Abstract In this study, the variance of ordinary sieving test error was determined concerning the specification limit of sized iron ore product by subtracting the fundamental error (described by the Gy's formalism for sampling), from the global error (recoverable from database of historical values). The results allowed the calculation of the confidence interval for the percentage of material finer than the upper screen specification limit. Thereafter, a method to estimate the so-called effectiveness coefficient of the screening operation was developed, which is the ratio between number of particle presentations to passage and the number of oscillations during the material shaking on the screen surface. This estimation was based on the probability statements and particle size distribution of the feed. Considering the size distribution of the products tested in this study, the results have shown that the sieving time could be reduced when determining the percentage of material finer than the upper specification mesh.

Abstract This article objectifies the implementation of a conveyor belt in an iron ore mine. The mine operational costs of the company Vale S.A. have a tendency to increase in coming years. This increase is related to the rising price of labor, fuel, tires, maintenance costs and large transport distances. Meanwhile, environmental impacts also need to be reduced. The case study of the Fabrica mine operated by VALE in the city of Congonhas, in Minas Gerais State of Brazil, was chosen aiming for a comparative study between the employment of big trucks and the deployment of conveyor belts. The decision for the best alternative would be made by an economic analysis of the incremental cash flow. After the economic evaluation of the project, economic and environmental gains were expected for the alternative of conveyor belt deployment.

A separação magnética industrial tem ganhado força com o advento de equipamento contínuo com alto gradiente de campo. A recuperação magnética de hematita contida em lamas espessadas é aqui discutida, a partir de ensaios comparativos em escala-piloto com três separadores de alto gradiente, simulando a adoção de um circuito de esgotamento (seguido de limpeza do concentrado). Dois separadores magnéticos de rotor em anel horizontal (tipo carrossel) - rotulados como W1 e W2 - e um de rotor em anel vertical e pulsante (marcado como V) foram testados em cotejo, separadamente. Rejeito típico de lama de usina de beneficiamento no Quadrilátero Ferrífero (Minas Gerais, Brasil) foi empregado como alimentação do circuito. O melhor desempenho foi a máquina W2, com intensidade de campo magnético de 1,2 T, sob concentração mássica de 35% na alimentação e pressão de água de lavagem dos médios igual a 300 kPa. O mais indicado para a subsequente etapa de limpeza foi o emprego de campo de 1,2 T, gerando concentrado contendo 5,48% de SiO2, com 62,75% de recuperação mássica. Como se vê, os resultados mostraram-se promissores, acenando para o detalhamento de novos estudos, a fim de se enfrentarem desafios análogos ocorrentes na prática industrial, num contexto de intensa atividade de mineração em região sabidamente de recursos minerais tão vastos, resultando em ganhos no aproveitamento econômico e na minoração de impactos ambientais decorrentes de operações de baixa recuperação metalúrgica.

Magnetic separation has gained force with the advent of high gradient and field intensity continuous machines. A comparative pilot study was realized in order to magnetically recover hematite from a typical slime thickener underflow of a mill plant from Quadrilátero Ferrífero (Minas Gerais, Brazil). Two rotor (carrousel) high gradient magnetic separators (tagged as W1 and W2) and one vertical ring and pulsating high gradient magnetic separator (tagged as V) were tested. The best option was the machine W2 with field of 1.2 T, feed mass concentration of 35 %, and middlings flush water of 300 kPa. The more indicated for the cleaner step is the use of a magnetic field of 1.2 T, generating a concentrate with 5.48% of SiO2 and 62.75% of mass recovery. So, the relevance of this research also stems from the fact that it can subsidize other studies in order to face analogous problems in this context of intense mining activities in a region of such vast mineral resources.

A Lei de Hukki é uma lei empírica que não leva em conta vários tipos de perda de energia durante o processo de fragmentação mineral. Uma vez que resultados experimentais são muito difíceis de obter para uma ampla de faixa de tamanho de fragmentos, a verificação desta lei se torna muito difícil. A relação entre as fraturas e o processo de fragmentação com geometria fractal foi proposta algumas atrás. Leis empíricas conhecidas neste contexto mostram características básicas da geometria fractal, principalmente auto afinidade e comportamento de lei de potência. Desta forma, neste artigo é apresentado um modelo para simular o processo de fragmentação e verificar a relação entre o consumo de energia e o tamanho dos fragmentos gerados. O modelo é representado por uma rede regular onde os arcos da rede representam os caminhos gerados no processo da geração da fratura. A energia dos eventos de fragmentação foi modelada por uma função de distribuição de probabilidades. No modelo proposto não existe perda de massa e a propagação das fraturas ocorre seguindo uma caminhada aleatória auto evitável em uma rede regular.

