Simulação do Projeto Minas-Rio

Validação das Estratégias Operacionais do
Projeto Minas-Rio usando Ferramentas de
Simulação Computacional

Agenda

• Introdução

• Projeto Simulação

• Definições de Modelamento

• Modelo Mina

• Modelo Usina de Beneficiamento

• Modelo Mineroduto & Filtragem

• Modelo Porto

• Conclusões

• Agradecimentos

O Grupo Anglo American

• 7 unidades de negócio;

• Platina, diamante, carvão, cobre, níquel e minério de ferro;

• Cerca de 107 mil empregos em todo o mundo;

• Presente em cerca de 30 países.

Anglo American no Brasil

• Atua no Brasil desde 1973;

• Possui duas unidade de negócio no
Brasil: níquel (plantas em Niquelândia e
Barro Alto) e Minério de Ferro (Sistema
Amapá e Projeto Minas-Rio);

• O grupo também conta com negócios de
Nióbio e Fosfatos, que foram colocados
à venda em outubro de 2009;

• Conta com escritórios corporativos nas
cidades de São Paulo, Rio de Janeiro e
Belo Horizonte e escritório de exploração
mineral em Goiânia;

• Atualmente, emprega mais de 10 mil
pessoas (empregos próprios e terceiros).

Valores da Anglo American

Segurança

Preocupação e Respeito

Integridade

Responsabilidade

Colaboração

Inovação

Projeto Minas-Rio

• O maior investimento da Anglo American
no mundo: US$ 4,5 bilhões;
• Capacidade de produção: 26,5 milhões de
toneladas de pellet feed;
• Contempla:
i. Mina e usina de beneficiamento em
Conceição do Mato Dentro e
Alvorada de Minas (MG).
ii. Mineroduto de 525 km de extensão
que percorre 32 municípios
mineiros e fluminenses.
iii. Filtragem na área do Porto do Açu.
iv. Participação de 49% no terminal de
minério de ferro no Porto do Açu
(LLX detém 51%).
• 4,5 bilhões de toneladas em recursos
geológicos certificados, que garantem
operação por mais de 20 anos, com
expectativa de prolongar a operação por
mais de 40 anos.

Localização

Minas Gerais

Minas Rio mine
Espirito Santo

Belo Horizonte

Minas Rio pipeline

Açu Port
Rio de Janeiro

Localização

Project areas

Minas Gerais

BH

Quadrilátero Ferrífero

Brasil

Projeto simulação

Histórico

2007 – contratação de consultoria para desenvolvimento de um simulador
usando software de confiabilidade.

2008 – Paragon é contratada pela LLX para desenvolvimento de um modelo
para avaliação da capacidade do Porto do Açu.

2008 – Paragon foi convidada para elaborar uma proposta para
desenvolvimento de um simulador usando o software Arena que permitisse
analisar de forma integrada o Projeto Minas-Rio.

2009 – Realização de workshop Anglo American/Paragon para elaboração
da especificação do simulador do Projeto Minas-Rio.

Projeto simulação

25 pessoas envolvidas na especificação do projeto.

60 dias na preparação e aprovação da especificação técnica.

Projeto simulação

Cronologia do Projeto

Integrado
Mineroduto (2010)
e Filtragem
Usina de (2010)
Beneficiamento
Mina (2009)
(2009)

Porto
(2008)

Projeto simulação

Premissas Básicas
i. Desenvolvimento de modelos individuais dos subsistemas mina, usina
de beneficiamento, mineroduto & filtragem e porto;
ii. Os fluxos contínuos dos subsistemas foram discretizados para fins de
simulação.
iii. Os principais equipamentos existentes nos subsistemas foram
modelados, o que permitiu utilizar taxas de falhas de equipamentos
semelhantes, e que estão em operação em outras instalações de
mineração.
iv. As taxas de falhas dos equipamentos foram representadas por curvas de
distribuição estatística de MTBF (tempo médio entre falhas) e MTTR
(tempo médio de reparo).
v. As manutenções preventivas dos equipamentos segue um calendário
que estabelece quando e a duração das paradas programadas.
vi. Os modelos deveriam ser capazes de avaliar o impacto de algumas
variáveis de processo como umidade, granulometria, “work index” e %
sólidos na produtividade do sistema.

Projeto simulação

Objetivos

• Analisar de forma integrada cada fase do processo e seu
comportamento para uma produção de 24.500 kt/ano (base seca);
• Analisar o impacto de situações de exceção (falhas) na produtividade
geral do Sistema Minas Rio;
• Avaliar a estratégia de manutenção e operação;
• Avaliar a logística de chegada de insumos para atender a produção
demandada;
• Avaliar possíveis gargalos no Sistema Minas Rio e propor medidas para
eliminação e/ou mitigação;
• Avaliar o impacto da programação de navios (tipo de produto e tamanho
de navios) na produção do Sistema Minas Rio.

