Modeling the formation of high metal concentration zones in man-made deposits

Purpose. To study conditions of forming the zones of high metal concentration in metal-containing man-made deposits. To assess the likelihood of metal concentration in the placer core. Methods. Analysis of the conditions determining metal-containing placers formation and of metal losses at mining and processing plants, considering the local terrain. Findings. It is proved that the minerals that are carried away from the separators at mining and processing plants are concentrated in the core, which contains up to 90% of heavy metals. Originality. The studies have determined the main factors and regularities governing the distribution of heavy metals in technogenic placers, which help identify their location and calculate parameters of high metal concentration zones in the body of a man-made deposit. Practical implications. The research has proved the possibility of using metal-containing technogenic placers, and finding the zones of maximum metal concentration on the basis of the established regularities. The authors have developed a mathematical model of the gradual formation of technogenic deposits with zones of heavy metals concentration in metal-containing waste.Мета. Дослідження умов утворення зон підвищеної концентрації металу та оцінка ймовірності його концентрації в ядрі у металовмісних розсипних техногенних родовищах за допомогою фізичного моделювання. Методика. Дослідження проведені на моделі в лабораторних умовах із використанням вулканічного туфу Рафалівського кар’єру (Україна), що містить від 0.4 до 1.2% самородної міді. Експериментальні зразки подрібнені на щоковому млині. Хімічний склад туфу встановлено спектральним аналізом. Гідросуміші виготовлені на електричному змішувачі та досліджені магнітним стержневим сепаратором типу СМС 0.5-1-МН-0.2, метал вилучався з магнітною індукцією 600 мТл. Апроксимація та статистична обробка дослідних даних проводилась у програмних пакетах MathCad та Microsoft Excel. Результати. Експериментально доведено, що найбільша дальність польоту струменя пульпи досягається при нахилі вихідного оголовка пульповоду до горизонту під кутом 45° (при впливі опору повітря його розсіювання становить 30 – 35°). Рекомендовано розташовувати вихідний переріз пульповоду якомога ближче до бровки укосу або основи розсипу з умови найменшої ударної дії струменя на основу. Встановлено, що розміри воронки розмиву – діаметр і глибина – змінюються у часі за рахунок розмиву та виносу раніше намитих переважно крупних фракцій, а також намиву крупнозернистого туфу по периметру воронки. Встановлено параметри зон підвищеного вмісту важких металів у техногенному розсипі, що залежать від концентрації пульпи та ландшафту місцевості (балка, яр), а у місці утворення розсипу дані параметри змінюються за залежністю, що описується поліномом третього ступеня. Коефіцієнти полінома характеризують динаміку формування ядра розсипу, де зосереджується від 60 до 90% важких металів. Наукова новизна. Встановлено основні фактори та закономірності розподілу важких металів у техногенних розсипах в процесі розмиву. Розроблена математична модель поетапного формування техногенного розсипу із зонами концентрації важких металів у металовмісних відходах. Практична значимість. На основі отриманих результатів представляється можливим промислове освоєння металовмісних техногенних розсипів із виявленням зон максимальної концентрації металу. Вирішення проблеми переробки металовмісних відходів підвищить екологічну безпеку території та надасть підприємствам додатковий економічний ефект.Цель. Исследование условий образования зон повышенной концентрации металла и оценка вероятности его концентрации в ядре в металлосодержащих россыпных техногенных месторождений при помощи физического моделирования. Методика. Исследования проведены на модели в лабораторных условиях с использованием вулканического туфа Рафаловского карьера (Украина), содержащем от 0.4 до 1.2% самородной меди. Экспериментальные образцы измельчены на щековой мельнице. Химический состав туфа установлен спектральным анализом. Гидросмеси изготовлены в электрических смесителях и исследованы магнитным стержневым сепаратором типа СМС 0.5-1 МН-0.2, металл извлекался с магнитной индукцией 600 мТл. Аппроксимация и статистическая обработка опытных данных проводилась в программных пакетах MathCad и Microsoft Excel. Результаты. Экспериментально доказано, что наибольшая дальность полета струи пульпы достигается при наклоне выходного оголовка пульповода к горизонту под углом 45° (при влиянии сопротивления воздуха его рассеивание составит 30 – 35°). Рекомендовано располагать выходное сечение пульповода как можно ближе к бровке откоса или основы россыпи из условия наименьшей ударного действия струи на основу. Установлено, что размеры воронки размыва – диаметр и глубина – изменяются во времени за счет размыва и выноса ранее намытых преимущественно крупных фракций, а также намыва крупнозернистого туфа по периметру воронки. Установлены параметры зон повышенного содержания тяжелых металлов в техногенной россыпи, зависящие от концентрации пульпы и ландшафта местности (балка, овраг), а в месте образования россыпи данные параметры изменяются по зависимости, описываемой полиномом третьей степени. Коэффициенты полинома характеризуют динамику формирования ядра россыпи, где сосредотачивается от 60 до 90% тяжелых металлов. Научная новизна. Установлены основные факторы и закономерности распределения тяжелых металлов в техногенных россыпях в процессе размыва. Разработана математическая модель поэтапного формирования техногенной россыпи с зонами концентрации тяжелых металлов в металлосодержащих отходах. Практическая значимость. На основе полученных результатов представляется возможным промышленное освоение металлосодержащих техногенных россыпей с выявлением зон максимальной концентрации металла. Решение проблемы переработки металлосодержащих отходов повысит экологическую безопасность территории и позволит предприятиям получать дополнительный экономический эффект.This work would have been impossible without the support of the National University of Water and Environmental Engineering and assistance in conducting experiments provided by the Institute of Geotechnical Mechanics named after M.S. Poliakov (National Academy of Sciences of Ukraine)

