Ancient tin production: Slags from the Iron Age Carvalhelhos hillfort (NW Iberian Peninsula)

Provenance and production of tin in the Ancient World has since long been a major topic of discussion among archaeologists. In Western Europe, where significant tin ore (cassiterite) deposits are known, only a few remains of ancient tin production, such as tin slags, have been detected. In the present work, elemental and microstructural analyses by WDXRF, SEM-EDS and XRD were performed on recently recognised tin slags from the Iron Age Carvalhelhos hillfort located in NW Iberia, a territory that represents the largest extension with tin mineralisation in Western Europe. Elemental and microstructural characterisation of cassiterite collected in a pilot field survey in the region of the hillfort are presented and discussed, as well as two ceramic fragments that could be part of a smelting structure and an iron slag from the settlement. Results show that the tin slags have variable but high contents in Sn, similarly to Pre-Medieval tin slags found in other Western European areas, but also high contents of Ta and Nb, which specifically distinguish them from other tin slags, such as those found in SW Britain. Tin ores from the hillfort region frequently have Ta and Nb in cassiterite solid solution or as inclusions of columbite group minerals, relating well with the Carvalhelhos tin slags. Up to present, the Carvalhelhos slags are amongst the very few ancient tin slags known in Western Europe, and their study can contribute to a better knowledge on ancient tin sources and trade routes

Influence of physic-mechanical properties on a choice of metallurgical slags processing technology

Проаналізовано фізико-механічні властивості шлаків після первинної переробки – тер-мічного (термоудар) і механічного впливу на розплав, схильність відвальних шлаків до розпаду – структурним перетворенням, і можливі види механічної переробки для отримання різних видів шлакової продукції. Наводиться технологічна схема переробки відвальних шлаків (можливе застосування також і для шлаків поточного випуску) з витяганням металу і отриманням широкого спектру шлакової продукції, включаючи в'яжучі матеріали.Проанализированы физико-механические свойства шлаков после первичной переработки – термического (термоудар) и механического воздействия на расплав, склонность отвальных шлаков к распаду – структурным превращениям, и возможные виды механической переработки для получения разных видов шлаковой продукции. Приводится технологическая схема переработки отвальных шлаков (применимо и для шлаков текущего выпуска) с извлечением металла и получением широкого спектра шлаковой продукции, включая вяжущие материалы.Physical and mechanical properties of the slag after the initial processing – thermal (thermal shock) and mechanical impact on the melt, the dump slag inclination to disintegration – structural transformations and the possible kinds of mechanical processing to produce different types of slag products were analyzed. Technological scheme of dump slag (it can also be applied to the current release slags) with metal extraction and of slag products wide range, including cementations materials were given

Sustainable development of Ukrainian iron and steel industry enterprises in regards to the bulk manufacturing waste recycling efficiency improvement

