فصلنامه مهندسی معدن
پیاپی 29 (زمستان 1394)

تشخیص و شناسایی اعضای انتهایی یکی از موارد مهم در بالا بردن صحت روش های تجزیه طیفی در دورسنجی است. در سال های اخیر، روش هایی که متکی بر وجود تعدادی پیکسل خالص در تصویر هستند توسعه ی بیشتری داشته اند؛ حال آن که این روش ها در مطالعات کانی شناسی که احتمال وجود پیکسل های خالص در داخل تصویر پائین است، مشکلاتی را ایجاد می کنند. هدف از این مطالعه، بررسی روش ORASIS برای تشخیص اعضای انتهایی موجود در داده های هایپریون منطقه آق داغ اردبیل و مقایسه ی نتایج با روش اندیس خلوص پیکسلی (PPI) است. مزیت این روش با توجه به مشکل عدم حضور پیکسل خالص در دورسنجی اکتشافی، این است که شامل الگوریتم هایی است که به صورت هوشمندآن های عمل قیاس را با فضای خارج از مجموعه داده ها انجام می دهد و منجر به تولید اعضای انتهایی می شود که لزوما داخل تصویر نیستند. با اعمال ORASIS روی داده های هایپریون منطقه، 23 عضو انتهایی تولید شدند. شناسایی اعضای انتهایی و اختصاص ترکیب های کانی شناسی مختلف از طریق آنالیز طیفی و مقایسه نمودار های طیفی آن ها با کتابخانه ی طیفی USGS با استفاده از تکنیک های SAM و SFF انجام شد. در نهایت 10 ترکیب کانی شناسی غالب هورنبلند، آرسنوپیریت، کائولینیت، ورمیکولیت، ژیپس، لپیدولیت، لیمونیت، آلونیت، چرت و مالاکیت در منطقه شناسایی شدند. در مقابل، روش PPI 5 ترکیب کانی شناسی غالب کائولینیت / اسمکتیت، کلینوپتیلولیت، سلسیان، موسکوویت و مونتموریونیت شناسایی کرد. نقشه های فراوانی و طبقه بندی حاصل از روش جداسازی طیفی خطی مربوط به دو روش ORASIS و PPI با گزارش های زمین شناسی منطقه ی مورد مطالعه و مشاهدات صحرایی تحت مقایسه و بررسی شدند که نتایج نشان از برتری و صحت عملکرد روش ORASIS در زمینه تشخیص اعضای انتهایی از دیدگاه کانی شناسی دارد.

این مطالعه به منظور تعیین اندرکنش گالوانیکی بین گالن – بار خردکننده (فولاد نرم، چدن، 10% کروم، 20% کروم و سرامیکی) در محیط آسیا و گالن – پیریت در محیط فلوتاسیون انجام شد. با توجه به اینکه روش استخراج EDTA قادر به استخراج گونه های اکسیدی می باشد، مقدار گونه های اکسیدی آهن ناشی از جریان گالوانیکی بین گالن – پیریت و همچنین مقدار این گونه ها ناشی از خوردگی گلوله ها، با استفاده از روش استخراج EDTA اندازه گیری شد. مشخص شد که هرچه مقدار پیریت بیشتری در مخلوطی از دو کانی گالن و پیریت موجود باشد، به دلیل پتانسیل آزاد بالاتر پیریت نسبت به گالن، پیریت نقش کاتد را ایفا کرده و سبب خوردگی گالن شده و میزان اندرکنش گالوانیکی بین دو کانی بیشتر می شود. مطالعه استخراج EDTA برای اندرگنش گالوانیکی بین گالن – بار خرد کننده نشان داد که گلوله سرامیکی به علت عدم ایجاد جریان گالوانیکی با گالن هیچ گونه اکسید آهنی را تولید نمی کند و گلوله کروم دار به علت جریان گالوانیکی ضعیف با گالن دارای کمترین خوردگی و گلوله فولادی نرم به دلیل جریان گالوانیکی شدید با گالن دارای بیشترین خوردگی می باشد. مقدار گونه های اکسیدی آهن ناشی از خوردگی گلوله ها توسط روش استخراج EDTA اندازه گیری شد که میزان خوردگی گلوله ها به ترتیب فولاد نرم > چدن > 10 درصد کروم > 20 درصد کروم > سرامیکی مشخص شد که با نتایج بدست آمده از آنالیز XPS منظبق می باشد. شناورسازی گالن در صورت عدم حضور پیریت دارای بیشترین بازیابی 11/80 % و شناورسازی آن با حضور پیریت (نسبت گالن به پیریت 4:1) دارای کمترین بازیابی 9/64 % بود. این آزمایشات نشان داد که شیمی شناورسازی و بازیابی گالن تحت تاثیر توزیع پیریت موجود قرار دارد، به این ترتیب که بازیابی های بدست آمده برای گالن با حضور درصدهای مختلفی از پیریت و گالن به صورت: گالن > نسبت گالن و پیریت 1:4 > نسبت گالن به پیریت 1:1 > نسبت گالن به پیریت 4:1 می باشد.

