A combinação de diversas técnicas de microscopia proporcionou uma caracterização detalhada dos produtos das minas envolvidas, assim como da matriz de experimentos tecnológicos aplicados nesta pesquisa, representada pelas pilhas de homogeneização. Os produtos e as pilhas foram caracterizados de acordo com a morfologia e mineralogia do minério, proporcionando uma separação criteriosa por características geométricas e físicas. As técnicas aplicadas via microscópio óptico foram fundamentais para caracterizar a microestrutura das pelotas tratadas termicamente em termos da densidade de poros e identificação das fases hematita e magnetita. Adicionalmente, o desenvolvimento da técnica EBSB permitiu a determinação de outras nove fases cristalinas, além da hematita e magnetita, que estabelece uma forma inédita de observação dessa microestrutura.
Os testes de moagem em bancada confirmaram valores mais elevados de fator k para o produto com presença marcante de hematita martítica, característico da mina de Fábrica Nova. Em seguida, a morfologia tabular fina da mina de Brucutu e finalmente da mina de Itabira, onde ocorre a combinação de hematita granular e hematita tabular, sendo essa com espessuras superiores a 20 µm. Indiferentemente das características dos produtos, a pilha composta por uma combinação das morfologias tabular-martítica apresentou valor do fator k superior à combinação tabular-granular. Em escala industrial, a performance superior da mesma pilha correspondeu aos mais elevados valores do fator industrial B.S.A., que por sua vez, retratou a relação morfológica das pilhas com ganhos de produção e consumo energético. Em outras palavras, a combinação da porosidade da hematita martítica com a hematita tabular fina proporcionou os melhores resultados industriais.
Por meio dos resultados dos testes de queima foi possível estabelecer o controle da resistência à compressão a partir da adequação do perfil térmico no formo, utilizando como base as características mineralógicas que constituem a mistura a ser tratada no processo industrial da pelotização. Os resultados evidenciaram a relação inversa entre o teor de magnetita na mistura com o consumo de energia térmica. O processo de oxidação da magnetita para hematita secundária foi confirmado como a principal variável de parametrização do perfil térmico. Todo este processo pode ser antecipado durante a etapa inicial da queima e otimizado ao seu final, assim, a resistência da pelota pode ser obtida demandando menor aporte de energia e consequentemente menor consumo de combustível. O grau de maturação final da pelota também teve seu controle no perfil térmico do forno, pois reflete diretamente a coalescência da matriz ferrítica, que por sua vez, reflete os resultados de resistência à compressão.
O desenvolvimento da técnica EBSD foi determinante de forma inédita ao identificar outras nove fases cristalinas além da hematita e magnetita. A determinação dos teores de fayalita, magnetita não oxidada também sugerem uma relação inversa com a resistência à compressão.
Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol. 75, 85p
81
Referências
Ale S. L. M. & Figueira H. V. O. 2002. Tratamento de minérios. 3 ͣ edição – CETEM - Cetro de Tecnologia Mineral, Ministério de Ciência e Tecnologia, CTEC - Coordenação de Inovação Tecnológica. 113 - 120.
Arais H. D., 1971. Uso do microscópio eletrônico de varredura na observação de pelotas de minério de ferro. COPPE – Coordenação dos Programas de Pós Graduação em Engenharia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro. Dissertação de mestrado, 26p..
Baker L.A., Thomas C.G., Cornelius R.J., Lynch K.S., Armstrong G.J. 1973. Effect of goethite on production rate in a traveling grate pellet plant. Society of Mining Engineers, 254:270-278.
Beraldo J.L. 1987. Moagem de Minérios em Moinhos Tubulares. São Paulo, Editora Edgard Blücher Ltda. 143p. Bizzi, L.A., Schobbenhaus, C., Gonçalves, J.H., Baars, F.J., Delgado, I.M., Abram, M.B., Leão Neto, R., Matos,
G.M.M., Santos, J.O.S.2001. Geologia, Tectônica e Recursos Minerais do Brasil: Sistema de Informações Geográficas. Escala 1:2.500.000. Brasília, CPRM, 4 CD-ROM.
