BR102018006895A2 - Dry ore concentration system and process - Google Patents

Abstract

sistema e processo para concentração de minério a seco. a presente invenção está relacionada ao processamento de minério a seco. nesse cenário, a presente invenção provê um processo para concentração de minério a seco, compreendendo pelo menos uma etapa de moer o minério a seco e pelo menos uma etapa de classificação a seco de pelo menos parte do minério através de pelo menos uma peneira de alta frequência. a invenção ainda provê um sistema para concentração de minério a seco, compreendendo meios para moer o minério e meios para classificação a seco de pelo menos parte do minério, em que os meios para classificação são pelo menos uma peneira de alta frequência.system and process for dry ore concentration. The present invention relates to dry ore processing. In this scenario, the present invention provides a process for dry ore concentration comprising at least one step of grinding the dry ore and at least one step of dry sorting of at least part of the ore through at least one high sieve. frequency. The invention further provides a dry ore concentration system comprising ore grinding means and dry grading means of at least part of the ore, wherein the grading means is at least a high frequency sieve.

Description

(54) Título: SISTEMA E PROCESSO PARA CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIO A SECO (51) Int. Cl.: C22B 1/00; B02C 19/00; B02C 23/08; B02C 23/14; B03C 1/00 (73) Titular(es): VALE S.A.(54) Title: SYSTEM AND PROCESS FOR CONCENTRATION OF DRY ORE (51) Int. Cl .: C22B 1/00; B02C 19/00; B02C 23/08; B02C 23/14; B03C 1/00 (73) Owner (s): VALE S.A.

(72) Inventor(es): JOAQUIM DONIZETTI DONDA; MICHELLE LACERDA SALES MARQUES (85) Data do Início da Fase Nacional:(72) Inventor (s): JOAQUIM DONIZETTI DONDA; MICHELLE LACERDA SALES MARQUES (85) National Phase Start Date:

05/04/2018 (57) Resumo: SISTEMA E PROCESSO PARA CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIO A SECO. A presente invenção está relacionada ao processamento de minério a seco. Nesse cenário, a presente invenção provê um processo para concentração de minério a seco, compreendendo pelo menos uma etapa de moer o minério a seco e pelo menos uma etapa de classificação a seco de pelo menos parte do minério através de pelo menos uma peneira de alta frequência. A invenção ainda provê um sistema para concentração de minério a seco, compreendendo meios para moer o minério e meios para classificação a seco de pelo menos parte do minério, em que os meios para classificação são pelo menos uma peneira de alta frequência.05/04/2018 (57) Summary: SYSTEM AND PROCESS FOR CONCENTRATION OF DRY ORE. The present invention is related to dry ore processing. In this scenario, the present invention provides a process for dry ore concentration, comprising at least one dry grinding step and at least one dry sorting step of at least part of the ore through at least one high-grade sieve. frequency. The invention further provides a system for dry ore concentration, comprising means for grinding the ore and means for dry sorting at least part of the ore, wherein the means for sorting is at least a high frequency sieve.

/ 7 “SISTEMA E PROCESSO PARA CONCENTRAÇÃO DE MINÉRIO A SECO”/ 7 “SYSTEM AND PROCESS FOR DRYING ORE CONCENTRATION”

CAMPO DA INVENÇÃO [0001] A presente invenção está relacionada ao processamento de minério. Mais particularmente, a presente invenção está relacionada a processos de concentração de minério a seco.FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention is related to the processing of ore. More particularly, the present invention relates to dry ore concentration processes.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [0002] Uma instalação de concentração de minério é uma unidade capaz de realizar a separação e o processamento do material de forma a separar a fração com alta concentração de ferro da fração composta dos demais materiais. Essa instalação é composta de uma ou mais unidades de operação, sendo normalmente instalações de larga escala capazes de processar milhares de toneladas de minério por dia.BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] An ore concentration facility is a unit capable of separating and processing the material in order to separate the fraction with a high concentration of iron from the fraction composed of the other materials. This facility is made up of one or more operating units, usually large-scale facilities capable of processing thousands of tons of ore per day.

