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The Boliden Aitik concentrator in Sweden processes 2,000 tph of low grade copper ore. The plant consists of five grinding lines feeding four bulk flotation banks with a scavenger concentrate regrind mill, and a column cleaner circuit with a regrind mill. The authors installed a model-based expert, optimizing control system to maximize copper recovery in the bulk flotation circuit while maintaining an appropriate copper grade in the cleaner feed. The optimizing control system uses on-line assays and calculates and implements set points for cell pulp levels, air rates and reagent addition rates. It combines the power of a dynamic population balance model which estimates mineral liberation in each stream, an optimizer which computes appropriate set points and a rule-based module which implements the strategy. The benefits have been evaluated over three months. The model-based expert, optimizing control system generates a measurable increase in copper recovery, around 0.5 per cent and an optimized bulk concentrate grade. The need to maintain the optimizing control system and other practical aspects are discussed.

Jan 1, 1998

By André Desbiens, Jocelyn Bouchard, René del Villar

"The metallurgical performance of the column flotation process is determined by the concentrate grade and recovery. Although the former can be continuously measured using an on-stream analyzer, the latter must be estimated by a material balance calculation based on seldom verified steady-state assumptions. Consequently, the automatic control and optimization of flotation columns should be performed using secondary variables having a strong influence on the metallurgical performance, such as froth depth, gas hold-up or bubble surface area flux and bias. The aim of this paper is to present a model-based automatic control strategy using froth depth and bias measurements obtained from virtual sensors developed at Laval University. Preliminary pilot plant results on two-phase (water– air) and three-phase system (water – minerals – air) will be presented and eventual industrial implementation of such a strategy as well as the possibility of achieving effective real-time optimization from bias and froth depth measurements will also be discussed.INTRODUCTIONFlotation columns have been widely studied and used in mineral processing for about twenty years. Although a great deal of work has been accomplished to understand the influence of different variables such as froth depth (H), bubble surface area flux (Sb) and bias (Jb) on the metallurgical performance, the measurement of some of these variables is still difficult to be performed – except at the laboratory level – because in most cases, no commercial device yet exists.As a result of this, it is almost impossible to achieve neither efficient control nor optimization of the process at the industrial level, even in open-loop operation. This paper aims at presenting a simple control strategy of froth depth and bias. Description of the sensors used to achieved measurements, preliminary pilot plant results for froth depth control, eventual industrial applications and possibilities for process optimization are also treated."

Jan 1, 2003

By John A. Herbst

Mineral processors have evolved from "handbook-based" decision makers to "model-based" decision makers. With this evolution have come significant improvements through increasing productivity, decreasing capital and operating costs and increasing product quality. This paper traces the development of model-based decision-making technology over the last 40 years and documents the benefits resulting from systems optimization using these tools. Some speculation is ventured concerning the future of model-based decision-making tools and their use in the field of mineral processing.

Jan 1, 2000

By J. A. Herbst, R. Zaragoza

Conventional control schemes in use today are not able to produce satisfactory control when high-frequency disturbances are present in the flotation feed. An advanced model-based control scheme is presented here as a promising solution to this control problem. The main feature of this control scheme is the real time identification of the unknown disturbances in the first few cells of the flotation circuit. This information is used to control the rest of the flotation plant in a feedforward fashion. This control scheme also provides flexibility to meet any metallurgical, economical, or management objective.