Purpose. Identify the tendency of sustainable development of Ukrainian iron and steel industry enterprises regarding the raising of the bulk manufacturing waste recycling efficiency. Methods. To achieve this purpose, a comprehensive methodological approach has been used, including an analysis of Ukrainian and foreign statistics data on the bulk manufacturing waste accumulation and handling, the analysis of potential consumers of goods from the Mining and Metallurgical Company (MMC) waste products of Ukraine, as well as the study of common policy tools for settling the issues of manufacturing waste accumulation in world practice. Findings. It was determined that smelter slags, which are an underestimated resource in the Ukrainian economy, are of primary interest in terms of the efficiency of bulk manufacturing waste recycling in Ukraine. In international practice, ferrous slags are used as a valuable resource base for many areas of business, which in most cases became possible through the implementation of favorable policies in the area of resource-saving and ecology. In addition, this paper identifies the main market barriers hampering the smelter slags recycling in Ukraine, as well as additional market restrictions for Mariupol metallurgical complexes that arose as a result of a military conflict. Originality. A number of policy tools (favorable policies in the area of resource-saving and ecology) have been formulated at national and regional levels to create the necessary competitive conditions for the smelter slags recycling and to support the sustainable development of MMC enterprises of Ukraine. Practical implications. The introduction of the proposed control mechanisms for the ferrous slags recycling will enable the provision of such industries as road engineering, cement and concrete industry, agriculture and a number of other industries with valuable industrial raw materials and above all, to ensure a balance of sustainability at the local level and eliminate the need for new territories to be allocated for manufacturing waste.Мета. Ідентифікувати напрями сталого розвитку підприємств чорної металургії України в галузі підвищення ефективності утилізації великотоннажних промислових відходів. Методика. Для досягнення поставленої мети в роботі використано комплексний методичний підхід, що включає аналіз даних української та зарубіжної статистики щодо накопичення й поводження з великотоннажними промисловими відходами, аналіз потенційних споживачів продукції з відходів гірничо-металургійного комплексу (ГМК) України, а також вивчення поширених політичних інструментів урегулювання питань накопичення промислових відходів у світовій практиці. Результати. Встановлено, що першочерговий інтерес з точки зору ефективності утилізації великотоннажних промислових відходів України представляють металургійні шлаки, які є недооціненим ресурсом в економіці України. У міжнародній практиці шлаки чорної металургії використовуються в якості цінної ресурсної бази для багатьох сфер господарювання, що в більшості випадків стало можливим за рахунок впровадження політик сприяння у сфері ресурсозбереження та екології. Крім того, у даній роботі визначені основні ринкові бар’єри, що ускладнюють утилізацію металургійних шлаків в Україні, а також додаткові ринкові обмеження для металургійних комбінатів Маріуполя, що виникли в результаті військового конфлікту. Наукова новизна. Сформульовано ряд політичних інструментів (політик сприяння у сфері ресурсозбереження та екології) національного й регіонального рівнів для створення необхідних конкурентних умов утилізації металургійних шлаків і підтримки стійкого розвитку підприємств ГМК України. Практична значимість. Впровадження запропонованих регуляторних механізмів утилізації шлаків чорної металургії дозволить забезпечити цінною техногенною сировиною такі галузі економіки як дорожне будівництво, цементна та бетонна промисловості, сільське господарство й ряд інших галузей, а головне, гарантувати баланс стійкості на місцевому рівні та виключити необхідність відведення нових територій для розміщення промислових відходів.Цель. Идентифицировать направления устойчивого развития предприятий черной металлургии Украины в области повышения эффективности утилизации крупнотоннажных промышленных отходов. Методика. Для достижения поставленной цели в работе использован комплексный методический подход, включающий анализ данных украинской и зарубежной статистики по накоплению и обращению с крупнотоннажными промышленными отходами, анализ потенциальных потребителей продукции из отходов горно-металлургического комплекса (ГМК) Украины, а также изучение распространенных политических инструментов урегулирования вопросов накопления промышленных отходов в мировой практике. Результаты. Установлено, что первоочередной интерес с точки зрения эффективности утилизации крупнотоннажных промышленных отходов Украины представляют металлургические шлаки, которые являются недооцененным ресурсом в экономике Украины. В международной практике шлаки черной металлургии используются в качестве ценной ресурсной базы для многих сфер хозяйствования, что в большинстве случаев стало возможным за счет внедрения политик благоприятствования в сфере ресурсосбережения и экологии. Кроме того, в данной работе определены основные рыночные барьеры, затрудняющие утилизацию металлургических шлаков в Украине, а также дополнительные рыночные ограничения для металлургических комбинатов Мариуполя, возникшие в результате военного конфликта. Научная новизна. Сформулирован ряд политических инструментов (политик благоприятствования в сфере ресурсосбережения и экологии) национального и регионального уровней для создания необходимых конкурентных условий утилизации металлургических шлаков и поддержания устойчивого развития предприятий ГМК Украины. Практическая значимость. Внедрение предложенных регуляторных механизмов утилизации шлаков черной металлургии позволит обеспечить ценным техногенным сырьем такие отрасли экономики как дорожное строительство, цементная и бетонная промышленности, сельское хозяйство и ряд других отраслей, а главное, гарантировать баланс устойчивости на местном уровне и исключить необходимость отведения новых территорий для размещения промышленных отходов.The work was carried out within the thematic approach of the government program “State Program Concept of Waste Handling for 2013 – 2020”, as well as within the research work “Scientific substantiation of the methodological, technological, ecological and legal basis of useful components extraction from technogenic deposit of Ukraine” (No. of State Registration 0116U004619). The author expresses his gratitude to the management of PJSC “Illich MMC” for the support in the development of applied research in the field of smelter slags recycling