Projeto simulação

Organograma do Projeto

Projeto Minas Rio

Anglo American Paragon

Lider de Projeto Gestor do Projeto

Lider de Projeto
Equipe Lider de Projeto Lider de Projeto
Equipes Mina Equipe Usina Equipe Filtragem Equipe Porto Usina,Mineroduto
Mineroduto Mina Porto
, Filtragem

Equipe Equipe Equipe

Projeto simulação

Highlights

• 5 modelos matemáticos desenvolvidos em plataforma Arena.

• Modelos complexos capazes de avaliar o impacto das mais importantes
variáveis e comportamentos dos processos.

• 2 anos trabalhando para modelar todo o Projeto Minas-Rio.

• + 500 equipamentos modelados.

Projeto simulação

900000 1400

Variáveis 799.837
800000
1.200 1200
tempo de simulação (min)
700000
1000
600000 566.780
840
500000 800

400000 600

300000
400
200000
141.104
200
100000 59.986
25 31.967
18 7
0 0
Mina Usina de Mineroduto & Porto Integração
Beneficiamento Filtragem

Subsistema: Mina

MINA
Conceição do Mato
Dentro - MG

Subsistema: Usina de Beneficiamento

MINA

USINA DE
BENEFICIAMENTO

Subsistema: Usina de Beneficiamento

MINA USINA DE
Conceição do Mato BENEFICIAMENTO
Dentro - MG Conceição do Mato
Dentro - MG

Subsistema: Mineroduto e Filtragem

MINA

USINA DE
BENEFICIAMENTO

MINERODUTO E
FILTRAGEM

Subsistema: Mineroduto e Filtragem

MINA USINA DE MINERODUTO RECEBIMENTO E
Conceição do Mato BENEFICIAMENTO 525 Km através de MG e FILTRAGEM DE POLPA
Dentro - MG Conceição do Mato RJ São João da Barra - RJ
Dentro - MG

Subsistema: Porto

MINA

USINA DE
BENEFICIAMENTO

MINERODUTO E
FILTRAGEM

PORTO

Subsistema: Porto

MINA USINA DE MINERODUTO RECEBIMENTO E PORTO DO AÇU
Conceição do Mato BENEFICIAMENTO 525 Km através de MG e FILTRAGEM DE POLPA São João da Barra - RJ
Dentro - MG

Sistema Integrado

MINA

USINA DE
BENEFICIAMENTO

MINAS- RIO

MINERODUTO E
FILTRAGEM

PORTO

Sistema Integrado

MINA USINA DE MINERODUTO RECEBIMENTO E PORTO DO AÇU
Conceição do Mato BENEFICIAMENTO 525 Km através de MG e FILTRAGEM DE POLPA São João da Barra - RJ
Dentro - MG

Definições de Modelamento

INPUTS OUTPUTS
• Dados dos equipamentos de mina • Disponibilidade Física
(velocidade, capacidade, etc.) • Utilização
• Plano de lavra (relação • Produção (mina, usina de
estéril/minério, distancias, etc.) beneficiamento, mineroduto,
•Buffers (silos, pilhas, tanques, MODELOS filtragem e porto)
estoques, etc.) • Consumo de combustível
•Fluxogramas MATEMÁTICOS • Consumo de insumos (amina, amido,
• Lead time NaOH, coagulante, floculante, CO2,
• Taxa de consumo de insumos corpos moedores, etc.)
•Distribuição granulométrica • Consumo de água
•Work index • Balanço de massas e água
• Consumo de água • Volume de polpa bombeado
• Teor de ferro • Recuperação mássica e metalúrgica
•Plano de manutenção preventiva • Navios carregados
•MTBF e MTTR •
• Problemas sazonais (chuvas,
neblinas)
DRIVERS
• Controle de produção
• Controle de estados
• Estratégias operacionais
• Comportamentos de processo (ex:
umidade, granulometria, consumo de
energia, etc.)


• Os equipamentos estão sujeitos aos seguintes tipos de paradas:
manutenção corretiva: paradas aleatórias causadas por falhas
elétrica ou mecânicas.
manutenção preventiva: paradas planejadas.
paradas operacionais: paradas operacionais causadas por motivos
operacionais (sobrecarga, problemas climáticos, etc.)

• O controle de estados foi desenvolvido com o objetivo de determinar a
condição operacional dos equipamentos e cálculo de KPI’s.
1 operando

2 sem alimentação

3 bloqueado

4 parado aguardando insumos

5 parada operacional

6 manutenção corretiva

7 manutenção preventiva


Para determinar os níveis ideais de estoque, consumo de insumos, validar o
“lead time” e definir as melhores estratégias de logísitica para evitar a falta de
insumos foi modelado todo o processo de abastecimento.