Bond F. C. 1952. The third theory of continuation. Mining Engeneering, 193:484-494.
Bond F. C. 1985. General aspects of comminution: testing and calculations. In:American Institute of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers, New York, Anais, 3: A, 16-27.
Chagas T. T. R. 2008. A moabilidade na moagem secundária de pellet feeds de minérios de ferro em função da
mineralogia, química e microestrutura. Ouro Preto, Rede Temática em Engenharia de Materiais, Escola de Minas,
Universidade Federal de Ouro Preto, Dissertação de Mestrado, 74p.
Coheur, P. 1969. Continuous quality control of Dwight-Lloyd sinter. J. Iron Steel Inst, 207(10):1291-1297.
Dingley D. 2004. Progressive steps in the development of electron backscatter diffraction and orientation imaging microscopy. Journal of Microscopy, 213:214–224.
Donda J.D. 2003. Uma metodologia para prever o consumo específico de energia na remoagem de concentrados de
minério de ferro. Redemat – Rede Temática de Engenharia de Materiais, Universidade Federal de Minas Gerais,
Belo Horizonte, Tese de Doutorado,115p.
Donda, J. D., Rabelo, P. J. B., Peres, A. E. C., Chaves, A. P. 2007. Rittinger, 140 anos depois: uma aplicação a uma instalação industrial. Metalurgia e Materiais, 63:463-466.
Dorr II J. V. M. 1969. Physiographic, stratigraphic and structural development of the Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, Brazil. Washington, USGS Prof. Paper, 641(A).
Dwarapudi S., Devi T. U., Mohan Rao S., Ranjan M. 2008. Influence of pellet size on quality and microstructure of iron ore pellets. ISIJ International, 48: 6, 768-776.
Fitton J., Goldring D. 1966. Constitution of iron pellets in relation to time and temperature of firing. Journal of the Iron
and Steel Institute, 452-459.
Fonseca M. C. 2004. Influência da distribuição granulométrica do pellet feed no processo de aglomeração e na
qualidade da pelota de minério de ferro para redução direta. Ouro Preto, Rede Temática em Engenharia de
Materiais, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Dissertação de Mestrado, 142p.
Friel J.J., Erickson E. S. 1980. Microstructure and reduction characteristics of dolomite-fluxed magnetite pellets.
Metallurgical Transactions b, 1(ib):233.
German, R.M. 1983. Fundamentals of Sintering. Ceramic and Glasses Handbook, 4: 260 a 269.
Gomes F. M. G., Paciornik S., Wagner D. T., Rouco H. V., Vieira M. B 2008. Iron Ore Pellet Characterization
Through Digital Microscopy. Comunicação técnica elaborada para o 2nd International Symposium on Iron Ore; São
Luís; Brasil. CT2008-064-00.
Graça L. M. 2015. Implicações das propriedades mineralógicas e microestruturais do minério de ferro no processo
industrial de pelotização. Departamento de Geologia, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, Tese de
Doutorado, 204p.
Graça L. M., Lagoeiro L. E., Lima R. M. F., Barbosa P. F., Meyer Machado M. 2015. Effect of the morphological types in grinding of iron-ore products. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review: An International Journal, 36:5, 324-331.
Graça L.M., Lordão, R. C., Roldão D.G. 2006. Domínios mineralógicos na superfície das minas de Fábrica. In: Simpósio Brasileiro de Minério de Ferro, 7, Ouro Preto, Anais, 2:652-658.
Graça L.M.; Alvarenga, T.F. 2009. Mineralogia de alimentação das Usinas Vale I e II. In: Seminário Brasileiro de Minério de Ferro, 10, Ouro Preto, Anais, 2:350-356.
