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By Robert J. Nothnagle, Kristen Franz Begor, Rodney W. Sutch

Recovery of contaminated groundwater in a fractured bedrock system presents some unique problems. Typically, the most common problem occurs from the inability to adequately characterize the discrete fractures through which contaminants may be migrating. Without adequate characterization, difficulties arise in properly positioning recovery wells and verifying the performance of the system. To overcome these difficulties at a site in Upstate New York, an innovative approach was developed involving the creation of an artificial fracture zone through controlled blasting to intercept contaminated groundwater flow.

Jan 1, 1988

By A. Ndibalema

Blasting is one of the primary functions in any mining operation. Despite the fact that it generally constitutes between 30% to 40% of the mining cost, blasting also affects the cost-effectiveness of down steam activities such as load and haul, safety, tyre life for haul trucks, crushing and milling. Over the past three decades, significant progress has been made in the development of new technology in an attempt to reduce costs and increase efficiencies and productivities of blasting activities. Mine to mill project concepts have paved the way for such developments. Other advancements have included sophisticated computer modelling technologies for blast design and performance analysis. There are many factors that affect the cost of blasting. These can be divided into two categories; controllable and uncontrollable. The latter includes costs related to depreciation, exchange rates and government legislation with the former category including contractor versus owner blasting costs, efficiency and productivity issues and product quality. Controllable factors have one common denominator which can determine their outcome; direct site management influence. Excavator digging rates and final floor conditions give a good measure of blasting performance, and alternatively cost effectiveness. This paper is aimed at benchmarking against a blast optimisation database, understanding the relationship between costs and identifying opportunities for improvement. Understanding the cost drivers allowed a typical cost model to be developed for the current mining operation at Geita and this was used to drive continuous improvement with emphasis on closing the information loop.

Jan 1, 2008

By D. L. Cluff

Ventilation Air Methane (VAM) is a high volume low concentration methane source. The capture or use of methane from VAM is challenging, which results in the routine discharge of methane into the atmosphere. Mitigating VAM has the benefits of providing an energy source and reducing the atmospheric Greenhouse Gas (GHG) burden. The GHG radiative forcing effect of methane is 17?23 times as potent as carbon dioxide on a 100-year time horizon. Thus, any reduction in atmospheric methane would be beneficial. The calorific value of methane is 55.5 MJ/Kg; therefore, a 100 m3/s flow with VAM concentrations from 0.1?1% can provide 3.8?38 MW of exploitable power. Strategies to mitigate VAM such as: Thermal Flow Reverse Reactors (TFRR), Catalytic Flow Reverse Reactors (CFRR), Lean Burn and Catalytic Gas Turbines, Biothermica Vamox®, Megtec VOCSIDIZER©, and Vamcat? are briefly reviewed. The review of VAM mitigation technologies reveals disadvantages such as the need to maintain a minimum internal heat capable of oxidizing the methane. This requirement uses all of the available methane up to the point of reaction sustainability and up to half at the highest methane concentration in VAM. Some systems may introduce a pressure drop to the ventilation system, which would impinge on the existing ventilation system design. These impediments necessitate the development of a more amenable technology. In the proposed system, gas turbines (GT), coupled to a combustion chamber with an external fuel supply, assist the combustion of the VAM. The combustion-chamber coupled system provides electricity, while the heat contained in the GT exhaust gases increases the temperature of the VAM, encouraging the development of a flame inside a combustion chamber. The flow from the combustion chamber streams through a primary air/fluid heat exchanger capable of producing steam of a high enough quality to generate electricity using conventional steam turbines. The residual heat after primary extraction, directed through other equipment, provides additional heat based products such as industrial scale dry air, chilling by an absorption chiller or hot water. The overall design of the system is scalable for low to high VAM flows or variations in concentrations and is capable of providing the company or community with heating, chilling, hot water, electricity or motive force as needed by the particular site or community. The Multi-generation system uses heat from three sources to provide clean efficient energy while mitigating the atmospheric emissions of methane. These sources are heat from the GT, often considered waste heat, heat from fuel injected into the igniters and heat from the VAM. The opportunity to collect carbon credits may improve the economics. In order to design a system with this capacity, a detailed analysis of the combustion characteristics of three separate flows is required. VAM is the main airflow, having the highest volumetric effect, while the GT exhaust and the additional fuel added to the hot exhaust flow of the gas turbine are lower flows, but have a higher velocity and temperature. The aim of the modeling undertaken in this work is to establish the combustion dynamics, degree of pre-heating required and the geometry essential to the design of combustion based VAM mitigation multi-generation systems.

