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By D J. Brake

The correct specification and then selection of primary or major fans for an underground mine is a critical decision not only in terms of fan capital and operating costs, but also safety and reliability which usually has a major impact on mine production. In addition, fan manufacturers may spend tens of thousands of dollars preparing proposals for a purchase enquiry for primary fans especially where they have complete responsibility for the installation (turnkey projects). There are many good reasons to thoroughly and fairly adjudicate fan tenders. This paper describes the process to achieve this starting with the initial fan specification through to the final award.CITATION:Brake, D J, 2017. Fan specification and tender adjudication for mine ventilation engineers with particular reference to turnkey projects, in Proceedings Australian Mine Vent Conference 2017, pp 245–252 (The Australasian Institute of Mining and Metallurgy: Melbourne).

Aug 28, 2017

By D Chalmers, C R. Ward, B B. Beamish

Coal workers’ pneumoconiosis (CWP) has re-emerged as a major concern in the Australian coal mining industry. Harmful effects from coal dust inhalation have been well documented, but the underlying causes and mechanisms of CWP are still debatable. Research conducted in the USA has proposed a plausible link between the presence of pyrite in coal and the prevalence of CWP. Reactive pyrite in coal oxidises under ambient mine conditions to produce various iron sulfate minerals such as melanterite, rozenite, roemerite and szomolnokite. Rapid reaction rates are promoted by the form (size and morphology) of the reactive pyrite present, which provides both increased surface area and increased porosity for easy air access to reaction sites. The products formed from reactive pyrite oxidation are often needle-like crystals with thicknesses in the order of 1–2 µm (eg melanterite and rozenite) and prismatic crystals with thicknesses less than 5 µm (eg roemerite) have been recorded. The densities of these minerals are significantly less than quartz, which makes them prone to becoming airborne with the normal coal dust. In fact, the mix of these mineral salts is commonly referred to as ‘fairy dust’ by mine workers due to the way they can become entrained and sparkle in the mine ventilation air, particularly if they occur in the upper part of a seam that is forming a coal roof. Examples are presented of the various products of reactive pyrite oxidation found in three Australian coal samples, which provide evidence of the physical and chemical mechanisms that would support the USA findings, particularly in terms of a source of bioavailable iron leading to increased inflammatory stress response.CITATION:Beamish, B B, Ward, C R and Chalmers, D, 2017. Products of reactive pyrite oxidation in the mine environment – implications for coal workers’ pneumoconiosis, in Proceedings Australian Mine Vent Conference 2017, pp 87–92 (The Australasian Institute of Mining and Metallurgy: Melbourne).

Aug 28, 2017

By A S. Derrington

There are several long-standing rules of thumb that are often quoted in mine ventilation studies. They include airway ‘carrying velocities’ and the critical upcast air velocity range that must be avoided to prevent a water blanket forming. Quoting these rules of thumb may lend an air of legitimacy to a ventilation design, and allow the design engineer to avoid having to study a problem from first principles. But how valid are these shortcuts in today’s rapidly changing world? This paper summarises research into the genesis of several commonly quoted rules of thumb. It finds that they were very specific to the local conditions, practices and economics at the time they were developed. It also presents examples where applying these rules of thumb outside of their original context can lead to unexpected and erroneous results.CITATION:Derrington, A S, 2017. Ventilation rules of thumb – friend or foe? Focusing on design upcast air velocities for shafts and raise bores, in Proceedings Australian Mine Vent Conference 2017, pp 253–260 (The Australasian Institute of Mining and Metallurgy: Melbourne).

Aug 28, 2017

By Ádria Rocha Corrêa

Durante a solidificação de ligas metálicas, o produto fundido se contrai, o qual provoca o surgimento de espaçamentos vazios na interface metal/molde chamados de “gaps”. Estes gaps causam o aumento da resistência térmica influenciando em toda a cinética da solidificação. A transferência de calor durante a solidificação depende do conhecido parâmetro chamado de coeficiente global de transferência de calor ( hg). Este parâmetro é representado pela equação do tipo: hg =C.t-n, a qual indica que a eficiência térmica na interface metal/molde decai com o tempo. Muitos parâmetros podem influenciar o coeficiente global de transferência de calor (hg), neste estudo, os percentuais de Sn em ligas do sistema Al-Sn são analisados (10,20,30 e 40%Sn). Portanto, o principal objetivo deste estudo é propor uma relação matemática que descreva, para o sistema Al-Sn, a evolução hg em função do teor de Sn. A relação matemática foi obtida através do método dos mínimos quadrados

