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By K. C. Kocsis

Underground ventilation systems, which require electricity to operate the fans and fossil fuel for heating in winter, can account for a significant portion of the energy consumption of mines. Recent studies have shown that the ventilation system in deep and highly mechanized metal mines could be responsible for 40 to 60 percent of their overall energy consumption. Presently, underground ventilation systems are designed for peak air volume requirements, which usually occur well into a future stage of the mines’ operating life. As a result, during their early operating stages, the intake air volume of the mines could be well in excess of their true air volume needs. Such ventilation systems could be considered as uneconomic, and to remain competitive the ventilation design needs to improve while the mines are trying to reduce energy consumption and their carbon footprints. This paper introduces a new mine ventilation design method where an underground base-metal mine’s ventilation system is designed by integrating discrete-event mining process simulation (DES) with mine ventilation modeling techniques. Furthermore, based upon the output data generated by means of discrete-event mining process simulations, the air volume requirement for the operating life of the mine is determined for “traditional” versus “activity-based” ventilation requirements. The output data generated through ventilation simulations are then used to quantify the economic and environmental benefits of an activity-based ventilation delivery system.

Jan 1, 2018

By D. R. Willmer

An understanding of how health and safety management systems (HSMS) reduce worksite injuries, illnesses and fatalities may be gained in studying the behaviors of health and safety leaders. These leaders bear the accountability for identifying, understanding and managing the risks of a mining operation. More importantly, they have to transfer this knowledge of perception, recognition and response to risks in the mining environment to their workers. The leaders’ efforts to build and maintain a mining operation’s workforce that consistently executes safe work practices may be captured through more than just lagging indicators of health and safety performance. This exploratory study interviewed six leaders in occupations such as site-level safety supervisors, mine superintendents and/or general managers at surface and underground stone, sand and gravel and metal/nonmetal mine sites throughout the United States, with employee populations ranging from 40 to 175. In exploring leaders’ perspectives on how they systematically manage health and safety, examples such as approaches to task training, handling near-miss incidents, identifying future leaders and providing workers with feedback offer insights into how leaders translate their knowledge and management of site-level risks to others.

Jan 1, 2018

By COLIN A. LAWRENCE, Anthony Del Vescovo

All Rights Reserved. Printed in the United States of America. Information contained in this work has been obtained by SME, Inc. from sources believed to be reliable. However, neither SME nor its authors guarantee the accuracy or completeness of any information published herein, and neither SME nor its authors shall be responsible for any errors, omissions, or damages arising out of use of this information. This work is published with the understanding that SME and its authors are supplying information but are not attempting to render engineering or other professional services. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted in any form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording, or otherwise, without the prior written permission of the publisher. Any statement or views presented here are those of individual authors and are not necessarily those of the SME. The mention of trade names for commercial products does not imply the approval or endorsement of SME.

Dec 1, 2017

By Klaus-Peter Kinzel

Staves Coolers de cobre proporcionaram uma excelente proteção da carcaça do alto-forno em áreas de alta temperatura. Isso resultou para que os operadores de alto-forno alcançassem alto desempenho em termos de produtividade e taxa de combustível, além de campanhas de mais de 15 anos. No entanto, nos últimos anos, alguns altos-fornos experimentaram um desgaste prematuro nos staves de cobre. Algumas dessas empresas se alinharam com Paul Wurth para investigar a causa fundamental desse fenômeno com base em todos os fatores de influência e, em seguida, propor ações corretivas. Estes resultados são discutidos e apresentados a seguir no trabalho técnico.

