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)iJ. ARRASTO
(
SISTEMA DE CONTENÇÃO
E0LICO
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por
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ROOSEVELT DA SILVA FERNANDES
(
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(
(
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(
~I,.
Apresentado no II ENCONTRO DE TRATAMENTO
DE MIN!RIOS E HIDROMETALURGIA
COPPE - UFRJ
Maio de 1974
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(
R E S U H O
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A
pe~da
de
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m~ner1o
pela
-
aça~
do vento durante
...
um
(
o transporte e em pilhas de estoeagem
(
assunto de grande prioridade atualmente. Este
c
(
c
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artigo reporta o resultado de testes desenvolvidos na Companhia Vale do Rio Doee objetivando a estimativa das perdas de minério de ferro
(
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e os meios obtidos para efetuar sua contenção.
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itlteresse.
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preocit.~-pn.çac·
cresc.e11te soáre.
't)Totet;at:~
~~io
(
c
meio ambiente tem trazido um despertar da interêsse para
(
este tipo de problema (1,
2, 3, 18).
~
At~ recentemente,acreditava-se que
(
(
c
vida ~ açio dos ventos eram desprezfveis> dado o relativo
-
baixo preço do produto que se perdia, razao pela qual eram
-
/
'·
as perdas de minirio de-
poucas as pesquisas nesta a re a.
(
O material arrastado pelo vento nãc é somente um agen~0 d~
degradação do meio ambiente ou uma perda quantificável ape(
nas em termos de custo. É também um agente que pode afetar
-
a produtividade do pessoal vinculado a aua operaçao bem co-
mo do material rodante e demais equipamentos empregados no
seu transporte e estocagem. Sua presença implica em·austo1
de manutenção mais elevados, principalmente quando o material arrastado
("
('
(
r
é
muito fino '" abrasivo.
\__.
(
3.
(
(
(
(
Este trabalho reporta o resultado de testes desenvolvidos
(
na CVRD no sentido de avaliar a extensão das perdas para os
c
(
virios tipos de minirio de ferro especialmente "pellet
(
feed" e "blue dust" (QUADRO I) -
e descrever alguns meios
(
desenvolvidos e patenteados para reduzir estas perdas.
c
Testes iniciais de erosão no transporte foram desenvolvidos
(
entre julho de 1973 e fevereiro de 1974, utilizando os mi-
c
nêrios j ã mencionados, transportados em gÔndolas abertas,
(
com capacidade Útil de 70t, entre Itabira (Minas Gerais) e
o Porto de Tubarão (Espfrito Santo), cobrindo um percurso
de aproximadamente 550 Km. Testes em pilhas de armazenamen(
to, foram realizados no mesmo perÍodo, no pâteo de ·estoca-
(
gem do Porto de Tubarão (8).
í
\
O presente trabalho trata da apresentaçao de novos agentes
de contenção visando a minimização da erosão eÕlica principalmente em finos de minério de ferro, apesar de serem vãlidos para outros minérios. Os métodos apresentados são diferentes dos processos conhecidos onde são utilizados vãrios aglutinantes tais como o alcatrão, emulsÕes asfâlticas, Õleo queimado, melaço, breu de piche, ãgua ou resinas
solúveis.
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dida dn variaçio v~lum~trica da =arg~ do.
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apa:rent~)
i. rttcial e f-5. 11/ll (16).
inmossibilidado Je se
um
~~ste
preliminar~
~ietuar
& esti~ativa po~ siPpl~s 9a-
concluindo-se pela impossibilidade i0
..
&gL,('..
'~
I
I
3.
(
do superior, de onde, utilizando-Ga
(
u~
sistema tipo prumo,
efetuam-se, em pon·tos pré-determinn.dos, as medidas das co-
(
(
tas até a superffcie de carregamento.
(
Estas medidas, alimentam um programa de computador-
(
(
NUMERICAL
(
SURFACE AND CONTOUR MAP PLOTTING - disponÍve 1
para equipamento IBM-1130. Este programa define a superff-
(
(
c:íe da carga, traça suas c.urvas de níve 1, mede a área desta
superfÍcie e o volume abaixo da mesma, para qualquer cota
(
'
(
de referência previamente estabelecida. O programa opera
por interpolação linear, usando aproximaçÕes numéricas e
anal{ ti cas.