Aug 17, 2017

By Juan Garcia de Blas

O presente trabalho aborda o desenvolvimento de liga titânio-nióbio obtida por metalurgia do pó no qual foi introduzida uma operação de extrusão angular em canal (Equal Channel Angular Pressing - ECAP) com o propósito de promover uma consolidação que favorecesse a homogeneização na etapa posterior de sinterização. Após o processamento o material foi caracterizado por microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS). Os resultados preliminares indicaram a importância da redução do tamanho das partículas de nióbio.

Aug 17, 2017

By João Carlos Jânio Gigolotti

O avanço tecnológico tem gerado demanda crescente por materiais que possam ser utilizados em alta temperatura e ambientes oxidantes, o que inclui ligas intermetálicas MR–Si–B (MR = metal refratário) com estruturas multifásicas. Assim, este trabalho teve por objetivo estudar a microdureza de ligas do sistema Hf–Si–B na seção isotérmica a 1600ºC, na região rica em Hf. Ligas Hf–Si–B foram fundidas com lâminas de Hf (min. 99,8%), Si (min. 99,998%) e B (min. 99,5%), em forno a arco e tratadas termicamente a 1600 ºC em atmosfera de argônio. As relações de fases nessas ligas foram identificadas por difração de raios-X e por contraste, em imagens obtidas via microscopia eletrônica de varredura no modo elétrons retroespalhados. As ligas tiveram sua dureza medida pelo método Vickers (microdureza) com cargas de 0,05 kgf e 0,2 kgf e tempo de aplicação de 20 s. Os resultados, obtidos da média aritmética das medições realizadas nas regiões heterogêneas de cada liga, mostraram uma dureza média de 11,08 GPa, com pequeno coeficiente de variação de 3,8%. Os boretos HfB2 (19,34 GPa) e HfB (11,76 GPa) apresentaram dureza mais elevada que os silicetos Hf2Si (8,57 GPa), Hf5Si3 (9,63 GPa), Hf3Si2 (11,66 GPa), Hf5Si4 (10,00 GPa), HfSi (10,02 GPa) e HfSi2 (8,61 GPa).

Aug 17, 2017

By Thaís Ferreira Marks Brasil Duque

O equipamento utilizado na medição do CWI de Bond também mede uma estimativa da energia de fratura das partículas de amostras de rochas e minérios. Esta medida só pode ser considerada uma estimativa da energia de fratura se, durante o ensaio, o material não é danificado. Em função do procedimento do ensaio de CWI, é possível que as partículas sejam danificadas por impactos sucessivos dos martelos em energias de impacto crescentes. Se houver danificação, a estimativa da energia de fratura será menor do que a energia de fratura real do material. Caso contrário a energia de fratura medida corresponde a energia de fratura mais a energia equivalente a um incremento de 5º do ângulo de impacto. Neste trabalho uma metodologia foi desenvolvida especificamente para avaliar a danificação de partículas de rochas durante o ensaio de CWI. Quatro amostras distintas de rochas/minérios foram testadas. Os resultados mostram que há uma tendência consistente indicando que a danificação ocorre, porém, se de fato as partículas danificam, a magnitude da redução da energia de fratura é baixa ou incipiente.

Aug 17, 2017

By Lucas Tedesco Bolzan

Blindagens contra armas de fogo são de grande importância para proteção do homem, no contexto atual de violência urbana e conflitos armados. Destacam-se os sistemas de blindagem multicamada (SBMs), constituídos por materiais diferentes, pelo seu bom desempenho e menor peso. Um SBM típico é constituído de uma camada cerâmica frontal, uma segunda camada de compósito e uma camada posterior de metal dúctil. Apesar de serem tipicamente fabricados em materiais sintéticos, uma alternativa é a utilização de compósitos reforçados com fibras naturais como segunda camada. Este trabalho tem como objetivo verificar a eficiência de SBMs que utilizam compósitos de poliéster com 30%vol. de fibras ou tecido de sisal. Foram realizados ensaios balísticos com munição 7,62 mm, e verificou-se que os SBMs com fibras e tecido de sisal se enquadram no critério da norma internacional (NIJ 0101.06), de resistir ao impacto balístico e imprimir deformação menor que 44 mm no material de referência (plastilina), além de manterem sua integridade após o impacto.