Oct 30, 2017

By Alcy Dias Rodrigues

O Centro de Operações do Sistema Elétrico da Aperam South América possui um sistema de automação chamado SAE (Sistema de Automação de Energia) para realizar a distribuição e operacionalização da Energia Elétrica na planta em Timóteo, sistema este com mais de 20 anos de implantação. Devido ao alto grau de obsolescência do sistema SAE, a dificuldade de se atualizar todos os componentes do sistema e a complexidade e dificuldade do acesso aos dados, verificou-se a necessidade de encontrar uma forma de disponibilizar os mesmos para os demais sistemas da empresa. Com base nestas necessidades, foi desenvolvido e implantado um GATEWAY capaz de realizar a comunicação com todas UTR’s CORTEX (remotas do sistema), através do protocolo CONITEL 2020, disponibilizando estas informações coletadas em uma camada OPC SERVER para que o sistema PIMS (Sistema de Gerenciamento de Informação da Planta) realize a coleta e armazenamento destas informações, permitindo assim um melhor gerenciamento de energia pelo VIRIDIS (Sistema de Gestão da Eficiência Energética utilizado na APERAM), além de permitir que toda a planta tenha acesso em tempo real às informações de tensão e corrente de todo setor de 13,8 kV, 69 kV e 230 kV.

Oct 30, 2017

By Ryoma Fujiyoshi

In this article, the technologies of highly durable MgO-C bricks for the scrap impact zone and bottom blowing tuyere of converters are demonstrated. On the bases of our recent investigations, wear of scrap impact zone and bottom tuyere are explainable in terms of crack initiation and propagation. Theoretically, crack propagation in brittle material is regarded as generation of new crack surface area. It occurs when the elastic strain energy stored in the material exceeds the energy required to generate a new crack surface area. Since the overall energy consumed for crack propagation until fracture is evaluated by fracture energy, materials exhibiting high fracture energy can be regarded as materials with high fracture resistance. Therefore, two fracture energy-improving technologies for MgO-C bricks were developed. One is matrix reinforcement and the other is carbon bond enhancement. These technologies were applied to bricks for the scrap impact zone and bottom tuyere. As a result of commercial applications, notable decreases in wear rates were recognized for high fracture energy materials for the scrap impact zone and bottom blowing tuyere of converters.

Oct 30, 2017

By Elizaveta Cheremisina

In steelmaking process lime serves as flux. Rapid lime assimilation and slag formation of the desired composition have a significant effect on the refining reactions. It is important to know the rate limiting step of lime dissolution to control and improve the converter process. Kinetics of pure CaO and industrial lime dissolution in model slag has been studied in the range of temperatures 1300 –1600°C. Lime samples were prepared in cylinder form and immersed in the melt for predetermined time. Considering the total mass balance of CaO in the slag and linear dimensions of lime samples, mass transfer coefficients were derived. Diffusion coefficients were calculated under conditions of non-stationary diffusion. The derived activation energy of less than 200 kJ/mol indicates that diffusion is the limiting step in the process of lime-dissolution in slag.

Oct 30, 2017

By Renato Affonso de Lima

As colunas utilizadas para a produção de hidrogênio em fornos de reforma a vapor são submetidas a temperaturas da ordem de 900°C. Dessa forma, os aços inoxidáveis austeníticos da classe HPNb se mostram adequados, devido ao endurecimento por precipitação de carbetos de cromo e de nióbio. Sob determinadas condições de serviço, os carbetos de nióbio podem se transformar em um siliceto conhecido como fase G. A interface desta fase com a matriz austenítica é citada na literatura como local preferencial para a nucleação de danos de fluência. Sendo assim a quantificação das fases presentes é importante para a avaliação do acúmulo de danos em serviço. Diante disso, a simulação termodinâmica computacional se mostra uma importante ferramenta, para a previsão das fases presentes. Técnicas como a analise quantitativa das fases presentes por meio de imagens são consolidadas, porém demandam amostras devidamente preparadas e um alto custo de equipamentos na execução destas análises. Isto posto, o objetivo do trabalho é comparar as simulações termodinâmicas computacionais com o resultado obtido por meio de análise quantitativa de imagens geradas por microscópio eletrônico de varredura.

Oct 30, 2017

By Roberto Silva de Andrade

O inchamento é um grande problema durante a redução de pelotas de minério de ferro. Várias mudanças podem ser feitas nas pelotas para minimizá-lo. Conforme o sínter utilizado se torna cada vez mais básico, pelotas mais ácidas são desejadas. A adição de MgO, assim como a modificação da basicidade binárias das pelotas pela adição de CaO são soluções que têm sido apontadas. Dessa forma, este trabalho estudou os efeitos do MgO a da modificação da basicidade binária nas seguintes propriedades de pelotas: compressão a frio, porosidade e índice de inchamento. Foram preparadas pelotas com até 5% de MgO e com basicidades entre 0,67 e 1,5. O aumento do teor de MgO causou aumento de porosidade e queda de resistência. A basicidade diminuiu a porosidade e causou aumento de resistência nas pelotas de basicidade 1,0. Tanto o aumento de basicidade quanto a adição de MgO diminuíram o inchamento.