Outro programa foi desenvolvido para o IBM-360, onde ovolume
ê obtido por interpolação quadrãtica. Entretanto, o
(
primeiro programa se mostrou suficientemente satisfatório
dentro das condiçÕes definidas de trabalho, razão pela qual
c:on ti nua sendo uti liz·ado.
A densidade aparente do carregamento e o teor de umidade
são obtidos através da utilização de um nÜcleo-densímetro,
(
previamente calibrado para operar em minério de ferro. ·As
medidas são feitas através de tubos-sonda. A densidade é
obtida através de emissão gama e a umidade por emissão neutrÕnica (fonte de Rádio-BerÍlio).
O conhecimento do mapeamento inicial e final da superfície
(
\
de carregamento
é de:;e·xtrema valia na determinação dos pon-
l
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..
-
-~~1caçaa.
As g~ndolas para transporte de min~rio
-
(
~
~
operaçao cont1nua
atruves
de um silo de passagem onde o
(
trem se desloca a
(
Inicialmente as soluçÕes dos produtos testados com finali-
(
~ma velo~idade
midia da 2 a 3 Km/h.
dades de contenção foram aplicadas através de um .a.spersor
(
manual do tipo utilizado para aplicaçio de inseticidas, dotado de vazão regulável. Atualmente os testes jã estão sen(
do desenvolvidos recarrando-se a barras de aspersão com vazão regulável de modo a ajustar ~ vazio à velocidade de
(
'
(
(
'
\
'
passagem dos vagÕes sob o sistema aspereor.
Um caminhão tanque para aspersão a longo alt:anc:e foi utili-
(
'
(-
zado para os testes nas pilhas de
~stocagem
do Porto de Tu-
barão, apre$~ntando uma excelente flexibilidade de aplicação. Entretanto, aspem·ores fixos seriio testados de modo a
reduzir o custo da aplicação.
Co!."lp lement ando os testes de campo~ estudos de. 1 ab or.atô·ri os
estio sendo desenvolvidos junto ao Centro de Pesquisas de.
~Hné ri o
da CVRD:. vis ando nualhorar a perco lação das soluçÕes
nas condiç~es de carregamenco, pela adiçio de agentes
tenso-ati vos
~~
I
( 12, 15) . .
\.
Através do estudo em placas onde são si~uladas as condições
de vibração durante o transporte recorrendo-se a um estereo
(
microscÕpio dotado de câmara fotogrâficat estã sendo colet~
do material para estúdos mais detalhados (16) relacionados
(
'
(
com o desempenho das películas protetoras. Flexibilidade
(
das pelÍculas, tipo de aglutinação, influência da incidência da luz solar e performance dos filmes frente
ã vibração
e consequente compactação da carga ·de minério que ocorre d.!!,
rante o transporte, são alguns entre os vários pontos estudados.
Diversas soluçÕes aglutinantes foram testadas; um estudo p~
(
ralelo foi desenvolvido no sentido de estabelecer qual o t i
po de bico de aspersão mais indicado para a aplicação de ca
(
da uma delas bem como o número de barras e o ângulo de as--persão. Este estudo demonstrou que a configuração do sistema de aplicação pode ser vital para o desempenho do agente
-
de contençao.
Também foram realizados testes onde a camada superior da
'
'
superfície da carga foi previamente compactada, de modo a
acomodar a sua topografia e reduzir a ãrea exposta
ã ação_
dos ventos. Novos testes serão realizados utilizando vibr~
'
\
dores do tipo "vibroflotation." onde a compactação serã obti
da através de vibração da superfÍcie com injeção da mistura
-
de contençao.
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c)
(
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c
c
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c
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c
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c
c
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(}
()
()
()
Ressalte-se que esta alte%nativa de uma pr;-compactaçio su.
.
perficial tem outros o b JBtl.VOS
a lem de minimizar o arras to.
...
Com este artifÍcio, uniformiza-se a carga por eixo nas gondolas, e baixa-se o centro de gravidade. Isto implica, evidentemente, em vantagens operacionais.
3.
(
c
c
(
RESULTADOS OBTIDOS.