Estoques de Estratégia de
Estratégia de Logística
Insumos Supply chain

• capacidade de estocagem • contratos • Lead time
• ponto de pedido • compra “spot” • Internacional (frete e
• tamanho do pedido alfândega)
• estoque inicial • Mercado local


Todos os equipamentos estão sujeitos a paradas e três tipos de paradas foram
consideradas nos modelos:

Manutenção corretiva: parada do equipamento provocada por uma
falha de origem mecânica ou elétrica.
Parada operacional: falha provocada por motivos operacionais.
Manutenção preventiva: parada do equipamento para manutenção
planejada.

Quando um equipamento para, isto causa imediatamente consequências no
processo produtivo como um todo. Os equipamentos a montante podem parar
(em estado bloqueado) porque não existe nenhum “buffer” para armazenar a
produção. Já os equipamentos a jusante podem parar (em estado sem
alimentação) porque não tem material para processar.


Parada causada por:
• Manutenção corretiva
Silo • Manutenção preventiva
• Parada operacional
Estoque de
Insumos

HPGR Transportador
Alimentador
Correia

Parada causada por:
• falta de insumos
bloqueado Sem alimentação
Surge bin

1 operando

2 sem alimentação

3 bloqueado

4 parado aguardando insumos Transportador Moinho de
Correia
5 parada operacional Bolas
6 manutenção corretiva

7 manutenção preventiva

bloqueado


Manutenção Preventiva

AREA EQUIPMENT
BRITAGEM PRIMÁRIA 0111-GR-01

Simulation time (h) Time to repair (h)
360 6.0

Remove Preventive maintenance
Add maintenance Clear all
maintenance map


Mapa de manutenções preventivas
Simulation Simulation
Time to repair (h)
time (days) time (h)
PRIMARY CRUSHING

0111-AP-01 0111-BR-01 0111-GR-01 0111-SL-01 0111-TR-01 0111-AP-02 0111-BR-02 0111-GR-02 0111-SL-02 0111-TR-02 0111-TR-03 0111-TR-04 0111-TR-05
0.4 10 10.0
15.0 360 6.0 6.0 6.0
20.0 480 6.0 6.0 6.0
30.0 720 6.0 6.0 6.0
35.0 840 6.0 6.0 6.0
40.0 960
45.0 1,080 6.0 6.0 6.0
50.0 1,200 6.0 6.0
60.0 1,440 6.0 6.0 6.0 6.0
65.0 1,560 6.0 6.0
70.0 1,680
75.0 1,800 6.0 6.0 6.0
80.0 1,920 6.0 6.0 6.0
90.0 2,160 6.0 6.0 8.0 8.0 8.0 8.0
95.0 2,280 6.0 6.0 6.0
100.0 2,400
105.0 2,520 6.0 6.0 6.0
110.0 2,640 6.0 6.0 6.0
120.0 2,880 6.0 6.0 6.0
125.0 3,000 6.0 6.0 6.0


Manutenções corretivas e paradas
operacionais

Parameter Parameter Parameter Others
MTBF Statistical distribution
"a" "b" "c" distributions
Value (h)

0111-AP-01 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 360 EXPO(360)
0111-BR-01 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 180 EXPO(180)
0111-GR-01 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 730 EXPO(730)
0111-SL-01 Constante: Igual a "a" 0 0.1 0
0111-TR-01 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 30 EXPO(30)
0111-AP-02 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 360 EXPO(360)
BRITAGEM PRIMÁRIA 0111-BR-02 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 180 EXPO(180)
0111-GR-02 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 730 EXPO(730)
0111-SL-02 Constante: Igual a "a" 0 0.1 0


Manutenções corretivas e paradas
operacionais

MTTR Statistical distribution
Value (h)

0111-AP-01 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 1 0.1 NORM(1,0.1)
0111-BR-01 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 0.5 0.1 NORM(0.5,0.1)
0111-GR-01 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 4 0.5 NORM(4,0.5)
0111-SL-01 Constante: Igual a "a" 0 0
0111-TR-01 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 0.3 0.01 NORM(0.3,0.01)
0111-AP-02 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 1 0.1 NORM(1,0.1)
BRITAGEM PRIMÁRIA 0111-BR-02 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 0.5 0.1 NORM(0.5,0.1)
0111-GR-02 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 4 0.5 NORM(4,0.5)
0111-SL-02 Constante: Igual a "a" 0 0

Saída de dados

Curvas de distribuição estatística para 0111-TR-04 (LDCB)

Cenário 1 = MTBF expo (30) e MTTR normal (0.30, 0.01)
corrective 92 LDCB - Long Distance Conveyor Belt
maintenance 276

preventive 40
maintenance 40

14
operational stop
8

stoped waiting 0
consumables 0

1.228
blocked
1.142

33
non feeding
32

7.214
running
7.134

Saída de dados

Curvas de distribuição estatística para 0111-TR-04 (LDCB)


corrective 4 Concentrate Thickener
maintenance 0

preventive 16
maintenance 16

0
operational stop
0

stoped waiting 0
consumables 0

7
blocked
0

42
non feeding
426

8.551
running
8.184

Conceitos básicos

A mina tem como objetivo principal entregar a usina de beneficiamento uma
certa quantidade de minério (R.O.M. – run of mine) com a qualidade química e
física especificada.
A operação de mina inclui atividades de perfuração e desmonte de rochas,
carregamento e transporte de minério e estéril.

