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By R. J. Hundermark

Keywords: Anglo American, Anglo Platinum Ltd, Waterval, Mortimer, Polokwane, ACP, pyrometallurgy, platinum, PGMs Anglo Platinum Ltd is the largest primary platinum producer in the world and operates three smelters in South Africa: Waterval, Mortimer and Polokwane. The operational details of the smelters are covered in previous reviews, thus only unit operations that have been upgraded are discussed. The most significant of the upgrades include the installation of a second ACP converter at Waterval Smelter in 2006 and the anticipated upgrade of Mortimer Smelter to 38MW in 2011. Several advances have been made in the smelting operations to improve the furnace stability and longevity. Control of the chromium input to each of the smelters has substantially allowed continued operations at levels below the spinel saturation point in slag, which results in lowered matte and slag temperatures. Mogalakwena concentrate, arising from the Platreef ore, is used to dilute high chromium-containing concentrates. In addition, furnace controls have improved in terms of crucible temperature and condition monitoring, improved feeding control, management of alarms and trips and having the quality of instrumentation and operational rigour required to support this. Advances have been made on the ACP converter in terms of good converter matte quality, and increased intensity and efficiency of operation. Combined with improvements to both the conventional and tower sulfuric acid plants, the emissions from Waterval Smelter have been reduced substantially since the introduction of the ACP. This is in spite of increasing metal throughput. The Anglo Platinum Ltd smelting operations have made significant progress since 2006 and further advances are envisaged to further improve on safety, reduce costs, increase efficiencies and throughput, while reducing emissions.

Jan 1, 2011

By L. A. Maseko

"As part of the mining engineering curriculum, students are required to be placed in industry for vacation work or work-integrated learning (WIL). In this paper we review work-based placement as done at the four South African mining schools: the University of Johannesburg, the University of Pretoria, the University of the Witwatersrand, and the University of South Africa.Key aspects of past and current WIL (pre- and post-graduation) practices that may need attention are highlighted for consideration by all universities that provide professional qualifications. Work-directed theoretical learning, problem-based learning, project-based learning, workplace learning, and simulated work experiences are discussed as legitimate approaches to WIL.Regardless of the choice each institution makes, commitments of universities, preparedness of university teachers, and the desire for equity and excellence will play an important role in the provision of WIL.DefinitionsAccredited Qualification: a qualification awarded on successful completion of an accredited programme.Advisory Boards (or Committees): are essential infrastructure for a WIL curriculum that is built on the integration of the workplace and the university. This requires the collaboration of experts from both environments. Workplace advisors are critical to the success of the academy as they embody expert knowledge of the ‘real world’.Assessment: the process of determining the capability or competence of an individual against standards by evaluating performance.Category: a mode of registration defined in or under the ECSA Act which has a distinctive purpose, characteristic competencies, defined principal routes to registration, and educational requirements.Experiential learning: (in South Africa sometimes used synonymously with work placement or cooperative education) is a term used with a great variety of meanings in the international literature. More broadly, it may refer to learning that has meaningful learner involvement. It is the process of generating meaning from direct experience. In the international literature, experiential learning is learning through reflection on doing, which is often contrasted with rote or didactic learning."

Dec 1, 2018

By N. Kinoshita, Y. Inada

The authors have proposed and discussed storage of low temperature materials such as LNG, LPG and frozen food in rock caverns. In this case, as the rock mass around the caverns will receive effects of low temperature, it is necessary to consider the thermal behavior and the stability of caverns. In this study, strength and deformation characteristics obtained by the uniaxial tension test and the compression test at low temperatures were discussed. Using the results, temperature and stress distribution around caverns when LNG was stored, were analyzed. Then thermal behavior of the rock mass around caverns was discussed. Die Autoren haben Lagerung von Niedertemperatur-Materialien wie LNG, LPG und tiefgefrorenen Nahrungsmitteln in Felskavernen vorgeschlagen und diskutiert. Da in diesem Fall die Felsmasse um die Kavernen den Effekten der niedrigen Temperatur ausgesetzt ist, ist es erforderlich, das Thermalverhalten und die Stabilität der Kavernen zu berücksichtigen. In dieser Untersuchung wurden Stärke-und Deformationseigenschaften, die durch ein-axialen Spannungstest und Kompressionstest bei niedrigen Temperaturen erhalten wurden, diskutiert. Mit diesen Ergebnissen wurden Temperatur- und Stressverteilung um die Kavernen bei Lagerung von LNG analysiert. Dann wurde das Thermalverhalten der Felsmasse in der Umgebung der Kavernen diskutiert. Les auteurs proposent et discutent l'entreposage de matériaux à basse température, tels que le GNL, le GPL et des aliments congelés, dans des cavités rocheuses. Comme, dans ce cas, la masse rocheuse entourant la cavité subit les effets des basses températures, il est nécesaire d'étudier le comportement thermique et la stabilité des cavités. Dans cette étude, les auteurs discutent des caractéristiques de résistance et de déformation, obtenues par essai de tension uniaxial et essai de compression à basse température. En se servant des résultats, ils analysent la répartition de la température et des pressions autour des cavités, lors du stockage de GNL. Ils discutent ensuite le comportement thermique de la masse rocheuse autour des cavités.