Reactivity of modified iron silicate slag as sustainable alternative binder

A possible solution to decrease the CO2 footprint caused by cement industry and to enhance the transition to circular economy is to use slags as Supplementary Cementitious Materials (SCM). The study presented here focuses on valorizing and investigating the reactivity and mechanical properties of blended binder systems combining modified iron silicate (MFS) slag and Ordinary Portland cement (OPC). MFS slag is a fumed by-product synthesized during the production of copper metal (Cu). This slag can be used as possible alternative SCM due to its pozzolanic behavior. To study the replacement level in relation to reactivity and strength development, replacement levels of 15, 30 and 50 wt% of MFS-slag in OPC are analyzed. The work can be divided into two categories, 1) assessing the reactivity through thermogravimetric analysis (TGA) and 2) evaluating the compressive strength (as a function of time) of mortar with MFS-slag after 2, 7, 28 and 90 days. TGA at 7, 15, 28 and 90 days allows to determine the reduction of portlandite (CH) content which gives an indication of the pozzolanic reactivity. Reactivity of the MFS-slag blended systems is also determined relative to inert filler blended systems to discern between the reactive behavior of the MFS-slag and the filler effect

Wilson lines and Chern-Simons flux in explicit heterotic Calabi-Yau compactifications

We study to what extent Wilson lines in heterotic Calabi-Yau compactifications lead to non-trivial H-flux via Chern-Simons terms. Wilson lines are basic ingredients for Standard Model constructions but their induced H-flux may affect the consistency of the leading order background geometry and of the two-dimensional worldsheet theory. Moreover H-flux in heterotic compactifications would play an important role for moduli stabilization and could strongly constrain the supersymmetry breaking scale. We show how to compute H-flux and the corresponding superpotential, given an explicit complete intersection Calabi-Yau compactification and choice of Wilson lines. We do so by classifying special Lagrangian submanifolds in the Calabi-Yau, understanding how the Wilson lines project onto these submanifolds, and computing their Chern-Simons invariants. We illustrate our procedure with the quintic hypersurface as well as the split-bicubic, which can provide a potentially realistic three generation model.Comment: 41 pages, 7 figures. v2: Minor corrections, published versio

Sustainable development of Ukrainian iron and steel industry enterprises in regards to the bulk manufacturing waste recycling efficiency improvement