[0003] Atualmente, o processamento do minério é realizado parcialmente à umidade natural e parcialmente úmido. O processo à umidade natural ocorre normalmente na mineração (extração do minério na mina) até a operação de peneiramento e britagem. As etapas úmidas do processamento são normalmente iniciadas na moagem, onde são adicionadas grandes quantidades de água.[0003] Currently, the processing of the ore is carried out partially to natural humidity and partially humid. The process for natural moisture normally occurs in mining (extraction of the ore in the mine) until the screening and crushing operation. The wet processing steps are usually started at the mill, where large amounts of water are added.

[0004] O processo mais comum de concentração, capaz de processar grandes quantidades de minério, é a flotação, realizada em células mecânicas ou colunas de flotação. A flotação requer um estágio de deslamagem que consiste na extração dos ultrafinos (naturais ou gerados no processo de moagem). Essa etapa requer grandes quantidades de água, bem como o deslocamento do material não aproveitado para barragem de rejeitos.[0004] The most common concentration process, capable of processing large quantities of ore, is flotation, carried out on mechanical cells or flotation columns. Flotation requires a de-lamination stage that consists of the extraction of ultrafines (natural or generated in the grinding process). This step requires large amounts of water, as well as the displacement of material not used for tailings dam.

[0005] Em vista do evidente impacto ambiental causado pela utilização de grandes quantidades de água no processamento do[0005] In view of the evident environmental impact caused by the use of large amounts of water in the processing of

Petição 870180027386, de 05/04/2018, pág. 7/17Petition 870180027386, of 04/05/2018, p. 7/17

2/ Ί minério, técnicas alternativas de processamento vem sendo estudadas, dentre elas o processo de concentração a seco.2 / Ί ore, alternative processing techniques have been studied, among them the dry concentration process.

[0006] O documento BR112015009205-5, por exemplo, revela um processo de concentração de minério de ferro a seco que soluciona os inconvenientes acima apontados.[0006] The document BR112015009205-5, for example, reveals a dry iron ore concentration process that solves the above mentioned inconveniences.

[0007] Entretanto, apesar de ambientalmente vantajoso, o processo descrito no documento BR112015009205-5 é um processo bastante custoso, pois depende da utilização de classificadores pneumáticos dinâmicos para classificação do circuito de moagem. Tais equipamentos, além de caros, consomem muita energia no processo de separação do minério. Além disso, devido à altura dos classificadores, é necessária a utilização de elevadores para transporte do minério até a entrada dos classificadores. Como é sabido, os elevadores, especialmente os elevadores de caneca, demandam um cuidado especial em sua operação e geram manutenção frequente. [0008] Assim, o processo de concentração a seco de minério, apesar de ambientalmente sustentável, ainda é pouco viável economicamente quando comparado com os processos úmidos. Portanto, há no estado da técnica a necessidade de melhorias no processo a seco que o tornem economicamente vantajoso.[0007] However, despite being environmentally advantageous, the process described in document BR112015009205-5 is a very expensive process, as it depends on the use of dynamic pneumatic classifiers for classifying the grinding circuit. Such equipment, in addition to being expensive, consumes a lot of energy in the ore separation process. In addition, due to the height of the classifiers, it is necessary to use elevators to transport the ore to the entrance of the classifiers. As is known, elevators, especially mug elevators, require special care in their operation and generate frequent maintenance. [0008] Thus, the dry ore concentration process, although environmentally sustainable, is still not economically viable when compared to wet processes. Therefore, there is a need in the state of the art for improvements in the dry process that make it economically advantageous.

[0009] Como será mais bem detalhado a seguir, a presente invenção visa a solução dos problemas do estado da técnica acima descrito de forma prática e eficiente.[0009] As will be further detailed below, the present invention aims to solve the problems of the state of the art described above in a practical and efficient way.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0010] A presente invenção tem por objetivo principal prover um sistema e um processo para concentração de minério a seco que dispense a necessidade de classificadores pneumáticos dinâmicos, tornando o processo de concentração de minério a seco economicamente viável.SUMMARY OF THE INVENTION [0010] The main objective of the present invention is to provide a dry ore concentration system and process that dispense with the need for dynamic pneumatic classifiers, making the dry ore concentration process economically viable.