Water saturation induced changer in the indirect (Brazilian) tensile strength and the failure mode of some igneous rock materials

The present study concentrates on water induced strength reduction and variation of the failure mode in indirect (Brazilian) tension tests of several igneous rock materials under three moisture cases of oven-dry, air-dry and fully saturated states. In this respect, two andesite and three tuff materials which contain no visible flaws were subjected to indirect tensile strength tests using the Brazilian disc method. Once the tension tests were carried out, photographs of the broken samples were taken to investigate the changes in the failure mode. As a result, it was found that tensile strengths of the samples were highly reduced with the presence of the water and the natural humidity. Additionally, it has been deduced that the failure mode of the samples mainly shifts to central fracturing with the presence of natural moisture and saturation. Although the central crack is the ideal type for the theory of Brazilian tensile strength determination, indefinite contact properties like contact angle and frictions are some notable issues to make only considering failure shapes for the validity of the test results misleading

Gradational development of slaty cleavage to schistosity -an example from the Iberian Pyrite Belt, Spain-

The Iberian Pyrite Belt is an Upper Paleozoic succession which has been divided into the Phyllite-Quartzite Group, the Volcanic-Sliceous Complex and the Culm Group in ascending order from base to the top. The contacts among them are conformable. These Groups are tightly folded and metamorphosed un-der low-grade conditions during Hercynian times. The first stage folds of the Volcanic-Siliceous Complex and the Culm Group are associate with slaty cleavages (S1), while the Phyllite-Quartzite Group is asso-ciate with schistosities (S1). Fold analysis using cleavages and minoe folds has been utilized in the analysis of the stratigraphy. This led to systematic horizontal collection of specimens (pelitic rocks). S1 texture is defined by paralled alignment of secondary platy minerals which tend to grow larger and together, forming zonal domains toward the Phyllite-Quartzite Group. The clay matrices change to recrystallized quartz toward the Phyllite Quartzite Group. Textural modifications are evidenced by gradational changes from slaty cleavages to schistosities. This shows that recrystallization is the important deformation mecha-nism responsible for S1 development. It also reflects that the deformation was contemporaneous with metamorphism

Renewable power for lean desktops in media applications

An integration of solar microgeneration to supply a low-power IT desktop, using the Power over Ethernet standards IEEE 802.3af/at as a low power distribution network avoiding transformer losses from DC generation to mains power AC and back to low-voltage DC and hence maximising efficiency. The resulting design points to applications in media technology where reducing grid power consumption is critical for improving sustainability, or where there are supply constraints, and indicates new directions in how we manage and consume power for IT devices

The results of magnetic separation use in ore processing of metalliferous raw basalt of Volyn region

