Contact parameter estimation for DEM simulation of iron ore pellet handling

Barrios, Gabriel K.P.; Carvalho, Rodrigo M. de; Kwade, Arno; Tavares, Luís Marcelo

doi:10.1016/j.powtec.2013.01.063

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“…Outra premissa utilizada foi a de considerar os mesmos parâmetros de contato de DEM utilizados para a carga não reduzida [3]. É importante lembrar que a carga ferrífera perde resistência mecânica ao ser reduzida [6] e essa informação deve ser ponderada na interpretação dos resultados encontrados.…”

Section: Materiais E Métodosunclassified

Avaliação De Interações Entre Quebradores E Clusters Em Forno De Redução Direta Usando O Método Dos Elementos Discretos

Boechat¹,

Carvalho²,

Tavares³

2017

Tecnologia Em Metalurgia Materiais E Mineração

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ResumoAs maiores pressões e temperaturas atualmente empregadas a fim de aumentar a produtividade de fornos de DRI têm resultado em um subproduto indesejado: o aumento da geração de clusters. Estes clusters prejudicam o fluxo da carga e a permeabilidade do leito. A fim de limitar o tamanho destes aglomerados o forno MIDREX dispõe de três conjuntos de quebradores localizados em diferentes posições do forno após a redução da carga. A interação entre clusters e esses quebradores, entretanto, pode também prejudicar o fluxo da carga e aumentar a geração de finos. O trabalho utilizou o método dos elementos discretos (DEM) para avaliar as energias e forças resultantes da interação entre os clusters formados e os quebradores. A descrição dos clusters foi realizada usando o bonded-particle model, disponível no software EDEM  . Simulações mostraram que a presença de clusters altera as forças e velocidades no entorno dos quebradores que tenderiam a aumentar a geração de finos no reator. Palavras-chave: DEM; Quebradores; Cluster; Redução direta. ASSESSING INTERACTIONS BETWEEN CLUSTERS AND BURDENFEEDERS IN A DIRECT REDUCTION FURNACE USING THE DISCRETE ELEMENT METHOD AbstractThe higher pressures and temperatures currently used with the aim of increasing the productivity of DRI furnaces have resulted in an undesired byproduct: the increase in the generation of clusters. These clusters worsen the flow of the internal charge of the furnace and the permeability of the bed. In order to limit the size of these clusters, the MIDREX furnace has three sets of burdenfeeders, located in different positions inside the furnace after the region of load reduction. The presence of large clusters near these burdenfeeders affect negatively the flow of charge and can increase fines generation. The present work used the discrete element method (DEM) to estimate the energies and forces resulting from the interaction of these clusters and the burdernfeeders. The clusters structure was simulated using the bonded-particle model, available in EDEM  software. Simulations showed that the presence of clusters alters forces and velocities around burdenfeeders which would tend to increase the generation of fines in the reactor. Keywords: DEM; Burdenfeeders; Cluster; Direct reduction. AVALIAÇÃO DE INTERAÇÕES ENTRE QUEBRADORES E CLUSTERS EM FORNO DE REDUÇÃO DIRETA USANDO O MÉTODO DOS ELEMENTOS DISCRETOS INTRODUÇÃONos últimos anos, a produção de ferro esponja tem crescido no mundo e, entre os processos utilizados, o MIDREX tem tido maior destaque, sendo responsável por mais de 63%, aproximadamente 47,5 Mt, da produção mundial [1]. O forno utilizado é do tipo cuba, o qual trabalha em contracorrente com os gases de redução. Ele pode ser dividido em três zonas: zona de redução, zona de transição e zona de resfriamento. Por ser um processo que utiliza o gás como agente redutor é importante que o fluxo dos gases seja uniforme. Alguns fatores podem interferir na homogeneidade

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Section: Materiais E Métodosunclassified

Avaliação De Interações Entre Quebradores E Clusters Em Forno De Redução Direta Usando O Método Dos Elementos Discretos

Boechat¹,

Carvalho²,

Tavares³

2017

Tecnologia Em Metalurgia Materiais E Mineração

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“…Foi escolhida a região do quebrador inferior para realização das simulações pois essa é a região com menor área, bem como pelo fato da carga já estar a uma temperatura mais próxima à ambiente. Outra premissa utilizada foi a de considerar os mesmos parâmetros de contato de DEM utilizados para carga não reduzida [3]. É importante lembrar que a carga ferrífera perde resistência mecânica ao ser reduzida [6] e essa informação deve ser ponderada na interpretação dos resultados encontrados.…”

Section: Figura 3 Formato Dos Clusters Utilizados Para Simulaçõesunclassified

Avaliação De Interações Entre Quebradores E Clusters Em Forno De Redução Direta Usando O Método Dos Elementos Discretos

