PPGEM - Programa de Pós-graduação em Engenharia Mineral
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Navegando PPGEM - Programa de Pós-graduação em Engenharia Mineral por Autor "Alves, Vladmir Kronemberger"
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Item Aprendizado de máquina aplicado à moagem de minério de ferro.(2023) Silva, Daniel Henrique Cordeiro; Lima, Hernani Mota de; Alves, Vladmir Kronemberger; Alves, Vladmir Kronemberger; Souza, Ernandes Sávio de; Bergerman, Maurício GuimarãesO aprendizado de máquina, juntamente com outras novas tecnologias, desempenha um papel significativo no advento da Indústria 4.0, impulsionando a otimização de vários processos em diversos setores, incluindo o Tratamento de Minérios. Com a crescente disponibilidade de dados de chão de fábrica, algoritmos avançados podem aprimorar a tomada de decisões e aumentar a eficiência, reduzindo custos e aumentando a lucratividade. No beneficiamento de minério, algumas das oportunidades a serem exploradas estão atreladas à utilização das ferramentas de Big Data, Machine Learning e Inteligência Artificial, e podem trazer benefícios na manutenção preditiva, previsão de teores químicos ou de propriedades físicas, bem como controle e otimização de processos e redução do consumo de energia. Especificamente para processos como a moagem, ferramentas de aprendizado de máquina tendem a ter seus ganhos potencializados se combinados com modelos matemáticos consolidados – sejam eles empíricos ou fenomenológicos, advindos do conhecimento do processo. Este trabalho explora a combinação de aprendizado de máquina com modelos de processo já estabelecidos para prever a granulometria do produto em uma planta de moagem de minério de ferro, que é o principal parâmetro de qualidade a ser monitorado. O objetivo é investigar como essas equações podem contribuir para a um desempenho melhor dos modelos preditivos, de forma a otimizar a tomada de decisão operacional na unidade. Por fim, as métricas observadas indicam boa acurácia para os modelos desenvolvidos com a inclusão de equações de processo consagradas, com grande potencial de utilização em operação. Reafirma-se, então, que a ciência de dados e os modelos preditivos são ferramentas de significante potencial valor para otimizar e melhorar a eficiência e a qualidade do processamento mineral e das operações de moagem. Eles permitem que os operadores tomem decisões assertivas e medidas proativas para a melhoria nas operações.Item Caracterização e concentração do minério de cobre da Mineração Caraíba.(2020) Barreto, Paula Bernardes; Pereira, Carlos Alberto; Pereira, Carlos Alberto; Alves, Vladmir Kronemberger; Albuquerque, Rodrigo Oscar deO conjunto de mineralizações economicamente viáveis sulfetadas de cobre da Mineração Caraíba encontra-se sob forma de lentes alongadas associadas aos corpos máficos. As ocorrências de cobre podem apresentar características geológicas variadas. A existência de sulfetos subordinados a uma matriz silicática contendo talco implica em uma complexidade maior na rota de processamento sendo necessário utilizar reagentes específicos a fim de concentrar apenas os minerais úteis por flotação, que é a principal via de concentração de sulfetos de cobre. A flotação de minerais sulfetados está restritamente correlacionada às ações dos chamados coletores sulfidrílicos, nos quais o enxofre possui papel fundamental nos mecanismos de adsorção do coletor, e outra característica está ligada às intensas oxidações que os minerais sulfetados podem sofrer e, portanto, corroborar com o baixo desempenho do processo. Primeiramente, buscou-se caracterizar a amostra do minério de cobre. Em seguida, ensaios de microflotação com a calcopirita foram processados para determinar alguns parâmetros dos testes de flotação como tempo de condicionamento e valores de pHs, além de verificar a seletividade dos coletores. Por último, após os ensaios preliminares de moagem, foram realizados ensaios de flotação em bancada utilizando diferentes tipos, dosagens e combinações de coletores, na presença de depressor e modulação de pH, com o objetivo de obter melhorias no processo de concentração dos sulfetos de cobre existentes no minério de cobre da Província Cuprífera do Vale do Rio Curaçá, Bahia. Os coletores utilizados para hidrofobização dos minerais foram um