Hukki's law is an empirical law, which does not take into account several events of energy loss during the mineral fragmentation processes. Since experimental results are very difficult to obtain for a large range of fragment sizes, the verification of the law is very difficult. The relation between the fracture and fragmentation processes with fractal geometry has been proposed some decades ago. Empirical laws along this context show basic features of fractal geometry, mainly self-affinity and the power law behavior. Thus, in this paper, a model to simulate the fragmentation process and to check the relationship between energy consumption and fragment sizes was developed. The model is represented on a regular lattice where links represent pathways for fracture processes. The energy of fragmentation events was modeled by a probability distribution function. In the proposed model there is no mass loss and the fracture propagation occurs as self-avoiding random walks on the regular lattice.

Esse artigo versa sobre a aplicação de um simulador de moagem mista baseado em redes neurais artificiais (do tipo perceptron multicamadas com treinamento supervisionado com o algoritmo retropropagação com momento). Os dados experimentais aqui utilizados provieram do trabalho atinente ao artigo intitulado "Seletividade na cominuição de mesclas de dolomita e quartzo". Para verificar a estabilidade estatística do processo de simulação, utilizou-se a carta de controle Shewhart para valores individuais, a qual se mostrou útil para orientar a aceitação dos treinamentos. Os resultados mostraram bom desempenho dessa ferramenta na simulação de moagem mista (moagem de mistura de componentes de diferentes moabilidades), problema de comum ocorrência no setor minerometalúrgico.

This paper discusses the results of a mixed grinding simulator application based on an artificial neural network (multiple-layer perceptron using a back-propagation-like algorithm with moment). The data used came from a previous paper entitled "Selective grinding of dolomite and quartz mixes". The Shewhart control chart for individual values was used in order to verify the statistical stability of the simulation process results, which was useful for testing acceptance. The results have displayed good performance of this tool related to mix grinding simulation, a common issue in the mining and metallurgical sectors.

Estudou-se o comportamento dos principais parâmetros da moagem a seco de mesclas binárias em batelada dos minerais dolomita e quartzo. Por meio de vários ensaios físicos com diferentes proporções desses minerais por diferentes ciclos moagem, acompanhou-se a evolução da granulação dos produtos em termos de coeficiente de agudez, a, e diâmetro, d50, parâmetros da função de distribuição de probabilidades sigmoidal de Hill, a qual foi utilizada para ajustar a nuvem de dados. Os resultados subsidiaram o desenvolvimento de sistema simulador de cominuição baseado em rede neural artificial (do tipo perceptron de multicamada com algoritmo de supervisão e treinamento de retropropagação com momento), a ser objeto de artigo futuro.

The behavior of batch grinding of a dry binary mix using dolomite and quartz has been studied. Through several tests with different proportions of these minerals and different grinding cycles, the granular system evolution was observed in terms of sharpness coefficient and mean diameter d50. These parameters were fit into the Hill’s sigmoidal function of probability distribution to adjust the results. The results were used for the validation of a neural network system (multilayer perceptron-like algorithm), which will be presented in another article.

Esse trabalho visa a comparar estudos de espessamento realizados em escala industrial com ensaios de sedimentação realizados em escala de bancada e propõe a utilização de fatores de correção nos métodos clássicos de dimensionamento de espessadores convencionais. A prática industrial, no âmbito do tratamento de minérios de ferro no Brasil, tem consolidado uma modificação substancial no método clássico de Kynch (com traçado de Talmage & Fitch), a qual consiste em adotar, para o traçado, a concentração mássica de sólidos na proveta após 24 horas, no lugar da concentração nominal do underflow no espessador industrial. Os ensaios indicam que a área unitária assim obtida ainda deve ser afetada com os fatores de correção. Esse fator, multiplicativo, é de 0,64, para espessadores de lamas, e de 1,3, para espessadores de concentrado fino (pellet feed).

