliação de recursos propôs uma metodologia baseada na utilização de ferramentas de análise estatística, que além, de considerar a distribuição espacial dessas amostras, no depósito, analisa se elas são representativas das populações estudadas, permitindo ao geólogo fazer uma análise rápida da representatividade amostral.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000300005&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/10/03 - 22:02

This article describes the development of an application for structural analysis of tubular trussed girders. Such structural components are widely used on roofs for which long span components are a necessity, e. g., supermarkets, distribution centers, etc. The application supplies hints to the project engineers as to the most economic solutions for a combination of span, loads, and other characteristics. Software development techniques are also explored. Such techniques can be divided into two large groups. In the first one, which is most widely known and used, software development complies with very rigid planning, where processes are more important than skills. This methodology is known as the Rigorous Development System (RDS). The second group, called Agile Development System (ADS), is conceived as an option for those not aligned with the RDS rules. This text describes the experience of an ADS based software development for truss design. In Section 2, the basis of ADS is presented. Section 3 describes the truss design application and civil engineering related concepts. Section 4 brings an example illustrating the application. Conclusions are in Section 5.Este artigo descreve o desenvolvimento de um programa de computador para análise estrutural de treliças tubulares. Esse tipo de estrutura é amplamente empregado em coberturas de grandes vãos, como as de supermercados, centros de distribuição, etc. O programa indica ao projetista as soluções mais econômicas para uma combinação de parâmetros de vão, cargas, entre outros. O artigo também explora técnicas de desenvolvimento de software. Tais técnicas podem ser divididas em dois grandes grupos. No primeiro, mais empregado e conhecido, o desenvolvimento é baseado em um planejamento rígido, em que processos são mais importantes que habilidades. Essas metologias são conhecidas como Rigorous Development System (RDS). O segundo grupo, chamado de Agile Development System (ADS), é concebido como uma alternativa àqueles que não se alinham com as regras do RDS. O texto descreve uma experiência de desenvolvimento, baseado em ADS, de um programa de projeto de treliças. Na Seção 2, as bases da ADS são apresentadas. A Seção 3 descreve o programa e conceitos de engenharia civil relacionados. A Seção 4 traz um exemplo ilustrando o programa. Conclusões são apresentadas na Seção 5.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000300003&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/10/03 - 22:02

A shear connector, developed to be applied to a composite beam whose steel profile is a thin-walled box profile, displayed much greater flexibility than the conventional welded shear connector, leading to particular issues in the composite beam behaviour. One of these issues is the role played by friction at the interface between the steel profile and the slab which, under particular circumstances, may be relevant for serviceability limit states and also for ultimate limit states. The Brazilian and American Standards do not yet recognize the friction contribution in the behaviour of composite beams, though they recognize this contribution in composite slabs. This paper presents the experimental tests carried out with and without friction contribution on simple supported composite beams with flexible connectors and the numerical models developed to simulate the behaviour of the tested beams. The experimental tests revealed significant increases in strength and stiffness of the composite beam due to friction contribution and the comparisons between numerical and experimental results displayed good correlations.Um conector de cisalhamento desenvolvido na UFMG, para uma viga mista de aço-concreto, composta por um perfil metálico de parede fina, apresentou comportamento muito mais flexível do que um conector convencional soldado. Devido a essa flexibilidade, o papel desempenhado pelo atrito na interface do perfil metálico com a laje de concreto pode se tornar relevante sob certas condições, tanto para os estados- limites de serviço como para os estados-limites últimos. As disposições normativas brasileiras e norte-americanas ainda não reconhecem a contribuição do atrito no comportamento de vigas mistas, apesar de reconhecerem essa contribuição em lajes mistas. Este trabalho apresenta os testes experimentais realizados com e sem a presença de atrito em vigas mistas simplesmente apoiadas com conectores flexíveis e os modelos numéricos desenvolvidos para simular o comportamento dessas vigas. Os resultados experimentais mostraram acréscimos significativos da resistência e da rigidez das vigas devidos à presença do atrito na interface concreto-aço. As comparações entre resultados experimentais e teórico-numéricos em termos de deslocamentos verticais para cargas crescentes mostraram boas correlações.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000300002&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/10/03 - 22:02

The main purpose of this study is to compare two methodologies, DRASTIC and GOD, applied to the basin of the Cabril River in determining groundwater vulnerability to pollution. The justification for the research work in this area relates to the fact that we are facing a basin adjoining the town of Vila Real (Portugal), with a propensity to expand into this area, and where there are many springs, both near the base of the basin and in hillside areas. As a result of the application, the GOD and DRASTIC maps were obtained. To better com-pare these final vulnerability maps, the conversion of the ranges of DRASTIC indices to a normal-ized scale from 0.0 to 1.0 value was performed, staying in the same rating scale as the GOD meth-od. It was observed, through the GOD method, that the area of the basin has mostly low or negligi-ble vulnerability, related to the high depth of the groundwater level and also to the low degree of confinement. Moreover, the results of the DRASTIC method indicate that most of the basin pre-sents medium to low vulnerability, especially in areas of higher altitude. However, both methods make high vulnerability correspond to areas covered by alluvium. It may be concluded from this study that the production of results using different methods of analysis, although with similar objectives, may differ in certain locations. Thus, the outlook for the future is that the vulnerability mapping techniques ought to include physical methods, improving the credibility of these studies.O principal objetivo desse estudo é a comparação de duas metodologias, DRASTIC e GOD, aplicadas à bacia hidrográfica do rio Cabril, na determinação da vulnerabilidade das águas subterrâneas à poluição. A justificativa do trabalho, nessa região, prende-se ao facto de estarmos perante uma bacia confinante com a cidade de Vila Real (Portugal), com propensão para se expandir para essa área e onde existem muitas nascentes, tanto junto à base da bacia, como nas zonas de meia encosta. Como resultado da aplicação, obtiveram-se os mapas GOD e DRASTIC. Para melhor comparar esses mapas finais de vulnerabilidade, converteram-se os intervalos dos índices DRASTIC para uma escala normalizada de 0,0 a 1,0 valores, ficando em igual escala de classificação do método GOD. Constatou-se, através do método GOD, que a área da bacia apresenta, na sua maior parte, vulnerabilidade baixa ou desprezível, relacionada com a elevada profundidade do nível de água subterrânea e, também, com o baixo grau de confinamento. Por outro lado, os resultados do método DRASTIC indicam que grande parte da bacia apresenta vulnerabilidade média a baixa, principalmente em zonas de maior altitude. No entanto, ambos os métodos apontam para a existência de vulnerabilidade elevadas nas zonas cobertas por aluviões. O que se pode concluir do presente estudo é que a produção de resultados por métodos de análise distintos, embora com objetivos semelhantes, pode ser diferente em determinados locais. Desta forma o que se pode diagnosticar no futuro é que as técnicas de mapeamento da vulnerabili-dade deverão contemplar métodos físicos, tornando estes estudos mais credíveis.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000200002&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/07/31 - 11:03