xantato e um ditiofosfinato. Na etapa de caracterização, além da calcopirita e bornita foram identificados como constituintes da ganga principalmente minerais silicáticos, como anortita, quartzo, enstatita e, além disso, confirmou a presença de talco na amostra. O teor de cobre total no minério foi de 1,78 %. Os resultados dos ensaios de flotação em bancada corroboraram os obtidos na microflotação. Em pH 10, os resultados confirmaram a importância do amil xantato de potássio na flotação do sulfeto de cobre, garantindo recuperação e teor de cobre no concentrado de 55,59 % e 22,88 %, respectivamente, para a dosagem de 25 g/t e adição de CMC. Assim como, a mistura dos coletores diisobutilditiofosfinato de sódio e xantato (1:2), com presença de CMC, alcançou um teor de cobre igual a 22,38 % e recuperação aproximada de 53,59 %. Já em pH 9, o coletor ditiofosfinato, 30 g/t, apresentou melhores resultados, obtendo o teor de cobre igual a 20,60 % e recuperação de 67,70 %, na presença de CMC. Em relação a dosagem dos coletores na flotação, os resultados utilizando a maior dosagem dos reagentes não mostraram uma variação significativa na recuperação e teor de cobre. Quanto a presença da CMC, foi possível relacionar o desempenho da flotação com o uso do depressor, uma vez que foi observado maiores teores de cobre com o emprego deste reagente. Para a concentração de CMC, verificou-se que a dosagem de 400 g/t garantiu melhor teor de cobre no concentrado, entretanto, a dosagem de 700 g/t, apesar de aumentar a recuperação, afetou adversamente o teor de útil no flotado. Os ensaios realizados com o produto do moinho de barras reproduziram maiores teores de cobre no concentrado da flotação. Já os ensaios realizados com o coletor adicionado a polpa do moinho obtiveram maiores recuperações de cobre. Ao comparar os coletores testados, o amil xantato de potássio apresentou melhor índice de seletividade. Todos os ensaios representam etapa única de flotação de desbaste. A análise dos resultados dos ensaios de flotação permitiu verificar que os teores de cobre no concentrado rougher foram maiores que o teor médio obtido pela Caraíba na etapa de desbaste, aproximadamente 12 %.Item Desenvolvimento de software para amostragem de materiais particulados.(2021) Cumena, Jacinto Tchipa Daniel; Luz, José Aurélio Medeiros da; Alves, Vladmir Kronemberger; Alves, Vladmir Kronemberger; Destro, Elton; Galery, RobertoA amostragem é uma das etapas basilares da indústria mineral, pois direciona a tomada de decisões em instalações de beneficiamento mineral. É uma das fases que apresenta alto grau de criticidade, pois decisões tomadas sobre dados amostrais errados (espécimes) direcionam a tomada de decisões erradas podendo causar prejuízos vultosos. Não obstante, é uma das etapas mais negligenciadas da indústria mineral. Com as demandas do mercado cada vez mais exigentes e com o surgimento da indústria 4.0, a indústria mineral tem passado por uma série de adaptações para fazer frente a esse novo cenário. Os desafios passam na real representatividade das amostras nas diferentes etapas da linha de produção, de como amostrar e como trabalhar o volume de dados de forma ágil diante deste novo cenário. Neste contexto o presente trabalho propõe o desenvolvimento de um software baseado na teoria de Pierre Gy. O software desenvolvido contempla a aplicação da teoria de Pierre Gy sem a calibração dos parâmetros de amostragem e com a calibração (parâmetros k e α), assim como gráficos para análise variográfica de lotes unidimensionais. Realizou-se à validação com diferentes casos disponível na literatura aplicando as diferentes metodologias, e foram retornados via software resultados ótimos comparado às fontes.Item Desenvolvimento de software para dimensionamento de espessadores convencionais.