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By Q. G. Reynolds

The dual-electrode DC arc furnace, an alternative design using an anode and cathode electrode instead of a hearth anode, was studied at small scale using computational modelling methods. Particular attention was paid to the effect of two key design variables, the arc length and the electrode separation, on the furnace behaviour. It was found that reducing the arc length to brush arc conditions was a valid means of overcoming several of the limitations of the dual-electrode design, namely high voltages and arc deflection.

Jan 1, 2012

Council and Standing Committees, 1977-1978 President: P. A. von Wielligh. Vice-Presidents: Dr M. G. Atmore and D. A. Viljoen. Honorary Treasurer: J. K. E. Douglas. Immediate Past President, Dr M. D. G. Salamon. Members of Council: J. D. Austin, A. N. Brown, A. A. Hazell, Dr P. R. Jochens, Prof. R. P. King, Dr D. G. Krige, Prof. F. Q. P. Leiding, D. G. Malan, J. C. Mostert, H. G. M. Rose, W. T. Ruhmer, A. A. Sealey, R. A. von Maltitz. Chairman, Witbank-Middelburg Branch: T. S. Wilmot. Chairman, Orange Free State-Klerksdorp Branch: A. N. Shand. Past Presidents Serving on Council: R. J. Adamson, H. Britten, J. K. E. Douglas, Prof. D. D. Howat, Dr J. P. Hugo, D. G. Maxwell, Prof. R. P. Plowman, Dr R. E. Robinson, P. W. J. van Rensburg. Standing Committee Chairmen: Membership, D. A. Vil¬joen; Technical Programme - Metallurgy, Dr P. R. Jochens ; Technical Programme - Mining, Dr D. K. Krige ; Vacation School - Metallurgy, Prof. R. P. King ; Vacation School - Mining, Dr M. D. G. Salamon; Awards, Dr M. D. G. Salamon; Excursions, Dr M. G. Atmore; Adjudication, Dr M. D. G. Salamon; Consti¬tution, Rules, and Policy, Dr M. D. G. Salamon; Mines and Works, P. A. von Wielligh ; Education, Dr M. D. G. Salamon; Monograph Series, Dr R. E. Robinson; Phoenix National Committee, Dr R. E. Robinson ; Pyrometallurgical Discussion Group Convenor, Dr J. B. See/Dr D. I. Ossin.

Jan 1, 1979

By J. M. Paull, J. B. See

The rate of reaction between different carbonaceous reducing agents and silicon monoxide gas was studied by the use of a technique developed in Norway by Tuset and Raaness. Argon carrier gas was used to pass a known fixed concentration of silicon monoxide gas through an I1 cm3 sample of precalcined reducing agent at 1650°c. Silicon monoxide gas was generated by the heating of a mixture of silica and silicon carbide, and the progress of the reaction was followed by monitoring the carbon monoxide in the off-gas with an infrared spectrometer. The reactivity of silicon monoxide gas towards a number of carbonaceous reducing agents (charcoal, Iscor coke, Lurgi char, and petroleum coke) was shown to be similar to results obtained with the carbon dioxide reactivity test. The silicon monoxide reactivity test was able to indicate the extent to which fines were generated when the reducing agent was converted to silicon carbide. Of the reducing agents studied, Lurgi char appeared to be the most suitable for the production of ferrosilicon because it has a high reactivity towards silicon monoxide gas and high strength when converted to silicon carbide. So that industry could be given some indication of the suitability of certain reducing agents for the production of ferrosilicon and silicon metal, a reactivity scale similar to that of Tuset and Raaness was constructed that compares the volume of silicon monoxide gas required by a reducing agent to reach a carbon monoxide content of 10 per cent in the off-gas during the conversion of the reducing agent to silicon carbide. This scale assists in the selection of those reducing agents that require less silicon monoxide gas for conversion to silicon carbide, and that give savings in material and power costs because less silicon monoxide gas need be generated in the furnace.

Jan 1, 1979

By A. Cambitsis

We show that the prioritization of business improvement and performance management decisions may be significantly improved by taking into account the systemic effects of changes made in a single process area. To do so we build a model of a mining value chain, taking into account consequential downtime that arises from downstream and upstream starvation and choking effects of each activity. Introducing the concept of internal capacity, this approach yields insight into the relative importance of key metrics such as loading and hauling rates. We suggest that a holistic view of this type should be a core component of business improvement and performance management decisions. Keywords value driver trees, production constraints, throughput analysis, capacity analysis, TOC (Theory of Constraints), activity interdependencies, unit cost reduction.