Oct 30, 2017

By Lívia Silvestre Andrade

Uma das rotas mais importantes de produção do Fe-Nb para aplicações siderúrgicas é a aluminotermia. Para que o processo seja eficiente, é necessário projetar adequadamente a escória, para garantir a mínima retenção de metal na escória e reduzir as perdas, assim como determinar a carga da aluminotermia considerando os balanços de massa e de energia. Neste trabalho, os efeitos das adições de CaO e CaF2 sobre as características das escórias do processo são determinados através da termodinâmica computacional. Um balanço de massa e um balanço de entalpia são formulados, de modo a verificar se as quantidades dos diversos materiais adicionados são adequadas e se as temperaturas de fim de processo são razoáveis. Verifica-se que, a partir de uma carga hipotética formulada, há espaço para melhorias importantes balanceando-se corretamente as adições de CaO e CaF2. Além disto, verifica-se a influência do teor de Mg contido como impureza no Al empregado como redutor, observando-se que seu efeito é bem menos significativo do que inicialmente esperado por diversos operadores.

Oct 30, 2017

By Enderson Silva Gomes

A PRAXAIR é uma das três maiores empresas de gases industriais do mundo, com atuação em mais de 40 países e fortemente atuante na indústria siderúrgica. A PRAXAIR possui experiência para fornecer produtos e serviços para todos os tipos de siderúrgica. No Brasil, a PRAXAIR é a controladora da White Martins, maior empresa de gases industriais da América do Sul, presente em nove países do continente. O presente trabalho tem por objetivo mostrar os benefícios do Stove Oxygen Enrichment (SOE), ou seja, o enriquecimento do ar de combustão (comburente) dos fornos regeneradores de altos fornos, visando atingir economias de combustível. O enriquecimento do comburente permite que combustíveis de menor poder calorífico sejam utilizados em substituição de combustíveis de maior poder calorífico, tornando-se disponíveis para aplicações mais nobres dentro da siderúrgica, como a laminação e a geração de energia elétrica. Outro aspecto importante é a redução da queima de combustíveis que antes eram descartados no flare, reduzindo as emissões de carbono para a atmosfera.

Oct 30, 2017

By Claudio Teodoro dos Santos

O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito da deformação elástica cíclica e da deformação plástica no comportamento mecânico dos precipitados presentes em um implante fabricado em aço inoxidável UNS S31675. O teste foi iniciado com carregamentos cíclicos e finalizado com carregamento contínuo de dobramento até a ruptura total do implante, no intuito de avaliar se os precipitados sofrem fratura e/ou decoesão da matriz. A flexão ocasionada pelo teste de fadiga resultou em zonas de tração nos lados lateral e posterior e compressão nos lados medial e anterior do implante. Após 6 milhões de ciclos ocorreu a fratura parcial do implante na aresta entre os lados lateral e posterior (zonas de tração). Os resultados mostraram a existência de estrias na superfície de fratura do implante, indicando que a fadiga foi o mecanismo de falha predominante. A análise microestrutural mostrou que os precipitados não fraturaram na região de falha por fadiga, mas sofreram fratura e decoesão na região submetida a deformação plástica por dobramento. Concluiu-se que, embora os precipitados sejam considerados sítios preferenciais para nucleação de trincas de fadiga, eles são capazes de suportar carregamentos cíclicos no regime elástico, mesmo com grau de flexão da haste, onde zonas de tração e compressão são criadas.