A large part of the numerical procedures for obtaining the equilibrium path or load-displacement curve of structural problems with static nonlinear behavior is based on the Newton-Raphson iterative scheme to which are coupled the path-following methods. In this context, this study uses one technique, referred to as normal flow, in the process of obtaining the approximate nonlinear static response of structural systems. Basically, this technique is an adaptation made with in the Newton-Raphson iterative scheme in an attempt to speed up the nonlinear solution process and/or remove convergence problems. To overcome the critical points and to trace the whole nonlinear equilibrium path, three different strategies are used in association with the normal flow technique: the cylindrical arc-length, the minimum residual displacement norm and the generalized displacement. With this procedure, the performance of these strategies when associated with the normal flow technique is valued. Two arches with highly nonlinear load-displacement curves are used in the study. The results obtained demonstrated that the association of the generalized displacement strategy with the normal flow technique contributes to the improvement of the nonlinear solution methodology.Grande parte dos procedimentos numéricos para obtenção de caminhos de equilíbrio dos problemas estruturais com comportamento estático não linear baseia-se no método de Newton-Raphson, ao qual são acoplados métodos de continuação. Nesse contexto, esse trabalho usa uma técnica, referida como fluxo normal, no processo de obtenção da resposta aproximada não linear estática de sistemas estruturais. Tal técnica trata-se, basicamente, de uma modificação estabelecida no esquema iterativo de Newton-Raphson, na tentativa de acelerar o processo de solução e/ou contornar problemas de convergência. Para ultrapassar os pontos limites e traçar a trajetória de equilíbrio completa das estruturas, adotam-se três diferentes estratégias de iteração: comprimento de arco, norma mínima dos deslocamentos residuais e deslocamento generalizado. Com esse procedimento, é avaliado o desempenho dessas estratégias, quando associadas à técnica do fluxo normal. Dois arcos com caminhos de equilíbrio não lineares são usados no estudo. Os resultados encontrados permitem concluir que a associação da estratégia do deslocamento generalizado com a técnica do fluxo normal contribui para a eficiência da metodologia de solução não linear.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000200003&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/07/31 - 11:03

Sediment contamination by metals is very common and frequently researched worldwide with the objective of assessing the environmental impact of these contaminants. The bulk metal concentration in sediments is not enough for assessing toxicity and therefore, needs additional research and assays. To estimate the potentially bioavailable fraction of the metals in the sediment, the acid-volatile sulfides / simultaneously extracted metals (AVS/SEM) method was used. Seven samples in duplicate were collected from the São Francisco River and its tributary, near a zinc metallurgical plant in the city of Três Marias (MG). The AVS/SEM results suggest that, although the bulk metal concentrations are above TEL (Threshold Effects Level: A chemical concentration above which some adverse effect to biota is expected), samples from the São Francisco River presented relatively low potential for bioavailability (uncertain toxicity). These results should be taken into consideration before deciding about contaminated sediment management.Contaminação de sedimentos de corrente por metais é comum e tem sido alvo de diversas pesquisas no mundo, com o objetivo de determinar o impacto ambiental. Somente o estudo da concentração total de metais nos sedimentos não é suficiente para uma avaliação realista da toxicidade presente. Entre os vários estudos recomendados para melhor avaliar o impacto ambiental dos metais, encontram-se os ensaios de caracterização geoquímica da concentração de sulfetos voláteis por acidificação e de metais simultaneamente extraídos (SVA-MES), que é utilizada para determinar a fração potencialmente biodisponível de metais. Sete amostras foram coletadas no leito do Rio São Francisco e tributário próximo a uma planta metalúrgica de zinco no município de Três Marias MG. Ensaios de caracterização geoquímica do tipo SVA-MSE dessas amostras sugerem que, apesar de a concentração de metais totais estar acima do nível 2 (limiar acima do qual prevê-se um provável efeito adverso à biota, segundo a Resolução CONAMA 344/2004, que classifica sedimentos, o potencial de biodisponibilidade de metais nessas amostras é relativamente baixo para as amostras do rio São Francisco (toxicidade incerta). Esses resultados devem ser levados em consideração na decisão quanto à gestão dos sedimentos contaminados.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000200004&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/07/31 - 11:03

A representative set of diamonds from the Borrachudo River (114 stones) was described for the first time as to their physical characteristics, among them weight, morphology, dissolution figures, and abrasion. Most samples are low in weight (~51% less than 0.30 ct) and only ~3.5% are above 3.0 ct. However, considering the total weight, ~47% of it is concentrated in the range above 3 ct. On the other hand, there even occur diamonds with dozen of carats. The most common crystallographic forms are originated from the octahedral form by dissolution, although irregular shapes like chips and flats also occur. The diamonds show differences in form compared to their weight ranges; those up to 0.30 ct have various shapes; in the range of 0.31 to 1 ct the most common are octahedral forms and their descendants; and in stones larger than 1 ct chips and flats predominate. The general habitus of the crystals, identified by their final tetrahexahedroid shapes, chips and flats, corroborated by the dissolution figures, indicate that the diamond were submitted to strong dissolution in a magmatic environment. Residual hillocks and holes represent the final stage of dissolution. The study indicates that the abrasion by the fluvial transport was not expressive enough to cause mechanical wear, thus ca. 97% shows no sign of wear. This fact suggests a proximal source for most of these diamonds.Uma população representativa de diamantes do rio Borrachudo (114 cristais) é pela primeira vez descrita quanto às suas características físicas, envolvendo peso, morfologia, figuras de dissolução e abrasão. A maioria das amostras possui peso reduzido (~51% inferior a 0,30 ct) e apenas ~3,5% acima de 3,0 ct. No entanto, em relação ao peso total, ~47% concentra-se na faixa de peso acima de 3 ct, sendo observados, ainda, diamantes com dezenas de quilates. As formas cristalográficas mais comuns são oriundas da dissolução da forma original octaédrica, embora formas irregulares como chips e flats também ocorram. Os diamantes apresentam diferenciações quanto às suas formas em relação às faixas de peso; os com até 0,30 ct mostram-se em formas variadas; entre 0,31 a 1 ct ocorrem formas octaédricas e suas descendentes; e, nas amostras maiores que 1 ct, predominam os chips e flats. O habitus geral dos cristais, identificado pelas formas tetraedróides finais, chips e flats, juntamente com as figuras de dissolução, indicam que os diamantes sofreram uma forte dissolução no ambiente magmático. No estágio final do processo, são, ainda, observadas figuras de corrosão como hillocks residuais e buracos. O estudo da abrasão fluvial indica que o transporte não foi expressivo para causar desgaste mecânico, logo cerca de 97% não apresenta sinais abrasivos. Este fato sugere uma fonte proximal para a maioria desses diamantes.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000200005&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/07/31 - 11:03