As principais rotas de transporte na mina são:

Minério Britagem

Minério Pilha Pulmão

Minério Praças de carregamento e acessos

Estéril Pilha de estéril

Estéril Praças de carregamento e acessos

Modelo Mina

INPUTS OUTPUTS
• Dados dos equipamentos de mina • Disponibilidade Física
(velocidade, capacidade, tempo de • Utilização
carga, etc.) •Rendimento operacional
• Plano de lavra (relação • Movimentação (minério, estéril,
estéril/minério, distancias,
tamanho das frentes de lavra, etc.) MODELO pilha pulmão, britagem, interna, etc.)
• Consumo de combustível
• Pilha pulmão (tamanho, estratégia
de operação, etc)
MINA • Tempo de ciclo dos caminhões
• Filas nos pontos de carga e descarga
• Plano de manutenção preventiva
• Distância média de transporte
• Taxa de falhas de manutenção (minério e estéril)
(MTBF e MTTR)
• Paradas operacionais
• Estratégia de abastecimento
(consumo de combustível,
estoques, lead time)
• Desmonte de material (freqüência,
duração, probabilidade de parada
da mina, etc).
• Problemas sazonais (chuvas,
neblina, poeira)

Modelo Mina: Fluxograma

Pilha Pulmão
Movimentação
Interna

sim

Frente de Movimentação
Estéril interna? Britador 1

não

Produção
Pilha de
Estéril
sim
Britador 2
Frente de Movimentação
Minério interna? não

Caminhões não Qualidade ou fila
britadores? sim
Carregadeiras
Escavadeiras

Principais Regras

EQUAÇÃO DE DIRECIONAMENTO (MINIMIZAÇÃO)

(REM*C1)+(D*C2)+(NF*C3)+(P*106)+(PP*106)

C1 a C3 = constantes da interface

REM = critério relacionado a relação estéril/minério

D = critério relacionado a distância dos ponto de carga e descarga

NF = critério relacionamento ao número de equipamentos em fila nos pontos de
carga

P = número binário para determinação da parada da frente de lavra ou equipamento
de carga

PP = número binário para indicar que a utilização da pilha e/ou que sua fila atingiu o
máximo previsto.

Principais Regras

EQUAÇÃO DE DIRECIONAMENTO (MINIMIZAÇÃO)

(REM*C1)+(D*C2)+(NF*C3)+(P*106)+(PP*106)

Principais Regras

I. O modelo se baseia na tabela de entrada de dados na interface das frentes
de lavra e preenche o Plano de operação da mina, que segue as seguintes
premissas:
O blocos serão alternados, minério e o outro estéril;
O volume de cada bloco é definido na interface;
Cada bloco tem uma relação estéril/minério definida na interface.

Principais Regras

II. Para iniciar a montagem do primeiro plano de operação, são seguidas as
seguintes premissas:
A pilha pulmão inicia a simulação desativada e sem material;
Número de frentes que estarão ativas de acordo com a quantidade de
equipamentos disponíveis;
O tipo de material de cada frente estará relacionado ao bloco que será
lavrado primeiro;
As escavadeiras serão alocadas preferencialmente nas frentes de estéril,
e as pás carregadeiras nas frentes de minério.

Principais Regras

III. O plano é reformulado todas as vezes que ocorrer qualquer uma das
situações abaixo:
Caso o material do bloco atual sendo lavrado numa frente, tenha se
acabado;
Caso qualquer um dos equipamentos de carga entre em uma parada
corretiva ou preventiva;
Caso qualquer equipamentos de carga retorne de uma parada corretiva
ou preventiva;
Caso haja parada de infra-estrutura em uma frente de lavra que possua
uma carregadeira ou na pilha pulmão;
Caso a pilha pulmão tenha que ser acionada durante a simulação.
Caso a pilha tenha que ser desativada durante a simulação;
Caso a freqüência de reformulação do Plano, que é um parâmetro de
entrada do modelo, seja atingida.

Parâmetros do Modelo

Caminhões


Carregadeiras
e
Escavadeiras


Plano de Lavra


Pilha Pulmão

Modelo da Usina de
Beneficiamento

Modelo Usina – Fluxograma de Processo

Crushing Plant Concentrator

Recovery
Water

Pipeline

Modelo Usina de Beneficiamento

INPUTS OUTPUTS
• Dados dos equipamentos • Disponibilidade Física
industriais (vazão mássica e
• Utilização
volumétrica, fator de projeto, etc.)
•Rendimento operacional
•Fluxogramas de processo
• Produção por fase
• Consumo de água
• Recuperação mássica e MODELO • Consumo de insumos
metalúrgica por fase • Consumo de água
• Teor de ferro
USINA • Balanço de massa e água
• Granulometria (britagem primária, • Recuperação mássica e metalúrgica
peneiramento e moagem primária) global
• Work index • Estratégia de manutenção e operação
validada
• Capacidade da pilha pulmão
•Necessidade de recurso alocado na
• Plano de manutenção preventiva
pilha pulmão
• Taxa de falhas de manutenção
• Produtividade
(MTBF e MTTR)
• Impacto da granulometria, work
index e problemas sazonais na
• Estratégia de abastecimento de produtividade.
insumos (consumo de insumos,
estoques, lead time, logística, etc)
• Problemas sazonais (chuvas)