Jan 1, 2003

By K. -J. Shou

A special three-dimensional boundary element method has been developed for the simulation of the development of fracture zone in rock mass. This approach comprises a boundary element method and a three-dimensional tessellation mesh generator. By using the tessellation generator, a set of pre-defined potential fractures is defined, and the fractures activate when the failure criterion is exceeded. This approach is justified by the reproduction of features observed in laboratory simulations of fracturing in blocks of rock subjected to compression. An attempt is then made to explain some of the attributes of fracture zone surrounding underground openings. Eine spezielle drei-Dimesionen Grenze Element Methode ist entwickelt zu simulieren die Entwicklung der Fraktur Zone in der Steinmasse. Diese Untersuchung benutzt eine Grenze Element Methode und ein drei-Dimensionen tessellation Masche Generator. Durch das Benutzen des Tessellation Generator, ein Satz der vor-bestimmt potentielle Fraktur ist festgelegt. Die Fraktur wird betaetigen, wenn das gescheiterte Kriterium ist uebersteigt und sind in dem Verscheiben-Abbrechen Element eingeschlossen. Diese Untersuchung ist von der Reproduktion der Fraktur justiert, die ins Labor beobachtet wird, um die Fraktur in der von der Kompression unterworfenen Steine zu simulieren. Ein Versuch ist gemacht, um einige Eigenschaften der Fraktur Zone um die untertageoeffnung zu erklaeren. Une méthode tridimensionelle spéciale de élément frontière a été dévélopée pour la simulation du dévélopment d’une zone fracturée dans la massive roche. Cette approche comprend une méthode de élément frontière et un générateur de maillage de la mosaïque tridimensionelle. En utilisant le générateur de mosaïque, une série des fractures potentielles predéfinies est définie avec d’une procédure de la triangulation de Delaunay. Les fractures activent lorsque le critère de rupture est dépassé et sont inclues dans les éléments du déplacement discontinuité. Cette approche est justifiée par la reproduction des caractéristiques observées dans le laboratoire, les simulations des blocs de roche fracturé et sujetés en compression. La tentative est alors fait pour expliquer quelques arttributs d’une zone fracturée alentours les ouvrages soustérrains.

Jan 1, 2003

By R. J. Pine, J. M. Rance, J. S. Coggan

ABSTRACT: The safe design of excavations created in a fractured rock mass is of paramount importance in rock engineering. Depending on the nature of the stress regime acting on an excavation, and the associated deformational behaviour of the rock mass surrounding the excavation, a number of potential failure mechanisms exist. These involve a combination of shear failure on existing joints, extension of critically oriented joints and propagation of new fractures through previously intact rock. Conventional numerical codes usually adopt either a continuum or discontinuum approach; this often results in significant over simplification and kinematic limitations particularly when modelling complex rock mass behaviour in the close vicinity of excavations. This paper describes the results from several case examples using a combined finite element-discrete element code, ELFEN that incorporates a crack propagation mode. Through the use of selected rock engineering examples, the authors demonstrate the potential of the code in the realistic simulation of complex rock failure both in underground and surface excavation applications. RÉSUMÉ: La conception sûre des excavations créées dans une masse de roche fracturée est d'importance primordiale dans la géotechnique. Selon la nature du régime d'effort autour d’une excavation, et le déformation associé de la masse de roche autour de l'excavation, il exsite un certain nombre de mécanismes potentiels d'échec. Ceux-ci comportent une combinaison d'échec de cisaillement sur les joints existants, la prolongation des joints d’orientation critique et la propagation de nouvelles ruptures dans la roche précédemment intacte. Les codes numériques conventionnels adoptent habituellement l’approche, soit d’un continuum, soit de discontinuum; ceci a souvent comme conséquence une sursimplification significative et les limitations cinématiques en particulier en modelant le comportement complexe de la masse de roche très proche des excavations. Cet article décrit les résultats de plusieurs exemples de cas en utilisant un code qui s’agit d’une combination d’élément discret et d'élément fini, ELFEN qui incorpore un mode de propagation de fissure. Par l'utilisation des exemples choisis géotechniques, les auteurs démontrent le potentiel du code dans la simulation réaliste de l'échec complexe de roche pour les applications aux excavations soit au fond soit à l’extérieure. ZUSAMMENFASSUNG: Das sichere Design der Aushöhlungen, die in einer zerbrochenen Felsenmasse verursacht werden, ist vom paramount Wert in der Felsentechnik. Abhängig von der Natur des Druckregimes, das auf einer Aushöhlung und dem dazugehörigen deformationalen Verhalten der Felsenmasse umgibt die Aushöhlung fungiert, bestehen eine Anzahl von möglichen Ausfalleinheiten. Diese beziehen eine Kombination des Scherausfalls auf vorhandenen Verbindungen, Verlängerung der kritisch orientierten Verbindungen und Ausbreitung der neuen Brüche durch vorher intakten Felsen. Herkömmliche numerische Codes nehmen normalerweise entweder ein kontinuum oder discontinuum Annäherung an; dieses ergibt häufig bedeutende Übervereinfachung und kinematische Beschränkungen, besonders wenn es kompliziertes Felsenmasseverhalten in der Nähe der Aushöhlungen modelliert. Dieses Papier beschreibt die Resultate von einigen Fallbeispielen mit einem kombinierten begrenzten Element - getrennten Elementcode, ELFEN, das einen Sprungausbreitungmodus enthält. Durch den Gebrauch von vorgewählten Felsentechnikbeispielen, demonstrieren die Autoren das Potential des Codes in der realistischen Simulation des komplizierten Felsenausfalls bei Anwendungen für beide Tagebaue und Untergrundsaushöhlungen.