Aug 1, 2013

By Erick Lino

Como parte del proceso extractivo de la minería, se generan materiales de desmonte que deben ser almacenados en topografías bruptas y planas dependiendo de la capacidad de almacenamiento que requiera el proyecto. La geometría y los taludes de estas estructuras deben ser diseñados tomando en cuenta las propiedades de resistencia del desmonte de mina. Por ello, el presente texto describe la importancia de la caracterización geotécnica de este material con el objetivo de diseñar el depósito de una unidad minera en condiciones estáticas y dinámica.

Feb 1, 2017

By Josiane Fernandes de Souza

O desenvolvimento deste trabalho refere-se ao estudo da resistência à adesão de camadas aspergidas termicamente e a quantificação, análise e a influência da presença de poros na microdureza, rugosidade e resistência ao desgaste das camadas produzidas. O método de aplicação das camadas produzidas por aspersão térmica foi o HVOF (High Velocity Oxi-Fuel) em substrato de aço SAE 1020. Observou-se que a composição química da camada produzida por aspersão térmica influenciou significativamente na dureza e resistência ao desgaste dos materiais estudados. Percebeu-se que a rugosidade variou de acordo com a preparação superficial do substrato e que a resistência à adesão foi maior para os materiais que possuem maior dureza. A porosidade não influenciou a resistência à adesão das camadas aspergidas.

Aug 7, 2018

By Marcela Alves Silva

Aços inoxidáveis são ligas Fe-C-Cr com elevada resistência à corrosão. Estes podem receber diferentes elementos de liga, que alteram suas microestruturas e propriedades de acordo com o interesse da aplicação. Os mais comuns são os austeníticos, ferríticos, martensíticos e duplex. Os aços inoxidáveis austeníticos possuem excelente resistência à corrosão, elevada ductilidade, boa soldabilidade, conformabilidade e tenacidade. Os aços inoxidáveis ferríticos possuem boa resistência à corrosão, são bons para estampagem e possuem maior dureza e soldabilidade em relação aos austeníticos. Os aços inoxidáveis duplex (AID) são aços com estrutura bifásica, formados pelas fases ferrita e austenita, em proporções de aproximadamente 50% de cada. Os AIDs apresentam associação de resistência mecânica com resistência à corrosão. O presente trabalho tem como objetivo realizar ensaios metalográficos e tração de um AID 399B, de um aço inoxidável ferrítico 441A e de um aço inoxidável austenítico 304N, para fins de comparação da microestrutura e propriedades mecânicas. Com os resultados conclui-se que o AID possui maior resistência à dureza na escala HRB, o aço austenítico possui maior capacidade de alongamento, devido sua estrutura CFC. Já o limite de resistência e de escoamento são maiores no aço AID devido a sua maior proporção da fase ferrita (52%).

Aug 17, 2017

By Guilherme Dias da Fonseca

Com base nos modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK) e Cahn, no presente trabalho estudou-se via simulação computacional a cinética das transformações de fases no estado sólido. Tais transformações ocorreram numericamente por nucleação e crescimento nas interfaces de poliedros do tipo Ortotetracaidecaedros em um domínio discreto. O intuito da matriz de Ortotetracaidecaedros é aproximar-se das características fenomenológicas de uma rede perfeita de grãos no espaço amostral. Realizaram-se simulações de nucleação com posições aleatórias em toda a matriz (bulk). Em um segundo estudo foram realizadas novas simulações de nucleação aleatoriamente, porém somente nas interfaces dos Ortotetracaidecaedros. A quantidade de núcleos iniciais para cada caso foi definida por processo de ponto de Poisson. A fração volumétrica, a área interfacial entre material transformado e não transformado, a contiguidade e o caminho microestrutural foram os resultados obtidos através das simulações. Tais resultados foram comparados com as equações analíticas. As nucleações com até mil núcleos corroboraram com JMAK e foram ratificados com o comportamento da contiguidade e do caminho microestrutural. Já as nucleações com valores acima de mil núcleos, mostram a presença de clusters, apresentando uma boa concordância com o modelo analítico de Cahn.