Purpose. Identify the tendency of sustainable development of Ukrainian iron and steel industry enterprises regarding the raising of the bulk manufacturing waste recycling efficiency. Methods. To achieve this purpose, a comprehensive methodological approach has been used, including an analysis of Ukrainian and foreign statistics data on the bulk manufacturing waste accumulation and handling, the analysis of potential consumers of goods from the Mining and Metallurgical Company (MMC) waste products of Ukraine, as well as the study of common policy tools for settling the issues of manufacturing waste accumulation in world practice. Findings. It was determined that smelter slags, which are an underestimated resource in the Ukrainian economy, are of primary interest in terms of the efficiency of bulk manufacturing waste recycling in Ukraine. In international practice, ferrous slags are used as a valuable resource base for many areas of business, which in most cases became possible through the implementation of favorable policies in the area of resource-saving and ecology. In addition, this paper identifies the main market barriers hampering the smelter slags recycling in Ukraine, as well as additional market restrictions for Mariupol metallurgical complexes that arose as a result of a military conflict. Originality. A number of policy tools (favorable policies in the area of resource-saving and ecology) have been formulated at national and regional levels to create the necessary competitive conditions for the smelter slags recycling and to support the sustainable development of MMC enterprises of Ukraine. Practical implications. The introduction of the proposed control mechanisms for the ferrous slags recycling will enable the provision of such industries as road engineering, cement and concrete industry, agriculture and a number of other industries with valuable industrial raw materials and above all, to ensure a balance of sustainability at the local level and eliminate the need for new territories to be allocated for manufacturing waste.Мета. Ідентифікувати напрями сталого розвитку підприємств чорної металургії України в галузі підвищення ефективності утилізації великотоннажних промислових відходів. Методика. Для досягнення поставленої мети в роботі використано комплексний методичний підхід, що включає аналіз даних української та зарубіжної статистики щодо накопичення й поводження з великотоннажними промисловими відходами, аналіз потенційних споживачів продукції з відходів гірничо-металургійного комплексу (ГМК) України, а також вивчення поширених політичних інструментів урегулювання питань накопичення промислових відходів у світовій практиці. Результати. Встановлено, що першочерговий інтерес з точки зору ефективності утилізації великотоннажних промислових відходів України представляють металургійні шлаки, які є недооціненим ресурсом в економіці України. У міжнародній практиці шлаки чорної металургії використовуються в якості цінної ресурсної бази для багатьох сфер господарювання, що в більшості випадків стало можливим за рахунок впровадження політик сприяння у сфері ресурсозбереження та екології. Крім того, у даній роботі визначені основні ринкові бар’єри, що ускладнюють утилізацію металургійних шлаків в Україні, а також додаткові ринкові обмеження для металургійних комбінатів Маріуполя, що виникли в результаті військового конфлікту. Наукова новизна. Сформульовано ряд політичних інструментів (політик сприяння у сфері ресурсозбереження та екології) національного й регіонального рівнів для створення необхідних конкурентних умов утилізації металургійних шлаків і підтримки стійкого розвитку підприємств ГМК України. Практична значимість. Впровадження запропонованих регуляторних механізмів утилізації шлаків чорної металургії дозволить забезпечити цінною техногенною сировиною такі галузі економіки як дорожне будівництво, цементна та бетонна промисловості, сільське господарство й ряд інших галузей, а головне, гарантувати баланс стійкості на місцевому рівні та виключити необхідність відведення нових територій для розміщення промислових відходів.Цель. Идентифицировать направления устойчивого развития предприятий черной металлургии Украины в области повышения эффективности утилизации крупнотоннажных промышленных отходов. Методика. Для достижения поставленной цели в работе использован комплексный методический подход, включающий анализ данных украинской и зарубежной статистики по накоплению и обращению с крупнотоннажными промышленными отходами, анализ потенциальных потребителей продукции из отходов горно-металлургического комплекса (ГМК) Украины, а также изучение распространенных политических инструментов урегулирования вопросов накопления промышленных отходов в мировой практике. Результаты. Установлено, что первоочередной интерес с точки зрения эффективности утилизации крупнотоннажных промышленных отходов Украины представляют металлургические шлаки, которые являются недооцененным ресурсом в экономике Украины. В международной практике шлаки черной металлургии используются в качестве ценной ресурсной базы для многих сфер хозяйствования, что в большинстве случаев стало возможным за счет внедрения политик благоприятствования в сфере ресурсосбережения и экологии. Кроме того, в данной работе определены основные рыночные барьеры, затрудняющие утилизацию металлургических шлаков в Украине, а также дополнительные рыночные ограничения для металлургических комбинатов Мариуполя, возникшие в результате военного конфликта. Научная новизна. Сформулирован ряд политических инструментов (политик благоприятствования в сфере ресурсосбережения и экологии) национального и регионального уровней для создания необходимых конкурентных условий утилизации металлургических шлаков и поддержания устойчивого развития предприятий ГМК Украины. Практическая значимость. Внедрение предложенных регуляторных механизмов утилизации шлаков черной металлургии позволит обеспечить ценным техногенным сырьем такие отрасли экономики как дорожное строительство, цементная и бетонная промышленности, сельское хозяйство и ряд других отраслей, а главное, гарантировать баланс устойчивости на местном уровне и исключить необходимость отведения новых территорий для размещения промышленных отходов.The work was carried out within the thematic approach of the government program “State Program Concept of Waste Handling for 2013 – 2020”, as well as within the research work “Scientific substantiation of the methodological, technological, ecological and legal basis of useful components extraction from technogenic deposit of Ukraine” (No. of State Registration 0116U004619). The author expresses his gratitude to the management of PJSC “Illich MMC” for the support in the development of applied research in the field of smelter slags recycling

