PARAMETRIZAÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DO GRAU DE COBERTURA DE PELOTAS DE MINÉRIO DE FERRO: APLICAÇÃO DE SOLUÇÃO DE GLICERINA COMO SUPRESSOR
Nome: AFONSO DE JESUS CORDEIRO
Data de publicação: 23/10/2024
Banca:
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Papel |
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ANDRÉ LUIZ AMARANTE MESQUITA | Examinador Externo |
ARTHUR VIEIRA DA SILVA OLIVEIRA | Examinador Externo |
MARCIO FERREIRA MARTINS | Presidente |
Resumo: A poluição atmosférica gerada pela suspensão de poeira no manuseio de sólidos a granel, como pelotas de minério, impõe desafios significativos para as indústrias de mineração, incluindo a Vale S.A. A dispersão de partículas muito pequenas e finas no ar pode ocasionar problemas urbanos e de saúde, uma vez que essas partículas são capazes de percorrer longas distâncias pela ação do vento. Em conformidade com os padrões de qualidade do ar estabelecidos pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente, a Vale adota tecnologias para mitigar os impactos ambientais, como o uso de supressores de poeira constituídos por soluções à base de glicerina e água. Essas soluções, são aplicadas através de bicos de grande porte, que visam encharcar as pelotas de minério para suprimir a poeira gerada durante o empilhamento e recuperação das pelotas nos pátios de armazenagem. Apesar da eficácia do sistema de instalação atual, desafios relacionados ao desperdício de glicerina levaram à avaliação de métodos alternativos, como o uso de bicos pulverizadores em pontos estratégicos da planta. Para implementar esses métodos, é essencial quantificar a fração de área coberta pela solução supressora na superfície das pelotas após a aspersão de gotas do líquido supressor, bem como compreender os mecanismos de molhabilidade que surgem dessas interações entre as interfaces líquido-sólido e líquido-líquido. Assim, foram desenvolvidas metodologias para caracterizar tanto as propriedades morfológicas e geométricas das pelotas - como diâmetro médio, área da calota esférica, porosidade, volume médio, densidade aparente, rugosidade e fatores de forma - quanto as propriedades do supressor, incluindo viscosidade e massa específica. Utilizou-se análises de imagem mediante software ImageJ, técnicas avançadas de análises ópticas com perfilômetro 3D, métodos de determinação de densidade por imersão em fluido, testes de penetração de gota e análises matemáticas de equações empíricas encontradas na literatura, utilizando linguagem de programação em MATLAB. Os resultados das caracterizações foram validados estatisticamente com um nível de confiança de 10%. Observou-se uma diferenciação entre poros abertos e fechados em relação à porosidade das pelotas; apesar de uma alta porosidade total, somente cerca de 5% dos poros estavam disponíveis para acomodar o volume de supressor. Durante os experimentos de penetração de gota, notou-se que os poros efetivamente abertos predominavam na superfície das pelotas. Quando esses poros estavam completamente preenchidos, as pelotas não absorviam mais líquido, resultando na formação de um filme líquido na superfície. A formação desse filme alterou a interface de líquido-sólido para líquido-líquido, definindo assim um ponto de saturação. Um número adimensional médio de saturação foi então formulado, calculado pela razão entre a massa seca atual da pelota somada à massa de solução aplicada gota a gota até a saturação, e a massa média total de solução absorvida pelas amostras de pelotas. Esse número adimensional pode servir de base para calibração de sistemas de aspersão por bico spray, otimizando a quantidade de supressor que deve ser aspergida para garantir a cobertura total das pelotas pela solução supressora. Além disso, abre caminho para uma nova metodologia de medição em campo capaz de quantificar a quantidade de solução supressora presente em grupos de pelotas após passarem pelo sistema de aplicação de supressor à base de água e glicerina.