Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/31237
Type: Monografia (especialização)
Title: Análise multivariada para estudo de um processo industrial de concentração de minério de ferro
Authors: Altieres Marçal Frade
First Advisor: Luiz Henrique Duczmal
Abstract: Em processos industriais, os padrões e qualidades dos produtos podem ser avaliados com base em várias respostas do processo. A partir de condições pré-determinadas do processo, deve-se garantir padrões estabelecidos para as matérias primas, evitando-se variações significativas, motivo pelo qual devem ser controlados desempenho e qualidade ao longo de toda a cadeia de produção. Dentro do processo, podem ser encontradas centenas de variáveis explicativas, com respectivos níveis adotados, ou naturalmente estabelecidos. Em função destas inúmeras possibilidades, a avaliação e obtenção de respostas de processos tornam-se mais difíceis. No caso da indústria da mineração, que é dotada de complexos sistemas de valorização das reservas minerais, originando produtos que constituirão matérias primas para as mais diversas indústrias de base, nos deparamos com processos e sistemas tão complicados como os de qualquer outra indústria. Assim, os processos de valorização de reservas minerais são difíceis de lidar em termos de variabilidade dos minérios que alimentam as usinas e escala de massa processada. Nestes processos, as variáveis explicativas podem chegar facilmente às centenas, às quais são ligadas a uma mesma resposta de processo. O estudo de caso, aqui apresentado, é relativo ao processo industrial de uma empresa de mineração de minério de ferro no município de Itabirito, em Minas Gerais, na qual o processo industrial conta com diversas operações unitárias, ou etapas de processamento. Neste trabalho, foi avaliado o sistema produtivo de bens minerais, dedicado à produção de insumos para a indústria siderúrgica. Este sistema produtivo realiza a concentração do mineral útil (minerais de ferro, hematita ou goethita, por exemplo) para obtenção de ferro metálico. Uma das ferramentas estatísticas utilizadas foi a análise multivariada (k-médias), a qual foi direcionadora de testes de laboratório para validar hipóteses formuladas ao longo das análises de processo e de melhorias no padrão industrial. O problema focado foi a produção de produto mineral, que mateira prima para obtenção de ferro metálico, com um nível do contaminante sílica acima do especificado pelo cliente, consistindo em uma falha de produção (defeito). Esta falha leva a uma perda de produção, pois o produto com alto nível de contaminante é segregado, afetando, diretamente, o resultado final da empresa, sua receita e o atendimento aos clientes. O objetivo deste trabalho, portanto, consistiu em identificar as prováveis causas de contaminação do produto, visando evitar que a falha ocorra e, consequentemente, promover maior recuperação da massa de mineral útil como produto. Para a base da avaliação, foi elaborado o mapeamento do processo industrial visando a extração das informações pertinentes para organização do banco de dados e seu conteúdo. As informações disponíveis no banco de dados foram provenientes de centenas de sensores distribuídos nos diversos equipamentos da usina, bem como de resultados de amostragens periódicas realizadas na planta industrial, as quais são insumos para a determinação química e física do minério em fluxos de entrada e saída dos processos de usina. Esta etapa do estudo permitiu a visualização das respostas de cada processo com as variáveis explicativas correspondentes. O processo industrial responsável pela resposta associada ao teor de contaminante sílica no produto é associado a pelo menos 50 variáveis. Para controlar estas variáveis, diversas ações são requeridas, perpassando desde atividades realizadas automaticamente pelos equipamentos até a aplicação de ferramentas estatísticas para obtenção dos melhores parâmetros de processo. As análises realizadas permitiram concluir que o controle de tal processo é complicado de ser avaliado rapidamente através somente dos sentidos dos técnicos de processos, até mesmo dos mais experientes. Justifica-se então a necessidade de adoção de um direcionamento metodológico completo para diligenciar ações que alterem os parâmetros das variáveis e permitam a melhoria do processo.
Abstract: In industrial processes, product standards and qualities can be assessed based on various process responses. From predetermined process conditions, established standards for raw materials should be ensured, avoiding significant variations, therefore performance and quality should be monitored throughout the production chain. Within the process, hundreds of explanatory variables can be found, with respective adopted levels, or naturally established. In the light of these many possibilities, it is more difficult to assess and obtain responses from processes. In the case of the mining industry, which is endowed with complex systems for valuing mineral reserves, originating products that will constitute raw materials for the most diverse basic industries, we are faced with processes and systems as complicated as any other industry. Thus, the processes for valuing mineral reserves are difficult to deal with in terms of the variability of the ores that feed the mills and scale of processed mass. In these processes, the explanatory variables can easily reach hundreds, to which they are linked to the same process response. The following study, is related to the industrial process of an iron ore mining company in the municipality of Itabirito, in Minas Gerais, in which the industrial process has several unitary operations, or stages of processing. In this work, it was evaluated the productive system of mineral goods, dedicated to the production of inputs for the steel industry. This productive system performs the concentration of the useful mineral (iron minerals, hematite or goethite, for example) for obtaining metallic iron. One of the statistical tools used was the multivariate analysis (k-means), which was a guide of laboratory tests to validate hypotheses formulated along process analysis and improvements in the industrial standard. The problem focused was the production of mineral product, which raw material for obtaining metallic iron, with a level of silica contaminant above that specified by the customer, consisting of a production failure (defect). This failure leads to a loss of production, because the product with a high level of contaminant is segregated, directly affecting the company’s final result, revenue and customer service. The objective of this study, therefore, was to identify the probable causes of contamination of the product, in order to prevent the failure from occurring and, consequently, promote greater recovery of the useful mineral mass as a product. For the basis of the evaluation, the mapping of the industrial process was developed to extract the relevant information for the organization of the database and its contents. The information available in the database came from hundreds of sensors distributed in the plant’s various equipment, as well as from the results of periodic sampling at the plant, which are inputs for chemical and physical determination of the ore in flows of input and output of the power plant processes. This phase of the study allowed the visualization of the responses of each process with the corresponding explanatory variables. The industrial process responsible for the response associated with the content of silica contaminant in the product is associated with at least 50 variables. To control these variables, several actions are required, ranging from activities automatically performed by the equipment to the application of statistical tools to obtain the best process parameters. The analyses carried out allowed us to conclude that the control of such a process is complicated to be quickly evaluated through the senses of the process technicians, even the most experienced ones. It is then justified the need to adopt a complete methodological direction to undertake actions that change the parameters of the variables and allow the improvement of the process.
Subject: Estatística
Análise multivariada
Companhias de mineração - Minas gerais
Controle de processo - Métodos estatísticos
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE ESTATÍSTICA
metadata.dc.publisher.program: Curso de Especialização em Estatística
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/31237
Issue Date: 14-Dec-2018
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