This article displays a thickness comparison between an industrial scale campaign test and some bench scale tests for sedimentation and proposes correction factors for the classical dimensioning methods for the conventional thickeners. Brazilian iron ore processing has consolidated a substancial modification of the classical Kynch's method (under the Talmage & Fitch's graphical procedure). It involves the adoption of the mass concentration value corresponding to the height of the slurry/supernatant interface after 24 hours of rest in a conventional graduated cylinder test, instead of that corresponding to the nominal underflow concentration in the industrial thickener. The tests indicate that the calculations for the solid-loading area need to be corrected by a multiplicative factor of 0.64 for slime thickeners and 1.3 for pellet feed thickeners.

A flotação é um dos mais importantes e mais utilizados processos de separação de minerais. Para se promover a otimização completa de um circuito de flotação, para o tratamento de um determinado minério, devem-se considerar suas características técnicas e econômicas. Desta forma, o presente trabalho teve, como objetivo, desenvolver um aplicativo como forma de subsidiar as empresas no que diz respeito ao cálculo da vida útil econômica dos equipamentos de flotação. Para tanto, desenvolveram-se equações para estimar o custo de capital e o custo de operação e manutenção desses equipamentos e aplicou-se o método do custo anual uniforme equivalente (CAUE), para a determinação do momento oportuno de se substituírem tais equipamentos.

Flotation is one of the most important and used processes for minerals separation. It is imperative to take in account economic and technical features to promote the optimization of a flotation circuit. Thus, this study has aimed to develop a computer system in order to meet the mining companies’ needs for the calculation of the economic life of flotation equipment. For this, an equation set was developed to estimate the capital cost, and the operation and maintenance costs of the equipment, applying the method of equivalent uniform annual cost (EUAC) for determining the appropriate time to replace such equipment.

Esse artigo dá prosseguimento à pesquisa que deu origem a artigo anterior, apresentando resultados referentes à seletividade da moagem de mesclas dos minerais dolomita e quartzo sob diferentes proporções. Apresenta-se, aqui, o indicador global de contraste granulométrico (IGCG), utilizado para dar suporte à análise do comportamento granular das espécies minerais no produto, a partir das respectivas curvas de distribuições das frações retidas simples, regredidas das nuvens de pontos das análises granulométricas por meio da função de distribuição de probabilidades sigmoidal de Hill. Os resultados indicaram o tempo ótimo de moagem, na amplitude de moagem considerada. Os resultados subsidiaram, também, o desenvolvimento de sistema simulador de cominuição baseado em rede neural artificial (do tipo perceptron de multicamada com algoritmo de supervisão e treinamento por retropropagação com momento), a ser objeto de artigo futuro.

This article is a sequence of another one and displays results in the selective comminution of binary mineral mixtures. The selectivity of dolomite and quartz grinding rates under different proportions was studied. The called global grain contrast indicator (IGCG) was used to improve the analyses of the behavior of these minerals under comminution, using theoretical size distribution curves, fitted to the Hill's sigmoidal function. The results have suggested the optimum grinding times, within the tested range. The results presented here have validated the development of a neural network-based predictive model for grinding system simulation (a multilayer perceptron using backward propagation with moment), which will be approached in another article.

A drenagem ácida de mina é grande problema ambiental associado à mineração, em especial de carvão e sulfetos. Seu tratamento usualmente envolve sua alcalinização e posterior precipitação e imobilização das espécies dissolvidas. Similarmente, o presente trabalho estudou efluentes oriundos da lixiviação pluvial de pilhas para armazenamento de carvão mineral brasileiro. Após o efluente ser caracterizado quimicamente, experimentos de sedimentação de suspensões contendo finos de carvão foram feitos, para categorizar reagentes no processo de clarificação e remoção de metais pesados.

Acid mine drainage is a main environmental problem linked to coal and sulfide ore mining. Its treatment usually involves alkalinization and subsequent precipitation and immobilization of the dissolved species. Rainfalls over stockpiles can cause a very similar phenomenon. This work aimed to study the effluents from such a leaching process in steam-coal stockpiles Brazilian coal with a high pyrite content was used. The effluents have been chemically characterized. Effluent clarification by aggregation and settling in an attempt to simultaneously deplete heavy metal content was studied. Settling experiments were carried out with coal suspensions, in order to evaluate the efficiency of inorganic and polymeric reagents in the process.