Modelo Usina - Funcionalidades

B C
A

A Controle da alimentação britagem primária

B Controle da alimentação peneiramento 1
Stockpile
C Problemas sazonais

1 by-pass da pilha pulmão


A

Jaw Crusher

Nominal feed rate
Parameter TAG Design factor (%)
(tph)

Crusher 1 0111-BR-01 610 20

Crusher 2 0111-BR-02 610 20


A

Apron Feeders

Nominal feed rate
TAG Design factor (%)
(tph)

0111-AP-01 4350 20

0111-AP-02 4350 20


A

Grizzly

TAG Statistical distribution % retained

0111-GR-01 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 14 1 NORM(14,1)

0111-GR-02 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 14 1 NORM(14,1)


B

Screening - 1º deck

TAG Statistical distribution % retained

0121-PN-01 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 13 2 NORM(13,2)





C
Seasonality issues

Parameter Value Unit

Period of weather issues occurence - start 11 month

Period of weather issues occurence - finish 3 month

Number of weather issues (rains) 150 -

Duration of weather issues (rains) 2 h

Probability to reduce the screening feed rate 100 %

Reduction factor 100 %

Modelo Usina – Saída de dados

1- PRIMARY CRUSHING

Stream 1 Stream 2 Total

Crushing Feeding t 26,642,050 27,196,350 53,838,400

t 3,717,711 3,802,926 7,520,637
Grizzly oversize
% 14.0% 14.0% 14.0%

2 - SCREENING

Stream 1 Stream 2 Stream 3 Stream 4 Total

Screening Feeding t 17,316,015 17,526,350 17,564,970 17,472,411 69,879,747

Secondary Crushing Feeding t 4,000,633 4,029,442 3,997,811 4,017,961 16,045,847

t 13,315,383 13,496,908 13,567,160 13,454,449 53,833,900
Screening Undersize
% 76.9% 77.0% 77.2% 77.0% 77.0%

Circulated load % 29.8%

Stockpile Feeding t 53,807,063

Concentrador Feeding using by-pass t 0


2 - PRIMARY GRINDING

Stream 1 Stream 2 Total

Primary Grinding Feeding t, dry basis 25,016,944 24,955,730 49,972,674

Feed Rate tph 3,168 3,160 3,164

Circulated Load % 185.7% 185.7% 185.7%

Corrective Maintenance hours h 2.5 2.5 5.0

Preventive Maintenance hours h 16.0 16.0 32.0

Operational Efficiency % 90.2% 90.2%

Work index kwh/t 7.99

F80 mm 799

P80 mm 110

Grinding Media Consumption t 12,494

NaOH Consumption t 7,496


60.000

PF-BF PF-DR Total Plant Feeding
49.973
50.000

40.000
t x 1000

30.000
24.408

20.000
13.558

10.000 10.850

0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12


surge
bin
overflow

surge
bin

2

HPGR Caustic Soda

Water

Grinding media

C Ball Mill

C Controle de consumo de energia

2 by-pass das Prensas de rolos


Consumo de Energia

Esta funcionalidade foi desenvolvida para determinar a taxa máxima de
alimentação dos moinhos primários considerando a potência disponível em
cada moinho de bolas.

 1 1 
P = Fr * wi *10* EFi *  − 
 P F80 
 80 
P = potência do moinho (kWh)
Fr = taxa de alimentação
wi = work index (kWh/t)
EFi = fatores de “Bond”
P80 = tamanho do produto (mm)
F80 = tamanho da alimentação (mm)

Modelo Usina – Parâmetros de entrada

Ball Mills

Water
Maximum power EFi Bond
TAG consumption
(kWh) factors
(m3/t)

0411-MB-01 15000 0.5 0.914

0411-MB-02 15000 0.5 0.914

Modelo Usina - Parâmetros de entrada

R.O.M. chacteristics

Process variable Statistical distribution Value Unit

Work Index (KWh/t) Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 8 0.5 NORM(8,0.5) %

F80 - HPGR running (microns) Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 800 50 NORM(800,50)

F80 - HPGR not running (microns) Constante: Igual a "a" 3000 3000

P80 - overflow of the classification Constante: Igual a "a" 110 110

Modelo Usina - Parâmetros de entrada

Process variable Statistical distribution Value Unit

Grindind media consumption rate Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 250 20 NORM(250,20) g/t