Jan 1, 2003

By Steven Rupprecht

"The South African Code for the Reporting of Exploration Results, Mineral Resources and Mineral Reserves (the SAMREC Code or the Code) sets out minimum standards, recommendations and guidelines for public reporting of exploration results, mineral resources and mineral reserves in South Africa. The Code is being rewritten and updated, with work on-going since 2013. The revision is being undertaken to ensure the Code remains relevant, incorporates developments within the international mining industry and keeps abreast of technology. Some of the changes and their reasons are discussed. INTRODUCTION The South African Code for the Reporting of Exploration Results, Mineral Resources and Mineral Reserves (the SAMREC Code or the Code) sets out minimum standards, recommendations and guidelines for public reporting of Exploration Results, Mineral Resources and Mineral Rreserves in South Africa. The Code is being rewritten and updated, with work on-going since 2013. The proposed 2016 update is not significantly different from previous versions of the Code. The revision is being undertaken to ensure the Code remains relevant, incorporates developments within the international mining industry and keeps abreast of technology. The Code sets out minimum standards, recommendations and guidelines for public reporting. However, reporting may be unclear, ambiguous, selective, obscure, distorted or unintelligible. Part of the purpose of the update is to provide better guidelines to Competent Persons (CPs) to ensure that the material information is being reported and that reporting is transparent in accordance with the guidelines of the Code. The information provided should, as required by the Code, be adequate to inform the “reader/investor or potential investor to make a reasonable and balanced assessment of the significance of the information”. The Committee for Mineral Reserves International Reporting Standards (CRIRSCO) highlights the importance of the reporting Codes, as provided from a quote from their website (www.crirsco.com): The mining industry is a vital contributor to national and global economies. It is a truly international business that depends on the trust and confidence of investors and other stakeholders for its financial and operational well-being. Unlike many other industries, it is based on depleting mineral assets, the knowledge of which is important prior to the commencement of extraction. It is therefore essential that the industry communicates the risks associated with investment effectively and transparently in order to earn the level of trust necessary to underpin its activities."

Jan 1, 2015

By S. Pathak, B. Nilsen

Abstract: In recent years, probabilistic approach with the calculation of probability of failure instead of a factor of safety against failure is emerging in practice. The main objective of the paper is to discuss a probabilistic approach in rock slope stability analysis for Himalayan conditions. Due to the fragile geology brought about by the tectonic movements along the hill slopes, dramatic variations of the topography and intensive surface runoff during every monsoon season, serious slope failures occur frequently in Himalayan region. Slope failures have also been triggered by seismic activities. The probabilistic approach is applied to stability analysis for a road cut along the Desander back slope of the Kali Gandaki hydropower project in Nepal. It is concluded that the probability approach offers a more accurate grasp of the actual condition than any factor of safety. Zusammenfassung: In den letzten Jahren ist es mehr gewöhnlich geworden, ein stochastisches Verfahren und eine Berechnung von der Wahrscheinlichkeit eines Zusammenbruchs statt einer Berechnung von Sicherheitsfaktoren zu verwenden. Das Hauptziel dieses Artikels ist das stochastische Verfahren in Stabilitätsanalyse von Gebirghängen, welches an Himalayische Verhältnisse angewandt worden ist, zu diskutieren. Wegen der spröden Geologie die durch tektonische Bewegungen entstanden ist und den dramatischen topographischen Variationen sowie viel Oberflächenwasser während des Monsuns, kommen in der Region des Himalayas oft mehrere erhebliche Abhangszusammenbrüche vor. Abhangszusammenbruche ist auch von seismische Aktivität ausgelöst worden. Das stochastisches Verfahren ist auch benutzt worden, um die Stabilität von einem Wegschnitt in dem Desander Gebiet von dem Kali Gandaki Wasserwerk-Projekt zu analysieren. Die schlussfolgerung ist, dass die Ergebnisse eines stochastisches Verfahren die wirkliche Verhältnisse eines Abhangs besser beschreibt als der Sicherheitsfaktor. Résumé:- Ces dernières années, une approche probabiliste basée sur le calcul d’une probabilité de cassure au lieu d’un facteur de sécurité préventif d’une cassure est de plus en plus utilisée. L’objectif principal de ce papier est de discuter une approche probabiliste de la stabilité de versants rocheux en himalaya. Due à la fragile géologie causée par les mouvements tectoniques sur les versants de collines, aux dramatiques variations de topographie, ainsi qu’au lessivage intense du relief à chaque mousson, de sérieux glissements de terrains se produisent fréquemment en Himalaya. Les glissements de terrain sont aussi déclenchés par l’activité sismique. Cette approche probabiliste est appliquée aux analyses de stabilité d’une section de route le long du versant arrière Desander du projet « hydropower » du Kali Gandaki au Népal. On en conclut que l’approche probabiliste offre une estimation plus précise des conditions actuelles que n’importe quel facteur de sécurité.