Oct 30, 2017

By Fernando Santos Souza

Estudos têm comprovado a afinidade e a eficiência do fosfato de cálcio bifásico (BCP) em aplicações médicas e odontológicas, assim como elemento adsorvente para o gás CO2, devido a sua característica de material poroso. O BCP é composto pela combinação entre hidroxiapatita (HA) e beta fosfato tricálcico (?-TCP), na proporção usual de 2/3 de HA e 1/3 de ?-TCP. Trata-se da mistura entre as fases solúvel, ?-TCP, e estável, HA, das biocerâmicas. O BCP é obtido por meio de tratamento térmico (para cristalização) do ACP (fosfato de cálcio amorfo), na mufla, em temperaturas variando de 600 a 1300ºC, por cerca de 24 horas – calcinação. A caracterização e a comparação de amostras amorfas e amostras calcinadas, baseia-se na utilização de aparelhos DRX, MEV, FRX, difração de laser (Cilas) e análise de área superficial (BET). A seguir, na etapa de granulometria, BCP e ACP são peneirados em duas faixas de grãos: menores que 38µm e entre 53µm-38µm. As análises por microscopia eletrônica evidenciam que o ACP possui estrutura semelhante à hidroxiapatita (HA), mas como os seus cristais são muito pequenos, essa fase aparece como amorfa. As análises por DRX indicaram a ausência de impureza cristalina distinguível nas partículas de BCP e a presença de um pico característico de ?-TCP. Sabe-se que a produção de BCP demanda maior gasto energético em relação ao ACP, devido ao tratamento térmico (calcinação).

Aug 8, 2018

By Felipe Buboltz Ferreira

O Pó de Aciaria Elétrica (PAE) é um resíduo sólido originado da fabricação de aços em Fornos Elétricos a Arco (FEA). Este resíduo contém metais nocivos ao meio ambiente e é constituído, em sua maior parte, pelos elementos ferro, zinco e oxigênio. Devido aos custos crescentes para disposição e por tratar-se de um resíduo perigoso, a indústria procura tanto opções de reciclagem quanto a possibilidade de retorno ao processo produtivo do aço. Uma das alternativas é a reintrodução na aciaria elétrica através de aglomerados autorredutores como parte da carga do FEA. Nesse trabalho, são confeccionadas misturas autorredutoras contendo PAE e coque de petróleo, apresentando as correspondentes caracterizações químicas e físicas. É feita também uma avaliação do comportamento destas misturas em ensaios termogravimétricos, mostrando a possibilidade do emprego desta técnica na aferição prática do teor ótimo de coque.

Aug 16, 2017

By Lucas Coelho da Silva

Nesse artigo, foram desenvolvidos experimentos que visam determinar e avaliar a microestrutura presente em tubos de polímero reforçado por fibra de vidro. O trabalho apresenta uma breve introdução do processo de obtenção das fibras de vidro através da pultrusão e suas vantagens e aplicações. As técnicas de caracterização microestrutural são listadas e explicadas bem como a finalidade de se realizar esse procedimento. As amostras foram envelhecidas no forno a uma temperatura próxima da deterioração e depois resfriadas à água e ao ar. Após isso, foi feito ensaio de achatamento nas amostras a fim de se determinar se o envelhecimento afeta o grau de deformação da amostra até ela se romper.

