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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2019.tde-20032020-100459
Document
Author
Full name
Gustavo Ferreira Correia
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Chaves, Arthur Pinto (President)
Ferreira, Rodrigo Fina
Marinho, Fernando Antonio Medeiros
Title in English
Bauxite mining and shipping: transportable moisture limit (TML) tests and further cargo assessments for safe shipping.
Keywords in English
Bauxite
Cargo classification
Design of experiments
Particle size distribution
Safe shipping
Solid bulk cargo
Transportable moisture limit
Abstract in English
Solid bulk cargoes relatively fine and wet may become unstable during ocean voyages and put a risk to the stability of the ship and life of the crew. To prevent instabilities related to the moisture of the cargo, the international regulation on maritime transportation establishes that certain cargoes can only be shipped if its moisture is below the so-called transportable moisture limit (TML), a regulatory parameter determined in a laboratory test to provide the maximum moisture content of the cargo to assure safe shipping. In 2015, the loss of lives and ship related to instability of wet and fine bauxite cargo under adverse sea conditions led to amendments on relevant bauxite shipping regulations. The Proctor/Fagerberg test method is widely used to determine the TML of solid bulk cargoes. Recent studies have led to improvements in test apparatus and procedures to Proctor/Fagerberg test to make it more suitable and reliable on the TML determination of specific cargoes. This study applied changes on the original Proctor/Fagerberg test and analyzed the effect of variables (compaction energy, type of bauxite and top size) on the TML determination of bauxites. All variables analyzed showed influence on TML results and the level of compaction energy provided by different compaction hammers was the single variable with the highest effect. By the light of joint research carried by bauxite industry players, it was developed a particle size criterion to distinguish between finer bauxites that may exhibit instabilities due to moisture and coarser bauxites that may not present such risk. The borderline defined is 30% in weight passing 1 mm and 40% in weight passing 2.5 mm. The fundamentals behind the particle size criterion developed are presented, while their implementation, adequacy, and relevance for the safety of bauxite shipping are discussed. Finally, a study case of bauxite cargo classification for shipping in accordance with the aforementioned particle size criterion is presented. A particle size distribution database of nearly 500 bauxite shipments since 2015 was analyzed to verify the variation in particle size distributions, the likelihood of variation in cargo classification and relevant practices to assure safe and compliant shipping.
Title in Portuguese
Mineração e embarque de bauxita: testes de limite de umidade transportável (TML) e estudos da carga para segurança dos embarques.
Keywords in Portuguese
Bauxita
Carga sólida à granel
Classificação de carga
Distribuição granulométrica
Limite de umidade transportável
Planejamento experimental
Transporte marítimo (Segurança)
Abstract in Portuguese
Cargas sólidas a granel relativamente finas e úmidas podem se tornar instáveis durante o transporte oceânico, colocando a estabilidade do navio e a vida da tripulação em risco. Para evitar instabilidades provocadas por umidade da carga, a regulamentação internacional em transporte marítimo estabelece que certas cargas só podem ser embarcadas se sua umidade estiver abaixo do transportable moisture limit (TML), um parâmetro regulatório determinado em testes laboratoriais para se obter o máximo de umidade que poderá estar contida na carga para garantir a segurança do transporte marítimo. Em 2015, a perda de vidas e navio devido à instabilidade de carga de bauxita fina e úmida em condições adversas de navegação levou a alterações na regulamentação pertinente ao transporte marítimo de bauxita. O método de teste Proctor/Fagerberg é largamente utilizado para determinar o TML de cargas sólidas a granel. Estudos recentes levaram a ajustes em aparatos de teste e procedimentos do teste Proctor/Fagerberg para torna-lo mais adequado e confiável para a determinação do TML de cargas específicas. Este estudo aplicou mudanças no teste Proctor/Fagerberg original e analisou o efeito de variáveis (energia de compactação, tipo de bauxita e top size) na determinação do TML de bauxitas. Todas as variáveis analisadas apresentaram influência nos resultados de TML e a energia de compactação obtida a partir de diferentes soquetes de compactação foi a variável com maior efeito. À luz da pesquisa conjunta desenvolvida por atores da indústria da bauxita, foi estabelecido um critério granulométrico para distinguir bauxitas finas que podem apresentar instabilidades devido à umidade e bauxitas mais grossas que não apresentam tal risco. O limite definido foi 30% em peso passante em 1 mm e 40% em peso passante em 2.5 mm. Os fundamentos que sustentam o critério granulométrico definido são apresentados, enquanto se discute sua implementação, adequação e relevância para a segurança dos embarques de bauxita. Por fim, um estudo de caso de classificação de carga de bauxita para embarque de acordo com o critério granulométrico em questão é apresentado. Uma base de dados de distribuição granulométrica de cerca de 500 embarques de bauxita desde 2015 foi analisada para se verificar a probabilidade de variação de classificação da carga, bem como as práticas relevantes para a garantia da segurança e conformidade dos embarques.
 
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Publishing Date
2021-10-27
 
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