Jan 1, 2003

By L. Schernikau, W. H. Smith

Oil, coal, and gas account for approximately 80% of global primary energy, but only a portion of total airborne CO2 eq (approx. 35% at GWP20 to 65% at GWP100), even though they account for 95% of total measured CO2 emissions. The benefits of these energy sources, as well as their related costs, are not all incorporated in current energy policy discussions. Global greenhouse gas policies must include documented changes in measured airborne CO2 eq to avoid spending large amounts of public funds on ineffective or sub-optimal policies. The authors examined airborne CO2, which is less than half of emitted CO2, as well as reported CH4 emissions and the global warming potential of CH4 as published by the IPCC for coal and natural gas. The surprising conclusion is that surfaced-mined coal appears ‘better for the climate’ than the average natural gas, and all coal appears beneficial over LNG. Therefore, current CO2-only reduction policies and CO2 taxes are leading to unintended consequences and the switch from coal to natural gas, especially LNG, will not have the desired impact of reducing predicted future global warming; in fact, quite the contrary. A large portion of anthropogenic global warming is attributed by the IPCC and IEA to CH4, but it must be noted that CH4 emissions from natural sources and from agriculture account for approximately 40% and 25% of annual global CH4 emissions respectively. Energy accounts for about 20% of documented CH4 emissions. CO2 contributes only approximately 35% of annual airborne anthropogenic GHG emissions after accounting for CH4, over a 20-year horizon. At a 100-year horizon, the contribution of CO2 increases to approximately 60%. Energy policies that do not consider all GHG emissions along the entire value chain will lead to undesired economic and environmental distortions. All carbon taxation and CO2 pricing schemes are incorrect and need to be revised. At IPCC’s GWP20 an approximately 2%1 higher loss of CH4 across the value chain prior to combustion of natural gas versus coal will lead to ‘climate parity’ of coal with natural gas. According to public data, natural gas value chains have high CH4 and undocumented CO2 losses. On a global average, using only IEA-documented CH4 data, natural gas emits approximately 15% more CO2 eq than surface-mined coal, over a 20-year horizon. This difference will increase as the use of shale gas and LNG expands. Investors should support all energy systems in a manner that avoids an energy crisis, including intermittent renewable energy systems where they make sense. If CO2 emissions need to be reduced, one of the most effective ways would be to install ultra-supercritical power plants with CCUS technology. However, the undisputed benefits of increased CO2 concentrations in the atmosphere because of its promotion of photosynthesis and plant growth effects (fertilization) need to be considered in energy policy decisions as well. The authors suggest that future research and development should concentrate on reducing net emissions from fossil fuel power plants and providing cost-effective and reliable new conventional power generation capacity, utilizing clean coal and clean natural gas technology.

Mar 2, 2022

By J. Sepulveda

"Despite the recognized influence of product fineness on line capacity and downstream process performance, few mineral concentrators today use particle size measurement of the final product in automatic control applications for particle size. ‘Near-line’ particle size instrumentation has existed for decades and is utilized in modern concentrators, but low availability and measurement frequency, due to problems with slurry sampling and transport systems, make these technologies unreliable for use in automatic control. An innovative technology for real-time particle size measurement on individual hydrocyclones, named CYCLONEtrac™ PST (particle size tracking), has been developed by CiDRA Minerals Processing, and proven in commercial installations, demonstrating near 100% availability with minimal maintenance requirements, thus overcoming the limitations of previous technologies. Potential stakeholders require convincing, reliable information regarding the economic value delivered by automatic grind control projects. In this paper we present a methodology for estimating such value with the CYCLONEtrac™ PST technology, and demonstrate unique opportunities to improve process stability and performance. Based on actual plant data accumulated over time, the evaluation approach assesses and highlights the significant potential process improvement that can be expected with the particle size tracking technology. As an extension of previous work, in this paper we present the key operating criteria for optimizing the production of valuable metals and increase mill throughput by identifying the optimal grind size. As this requires operating closer to the process boundaries, accurate real-time particle size measurements, such as those provided by the CYCLONEtrac™ PST system, become essential for achieving the maximum potential value from every operation. For further illustration, data from three different copper plants is compared.Introduction Owners and operators of mineral concentrators constantly search for the most economically attractive way to increase the output of valuable metal. A logical approach is to identify a key parameter that has the greatest impact on the performance of multiple stages of the process and then use a holistic analysis methodology to determine how this key parameter can be controlled to optimize the final output.Particle size is widely recognized as such a key parameter; however, very few concentrators today use real-time particle size measurements for automatic control of the final product size due, to a large extent, to the inherent limitations of existing technologies. ‘Near-line’ particle size measurement instrumentation, which has been used for decades, typically suffers from low availability because the fundamental measurement technologies were developed for other, less demanding industries and then adapted to the harsh environment of the typical mineral concentration process. An outline of the key differences among the available technologies used for particle size measurement in comminution circuits has been completed in previous work, and plant data has proven the benefits of measurements on individual cyclones – something that, until now, has not been possible (Cirulis, 2017)."

Nov 1, 2018

By K. -H. Lux, Z. Hou

ABSTRACT: It is well known in underground mining and waste disposal that the development of excavation damaged zones (EDZ), and thus, hydraulic pathways, is closely related to the excess in the corresponding damage boundary (= long-term strength) of the rock mass and the resulting damage. By integrating short-term and long-term strength, dilatancy, damage and healing into the newly extended Hou/Lux constitutive model for rock salt, it is possible to treat the tertiary creep, to identify the EDZ around underground facilities and to predict the time-dependent development of the EDZ in rock salt. Under in-situ conditions, the EDZ of a 37-year-old drift at the Sondershausen salt mine and the EDZ around a drift dam in rock salt are numerically examined. The numerical analysis gives satisfactory results. RÉSUMÉ: Dans les exploitations minières et le stockage souterrain des déchets, le développement des zones endommagées et fracturées (EDZ – excavation damaged zone), créant des chemins préférentiels pour écoulement, est étroitement lié au contexte géotechnique et à la méthode d’excavation. En intégrant la résistance court et long terme, la dilatance, l’endommagement et le colmatage, le nouveau modèle rhéologique Hou/Lux pour le sel gemme est capable de traiter le fluage tertiaire, d’évaluer l’extension de l’EDZ et de prédire l’évolution de EDZ dans temps autour des ouvrages creusés dans le sel gemme. L’EDZ d’une galerie datée de 37 ans dans la mine de sel de Sondershausen et les EDZ autour de barrage des galeries dans un sel gemme ont été modélisées. Les résultats numériques fournissent des résultats satisfaisants. ZUSAMENFASSUNG: Bekanntlich ist die Entstehung von Auflockerungszonen und damit hydraulischen Wegsamkeiten in der unmittelbaren Umgebung um bergmännische Hohlräume mit der Überschreitung der entsprechenden Schädigungsgrenze eng verbunden. Unter Berücksichtigung der Bruchfestigkeit, Schädigungsgrenze, Dilatanz, Schädigung und Verheilung kann das Stoffmodell Hou/Lux das Verhalten des tertiären Kriechens beschreiben, die Auflockerungszone im Salzgebirge ermitteln und ihre zeitabhängige Ausdehnung vorausberechnen. Mit diesem Stoffmodell werden die Auflockerungszonen einer 37jährigen Strecke in der Salzgrube Sondershausen und die Auflockerungszonen um ein exemplarisches Abdichtungsbauwerk im Salzgebirge numerisch untersucht. Dabei werden zufriedenstellende Berechnungsergebnisse erzielt.