آلودگی ناشی از سدهای باطله از مهم ترین صنایع معدنی بوده و مشکلات زیست محیطی فراوانی را ایجاد می کنند. که در این میان فلزات سنگین نقش عمده ای را در نابودی و تخریب زیستگاه های طبیعی و اثرات زیان بار بر سلامتی انسان ها دارند. در بخش اول مقاله به بررسی پارامترهای موثر در انتقال فلزات سنگین از حالت جامد به مایع پرداخته شده است. با انجام آزمایش های مربوط به فروشویی مخزنی مشخص شد از بین عناصر سنگین تنها وانادیوم غلظت بالایی دارد که در pH برابر با 12، دمای برابر با 60 درجه سانتی گراد، زمان 8 ساعت و نسبت فاز جامد به مایع 1 حداکثر میزان انتقال وانادیوم به محلول اتفاق می افتد. حداکثر میزان جذب وانادیوم توسط کربن فعال در pH برابر با 7، زمان 6 ساعت و غلظت کربن 6/0 گرم به دست آمده است .

آگاهی از سیستم خطواره های هر منطقه شامل گسل ها و شکستگی ها در مطالعات زمین شناسی، هیدروژئولوژی و از همه مهم تر اکتشاف ذخایر معدنی مفید است. به طور معمول، نقشه خطواره ها از داده های مکانی مانند عکس های هوایی و تصاویر ماهواره ای استخراج می شوند. با وجود آن که استخراج بصری خطواره ها متداول ترین روش است اما روش های خودکار تشخیص خطواره ها تا حدود زیاد می تواند خطای کاربر را کاهش دهد و حتی خطواره هایی را که با چشم به راحتی قابل تشخیص نیستند، مشخص کند. بهترین نوع این روش ها، آن هایی هستند که فیلترهای بهبود لبه را با الگوریتم های تشخیص خط تلفیق می کنند. در این مطالعه، الگوریتم ساده ای ارائه شده که از یک اپراتور مشتق کلی با هسته گوسی به عنوان فیلتر آشکارساز لبه و از تبدیل رادون برای استخراج عوارض خطی در یک تصویر شبکه بندی شده بهره می برد. این روش روی یک تصویر ساده اما با سطح بالایی از نوفه بررسی شد که نتایج قابل قبولی ارائه کرد. روش پیشنهادی همچنین روی تصویر ماهواره لندست (TM) از فلات ماسه سنگی شکسته شده در ایالت شمالی استرالیا، عکس هوایی رنگی از جنوب نوادا و یک عکس دستی با دوربین معمولی نیز پیاده سازی شد و نتایج آن با یک روش دیگر مقایسه گردید. نتایج روش پیشنهادی، به تنهایی موید کارا بودن و قابلیت موثر آن در تشخیص خطواره است. مقایسه این روش با یک روش مشابه دیگر نشان می دهد که با وجود داشتن الگوریتمی ساده و حجم کم محاسبات، نتایج روش ارائه شده تا حدود زیادی قابل مقایسه با روش های پیچیده است. البته، نقطه ضعف این روش در مشخص کردن خطواره های پیوسته و نقطه قوت آن در تعیین خطواره های غیرخطی است.

یکی از روش های تغلیظ و تخلیص اورانیوم موجود در محلول لیچ، روش استخراج با حلال است. روش متداول برای استخراج حلالی اورانیوم از اسید نیتریک،استخراج با تری بوتیل فسفات(TBP) می باشد. در این پژوهش از حلال دی بوتیل کربیتول (DBC) جهت استخراج اورانیوم از محلول لیچ لیکور در غلظت های مختلف حلال، اسید نیتریک،دما و مدت اختلاط مختلف استفاده شده است و تاثیر این پارامترها و اثر متقابل آن ها در میزان استخراج اورانیوم بررسی شده است. شرایط بهینه برای استخراج حلالی اورانیوم توسط DBC، اسید نیتریک 30%، فاز آلی شامل 60% دی بوتیل کربیتول و 40% کروزین، دمای 20 درجه سانتی گراد و مدت اختلاط 4دقیقه بدست آمد که در این شرایط حداکثر استخراج اورانیوم در یک مرحله برابر 07/46% بود در حالی که در دو مرحله استخراج اورانیوم به حدود 52 درصد رسید.لازم به ذکر است که با سه مرحله استخراج می توان بازیابی اورانیوم را به حدود 70 درصدرساند.

