Dissertações/Teses

2022
Dissertações
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  • PATRICK TEIXEIRA OLIVEIRA
  • AUMENTO DA PRODUTIVIDADE DA OPERAÇÃO UNITÁRIA DE TRANSPORTE ATRAVÉS DO USO DE TELEMETRIA PARA UMA MINA NA REGIÃO DO ALTO PARANAÍBA - MG

  • Orientador : MARCELIO PRADO FONTES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUCIANO NUNES CAPPONI
  • MARCELIO PRADO FONTES
  • MICHEL MELO OLIVEIRA
  • WALTER SCHMIDT FELSCH JUNIOR
  • Data: 10/02/2022

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  • A competividade que as empresas enfrentam no mercado se torna cada dia mais intensa, por isso, é de grande importância que os processos sejam executados com eficiência, minimizando perdas. Na mineração a fase de explotação permite redução dos custos com uma boa gestão das operações de carregamento e transporte de minério e estéril para as etapas subsequentes do processo produtivo. O transporte desses materiais é feito em sua grande maioria por caminhões, os quais a produtividade é diretamente influenciada pela velocidade média. Este trabalho definiu, criou ferramentas e dashboards para gestão da velocidade média. Sendo assim, possibilitando uma melhor gestão do desempenho da equipe, mapeamento e atuação em campo para melhorias nas condições dos acessos. Os resultados do trabalho mostraram um aumento de produtividade de 13% para a frota Caterpillar e 10,8% para a frota Komatsu, levando a uma economia de R$ 3,078 milhões nos custos operacionais. Também foram identificados melhoria nas condições de segurança e ergonomia das vias e direcionamento padronizado dos recursos de manutenção dos acessos.


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  • The competitiveness that companies face in the market becomes more and more intense, so it is of great importance that processes are carried out efficiently, minimizing losses. In mining, the exploration phase allows for cost reduction with good management of ore and waste loading and transport operations for the subsequent stages of the production process. The transport of these materials is mostly done by trucks, whose productivity is directly influenced by the average speed. This work defined, created tools and dashboards for managing average speed. Thus, enabling better management of team performance, mapping and field work to improve access conditions. The results of the work showed an increase in productivity of 13% for the Caterpillar fleet and 10.8% for the Komatsu fleet, leading to savings of R$3.078 million in operating costs. Improvements were also identified in the safety and ergonomics of the roads and standardized direction of access maintenance resources.

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  • GABRIELA BRENDA DE LIMA RIBEIRO
  • PERFORMANCE DE CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO (CAD) COM UTILIZAÇÃO DE REJEITO MAGNÉTICO DE MINÉRIO FOSFÁTICO

     
     
  • Orientador : MARCELA MAIRA NASCIMENTO DE SOUZA SOARES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELA MAIRA NASCIMENTO DE SOUZA SOARES
  • AUGUSTO CESAR DA SILVA BEZERRA
  • ALEXANDER MARTIN SILVEIRA GIMENEZ
  • FLAVIA SPITALE JACQUES POGGIALI
  • DAYANA CRISTINA SILVA GARCIA
  • Data: 27/06/2022
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  • A crescente quantidade de resíduos gerados nas atividades de mineração tem levantado o interesse de diversos pesquisadores em estudar maneiras adequadas de destinação desses materiais. Ao mesmo tempo, a busca por materiais sustentáveis fornece motivação para utilização de rejeito magnético como agregado miúdo em concreto. Este estudo desenvolveu três dosagens de concreto de alto desempenho (CAD), caracterizado por apresentar alta resistência à compressão e elevada durabilidade – um concreto referência e dois com substituição parcial do agregado miúdo, nas porcentagens de 50 e 100% da areia média, por rejeito magnético proveniente do processamento de rocha fosfática em Araxá-MG. Almejou-se melhorar a estrutura de poros do concreto através da otimização do empacotamento dos materiais granulares, a partir do modelo de Andreasen com auxílio do software Elkem Materials Mixture Analyzer (EMMA) e incorporação de adição mineral (sílica ativa), bem como adequar a trabalhabilidade com uso de aditivo químico (superplastificante). Foi realizada a caracterização física e química dos componentes do concreto, e a avaliação do comportamento da consistência no estado fresco através de ensaios de abatimento do tronco de cone. As propriedades dos concretos produzidos no estado endurecido foram avaliadas utilizando os ensaios de resistência mecânica à compressão, absorção de água para inferir condições de permeabilidade, massa específica e durabilidade frente ao ataque por ácido sulfúrico. A resistência à compressão foi superior à 60 MPa para todos os concretos e aumentou com o aumento da porcentagem da substituição proposta, sendo a melhor performance obtida com a substituição total. Todos os concretos apresentaram boa durabilidade, uma vez que absorção de água para todos foi inferior a 10% e a substituição proposta reduziu a vulnerabilidade do concreto ao ataque ácido. Quanto à massa específica, todos os concretos foram classificados como normal. A metodologia de dosagem aplicada foi eficaz, produzindo concretos de alto desempenho com incorporação de rejeito magnético.