Jan 1, 2003

By N. Duda, W. Koperska, S. Anufriiev, P. Stefaniak

In mineral processing plants ore extracted from mines is processed to obtain a concentrate with the highest possible concentration of this valuable product. It is a complicated multi-stage process. Usually, the first step is sieving the ore, which is typically done using vibrating mining screens. There is often only a limited number of these machines in the technological chain, which is why their continuous operation, and proper maintenance is crucial for the whole process. Predictive maintenance is the best strategy in this case because it allows for minimising the number and duration of unexpected stoppages. It consists of the prediction of future failures based on available real-time data, and predictive models built upon this data using, for example, machine learning techniques. In this paper we concentrate on feature generation for future predictive maintenance model development for a vibrating screen, based on an example of a KGHM ore processing facility in Polkowice-Sieroszowice. We focus on two types of measurements: bearings temperature and vibrational data. Based on the raw data, the process of more advanced feature engineering is described. By transforming the temperature data we calculate characteristics of bearing cooling and heating dynamics, while based on vibrational data, the aggregated characteristics of the vibrations are derived. Such features are calculated on a long-term basis, and then they are compared to the data related to vibrating screen maintenance to estimate their significance for the prediction of particular failures of the machine.

Sep 1, 2021

By M. J. King, A. Weissenberger, W. G. Davenport

Keywords: Pyrometallurgy, sulphuric acid, sulphur dioxide The raw material for sulphuric acid manufacture is clean SO2 gas. It comes from (i) burning molten by-product sulphur; (ii) roasting or smelting metal sulphide concentrates, and (iii) decomposing contaminated organic chemical process sulphuric acid catalyst. Efficient gas cleaning is required for metallurgical and contaminated acid decomposition gases, especially the former. Sulphuric acid is made from SO2 gas by (i) oxidizing the SO2(g) to SO3(g) in contact with supported liquid-phase catalyst then (ii) reacting the resulting SO3(g) with the water component of 98.5 mass% H2SO4, 1.5 mass% H2O acid. This paper discusses the reasons for these process steps and indicates how acidmaking can be controlled and optimized. Special emphasis is placed on SO2(g) oxidation efficiency and how it is influenced by feed gas composition, feed gas temperature, catalyst composition, catalyst bed pressure, number of catalyst beds, and double versus single contact acidmaking. In addition, a review of various other treatment methods for SO2-bearing gases is provided. A brief description of each process is included along with commentary on their technical and economic applicability for use at metallurgical facilities.

Jan 1, 2006

By C. Steve

ABSTRACT: In this paper, the stability evaluation and bifurcation criteria are presented for the Jinping arch dam structure. The bifurcation models in failure status of the arch dam are derived from the uniqueness of the controlling equation of dam behaviours, and the relative phenomena between positive definition of dam structural tangent stiffness and bifurcation are given in the paper. Then the structural collapse criteria for arch dam are discussed based on the energy mode. A stability criterion of dam based on the connection of yield zones is proposed according to the implementation of elasto-plastic FEM (finite element method) numerical analysis. In accordance with this judging method, nonlinear FEM analysis is used for Jinping arch dam. The failure process of the Jinping dam was simulated and yield zones were found under the overloading condition. Keywords: Stability evaluation, bifurcation, failure process, Jinping arch dam ZUSAMMENFASSUNG: In der Verliegenden Arbeit wird ein integrater geomechanisch Modellversuch fuer Jinping Bogenstaumauer Vorgesstellt. Die Bogenstaumauer liegt aut der komplizerten felsformationen. Der Zerstoerungsmechanismus, die Stabilitaetsfaktoren und die Interaktion zwischen der Bogenstaumauer und den Seiltichen. In der Vorliegenden Arbeit wird eine dreidimensionale finite element analyse fuer die seitlichen. Gestein sauflager mittels dem Bruchmodell Vorgestellt, da fuer Jiniping Bogenstaumauer angewandet wird. Ein Bruch mechanismus model einschliesslich der statistischen parameter der Gesteinfes tigkeit wird entauckeit. RÉSUMÉ: Das ce documènt a été faite une analyse d’elemt limité de trois dimensions dn fondement de construction de roche faisant appel au modéle de l’endommagemnet à fracture, analyse appliquée an fondement du bar ragevoute de Jinping. Ce documènt décrit le test de modéle géomecanique intégral pour le barrage-voûte de Jinping L’ampleur du modéle en question constitute l’une de plus importantes en China. Ils correspondent par faitement anx calculs des résultats.