O rejeito magnético do Complexo Mineração de Tapira, Tapira - MG, onde se processa rocha fosfática, foi estudado. Suas principais características físicas, químicas e mineralógicas foram determinadas, assim como suas respostas a processos de concentração. A primeira etapa do trabalho envolveu análise granulométrica, análise química, difratometria de raios X, espectroscopia Mössbauer, microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. Na segunda etapa, ensaios de separação magnética, flotação e lixiviação ácida foram realizados. O material sob estudo revelou-se composto essencialmente por magnetita, hematita (martita) e ilmenita. A separação magnética resultou em recuperação metalúrgica de ferro acima de 96 %. Sabão sódico de ácido graxo vegetal (Hidrocol) deu melhores resultados no processo de flotação, comparado ao desempenho de amina, quando empregados como coletores de silicatos e apatita, visando à depuração dos minerais portadores de ferro. A atrição preliminar ao condicionamento não influenciou sensivelmente a flotação. Os ensaios de lixiviação visaram a eliminação de fósforo, contaminante crítico nos minérios de ferro. O ácido acético extraiu 0,41 % do fósforo presente, enquanto o ácido clorídrico extraiu em torno de 73 % do fósforo. Estudos ulteriores de otimização de tais ensaios são recomendados, buscando o uso do material sob estudo em siderurgia.

The characterization of the magnetic fraction of a tail from phosphate rock processing was done. Samples were from Tapira, in Minas Gerais, Brazil. The main physical, chemical and mineralogical properties, as well as this material response to separation processes were determined. The first part of this work encompasses the mineralogical characterization (determination of particle size distribution, X-ray diffraction, Mössbauer spectroscopy, optical microscopy and scanning electron microscopy). In the second part, concentration tests by magnetic separation, flotation and acid leaching were carried out. The iron-bearing material is composed predominantly of magnetite, hematite and ilmenite. Wet low intensity magnetic separation has reached iron recovery above 96 %. As far as flotation is concerned, fatty acid soap from vegetal oil (Hidrocol) as a collector for silicates and apatite was better than amine. Attrition or scrubbing prior to conditioning seems not to affect flotation performance in this case. Acetic acid has extracted only 0.41 % of the phosphorus, and hydrochloric acid has depleted 73.05 % of the phosphorus in the samples under leaching.

Os quartzitos da serra do Taquaral em Ouro Preto-MG são extraídos para serem usados como placa de pisos e revestimentos. Pelo fato dE a rocha ser bastante intemperizada e, por essa razão, ser friável, são geradas, nas frentes de lavra e no beneficiamento, um grande volume de resíduos de ampla distribuição granulométrica. Por essa razão, esse trabalho teve, por objetivo, caracterizar as areias provenientes das frentes de lavra dessas pedreiras, que são, normalmente, depositadas nas encostas dos morros. Através dos estudos realizados com três amostras, verificou-se a viabilidade técnica de utilização das mesmas na construção civil, na fundição e, após purificação por separação magnética de alta intensidade e flotação dos minerais portadores dos elementos químicos deletérios (F2O3, Al2O3 e TiO2), vislumbra-se a possibilidade do uso dessas areias na indústria de vidro, o que é extremamente importante do ponto de vista social, econômico e ambiental.

Quartzites from Taquaral Hill at Ouro Preto - in the State of Minas Gerais - have been exploited for construction and ornamental purposes for decades. Until now, the rudimentary way to exploit and refine these weatherized rocks has produced, a large amount of residuals distributed in a broad size distribution range. This work aimed to characterizes the sand and debris from the mining operation, which are deposited downhill. Three samples were studied and it became evident that this debris can be used as sand in the civil construction and foundry industries. Also, after removing the impurities (F2O3, Al2O3 e TiO2) by high intensity magnetic separation and froth flotation, it can be used in the glass industry, which is of social, economical and environmental interest.

Ensaios de flotação, em bancada, de amostras de minério fosfático granulado e friável de Tapira-MG foram efetuados, testando-se diferentes graus de saponificação de três coletores aniônicos: "Hidrocol parcialmente hidrogenado", "Hidrocol sem hidrogenação" (obtidos a partir de soja) e ácido oléico. Os graus de saponificação usados foram de 40 %, 55 %, 70 %, 85 % e 100 %. Os ensaios foram feitos em pH 9,5. O óleo de babaçu, também cogitado como coletor, não permitiu grau de saponificação além de 40 %, mas serviu de controle da metodologia de quantificação do grau de saponificação. O Hidrocol parcialmente hidrogenado com grau de saponificação de 55 % foi o melhor, em termos de teor e recuperação de fósforo, relação CaO/P2O5 e teor de magnésia no concentrado, motivando testes de flotação em estágio de limpeza, sem e com a adição do coletor KE883B, um sulfosuccinato, também em pH 9,5, utilizando-se os óleos com grau de saponificação de 55 %. O Hidrocol parcialmente hidrogenado sem KE883B deu melhor resultado. Usou-se amido como depressor em todos os ensaios.