     

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  • The increasing amount of tailings generated in mining activities has raised the interest of several researchers in providing an appropriate destination for them. At the same time, the pursuit of sustainable materials provides motivation for using magnetic tailings as a fine aggregate in concrete. This study aims to develop a high-performance concrete (HPC) with partial replacement of the fine aggregate by magnetic tailings derived from the phosphate rock beneficiation process in Araxá in the Alto Paranaíba Mesoregion of Minas Gerais. The purpose is to improve the pore structure of concrete by optimizing the packing of granular materials and incorporating mineral addition, as well as adjusting the workability using chemical additive. After determining the concrete mix, cylindrical specimens will be molded (10 cm × 20 cm), then they will remain in wet curing for 28 days. Following that, the properties of the concrete produced in the hardened state will be evaluated through the tests: compressive strength, modulus of elasticity, water absorption, specific weight and durability when exposed to sulfuric acid attack. The results will be compared with the reference concrete to evaluate the feasibility of the proposed replacement. It is expected to produce a concrete with a slump of approximately 150 mm, dense matrix, compressive strength greater than 60 MPa and that presents good durability.

     
     
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  • ANDRÉ RICARDO CALCIOLARI
  • Avaliação da preparação de biocarvão a partir da pirólise da pele prata de café e sua viabilidade na remoção de íons Pb+2 de solução aquosa

     
     
     
     
     
     