Aug 16, 2017

By Anna Beatriz Almeida Leandro da Costa, Erica Renata Cruz da Cunha, Dayany Karla Silva da Rocha, Mateus Nunes de Souza, Flánelson Maciel Monteiro, Bruna Pereira do Nascimento Souza

As argilas cauliníticas, popularmente conhecidas como de queima branca, possuem a coloração final dos seus produtos como principal característica. As jazidas desse tipo de argila não são encontradas com facilidade, sendo a prospecção de novos depósitos o principal desafio do setor cerâmico. Portanto, o objetivo deste trabalho é estudar as propriedades tecnológicas de uma argila caulinítica do município de Boa Saúde – RN. O trabalho foi iniciado com a coleta in loco da argila e, em seguida, seu destorroamento, cominuição e peneiramento em uma peneira ABNT 200 mesh (0,074mm). Após essa etapa, foram confeccionados trinta (30) corpos de prova utilizando uma prensa hidráulica com pressão de 21 MPa. As amostras ficaram em uma estufa por um período de 24 horas com temperatura de 100ºC para retirada da umidade. O processo de sinterização ocorreu em um forno do tipo mufla, sem atmosfera protetora, nas temperaturas de 850°C, 950°C e 1050°C, com taxa de aquecimento de 10°C/min e patamar de isoterma de 60 minutos. Em cada temperatura foram sinterizados dez (10) corpos de prova. Os ensaios tecnológicos realizados nas amostras foram os seguintes: absorção de água (AA%), retração linear (RL%), perda ao fogo (PF%), porosidade aparente (PA%) e massa específica aparente (MEA). Os resultados dos ensaios apontam que a argila estudada possui características que apontam sua utilização na fabricação de peças para os setores da cerâmica estrutural e revestimentos.

Mar 1, 2019

By Blênio Márcio Cunha Silva

A indústria siderúrgica global está buscando cada vez mais tecnologias para tornar o seu processo produtivo mais sustentável e competitivo. Uma das grandes oportunidades, já conhecida nesse setor, é a transformação dos seus resíduos em coprodutos para revenda no mercado. Por esse motivo, este trabalho tem como objetivo avaliar as características físicas e químicas de duas escórias de aciaria por meio de uma caracterização tecnológica. Uma das amostras é proveniente do forno elétrico a arco (FEA), e a outra do conversor a oxigênio (Basic Oxygen Furnace - BOF ou Linz Donawitz - LD). Para o desenvolvimento da pesquisa foram utilizadas: uma etapa de cominuição, análises de classificação granulométrica, composição química e microscopia determinativa pelo sistema TIMA-MIRA. Os resultados da caracterização permitiram identificar e quantificar os elementos químicos e fases presentes nas escórias, as quais apresentaram teores de ferro acima de 20%, teores de CaO acima de 25%, ausência de P e Na e predominância das fases CaSi, CaFe e ferrosos.

Aug 17, 2017

By Claudio L. Schneider

Um flogopitito originário de um garimpo de exploração de esmeralda, na Bahia, está sendo estudado para utilização como fonte de potássio em técnicas de rochagem. Para este fim, é necessário cominuir a rocha até um tamanho apropriado. Estudos de cinética de dessorção e casa de vegetação estão sendo realizados com a finalidade de determinar o tamanho ideal de partícula para aplicações práticas. O custo associado à cominuição da rocha é um fator determinante na viabilidade econômica do uso da rocha como insumo na agricultura. Sendo assim, um programa de caracterização completo foi realizado para determinar rotas de britagem e moagem econômicas para esta rocha. Os resultados são apresentados de forma aplicada, com exemplos de circuitos e demanda energética.

Aug 8, 2018

By P. Soros

Rich iron ore deposits were discovered during the 1960's in the mountain range of Serra dos Carajas, State of Para, Brazil, near the headwaters of the Tocantins River some 400 miles southwest from the state capital of Belem. (See Fig. 1 and 2). The key to the successful exploitation of this deposit was the development of an efficient an economical transportation system. The rugged terrain, and the dense tropical vegetation of the Amazonian jungle and the irregular coastline with its high tidal range presented severe obstacles to the planning and building of such system. Starting in 1972 extensive surveys and studies were carried out by Soros Associates on behalf of CVRD to determine the optimum way of transporting the ore from the mine site to the markets, most of which are located overseas. Overland transportation to the coast, loading into seagoing vessels and the ocean voyage to the ports of destination was treated as an integrated system in these studies.