Caustic soda consumtion rate Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 150 10 6500 NORM(150,10) g/t

Modelo Usina - Saída de dados

Cenário 1: work index normal (8.0, 0.5)
Cenário 2: work index normal (9.0, 0.5)

PRIMARY GRINDING

Scenario 1 Scenario 2

Primary Grinding Feeding t, dry basis 49,972,674 46,929,732

Feed Rate tph 3,164 2,935

Circulated Load % 185.7% 185.7%

Corrective Maintenance hours h 5.0 2.1

Preventive Maintenance hours h 32.0 32.0

Scenario 1 Scenario 2

Work index kwh/t 7.99 9.01

F80 mm 799 799

P80 mm 110 110

Grinding Media Consumption t 12,494 11,733

NaOH Consumption t 7,496 7,040

Modelo Mineroduto – Informações Gerais

PS1 32 Municipios
km 0
25 em Minas Gerais
7 no Rio de Janeiro
1280 Superficiários
PS2
km 240

VS
km 347

TS
km 525

Modelo Mineroduto – Informações Gerais

CAPACIDADE: 24,5 MTA concentrado, base seca
EXTENSÃO: 525 km
INCLINAÇÃO MÁXIMA: 15%
TUBULAÇÃO: API 5L X-70 - 26/24” - 26”: 360km; 24”: 165km

TAXA DE PRODUÇÃO: 2944 ton/h a 68% sólidos

PRESSÃO DE PROJETO: 87,6 Kgf/cm² a 234,9 Kgf/cm²
ESTAÇÕES DE BOMBAS:
PS1: 8 bombas - TZPM 2000 (300,7 m3/h e 18,28 MPa)
PS2: 10 bombas - TZPM 2000 (263,1 m3/h e 20,62 MPa)

Modelo Mineroduto – Fluxograma de Processo

Thickener

PS1 – Conceição do Mato Dentro/MG – km 0

PS2 – Santo Antônio do Grama/MG – km 235

Terminal Station – São João da Barra/RJ – km 525

Filtering

VS – Tombos/MG – km 343

Modelo Mineroduto

INPUTS OUTPUTS
• Dados dos equipamentos • Volume bombeado (água e
industriais (vazão mássica e minério)
volumétrica, fator de • Massa bombeada (água e
projeto, etc.) minério)
• Fluxogramas de processo
MODELO • Disponibilidade Física
• %sólido no concentrado MINERODUTO • Utilização
bombeado • Nível médio de ocupação dos
• Densidade do minério tanques
• Tipo de produto • Produção por produto
• Vazão mínima de operação • Consumo de insumos
• Plano de manutenção • Consumo de água
preventiva • Balanço de massa e água
• Taxa de falhas de • Estratégia de manutenção e
manutenção (MTBF e MTTR) operação validada
• Paradas operacionais • Produtividade
• Estratégia de abastecimento • Volume e massa de sólidos e
de insumos (consumo de água enviado aos ponds
insumos, estoques, lead
time, logística, etc)

Modelo Mineroduto - Funcionalidades

A Controle de alimentação de polpa ou água

B Controle da vazão mínima de operação

1 by-pass para pond

B

1
A

B


A Controle de alimentação de polpa ou água
Tanques
Capacidade de Taxa de Fator de aumento
Taxa de saída de
No Descrição armazenamento enchimento do de capacidade de
água (m³/h)
(m³) tanque (m³/h) projeto (%)
1 Tanque de homogeneização e estocagem de polpa 5264 1914 1986

Consumo de insumos
No Descrição Consumo (g/t) Consumo (g/m3)

1 Soda 130.0000000

2 Coagulante 90.0000000
3 Sulfito 1.2500000

Insumos Mineroduto

Capacidade de Tempo de Tempo de Tempo de Tempo de Tempo Tempo
Ponto de Lote de Tempo de Alfandêga e Transporte
Tipo de Insumo armazenamento descarregamento Lote inicial solicitação do contratação pelo resposta do transporte transporte
pedido pedido fabricação desembaraço internacional
(t) por insumo pedido pelo suprimentos fornecedor nacional internacional
Soda SIM
200 50% 30 2 30 5 2 1 1 2 5 2

Coagulante SIM
100 50% 30 4 30 5 2 1 1 2 5 2

Sulfito SIM
30 50% 30 2 30 5 2 1 1 2 5 2


B Controle da vazão mínima de operação

Bombas de linha principal
Fator de aumento
Vazão de
No Descrição de capacidade de
operação (m³/h)
projeto (%)
1 Bomba Principal EB1 BLP 01 283.7

Vazão Mínima de Operação do Mineroduto EB1 (m³/h)
Vazão de
No Descrição
operação (m³/h)
1 Polpa 1800
2 Água 1800