Single point diamond turning tests were carried out on a B270 type glass. Submicrometer cutting conditions were applied in order to generate ductile response during single point machining. The profile generated by the rapid removal of the tool tip from the machined surface, analyzed by atomic force microscopy, showed that the brittle-to-ductile transition occurs at a few tenths of micrometers. According to the machining results, the maximum feed rate capable of generating a ductile mode machining behavior is of 0.9 micrometer/revolution. Furthermore, it was shown that with the cutting depth lower than 0.100 micrometer/revolution, the material removal mechanism is totally ductile. Ribbon-like chips were not observed when ductile machining was performed, as commonly seen during ductile machining of semiconductor crystals. The chips removed had a small needle-like shape. This material's fragile behavior during machining may be related to high densification during tool/material interaction with subsequent elastic recovery response.Foram feitos testes com o vidro óptico B270® através do torneamento com ferramenta de diamante. Foram aplicadas condições submicrométricas de corte, a fim de se gerar uma resposta dúctil, para o vidro, durante a usinagem. O perfil gerado pela remoção rápida da ponta da ferramenta da superfície usinada, analisado através de um Microscópio de Força Atômica, mostrou que a transição frágil-dúctil, nesse tipo difícil de usinagem, ocorre abaixo de alguns décimos de micrômetros. De acordo com os resultados da usinagem, a máxima taxa de avanço capaz de gerar, na usinagem, um comportamento dúctil é de 0.9 µm/rev. Além disso, ficou demonstrado que, para profundidades de corte menores do que 0.1 µm/rev., o mecanismo de remoção de material é totalmente dúctil. Não foram observados cavacos em forma de fitas durante a usinagem dúctil, como pode ser visto comumente durante a usinagem dúctil de cristais semicondutores. Nesse caso, os cavacos removidos têm formato de pequenas agulhas. O comportamento frágil desse material, durante a usinagem, pode estar relacionado com a alta densificação na interface ferramenta/peça com subsequente recuperação elástica.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000200006&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/07/31 - 11:03

Al-Sn alloys are widely used in tribological applications. In this study, thermal, microstructural and microhardness (HV) analysis were carried out with an Al-5.5wt.%Sn alloy ingot produced by horizontal directional transient solidification. The main parameters analyzed include the growth rate (V L) and cooling rate (T R).These thermal parameters play a key role in the microstructural formation. The dendritic microstructure has been characterized by primary dendritic arm spacing (λ1) which was experimentally determined and correlated with V L, and T R. The behavior presented by the Al-5.5wt.%Sn alloy during solidification was similar to that of other aluminum alloys, i.e., the dendritic network became coarser with decreasing cooling rates, indicating that the immiscibility between aluminum and tin does not have a significant effect on the relationship between primary dendritic arm spacing and the cooling rate. The dependence of the microhardness on V L, T R and λ1 was also analyzed. It was found that for increasing values of T R, the values of HV decrease. On the other hand, the values of HV increase with increasing values of λ1.As ligas Al-Sn são amplamente utilizados em aplicações tribológicas. Nesse estudo, análises térmica, microestrutural e dureza (HV) foram realizadas ao longo de um lingote da liga Al-5,5%Sn, obtido por solidificação direcional horizontal transitória. Os principais parâmetros analisados incluem a velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (V L) e a taxa de resfriamento (T R). Esses parâmetros térmicos desempenham um papel fundamental na formação da microestrutura. A microestrutura dendrítica foi caracterizada através dos espaçamentos dentríticos primários (λ1), os quais foram determinados, experimentalmente, e correlacionados com V L, e T R. O comportamento apresentado pela liga Al- 5,5% Sn, durante a solidificação,é semelhante ao de outras ligas de alumínio, isto é, observa-se rede dendrítica mais grosseira com a diminuição da taxa de resfriamento, indicando que a imiscibilidade entre o alumínio e estanho não tem um efeito significativo sobre o relação entre o espaçamento dendrítico primário e taxa de resfriamento. A dependência da microdureza em V L, T R e no λ1 foi também analisada. Verificaram-se menores valores de HV para maiores T R. Por outro lado, os valores HV aumentam com valores crescentes de λ1.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000200007&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/07/31 - 11:03

The Rietveld Method was used to investigate the structure of three Fe-Zn intermetallic phases and to quantify their proportion. The zeta, delta and gamma phases were successfully obtained by the sintering process. A simple mixture of the three intermetallic phases was made with a known mass percentage and the XRD pattern of this mixture was collected and analyzed by the Rietveld Method. A difference of 14% between the simulated and the experimental XRD patterns was found, indicating a satisfactory fitting. Slightly different lattice parameters from those given in the ICSD cards were observed. Because of the good fitting, the calculated phase percentages of the mixture agreed closely with the real ones. Thus, it was concluded that the Rietveld Method is a reliable method to quantify the phases in galvannealed steel sheets and the same methodology applied in this laboratorial study can be applied to industrial sheets.O Método Rietveld foi utilizado para investigar a estrutura de três fases intermetálicas Fe-Zn e quantificar sua proporção. As fases zeta, delta e gama foram obtidas com sucesso pelo processo de sinterização. Uma mistura simples das três fases intermetálicas foi realizada com uma porcentagem de massas conhecida e seu padrão DRX foi coletado e analisado pelo Método Rietveld. Uma diferença de 14% entre os padrões DRX simulado e experimental foi encontrada, indicando um ajuste satisfatório. Uma pequena diferença entre os valores dos parâmetros de rede calculados e aqueles contidos nos cartões ICSD foi observada. Por conta do bom ajuste, as porcentagens de fase da mistura calculadas concordaram de maneira próxima com as porcentagens experimentais. Logo, concluiu-se que o Método Rietveld é um método confiável para quantificar as fases presentes em aços galvannealed e que a mesma metodologia aplicada nesse estudo laboratorial pode ser aplicada em chapas industriais.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000200008&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/07/31 - 11:03