(2023) Lopes, Marcus Vinicius Cunha; Reis, Érica Linhares; Alves, Vladmir Kronemberger; Alves, Vladmir Kronemberger; Destro, Elton; Galery, RobertoA etapa de separação sólido-líquido, dentro do processamento de minérios, representa parte importante nas operações unitárias em uma usina de beneficiamento, no adensamento de polpas formadas por finos e ultrafinos. De forma prática, dentro de uma planta de beneficiamento o espessamento proporciona um condicionamento adequado para manuseio de polpas de minérios concentrados e rejeitos compostos, preparando-os para as etapas subsequentes, além de proporcionar a recuperação de água utilizada no processo e otimizar o recurso, o que também é um fator positivo na questão ambiental. Os espessadores, assim como toda a usina, precisam ser bem dimensionados pelos engenheiros, com a aplicação de técnicas de escalonamento de forma correta, para que os equipamentos operem com boa performance e de acordo com tipo de minério para o qual foram projetados. Os cálculos que mensuram dimensões de espessadores podem ser obtidos através de metodologias clássicas e embasadas com informações de ensaio de sedimentação feito em laboratório de estudo de processamento mineral. A proposta deste projeto é o desenvolvimento de um software que possibilite o dimensionamento de espessador convencional a partir de dados de um teste de sedimentação indicando o diâmetro e altura como principais parâmetros calculados dentre outros. Tal escalonamento é fundamentado no método de Talmage e Fitch no qual a projeção das retas paralelas e tangente para obtenção do tempo crítico de compactação são obtidos por modelagem matemática. Além do dimensionamento, o programa realiza um balanço de massa no espessador dimensionado a partir de parâmetros de processo obtidos no teste de sedimentação. Realizou- se sua validação através de simulação de um dimensionamento indicado em literatura clássica de tratamento de minério, obtendo então resultados satisfatórios quando comparados ao dimensionamento indicado na literatura.Item Determinação da abrasividade de jaspilitos da Serra Sul - Província Mineral de Carajás.(2022) Münch, Daiane; Lima, Rosa Malena Fernandes; Lima, Rosa Malena Fernandes; Pintaude, Giuseppe; Alves, Vladmir KronembergerA abrasividade de jaspilitos, caracterizados pela intercalação de bandas de minerais de ferro e quartzo, desempenha um papel importante no desgaste dos materiais de revestimento dos equipamentos de fragmentação. Portanto, compreender a abrasividade desses materiais é uma estratégia para reduzir os custos operacionais e selecionar materiais de revestimento mais adequados. Para avaliar o efeito da estrutura bandada na abrasividade dos jaspilitos, foi realizado o ensaio de abrasividade CERCHAR. Um planejamento fatorial foi aplicado considerando diferentes tipologias de jaspilitos e direções de ensaio: paralela às bandas de quartzo, paralela às bandas de minerais de ferro e perpendicular às bandas de minerais de quartzo e ferro. O teste de hipóteses mostrou que a diferença na abrasividade entre as bandas de minerais de ferro e quartzo é insignificante. No entanto, a diferença de abrasividade entre as bandas de minerais de ferro e a direção perpendicular é significativa. Além disso, a direção perpendicular foi a condição analisada com maior severidade no desgaste. Por meio da análise das forças normais e de atrito durante os ensaios, foi possível classificar a ocorrência de fenômenos locais. As forças normais e de atrito desestabilizam-se em situações de descontinuidades da rocha, como porosidades e superfícies de bandamento. Adicionalmente, os mecanismos de desgaste observados para todas as condições ensaiadas estão na região de transição entre o regime suave e severo de desgaste.Item Determinação da função quebra de minério em diferentes condições operacionais em escala de laboratório.(2022) Maia, Alair Corrêa; Lima, Rosa Malena Fernandes; Alves, Vladmir Kronemberger; Alves, Vladmir Kronemberger; Galery, Roberto; Montenegro, Luiz Claudio MonteiroA cominuição é um processo fundamental para as usinas de processamento mineral, garantindo a fragmentação do minério para uma vasta faixa de tamanhos inferiores. Já o moinho de bolas é um dos equipamentos mais utilizados, por trabalhar nos limites de alimentação e produto adequados à desagregação dos minerais da ganga e apresentar exequível possibilidade de escalonamento, importante diferencial, na medida em que os estudos teóricos podem ser desenvolvidos em paralelo aos testes experimentais nos laboratórios de pesquisas ou nas próprias empresas. O processo de cominuição industrial permanece pouco eficiente, apesar das evoluções nas pesquisas científicas, estas podem ser consideradas apenas incrementais. Todavia, pela robustez desta indústria, responsável por grande parte do consumo da energia elétrica global, pequenas melhorias nos