1 by-pass para pond

Tanque
Capacidade de Taxa de Fator de aumento
Volume inicial do Taxa de saída de
No Descrição armazenamento enchimento do de capacidade de
tanque (m³) água (m³/h)
(m³) tanque (m³/h) projeto (%)
1 Tanque de homogeneização e estocagem de polpa 5264 5264 1914 1986

Bacia de emergência (Pond)
Fator de aumento
Capacidade do Nível de ativação Capacidade da
No Descrição de capacidade de
Pond (m3) da drenagem (%) drenagem (m3/h)
projeto (%)
1 EB2 Bacia de Emergencia 242000 50% 242000

Saída de Dados

Produção Mineroduto

Medição da produtividade Sólidos
Volume Total Volume Diário Tonelada Total Tonelada Diária
Material transportado
Transportado (m³) Transportado (m³/dia) Transportada (t) Transportada (t/dia)
Alto Forno (AF) 10,297,126.00 28,211.30 15,074,457.02 41,299.88

Redução Direta (RD) 5,804,652.00 15,903.16 8,333,362.49 22,831.13

Agua 0.00 0.00

Total 16,101,778.00 44,114.46 23,407,819.52 64,131.01

Tonelada de Material enviado para Filtragem

0 5.000.000 10.000.000 15.000.000 20.000.000 25.000.000
t
Alto Forno (AF) Redução Direta (RD)

Saída de Dados

Agitadores dos Tanques

Ocupação do Sistema de Retirada de Material dos agitadores nos Tanques
Horas Produtivas (HP) Horas improdutivas(HI) Horas de Manutenção (HM)
No Descrição Parada Manutenção Manutenção
Operando Sem Alimentação Bloqueado
Operacional Preventiva Corretiva
1 EB1 Agitador - Tanque 01 7,210.23 1,157.65 258.40 18.71 110.00 4.01

Bombas da Linha Principal

Ocupação das Bombas da Linha Principal
Horas Produtivas (HP) Horas improdutivas(HI) Horas de Manutenção (HM)
No Descrição
Parada Manutenção Manutenção
Operando Sem Alimentação Bloqueado
Operacional Preventiva Corretiva
1 Bomba Principal EB1 BLP 01 8,356.60 0.00 255.10 0.30 144.00 3.00
8 Bomba Principal EB1 BLP 08 1,079.57 7,531.63 0.00 0.30 144.00 3.50
17 Bomba Principal EB2 BLP 09 1,240.68 7,371.02 0.00 0.30 144.00 3.00
18 Bomba Principal EB2 BLP 10 10.28 8,600.42 0.00 0.30 144.00 4.00

Modelo Filtragem

Filtros
Cerâmicos Pátio de
Estocagem

Tanques

Torres
gravimétricas

Mineroduto
Espessador
Água de
Processo

Pond Emissário
Submarino

Clarificador
Estação de
Tratamento
de àgua

Modelo Filtragem

INPUTS OUTPUTS
• Dados dos equipamentos • Quantidade de minério
industriais produzido
• Fluxogramas de processo • Volume de água tratada
• Equações matemáticas que • Disponibilidade Física
reproduzam os MODELO • Utilização
comportamentos de FILTRAGEM • Nível médio de ocupação dos
processo tanques
• Densidade do minério • Produção por produto
• Tipo de produto • Consumo de insumos
• Informações sobre processo • Balanço de massa e água
de limpeza dos filtros • Estratégia de manutenção e
• Plano de manutenção operação validada
preventiva • Produtividade
• Taxa de falhas de • Volume e massa de sólidos e
manutenção (MTBF e MTTR) água enviado aos pond
• Estratégia de abastecimento
de insumos (consumo de
insumos, estoques, lead
time, logística, etc)

Modelo Filtragem - Funcionalidades

Filtros
Cerâmicos Pátio de
Estocagem
A
2

Tanques

Torres
gravimétricas

Mineroduto 1
Espessador
Água de
Processo

3
Pond Emissário
Submarino

1 Operação normal Clarificador
Estação de
2 by-pass 1
Tratamento
3 by-pass 2 de àgua

A Controle de produtividade


1 Operação normal

O uso do espessador de concentrado aumenta o %sólidos na polpa que por
conseqüência aumenta a produtividade dos filtros.

Para determinar a concentração de sólidos após o processo de espessamento
utilizamos a seguinte expressão:

“y = 0,0712x2 - 9,4674x + 384,64 “
que deve ser utilizada apenas na faixa de trabalho do mineroduto, onde:

y = a * x2 − b * x + c
y = %sólidos que será enviado aos filtros
x = %sólidos recebido do mineroduto
a, b e c = constantes


2 By pass 1

No caso de parada no espessador a polpa de minério é enviada diretamente
para os tanques que alimentam os filtros.