Jan 1, 1986

By Maria José Santos Lima

A pesquisa e o desenvolvimento de Materiais nanoestruturados vêm crescendo significativamente nos últimos anos. Estes materiais apresentam propriedades significativamente modificadas em comparação às dos materiais convencionais, devido às dimensões extremamente reduzidas dos cristalitos. O carbeto de Tântalo (TaC) é um material extremamente duro, apresentando elevada dureza, elevado ponto de fusão, elevada estabilidade química, boa resistência ao ataque químico e choque térmico e excelente resistência à oxidação e corrosão. Desta forma este trabalho teve como objetivo a obtenção de TaC nanoestruturado a partir do precursor tris(oxalato)oxitantalato de amônio hidratado, através de reação gás-sólido a baixa temperatura (1.000°C) e curto tempo de reação. Os materiais obtidos foram caracterizados através de difração de Raios-X (DRX), Refinamento Rietveld, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Infravermelho (espectroscopia IV), Termogravimétrica (TG). Através das analises de DRX e do refinamento Reitiveld para o TaC com S = 1,1584 observou-se a formação do carbeto de tântalo puro com estrutura cúbica e tamanho médio de cristalitos na ordem de 12,5 nanômetros.

Aug 7, 2018

By M. R. Rosen

CARBINDER Polymer 498 is a liquid organic taconite binder which significantly improves fired compression in both fluxed and acid pellets. It has been used commercially in both shaft and straight grate furnaces. This new binder produces an unusual wicking phenomenon during balling wherein the rate of movement of interstitial water is accelerated to the surface of the balls. The phenomenon is proposed to be responsible for the significant improvement seen in fired compression. This paper presents information as to the effect of CARBINDER Polymer 498 on green ball and fired pellet properties. It also describes the wicking phenomenon and discusses a reversal in the normal balling operation procedures required for successful agglomeration.

Jan 1, 1988

By John Nell, Paul den Hoed

Carbochlorination tests were conducted with matched particle-size fractions of rutile, ilmenite and high-titania slag in a small bubbling fluidized-bed reactor. The effects of temperature, the type and proportion of solid reductant in the charge, and the fraction of Cl2 in the fluidizing gas were investigated. Tests confirm the need for solid carbon in the bed if chlorination is to run at high rates. With solid carbon in the bed, CO supplied with the fluidizing gas does not increase significantly the degree of chlorination after 75 minutes. Ilmenite is chlorinated more quickly than titania slag, which in turn is chlorinated more quickly than rutile. Rates of chlorination at 1100°C and 1000°C are much the same and significantly higher than at 900°C. Chlorination is associated with significant increases in particle porosity (even for rutile), which is brought about by the rapid initial chlorination of FeO and MnO (in ilmenite and slag) and (it is argued) by the chlorination of Ti2O3 which forms at high-energy surface sites. A reaction mechanism is presented; where possible, its validity is demonstrated by the support of empirical observations.

Jan 1, 2003

By Johan Nell, Paul den Hoed

"Carbochlorination tests were conducted with matched particle-size fractions of rutile, ilmenite and hightitania slag in a small bubbling fluidized-bed reactor. The effects of temperature, the type and proportion of solid reductant in the charge, and the fraction of Cl2 in the fluidizing gas were investigated. Tests confirm the need for solid carbon in the bed if chlorination is to run at high rates. With solid carbon in the bed, CO supplied with the fluidizing gas does not increase significantly the degree of chlorination after 75 minutes.When large proportions (30 wt%) of carbon are added to the charge, then the reactionTiO2 + 2C + 2Cl2 = TiCl4 + 2COis favoured overTiO2 + C + 2Cl2 = TiCl4 + CO2Ilmenite is chlorinated more quickly than titania slag, which in turn is chlorinated more quickly than rutile. Rates of chlorination at 1100°C and 1000°C are much the same and significantly higher than at 900°C. Chlorination is associated with significant increases in particle porosity (even for rutile), which is brought about by the rapid initial chlorination of FeO and MnO (in ilmenite and slag) and (it is argued) by the chlorination of Ti2O3 which forms at high-energy surface sites."