Oct 1, 2013

By C. A. Jermy, B. J. Venter

Excessive build-up of methane and water pressures was identified as the leading cause of some Q/the roof falls in a coal mine in the eastern Transvaal. In order to characterize the migration of the methane and water into and around the mined coal seam, a laboratory investigation of the permeability of the roof strata was undertaken. The aim of the investigation was to correlate changes in the fades with changes in permeability to enable the prediction of possible zones of pressure buildup. The tests were carried out on samples from borehole core that had been obtained from the roof strata as part of the mine exploration programme. Permeability measurements were then conducted under atmospheric and triaxial-stress conditions. For the tests under atmospheric conditions, a modified Ohle cell was used and, for the tests under triaxial-stress conditions, a modified Hoek cell was used. The liquid equivalent permeability?s of the different samples were obtained by use of ASTM D4525- 85, and these were then used as a basis for comparison. Facies type, i.e. grain size, was found to have an influence on the permeability but, owing to the variable nature of the sediments, a range of permeability rather than a specific permeability value was associated with each type of Jades. The measured permeability was bound to decrease with an increase in gas pressure. The liquid equivalent permeability was bound to increase with an increase in grain size for the coarser-grained Jades, and to decrease with an increase in grain size for the finer-grained types. The application of an external stress regime to the sample was bound to reduce the permeability, but the amount of the reduction depended on the type of stress. The permeability was also found to depend on the recent stress history of the sample. The authors conclude that the methods described are useful for the correlation of facies type with permeability, but that the results are sensitive to changes in locality.

Jan 1, 1994

By P. Lundman, L. Rosengren, T. Brandshaug

Tunnel 99’, the Swedish National Road Administration´s (SNRA) general technical specification for road tunnels requires that the load bearing system must be designed to withstand specified design explosion loads. This paper presents the results of an SNRA study to provide a perspective of design analyses tailored to comply with the new requirement. The paper provides an example of a design analysis for assumed tunnel conditions using a numerical model. Dynamic predictions of potential damage to the rock mass and ground support system (rock bolts and shotcrete) from the specified explosion loads are presented including the nonlinear response of the shotcrete. “Tunnel 99”, qui fixe les règles de l’Administration nationale suédoise des Routes (Vägverket) concernant la conception et la construction des tunnels routiers, requiert entre autres que la structure porteuse soit capable de résister à certaines contraintes spécifiques résultant d’explosions. Cette étude présente les résultats d’une étude effectuée par Vägverket en vue d’obtenir une perspective d’analyses de conception spécialement élaborées pour se conformer aux nouvelles règles. Il contient un exemple d’analyse en fonction de conditions déterminées, basée sur un modèle numérique. Des prévisions de’études dynamiques de dommages potentiels subis par la masse rocheuse et les systèmes de soutènement (boulons d’ancrage et béton projeté) du fait des contraintes libérées par la force d’explosion spécifiée sont également présentées, y compris dans le cas d’une réaction non linéaire du revêtement en béton. “Tunnel 99” - die Vorschriften für Strassentunnel der Nationalen Schwedischen Behörde für Straßenwesen - (Vägverket) - fordern vom Tragsystem eine Auslegung in der Form, dass es spezifischen Explosionsbelastungen standhält. Dieser Artikel präsentiert die Ergebnisse einer Studie der Behörde, um einen Ausblick über konstruktive Auslegungen zu geben, die geeignet sind, die neuen Vorschriften zu erfüllen. Der Artikel zeigt ein Beispiel einer konstruktive Auslegung für eine angenommene Tunnelsituation mit Hilfe eines numerischen Modells. Voraussagen unter Beachtung der vollständigen dynamischen Berechnung zu potentiellen Schädigungen des Gebirges und des Ausbaus (Anker und Spritzbetonauskleidung) durch die spezifizierten Explosionsbelastungen, einschließlich des nichtlinearen Verhaltens der Spritzbetonauskleidung, werden gezeigt.

Jan 1, 2003

By F. Lanaro, K. Röshoff, R. Christiansson, L. Jing

This paper presents the results of a project for developing a methodology for empirically determining some of the mechanical properties of the rock mass at the Äspö Hard Rock Laboratory, Southern Sweden. Using the equations available in the literature, the deformation modulus, friction angle, cohesion and unconfined compressive strength of the rock mass were estimated. A comparison of the results using different classification methods (Q, RMR, GSI, RMi, Ramamurthy’s) was made to estimate the range of variations in the mechanical properties with the considerations of: i) the quality/quantity of the geological data; ii) the technique for partitioning of the rock mass into homogeneous domains; iii) the sensitivity and subjectivity of the empirical methods; and iv) the need for validating the empirical methods against a test case. Cet article présente les résultats d’un projet visant à établir une méthodologie, pour déterminer, de façon empirique, les propriétés mécaniques de la masse rocheuse. En utilisant les corrélations disponibles dans la littérature, quelques-unes des propriétés de la masse rocheuse ont pu être déterminées (module de déformation, angle de friction, cohésion, force de compression illimitée). Une comparaison des résultats obtenus par différentes méthodes (Q, RMR, GSI, RMi, de Ramamurthy) a permis d’établir une échelle de variations des propriétés mécaniques et de formuler une série de recommandations concernant : i) la qualité/quantité des données géologiques ; ii) la technique de partition de la masse rocheuse dans des domaines homogènes ; iii) la sensibilité et la subjectivité des méthodes empiriques ; iv) la nécessité de valider les méthodes empiriques à l’aide de nouvelles études de cas. Dieses Paper präsentiert die Ergebnisse eines Projekts mit dem Ziel, eine Methodik für die empirische Festhellung von mechanischen Eigenschaften im Gesteinmassiv zu etablieren. Durch Verwendung der in der Literatur zugänglichen Korrelationen, wurden einige Eigenschaften des Gesteinmassivs festgestellt (Entstellungsmodul, Reibungswinkel, Kohäsion, unbeschränkte Kompressionsstärke). Ein Vergleich der Ergebnisse unterschiedlicher Methoden (Q, RMR, GSI, RMi, Ramamurthy’s) wurde durchgeführt und dies erlaubte die Feststellung der Variationsskala von den mechanischen Eigenschaften, sowie eine Reihe Empfehlungen für: i) Qualität/Quantität der geologischen Dateien; ii) die Technik für Teilung des Gesteinmassivs in homogene Domäne; iii)die Empfindlichkeit und Subjektivität der empirischen Methoden; iv) das Bedarf die empirische Methoden gegen neue Fallgeschichten zu validieren.