Entre as substincias testadas, mostra:gm =aJultados excelentes a glucose, a dextrina e a cal hidratada. As duas
primeiras são obtidas por conversão ?arcial do amido.
(
(
(
A dextrina e a glucose, aplicada em solusão aquosa de m2
I
2 , formam pel1~
do a manter uma deposiçao
de 100 a 200 g,m
(
\
(
culas de contenção sólida e 11quida, respectivamente.
A cal hidratada, aplicada na forma de suspensão em âgua,
(
apresenta excelentes resultados na faixa entre 1 e 3
(
Kg/m , fornecendo um filme sÕlido facilmente identiticã-
2
vel.
(
O volume de solução a ser aplicado esta intimamente rela-
('
(
cionado com o grau de percolação do minério, sua distribuição granulomêtrica, existência de agente tenso~ativo
(
(
(
(
diluído na prÕpria soluçáo e muitas outras variâveis (17).
Entretanto, operando-se com uma Única barra de aspersão e
sem utilizar agentes tenso-ativos, observa-se que 80 li-
(
(
tros de solução são indicados para aplicação em uma supe!
freie com ãrea mêdia de 25m 2 , no caso especrfico dos min!
rios de ferro estudados.
A cal hidratada sofre carbonatação parcial durante a formaç~o
do filme protetor.
Jã
as peliculas obtidas pela as-
persão de solução de glucose, ou de:x:trina são formadas sem
a interferência de qualquer fenômeno quÍm1co.
(~
('
i
/
(
Com qualquer das tres soluções, observa-se a ci~entação das
(
partículas superficiais da carga que passam a um estado exce-
(
(
lente de aglomeração, formando uma película resistente ã ação
(
do vento, i
compactação natural originada pela vibraçio no
(
c
,transporte e a pequenos choques.
(
A glucose e a dextrina apresentam vantagens particulares com-
(
(
'
parativamente aos agentes de contençio disponíveis no mercad~
(
pois são aglomerantes inativo~, solúveis em âgua, nio corros!
(
vos para o sistema de aspersão ou para vagÕes, nio sio tõxi(
cos nem inflamãveis, não interferem nas propriedades químicas
/
i
e fÍsicas do minêrio ou nos processos de beneficiamento a que
(
(
este
(
duas.
ê
submetido,
e carbonizam-se facilmente sem deixar resr-
(
-
A cal por sua vez, mesmo sendo um aglomerante ativo, nao che(
ga a ser um produto indesejável no minério de ferro, considerando-se a taxa de aplicação acima citada. E do mesmo modo
que a dextrina e a glucose, tambêm ê facilmente encontrada no
mercado nacional a preço bastante acessrvel, o que não ocorre
com os demais agentes de contenção os quais, em sua maioria,
sõ podem ser obtidos através de importação.
Como jâ salientamos,i:~plicação foi feita através de um sist!
ma de aspersão por barras perpendiculares ao deslocamento dos
vagÕes. A aplicação em pilhas ê feita com jateamento de longa
distincia, recorrendo-se a um caminhio-tanque com jato tipo
leque.
í
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I
(
\
'
--
1 1
~
(
(
(
c
c
(
c
Excluindo-se o caso da cal cujo filme é facilmente identificavel, no caso de uso de glucose ou dextrina pode-se
adicionar um corante
à
solução, de modo a conseguir um
(
contraste entre o filme e a superfÍcie não tratada, ob-
(
tendo-se. assim um meio visual de avaliação da performance
c
(
(
(
da pel!cula ao longo do tempo, o que
é de grande utilida-
de principalmente no caso de pilhas com alta taxa de reno
-
vaçao.
(
Tanto os testes de avaliação das perdas como os de desem(
(
c
penho dos agentes de contenção foram realizados no perfodo do ano em que, no trecho ferroviário em questão, ocor-
I
(
(
(
(
(
(
(
/_,
rem simultaneamente a menor incidência de chuvas e a maior intensidade de ventos.
j
'
(
(
(
(
c
(
(
4.
ANÁLISES E CONCLUSÕES.