     
  • Orientador : MARIO GUIMARAES JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARIO GUIMARAES JUNIOR
  • MICHELLY DOS SANTOS OLIVEIRA
  • JOÃO RODRIGO COIMBRA NOBRE
  • CORDÉLIA ALVES RIOS
  • Data: 27/06/2022
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  • O setor mineral destaca-se como uma das atividades industriais que mais impactam o meio ambiente. Neste sentido, tem contribuído sobremaneira para a geração de uma grande quantidade de rejeitos e resíduos sólidos que podem conter uma ampla gama de metais tóxicos. Soma-se a isso, a geração de resíduos de outra natureza, oriundos de atividades agrícolas/agroindustriais que também impactam o meio ambiente quando descartados sem nenhum tratamento. Nessa perspectiva, a utilização do biocarvão vem sendo investigada como uma alternativa promissora para melhorar a qualidade da água e do solo. Suas propriedades adsortivas podem ser aperfeiçoadas por meio da otimização de suas condições de produção e/ou por ativação física ou química. No entanto, embora a ativação apresente várias vantagens, quase sempre resulta em custo elevado e geração de resíduos secundários. Esse trabalho teve como objetivo avaliar o potencial do biocarvão da pele prata de café (coffee silverskin) – BC, na remoção de íons Pb2+ de solução aquosa. O BC foi preparado em forno mufla com baixo teor de oxigênio, em cinco níveis de temperatura (338° C, 400° C, 550° C, 700° C e 768° C) e tempos de residência (95, 120, 180, 240 e 265 min) com taxa de aquecimento de 10° C/min. O design experimental teve origem no planejamento composto central 22, com 5 repetições no centro. Esse planejamento foi aplicado para investigar os efeitos das variáveis temperatura e tempo de residência sobre a capacidade de adsorção de azul de metileno (MB) e rendimento do BC. Estudos de cinética e de equilíbrio de adsorção de MB também foram realizados para se verificar o potencial adsorvente do material. O BC com o melhor desempenho foi selecionado e avaliado quanto à sua capacidade de remover íons Pb2+ de soluções aquosas. Este BC foi submetido a caracterizações adicionais quanto à sua área de superfície específica (Adsorção de N2), presença de grupos funcionais de superfície (FTIR), análise elementar (CHNS-O), carga superficial (Potencial de carga zero - PCZ), estabilidade térmica (TG/DTG), estrutura química e cristalinidade (Espectroscopia Raman/DRX). Os resultados obtidos pela metodologia de superfície de resposta (MSR) revelaram que a temperatura de pirólise exerceu efeitos significativos sobre a capacidade de adsorção e rendimento do BC. A combinação dos parâmetros que mais se aproximou das condições ótimas determinadas pela MSR foi relacionada ao BC preparado a 400 °C e 120 min (BC1). Os dados cinéticos e de equilíbrio foram melhores ajustados pelos modelos de Elovich (R2(aj.) = 0,998; χ2 = 5,495) e Langmuir (R2(aj.) = 0,952; χ2 = 106,714), respectivamente, sugerindo que a quimissorção foi o mecanismo dominante e que a adsorção ocorreu em monocamada. A capacidade máxima de adsorção teórica (Qmax), para o BC1, de 160,08 mg/g e o valor do fator de separação (RL), entre 0,58 e 0,03; indica que a adsorção de MB pelo BC1 foi favorável. A quantidade de chumbo remanescente foi quantificada pela técnica de espectrometria de emissão óptica com plasma induzido por microondas (MIP-OES). O BC1 apresentou eficiência de 93,0% na remoção de íons Pb2+ da solução supracitada. Ensaios adicionais mostraram que a amostra BC7, pirolisada a 550 °C por 95 min, removeu até 96,6% de íons Pb2+ da mesma solução, mostrando um excelente ajuste e confiabilidade dos resultados. Portanto, os BC’s de PPC podem ser considerados adsorventes promissores para a descontaminação de íons de chumbo presentes em solução aquosa, podendo ser uma alternativa sustentável e mais acessível quando comparada ao carvão ativado.

     
     
     
     
     

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  • The mineral sector stands out as one of the industrial activities that most impact the environment. In this sense, it has contributed to the generation of a large of tailings and solid wastes that can contain a wide range of toxic metals. Added to this is the generation of waste of another nature from agricultural activities that also impact the environment when discarded without any treatment. From this perspective, biochar has been investigated as a promising alternative to improve water and soil quality. Its adsorptive properties can be enhanced by optimizing of its production conditions and/or by physical or chemical activation. However, although activation has several advantages, it almost always results in high cost and secondary waste generation. This work aimed to evaluate the potential of coffee silverskin biochar (BC) in the removal of the Pb2+ ions from in aqueous solution. The BC was prepared in a low-oxygen muffle furnace at five temperature levels (338 °C, 400 °C, 550 °C, 700 °C, and 768 °C) and residence times (95, 120, 180, 240, and 265 min) with a heating rate of 10 °C/min. The experimental design is based on the central composite design 22, with 5 repetitions in the center. The experimental design was applied to investigate the effects of temperature and residence time variables on methylene blue (MB) adsorption capacity and BC yield. Studies of kinetics and equilibrium of adsorption of MB were also carried out to verify the adsorbent potential of the material. The BC with the best adsorption performance was selected and evaluated egarding its ability to remove Pb2+ ions from aqueous solutions. This BC was subjected to additional characterizations regarding its specific surface area (N2 adsorption), surface functional groups (FTIR), elemental analysis (CHNS-O), surface charge (Zero point charge - ZPC), thermal stability (TG/DTG), chemical structure and crystallinity (Raman Spectroscopy/XRD). The results obtained from the response surface methodology (RSM) revealed that the pyrolysis temperature exerted significant effects on the adsorption capacity and yield of BC. The combination of parameters that came closest to the optimal conditions determined by the RSM was regarding the BC prepared at 400 °C and 120 min (BC1). The kinetic and equilibrium
    data were better fitted by the Elovich (R
    2(aj.) = 0.998; χ2 = 5.495) and Langmuir (R2(aj.) = 0.952; 2χ = 106.714) models, respectively, suggesting that chemisorption was the dominant mechanism and that the adsorption occurred in monolayer. The theoretical maximum adsorption capacity (Qmax), for BC1, of 160.08 mg/g and the value of the separation factor (RL), between 0.58 and 0.03; indicate that the adsorption of MB by BC1 was favorable. The amount of lead remaining was quantified by the microwave induced plasma optical emission spectrometry (MIP-OES) technique. The BC1 showed an efficiency of 93.0% in the removal of Pb2+ ions from the aforementioned solution. Additional tests showed that the BC7 sample, pyrolyzed at 550 °C for 95 min, removed up to 96.6% of Pb2+ ions from the same solution, showing an excellent fit and reliability of the results. Therefore, PPC BCs can be considered promising adsorbents for the decontamination of lead ions present in an aqueous solution and can be a sustainable and more affordable alternative when compared to activated carbon.