Jan 1, 2003

By C. Erichsen

ABSTRACT: The Berg Bock Freeway Tunnel represents the southernmost link of the "Thuringian tunnel chain" of the new freeway A71 located in the eastern part of Germany. It comprises two tubes each 2700 m in length. From north to south, it passes through the Suhl granite, the base sediments and the porphyrite of the New Red as well as the layers of the Middle Bunter. The two tunnel tubes were driven by the shotcrete method within appr. 10 months. With four tunnel faces, maximum performances totalling appr. 30 m/d were attained. Additional, supplementary demands on the safety conception, resulting from the findings from and the analysis of fire accidents in tunnels in recent years, had to be fulfilled in the execution planning at short notice. The inner lining is largely constructed using non-reinforced concrete. Reinforcement is only installed in the portal zones, in tunnel sections in less stable rock and in areas with a special cross-section as for instance cross connections and niches. ZUSAMMENFASSUNG: Der Autobahntunnel Berg Bock stellt das südlichste Glied der "Thüringer Tunnelkette" auf der Autobahn A71 dar, die im Osten von Deutschland liegt. Er besteht aus zwei Röhren von je 2700 m Länge. Vom Norden nach Süden durchörtert er den Suhler Granit, die Basissedimente und den Porphyrit des Rotliegenden, sowie die Schichten des Mittleren Buntsandsteins. Die beiden Tunnelröhren wurden in Spritzbetonbauweise in einer Bauzeit von etwa zehn Monaten aufgefahren. An vier Vortriebsorten wurden Spitzenleistungen von insgesamt etwa 30 m/d erzielt. Ergänzende Anforderungen an das Sicherheitskonzept, die sich auf der Grundlage der Auswertung der in den letzten Jahren aufgetretenen Brandunfälle in Tunneln ergeben haben, wurden im Rahmen der Ausführungsplanung kurzfristig berücksichtigt. Die Tunnelinnenschale wurde weitgehend aus nicht bewehrtem Beton hergestellt. Nur in den Portalzonen, in Tunnelabschnitten mit weniger standsicherem Fels und in Bereichen mit speziellen Querschnitten, wie beispielsweise im Bereich von Querstollen und Nischen, wurde bewehrter Beton ausgeführt. RÉSUMÉ: Le tunnel d'autoroute de Berg Bock représente le plus méridional maillon de la "chaîne thuringienne de tunnels" sur l'autoroute A71 dans l'est de l'Allemagne. Il se compose de deux tubes d'une longueur de 2700 m chacun. Du nord vers le sud, il traverse le granit de Suhl, les sédiments de base et le porphyrite du Rotliegendes, aussi que les strates du grès bigarré intermédiaire. Les deux tubes étaient creusés en méthode de construction de béton projeté dans une période de construction d'environ dix mois. À quatre fronts de taille rendements maximaux collectifs d'environ 30 m par jour étaient obtenus. On a eu égard à court terme dans la conception d'exécution à des demandes supplémentaires vers la conception de sécurité, qui ont résulté sur la base de l'interprétation des accidents d'incendie dans des tunnels dans les années dernières. La paroi intérieure était construite largement de béton non armé.

Jan 1, 2003

By P. Sun

Abstract: From the viewpoint of interaction mechanics of solid and gas, a coupled mathematical model is presented for coal/rock mass deformation and gas leak flow in parallel deformable coal seams. Numerical simulations for the prediction of the safety range of mining of protection layer are performed with experimental data from a mine with potential danger of coal/gas outbursts. Analyses show that the numerical simulation results are consistent with the measured data on the spot. Therefore, the coupled model shows a positive future for applications in a wide range. ZUSAMMENFASSUNG:Von der Veranschaulichung der Abhängigkeit Mechaniker für Körper und Gas, wird ein verbundenes mathematisches Modell für festen coal/rock Deformation und Gasleckstelle Fluß in parallele deformable Kohlenähte dargestellt. Numerische Simulationen für die Vorhersage der Sicherheit Strecke, die Schutzschichtbergbau verwendet, werden mit experimentellen Daten von einer Grube mit möglicher Gefahr der coal/gas Ausbrüche durchgeführt. Analysen zeigen, daß die numerischen Simulation Resultate mit den gemessenen Daten bezüglich des Punktes gleichbleibend sind. Folglich zeigt das verbundene Modell eine positive Zukunft für Anwendungen in einer breiten Strecke. RÉSUMÉ: Du point de vue de la mécanique d'interaction pour le solide et le gaz, un modèle mathématique couplé est présenté pour l'écoulement plein de déformation de coal/rock et de fuite de gaz dans les filons houillers deformable parallèles. Des simulations numériques pour la prévision de la gamme de sûreté employant l'exploitation de couche de protection sont effectuées avec des données expérimentales d'une mine avec le danger potentiel des accès de coal/gas. Les analyses prouvent que les résultats numériques de simulation sont conformés aux données mesurées sur place. Par conséquent, le modèle couplé montre un futur positif pour des applications dans un éventail.