Review of man-made mineral formations accumulation and prospects of their developing in mining industrial regions in Ukraine

Purpose. Analysis of the man-made mineral formations of ore mining and smelting, fuel and energy complexes development accumulation, location and prospects amount in the Dnipropetrovsk region. Methods. Comprehensive approach, including analysis of state statistics, waste handling sites (WHSs), regional environmental report, environmental passport of the region, as well as data from other information sources is used in the work. Aerial photographs of man-made formations were obtained using the Google Earth 7.1.8 satellite program. Findings. The analysis of the main man-made mineral formations of ore mining and smelting, fuel and energy complexes accumulation in Ukraine (coal and mining industry waste heaps, tailing dumps, ash dumps, smelter slag dumps) was conducted, their amount and occupied areas were estimated. According to the densest location of man-made formations, they are divided into 4 regions: the Prydniprovsk region, the Kryvyi Rih region, the Nikopol region, the Pavlohrad region. According to information sources, the content of some valuable components in man-made formations has been established. Based on the world market prices of technogenic deposits components research, it was proposed to grade them according to the cost of valuable components. The promising directions have been proposed for the use of mineral resources in various economic sectors. It is noted that from the perspective of development of mineral and raw materials potential, the bulk formations are of interest because of their large reserves in the minimum area. But from the perspective of environmental protection and the interests of the Ukrainian people, the bulk technogenic formations occupying significant areas of agricultural land and having smaller mineral reserves are of great interest. Originality. The conception of man-made raw material mineral fund for further industrial development as an alternative to natural deposits is extended and systematized. For the first time, an integrated and detailed analysis has been performed of technogenic waste of the largest waste storage region in Ukraine, as well as the grouping has been proposed of mining and energy sector waste by density of location and by the contained components value. Practical implications. A sketch-map of the man-made objects location was drawn up and their gradation was carried out according to the preliminary prospects of their development. This will provide a more objective approach to the concept of industrial waste development and planning the strategy for the development of mineral and raw materials potential both at the state and regional levels.утворень гірничо-металургійного й паливно-енергетичного комплексів Дніпропетровської області. Методика. У роботі використано комплексний підхід, що включає аналіз даних державної статистики, місць видалення відходів (МВВ), регіональної доповіді про стан навколишнього середовища, екологічного паспорта регіону, а також даних інших інформаційних джерел. Аерофотознімки техногенних утворень отримані за допомогою супутникової програми Google Earth 7.1.8. Результати. Проведено аналіз накопичення основних техногенних утворень гірничо-металургійного та паливно-енергетичного комплексів України (породні відвали вугільної й гірничорудної галузей, хвостосховища, золошлаковідвали, відвали металургійних шлаків), оцінені їх об’єми та займані площі. За найбільш щільним розташуванням техногенних утворень їх запропоновано розділити на 4 райони: Придніпровський, Криворізький, Нікопольський і Павлоградський. За даними інформаційних джерел встановлено вміст деяких цінних компонентів у різних техногенних відходах. На підставі вивчення світових ринкових цін компонентів техногенних родовищ запропоновано районувати їх за вартістю цінних компонентів у 1 т відходів. Запропоновано перспективні напрями використання мінерально-сировинних ресурсів у різних галузях економіки. Відзначено, що з позиції освоєння мінерально-сировинного потенціалу інтерес представляють насипні відходи в силу їх значних запасів на мінімальній площі, а з позиції охорони навколишнього середовища та інтересів українського народу – наливні техногенні відходи, що займають значні площі сільськогосподарських угідь і мають менші