3 By pass 2

No caso de enchimento completo dos tanques de armazenamento de polpa, o
fluxo do mineroduto é enviado para a bacia de emergência.
Pond

Volume drenagem Volume drenagem
% perdas por Nível de ativação Volume drenagem % umidade % sólidos
Descrição TAG Volume útil (m³) (m³/h) (com (m³/h) (sem
evaporação da drenagem - líquidos minério material dragado
draga) draga)

Pond 467123 0 8 70 70 12 70


A Controle da produtividade dos filtros

A produtividade dos filtros é determinada pelo %sólidos na polpa e pelo tempo
de operação dos filtros, foram realizados testes em planta piloto para encontrar
equações matemáticas que determinem esse comportamento.



A produtividade dos filtros é determinada pelo %sólidos na polpa e pelo tempo
de operação dos filtros, foram realizados testes em planta piloto para encontrar
equações matemáticas que determinem esse comportamento.
Capacity X Operation time
1800

1700

1600
Capacity KgDS/m²h

1500

1400

y = -8,2797x + 1631,4
1300

1200

Operation time h:mm



Utilizando os dois comportamentos de processo anteriores, chegamos a
função composta descrita abaixo:

P = c1 * x + c2 −c3 *tl
P = Produtividade do filtro (tph)
c1,c2 e c3 = constantes
x = %solidos
tl = tempo de operação após a última lavagem
(h)


330 "Ceramec" Filters Feed Rate

320

310

300
tph

290

280

270

260


Time between Time to washing
Equipment TAG % Moisture
washing (hours)

Filtro1 2211-FL-01 8.0

Filtro2 2211-FL-02 8.0

Filtro3 2211-FL-03 8.0

Filtro4 2211-FL-04 8.0

Filtro5 2211-FL-05 8.0

Filtro6 2211-FL-06 8.0
12 1
Filtro7 2211-FL-07 8.0

Filtro8 2211-FL-08 8.0

Filtro9 2211-FL-09 8.0

Filtro10 2211-FL-10 8.0

Filtro11 2211-FL-11 8.0

Filtro12 2211-FL-12 8.0

Modelo Filtragem - Resultados

Produção Filtragem

Medição da produtividade
Parâmetro Valor Unidade

Minério
Massa de minério recibida pelo mineroduto 23,407,819.52 t
Massa de minério enviada da filtragem ao pátio 23,043,902.82 t
Massa de minério enviada do mineroduto ao Pond 384,122.31 t
Massa de minério enviada da filtragem ao pátio (Base Úmida) 25,047,720.46 t
Massa enviada do Pond ao patio 78,392.31 t
Massa de minério total transportada ao pátio 23,043,902.82 t

Água
Água enviada ao Pond 205,202.95 m³
Volume de água saída de ETA 576,345.00 m³
Volume de água enviado ao processo 1,459,899.75 m³
Volume de água enviado ao emissário submarino 6,184,975.33 m³
Água contida no pellet feed enviada ao pátio 2,103,955.03 m³
Volume total de água transportada 10,530,378.07 m³

Modelo Filtragem - Resultados

13
Corrective Maintenance 13
13
52
Preventive Maintenance 52
52
668
Washing 668
668
0
Waiting washing 0
0
8
Operational shutdown 8
8
372
Blocked 371
378
231
Non Feeding 879
944
7.416
Running 6.769
6.697

Modelo Pátio / Porto

51% 49%


• Ponte de 3 km de extensão;

• Quatro berços dedicados ao
minério de ferro e pelos quais serão
movimentados até 100 milhões de
toneladas de minério de ferro do
produto por ano;

• Profundidade de 21 metros e
expansão para 26 metros;

• Navios de grande porte de até 220
mil toneladas


• Calcular a capacidade de produção do
Porto a partir de parâmetros operacionais
e de manutenção definidos.

• Mensurar o impacto em detalhes
operacionais na capacidade de embarque
do Porto

• Estudar a programação de navios
analisando impacto do projeto no tempo de
espera para conclusão do embarque.

• Verificar se o parque industrial projetado
atenderia as demandas de exportação
acordadas.

Conclusões

Os resultados dos cenários simulados estão sendo utilizados na identificação
prévia de condições operacionais ainda na fase de projeto, tornando possível :

• Identificação de gargalos e ações para mitigação;
• Validação de estratégias operacionais e de manutenção;
• Validação dos balanços de massa e de água;
• Avaliação da estratégia de logística de insumos baseada nos consumos
requeridos;
• Estudo da programação de navios analisando o impacto na produtividade do
porto.

Agradecimentos

Aproveitamos esta oportunidade para agradecer a Fernando Lage, idealizador
e principal patrocinador deste projeto junto a Anglo American. Seu apoio e
suporte foi fundamental.

A Paragon pelo compromisso e comprometimento na conclusão do projeto,
visto os diversos desafios que foram encontrados durante o projeto. Construir
um modelo com mais de 700.000 variáveis foi um tarefa extremamente
desafiadora.

E não poderia deixar de agradecermos em especial ao Isac e Johanna que
estiverem junto conosco durante estes 2 anos de projeto.

Phone 55 11 3849 8757
Fax 55 11 3845 4967

contato@paragon.com.br
www.paragon.com.br

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