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 Z. Szczepanik, D. Milne, K. Kostakis

Abstract This paper presents the results of a series of creep tests performed on a total of nine samples of Lac du Bonnet granite from the Underground Research Laboratory near Pinawa, Canada. Each of the nine samples were subjected to stresses in excess of 80% of the average uniaxial compressive strength of the granite and were maintained at that level of constant loading for periods of time ranging between a few minutes and several months. Acoustic emission was recorded in order to monitor the development and accumulation of brittle microfracture damage in the samples throughout the long-term loading. According to previously published theoretical predictions and field results, as well as similar experimental results of creep tests in granite, samples should fail when loaded to 70% of their UCS for an extended period of time. Six of the samples did not fail when subjected to stresses in excess of 80% of their UCS over periods of several months and were subsequently subjected to uniaxial compression to failure. The average strength of the samples that had previously been subjected to long-term loading were comparable to the average published strength of this rock. Three of the nine samples had increased end confinement and these three samples failed under long term loading. Résumé Cet article présente les résultats d'une série d'essais de fluage de roche exécutés sur neuf échantillons de granite de Lac du Bonnet, du laboratoire souterrain de recherches près de Pinawa, Canada. Chacun des neuf échantillons a été alors soumis aux charges au-dessus de 80% de la résistance à la UCS moyenne du granit et a été maintenu à ce niveau du chargement constant pendant des périodes s'étendant entre quelques minutes et plusieurs mois. L'émission acoustique a été enregistrée pendant les essais afin d'obtenir des indications des dommages pendant le chargement à long terme. Selon des résultats théoriques précédemment édités et les résultats expérimentaux semblables des essais à long terme en granite, échantillons devrait échouer si chargé à 70% de leur UCS pendant une période prolongée. Six des échantillons n'ont pas cassé quant ils ont été soumis aux charges au-dessus de 80% de leur UCS et ont été plus tard soumis à la compression uniaxiale à la rupture. La force moyenne des échantillons qui avaient été précédemment soumis au chargement à long terme étaient comparable à la force éditée moyenne de cette roche. Trois des neuf échantillons avaient augmenté le confinement de fin et ces trois échantillons ont cassé sous le chargement à long terme. Zusammenfassung Dieser Artikel beschreibt die Resultate von Kriechversuchen, die an neun Proben aus dem Lac du Bonnet Granit des "Underground Research Laboratory" bei Pinawa in Kanada durchgeführt wurden. Jede der neun Proben wurde Drücken unterworfen, die mehr als 80% der einaxialen Druckfestigkeit des Granites entsprechen. Diese Drücke wurden für verschiedene Zeitspannen von wenigen Minuten bis zu einigen Monaten auf einem konstanten Niveau gehalten. Während der gesamten Langzeitbelastung wurden akustische Emissionen aufgezeichnet, um die Entwicklung und gesamthafte Beschädigung der Proben durch Sprödbruch aufzuzeichnen. Entsprechend bisher veröffentlichter theoretischer Vorhersagen, Feldversuchen und auch experimentellen Resultaten von Kriechversuchen an Granitproben wäre ein Versagen der Proben zu erwarten gewesen, wenn sie über längere Zeit einer Last von 70% ihrer einaxialen Druckfestigkeit unterworfen werden. Wider Erwarten trat bei sechs der Proben kein Versagen ein, als sie mit über 80% ihrer einaxialen Druckfestigkeit über mehrere Monate belastet wurden; daher wurden sie im Anschluss bei einaxialer Kompression zum Versagen gebracht. Die mittleren Festigkeiten der im Langzeittest verwendeten Proben sind vergleichbar mit den normalerweise für diesen Gesteinstyp angegebenen Festigkeiten. Drei der neun Proben versagten unter der Langzeitbelastung; diese drei Proben hatten eine erhöhte Endflächenreibung.

Jan 1, 2003