Jan 1, 1987

By S. Banisi, M. Pourkani, A. R. Laplante, A. Partoazar

"Canadian experience in industrial modeling of grinding, classification, and flotation kinetics was applied at the Sarcheshmeh copper mine, which processes 40,000 t/d of ore at 0.9 % Cu, in an effort to improve capacity and metallurgical performance. Mcivor's functional performance analysis was applied to ball mill cyclone circuits to maximize circuit capacity. Plitt's cyclone model was applied to predict how apex wear would affect classification performance, as part of a predictive maintenance program whereby the optimum wear period is determined for cast iron apexes. The flotation flowsheet was improved using Agar's optimization criteria. The impact of these technologies has been nothing short of spectacular, with an improved capacity of 1 S to 20""/o, and increased recoveries.1-IntroductionThe Sarcheshmeh copper ore body, which may rank as third or fourth largest in the world, contains 1 billion tonnes averaging 0.90 % copper and 0.03 % molybdenum. It is located southeast of Iran and has been processing 40,000 t/d of ore since 1982. The mine produces 100,000 tonnes of copper and 2,200 tonnes of molybdenum concentrate per year. After three stages of crushing, the ore with a Fso of 12. 7 mm is fed to 8 parallel ball mills in closed circuit with cyclones to produce a product 70""/o finer than 7 S microns. The concentrate of the first stage of flotation is reground and the tailings constitute the main component of the plant final tailings. A concentrate with an average grade of 31 % Cu is obtained after cleaning and re-cleaning stages. Total recovery of the plant varies between 83 and 87 % depending on the operating conditions and ore type.To improve the overall performance of the plant, it was first decided to evaluate the performance of grinding, classification and flotation. Measures were then taken to improve performance using the following criteria: (i) The improvements should be of the types that have resulted in significant improvements in other plants (e.g. Shannon et al, 1993); and (ii) The proposed improvements must be achievable with the manual operation presently used at Sarcheshmeh. The outcome of this study could also help in making decisions on the implementation of automatic control systems in the Sarcheshmeh copper mine."

Jan 1, 1998

By Sushanta Majumder

The physico-chemical characteristics of raw materials used for the production of iron ore pellets have a strong influence on the productivity of pelletization operations and on the quality of pellets. Since iron ores from different sources are used for making iron ore pellets and since the quality of the ores varies with time, there is a need to optimize and control pellet plant operations on a regular basis to achieve optimum productivity while maintaining pellet quality within the desirable specifications. In order to achieve this objective, a model-based on-line optimization system was implemented on two industrial scale induration furnaces. The optimization system consists of a rigorous mathematical model of the induration process, a model for the permeability of the bed of pellets, a statistical model for the quality of iron ore pellets and an optimization module based on sequential quadratic programming. The rigorous model is tested on-line using the wind-box temperature available real-time. The process was optimized to enhance induration furnace productivity for the given constraints on pellet quality parameters such as the cold compressive strength (CCS) and Tumble Index (TI), and other equipment design parameters. Process variables such as induration machine speed, cold air flow rate and hood temperature profile were used as the optimization variables. The on-line optimization system was successfully implemented in two industrial induration furnaces and lead to enhanced productivity. Details of the on-line optimization system and results of process optimization will be presented.

Sep 1, 2012

By Terre Lane, Kevin Gunesch, Rick Moritz

Global Resource Engineering Ltd. (GRE) ha aplicado un análisis estadístico avanzado a una base de datos existente de pruebas metalúrgicas para aumentar sustancialmente la certeza del modelo de recuperación. Esta mejora, resultó en un valor presente neto (VPN) más alto para el proyecto, y una certeza mayor en el modelo económico de mina.

Sep 1, 2017

By Lucas Breder Teixeira

Esse trabalho discute a modelagem termo-mecânica fisicamente não linear de materiais refratários considerando os efeitos de danificação utilizando o Método dos Elementos Finitos. Inicialmente é feita uma descrição geral dos materiais refratários com foco em suas características termo-mecânicas, destacando principalmente suas propriedades elásticas e comportamento de amolecimento, e demonstrando sua considerável dependência da temperatura. Algumas considerações são feitas com relação à evolução dos modelos de simulação numérica aplicados a refratários, iniciando-se com os modelos lineares elásticos até o uso de modelos constitutivos complexos. O modelo de fissuração distribuída utilizado para calcular a perda de rigidez elástica é então apresentado, juntamente com a fundamentação matemática pertinente e sua relação com os parâmetros físicos do material. Para ilustrar a aplicabilidade do modelo alguns exemplos são apresentados, discutindo-se suas principais capacidades com relação ao projeto de estruturas refratárias.

