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Organisationseinheit der BAM
Unsafe tailings management facilities (TMFs) have caused serious accidents in Europe (e.g., Baia Mare, Romania, in 2000, Aznalcóllar, Spain, in 1998, and Stava, Italy, in 1985), threatening human health/life and the environment. While advanced design, construction and management procedures are available, their implementation requires greater emphasis. An integrated research project funded by the European Union was carried out between 2002 and 2005 with the overall goal of improving the safety of TMFs (Sustainable Improvement in Safety of Tailings Facilities-TAILSAFE, http://www.tailsafe.com/). The objective of TAILSAFE was to develop and apply methods of parameter evaluation and measurement for the assessment and improvement of the safety state of tailings facilities, with particular attention to the stability of tailings dams and slurries, the special risks inherent when such materials include toxic or hazardous wastes, and authorization and management procedures for tailings facilities. Aspects of tailings facilities design, water management and slurry transport, non-destructive and minimally intrusive testing methods, monitoring and the application of sensors, intervention and remediation options were considered in TAILSAFE. A risk reduction framework (the TAILSAFE Parameter Framework) was established to contribute to the avoidance of catastrophic accidents and hazards from tailings facilities. Tailings from the mining and primary processing of metals, minerals and coal were included within the scope of TAILSAFE. The project focused on the avoidance of hazards by developing procedures and methods for investigating and improving the stability of tailings dams and tailings bodies.
Tailings are the fine residue of the milling process in the mining industry and appear in slurry form being mixed with water during this process. Large tailings ponds are required to contain them, usually confined by man-made dams. Such tailings facilities pose considerable risk both to the environment and human lives.
A major interdisciplinary research project ('TAILSAFE') supported by European Union has been initiated with the aim to increase attention towards and reduce the risk posed by tailings facilities. Methods of parameter evaluation and measurement are being developed within the project and applied for the detection, assessment and improvement of the safety state of tailings dams and ponds.
One of the workpackages has his focus on non-destructive geophysical investigation methods. Geoelectrical (SIP), seismic and radar methods will be used to get information on the tailings dam structure and water content.
Improperly built or managed tailing dams pose major risks to human lives and the environment. Research for risk reduction by new technologies including slurry handlings, stochastic modelling, development of a parameter framework as well as work on legislation and authorisation procedures will be done in the EC-funded project TAILSAFE. Focus of this paper is on geophysial techniques for structure investigation and monitoring.
Identification of descriptive parameters of the soil pore structure using experiments and CT data
(2010)
Die neue Deponieverordnung fordert Zulassungen für Geokunststoffe, die in Deponiedichtungssystemen eingesetzt werden. Diese gesetzliche Vorgabe führt dazu, dass in nationalen Regelwerken und Empfehlungen neue Vorgehensweisen verankert werden müssen. Zulassungsstelle ist die BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Zuständig für die entsprechenden GDA Empfehlungen ist die UAG-Ak 5.1-6.1. Der Beitrag zeigt die Neuerungen, aber auch die Ausnahmeregelungen. Auf der Grundlage der Deponieverordnung hat die BAM einen Fachbeirat zusammengerufen, der verschiedene Arbeitsgruppen eingerichtet hat, um Zulassungsrichtlinie für Kunststoffdichtungsbahnen, Schutzschichten, Geotextilien zum Filtern und Trennen sowie Bewehrungsgitter aus Kunststoff zu erarbeiten oder zu aktualisieren. Die Zulassungsanforderungen lehnen sich wiederum eng an GDA- und EAG-Empfehlungen an. In dem Beitrag wird der Stand der Fachdiskussion in den Arbeitsgruppen erläutert.
Für eine detaillierte Analyse der Gefüge- und Porenstruktur weitgestufter Erdstoffe ist es notwendig, diese dreidimensional (3D) zu visualisieren und ihre Kenngrößen zu ermitteln. Dazu wurde an der BAM eine Präparationsmethode entwickelt, die es ermöglicht die Porenstruktur von Probenkörpern aus suffosiven Erdstoffen und definierten Korngrößenverteilungen über CT-Aufnahmen abzubilden. Über eine eigens dafür, in Zusammenarbeit mit dem Zuse-Institut Berlin (ZIB), entwickelte Bildanalysemethode wurden die Strukturdaten visualisiert. Aus dem Bilddatensatz konnte bereits in der Rückwärtsrechnung eine Kornverteilungslinie zur Validierung generiert und mit experimentell ermittelten Sieblinien verglichen werden. Des Weiteren wurden in Säulenexperimenten Kornumlagerungsprozesse unter der Verwendung von CT-Aufnahmen beobachtet.
Als eine weitere Möglichkeit zur Beschreibung von Gefüge- und Porenstrukturen wurden Kugelpackungen modelliert und deren Strukturdaten ermittelt. Mit einem an der HTWK entwickelten stochastisch-heuristischen Algorithmus lassen sich wirklichkeitsnahe 3D-Gefügemodelle aus kugelförmigen Feststoffpartikeln generieren. Die Kornverteilung ist dabei wählbar. Für die erstellten Gefügemodelle kann der vollständige Porengraph einschließlich der Porengrößen und Engstellen ermittelt und ausgelesen werden.
Ein an der BAM entwickelter und durch die BUW erweiterter Säulenversuch unter Verwendung systematisch veränderter Korngemische von natürlichen Gesteinskörnungen und Glaskugeln ergab weitere Aufschlüsse über die strukturbildenden Fraktionen des Korngerüstes.
Die Perkolationstheorie ist eine moderne wahrscheinlichkeitstheoretische Methode, um Fluss- und Transportvorgänge innerhalb poröser Medien zu simulieren. Über Porennetzwerkmodelle werden die komplexen Fließwege in der Porenstruktur vereinfacht abgebildet. An der BUW wurde ein 3D-Bond-Perkolationsmodell auf einem simplen kubischen Gitter realisiert, in dem die Gitterknoten die Poren und die Gitterstäbe die Porenengstellen repräsentieren. Lokale und globale Strukturveränderungen infolge Partikeltransports werden über die Analyse von Porenräumen beschrieben. Mit diesem Perkolationsmodell können Aussagen zur lokalen und globalen Strukturveränderung durch Partikeltransport in definierten Bodenvolumen abgeleitet werden. Die hergeleiteten Zusammenhänge zu den suffosiven Materialtransportbedingungen mit der Perkolationstheorie sind für homogene, isotrope und selbstähnliche Erdstoffgefüge gültig.
Civilization and modern societies would not be possible without manmade materials. Considering their production volumes, their supporting role in nearly all industrial processes, and the impact of their sourcing and production on the environment, metals and alloys are and will be of prominent importance for the clean energy transition. The focus of materials discovery must move to more specialized, application-tailored green alloys that outperform the legacy materials not only in performance but also in sustainability and resource efficiency. This white paper summarizes a joint Canadian-German initiative aimed at developing a materials acceleration platform (MAP) focusing on the discovery of new alloy families that will address this challenge. We call our initiative the “Build to Last Materials Acceleration Platform” (B2L-MAP) and present in this perspective our concept of a three-tiered self-driving laboratory that is composed of a simulation-aided pre-selection module (B2L-select), an artificial intelligence (AI)-driven experimental lead generator (B2L-explore), and an upscaling module for durability assessment (B2L-assess). The resulting tool will be used to identify and subsequently demonstrate novel corrosion-resistant alloys at scale for three key applications of critical importance to an offshore, wind-driven hydrogen plant (reusable electrical contacts, offshore infrastructure, and oxygen evolution reaction catalysts).