     
     
     
     
     
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  • Laura Borges Costa
  • Estudo da viabilidade de argamassa com adição de filítico

  • Orientador : ALEXANDER MARTIN SILVEIRA GIMENEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDER MARTIN SILVEIRA GIMENEZ
  • DELMA PEREIRA CAIXETA
  • FABIO DE SAO JOSE
  • MARCELA MAIRA NASCIMENTO DE SOUZA SOARES
  • Data: 29/06/2022
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  • A mineração tem grande peso na economia mundial, sendo responsável pela geração de diversos empregos diretos e indiretos. Apesar disso, a indústria mineira esbarra com uma questão recorrente e inerente ao processo: a geração de resíduos. Ações de sustentabilidade ambiental vem sendo adotadas em diferentes linhas de produção a fim de reduzir os impactos envolvendo principalmente a geração e estocagem desses resíduos. Com isso, a proposta do trabalho é aplicar o filito, rocha abundante no Brasil, porém muitas vezes considerado estéril de mineração, em argamassas como substituinte de aglomerante (cal) e de agregado miúdo, sem que a presença do filito altere as propriedades da argamassa, objetivando a inserção no mercado de um novo produto com bom desempenho técnico e economicamente viável. Para isso foram realizados testes laboratoriais seguindo as normas nacionais, totalizando um traço padrão e cinco substituições em argamassa dosadas tradicionalmente nas proporções 1:1:6 em volume para cimento, cal e areia, nos quais 50% do agregado miúdo foi substituído por diferentes faixas granulométricas de filito e 37,5% e 75% as quantidades de filito inseridas como substituinte de cal. Corpos de prova cilíndricos de diâmetro por altura igual a 5x10 cm e cúbicos de 5x5x5 cm foram moldados a fim de performar testes de resistência à compressão uniaxial, permeabilidade, densidade no estado endurecido, bem como testes de retenção de água, densidade no estado fresco. Além disso a argamassa foi aplicada em parede chapiscada, a fim de analisar o seu desempenho e executar o teste de permeabilidade. A partir da realização dos testes foi possível constatar que a presença do filito na argamassa melhora as propriedades analisadas, tais como a resistência à compressão uniaxial, permeabilidade, densidade em estado fresco e endurecido, e retenção de água quando comparadas com a argamassa padrão, em especial nas substituições de nomenclatura C1A1 e C1A2.


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  • Mining has a huge influence on the world’s economy, being responsible for the generation of several direct and indirect jobs. However, mining collides with a recurrent and inherent process in the industry: waste generation. Environmental sustainability actions have been adopted in different production line aiming to reduce the impacts involved on the generation and storage of that waste materials. Therefore, the goal of this project is to apply phyllite, an abundant rock in Brazil, and often considered as a waste of mining, in mortars as a substitute for binder (lime) and fine aggregate, without changing the properties of the mortar due to the presence of the phyllite, and aiming inserting in the market a new product with good technical performance and economic viability. For this, laboratory tests were carried out following national standards, totaling a standard mix and five replacements in traditionally dosed mortar in the proportion of 1:1:6 in volume of cement, binder and sand, in which 50% of the fine aggregate was replaced by different granulometric ranges of phyllite and 37.5% and 75% of the quantities of phyllite inserted as a binder substitute. Cylindrical specimens of 5x10 cm and squares of 5x5x5 cm were molded in order to perform uniaxial compressive strength, permeability, hardened state density tests, as well as water retention tests, fresh density tests. Furthermore, the mortar was applied to a roughened wall in order to analyze its performance and perform the permeability test. Through the tests’ preformation, is possible to conclude that the presence of phyllite on the mortar improves the analyzed properties such as uniaxial compressive strength, permeability, hardened state density tests, water retention tests, fresh density tests when compared with the standard mortar, especially the substitutions C1A and C1A2.