equipamentos e processos podem significar grande retorno financeiro. Este trabalho traz um resumo histórico da cominuição e o seu desenvolvimento, tratando das abordagens energética e fenomenológica utilizadas para escalonar ou redimensionar os moinhos de bolas, facetando entre os modelos de Bond e do balanço populacional (PBM), este último, importante passo para a transformação da análise do processo, de uma matriz tipicamemente experimental, para uma de modelamento matemático e consequente análise computacional e simulação dos eventos de quebra. Na parte experimental, os esforços se concentraram no levantamento da Função Quebra ( ), em diferentes condições, utilizando o método BII de Austin; e a Função Seleção resolvem o PBM para moagem. Como complementação, são discutidas metodologias alternativas que, no contexto deste trabalho, devem ser consideradas ferramentas potenciais para a otimizaçao de moinhos e dos processos de cominuição: o método dos elementos discretos (DEM) e a metodologia da região atingivel (AR). Os resultados práticos mostraram que a Função Quebra possui baixa variabilidade e a sua determinação independe das condições dos testes, portanto, a sua determinação cuidadosa em laboratório é uma ótima opção para a obtenção de dados precisos para a resolução do PBM e simulação do processo de moagem por moinhos de bolas.Item Enriquecimento de finos hematíticos via flotação por carreador.(2019) Neuppmann, Pedro Henrique; Luz, José Aurélio Medeiros da; Alves, Vladmir Kronemberger; Luz, José Aurélio Medeiros da; Krüger, Fernando Leopoldo vonA flotação é uma técnica de concentração mineral amplamente conhecida. Entretanto, o aperfeiçoamento das condições deve ser estudado para o melhor desempenho da técnica. Nesse sentido, a flotação das lamas e rejeitos finos, atualmente disposta em barragens de rejeito, ainda é um obstáculo técnico e este trabalho busca compreender melhor os mecanismos de atuação de cada reagente, assim como propor melhorias nos processos atuais. Inicialmente, as propriedades de agregação do sistema foram medidas através de ensaios de potencial eletrocinético, variando–se os eletrólitos de suporte (KCl e NaNO3). Foi verificado que o nitrato de sódio é melhor para a hematita enquanto não existe diferença significativa para os demais minerais, indicando uma menor interação com os sítios específicos destes minerais. Os seguintes pontos isoelétricos foram encontrados neste trabalho: 5.3 para hematita; 1.7 para quartzo; 7.3 para dolomita. Em seguida, ensaios de dispersão foram efetuados e foi obtida uma ótima correlação entre os valores obtidos e os ensaios de potencial eletrocinético. A determinação do grau de dispersão possibilitou identificar uma forte agregação das partículas quando oleato de sódio (20 mg/L) era adicionado, assim como a alteração do ponto isoelétrico, indicando uma adsorção específica. Ensaios de microflotação foram realizados em tubo de Hallimond a fim de determinar as janelas de seletividade destes minerais. A flotabilidade da hematita e da dolomita foi alta, enquanto o quartzo permaneceu deprimido, mesmo na ausência de depressores. A faixa de pH que forneceu os melhores resultados foi entre 7 e 9. Os ensaios de flotação convencional em bancada forneceram valores baixos de seletividade e baixas recuperações, assim como esperado visto o tamanho das partículas tratadas. Foi possível avaliar a concentração mássica de sólidos, velocidade de rotação da célula, pH e a dosagem de oleato de sódio. O melhor desempenho foi obtido em pH 9 e velocidade de rotação de 1.200 rpm. Para as demais variáveis, o aumento da recuperação gera uma diminuição nos índices de seletividade. Nos ensaios convencionais de bancada, foi possível observar uma elevada flotabilidade para a goethita e baixa flotabilidade para o quartzo. Os ensaios de flotação utilizando carreador melhoraram o desempenho da flotação de finos. A utilização de hematita foi melhor que a utilização de dolomita.Item Influência da goethita no limite de umidade transportável - TML de finos de minério de ferro.