Oct 30, 2017

By Felipe das Dôres Machado

No processo de fabricação de aço, o distribuidor possui grande importância na questão limpeza inclusionária, principalmente, quando se trata da produção de aços limpos (clean steel). As inclusões podem afetar negativamente as propriedades mecânicas e metalúrgicas do aço. Estudos realizados em modelos físicos e/ou matemáticos vêm sendo aplicados com intuito de propor medidas que melhorem a capacidade do distribuidor na remoção de inclusões presentes no aço. Este trabalho tem como objetivo principal qualificar o escoamento de um distribuidor e quantificar a remoção de inclusões do mesmo. Um modelo físico de um distribuidor de lingotamento contínuo de tarugos construído em acrílico e que respeita a similaridade de Froude e Reynolds é utilizado para os ensaios. A quantificação das inclusões é realizada por meio de um ensaio que envolve um sistema de injeção de partículas de polietileno na entrada no distribuidor e outro sistema de coleta dessas partículas na saída do distribuidor no qual as amostras coletadas, posteriormente, são secadas e pesadas. Com os resultados obtidos pretende-se compreender o efeito dos parâmetros propostos sobre a remoção de inclusões e permitir a utilização de uma ferramenta capaz de avaliar a qualidade de aços no que se refere à passagem de inclusões na saída do distribuidor.

Jul 30, 2018

By Rodrigo Sales

Os principais objetivos de um projeto de Integração e Otimização de Processos (PIO – Process Integration and Optimisation) é de auxiliar no desenvolvimento de uma estratégia integrada de desmonte e cominuição que minimize o custo total por tonelada processada nas etapas de lavra e cominuição das operações, minimize o consumo de energia e maximize a taxa de processamento, produção de metais e lucro da empresa. O projeto consiste na revisão de práticas operacionais, auditoria e amostragem, benchmarking, modelagem e simulações das operações de perfuração e desmonte e cominuição. Isto permite uma análise holística das operações para identificar oportunidades de melhorias e desenvolver estratégias integradas e otimizadas de operação da mina-à-planta. O projeto incluiu o sistema exclusivo da Metso, SmartTag™, para rastrear o minério dos furos de desmonte na mina até a planta concentradora com o objetivo de correlacionar os tipos de minério e de desmonte com os resultados de desempenho da planta. O sistema de modelamento geometalúrgico automatizado chamado GeoMetso™ utiliza a tecnologia de rastreamento de minério SmartTag™ para coletar continuamente dados de desempenho da planta e atualizar automaticamente os modelos preditivos e o modelo de blocos em tempo real. Este sistema é a base para a implementação, validação e melhoria contínua das estratégias integradas e otimizadas de operação, além de auxiliar na reconciliação da mina-à-planta e planejamento de lavra.

Aug 17, 2017

By João Lucas Lautenschlager Cortez Alves

Foi implementado um modelo matemático transiente e tridimensional para prever os campos de temperatura e composição presentes no sólido e poça de fusão durante um processo de soldagem a arco. O modelo foi desenvolvido com base nas equações de conservação macroscópicas de calor, massa e espécies químicas, que foram solucionadas pelo método dos volumes finitos. Os resultados do modelo mostraram boa aderência com soluções analíticas. Foram apresentados os efeitos de mudança na velocidade e potência de soldagem na distribuição de temperatura obtida e no formato da poça de fusão para soldagem em uma chapa de liga Al-6,5%Cu.