Aug 17, 2017

By Anna Paula Littig Berger

A remoção do fosfóro através do processo de desfosforação do ferro-gusa tem sido cada vez mais relevante, devido a influência que exerce de forma prejudicial as propriedades do aço e devido a extensão do cenário de escassez de minérios com menor teores de fosfóro. Este trabalho tem como objetivo a avaliação termodinâmica de misturas à base de dolomita e finos de minério utilizadas no processo de desfosforação realizado em panela para o refino do ferro-gusa. Verificou-se uma tendência de maiores valores de eficiência para o processo de desfosforação quando aumenta-se a razão de massa de desfosforante e massa de gusa.

Aug 17, 2017

By Fábio de Oliveira Braga

Atualmente, tecidos de fibras sintéticas como a aramida (Kevlar®) e o polietileno (Dyneema®) têm sido os preferidos para proteção balística contra munições leves, e para integrar sistemas de proteção contra calibres superiores, como o 7,62 mm. Porém, por apelos econômicos, ambientais e da disponibilidade limitada destes produtos, materiais alternativos têm sido testados. Neste cenário, destacam-se os compósitos reforçados com fibras naturais, que têm demonstrado bom desempenho balístico. Assim, o objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho individual de compósitos reforçados com fibras naturais de curauá, quando submetidos ao impacto balístico com munição 7,62 mm. Foram executados ensaios balísticos, medindo-se a energia do projétil absorvida pelos materais, e os resultados tratados estatisticamente por Anova e teste de Tukey. Mostrou-se que estes compósitos têm potencial para substituir as fibras sintéticas em sistemas de blindagem para proteção pessoal, com a vantagem de serem materiais leves, de baixo custo, nacionais, de ampla disponibilidade e ambientalmente corretos.

Aug 17, 2017

By Natália de Oliveira Roque Maciel

Atualmente uma das maiores preocupações da humanidade está relacionada as questões ambientais, o que tem motivado a pesquisa e o desenvolvimento de materiais provenientes de recursos renováveis e ambientalmente amigáveis. A despeito disso, este trabalho objetiva comparar a resistência de compósitos desenvolvidos com fibras naturais e, portanto, ambientalmente amigável e de compósitos desenvolvidos com fibras de vidro, que por sua vez apresentam impactos ambientais desde a fabricação até o descarte. Foram fabricados 13 corpos de provas para amostras contendo 0% de fibra, 30% de fibra de curauá e 30% de fibra de vidro na matriz epoxídica e ensaiado na máquina de tração. Os resultados obtidos apresentam valores bastante superiores para as amostras contendo fibras de vidro, contudo, ao relacionar a tensão do compósito com a respectiva densidade da fibra, foi possível constatar que os compósitos com fibras naturais chegam a apresentar resultados superiores aos compósitos fabricados com fibras de vidro. É possível concluir, portanto, que do ponto de vista da propriedade mecânica em questão é possível substituir as fibras de vidro por fibras de curauá.

Aug 17, 2017

By Alessandra Savazzini dos Reis

A crescente preocupação em relação às áreas de proteção ambiental e ao alto consumo de argila, matéria-prima da cerâmica vermelha, ocasiona a indisponibilização progressiva de reservas de argilas no Brasil. Com isso, vê-se a necessidade de incorporar resíduos na massa argilosa para confecção de produtos de cerâmica vermelha. A indústria de cerâmica vermelha brasileira consome cerca de 10 milhões de toneladas de argila ao mês para produção de telhas e blocos. Na própria olaria são gerados resíduos, tal como, o resíduo de massa cerâmica crua originado na etapa de conformação das peças. Este trabalho visa incorporar o resíduo de massa cerâmica crua na massa argilosa usada em cerâmica vermelha. O resíduo foi caracterizado por meio de ensaios de FRX, DRX, limites de Atterberg e distribuição de tamanho de partículas. Corpos de prova feitos com massa argilosa e resíduo em teores variando de 10% a 90% (massa) foram conformados, secos à 110ºC, queimados à 900ºC em forno industrial e submetidos a ensaios de absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente e resistência à compressão. Os resultados evidenciaram que as propriedades cerâmicas avaliadas nos corpos de prova da massa argilosa incorporada com o resíduo atendem aos valores das argilas-padrão brasileiras para cerâmica vermelha.

