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Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: Uso de machine learning na mineração: revisão de literatura e aplicação do algoritmo random forest para otimização da recuperação mássica durante o beneficiamento de ferro
Author: Oliveira, Sriratna Sousa de
First Advisor: Almeida, Emerson Rodrigo
First member of the Committee: Almeida, Emerson Rodrigo
Second member of the Committee: Ibrahim, Liliane
Third member of the Committee: Leite, William Medina
Summary: A mineração passa por mudanças importantes possibilitadas pelo desenvolvimento tecnológico exponencial das últimas décadas. Novos desafios ambientais e mudanças regulatórias fomentam a busca de ferramentas que possibilitem uma mineração mais eficaz e sustentável. Nesse contexto, a evolução dos métodos estatísticos e computacionais de inteligência artificial (IA) e machine learning (ML) são ferramentas importantes que permitem a análise massiva de dados de alta resolução e grande escala, permitindo aprimoramento de processos e aumento da produtividade. Uma aplicação pouco explorada é o uso de IA na redução de perdas durante o processo de beneficiamento. Na mineração de ferro, por exemplo, estima-se que as perdas nas usinas possam chegar a 20% e no Brasil de 20 a 40% do peso do total do minério lavrado é destinado para barragens de rejeito. Vários fatores estão relacionados a uma recuperação mássica inferior ao esperado, desde variáveis associadas ao beneficiamento na usina às associadas a composição mineralógica do sítio; no entanto, estabelecer a contribuição de cada uma dessas variáveis permanece um desafio. Assim, o objetivo deste trabalho é fazer uma revisão de literatura dos conceitos e aplicações dos métodos de ML na mineração e usar dados de um banco público para treino e teste de um algoritmo supervisionado de ML na descoberta de possíveis fatores envolvidos nas perdas e recuperação mássica de Ferro. O Ferro foi escolhido devido a sua importância para a mineração brasileira, especialmente no estado de Minas Gerais, e devido a disponibilidade de bancos de dados minerais contendo este elemento. Foi selecionado o algoritmo Random Forest (RF) e as análises foram realizadas através de códigos implementados em linguagem Python. O modelo treinado obteve acurácia geral de 74% na previsão de variáveis associadas à recuperação alta ou baixa de Ferro a partir de 13 variáveis de predição. Essa abordagem se mostrou uma forma rápida, sem custo e eficiente que pode fornecer várias informações importantes na elaboração de hipóteses relacionadas à mineração do Ferro. Ajustes no modelo podem conferir a maior acurácia esperada do RF e, o ajuste dos parâmetros de alta e baixa recuperação mássica de acordo com demandas de campo ou da indústria permitem a aplicação e ajustes do modelo aqui gerado em múltiplos contextos de pesquisa e industriais.
Abstract: Mining is undergoing important changes made possible by the exponential technological development of the last decades. New environmental challenges and regulatory changes encourage the search for tools that enable more efficient and sustainable mining. In this context, the evolution of statistical and computational methods of artificial intelligence (AI) and machine learning (ML) are important tools that allow the massive analysis of high-resolution and large-scale data, allowing process improvement and increased productivity. An underexplored application is the use of AI to reduce losses during the beneficiation process. In iron mining, for example, it is estimated that losses in Brazilian plants can reach 20% and in Brazil 20 to 40% of the weight of the total ore mined is destined for tailings dams. Several factors are related to a lower-than-expected mass recovery, from variables associated with processing at the plant to those associated with the mineralogical composition of the site, however, establishing the contribution of each of these variables remains a challenge. Thus, the objective of this work is to review the literature on the concepts and applications of ML methods in mining and use data from a public bank to train and test a supervised ML algorithm in the discovery of possible factors involved in mass losses and recovery of iron. Iron was chosen due to its importance for Brazilian mining, especially in the state of Minas Gerais, and due to the availability of mineral databases containing this element. The Random Forest (RF) algorithm was selected and the analyzes were performed using codes implemented in Python language. The trained model had an overall accuracy of 74% in predicting variables associated with high or low iron recovery from 13 prediction variables. This approach proved to be a fast, cost-effective, and efficient which can provide several important information in the elaboration of hypotheses related to iron mining. Adjustments to the model can provide the highest expected accuracy of the RF, and the adjustment of high and low mass recovery parameters according to field or industry demands allow the application and adjustments of the model generated here in multiple research and industrial contexts.
Keywords: Machine learning
Mineração
Indústria 4.0
Geologia
Análise de dados
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::GEOLOGIA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: OLIVEIRA, Sriratna Sousa de. Uso de machine learning na mineração: revisão de literatura e aplicação do algoritmo random forest para otimização da recuperação mássica durante o beneficiamento de ferro. 2022. 87 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Geologia) – Universidade Federal de Uberlândia, Monte Carmelo, 2022.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/36090
Date of defense: 13-Sep-2022
Appears in Collections:TCC - Geologia (Monte Carmelo)

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