Oct 30, 2017

By Alexandre Bellegard Farina

O sistema MgO-NiO é um dos importantes sistemas para o entendimento das reações metal-escória na elaboração das ligas de à base níquel. As ligas à base de níquel usualmente apresentam adições de magnésio com o intuito de melhoria da plasticidade destas o que permite o seu processamento através de processos de conformação mecânica. Neste trabalho foi realizada a modelagem termodinâmica deste sistema utilizando o modelo de células de Kapoor-Frohberg-Gaye e o módulo PARROT® do pacote Thermo-Calc® com objetivo de complementar o banco de dados SLAG®. Como resultado foi obtido um conjunto de parâmetros termodinâmicos que descrevem as fases deste sistema.

Aug 17, 2017

By Mariana Sizenando Lyrio, Fernanda Nascimento Moreira, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, Gabriella Maria Silveira de Sá, Ana Gabriella Conceição dos Santos

surgimento de fases intermetálicas em aços é matéria de grande interesse devido ao caráter nocivo que elas podem conferir às propriedades mecânicas do material. No presente trabalho, foi estudado o efeito do surgimento da fase sigma em um aço inoxidável duplex através de modelamento numérico-computacional. A microestrutura duplex foi obtida via simulação, sendo, então utilizada como matriz para a nucleação e crescimento da fase sigma, também via simulação. O método do Cone Causal foi utilizado para o desenvolvimento da microestrutura e os resultados foram comparados com a metodologia da cinética formal de JMAK para fins de validação do modelo. Os resultados da simulação permitem obter, através da Regra das Misturas, predições sobre as propriedades mecânicas do material, no caso, o limite de resistência à tração, que foi comparado com os dados encontrados na literatura. Foi possível constatar o aumento do limite de resistência à tração para maiores frações volumétricas de sigma, o que traz como resultado a diminuição da ductilidade para o aço.

Nov 17, 2019

By Benito Barbabela e Silva

O pelotamento é a mais complexa etapa de aglomeração de finos de minério de ferro. Sua resposta é naturalmente oscilante, sendo bastante influenciada pelas características físicas obtidas nos processos de beneficiamento mineral que a precedem e tem papel crucial para a etapa de tratamento térmico de sinterização à jusante. O presente trabalho aborda o processo de classificação de pelotas verdes, sólidos singulares de aspecto deformável e pegajoso, em peneiras de rolos por modelamento por aplicação de Método dos Elementos Discretos. Esta técnica mostra-se como uma importante ferramenta pois supera as limitações impostas na modelagem física (quantificação e identificação de fluxos por ausência de instrumentação em escala industrial, amostragem sem representatividade) ao reproduzir de forma verossímil as repostas do sistema para importantes variáveis de controle: comprimento de gap, umidade, dispersão de tamanhos e resistência das pelotas.

Oct 30, 2017

By Augusto Pereira de Sá

Modelagens física e matemática foram utilizadas para avaliar os efeitos da geometria e parâmetros operacionais, tais como a vazão e distribuição de gás de agitação, além do nível de aço líquido no processo de mistura e formação de olho em panelas de aciaria. A influência de propriedades físicas, viscosidade e densidade, de escória e metal foi avaliada em um modelo físico, também empregado para medir a distribuição espacial das velocidades através de técnica PIV. São apresentadas correlações para o cálculo da abertura do olho e o efeito de frenagem da escória de topo é demonstrado.