Considerando-se a programação de transporte de minério fi
no para 19 7 4 - "b lue dus t" e "pe lle t-feed" - em torno de
(
SxlO
(
6
.,. •
.·
t e uma perda med1a de ht por vagao, a perda total
c
estimada (sem contenção) ê da ordem de aproximadamente
'
60xl0
,:--
3 t o que corresponde a cerca de 1% do material
(
transportado.
(
(
Se for alcançada uma eficiência média de contençao da or-
(
dem de 90%, o uso das técnicas de contenção reduzirá a
(
perda me-d.1a real para cerca de 6x10 3 t, o que representa
um ganho de cerca de 54xlo 3 t de minério.
(
(
Uma análise econômica indica ser altamente compensador o
(
uso da contenção, aos preços de minério vigentes no merca
(
do.
Uma comparação com os produtos existentes no mercado mos('
tra que os novos produtos patenteados geram uma substancial vantagem de custos.
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------
QUADRO
I - HINERIOS COMERCIALIZADOS PELA CIA. VALE DO HIO DOCE
..
Nome do
N9
M1nêrio
1 LUMP COMUH
2
LUMP PENEIRADO
3 NATURAL PELLET
(PELLET ORE)
4
5
6
RUBBLE (75rmn)
RUBBLE (50rmn)
PEBBLE
Ferro
%
{Seco)
Umidade
61:S-69
1
66-69
66-69
66-68
"~
Granu1ometria
Utilização
%
68-69
66-68
...........,""""""'-"'"-"""'"
12,5 a
abaixo
12,5 a
abaixo
1
:L
l
a
a
2 a
2 a
4
4
4
4
200mm com
de 12,5mm
200mm com
de 12,5mm
15% (máximo)
(1/2 a 8")
10% (máximo)
(1/2 a 8")
!
Ada ria
Aciaria
5 a 25mm com 10% (máximo}
abaixo de Smm
Alto Forno
10 a 75mm com 10% (máximo)
abaixo de lOmm
Alto Forno
10 a 50mm com 10% (mâximo)
abaixo de lOmm
Alto Forno
lO a 75mm com 25% (máximo)
abaixo de lOmm
Alto Forno
7 TUBARÃO "A"
64-68
2 a
4
1:.!,5 a 75mm com 35% (mãximo)
abaixo de 12,5mm
Altos Forno e
Sinterização
8
RUN OF MINE
64-68
2 a
4
12,5 a 200mm com 40% (mâximo)
abaixo de 12,5mm
Aciaria Alto Forno
e Sinterização
9
GRAVEL
65-68
2 a
4
12,S,a 75mm com 60% (máximo)
abaixo de 12,5mm
Alto Forno e
Sinterização ·
FINO COMUM
60-67
3 a
6 abaixo de ll,Smm (1/2") ou
10
lOnnn (3/8")
Sinterização
(continua)
I
I
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/-'.
.........-~,
/
-.,
,.--,
,,-·
(continuação do quadro I)
Nome do
NQ
Minério
Ferro
%
(Seco)
SINTER FEED A
66-68
3a
12
SINTER FEED B
64-68
3 a
14
PELLET FEED
15 BLUE DUST
16 CONCENTRADO
DE BLlJE DUST
17 PELI,ETS
66-69
66-68
67-69
69
66-67
------------
Granu1ometria
r.
11
13 SINTER FEED D
~
Um1dade
de
de
de
de
6mm com 12% (máximo)
0,1mm (150 mesh}
6mm com ~4% (máximo)
0,07mm (200 mesh)
abaixo
abaixo
4 a 7 abaixo
2 a 4 abaixo
10 a 12 abaixo
abaixo
de
de
de
de
de
de
6mm com 5% (máximo)
0,1mm (15U mesh}
O, llJl!Jl (150 mesh)
lOmm (3/8")
lmm com 301. (máximo)
0,04 (325 mesb)
1 a
. Utí.l,i,zaç~:--~
i
abaixo
abaixo
6 abaixo
abaixo
3 a
-·
6
5
3
------------------
90% entre 18 e 8mm com 5%
(máximo} abaixo de Smm
---------------
Sinterização
Sinteri zação_
Sinterização
Pelotização
Pelotização
Metalurgia do PÔ
Alto Forno
-·--
~
"-"'
15
(
(
(
(
(
(
úetalhe de um carregamento em gÔndola,
mostrando a continuidade da velícula
apÔs o percurso de cerca de 550 Km.