Aug 17, 2017

By Joaquim Luiz Monteiro Barros

Este trabalho tem como objetivo principal apresentar de forma didática e com um exemplo prático a viabilidade da aplicação da tecnologia de recuperação de calor no sinter cooler, com a finalidade de gerar energia térmica (ar quente, vapor, água quente, etc) reduzindo o consumo final de combustíveis na planta.

Aug 17, 2017

By José Raphael Olegário França

Separação eletrostática é o termo usado para todas as tecnologias de processamento que utilizam forças elétricas que atuam sobre partículas carregadas ou polarizadas sob um campo elétrico estático. O comportamento das partículas depende das suas propriedades elétricas, geométricos e tamanho das partículas. Portanto, a separação de espécies é possível se os parâmetros do campo elétrico e as propriedades elétricas diferentes das partículas são apropriados para o processo. No separador eletrostático de rotor as forças elétricas, combinadas com as forças gravitacionais e centrífugas agem sobre as partículas e são responsáveis pela separação mineral. No presente trabalho as forças eletrostáticas que agem no processo serão substituídas por um modelo de contato de coesão Hertz-Mindlin com JKR. O resultado apresentado, embora com limitações, conseguiu-se fazer uma boa estimativa do processo e alguns dos parâmetros do separador. Com a presente simulação é possível descrever o processo de separação além de permitir a redução de despesas de testes práticos, melhorar a compreensão das relações fundamentais, simular as influências dos diferentes parâmetros e por fim, estimar eventuais aumento de desempenho.

Aug 17, 2017

By Thiago Marques Ivaniski

A fabricação de componentes para conformação mecânica possui uma gama de exigências devido aos esforços cíclicos, como por exemplo, fadiga térmica. Devido à capacidade de formar geometrias complexas e usinar metais de alta dureza, a eletroerosão (EDM- Eletrical Discharge Machining) possui eficiência na produção destas matrizes. O estudo da integridade superficial do material erodido torna-se importante para avaliarmos qual são as condições ideais para tratamentos termoquímicos que visam a otimização da superfície da matriz usinada. Neste trabalho, foi investigada a integridade superficial do AISI H13, utilizadas para a fabricação de matrizes de forjamento a quente. Foram avaliadas a rugosidade e camada afetada pela técnica de Perfilometria Mecânica,Microscopia Ótica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Verificaram-se diferentes superfícies, em diferentes parâmetros de usinagem e profundidades estabelecidas, observandose a subsuperfície do material.

Aug 17, 2017

By Jedson Alessandro Damasceno

Atualmente, a maioria dos pátios utilizam recuperadoras com roda de caçambas para remover o minério das pilhas de estocagem. Tipicamente, estas máquinas são operadas manualmente, com todos os movimentos controlados por operadores, o que faz com que o processo seja totalmente dependente de sua experiência, tornando difícil manter o processo em operação ótima. Para alcançar uma melhor performance, foi implementado um sistema automático que controla todos os movimentos de recuperação. Um importante desafio encontrado durante a construção dessa solução foi a de estimar a taxa de recuperação em tempo real, uma vez que esta informação é essencial para o algoritmo que controla o movimento de giro da máquina. Uma medição real dessa taxa está disponível, mas, a balança localizada na lança fica distante da roda de caçambas. Em outras palavras, a medição real está disponível com um grande atraso (aproximadamente 13 segundos). Este delay é inaceitável para o algoritmo de controle que necessita de uma medida em tempo real da taxa de recuperação na roda de caçambas. Diante disso, foi necessário implementar um sensor virtual. Este sensor foi implementado usando um sistema neuro-fuzzy para estimar a taxa de recuperação em tempo real utilizando outras variáveis disponíveis, tais como a pressão na roda de caçambas e medidas de penetração obtidas por radares. As estimativas obtidas ficaram muito próximas dos valores reais, e este sensor pôde então ser utilizado pelo algoritmo de controle.