(2023) Paula, Raphael Lessa de; Lima, Rosa Malena Fernandes; Ferreira, Rodrigo Fina; Lima, Rosa Malena Fernandes; Lima, Neymayer Pereira; Alves, Vladmir KronembergerO Brasil é o segundo produtor mundial de minério de ferro, tendo produzido 460 milhões de toneladas no ano de 2021. Cerca de 360 milhões de toneladas desta produção foram exportadas, principalmente, para os seguintes países: China (68%), Malásia (6,4%) e Japão (3,6%). A exportação é feita via transporte marítimo, que é regulamentado em âmbito internacional pela Organização Marítima Internacional (IMO), visando garantir a segurança das embarcações e da tripulação, devido aos riscos químico, estrutural, de estabilidade e a possibilidade de liquefação das cargas úmidas de materiais a granel transportados. Por essa razão, a umidade dos produtos embarcados de minérios, tais como finos de minério de ferro, deve ser inferior ao Limite de Umidade Transportável (TML – Transportable Moisture Limit), que corresponde à umidade em massa (base úmida) para grau de saturação de 80%. Este parâmetro pode ser obtido por meio de teste de compactação, dentre eles cita-se o teste Proctor/Fagerberg Modificado para Finos de Minério de Ferro (PFD80). O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da proporção da goethita (FeO.OH) nos resultados do Limite de Umidade Transportável (TML) de finos de minério de ferro. Para tal, foi efetuada caracterização física (análise granulométrica, massa específica e área superficial específica), química e mineralógica (microscopia ótica e difração de raios X) de duas amostras naturais de finos de minério de ferro denominadas de amostra 1 (SF1), contendo 10,70% de goethita (PPC = 1,94% ) e amostra 2 (SF2) com 53,40% de goethita (PPC = 6,13%), que foram misturadas em diferentes proporções de SF1:SF2 (100:0; 0:100; 25:75; 33:67; 50:50; 67:33; 75:25) para posterior ensaios de Proctor (PFD80) e determinação do Limite de Umidade Transportável. Pelos resultados obtidos, foi constatado que, quanto maior o teor de goethita em produtos de finos de minério de ferro, foi obtido maior valor de TML, levando em consideração uma mesma distribuição granulométrica.Item Monitoramento de estradas de uma mina em minas gerais através da ferramenta RAC (Road Analysis Control).(2022) Machado, Nayara Rilla de Souza; Luz, José Aurélio Medeiros da; Alves, Vladmir Kronemberger; Luz, José Aurélio Medeiros da; Alves, Vladmir Kronemberger; Lima, Hernani Mota de; Dutra, José Ildefonso GusmãoA mineração é uma atividade econômica importante e necessária em muitos países do mundo. Essa atividade contribui muito para a concentração de renda nacional, geração de empregos e tecnologia. Para atender ás grandes demandas de produção da indústria, as capacidades dos caminhões aumentaram significativamente, impactando as condições operacionais das estradas de mina, uma vez que foram construídas quando o porte de equipamentos era menor. As condições da superfície de uma estrada de acesso influenciam diretamente parâmetros de segurança, qualidade e custos de manutenção dos caminhões. Surge assim a ferramenta RAC (Road Analysis Control) que Trata-se de um produto de informação que permite ao supervisor monitorar as condições das estradas de transporte e otimizar o desempenho, a produtividade e a segurança dos caminhões da mineração de grande porte. Essa tecnologia contribui para reduzir os custos de reparo e manutenção. O RAC fornece feedback ao operador sobre condições das vias prejudiciais aos componentes do ativo, dando ao colaborador o poder de atuação no processo. Nesse trabalho, o principal objetivo é demonstrar o quanto essa ferramenta (RAC) contribui para o empreendimento mineiro para redução de custos, apontando uma economia de R$8,85 mil reais através do monitoramento em tempo real, analisando valores de jan/22 a abr/22.Item Reprocessamento de rejeitos sob as perspectivas de sustentabilidade e oportunidade de negócios : proposta de metodologia e estudo de caso.