This study describes the application of an empirical method to estimate the energy consumption in laboratory of the primary grinding of nickel ore with a specific mineralogical texture. This method developed by Donda was previously used in iron ore from the Iron Quadrangle (Minas Gerais, Brasil) with the same purpose. Through the grinding test, performed under standard conditions and based on the degree of liberation and percentage retained on 0.074 mm, it is possible to obtain the energy consumption for grinding. The results mean a validation of the method with a good approximation between industrial and laboratory values. In practice the energy consumption is 26.6 kWh/t and through Donda's method, when using the liberation degree as a parameter, the energy found was 26.8 kWh/t.Esse estudo descreve a aplicação de um método empírico para estimar, em laboratório, o consumo de energia de moagem primária do minério niquel com uma textura mineralogica específica. Esse método desenvolvido por Donda foi usado, anteriormente, em minério de ferro do Quadrilátero Ferrífero (Minas Gerais, Brasil), com a mesma finalidade. Através do teste de moagem, realizado com condições padronizadas e baseado no grau de liberação e na percentagem retida em 0,074 mm, é possível obter o consumo de energia de moagem. Os resultados significam uma validação do método com uma boa aproximação entre valores industriais e laboratoriais. Na prática, o consumo de energia é 26,6 kWh/t e, através do método de Donda e usando o grau de liberação como parâmetro, a energia encontrada foi de 26,8 kWh/t.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000200009&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/07/31 - 11:03

A high demand for mineral resources observed in recent decades has led to an expansion in production in the mining industry. Different process alternatives have been proposed for selective separation between apatite and contaminants (carbonates and silicates) present in phosphate ores. Magnetic separation, calcination and gravity separation processes are methods that present low efficiency and high cost. Flotation is the most common process; however the selectivity is hampered by the superficial similarity of the chemical composition of phosphates and carbonates, high surface activity of the collectors used, interactions between dissolved ionic species of certain mineral with another and also interactions between dissolved ionic species and reagents. In this study, conducted in a laboratory scale, eight different depressants, organic and inorganic, were tested in the direct flotation of a Brazilian silicate-carbonate phosphate ore. The best performance in the depression of calcite and silicates was achieved with cassava starch.A forte demanda por bens minerais verificada nas últimas décadas tem levado o setor mineral a ampliar sua capacidade produtiva. Diferentes métodos de concentração têm sido propostos para separação seletiva da apatita dos contaminantes carbonatos e silicatos presentes em minérios fosfáticos. Separação magnética, hidrogravimétrica e calcinação são métodos que apresentam baixa eficiência e custo elevado. A flotação é o método mais indicado, porém a seletividade é dificultada devido à similaridade da composição química superficial entre fosfatos e carbonatos, a alta atividade superficial dos coletores utilizados, interações entre espécies iônicas dissolvidas de um mineral sobre outro e, também, entre espécies iônicas dissolvidas e reagentes. Nesse estudo, realizado em laboratório, oito diferentes depressores, orgânicos e inorgânicos, foram testados na flotação aniônica direta de um fosfato sílico-carbonatado. O melhor desempenho foi obtido com fécula de mandioca, que exerceu boa depressão sobre a calcita e os silicatos.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000200010&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/07/31 - 11:03

This paper compares the performance associated with both direct and reverse ball mill closed circuit configurations. Survey campaigns were carried out in both Samarco Mineração industrial plants, i.e., Concentrator I and Concentrator II. The former is equipped with a reverse-configured ball mill closed grinding circuit, while the latter is equipped with ball mills under a direct closed circuit. The study consisted of laboratory jar tests, as well as comparisons between historical data obtained for both industrial plants. Comparisons based on historical data indicated that Concentrator II, configured in a direct mode, exhibited a better performance than that of Concentrator I. Such a conclusion is in contrast with the results obtained from survey campaigns, which indicated a better performance for the reverse configuration. Such a difference was determined by the performance of the classification stage, carried out in cyclones, as demonstrated by simulations conducted on the basis of previously calibrated models.Os aspectos operacionais entre as configurações de circuito fechado de moagem em moinhos de bolas, quais sejam, os circuitos direto e inverso, foram analisados comparativamente. Foram realizadas amostragens no circuito industrial de moagem primária do Concentrador I de Germano, operando sob ambas as configurações, além de serem analisados os dados históricos industriais dos Concentradores I e II. Por fim, foram realizados ensaios de moagem em laboratório, simulando ambas as condições. A comparação entre os históricos dos dados industriais dos Concentradores I (operando sob circuito inverso) e do Concentrador II (operando sob circuito direto) mostrou um histórico consistente em que o circuito do Concentrador II apresenta menor consumo energético por tonelada de material gerado abaixo da malha de controle do circuito. Esses resultados foram diferentes daqueles obtidos a partir das amostragens realizadas no circuito industrial da Samarco, os quais indicaram melhor desempenho do circuito inverso. A diferença foi atribuída à etapa de classificação, cujo desempenho determina a alteração ou até mesmo anula os benefícios, conforme demonstram os resultados de simulação posteriores.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000200011&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/07/31 - 11:03

The water from several artesian wells in the metropolitan area of Recife presents high iron content, preventing its use in some industrial processes. The possibility of removing the iron by the use of precipitate flotation using sodium dodecyl sulphate (SDS) as collector was studied. The tests were carried out in a glass column 65 cm high, fed by a constant airflow. At pH 8, where the isoelectric point of colloidal iron hydroxide [Fe(OH)3] was observed, the size of the precipitate increases with conditioning time and facilitates the removal of iron ions by flotation. The results showed that an increase in conditioning time, from 5 to 20 minutes, resulted in a reduction of the residual concentration of iron from 13.2 to 0.2 ppm. The decrease in precipitate specific surface area rendered a decrease in the collector consumption possible. The iron ion removal process by flotation using SDS as collector was shown to be quite efficient. A removal of 99% of Fe3+ contained in the original solution was obtained.A água de poços artesianos, da região metropolitana de Recife, contém um elevado teor de ferro, impedindo o seu uso em alguns processos industriais. Estudou-se a possibilidade de remoção do ferro, por flotação de precipitado, usando-se o dodecil sulfato de sódio (DSS) como coletor. Os testes foram realizados em uma coluna de vidro, com 65 cm de altura, alimentada por fluxo de ar constante. Em pH 8, onde foi observado o ponto isoelétrico do hidróxido de ferro coloidal [Fe(OH)3], o tamanho do precipitado aumenta com o tempo de condicionamento, o que favorece a remoção dos íons de ferro por flotação. Os resultados mostraram que um aumento do tempo de condicionamento de 5 para 20 minutos resulta numa redução da concentração residual de ferro de 13,2 ppm para 0,2 ppm. A redução da área superficial dos precipitados possibilitou uma redução do consumo do coletor. O processo de remoção de íons de ferro por flotação, usando DSS como coletor, mostrou-se bastante eficiente. Obteve-se uma remoção de 99% dos íons de ferro contidos na solução original.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000200012&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/07/31 - 11:03