Jan 1, 2003

By Z. Hou

ABSTRACT: Short-term strength, damage and healing boundaries for rock salt are experimentally determined and integrated into the Hou/Lux-MDS damage-healing model. This model can be used to describe the mechanical behaviour of rock salt during a damaging process (under high stress to strength ratios) as well as during a healing process (under very low stress to strength ratios with high confining pressure). The development of the damage and the stress to strength ratio in the excavation damaged zone (EDZ) of a storage cavern under a minimum internal pressure as well as the development of the healing of damage and the stress to strength ratio under a subsequent maximum internal pressure are investigated project-related. The results of the investigation make it possible to shift the permissible minimum pressure boundary down, allowing the optimisation of decisive economic characteristics of storage caverns. RÉSUMÉ: Le comportement court terme, l’endommagement et les conditions de colmatage pour le sel gemme ont été étudiés expérimentalement et intégrés dans le model endommagement-colmatage Hou/Lux-MDS. Ce modèle permet de décrire le comportement mécanique de sel gemme pendant le processus d’endommagement (sous fort rapport contrainte-résistance) et le comportement du processus de colmatage sous très faible rapport contrainte-résistance avec forte pression de confinement. Le développement d’endommagement et le rapport de contrainte-résistance dans une zone d’endommagée (EDZ) d’une cavité de stockage avec un maximum de pression de soutènement ont été étudiés. Les résultats de cette étude permettent de conclure qu’il est possible de baisser la pression de soutènement, et par conséquent d’optimiser les caractéristiques économiques décisives des cavité de stockage. ZUSAMENFASSUNG: Für Steinsalz werden Festigkeits-, Schädigungs- und Verheilungsgrenze experimentell ermittelt und in das Schädigungs-Verheilungs-Modell Hou/Lux-MDS integriert. Damit kann das mechanische Verhalten von Steinsalz sowohl bei einem Schädigungsprozess (mit hohen Ausnutzungsgraden) wie auch bei einem Verheilungsprozess (mit niedrigen Ausnutzungsgraden) beschrieben werden. Projektbezogen werden die Schädigungs- und Ausnutzungsgradentwicklung in der Auflockerungszone einer Speicherkaverne unter einem minimalen Innendruck sowie die Verheilungs- und Ausnutzungsgradentwicklung unter einem anschließenden maximalen Innendruck untersucht. Die Untersuchungsergebnisse erlauben, die zulässige Minimaldruckgrenze nach unten zu verschieben, so dass entscheidende wirtschaftliche Kenngrößen von Speicherkavernen optimiert werden können.

Jan 1, 2003

By W. Zhu

ABSTRACT: This paper presents further developments of the principle of Construction Process Mechanics of rockmasses, The principle of loading variations analyses in space-time is systematically described. To demonstrate the applicability of the theory and method, the effect of the construction process of two practical engineering cases are analysed. ZUSAMMENFASSUNG: Das Mechaniksprinzip vom Konstruktionsprozess des Massenfels wird in diesem Aufsatz weiter Entwickelt.. Das Prinzip von Variationsladungsanalyse mit dem Zeit-Raumseffekt wird systematisch erklaert. Um die Anwendungsmoeglichkeit der Theorie und der Methode zu anschaulich darstellen, das Mechanikseffekt des Konstruktionsprozess wird fuer zwei praktische Anwendungsbeispielen zergliedert. : RESUME: Dans ce papier le development se fait pour principles de la mechanique de process de construction . Le principle de variable analyse considerant effet de temps et de Space est present ´e . Pour demonstrer l´appilicabilite de le theorie et la methode , l´èffect de processe de construction pour ce deax examples sont analysés .

Jan 1, 2003

By J. Xiao, Y. Jiang, Y. Tanabashi, Z. Song

Modelling the effect of blasting-caused damage, anisotropy of rock masses and excavation sequence on deformational behaviour and stability of large-scale underground caverns is important in the design and information-oriented construction of the pumped storage power plant. A powerful three-dimensional numerical method that can be applied for that purpose is presented in this paper. Damaged range caused by blasting and mechanical properties of rock masses near to the walls of caverns are determined by using the back analysis approach in which three lines of the measurement results during the arch part excavation process were used to verified the simulations. Finally, applying the improved model and properties of rocks, the cavern stability and reinforcement effect of the preliminarily designed support system are also estimated for the safety in the bench excavation process. La création de modèles des effets relatifs aux dommages résultant des explosions, à l’anisotropie des masses rocheuses et à la séquence d’excavation quant au comportement à la déformation et à la stabilité des cavernes souterraines de grandes dimensions est une étape importante dans l’étude et la construction sur ordinateur de centrales hydrauliques à accumulation par pompage. Cet article traite d’une méthode numérique tri-dimensionnelle puissante applicable à cet effet. La gravité des dommages résultant des explosions et les propriétés mécaniques des roches à proximité des parois de la caverne sont déterminées par une analyse du fond dans laquelle les simulations sont vérifiées à l’aide de trois lignes de résultats de mesures prises durant le processus d’excavation de la partie arche. Finalement, la stabilité de la caverne et les effets du renforcement du système de support préalablement conçu sont estimés par application du modèle amélioré et des propriétés de la roche, pour application à la sécurité durant le processus d’excavation en gradins. Nachahmung der Wirkungen von durch Explosionen hervorgerufenen Schäden, Anisotropie der Gesteinsmassen und der Ausschachtungssequenz auf das Verformungsverhalten und die Stabilität großräumiger Untergrundhöhlen ist für das Design und den informationsorientierten Bau von Pumpenkraftwerken wichtig. Entsprechend der Vorgaben in dieser Arbeit kann ein leistungsfähiges, dreidimensionales numerisches Verfahren für diesen Zweck eingesetzt werden. Der durch Explosionen und die mechanischen Eigenschaften des Gesteins bedingte Schadensumfang im Bereich der Höhlenwände kann mit Hilfe eines retroversen Analyseansatzes bestimmt werden, bei dem die drei bei der Ausschachtung resultierenden Messlinien dazu genutzt wurden, die Simulationen zu bestätigen. Abschließend wurde außerdem durch Einsatz verbesserter Modelle und Gesteinseigenschaften die Auswirkungen vorläufig entworfener Unterstützungssystem auf die Höhlenstabilität und Verstärkungswirkungen hinsichtlich der Sicherheit bei Böschungsausschachtung abgeschätzt.