Petição 870180027386, de 05/04/2018, pág. 8/17 [0011] De forma a alcançar o objetivo acima descrito, a presente invenção provê um processo para concentração de minério a seco, compreendendo pelo menos uma etapa de moer o minério a seco e pelo menos uma etapa de classificação a seco de pelo menos parte do minério através de pelo menos uma peneira.Petition 870180027386, of 04/05/2018, p. In order to achieve the aforementioned objective, the present invention provides a process for dry ore concentration, comprising at least one dry grinding step and at least one dry sorting step. least part of the ore through at least one sieve.

[0012] A presente invenção também provê um sistema para concentração de minério a seco, compreendendo meios para moer o minério e meios para classificação a seco de pelo menos parte do minério, em que os meios para classificação são pelo menos uma peneira.[0012] The present invention also provides a dry ore concentration system, comprising means for grinding the ore and means for dry sorting at least part of the ore, wherein the means for sorting is at least one sieve.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [0013] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência à figura anexa e seus respectivos números de referência.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES [0013] The detailed description presented below makes reference to the attached figure and its respective reference numbers.

[0014] A figura 1 ilustra um fluxograma do processo para concentração de minério a seco de acordo com a concretização preferencial da presente invenção.[0014] Figure 1 illustrates a process flow chart for dry ore concentration according to the preferred embodiment of the present invention.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0015] Preliminarmente, ressalta-se que a descrição que se segue partirá de uma concretização preferencial da invenção. Como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, no entanto, a invenção não está limitada a essa concretização particular.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0015] Preliminarily, it is emphasized that the description that follows will start from a preferred embodiment of the invention. As will be apparent to any person skilled in the art, however, the invention is not limited to that particular embodiment.

[0016] A figura 1 ilustra um fluxograma do processo para concentração de minério a seco de acordo com a concretização preferencial da presente invenção. Como pode ser observado, o processo da presente invenção compreende pelo menos uma etapa de moer o minério a seco. A etapa de moagem a seco pode ser feita em moinhos de bolas, prensa de rolos (HPGR) ou moinho vertical de rolos (MVR).[0016] Figure 1 illustrates a process flow chart for dry ore concentration according to the preferred embodiment of the present invention. As can be seen, the process of the present invention comprises at least one step of grinding the ore dry. The dry grinding step can be done in ball mills, roller press (HPGR) or vertical roller mill (MVR).

[0017] Preferencialmente, antes da etapa de moer o minério,[0017] Preferably, before the ore crushing step,

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4/ 7 pelo menos uma etapa de britagem e peneiramento do minério a umidade natural é provida. Preferencialmente, são providas duas ou três etapas de britagem e peneiramento do minério a umidade natural antes da etapa de moer o minério.4/7 at least one stage of crushing and screening the ore the natural moisture is provided. Preferably, two or three stages of crushing and screening the ore are provided with natural moisture before the stage of grinding the ore.

[0018] O peneiramento em umidade natural é feito em peneiras convencionais ou do tipo “banana”. A britagem em umidade natural, por sua vez, pode ser feita em britadores giratórios, britadores cônicos, britadores de impacto convencionais ou britadores de impacto de eixo vertical, tipo VSI (do Inglês, “vertical shaft impacto!’).[0018] Sieving in natural moisture is done in conventional or “banana” type sieves. The crushing in natural moisture, in turn, can be done in rotary crushers, cone crushers, conventional impact crushers or vertical shaft impact crushers, type VSI (from English, “vertical shaft impact!”).

[0019] Após a etapa de moer o minério, a pelo menos uma etapa de classificação a seco do mesmo é provida. De forma a eliminar os problemas do estado da técnica, pelo menos parte da etapa de classificação a seco do minério é realizada por meio de pelo menos uma peneira.[0019] After the ore grinding step, at least one dry sorting step is provided. In order to eliminate the problems of the prior art, at least part of the dry ore classification step is carried out by means of at least one sieve.