It is frequent to face estimation problems when dealing with mineral deposits involving multiple correlated variables. The resulting model is expected to reproduce data correlation. However, is not guaranteed that the correlation observed among data will be reproduced by the model, if the variables are estimated independently, and this correlation is not explicitly taken into account. The adequate geostatistical approach to address this estimation problem is co-kriging which requires cross and direct covariance modeling of all variables, satisfying the LMC. An alternative is to decorrelate the variables and estimate each independently, using for instance, the minimum/maximum autocorrelation factors (MAF) approach, which uses a linear transformation on the correlated variables, transforming them to a new uncorrelated set. The transformed data can be estimated through kriging. Afterwards, the estimates are back-transformed to the original data space. The methodology is illustrated in a case study where three correlated variables are estimated using the MAF method combined with kriging and through co-kriging, used as a benchmark. The results show less than a 2% deviation between both methodologies.Na indústria mineira, a estimativa de múltiplas variáveis correlacionadas é comum, na qual os modelos devem reproduzir a correlação exibida pelos dados. Porém, se as variáveis forem estimadas individualmente por krigagem e a informação da correlação não for incorporada explicitamente, não há garantia de que a correlação observada nos dados será reproduzida. A abordagem clássica para estimativa de múltiplas variáveis correlacionadas, cokrigagem, exige um modelo que satisfaça as condições de positividade impostas pelo modelo linear de corregionalização, condição que torna essa metodologia extremamente laboriosa, quando há mais de duas variáveis. Uma alternativa à cokrigagem é descorrelacionar as variáveis e as estimar de forma independente. Para isso, pode-se utilizar de fatores de mínimas/máximas autocorrelações (MAF), aplicando-se uma transformação linear nos dados, transformando-os em outro conjunto descorrelacionado. Os novos fatores calculados, a partir dos dados, podem ser estimados através de krigagem individualizada. Essa metodologia é ilustrada por meio de um estudo de caso, no qual três variáveis correlacionadas são estimadas, aplicando krigagem aos MAF, denominados de KMAF. A cokrigagem é utilizada, aqui, como referência. Os resultados apresentam menos de 1% de desvio relativo.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000200013&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/07/31 - 11:03

The applications of Gy's formula are appropriate for calculating variances of the fundamental sampling error (FSE) at any stage of the sampling protocol and before samples are collected as well. However, the formula can be inaccurate because general factors are used to estimate the ore characteristic. In order to allow the calculation of fundamental sampling error and the minimum representative sample masses without using Gy's factors, there are experiments to calibrate the sampling parameters, namely: the heterogeneity test (HT); the sampling tree experiment (STE) and the segregation free analysis (SFA). The present work describes the experimental procedure for the three calibration methods using bauxite and shows the correlation between them.A fórmula de Gy é apropriada para calcular a variância do erro fundamental de amostragem (FSE), em qualquer estágio do protocolo de amostragem e, mesmo, antes de a amostra ser coletada. Entretanto a fórmula pode ser inacurada por utilizar fatores aproximados para todos os tipos de minérios. Para calcular a variância do erro fundamental de amostragem e as massas mínimas das amostras sem usar os fatores de Gy, existem experimentos para calibrar os parâmetros de amostragem, a saber: teste de heterogeneidade (HT); experimento da árvore (STE) e análise de segregação livre (SFA). O presente trabalho descreve os procedimentos experimentais para a bauxita, utilizando esses três métodos de calibração, e apresenta a correlação entre eles.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000200014&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/07/31 - 11:03

In order to elaborate a mine plan, it is necessary to adopt hourly production parameters for the equipment available for its execution. This equipment should be in synchrony with the productive capacity of the operational units in the mine for: rock drilling, blasting, loading and transporting ore. This study deals with the estimate of hourly production indexes for loading and transport obtained by the use of multiple regressions. Using a management system database from an operating mine, equations were generated to explain the productive cycle of each of the loading machines and dump trucks. Knowing the behavior of the principle variables that exert influence on the production schedule, it was possible to estimate the index and to guarantee high feasibility for the mine plan, considering the indexes obtained were very close to those executed. The model design was created in a simple manner, using statistical concepts and computational tools, being supported by good correlation between the variables. This factor was decisive in obtaining good results in the execution of the studied mining plan.Para elaboração de planos de lavra, é necessário adotar parâmetros de produtividade horária dos equipamentos disponíveis para sua execução. Esses equipamentos devem estar em sincronia com a capacidade produtiva das operações unitárias de lavra mineira: perfuração de rocha, desmonte, carregamento e transporte. Esse estudo trata da estimativa de índices de produtividade horária das operações de carregamento e transporte com a utilização de regressões múltiplas. Através da utilização da base de dados do sistema de gerenciamento operacional de uma mina, foram geradas equações que explicam o ciclo produtivo de cada um dos equipamentos de carga e das frota- transporte. Conhecendo-se o comportamento das principais variáveis que exercem influência na produtividade horária, foi possível estimar esse índice e garantir alta exequibilidade para o plano de lavra, pois os índices obtidos foram muito próximos dos reais. A formulação do modelo foi realizada de forma simples, utilizando-se de conceitos estatísticos e de ferramentas computacionais, sendo o modelo sustentado por uma boa correlação entre as variáveis. Esse fator foi decisivo para que esse estudo obtivesse bons resultados na execução dos planos de lavra estudados.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000200015&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/07/31 - 11:03

In order to elaborate a mine plan, it is necessary to adopt hourly production parameters for the equipment available for its execution. This equipment should be in synchrony with the productive capacity of the operational units in the mine for: rock drilling, blasting, loading and transporting ore. This study deals with the estimate of hourly production indexes for loading and transport obtained by the use of multiple regressions. Using a management system database from an operating mine, equations were generated to explain the productive cycle of each of the loading machines and dump trucks. Knowing the behavior of the principle variables that exert influence on the production schedule, it was possible to estimate the index and to guarantee high feasibility for the mine plan, considering the indexes obtained were very close to those executed. The model design was created in a simple manner, using statistical concepts and computational tools, being supported by good correlation between the variables. This factor was decisive in obtaining good results in the execution of the studied mining plan.Para elaboração de planos de lavra, é necessário adotar parâmetros de produtividade horária dos equipamentos disponíveis para sua execução. Esses equipamentos devem estar em sincronia com a capacidade produtiva das operações unitárias de lavra mineira: perfuração de rocha, desmonte, carregamento e transporte. Esse estudo trata da estimativa de índices de produtividade horária das operações de carregamento e transporte com a utilização de regressões múltiplas. Através da utilização da base de dados do sistema de gerenciamento operacional de uma mina, foram geradas equações que explicam o ciclo produtivo de cada um dos equipamentos de carga e das frota- transporte. Conhecendo-se o comportamento das principais variáveis que exercem influência na produtividade horária, foi possível estimar esse índice e garantir alta exequibilidade para o plano de lavra, pois os índices obtidos foram muito próximos dos reais. A formulação do modelo foi realizada de forma simples, utilizando-se de conceitos estatísticos e de ferramentas computacionais, sendo o modelo sustentado por uma boa correlação entre as variáveis. Esse fator foi decisivo para que esse estudo obtivesse bons resultados na execução dos planos de lavra estudados.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000200016&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/07/31 - 11:03