Gröbner, N. S., Simona, D., Tomashik, V. 2008. Calcium – Iron – Oxygen. In: Iron Systems, Part 2, Springer, Berlin Heidelberg, Anais, 1:513-553.
Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol. 75, 85p
83
Hasenack N. A., Lebelle P. A. M., Kooy J. J. 1975. The induration process of pellets on a moving strand. In: Mathematical Process Models in Iron and Steelmaking. London, Metals Society, 6-16.
Jiang T., Zhang Y., Huang Z. 2008. Preheating and roasting characteristics of hematite–magnetite (H–M) concentrate pellets. Iron Making Steelmaking, 35: 1, 21-26.
Li G., Li X., Zhang Y. 2009. Induration mechanisms of oxide pellets prepared from mixed magnetite–hematite concentrates. Iron Making Steelmaking, 36: 5, 393-396.
Li G.; Jiang T.; Zhang Y.; Tang Z. 2012. Recrystallization of Fe2O3 during the induration of iron ore oxidation pellets. htpp://www.intechopen.com/booksq/recrystallization/recrystallization-of-fe2o3-during-the-induration-of-iron-ore- oxidazed-pellets.
Lloyd G.E., Farmer A.B., Mainprice D. 1997. Misorientation analysis and the formation and orientation of subgrain and grain boundarie. Tectonophysics, 279:55-78.
Lu W. K. 1990. Fluxed pellets with high coke breeze addition. In: Ironmaking Conferece Proceeding. Anais, 49: 3-11. MacPherson A.R. & Turner R.R. 1980. Autogenous grinding from test work to purchase of a commercial unit. Mineral
Processing Plant Design, SME: 279-305.
Mendes M. & Lagoeiro L. 2012. Microstructures, crystallographic fabric development and deformation mechanisms in natural hematite aggregates deformed under varied metamorphic conditions. J Struct. Geol, 40: 29-43.
Merlini M., Hanfland M., Gemmmmi M., Huotari S. 2010. Fe3+ spin transition in cafe2o4 at high pressure. American
Mineralogist, 95: 200–203.
Meyer K. 1980. Pelletizing of iron ores. Springer- Verlag, Berlin. 298p.
Mourão J.M. & Stegmiller L. 1990. Influência da estrutura dos minérios de ferro na sua moabilidade. In: encontro nacional de tratamento de minérios e hidrometalurgia, 14, Salvador, Anais, 1: 228-243.
Norma ABNT NBR ISO 3082:2011. Minérios de ferro - procedimentos de amostragem e preparação de amostras. Brasil, ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. 91p.
Norma ABNT NBR ISO 3271:2009. Minérios de ferro como insumo para alto-forno e redução direta — determinação
dos índices de tamboramento e abrasão. Brasil, ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. 7p.
Norma ABNT NBR ISO 4700:2010. Pelotas de minério de ferro como insumo para alto-forno e redução direta —
Norma ABNT NBR ISO 4701:2009. Minérios de Ferro – Determinação de distribuição granulométrica por
perneiramento. Brasil, ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. 39p.
Panigrahy S.C., Jena B.C., Rigaud M. 1990. Characterization of bonding and crystalline phases in fluxed pellets using peat moss and bentonite as binders. Metallurgical Transactions B, 21(3): 463-474.
Prior D.J., Boyle A.P., Brenker F., Cheadle M.C., Day A., Lopez G., Peruzzo L., Potts G.J., Reddy S.M., Spiess R., Timms N.E., Trimby P.W., Wheeler J., Zetterström L., 1999. The application of electron backscatter diffraction and orientation contrast imaging in the sem to textural problems in rocks. American Mineralogist, 84:1741-1759. Qiu G., Jiang T., Li H., Wang D. 2003. Functions and molecular structure of organic binders for iron ore pelletization.
colloids and surfaces A. Physicochem, 224:11-22.