Oct 30, 2017

By Tiago Ribeiro Costa

A otimização da matriz energética na produção de metais tem sido um dos tópicos predominantes mundialmente. Um dos principais consumidores ineficientes de energia, em alguns casos impactando inclusive no consumo de fornos elétricos são os sistemas de aquecimento de panelas. Buscando novas alternativas de redução de custos de energia, e redução de emissões, a White Martins encontrou uma alternativa técnica aos convencionais Pré-Aquecedores de panelas ar-gás. É o Sistema de Aquecimento de Panelas Oxicombustão com queimador Optifire, que utiliza oxigênio puro como comburente ou ar enriquecido. Comparado ao sistema ar-gás convencional, é possível promover uma economia de combustível de até 50% e redução de emissões de carbono e NOx. A tecnologia do equipamento consiste em realizar a queima estequiométrica balanceada, através da medição precisa dos gases, utilizando queimadores avançados com maior eficiência e melhorando a distribuição de calor, de forma a não gerar diferenças de temperatura entre seções. Com a tecnologia Optifire é possível inclusive o remanejamento de combustível mais nobre, como gás de coqueria em processos como aquecimento de regeneradores de altos-fornos. Este trabalho descreverá o estudo da oportunidade e dimensionamento para aquecedores de panela.

Oct 30, 2017

By Edo Engel

Hot Blast Stove Technology has been developed to such an extent that low cost hot metal production for over 30 years without major repairs has become achievable, making the decision for a campaign length between 5 to over 30 years a design choice for the plant owner/operator. Some of the earlier examples of designs capable of such long campaign lengths are currently close to the 50th year of their running campaign. These examples are found especially in Europe and North America. Along the duration of these campaigns, repairs to subsystems such as burners, hot blast outlets etc. may be required. Depending on a plant’s up and down stream production capacities, the repairs may have to take place in the shortest possible time frame to minimize production loss. This article discusses an approach for intermediate repairs, executed while keeping the majority of the system at operating temperature.

Oct 30, 2017

By Francisco Coutinho Dornelas

Este artigo pretende contribuir na compreensão da produtividade de mão de obra por meio de análise do setor de produção de aço da América Latina. A discussão teórica fundamenta-se em Tangen (2005), que demonstra como o termo produtividade embora muito utilizado é vagamente definido e mal-entendido e que o conceito mais largamente aceito é a relação entre saída (output) e entrada (input). Nesse contexto, realizou-se um estudo com setor siderúrgico da América Latina com dados do ano de 2015. A pesquisa foi realizada entre Março e Agosto de 2016 com os principais gestores de engenharia industrial e/ou de recursos humanos das empresas, onde se procurou identificar relação entre a produção de aço bruto (saída) e a mão de obra empregada diretamente envolvida no processo de produção, isto é, equipes de operação e manutenção, do quadro próprio e de terceiros, excluindo-se todo o demais efetivo bem como o pessoal afastado por férias e por outros motivos, acrescido de horas extraordinárias trabalhados no período, medido em termos de t/FTE. Os resultados mostraram uma produtividade mediana de 1534 t/FTE, variando dependendo de a empresa ter rota integrada ou semi-integrada e produtora de aços planos ou longos. A contribuição deste estudo reside na proposição de uma metodologia de cálculo de produtividade de mão de obra na produção de aço, possibilitando comparação entre diferentes segmentos desta indústria, outras empresas e regiões do mundo, além de permitir acompanhar sua evolução ao longo do tempo.

Oct 30, 2017

By Fernanda Simões Ribeiro Curcio

Durante muitos anos, diversas edificações na planta da ArcelorMittal Tubarão, tais como: unidades fabris, vestiários, canteiros e refeitórios, foram construídas utilizando concreto armado. Aplicar o aço na construção civil e, desta forma, fomentar o uso do aço nesta área, sempre foi uma grande vontade da empresa. Nos últimos anos, esse interesse tem se tornado realidade, tendo sido adquiridas edificações construídas com sistema Light Steel Framing e outras estruturadas em perfis laminados. Além de impulsionar o consumo do aço, essas unidades apresentaram diversas vantagens em relação à construção em concreto armado, como: redução no custo de implantação, melhor controle do cronograma de execução, abatimento no prazo para execução dos serviços e menor exposição dos trabalhadores aos riscos operacionais, já que apenas as interligações das utilidades foram executadas no local. As primeiras unidades adquiridas tem apresentado excelente desempenho ao longo do tempo, mesmo considerando o ambiente industrial e marinho ao qual a planta da ArcelorMittal Tubarão está submetida.