This paper presents the results of an evaluation of the weathering of different basaltic lithotypes (dense basalts, vesicular-amygdaloidal basalts, and basaltic breccias) from four basaltic flows of the Serra Geral Formation of the Itaipu Dam region. Samples were classified according to their degree of weathering based on analysis with a 200X digital microscope and were subjected to pH, electrical conductivity, and point-load strength tests. The results show that pH and electrical conductivity values are effective for the evaluation of weathering, especially when tactile-visual classification does not provide an accurate evaluation of the rock's different degrees of weathering.Apresentam-se, nesse artigo, os resultados da avaliação da alteração de diferentes litotipos basálticos (basaltos densos, basaltos vesículo-amigdaloidais e brecha basáltica). As amostras analisadas são oriundas de quatro derrames basálticos da Formação Serra Geral, da região das obras da barragem de Itaipu. Nesse trabalho, são apresentados a classificação do grau de alteração, análises em microscópio digital 200X e ensaios de pH, de condutividade elétrica e de compressão pontual. Os resultados mostraram que os valores de pH e de condutividade elétrica são significativos na avaliação do grau de alteração, especialmente quando as classificações tátil-visuais e de resistência não refletem com tanta precisão esse parâmetro.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000100002&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/04/27 - 23:02

The study of gravity-free surface flows presents difficulties, such as the nonlinearity of the dynamic boundary condition in the free surface, and also the fact that the location of this surface is not known a priori. Traditionally, this phenomenon has been investigated by physical models, but the progress of computer science and numeric methods has allowed more and more the successful use of mathematical models to simulate this type of flow. This work presents a boundary element method (BEM) numerical simulation of spillway flows with discontinuous linear elements. The solution procedure involves an iterative process in the determination of the free surface. The Newton-Raphson method is adopted together with the use of pseudo-nodes on the free surface and an empiric step factor (or damping factor) which controls the stability and the rate of convergence. An example of WES standard spillway shape is presented. The obtained results are compared with experimental data and they check the efficiency and good precision of the adopted method.O estudo de escoamentos com superfície livre, sujeitos à ação da gravidade, apresenta dificuldades como a não linearidade da condição de contorno dinâmica na superfície livre e, também, o fato da localização desta superfície não ser conhecida a priori. Tradicionalmente, esse fenômeno tem sido investigado por modelos físicos, mas os avanços da informática e dos métodos numéricos têm permitido cada vez mais o uso de modelos matemáticos com sucesso na simulação desse tipo de escoamento. Esse trabalho apresenta uma simulação numérica de escoamentos sobre vertedores pelo método dos elementos de contorno (MEC) com elementos lineares descontínuos. O procedimento de solução envolve um processo iterativo na determinação da superfície livre. É adotado o método de Newton-Raphson junto com o uso de pseudo-nós na superfície livre e de um parâmetro empírico de relaxação, que controla a estabilidade e a velocidade de convergência. Um exemplo de vertedor padrão tipo WES é apresentado. Os resultados obtidos são comparados com dados experimentais e comprovam a eficiência e a boa precisão do método adotado.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000100003&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/04/27 - 23:02

The simultaneous use of different types of fibers as reinforcement in concrete, mortar or pastes, can avoid the propagation and widening of cracks at different stages of their load-deflection or stress-strain behavior. The purpose of this article is to evaluate the flexural behavior in the material and structural scale of self-compacting concretes reinforced with meso and macro steel fibers. Two tests were used to mechanically characterize the concretes reinforced with volume fractions of 1 and 1.5% hybrid steel fibers: four point bending tests (material scale) and round panel tests (structural scale). The results indicated that hybridization of fiber reinforcement raised the serviceability limit state of concrete, contributing to increased toughness and load bearing capacity for small levels of displacement and crack openings. Such benefits were more evident in the structural tests considering the degree of hyperstaticity and multiple cracking potential of the panels. In the descending branch of the load-displacement curves, where macro-cracks were predominant, macro-fibers were more efficient in increasing the overall capacity for energy absorption of the composites.O uso simultâneo de diferentes tipos de fibras como reforço em concretos, pastas ou argamassas, está diretamente associado ao combate da propagação de fissuras em diferentes estágios do seu comportamento carga-deflexão ou tensão-deformação. O objetivo do presente artigo é avaliar o comportamento à flexão, no nível material e estrutural, de concretos autoadensáveis reforçados com meso e macrofibras de aço. Dois ensaios foram utilizados, visando a caracterizar, mecanicamente, os concretos reforçados com frações volumétricas de 1 e 1,5% de fibras híbridas de aço: resistência à flexão em quatro pontos (nível material) e resistência à flexão em painéis circulares de concreto (nível estrutural). Os resultados obtidos indicaram que a hibridização do reforço fibroso elevou o estado-limite de utilização dos concretos, contribuindo para o aumento da tenacidade e da capacidade de carga para pequenos níveis de deslocamento e aberturas de fissura. Tais benefícios se mostraram mais evidentes nos ensaios estruturais, tendo em vista o grau de hiperestaticidade e o potencial de múltipla fissuração dos painéis. No ramo descendente das curvas carga-deslocamento, quando macrofissuras eram predominantes, as macrofibras mostraram-se mais eficientes, aumentando a capacidade global de absorção de energia dos compósitos.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000100004&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/04/27 - 23:02

The effect of calcination temperature and air flow on the content of organic material, morphology of particles, degree of crystallinity and the reactivity with lime solution of the sugar cane bagasse ash is evaluated. The results show that the long fibers of the bagasse and organic material are retained when calcination occurs without sufficient air flow. Calcining with forced air-flow breaks the fibers, removes organic material and produces fine particles at a temperature of 600ºC. The non-organic material observed in the ash displays a high degree of crystallinity. Experiments show that the crystalline structure observed in the ashes is due to adhered sand which was not previously washed away. The reduction on the conductivity in lime solution and X-rays diffraction pattern suggest that amorphous silica is formed at temperatures lower than 600ºC and cristobalite is formed at higher temperatures.Esse estudo avalia a influência das condições de queima do bagaço de cana-de-açúcar (BCA) nas características físico-química das cinzas geradas. A queima foi realizada nas temperaturas de 400, 600 e 800ºC com e sem circulação de ar no forno. As cinzas obtidas após a queima foram caracterizadas de acordo com o grau de cristalinidade, morfologia, análise granulométrica, ensaios de perda ao fogo e de reatividade em solução saturada de hidróxido de cálcio. Foi observado que a queima com circulação de ar desfaz as fibras, consome o material orgânico e produz partículas finas a uma temperatura de 600ºC. O material não orgânico observado nas cinzas apresenta alto grau de cristalinidade. Ensaios em material lavado em laboratório sugerem que a estrutura cristalina observada nas cinzas é areia proveniente da contaminação do solo. A redução na condutividade em uma solução de hidróxido de cálcio e a difração de raios X sugerem que a sílica amorfa é formada em temperaturas inferiores a 600ºC e a cristobalita é formada em temperaturas mais elevadas.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000100005&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/04/27 - 23:02