Jul 30, 2018

By Luis Alberto Sfalsin Passos

Com o passar dos anos observa-se uma mudança nas características mineralógicas dos minérios de ferro lavrados nas novas minas da Samarco Mineração SA. De acordo com levantamentos podem ser constatadas mudanças nos percentuais da hematita porosa, hematita especular e da goethita na constituição do concentrado de minério de ferro. Pode-se verificar uma tendência de aumento do percentual de goethita bem como do PPC (perda por calcinação) característica intrínseca ao minério. Estes fatos implicam em uma maior dificuldade da concentração em garantir a qualidade da polpa de minério bombeada para as usinas de pelotização, visto que fatores como a granulometria do minério (partículas menores que 325#) e a superfície específica são afetadas pela mineralogia. Por consequência, há uma maior dificuldade no processo de filtragem para obtenção do pellet feed com a faixa de umidade necessária para o processo de pelotamento e queima. De outra forma, o aumento do PPC dificulta o processo de secagem das pelotas no forno de pelotização, exigindo um maior aporte térmico para retirada da água residual contida nos cristais que não evaporam a 100°C. Todos estes fatores contribuem para a qualidade da pelota queimada, interferindo na sua resistência física como compressão a frio e tamboramento. Esta pesquisa tem como objetivo apontar as variáveis que influenciam significativamente o tamboramento, para propor ações que melhorem o controle do processo produtivo de forma a buscar o ponto de equilíbrio entre qualidade e produção.

Aug 16, 2017

By João Victor Gomes Guimarães Ananias, Itavahn Alves da Silva, Thiago Araújo Santos de Oliveira, Salvatore Giuliano Peixoto Tropia de Abreu, Guilherme Santiago Queiroz, Carlos Antônio da Silva

Oct 1, 2019

By Johne Jesus Mol Peixoto, João Victor Gomes Guimarães Ananias, Itavahn Alves da Silva, Thiago Araújo Santos de Oliveira, Weslei Viana Gabriel, Carlos Antônio da Silva, Salvatore Giuliano PeixotoTropia

O arraste de escória para o distribuidor, durante a drenagem de panelas de aço, tem grande impacto no rendimento metálico, limpidez e produtividade no processo de lingotamento contínuo. Modelamento físico e matemático foram utilizados para o estudo da formação do escoamento tipo vórtice e funil no esgotamento de panelas de aço. Em um modelo em escala 1:6,5 foi avaliada a influência da vazão de drenagem, altura inicial de líquido, temperatura do banho e estratificação da temperatura sobre a altura crítica (Hcr) de formação de vórtice. Para todas as condições experimentais, o valor de Hcr se mostrou crescente com o aumento da vazão, respeitando uma relação linear. Através da técnica de Particle Image Velocimetry – PIV observou-se o desenvolvimento do campo de velocidades sub-superficiais da água durante a drenagem em modelo de acrílico em escala 1:6,5. Os resultados das simulações fluidodinâmicas obtiveram bom acordo com os experimentos físicos, e foram capazes de representar a influência da vazão e da temperatura sobre o valor de Hcr.

Oct 1, 2019

By Raissa Santos Salgado

Atualmente, a exigência do mercado pela produção de aços de alta qualidade aliada a redução de custos, impulsiona maiores investimentos em novas tecnologias e a busca pelo melhor conhecimento dos processos que ocorrem na usina siderúrgica. O desgaseificador RH tem-se revelado um equipamento fundamental para produção de aços ultra low carbon, tipo cada vez mais solicitado pelos maiores consumidores de aço. Diante disso, este trabalho visa a elaboração de um modelamento matemático das curvas de descarburação e desidrogenação no RH thyssenkruppCSA. A geração dessas curvas possibilitou o estudo do comportamento do teor de carbono e hidrogênio durante o tratamento das corridas no reator. Os resultados demonstram que o teor de carbono médio obtido não está dentro do esperado, conforme previsto pelo comissionamento. No entanto, a desidrogenação pode ser considerada como satisfatória.

Oct 30, 2017

By Izabela Diniz Duarte

O controle da temperatura do aço líquido desde o refino secundário até o lingotamento é condição essencial para alcançar alto nível de qualidade do produto final e economia de energia, o que permite ressaltar a importância de se determinar as perdas térmicas na panela. Entre outros fatores este trabalho buscou identificar a importância relativa das perdas térmicas para o revestimento refratário e através da escória. A temperatura, espessura da camada de escória, temperatura do revestimento refratário, propriedades físicas e características de convecção foram os fatores considerados. Cálculos numéricos que quantificam essas perdas.

Jul 30, 2018