Boechat¹,

Carvalho²,

Tavares³

2017

Anais Dos Seminários De Redução, Minério De Ferro E Aglomeração

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ResumoAs maiores pressões e temperaturas atualmente empregadas a fim de aumentar a produtividade de fornos de DRI têm resultado em um subproduto indesejado: o aumento da geração de clusters. Estes clusters prejudicam o fluxo da carga e a permeabilidade do leito. A fim de limitar o tamanho destes aglomerados o forno MIDREX dispõe de três conjuntos de quebradores localizados em diferentes posições do forno após a redução da carga. A interação entre clusters e esses quebradores, entretanto, pode também prejudicar o fluxo da carga e aumentar a geração de finos. O trabalho utilizou o método dos elementos discretos (DEM) para avaliar as energias e forças resultantes da interação entre os clusters formados e os quebradores. A descrição dos clusters foi realizada usando o bonded-particle model, disponível no EDEM. Simulações mostraram que a presença de clusters altera as forças e velocidades no entorno dos quebradores que tenderiam a aumentar a geração de finos no reator. Palavras-chave: DEM; Quebradores; Cluster. ASSESSING INTERACTIONS BETWEEN CLUSTERS AND BURDENFEEDERS IN A DIRECT REDUCTION FURNACE USING THE DISCRETE ELEMENT METHOD AbstractThe higher pressures and temperatures currently used with the aim of increasing the productivity of DRI furnaces have resulted in an undesired byproduct: the increase in the generation of clusters. These clusters worsen of the flow of the internal charge of the furnace and the permeability of the bed. In order to limit the size of these clusters, the MIDREX furnace has three sets of burdenfeeders, located in different positions inside the furnace after the region of load reduction. The presence of large clusters near these burdenfeeders affect negatively the flow of charge and can increase fines generation. The present work used the discrete element method (DEM) to estimate the energies and forces resulting from the interaction of these clusters and the burdernfeeders. The clusters structure was simulated using the bonded-particle model, available in EDEM. Simulations showed that the presence of clusters alters the forces and velocities around burdenfeeders which would tend to increase the generation of fines in the reactor.

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“…A força de atrito tangencial segue a lei de Coulomb como exemplo em CUNDALL e STRACK [11]. Considerando o modelo de contato Hertz-Mindlin empregado no EDEM®, se apenas a gravidade é considerada como força externa, as [17,18], borracha e aço [19] obtidos por meios experimentais obtidos por diferentes autores. Os parâmetros utilizados para as simulações estão descritos na Tabela 01 a 03.…”

Section: Parâmetros Utilizados Nas Simulaçõesunclassified

Influência Do Tamanho De Partículas Para Simulação Pelo Método Dos Elementos Discretos Em Avaliação De Um Misturador Horizontal

Boechat¹,

Carvalho²

2016

ABM Proceedings

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ResumoDentre as etapas de pelotização de minério de ferro, a fase de mistura tem grande importância devido ser responsável por dar homogeneidade a aos insumos e minério que serão processados nas etapas seguintes. Desta forma ela ajuda a garantir a boa formação das pelotas verdes e seu posterior endurecimento na etapa de queima. No desenvolvimento de misturadores, o auxílio de ferramentas de simulação são uteis para o correto dimensionamento destes equipamentos. Nos últimos anos a utilização do método dos elementos discretos (DEM) tem sido implementada para este fim e por isto vários cuidados têm sido tomados para ter-se resultados compatíveis com o comportamento real das partículas. Entre os fatores que podem inviabilizar o uso do método dos elementos discretos, o tempo e capacidade de processamento computacional tem sido um dos mais impactantes. Assim, este trabalho foi desenvolvido de forma a avaliar a influência do tamanho das partículas no resultado de capacidade de mistura de um misturador horizontal. Para isto, foi feito o escalonamento do modelo de um misturador e testado dois tamanhos de partícula avaliando o comportamento da mistura ao longo do tempo e o seu índice de mistura Lacey. Como resultado, pode-se verificar que o tamanho da partícula tem influência direta no resultado da simulação e que cuidados devem ser tomados no escalonamento destas para que haja compatibilidade entre as simulações e o comportamento real do sistema. Palavras-chave: DEM; Misturador Horizontal; Tamanho de partícula. INFLUENCE OF PARTICLE SIZE IN SIMULATION BY THE DISCRETE ELEMENT METHOD TO EVALUATION OF A MIXER HORIZONTAL AbstractAmong the steps of iron ore pelletizing, mixture phase has great importance due to being responsible for providing homogeneity to intakes and iron ore to be processed in the following steps. In this way it helps to ensure proper training of green pellets and its subsequent hardening in the firing step. In The development of mixers, the aid of simulation tools are useful for correct sizing of this equipment. In recent years, the use of discrete elements method (DEM) has been implemented for this purpose and that several precautions have been taken to have findings consistent with the actual behavior of the particles. Among the factors that may hinder the use of the discrete elements method, the time and computer processing power has been one of the most impactful. This work was developed in order to evaluate the influence of particle size on the result of mixing capacity of a horizontal mixer. For this, the analysis of mixer model was made and tested two particle sizes evaluating the behavior of the mixture over time and its index Lacey mixture. As a result, it can be seen that the particle size has a direct influence on the result of the simulation and that care should be taken in staggering for compatibility between the simulations and the real system behavior.

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Contact parameter estimation for DEM simulation of iron ore pellet handling

Cited by 232 publications

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Avaliação De Interações Entre Quebradores E Clusters Em Forno De Redução Direta Usando O Método Dos Elementos Discretos

Avaliação De Interações Entre Quebradores E Clusters Em Forno De Redução Direta Usando O Método Dos Elementos Discretos

Avaliação De Interações Entre Quebradores E Clusters Em Forno De Redução Direta Usando O Método Dos Elementos Discretos

Influência Do Tamanho De Partículas Para Simulação Pelo Método Dos Elementos Discretos Em Avaliação De Um Misturador Horizontal

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