[0020] A presente invenção pode utilizar quaisquer tipos de peneiras existentes no estado da técnica, tais como peneiras convencionais ou peneiras de alta frequência. No presente descritivo, entende-se por peneiras de alta frequência quaisquer peneiras que vibrem a uma frequência maior do que 3.600RPM. A introdução de peneiras convencional ou de alta frequência melhora significativamente o processo de concentração de minério, pois a quantidade de material em transporte pneumático diminui, além de dispensar a necessidade de se trabalhar com pressões menores do que a atmosférica.[0020] The present invention can use any types of screens existing in the prior art, such as conventional sieves or high frequency sieves. In the present specification, high frequency screens are any screens that vibrate at a frequency greater than 3,600RPM. The introduction of conventional or high-frequency sieves significantly improves the ore concentration process, as the amount of material in pneumatic transport decreases, in addition to eliminating the need to work with pressures lower than atmospheric.

[0021] A separação por tamanhos é uma etapa necessária para o controle granulométrico das partículas, pois contribui para garantir maior eficiência nas etapas seguintes de processamento. Inicialmente o leito de material sobre a peneira apresenta-se completamente desarranjado. Em seguida, há a estratificação do material mais fino fazendo com que estes atravessem a tela da peneira. Já as partículas[0021] The separation by sizes is a necessary step for the particle size control, as it contributes to guarantee greater efficiency in the following processing steps. Initially, the bed of material on the sieve is completely disorganized. Then, there is the stratification of the finer material causing them to pass through the sieve screen. The particles

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5/ 7 que ficaram retidas, vão seguindo o caminho sobre a peneira e atravessando oportunamente a sua tela e, assim, diminuindo a quantidade presente na peneira, restando praticamente material grosso com pouca quantidade de material fino que fica aderido às partículas grossas, processo este mais eficiente que ciclones.5/7 that were retained, follow the path over the sieve and pass through its screen in a timely manner, thus reducing the amount present in the sieve, leaving practically thick material with little amount of fine material that is adhered to the coarse particles, this process more efficient than cyclones.

[0022] Assim, obtém-se um produto com faixa granulométrica mais precisa em função da abertura constante da tela da peneira. O material retido na tela da peneira é denominado oversize e o material passante undersize. Apenas o material mais grosso (oversize) é retornado ao equipamento de cominuição e, assim, evita-se a geração de ultrafinos que poderiam ser perdidos na etapa seguinte de deslamagem.[0022] Thus, a product with a more precise granulometric range is obtained due to the constant opening of the sieve screen. The material retained in the sieve screen is called oversize and the through material is undersize. Only the thickest material (oversize) is returned to the comminution equipment and, thus, the generation of ultrafines that could be lost in the next debarking step is avoided.

[0023] Opcionalmente, após a etapa de classificação a seco do minério, uma etapa de deslamagem a seco é provida, que consiste na separação do material superfino. Preferencialmente, a etapa de deslamagem a seco é realizada por meio de classificadores pneumáticos. Opcionalmente, após a etapa de deslamagem a seco, uma etapa de concentração magnética é provida. Esta etapa pode ser realizada em concentradores de tambor ou por concentradores de rolos.[0023] Optionally, after the dry ore grading step, a dry debarking step is provided, which consists of the separation of the superfine material. Preferably, the dry debulking step is carried out by means of pneumatic classifiers. Optionally, after the dry debulking step, a magnetic concentration step is provided. This step can be performed in drum concentrators or by roller concentrators.

[0024] Opcionalmente, a separação de superfinos (deslamagem), que representa aproximadamente 10 a 20% do peso total do minério moído, é realizada por meio de classificadores pneumáticos.[0024] Optionally, the separation of superfines (debarking), which represents approximately 10 to 20% of the total weight of the ground ore, is carried out by means of pneumatic classifiers.