Jan 1, 2003

By D. Tahija

"Carbonic acid prepared on-site from carbon dioxide gas is widely used in water treatment and increasingly in some industrial applications. It has not seen extensive use in mineral processing but is an attractive alternative to sulphuric acid for pH control, with the need to counteract high pH levels caused by cemented backfill of particular interest. The fundamental chemistry of carbonate solutions as applied to flotation and flocculation circuits is described as well as plant-scale application. A project to introduce use of carbon dioxide for pH control at the Hecla Greens Creek lead-zinc-silver-gold operation is planned to begin operation in the first half of 2015. INTRODUCTION Flotation pH Control and Backfill Most sulphide flotation circuits are run at pH values ranging from slightly acid to strongly basic, with slightly basic pH the most common. Lead sulphide circuits are typically run at values from 7.5 to 9, with zinc circuits running at higher values of 9.5 to 10.5. This has been the case with ores that produce a natural pH in the circumneutral range, so that the pH needs to be raised. Although lime [Ca(OH)2] is the cheapest reagent in use to raise pH, soda ash (Na2CO3) or caustic soda (NaOH) are also employed where sodium ions in solution are preferred to dissolved calcium, or, in the case of soda ash, the presence of carbonate is desired. The use of soda ash for pH control in lead circuits has been widely recommended for many decades (1). The situation is necessarily different at operations where cemented backfill is used in underground mines (2). Backfill, whether emplaced as rammed paste or pumped slurry, is composed of mill tailings mixed with around 10% Portland or similar cement. When later mining occurs near or adjacent to previously backfilled areas, a considerable amount of old backfill is inevitably mixed with new ore and shipped to the mill. Depending on orebody geometry, mining methods etc., the amount of backfill in mill feed can easily approach 20%, with periods of higher content not unheard of. The presence of so much backfill, with its high cement content, produces results largely indistinguishable from adding a large amount of lime to run-of-mine feed: mill pH in the grinding circuits can range above 11 and high concentrations of calcium ions are present. The need to raise pH disappears; the problem becomes to lower it."

Jan 1, 2015

By D. Tahija

"Hecla's Greens Creek silver-gold-lead-zinc mill began using carbon dioxide rather than sulphuric acid to control pH in April, 2015. High pH levels in the grinding and lead flotation circuits are caused by the presence of re-mined cemented paste backfill in mill feed and need to be lowered to achieve good flotation response. Carbon dioxide has proven to be quite effective at controlling pH in the lead circuit with greatly improved pH target attainment. The allowable amount of carbon dioxide used is not limited by effects on lead-zinc selectivity and by poor froth characteristics, as was the case with sulphuric acid. Startup and implementation went smoothly, with few operational issues needing to be resolved. Early results from implementation of the system and its effects on mill performance will be presented. INTRODUCTION Hecla Greens Creek is a silver-gold-lead-zinc mine producing flotation lead and zinc concentrates, as well as a gravity gold concentrate. Besides their base metal contents, both the lead and zinc concentrates carry precious metals. The circuit is largely conventional, with SAG and ball mill grinding being followed by graphite removal preflotation, then conventional lead flotation and conventional zinc flotation. Both rougher concentrates are treated in regrind steps, followed by cleaner flotation. The cleaners tails are treated in an unorthodox bulk circuit to produce a low-grade zinc-lead concentrate marketed to Imperial Process smelters (1). BACKGROUND Backfill and Flotation pH The Greens Creek mine is an underground operation in which mined areas, after ore extraction, are backfilled, using rammed paste or pumped slurry. The backfill consists of mill tailings to which approximately five percent Portland or similar cement is added to enhance its compressive strength. Later mining near backfilled areas inevitably results in a considerable amount of old backfill being mixed with new ore before being shipped to the mill. Depending on orebody geometry, mining methods etc., the amount of backfill in mill feed is often 20% to 25% and sometimes even higher. Commercial cement, and consequently backfill prepared using it, contains excess lime. Because of this, backfill in mill feed is indistinguishable from the addition of a large amount of lime, so mill natural pHs often range above 10 or even 11. Similar situations have been recognized for many years at mines throughout the world (2)."

Jan 1, 2016