A quantificação de boehmita em bauxita é de fundamental importância para a determinação da temperatura de digestão no processo Bayer, mas não existe, na literatura, nenhum método rápido e confiável, para se realizar essa determinação. Portanto, nesse trabalho, utilizou-se a difração de raios X, para se realizar a quantificação de boehmita, gibbsita, hematita e goethita em bauxita. Uma amostra de bauxita, oriunda de Gana e contendo 45% de gibbsita e 43% de boehmita, foi submetida a uma lixiviação cáustica a 160ºC, para a remoção da gibbsita. O resíduo da lixiviação, completamente isento de gibbsita, foi tratado com o sistema ditionito-citrato-bicarbonato, para a remoção dos oxi-hidróxidos de ferro, resultando em uma amostra contendo cerca de 85%-89% de boehmita e 9% de TiO2. Curvas de calibração correlacionando as intensidades dos picos de difração com os teores das fases mineralógicas foram obtidas, para padrões preparados pela mistura de quantidades conhecidas de gibbsita, hematita e goethita com a amostra purificada de bauxita. Correlações significativas foram obtidas para os planos cristalográficos (020), (051), (002) e (251) da boehmita; (110), (200), (11-2) e (024) da gibbsita; (012), (024) e (110) da hematita; e (110) e (021) da goethita. Essas correlações podem ser utilizadas, para se quantificar o teor dessas fases em amostras semelhantes de bauxita.The quantitative analysis of boehmite in bauxite is of fundamental importance to determine the digestion conditions in the Bayer process. However, no method is reported in literature to perform this analysis. Hence, X-ray diffraction was used in this work to quantify boehmita, gibbsite, hematite and goethite in bauxite. A sample from Ghana containing 45% of gibbsite and 43% of boehmite was subjected to a caustic leaching at 160oC for the removal of gibbsite. The residue, virtually exempt of gibbsite, was treated with the dithionite-citrate-bicarbonate system for the removal of the iron oxy-hydroxides. The final product contained about 85%-89% of boehmite and 9% of TiO2. Calibration curves correlating the intensities of the X-ray diffraction peaks with the amounts of the mineralogical phases were obtained after mixing known quantities of gibbsite, hematite and goethite to the purified bauxite sample. Highly significant correlations were obtained for the crystallographic planes (020), (051), (002) and (251) of boehmita; (110), (200), (11-2) and (024) of gibbsite; (012), (024) and (110) of hematite; e (110) and (021) of goethite. These correlations can be used to quantify the amounts of the above mentioned phases in a unknown bauxite sample.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000100006&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/04/27 - 23:02

Pelletizing iron ore fines is an agglomeration process that through a thermal treatment converts the ultra-fines fraction thereof into small balls ranging in size from 8mm (0.31 in.) to 18mm (0.71 in.), with adequate characteristics for feeding steel reduction works. The binder more used to make pellets is bentonite, which is an item of significant cost in the process. The present paper aims at evaluating the use of serpentinite instead of bentonite. The results obtained show that the full substitution of bentonite for serpentinite is unfeasible. However a potential does exist for using serpentinite and bentonite together in the iron ore palletizing process in the proportion of 1:1.A pelotização dos finos de minério de ferro é um processo de aglomeração, que, através de um tratamento térmico, converte a fração ultrafina em esferas de tamanhos na faixa de 8mm (0,31 pol. ) a 18 mm (0,71 pol. ), possuindo características apropriadas para alimentação das unidades de redução das usinas siderúrgicas. O ligante mais utilizado para a produção de pelotas é a bentonita, que é um item de custo significativo para o processo. Esse trabalho propõe uma avaliação do emprego do serpentinito em substituição a bentonita. Os resultados obtidos indicam que à substituição total da bentonita pelo serpentinito é inviável. Mas existe potencial para a utilização do serpentinito combinado com a bentonita, na razão 1:1, no processo de pelotização de minério de ferro.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000100007&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/04/27 - 23:02

The manganese lump ore from Morro da Mina mine is typically silicate carbonated and presents a great economic potential for the ferroalloy companies installed in Minas Gerais. However, its low manganese content, associated with the lack of knowledge about its metallurgical properties makes it difficult for large scale application. This pioneering study aimed to amply investigate this lump ore's particle disintegration. One ton of ore from the mine was homogenized and quartered. Representative samples were characterized by different techniques, such as ICP-AES, XRD, SEM, BET and OM. Aiming to characterize particle disintegration, three parameters were proposed: Cold Disintegration Index (CDI), Decrepitation Index (DI) and Heating Disintegration Index (HDI). By using these indexes, it was possible to conclude that this manganese lump ore did not present significant disintegration at room temperature. At medium temperature test, slight decrepitation occurred, and at high temperatures, intense disintegration was detected. The carbonate decomposition and porosity growth were the main responsible factors for the ore hot particle disintegration.O Produto Granulado de Morro da Mina é um minério de manganês silicatado carbonatado que apresenta grande potencial econômico para as empresas de ferro ligas instaladas em Minas Gerais. Entretanto o baixo teor de manganês e o pouco conhecimento a respeito de suas propriedades metalúrgicas dificultam a sua aplicação. Esse trabalho, pioneiramente, propõe um estudo a respeito da degradação granulométrica das suas partículas a frio e a quente. Uma tonelada do material foi recebida, homogeneizada e quarteada. Amostras representativas foram caracterizadas pelas técnicas de ICP-AES, DRX, MEV-EDS, BET e MO. Foram propostos três parâmetros para a caracterização da degradação: índice de desintegração granulométrica a frio (DGF), o índice de crepitação (IC) e o índice de desintegração granulométrica a quente (DGQ). Por meio deles, foi possível observar que o Granulado de Morro da Mina não apresenta significativa degradação granulométrica por crepitação, entretanto apresenta uma intensa degradação após ser submetido a ciclos térmicos de calcinação e de pré-redução, não existindo significativas diferenças entre os dois. A decomposição térmica dos carbonatos de manganês e o consequente aumento da porosidade são os principais fatores responsáveis pela desintegração do minério.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000100008&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/04/27 - 23:02

