Title

Simulação Avançada do Manuseio de Granéis: Aprimoramentos Metodológicos para Previsão da Degradação Mecânica de Materiais Granulares

Advanced simulation of bulk solids handling: Methodological improvements for predicting the mechanical degradation of granular materials

Authorship

HONIGBAUM, BERNARDO; CARVALHO, RODRIGO MAGALHÃES DE

HONIGBAUM, BERNARDO

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CARVALHO, RODRIGO MAGALHÃES DE

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DOI

10.5151/2594-357X-44367

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Abstract

No processamento mineral, o manuseio de granéis constitui uma etapa fundamental da cadeia de suprimentos do setor. A degradação mecânica do material, bem como a geração de finos, podem afetar significativamente o desempenho e a eficiência dos equipamentos envolvidos nessas operações. Embora existam metodologias capazes de estimar a quebra de partículas nesses ambientes por meio de simulações utilizando o Método dos Elementos Discretos (DEM), ainda permanecem lacunas relacionadas à representação dos mecanismos físicos responsáveis pela degradação durante o manuseio. Nesse contexto, o presente trabalho propõe aprimoramentos metodológicos na aplicação da simulação avançada do manuseio de graneis para a previsão da degradação mecânica de materiais granulares a partir de simulações DEM. Para isso, foram implementados algoritmos para o cálculo do ângulo de impacto, da energia efetivamente transferida às partículas e da energia mínima necessária para a ocorrência de abrasão. Com o objetivo de validar a metodologia proposta, foram realizados experimentos de degradação em laboratório utilizando briquetes de carvão vegetal submetidos a condições representativas de operações de manuseio. Os resultados demonstraram que a inclusão dos mecanismos de transferência de energia e da dependência do ângulo de impacto aumentou significativamente a capacidade preditiva do modelo em relação às versões anteriores.

Bulk solids handling constitutes a fundamental stage in the mineral processing supply chain. Material degradation, as well as the generation of fines, can significantly affect the performance and efficiency of the equipment involved in these operations. Although methodologies capable of estimating particle breakage in such environments through simulations based on the Discrete Element Method (DEM) have been developed, important gaps still remain regarding the representation of the physical mechanisms responsible for degradation during handling operations. In this context, the present work proposes methodological improvements to advanced simulation of bulk solids for predicting the mechanical degradation of granular materials based on DEM simulations. To this end, algorithms were implemented to calculate the impact angle, the energy effectively transferred to particles, and the minimum energy required for abrasion to occur. To validate the proposed methodology, laboratory-scale degradation experiments were conducted using charcoal briquettes subjected to conditions representative of bulk solids handling operations. The results demonstrated that incorporating energy transfer mechanisms and impact-angle dependency significantly improved the predictive capability of the model compared with previous versions.

Keywords

Degradação durante manuseio, Simulação avançada do manuseio de granéis, Quebra de partículas, Método dos elementos discretos (DEM)

Bulk solids handling, Particle degradation, Particle breakage, Discrete Element Method (DEM)