,----
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16.
(
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(
(
I
(
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(
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(
A pelÍcula de oroteçao nade ser retirada na forma de escamas e, como
(
mostra a foto, apresenta uma hoa re-
sistência mecânica.
(
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(
Ohserve-se aue. mesmo
~ofrendo
fratura,
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sunerfrcie da carga.
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A mesma
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0,5 cm ou se1a, arrast0
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19
(
(
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(
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(
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(
\
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\
(
\
\
(
(
Detalhe do Ristema de aRnersao nara vagoes
í'
('
.
20.
(
(
REFERF!NCIAS.
(
(
(1)
The Battle Against Dockside Dust
(
(
Yu, A.T.
(
Skillings' Mining Review, February 17, 1973
(2)
(
Innovative Rail Transport -
Systems Cut Concentrate
tosses
(
Schwartz, P.L.
World Mining, January, 1974
(3)
North Calorinas' Dustless Terminal
World Ports, March, 1973
í
(4)
(
Sand Movement by Wind
Pierre, Y.B.
r·
Defense Documentation Center for Scientific and
Tecnical Information, Cameron Station Alexandria,
Virgínia, January, 1964
(~)
~l
Minimizing In - Transit Windage tosses of Olga Low
Volatile Coal
.--~
Denton, G.H., Hassel, R.E. and Scott, B.E.
American Mining Congress, Cleveland, Ohio, May 10, 1972
(6)
Perda de Minério por Ação do Vento
CVRD -
(
í
('
(
Divisio de Operaç~es
Serviços Técnicos Operacionais, T0-69, 1973
21.
(
(
(
(
(7)
(
.Perda de Minério por Ação do Vento
CVRD - Divisão de Operações
(
Serviços Técnicos Operacionais, T0-59, 1972
c
c
c
(8)
Perdas por ETosão EÕlica no Transporte e Estocagem de
Minério de Ferro
CVRD - Divisão de Operações
Serviços Técnicos Operacionais, E.lO, 1973
(
(9)
Bagnold, R..A.
(
(
The Physics of Blown Sand and Desert Dunes
(~O)
Engineering Evaluates Dust Control
Whooler, D.H.
(
Rock Products, 65 (5), May, 1962
(11)
F1uidization
(
Davidson, J.F. and Harrison, D.
(
Academic Press, 1972
(12)
Laboratory Study of Transport•: of Fine Sand
Willis, J.C., Coleman, N.L. and Ellis, W.M.
Journa1 of the Rydraulics Division, March, 1972
(13)
Crit1cal Review of Sediment Transport Experimenta
Cooper, R.H., Peterson, A.w. and Blench, T.
Journal of the Hydraulics Division, May, 1972
22 ..
(
(
(
c
(14)
(
(
Loose Boundary Hydrau1ics
Raudkivi. A. J.
(
Pergamon Press. London. 1965
(
'
(
(l~)
(
c
Wind Erosion and Transportation
Chepi l,
c
w. S
and Woodruft, _N .1".
Progress Report Task Committee on Preparation of
(
Sediment Manual,
(
Proc. Am. Soe. Civil Engineering, Journal of
(
Hydrau1ics Div., March, 1965
/
\
(
(16)
í
~rosão EÓlica -
Avaliação das Perdas e Geração de
Sistemas de Contenção
(
Fernandes, Roosevelt da Silva
(
Tese de Mestrado a ser defendida junto ao Programa
(''
de ~ngenharia de Produção da COPPE - Univ. Fed. do
Rio de Janeiro
r,
'
,'
(17)
Effect of Samp1e Size and Environmenta1 Conditions on
Evaporation of Water from Soil
Gardner, H.R. and Hanks, R.J.
Agricultura! Research Service, United States
Departament of Agrieulture, 1966
(
(
'
/
\
j
23.
(
(
(
(
(
(
(18)
Minerals Transportation
(
~roceedings
c
Symposium of Transportation and Handling of Minerals
c
Vancouver, British Columbia, October 1971
c
of The First International
(
(
(
(
(
/
\
(
(.'
(
(
(
/
(
('
c
c
~~~~
-~--~~-
..
- -.. --·-~-