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  • JOAO VICTOR DA SILVA ALVES
  • AVALIAÇÃO DOS REAGENTES MAGNAFLOC E ALGINATO DE SÓDIO PARA TRATAMENTO DE EFLUENTE MINERAL DE EMPRESAS DE FERTILIZANTES UTILIZANDO FLOTAÇÃO POR AR DISSOLVIDO

     
  • Orientador : NATAL JUNIO PIRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • NATAL JUNIO PIRES
  • ALEXANDER MARTIN SILVEIRA GIMENEZ
  • MICHELLY DOS SANTOS OLIVEIRA
  • FERNANDO BRANDAO RODRIGUES DA SILVA
  • LEANDRO HENRIQUE SANTOS
  • Data: 30/06/2022
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  • A água é um recurso estratégico para a mineração, principalmente no beneficiamento de minérios. Com isso, o melhor aproveitamento deste recurso, incluindo a sua reutilização, é primordial dada sua escassez e restrições ambientais cada vez mais rigorosas. No entanto, o reuso da água, principalmente na flotação, pode reduzir a eficiência do processo, devido à presença dos vários íons nela dissolvidos. Para a flotação do minério fosfático, os íons magnésio, fluoreto, fosfato e cálcio ocorrem com frequência na água de reuso e podem impactar nos resultados da flotação. Neste sentido, este trabalho visou obter uma água de melhor qualidade através de coagulação, floculação e flotação por ar dissolvido (FAD), de forma a possibilitar o seu reuso e assim poder reutilizá-la na flotação de apatita. Para desenvolver este trabalho, foram coletadas amostras de água de reuso (Barragem de rejeitos), água nova e amostras de minério de uma empresa de fertilizantes localizada no Alto Paranaíba. Foi realizado um planejamento fatorial para avaliar o tratamento da água de reuso utilizando os reagentes Magnafloc e Alginato de sódio. Com isso, foi obtido uma água tratada de melhor qualidade podendo a mesma vir a ser utilizada na flotação de apatita. Também foram realizados testes de flotação de apatita usando água de reuso sem tratamento e água nova para que fosse possível comparar a eficiência da flotação. Com este trabalho, conseguiu-se que o tratamento de água de reuso via coagulação, floculação e FAD seja uma solução técnica para o tratamento deste efluente, tanto para o reuso na flotação de apatita quanto para a devolução aos mananciais.

     

  • Mostrar Abstract
  • Water is a strategic resource for mining, especialy in the processing of ores. Thus, the best use of this resource, including its reuse, is essential given its scarcity and increasingly stringent environmental restrictions. However, the reuse of water, especialy in flotation, can reduce the efficiency of the process, due to the presence of the various ions dissolved in it. For phosphate ore flotation, magnesium, fluoride, phosphate and calcium ions frequently occur in reuse water and can impact flotation results. In this sense, this work aimed to obtain a better quality water through coagulation, flocculation and dissolved air flotation (FAD), in order to enable its reuse and thus be able to reuse it in the apatite flotation. To develop this work, samples of reused water (tailings dam), new water and ore samples were colected from a fertilizer company located in Alto Paranaíba. A factorial design was carried out to evaluate the treatment of reuse water using the reagents Magnafloc and Sodium Alginate. With this, a better quality treated water was obtained, which could be used in the apatite flotation. Apatite flotation tests were also carried out using untreated reuse water and fresh water so that it is possible to compare the flotation efficiency. With this work, it was achieved that the treatment of reuse water via coagulation, flocculation and FAD is a technical solution for the treatment of this effluent, whether for reuse in apatite flotation or for return to springs.

     
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