ساییدگی ابزارهای حفاری و سایر قسمت های ماشین های حفار تونل و تاثیر آن در کاهش راندمان عملیات و افزایش هزینه های اجرای تونل های شهری به یکی از مسائل مورد ادعای طرفین قرارداد تبدیل شده است که کارفرمایان، مشاوران، طراحان و پیمانکاران را با چالش هایی مواجه ساخته و حل و فصل آن نیازمند داشتن زمینه علمی کافی برای قضاوت کارشناسی صحیح است. در این مقاله میزان سایندگی رسوبات، میزان مصرف ابزارحفاری و تاثیر ساییدگی ماشین حفار در پیشرفت عملیات حفاری در نیمه اول مسیر تونل های خط یک متروی تبریز بررسی شده است. بر اساس مطالعات کانی شناسی، کوارتز معادل رسوبات در نیمه اول مسیر مورد مطالعه، در حد بین 40 تا 60 درصد است. بر اساس نتایج آزمایش LCPC، سرشار و دستگاه SATC، سایندگی خاک مسیر در حالت خشک در حد متوسط تا خیلی ساینده و در حالت اشباع در حد کم تا متوسط ساینده ارزیابی شده است. بررسی اطلاعات میدانی نشان می دهد میزان تاخیر ناشی از سایندگی خاک در این قسمت از مسیر، به طور تقریبی بیش از دو برابر مدت زمان لازم برای حفاری و نصب پوشش بتنی تونل است. بر اساس اطلاعات میدانی، فقط با تعیین درصد کوارتز خاک، نمی توان میزان ساییدگی مورد انتظار در ماشین حفاری را پیش بینی نمود و پارامترهای مختلفی در ساییدگی و میزان مصرف ابزار حفاری دخیل هستند نتایج بررسی ها نشان داد در محدوده با عدد SPT پایین و زیر سطح آب زیرزمینی، عمر ابزار حفاری افزایش نسبی دارد.

در این مقاله تهیه کنسانتره آپاتیت به روش فلوتاسیون از کانسنگ چندفلزی کانسار قره آقاج ارومیه که حاوی 5/2 درصد P2O5 است مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایش ها براساس طرح آزمایشی CCF (Central composite face-centered) با تغییر مقدار کلکتور در دو سطح 300 و 1100 گرم بر تن، pH در دو سطح 5/8 و 5/10، نسبت اختلاط کلکتورها در دو سطح 10 و 30 درصد و درصد جامد در دو سطح 15 و 25 درصد انجام گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که میزان مصرف کلکتور در مراحل پر عیار کنی اولیه (رافر) و رمق گیری (اسکوینجر) بیشترین تاثیر را بر روی بازیابی آپاتیت دارد بطوریکه با مصرف 1100 گرم بر تن از مخلوط کلکتورهای Procoll flo ys20 و linaz-20 به نسبت 90 به 10 درصد، با درصد جامد 20 و 5/8 pH=، کنسانتره آپاتیت با بازیابی بالای 88 درصد و عیار P2O5بالای 7 درصد در مرحله فلوتاسیون اولیه و رمق گیری بدست آمد. نتایج آزمایش های انجام شده، به روش رگرسیون خطی چند متغیره مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و مدل سازی صورت گرفته برای عیار و بازیابی نتایج مناسبی را ارائه کرد، بطوری که بر اساس مدل، مقدار بازیابی 65/88 درصد تخمین زده شد و در عمل هم مقدار 5/88 درصد حاصل گشت. آزمایش های تکمیلی جهت افزایش عیار نشان داد که با 4 مرحله شستشو، خردایش کنسانتره فلوتاسیون مرحله اولیه تا 45- میکرون و استفاده از 400 گرم بر تن دکسترین به عنوان بازداشت کننده کانی های گانگ، کنسانتره ای با عیار 32 درصد P2O5 و بازیابی 53 درصد قابل دسترسی است.