The austenite formation under isochronal conditions in Nb microalloyed low carbon steel was studied by means of dilatometric analysis and the data was adjusted to the Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) equation, for different heating rates and for three initial microstructures. It was shown that the kinetics of austenitization of a pearlite+ferrite structure is faster than that of martensite (tempered martensite) at a heating rate of 0.1ºC/s. For heating rates higher than 0.1ºC/s, the kinetics of austenitization of a martensite structure is faster than of pearlite+ferrite one. The K parameter of the JMAK equation increases with the heating rate for the three previous microstructures and it is greater for the initial microstructure composed of ferrite+pearlite. At lower heating rates, the formation of austenite in this steel is controlled by carbon diffusion, independently of the initial microstructure. At higher heating rates, the formation of austenite from an initial microstructure composed of pearlite and ferrite is controlled by interface-controlled transformation.Foi estudada a formação da austenita em condições isócronas em um aço de baixo carbono e microligado com Nb por meio de análise dilatométrica, com o ajuste dos dados à equação de Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK), para diferentes taxas de aquecimento e para três diferentes microestruturas iniciais. Foi mostrado que a cinética de austenitização da estrutura perlita+ferrita é mais rápida que a da martensita (martensita revenida) à taxa de aquecimento de 0,1ºC/s. Para taxas de aquecimento maiores que 0,1ºC/s, a cinética de austenitização da estrutura martensítica é maior que da estrutura perlita+ferrita. O parâmetro K da equação de JMAK aumenta com a taxa de aquecimento para as três microestruturas prévias e é maior para a microestrutura inicial composta de perlita+ferrita. A baixas taxas de aquecimento, a formação da austenita é controlada pela difusão de carbono, independentemente da microestrutura inicial. A altas taxas de aquecimento, a formação da austenita da microestrutura inicial composta de perlita+ferrita é uma transformação controlada pela interface.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000100009&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/04/27 - 23:02

A mathematical model of the organic matter (chemical oxygen demand - COD) removal from synthetic oil-water emulsions by the electrocoagulation process was developed to evaluate the COD abatement. The model comprises the three fundaments of electrocoagulation: electrochemistry, coagulation and flotation. By comparing the experimental and calculated values of COD, it was found that the model was able to adequately predict the concentrations of organic matter (COD) present in the emulsions and satisfactorily describe the electrocoagulation process.Um modelo matemático da remoção de matéria orgânica (demanda química de oxigênio - DQO) de emulsões sintéticas água-óleo pelo processo de eletrocoagulação foi desenvolvido para avaliar a redução da DQO. O modelo compreende os três fundamentos da eletrocoagulação: coagulação, eletroquímica e flotação. Ao comparar os valores experimentais e calculados de DQO, verificou-se que o modelo foi capaz de predizer a concentração de matéria orgânica (DQO) presente nas emulsões e descrever satisfatoriamente o processo de eletrocoagulação.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000100010&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/04/27 - 23:02

The amount of solid waste generated by all segments of society has increased in past decades. Annually, in Brazil, 96,000 tonnes of electronic scrap are generated from computers. The incorrect disposal of this waste creates environmental damage, generating loss of materials that could be reused and / or recycled, reducing the extraction of recyclable materials to produce new materials. The printed circuit boards (PCB) represent approximately 30% of the electronic waste generated and its recycling is a complex process, but very important for the recovery of metals of high economic value. Industrial processes for the recovery of metals from PCB are based on pyrometallurgy and hydrometallurgy. In both cases, it is possible to carry out a pretreatment that involves the use of mechanical processes. Therefore, for this paper, the concentration of the metallic fraction of PCB through the use of a Mozley concentrator was enabled. The results show that it is possible to obtain significant quantities of metals such as copper (concentration 85%), tin (95%), and silver (98%) in the fractions of interest.A quantidade de resíduos sólidos gerados por todos os segmentos da sociedade tem aumentado nas últimas décadas. Anualmente, no Brasil, são gerados 96 mil toneladas de sucata eletrônica proveniente de computadores. O descarte incorreto desses resíduos gera danos ao meio ambiente, bem como perda de materiais que poderiam ser reaproveitados e/ou reciclados, diminuindo, assim a extração de matérias-primas para a produção de novos materiais. As placas de circuito impresso (PCI) correspondem a, aproximadamente, 30% da sucata eletrônica gerada. Cabe ressaltar que realizar a reciclagem dessa sucata é um processo complexo, porém de extrema importância para a recuperação de metais de grande valor econômico. Os processos industriais, para a recuperação de metais provenientes de PCI, são baseados, em pirometalurgia e hidrometalugia. Em ambos os processos, é possível fazer um pré-tratamento, que consiste no uso de processos mecânicos. Desta forma, nesse trabalho, foi realizada a concentração da fração metálica das PCI através do uso de um concentrador Mozley. Os resultados mostram que é possível obter quantidades significativas de metais como cobre (concentração de 85%), estanho (95%) e prata (98%) nas frações de interesse.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000100011&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/04/27 - 23:02

In this work the failure mechanism of flexural buckling that occurred in Pau Branco Mine, of Vallourec & Mannesman Group, in 2002, was studied through the finite element method. The software Phase2, from Rocscience Inc. was employed in the analyses. Despite being a method applicable to continuous rock masses, discontinuities may be included in the model using joint elements. Modeling is simpler, avoiding the difficulties of using distinct element methods, due to the relative complexity of the geological section examined, where it was necessary to represent the variability of the foliation attitude, due to the pattern of the observed folds. The consideration of this variability was essential to reproduce buckling failure. Back analyses of failure mechanism were done, leading to representative values of the in situ stress state and the normal and shear stiffness modulus of the foliation discontinuities. The parameters generated by the analyses are extremely useful for further stability analyses in the phyllite slopes of Pau Branco Mine.Nesse trabalho, o mecanismo de ruptura por flambagem flexural ocorrido na Mina Pau Branco, do Grupo Vallourec & Mannesman, em 2002, foi estudado a partir da aplicação de modelagem numérica por elementos finitos. O programa Phase2, da Rocscience Inc., foi empregado nas análises. Apesar de ser um método aplicável a maciços contínuos, as descontinuidades podem ser incluídas no modelo, utilizando-se elementos de juntas. A modelagem é mais simples, evitando-se as dificuldades de utilização de um modelo de elementos distintos, devido à relativa complexidade geológica da seção analisada, onde foi necessário representar a variabilidade da atitude da foliação, devido ao padrão de dobramentos observado. A consideração dessa variabilidade de atitude foi essencial para reproduzir a ruptura por flambagem. Foram feitas retroanálises do mecanismo de ruptura, obtendo-se valores representativos do estado de tensões in situ e dos módulos de rigidez normal e cisalhante das descontinuidades de foliação. Os parâmetros gerados pelas análises são extremamente úteis para futuras análises de estabilidade nos taludes de filito da Mina Pau Branco. Além disso, o trabalho também serve de referência para estudos futuros de flambagem flexural, já que são muito raros os trabalhos envolvendo a modelagem numérica desse mecanismo.

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-44672014000100012&lng=en&nrm=iso&tlng=en 2014/04/27 - 23:02