запаси мінеральної сировини. Наукова новизна. Розширено та систематизовано уявлення щодо мінерально-сировинного фонду техногенної сировини Дніпропетровської області для подальшого освоєння як альтернатива природним родовищам. Вперше здійснено комплексний та детальний аналіз техногенних відходів найбільшого регіону-накопичувача України і запропоновано групування відходів гірничодобувного та енергетичного сектору за щільністю розташування й вмістом цінних компонентів. Практична значимість. Складена схематична карта розташування техногенних відходів та проведена градація за попередньою перспективністю їх освоєння. Це дозволить більш об’єктивно підходити до концепції промислового освоєння техногенних відходів і планування стратегії розвитку мінерально-сировинного фонду на державному та регіональному рівнях.Цель. Анализ объемов накопления, мест расположения и перспектив промышленной разработки техногенных образований горно-металлургического и топливно-энергетического комплексов Днепропетровской области. Методика. В работе использован комплексный подход, включающий анализ данных государственной статистики, мест удаления отходов (МУО), регионального доклада о состоянии окружающей среды, экологического паспорта региона, а также данных других информационных источников. Аэрофотоснимки техногенных образований получены с помощью спутниковой программы Google Earth 7.1.8. Результаты. Проведен анализ накопления основный техногенных образований горно-металлургического и топливно-энергетического комплексов Украины (породные отвалы угольной и горнорудной отраслей, хвостохранилища, золошлакоотвалы, отвалы металлургических шлаков), оценены их объемы и занимаемые площади. По наиболее плотному расположению техногенных образований их предложено разделить на 4 района: Приднепровский, Криворожский, Никопольский и Павлоградский районы. По данным информационных источников установлено содержание некоторых ценных компонентов в разных техногенных отходах. На основании изучения мировых рыночных цен компонентов техногенных месторождений предложено районировать их по стоимости ценных компонентов в 1 т отходов. Предложены перспективные направления использования минерально-сырьевых ресурсов в различных отраслях экономики. Отмечено, что с позиции освоения минеральное-сырьевого потенциала интерес представляют насыпные отход по причине их больших запасов на минимальной площади, а с позиции охраны окружающей среды и интересов украинского народа – наливные техногенные образования, занимающие значительные площади сельскохозяйственных угодий и имеющие меньшие запасы минерального сырья. Научная новизна. Расширено и систематизировано представление о минерально-сырьевом фонде техногенного сырья Днепропетровской области для дальнейшего промышленного освоения как альтернатива природным месторождениям. Впервые осуществлен комплексный и детальный анализ техногенных отходов наиболее крупного региона-накопителя Украины и предложено группирование отходов горнодобывающего и энергетического сектора по плотности расположения и ценности содержащихся компонентов. Практическая значимость. Составлена схематическая карта размещения техногенных отходов и проведена градация по предварительной перспективности их освоения. Это позволит более объективно подходить к концепции промышленного освоения техногенных отходов и планирования стратегии развития минерально-сырьевого фонда на государственном и региональном уровнях.This work has been performed in the framework of tasks of a research project funded by the state budget by the Ministry of Education and Science of Ukraine (GP-500), and is also consistent with the “Dnipropetrovsk Regional Complex Program (Strategy) on Environmental Safety and Prevention of Climate Change for 2016 – 2025”

Special Lagrangians, stable bundles and mean curvature flow

We make a conjecture about mean curvature flow of Lagrangian submanifolds of Calabi-Yau manifolds, expanding on \cite{Th}. We give new results about the stability condition, and propose a Jordan-H\"older-type decomposition of (special) Lagrangians. The main results are the uniqueness of special Lagrangians in hamiltonian deformation classes of Lagrangians, under mild conditions, and a proof of the conjecture in some cases with symmetry: mean curvature flow converging to Shapere-Vafa's examples of SLags.Comment: 36 pages, 4 figures. Minor referee's correction