Aug 17, 2017

By Eduardo Macedo Junior

O presente trabalho descreve o desenvolvimento de uma nova especificação para a Linha de zincagem numero 3 (LZC#3) da Companhia siderúrgica nacional (CSN), de grande demanda e aceitação, alta produtividade e foco nos requisitos do cliente que tangem qualidade superficial e características metalúrgicas (resistência mecânica) em aços para atendimento do mercado Norte-americano. Este novo produto tem como característica o ciclo de recozimento com velocidade alta para obtenção de microestrutura 100% encruada na saída do equipamento e limites de escoamento e resistência acima de 500 MPa. A combinação dessas características do produto junto com as características do processo tornou a especificação “ASTM-A653MSS80CL1” um grande desafio para garantir qualidade superficial sem comprometer as propriedades mecânicas especificadas assim como a integridade do equipamento. O baixo custo de produção associado a alta produtividade desse produto fazem da especificação “ASTM-A653M-SS80CL1” um produto de extrema importância para a estratégia adotada pela CSN, mantendo dessa maneira sua competitividade no mercado Norte-americano e garantindo capacidade máxima de produção do seu equipamento em tempos de retração do mercado interno.

Aug 17, 2017

By Maísa Villela Freire

Refratários MgO-C encontram-se entre os mais adequados para o uso na linha de escória de panelas para aço líquido. Seu comportamento, nesta aplicação, depende de fatores termodinâmicos e cinéticos. Métodos de cálculo termodinâmico para avaliar o potencial de degradação de refratários MgO-C por escórias e pela atmosfera são revistos brevemente. Tais métodos envolvem, em geral, premissas importantes sobre a quantidade de materiais envolvidos. Para avaliar um método mais simples, foram escolhidos dois tijolos MgO-C e duas escórias típicas do processo da CSN. Estes tijolos e escórias foram caraterizados, neste trabalho. O método apresentado consiste na realização de cálculos de equilíbrio em que a principal variável é a fração de escória em uma mistura hipotética com o refratário. Para a composição do refratário foram empregadas (a) composição média e (b) composição da matriz do tijolo. Os resultados indicam que é possível realizar previsões iniciais quanto à reatividade do refratário e determinada escória de forma simples. Os cálculos, evidentemente, não substituem testes cinéticos e testes em escala industrial, em vista da complexidade dos sistemas em questão.

Aug 17, 2017

By Edelink Efrain Tinoco Falero

Na atualidade a produção e a utilização de DRI estão aumentando nos países desenvolvidos, principalmente devido à redução do preço do gás natural e do sucesso da nova tecnologia de extração de gás de xisto. Os custos operacionais e os problemas ambientais são, efetivamente, os fatores tecnológicos importantes a serem considerados na otimização da produção de DRI. Portanto, o teor de carbono do DRI tornou-se essencial em virtude da capacidade de gerar energia química no banho de aço, complementando assim a eletricidade em FEA, e as contribuições exotérmicas da oxidação de Si e C nos conversores LD. Este trabalho faz parte de um programa completo de cooperação entre a companhia de mineração Samarco e o Grupo de Siderurgia da PUC-Rio, lidando com as equações cinéticas da metalização e carburização simultânea em fornos de redução direta. Para este efeito, o reator foi dividido em três zonas internas: Redução, Transição e zona de resfriamento. Além disso, também foram consideradas três regiões concêntricas: periférica, média e centro. Á partir desses resultados, para um tipo de pelotas RD específico, mistura de gases utilizados nas instalações industriais e similar flui-dinâmica do processo, as equações cinéticas de metalização e carburização foram estabelecidas para cada zona. Um programa computacional METCARB, totalmente baseado nessas equações cinéticas, foi então concebido. Finalmente, uma validação adicional procedeu-se tendo em conta duas corridas operacionais industriais.

Aug 17, 2017

By Afrânio Márcio Costa

Placas lingotadas continuamente, não obstante atendam a requisitos como composição química, conteúdo de inclusões, aspectos macro e micrográficos, podem ser desclassificadas por falta de conformidade dimensional. Contrações térmicas, de solidificação e de transformações de fases são partes intrínsecas do processo e são afetadas por alterações na taxa de extração de energia da placa durante o processo. Este conjunto de contrações determina o Fator de Contração de operação, o qual é utilizado para determinar as dimensões do molde que irão resultar na largura especificada, onde o presente estudo determinará o fator de contração dos aços peritéticos. As variáveis identificadas que influenciam no fluxo de calor primário foram: frequência de oscilação, superaquecimento, velocidade de lingotamento e viscosidade do pó fluxante. Identificou-se que o resfriamento secundário e a conicidade utilizado no molde, também são critérios determinantes para obtenção de larguras especificadas. Assim sendo, uma equação de regressão foi desenvolvida para o Fator de Contração.

Aug 17, 2017