(2024) Silva, Evandro Costa e; Lima, Hernani Mota de; Alves, Vladmir Kronemberger; Alves, Vladmir Kronemberger; Chaves, Arthur Pinto; Luz, José Aurélio Medeiros da; Caetano, Lucio Carramillo; Bergerman, Maurício GuimarãesA mineração é uma atividade econômica essencial para a sociedade, fornecendo insumos para o desenvolvimento socioeconômico, indispensáveis para a manutenção do nível de vida, crescimento e bem-estar social. O reconhecimento da sua importância e aceitação pela sociedade, além da sua própria sustentabilidade, passam pela resolução das questões relativas à necessidade de redução da geração de rejeitos, do impacto e do risco da sua disposição, do melhor aproveitamento de recursos não renováveis, da mitigação de impactos ambientais e da reabilitação das áreas degradadas, além da redução do consumo de água e energia. O desenvolvimento e implantação de projetos de retomada e reprocessamento de rejeitos, no contexto da economia circular, de oportunidade de negócios e da responsabilidade socioambiental, pode ser visto como importante instrumento para o tratamento destas questões. Observou-se na revisão bibliográfica relativa ao tema, a predominância de trabalhos focados em etapas específicas de projetos desta natureza, tais como a caracterização dos rejeitos, o desenvolvimento de rotas de processo e de produtos ou a seleção de métodos para a lavra dos rejeitos. Notou-se, portanto, a existência de uma lacuna quanto a uma metodologia estruturada, com uma abordagem multidisciplinar e integrando as principais etapas do ciclo de vida de projetos desta natureza, desde as fases iniciais de desenvolvimento até o seu descomissionamento. O presente projeto de pesquisa apresenta uma proposta de metodologia que pretende preencher, mesmo que de forma parcial, esta lacuna. Adotando a metodologia de análise de múltiplos critérios para definição dos conceitos e objetivos, do projeto propõe, além de diretrizes gerais para o tratamento dos aspectos de natureza técnica e econômica, incluir, tratar e valorar as variáveis de caráter ambiental, social e de sustentabilidade, além de assegurar o alinhamento do projeto às estratégias da empresa, sua visão, valores e compromissos assumidos e permitir a geração de um legado positivo após a etapa de fechamento de mina. A presente pesquisa atingiu os objetivos propostos visando uma abordagem integrada e estruturada para o desenvolvimento de projetos para a retomada e reprocessamento de rejeitos, minimizando a lacuna identificada na literatura consultada deste tipo de abordagem. No estudo de caso do projeto Carvão Moatize, a aplicação da metodologia proposta resultou em um projeto com maior grau de maturidade, melhor qualidade dos produtos entregues e alinhamento estratégico.Item Separação magnética do rejeito da deslamagem da usina de beneficiamento da Serra do Sapo em Conceição do Mato Dentro, MG.(2020) Menezes, Késsius Bortolan; Reis, Érica Linhares; Rodrigues, Otávia Martins Silva; Reis, Érica Linhares; Alves, Vladmir Kronemberger; Turrer, Henrique Dias GattiA separação magnética vem ganhando destaque ao longo dos últimos anos na concentração de minérios de ferro com baixo teor e no aproveitamento de rejeitos do processamento. Embora o investimento para implementação de separadores magnéticos em uma usina de beneficiamento de minério de ferro ainda seja alto, o custo operacional é baixo e a operação destes equipamentos é simples. Além disso, o cenário atual da mineração tem mostrado cada vez mais a necessidade da eliminação de barragens de rejeitos, entre eles o rejeito da deslamagem. Este rejeito é composto, em sua maioria, por partículas ultrafinas e coloidais, com teor de ferro próximo do Run of Mine. Atualmente, cerca de 3 Mt de lama, proveniente do processo produtivo da usina de beneficiamento de minérios da Serra do Sapo, em Conceição do Mato Dentro, MG, é descartada anualmente. A recuperação do ferro contido neste material, além de contribuir para o aumento da produção, diminui o percentual de fração útil descartada. Este trabalho tem como objetivo viabilizar tecnicamente a recuperação de ferro contido no overflow da deslamagem, na fração granulométrica abaixo de 40 µm que é, atualmente, direcionada para a barragem de rejeitos. O estudo consistiu na caracterização físico-química do rejeito. Foram realizados testes no separador magnético de alta intensidade por via úmida (WHIMS), utilizando o Minimag, modelo G-340, da Gaustec, considerando diferentes configurações em termos de parâmetros operacionais e de rotas. Testes utilizando o equipamento Slon® modelo 100 (VPHGMS), da Outotec, também foram realizados visando obter não somente a concentrabilidade do rejeito da deslamagem do Minas-Rio, mas também realizando um comparativo em termos apenas de eficiência. Os melhores resultados foram obtidos para o separador magnético modelo Slon® 100 com teor de ferro no concentrado magnético de 67,06% e recuperação mássica e metalúrgica de 32,42% e 56,86%, respectivamente.