دیوارهای پرتال تونل ها در ابتدا و انتهای تونل و درست در دهانه گالری ها ساخته می شوند تا خاک روی گالری و طرفین آن را مهار کنند. آنچه تاکنون معمول بوده، استفاده از اصول طراحی دیوار حایل است. طراحی دیوار حایل وزنی با فرض نمای مقطع عرضی به پهنای یک متر (در امتداد طول دیوار) و بر اساس تئوری کرنش صفحه ای (طول بینهایت دیوار) انجام می شود. با توجه به هندسه دیوار پرتال تونل (با طول اندک) که در دو سوی خود به دیواره ترانشه و جداره گالری متصل است، مقدار قابل ملاحظه ای اصطکاک در جهت مقاوم برای سازه مورد بحث ایجاد می شود که به پایداری آن کمک می کند. اما الگوریتم کنونی طراحی دیوار حایل این واقعیت را درنظر نگرفته و در طراحی با این روش سازه هایی سنگین تر از حد نیاز طرح می شوند. در این مقاله سعی شده است تا با محاسبه نیروهای اصطکاکی یاد شده به روش تحلیلی، الگوریتمی تکامل یافته ارائه شود. نیروی های اصطکاکی به وجود آمده بر اساس عکس العمل سطح تماس دیوار پرتال با جداره گالری و ترانشه محاسبه شده اند. چون ضخامت دیوار از بالا به پایین افزایش می یابد، توزیع تنش و به دنبال آن توزیع نیرو تابعی غیر خطی از عمق خواهد بود بنابراین ابتدا معادله توزیع نیرو با کمک انتگرال گیری با متغیر عمق به دست آمده و بر اساس اصول استاتیکی، مکان اعمال نیرو مشخص گشته و در نهایت طراحی دیوار با اصول تعادل حدی و ارضای ضرایب اطمینان در لغزش، واژگونی و ظرفیت باربری، انجام شد. به منظور بررسی میزان اثر این نیروها در بهینه کردن طرح نهایی دیوار پرتال، محاسبات برای سه ارتفاع 6، 5/7 و 5/9 متری انجام شدند. برای دیوارهای به ارتفاع 6 تا 5/9 متری و با اعمال شتاب زلزله g2/0، طرح جدید بین 36 تا 52 درصد سبک تر از روش معمول خواهد بود.

تعیین عیار حد بهینه با هدف بیشینه کردن ارزش خالص فعلی در طول سال های عمر معدن، از مسائل مهم و بنیادی در اقتصاد و طراحی معادن است. جامع ترین نظریه در این زمینه توسط لین ارایه شده است. در این الگوریتم برای کانسارهای یک فلزی، فروش یک نوع محصول لحاظ شده است. بنابراین در معادن یک فلزی با محصولات چندگانه این الگوریتم کارایی ندارد. با توجه به این موضوع، در پژوهش حاضر با مد نظر قرار دادن معدن سنگ آهن شماره 1 گل گهر سیرجان با سه نوع محصول قابل فروش، تابع هدف بهینه سازی عیار حد توسعه داده شده است. سپس برای بهینه سازی این تابع ، روش حذفی جستجوی نسبت طلایی استفاده شده است. با توجه به مزیت های این روش عددی جواب مساله به سهولت و با سرعت بالا به دست می آید. با توجه به پیچیدگی های تابع هدف و فرآیند تکرار در حل مساله، نرم افزاری در محیط برنامه ی Matlab R2011a توسعه داده شده است. با استفاده از این نرم افزار و در نظر گرفتن دقت 01/ %0، عیارهای حد بهینه در پوش بک طرح 5 ساله ی استخراجی اخیر تعیین و بر اساس آن مقدار تولید واحدهای مختلف معدن و همچنین سود و ارزش خالص فعلی محاسبه شده است.

یکی از جنبه های جدید مطالعاتی در حوزه مکانیک سنگ تحقیق روی مکانیک شکست و روش های تحلیلی آن است. روش های مختلفی به منظور رفتارنگاری و بررسی پارامترهای موثر در شکست توسعه و کاربردی شده اند. یکی از این روش ها که در سال های اخیر به دلیل ویژگی های منحصر بفرد بسیار مورد توجه محققین قرار گرفته و در حوزه بررسی های مکانیک شکست در مواد مختلف کاربردی شده، روش انتشار آوایی است. در این تحقیق با ارائه روش های بررسی شکست در مصالح ترد مثل سنگ به تشریح روش انتشار آوایی در این حوزه پرداخته شده است یکی از تحلیل های که در روش انتشار آوائی امکان پذیر است، تحلیل b-value است. در این تحقیق کارایی این روش در رفتارنگاری شکست سنگ بررسی شد؛ یک طرح اختلاط سیمان و آب برای تهیه نمونه های همگن و ایزوتروپ سنگ مصنوعی در نظر و نمونه ها قالب گیری شدند. پارامترهای فیزیکی و مقاومتی ملات با آزمایش هایی مانند مقاومت تک محوره و برزیلی بر اساس استاندارد (ISRM) تعیین شد. آزمایش خمش سه نقطه ای روی نمونه های مکمبی ملات انجام شد. در حین آزمون، داده های انتشار آوایی جمع آوری شد. سپس با استفاده از کد کامپیوتری نوشته شده تحلیل b-value انجام گرفت. نتایج تحقیق مشخص کرد، روش انتشار آوایی توانایی بالایی در بررسی مکانیک شکست با استفاده از تحلیل های مختلف روی پارامترهای متمایز به دست آمده از این روش را دارد. تحلیل b-value به دلیل این که یک معیار عددی در بررسی وقوع شکست است، قابلیت کاربردی شدن برای ایجاد یک سیستم اعلام هشدار در سازه های بزرگی اعم از سدها، پل های بتنی، پلکان های سنگی و خاکی و تونل ها را دارد.