Rhines F. N. 1956. Phase diagrams in metallurg: their development and application. Mc Graw-Hill (Ed)
Ribeiro, M. R. 2004. Investigação das características dos minérios de ferro da cvrd que influenciam seu
comportamento na moagem. Redemat – Rede Temática de Engenharia de Materiais, Universidade Federal de Ouro
Preto, Ouro Preto, Dissertação de Mestrado, 129p.
Rittinger Von, R. P. 1867. Textbook of mineral dressing. Ernest and Korn.
Rosière, C. A. & Chemale Jr, F. 2013. Itabiritos e minérios de ferro de alto teor do Quadrilátero Ferrífero – uma visão geral e discussão. Revista Geonomos, 8 (2).
Rosière C. A., Chemale F. 2000. Itabiritos e Minérios de Ferro de Alto Teor do Quadrilátero Ferrífero – uma visão
geral e discussão. Geonomos 8 (2): 27-43.
Rowland, C. A., Kjos D. M. 1997. Rod and ball mills. Mineral Processing Plant Design (ed. AIME), 239-278.
Sá K.G. 2003. Estudo da influência da mineralogia dos tipos de minérios da Samarco Mineração sobre a resistência a
compressão de pelotas para processos de redução direta. Ouro Preto, Rede Temática em Engenharia de Materiais,
Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Dissertação de Mestrado, 80p.
Sá K.G., Costa G.M., Vieira C.V. 2004. Efeito da composição mineralógica na resistência a compressão de pelotas de minério de ferro. Tecnologia em Metalurgia e Materiais, 1:18-22.
Sakurada R., Singh A. K., Briere T.M., Uzawa M.; Kawazoe Y. 2007. Crystal structure analysis of dicalcium silicates byab-initio calculation. In: 32nd Conference on Our World In Concrete & Structures, Singapore,
Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol. 75, 85p
85
Souza Neto A. N., Capolari L., Silva Neto P. P. 1998. Ênfase da pesquisa de minério de ferro no centro de pesquisas da cvrd. In: XXIX Seminário de Redução de Minério de Ferro - XIII Seminário de Controle Químico em Metalurgia - IX Seminário de Carboquímicos, Belo Horizonte, Anais, 1: 681–687.
Scarlett N.V.Y., Madsen I.C., Powncebya M.I., Christensenbin A.N. 2004. Situ X-ray diffraction analysis of iron ore sinter phases. J. Appl. Cryst, 37: 362-368.
Schwarzer, R. A., Field, D. P., Adams, B. L., Kumar, M., Schwartz, A. J. 2000. Present state of eléctron backscatter diffraction and prospective developments. In: Electron Backscatter Diffraction in Materials Science. New York, 1- 20.
Trindade M., Silva F. 1979. Identificação das reações de escorificação em pelotas de minério de ferro durante a queima.
Revista Metalurgia. ABM. Volume 35.
Umadevi T., Kumar P., Lobo N. F., Prabhu M., Mahapatra P. C., Ranjan M., 2011. Influence of pellet basicity (cao/sio2) on iron ore pellet properties and microstructure. ISIJ International, 51(1): 14-20.
Vieira M. G. 2011. Efeitos da Reologia de Polpa e Avaliação de Dispersantes como Aditivos de Moagem na Remoagem
de um Concentrado de Minério de Ferro. Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Minas, Universidade
Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Tese de Doutorado, 151p.
Wagner D. T., Rouco H. V., Gomes O. F. M. Paciornik; Vieira M. B. 2009. Caracterização de pelotas de minério de ferro por microscopia digital e análise de imagens. Tecnol. Metal. Mater., São Paulo, 5(4): 215-218.
HOMEPAGES PESQUISADAS:
American Mineralogist Crystal Structure Database <http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/amcsd.php> Inorganic Crystal Structure Database – ICSD <https://icsd.fiz-
karlsruhe.de/search/index.xhtml;jsessionid=BE97781E22871B616FE5C73E4954A1BC> Acta Chemica Scandinavica <http://actachemscand.dk/>