Oct 30, 2017

By Paula Aliprandini

O licor de lixiviação do minério limonítico tem como foco a recuperação dos metais níquel e cobalto. No entanto, o minério apresenta em sua composição outros metais como o cobre. Este metal não é o foco do beneficiamento, porém tem valor comercial, o que faz com que a recuperação desse metal agrege valor ao tratamento do minério. A técnica de extração por solventes é uma técnica conhecida na hidrometalurgia para recuperação de metais. Para a recuperação de cobre alguns extratantes são conhecidos, como os do tipo hidroximas. Pertencente a essa classe, o extratante Acorga M5640 é usado na extração do cobre. Esse trabalho buscou avaliar o pH de extração do cobre a partir de uma solução sintética baseada no licor de lixiviação do minério limonítico. Foi levada em consideração a solução após o pré-tratamento de remoção do ferro. Além disso, foram avaliadas diferentes concentrações do extratante Acorga M5640 na fase orgânica a fim de avaliar a quantidade necessária para a extração total do cobre sem que houvesse coextração dos demais metais. Foi possível extrair 99% do cobre em solução usando Acorga M5640 na concentração de 5% em volume e pH de trabalho igual a 2..

Oct 30, 2017

By Douglas Glenn Stalheim

Production of structural steel with a minimum yield strength of 700 Mpa produced as hot rolled coil has become increasingly popular due to cost considerations when compared to quench and temper equivalent product. This grade when produced as hot rolled coil requires the use of microalloy precipitation strengthening mechanisms. This is typically a combination of niobium and titanium microalloys. While the metallurgical concept of structural steel precipitation strengthening mechanisms has been well researched and published, actual implementation into the production process can be very challenging. In addition to achieving a minimum yield strength of 700 Mpa, in many applications additional mechanical property attributes of formability as measured by hole expansion testing along with low temperature toughness properties are now required. Achieving a balance of all the mechanical properties in a stable and repeatable performance in production using microalloy precipitation strengthening mechanisms further increases the challenges. This paper will discuss the metallurgical/process strategies required to successfully produce 700 Mpa minimum yield strength hot rolled structural steel coil. In addition, the role and goals of both niobium and titanium in this product design will be presented.

Oct 30, 2017

By Sandra Lúcia de Moraes

O Brasil figura como uma das grandes potências minerais do mundo, sendo esse setor de grande valia para a economia brasileira por gerar milhares de empregos diretos e indiretos. Apesar de sua importância econômica e social, a atividade da mineração ocasiona uma grande geração de rejeitos. O país é detentor de um robusto arcabouço legal, com uma série de regulamentações a respeito do meio ambiente no setor mineral, sendo que 14 delas são específicas para rejeitos da mineração. No entanto, o acidente ocorrido com a barragem da Samarco em 2015 trouxe novamente à pauta a temática dos rejeitos, o que tem instigado uma série de discussões na cadeia da mineração. Neste trabalho, os autores procuraram caracterizar três aspectos: o cenário atual da cadeia produtiva da mineração, a problemática da geração de rejeitos e o nível de desenvolvimento tecnológico que visa o seu aproveitamento. Esse conteúdo está estruturado em duas partes. A primeira parte, retratada neste documento, analisa a cadeia produtiva da mineração e a dinâmica que caracteriza a participação de seus vários atores, assim como as formas de aumentar os investimentos em processos de recuperação de rejeitos.

Oct 30, 2017

By Liao Jianfeng

The Baosteel Zhanjiang 5,050m3 blast furnaces have been built with highly independent integration and innovation technologies and represented the state of the art of the world’s huge BFs. The proper of BF1 and BF2 is designed with long-campaign technology; both BFs share the same set of stockhouse, water and PCI systems; the BCQS serial-hopper no-bell top, TRT and blower are all local equipment as applied; four top-combustion stoves systems are matched; the BFG is cleaned by fully dry process; and the automation control system for the main process is self integrated. The BFs have been started up and performing with sound indicators. Their smooth proceedings symbolize China’s huge blast furnace ironmaking technology ascending a new high.

Oct 30, 2017