[0025] Ressalta-se que, de acordo com a invenção, a etapa de deslamagem tem o objetivo de remover as partículas inferiores a 0,010mm e a etapa de peneiramento tem o objetivo de separar partículas que estão acima e abaixo de 0,15mm. Na etapa de peneiramento, partículas que ainda estão acima do tamanho limite[0025] It is noteworthy that, according to the invention, the debarking step has the purpose of removing particles smaller than 0.010mm and the sieving step has the purpose of separating particles that are above and below 0.15mm. In the screening step, particles that are still above the limit size

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6/ 7 (0,15mm) retornam a etapa de moagem e as que estão abaixo segue para a deslamagem, onde são separadas partículas acima e abaixo de 0,010mm. É importante pontuar que os limites indicados neste parágrafo são valores aproximados, de modo que não devem ser entendidos como um limitante do escopo da presente invenção.6/7 (0.15mm) returns to the grinding stage and the ones below are to be removed, where particles above and below 0.010mm are separated. It is important to note that the limits indicated in this paragraph are approximate values, so they should not be understood as limiting the scope of the present invention.

[0026] Opcionalmente, após a etapa de separação magnética, uma etapa adicional de classificação a seco de pelo menos parte do minério através de peneira é provida. Essa etapa adicional de classificação através de peneiras de alta frequência tem por objetivo retirar a fração de quartzo presente na fração grossa, melhorando a qualidade do produto e, desta forma, obtendo um concentrado final de maior pureza.[0026] Optionally, after the magnetic separation step, an additional dry classification step of at least part of the ore through a sieve is provided. This additional classification step through high frequency sieves aims to remove the quartz fraction present in the coarse fraction, improving the quality of the product and, thus, obtaining a final concentrate of greater purity.

[0027] Adicionalmente, a presente invenção provê um sistema para concentração de minério a seco associado ao método acima descrito. O sistema compreende meios para moer o minério a seco, tais meios podendo ser um moinho de bolas, prensa de rolos (HPGR) ou moinho vertical de rolos (MVR).[0027] Additionally, the present invention provides a dry ore concentration system associated with the method described above. The system comprises means for grinding the ore dry, such means being a ball mill, roller press (HPGR) or vertical roller mill (MVR).

[0028] O sistema da presente invenção compreende adicionalmente meios para classificação a seco de pelo menos parte do minério, em que os meios para classificação são pelo menos uma peneira.[0028] The system of the present invention further comprises means for dry sorting at least part of the ore, wherein the means for sorting is at least one sieve.

[0029] Opcionalmente, o sistema de acordo com a presente invenção compreende adicionalmente meios para britagem e peneiramento a montante dos meios para moer o minério.[0029] Optionally, the system according to the present invention further comprises means for crushing and screening upstream of the means for grinding the ore.

[0030] Opcionalmente, o sistema de acordo com a presente invenção compreende, a jusante dos meios de classificação a seco, meios para deslamagem a seco.[0030] Optionally, the system according to the present invention comprises, downstream of the dry sorting means, means for dry lamination.

[0031] Opcionalmente, o sistema de acordo com a presente invenção compreende, a jusante dos meios para deslamagem a seco,[0031] Optionally, the system according to the present invention comprises, downstream of the means for dry lamination,

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7/ Ί meios de separação magnética.7 / Ί means of magnetic separation.

[0032] Opcionalmente, o sistema de acordo com a presente invenção compreende, a jusante dos meios de separação magnética, meios adicionais de classificação a seco de pelo menos parte do minério através de pelo menos uma peneira.[0032] Optionally, the system according to the present invention comprises, downstream of the magnetic separation means, additional means of dry sorting at least part of the ore through at least one sieve.

[0033] Assim, a presente invenção apresenta uma melhoria considerável quando comparada aos processos de concentração de minério a seco do estado da técnica. Isso porque dispensa a necessidade de classificadores pneumáticos dinâmicos ao substituí-los por peneiras, convencional ou de alta frequência, tornando o processo de concentração de minério a seco economicamente viável.[0033] Thus, the present invention shows a considerable improvement when compared to the state of the art dry ore concentration processes. This is because it eliminates the need for dynamic pneumatic classifiers when replacing them with conventional or high-frequency screens, making the dry ore concentration process economically viable.