Bench scale flotation experiments were performed testing three anionic collectors here called "partially hydrogenated Hidrocol", "non hydrogenated Hidrocol" (very similar oils from soybean) and oleic acid, with saponification degrees of 40 %, 55 %, 70 %, 85 % and 100 %, in order to purify carbonatitic phosphate ores from Tapira. The value of flotation pH was 9.5. A refined babassu oil sample (extracted from the babassu palm seed kernel) did not achieve a saponification degree above 40 %. Using the P2O5 content and recovery, the CaO/P2O5 ratio and MgO content of the concentrate as quality indicators, the best results were achieved with the saponification degree of 55%, for the oils tested. Cleaner lab flotation tests were carried out using the collectors with a saponification degree of 55%, at pH 9.5, in the absence and in the presence of KE883B (alkyl sulphosuccinate). The best results were obtained to the "partially hydrogenated Hidrocol" in the absence of KE883B. Starch was used as the depressant in all tests.

Visando a tratar efluentes com cobre (poluentes de grande relevância ambiental), produziram-se carvões ativados a partir de endocarpo de noz de macadâmia e semente de goiaba, resíduos gerados em larga escala pela agroindústria. Esses carvões foram comparados com carvão ativo convencional, de endocarpo de coco. A ativação foi feita com ZnCl2, na proporção de 1 parte do cloreto para 2 de material. Carbonização a 720°C e em nitrogênio resultou área superficial de 487,0 m²/g, para o carvão de macadâmia, e de 396,7 m²/g, para o carvão de semente de goiaba (contra 668,3 m²/g do carvão industrial). A depleção, em 24 h, de Cu2+ de uma solução mostrou-se efetiva, com capacidade adsortiva de 4,84 mg/g, para o carvão industrial padrão, de 3,48 mg/g, para o carvão do endocarpo da macadâmia carbonizado, e de 1,23 mg/g, para aquele de semente de goiaba carbonizada. Os resultados acenam para a utilização desses materiais no tratamento de efluentes contendo cobre, o que daria destinação nobre ao resíduo industrial.

Copper-bearing effluents are environmental relevant pollutants. Aiming for the development of new copper-removal adsorbents from food industry tailings, activated carbons were generated from macadamia nut shells and guava seeds. These materials were compared to the conventional activated carbon from coconut shells. Activation was performed with ZnCl2, in a mass ratio of 1 part of the chloride per 2 parts of carbonaceous material. Further carbonization at 720°C in a nitrogen atmosphere produced specific surface areas of 487,0 m²/g for macadamia shells and 396,7 m²/g, for guava seeds (compared to 668,3 m²/g for coconut carbon). Copper ion depletion in solution proved to be effective, resulting in an adsorption capacity after 24 h of 4,84 mg/g for the standard coconut carbon, 3,48 mg/g for carbonized macadamia nuts and 1,23 mg/g for carbonized guava seeds. These results show the possibility of using these materials in the treatment of industrial effluents, particularly for removing copper ions from solution, in addition to give destination to an industrial tailing, with low production cost.

O peneiramento é uma operação unitária em que mecanismos probabilísticos ocorrem de maneira intensa. Este trabalho apresenta um modelo alternativo de peneiramento a partir da abordagem probabilística de Mogensen. Um sistema computacional (SimPeneira) foi implementado e validado experimentalmente. Tal sistema é capaz de simular cenários de peneiramento industrial e quantificar o impacto de parâmetros, tais como: abertura, comprimento da peneira, velocidade do fluxo do material, área efetiva de peneiramento, freqüência e amplitude das vibrações. O sistema também pode dimensionar peneiras, utilizando-se o método clássico de dimensionamento (com modificações).

Screening is a unit operation where probabilistic mechanisms take place in an intensive way. This work presents an alternative screening model. The final product is a software system called SimPeneira (experimentally validated) developed in order to simulate scenarios in industrial screening and to quantify the impact of parameters such as: screen opening, length, effective area, material flow speed, vibration frequency and amplitude. The system can also size screens using the classical sizing procedure (with modifications).