Purpose. To determine the effectiveness of the electric field use in ore processing for extraction of native copper concentrate from raw basalt, to identify the most technologically advanced grain-size classes of the feed stock. To define the nature of the relationship between the amount of recoverable concentrate and the main dominant factors – separator field density and the coarseness of the prepared raw material. Methods. We used the substantiated physical and chemical methods of elemental, mineral, fractional, particle size distribution analysis of the basalt rock mass under processing, methods of laboratory, semi-industrial and industrial research into crushing, grinding, classification, and electromagnetic separation processes at the stages of ore preparation of raw materials for the production of metalliferous industrial products. The methods of statistical modeling and experimental results regression analysis have been applied. Findings. The preferred grain-size classes in the process of ore preparation and classification of basalt rock components for electrostatic separation were determined. The dependences of copper concentrate production from basalt, tuff and lava-breccia on the electrostatic field density while changing grain-size classes in the initial product were worked out. The regression dependences of the copper concentrate output on various relationships between grain-size classes in the initial material and the electric field density were obtained. Originality. The content of native copper in basalt, lava breccia and tuff was established and the preferred grain-size classes in the process of ore preparation were identified. It is for the first time that the magnetic susceptibility of all three components of basalt raw material was determined, and the influence of the magnetic field on the output of titano-magnetite concentrate was shown as well as the rational grain size of ore preparation was detrmined. The dependences of the copper concentrate output have been established and the efficiency of the electrical separation in complex processing of basalt raw material has been proved.Мета. Визначення ефективності використання електричного поля у процесі рудопідготовки для виділення концентрату самородної міді з базальтової сировини, встановлення найбільш технологічних класів крупності перероблюваної сировини й характеру залежності кількості добутого концентрату від основних домінуючих факторів – напруженості поля сепаратора та крупності підготовленої сировини. Методика. У роботі використані апробовані фізичні та хімічні методи аналізу елементного, мінерального, фракційного, гранулометричного складу переробки базальтової гірської маси, методи лабораторних, напівпромислових і промислових досліджень процесів дроблення, подрібнення, класифікації, електромагнітної сепарації на етапах рудопідготовки сировини до отримання металовмісних промпродуктів. Застосовані методи статистичного моделювання і регресійного аналізу результатів експериментальних досліджень. Результати. Встановлено класи крупності у процесі рудопідготовки і класифікації складових базальтової гірської маси до електросепарації. Виявлено залежності виходу мідного концентрату для базальту, туфу та лавобрекчії від напруженості електричного поля при варіюванні вмістом різних класів крупності у вихідному продукті. Отримано регресійні залежності виходу мідного концентрату від різних співвідношень між класами крупності у вихідному продукті та від напруженості електричного поля. Наукова новизна. Встановлено процентний вміст самородної міді у базальті, лавобрекчії, туфі та показані кращі класи крупності у процесі рудопідготовки. Вперше визначена магнітна сприйнятливість всіх трьох складових базальтової сировини, показано вплив величини магнітного поля на вихід концентрату титаномагнетиту й визначена раціональна крупність рудопідготовки. Вперше встановлено залежності виходу мідного концентрату й показана ефективність використання операції електричної сепарації при комплексній переробці базальтової сировини. Практична значимість. Отримані результати досліджень вказують на доцільність комплексної переробки базальтової сировини, і на цій основі розроблений спосіб її переробки.Цель. Определение эффективности использования электрического поля в процессе рудоподготовки для выделения концентрата самородной меди из базальтового сырья, установление наиболее технологичных классов крупности перерабатываемого сырья и характера зависимости количества извлекаемого концентрата от основных доминирующих факторов – напряженности поля сепаратора и крупности подготовленного сырья. Методика. В работе использованы апробированные физические и химические методы анализа элементного, минерального, фракционного, гранулометрического состава перерабатываемой базальтовой горной массы, методы лабораторных, полупромышленных и промышленных исследований процессов дробления, измельчения, классификации, электромагнитной сепарации на этапах рудоподготовки сырья к получению металлосодержащих промпродуктов. Применены методы статистического моделирования и регрессионного анализа результатов экспериментальных исследований. Результаты. Установлены предпочтительные классы крупности в процессе рудоподготовки и классификации составляющих базальтовой горной массы к электросепарации. Установлены зависимости выхода медного концентрата для базальта, туфа и лавобрекчии от напряженности электрического поля при варьировании содержанием разных классов крупности в исходном продукте. Получены регрессионные зависимости выхода медного концентрата от различных соотношений между классами крупности в исходном продукте и от напряженности электрического поля. Научная новизна. Установлено процентное содержание самородной меди в базальте, лавобрекчии и туфе, а также показаны предпочтительные классы крупности в процессе рудоподготовки. Впервые установлена магнитная восприимчивость всех трех составляющих базальтового сырья, показано влияние величины магнитного поля на выход концентрата титаномагнетита и определена рациональная крупность рудоподго-товки. Впервые установлены зависимости выхода медного концентрата и показана эффективность использования операции электрической сепарации при комплексной переработке базальтового сырья. Практическая значимость. Полученные результаты исследований указывают на целесообразность комплексной переработки базальтового сырья, и на этой основе разработан способ его переработки