[0034] Inúmeras variações incidindo no escopo de proteção do presente pedido são permitidas. Dessa forma, reforça-se o fato de que a presente invenção não está limitada às configurações/concretizações particulares acima descritas.[0034] Numerous variations affecting the scope of protection of this application are permitted. Thus, it reinforces the fact that the present invention is not limited to the particular configurations / embodiments described above.

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Claims (12)

REIVINDICAÇÕES 1. Processo para concentração de minério a seco, compreendendo pelo menos uma etapa de moer o minério a seco, caracterizado por compreender adicionalmente pelo menos uma etapa de classificação a seco de pelo menos parte do minério através de pelo menos uma peneira.1. Dry ore concentration process, comprising at least one dry ore grinding step, characterized by additionally comprising at least one dry sorting step of at least part of the ore through at least one sieve. 2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pelo menos uma peneira ser escolhida dentre o grupo que consiste em peneira convencional e peneira de alta frequência.2. Process according to claim 1, characterized in that the at least one sieve is chosen from the group consisting of conventional sieve and high frequency sieve. 3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por compreender adicionalmente pelo menos uma etapa de britagem e peneiramento antes da etapa de moer o minério.Process according to claim 1 or 2, characterized in that it additionally comprises at least one crushing and screening step before the ore milling step. 4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por compreender, após a etapa de classificação a seco de pelo menos parte do minério, a etapa de deslamagem a seco.Process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises, after the dry sorting step of at least part of the ore, the dry sludge step. 5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender, após a etapa de deslamagem a seco, etapa de separação magnética.Process according to claim 4, characterized in that it comprises, after the dry debulking step, a magnetic separation step. 6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender, após a etapa de separação magnética, etapa adicional de classificação a seco de pelo menos parte do minério através de pelo menos uma peneira.Process according to claim 5, characterized in that it comprises, after the magnetic separation step, an additional dry sorting step of at least part of the ore through at least one sieve. 7. Sistema para concentração de minério a seco, compreendendo meios para moer o minério, caracterizado por compreender adicionalmente meios para classificação a seco de pelo menos parte do minério, em que os meios para classificação são pelo menos uma peneira.7. Dry ore concentration system, comprising means for grinding the ore, characterized in that it additionally comprises means for dry classification of at least part of the ore, wherein the means for classification is at least one sieve. Petição 870180027386, de 05/04/2018, pág. 14/17Petition 870180027386, of 04/05/2018, p. 14/17 2/ 22/2 8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a pelo menos uma peneira ser escolhida dentre o grupo que consiste em peneira convencional e peneira de alta frequência.8. System according to claim 7, characterized in that the at least one sieve is chosen from the group consisting of conventional sieve and high frequency sieve. 9. Sistema, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado por compreender adicionalmente meios para britagem e peneiramento a montante dos meios para moer o minério.System according to claim 7 or 8, characterized in that it further comprises means for crushing and screening upstream of the means for grinding the ore. 10. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado por compreender, a jusante dos meios de classificação a seco, meios para deslamagem a seco.System according to any one of claims 7 to 9, characterized in that it comprises, downstream of the dry sorting means, means for dry lamination. 11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender, a jusante dos meios para deslamagem a seco, meios de separação magnética.System according to claim 10, characterized in that it comprises, downstream of the means for dry debarking, magnetic separation means. 12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender, a jusante dos meios de separação magnética, meios adicionais de classificação a seco de pelo menos parte do minério através de pelo menos uma peneira.System according to claim 11, characterized in that it comprises, downstream of the magnetic separation means, additional means for dry sorting at least part of the ore through at least one sieve. Petição 870180027386, de 05/04/2018, pág. 15/17Petition 870180027386, of 04/05/2018, p. 15/17 1 / 11/1 OversizeOversize