Jan 1, 2003

By D. R. Tesarik, F. M. Jones, J. B. Seymour

As part of safety and stability studies at three underground mines in the United States, researchers installed earth pressure cells and embedment strain gauges in cemented rockfill to measure stress and strain changes as mining progressed and the rockfill was loaded. Data from these instruments were used to calculate the in situ modulus of the rockfill for two of the mines. A three-dimensional numerical model of a cemented rockfill cap was validated with data from extensometers anchored in the mine roof and sill; this model was then used to estimate deformation modulus at the third mine because the earth pressure cells and embedment strain gauges recorded negligible changes. Rockfill binder used at these mines ranged from 4 to 8 per cent of the dry components by weight, the water-to-cement ratio was from 0.42 to1.0, and the largest aggregate size in the three mixes ranged from 5 to12 cm (2 to 4.7 in). The range of the calculated in situ deformation modulus values was large, but as expected, it was bracketed by modulus values for cemented tailings and roller-compacted concrete with similar cement contents and water-to-cement ratios. Dans le cadre d’études sur la sécurité et la stabilité de trois mines souterraines situées aux États-Unis, les chercheurs ont installé des palpeurs de pression des terres et des extensomètres d’encastrement dans les remblais cimentés afin de mesurer les variations relatives à l’effort et à la déformation des terrains durant l’exploitation minière et le chargement du remblai. Les données recueillies à l’aide de ces instruments ont servi au calcul du module in situ du remblai dans deux de ces mines. Le modèle numérique tridimensionnel de la semelle d’un remblai cimenté a été validé à partir des données recueillies par les extensomètres ancrés dans la voûte et dans la semelle de ces mines; ce modèle a ensuite été utilisé pour estimer le module de déformation à la troisième mine, étant donné que les palpeurs de pression des terres et les tensiomètres enfouis avaient relevés des variations négligeables. La matière d’agrégation de l’enrochement utilisée dans ces mines comportait entre 4 % et 8 % des composantes sèches par poids; le rapport eau-ciment se situait entre 0,42 et 1,0; et la taille des agrégats les plus gros dans ces trois mélanges était de 5 cm à 12 cm (2 po à 4,7 po). L’écart entre les valeurs calculées des modules de déformation in situ était grand, mais comme on s’y attendait, cet écart a été compensé par les valeurs modulaires des résidus cimentés et du béton tassé au rouleau avec des teneurs en ciment et des rapports eau-ciment semblables. Als Teil der Sicherheits- und Stabilitätsstudien an drei Bergwerken in den Vereinigten Staaten von Amerika installierten Forscher Erddruckgeber und Einbindungsdehnungsmesser in zementierter Steinschüttung, um Spannungs- und Dehnungsveränderungen während der fortlaufenden Bergarbeiten und der Belastung der Steinschüttung zu messen. Daten von diesen Instrumenten wurden dazu verwendet, das In-Situ-Modul der Steinschüt-ung für zwei Gruben zu berechnen. Ein dreidimensionales numerisches Modell einer zementierten Steinschüttungsschwelle wurde mit den Daten von den im Grubendach und in der Schwelle verankerten Extensometern validiert; dieses Modell wurde dann dazu eingesetzt, um das Deformationsmodul in der dritten Grube zu schätzen, da die Erddruckgeber und Einbindungsdehnungsmesser nur geringfügige Messabweichungen feststellten. Das in diesen Gruben verwendete Steinschüttungsbindemittel variierte zwischen vier und acht Prozent an Trockenkomponenten nach Gewicht, der Wasser-Zementfaktor betrug zwischen 0,42 und 1,0 und die größte Zuschlagstoff-größe in den drei Mischungen schwankte zwischen fünf und zwölf Zentimetern. Die Reichweite der berechneten Werte des In-Situ-Deformationsmoduls fiel etwas breit aus, aber es fand erwartungsgemäß eine Klammerung der Modulwerte zwischen den Zemen-trückständen und dem durch Walzen verdichteten Beton mit ähnlichem Zementanteil und Wasser-Zementfaktor statt.

Jan 1, 2003

By S. Ndlovu, M. Malatse

"The Witwatersrand Basin is the heart of South Africa’a gold mining industry. The cluster of gold mines located in the Witwatersrand Basin generates a significant amount of mine tailings, which have adverse effects on the environment and ecological systems. In addition, disposal costs are very high. The exponential population growth in the Witwatersrand area has resulted in pressure on the reserves of traditional building materials. Quarrying for natural construction material is very expensive and damages the landscape. This work therefore examines the use of gold mine tailings in the production of bricks.Different mixing ratios of gold tailings, cement, and water were used. The resulting bricks were then cured in three different environments - sun dried, oven dried at 360°C, and cured in water for 24 hours. The bricks were then tested for unconfined compressive strength, water absorption, and weight loss. The results showed that the mixture with more cement than tailings had a compressive strength of approximately 530 kN/m2. It was also found that the best brick curing system was in a water environment. Bricks made from tailings cost more than conventional bricks because of the higher quantity of cement used, but the manufacturing process consumes less water. Overall, the results indicated that gold mine tailings have a high potential to substitute for the natural materials currently used in brickmaking.Paper written on project work carried out in partial fulfilment of BSc. Eng. (Metallurgyand Materials Sciences)"

Jan 1, 2015