Title

ESTUDO EXPERIMENTAL E NUMéRICO DAS EMISSõES DE PARTICULADO DURANTE CARREGAMENTO DE NAVIOS DE CONCENTRADOS DE MINéRIO DE FERRO ULTRA FINO

EXPERIMENTAL AND NUMERICAL STUDY OF DUST EMISSION DURING SHIPLOADING OF FINE IRON ORE CONCENTRATES

Authorship

VIANNA, BERNARDO DE CARVALHO; PETIT, HORACIO ANDRES; FRANÇA, FELIPE FORTES; TAVARES, LUÍS MARCELO

VIANNA, BERNARDO DE CARVALHO

I am this author

PETIT, HORACIO ANDRES

I am this author

FRANÇA, FELIPE FORTES

I am this author

TAVARES, LUÍS MARCELO

I am this author

DOI

10.5151/2594-357X-42089

Downloads

Abstract

O carregamento de minérios em navios e uma das operações críticas do posto de vista ambiental devido as altas taxas de emissões fugitivas que acontecem durante o processo. A quantificação da efetividade das ações de mitigação utilizadas para amortecer as emissões não e tarefa simples. O presente trabalho estuda as emissões de material particulado durante o carregamento em navios de concentrado de minério de ferro ultra fino. Testes experimentais foram desenvolvidos em um túnel de vento visando recrear as condições dos carregamento a escala industrial no Complexo de Tubarão (Vitoria, ES, Brasil). Fluidodinâmica computacional (CFD) e o método da fase discreta (DPM) foram utilizados para simular os mecanismos de emissão. Os resultados experimentais foram comparados com os resultados numéricos e utilizados para avaliar a acurácia da metodologia computacional. A simulação do píer completo foi executada utilizando CFD-DPM, levando em conta a influência do fluxo de material no fluxo de ar. Dados resgatados durante o carregamento industrial de um minério ultra fino foram utilizados para validação do modelo, demonstrando boa representatividade dos resultados numéricos e a aplicabilidade da metodologia utilizada. Finalmente, uma tromba adaptada ao final do shiploader foi desenhada com o objetivo de diminuir as emissões de particulado durante o carregamento. Simulações foram executadas para avaliar a efetividade da tromba previamente a sua montagem, demonstrando que a redução da altura do material exposto ao fluxo de ar reduz até 46% a quantidade de material coletado no convés do navio e um 46% a quantidade total de emissões durante o carregamento.

SHIPLOADING IS ONE OF THE CRITICAL OPERATIONS IN PORT FACILITIES FROM THE ENVIRONMENTAL PERSPECTIVE DUE TO ITS HIGH FUGITIVE EMISSIONS RATES. QUANTIFYING THE EFFECTIVENESS OF ACTIONS THAT MAY BE USED TO MITIGATE DUST EMISSIONS IS, HOWEVER, NOT STRAIGHTFORWARD. THIS WORK STUDIES THE EMISSION OF FINE PARTICULATE MATERIAL DURING THE SHIPLOADING OF PELLET FEED FINES (SUPERFINE ORE). EXPERIMENTAL TESTS WERE PERFORMED IN A WIND TUNNEL USED TO RECREATE THE SHIPLOADING PROCESS TAKING PLACE IN ONE OF THE PIERS AT THE TUBARãO COMPLEX (VITóRIA, ES, BRAZIL). COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD) AND THE DISCRETE PHASE METHOD (DPM) WERE USED TO SIMULATE THE EMISSION MECHANISMS. EXPERIMENTAL RESULTS WERE COMPARED TO SIMULATION RESULTS OF THE WIND TUNNEL TESTS AND USED TO EVALUATE THE ACCURACY OF THE COMPUTATIONAL METHOD. THE SIMULATION OF THE FULL PIER WAS PERFORMED USING CFD AND THE SHIPLOADING OF SUPERFINE IRON ORE WAS SIMULATED USING THE CFD-DPM METHOD, ACCOUNTING FOR THE INFLUENCE OF THE BULK FLOW OF THE ORE BEING LOADED AND THE INDUCED AIRFLOW. DATA FROM A SHIPMENT OF SUPERFINE IRON ORE WAS GATHERED DURING FIELD CAMPAIGN AND USED FOR MODEL VALIDATION, SHOWING FAIR AGREEMENT AND DEMONSTRATING THE APPLICABILITY OF THE SIMULATION APPROACH TO ESTIMATE DUST EMISSIONS IN THIS HANDLING OPERATION. FINALLY, A TROMB ADAPTED TO THE SHIPLOADER WAS DESIGNED WITH THE AIM OF REDUCING DUST EMISSION. SIMULATIONS WERE PERFORMED TO ASSESS THE EFFECTIVENESS OF THE TROMB PRIOR TO INDUSTRIAL IMPLEMENTATION, DEMONSTRATING THAT REDUCING THE HEIGHT OF THE STREAM SUBJECT TO WIND DRAG REDUCES BY 46% THE AMOUNT OF PARTICULATE MATERIAL DROPPED ON THE SHIP DECK AND 46% IN THE AMOUNT OF TOTAL DUST EMISSION DURING THE SHIPLOADING PROCESS.

Keywords

Minério de ferro, Manuseio, Túnel de vento, CFD-DPM, Simulação

Iron ore, Handling, Wind tunnel, CFD-DPM, Simulation