فصلنامه مهندسی معدن
پیاپی 36 (پاییز 1396)

در تعیین ارزش خالص فعلی پروژه های معدنی با حجم سرمایه گذاری بالا، عدم قطعیت عیار و قیمت ماده ی معدنی اهمیت زیادی دارد. در تحقیقات انجام شده ی قبلی، عدم قطعیت عیار یا عدم قطعیت قیمت ماده ی معدنی در تعیین ارزش خالص فعلی به طور جداگانه لحاظ شده اند و دو نوع عدم قطعیت به طور همزمان کم تر مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق ابتدا برای لحاظ کردن عدم‏قطعیت عیار، با استفاده از روش شبیه سازی متوالی گوسی تعداد بیست تحقق عیاری ایجاد و سپس برای هر مورد، برنامه ریزی تولید بلندمدت انجام شد. در مرحله‏ی بعد، سناریوهای تولید شده با استفاده از روش درخت دوجمله‏ای تحت عدم‏قطعیت قیمت ارزشیابی شد. بر اساس نتایج، حداکثر و حداقل ارزش خالص فعلی در شرایط عدم قطعیت همزمان عیار و قیمت به ترتیب 7/126 و 8/24 میلیون دلار به دست آمد. این در حالی است که حداکثر ارزش خالص فعلی پروژه در شرایط بدون عدم قطعیت 4 میلیون دلار است.

تحلیل پایداری شیب دیواره های معادن سطحی به خصوص شیب های سنگی، از جمله مهم ترین مسائل مورد توجه در طراحی معادن سطحی است که با اجرای یک مدل سازی ژئوتکنیکی قابل دسترسی است. این مدل ژئوتکنیکی برای توده سنگ های درزه دار ایجاد می شود و شامل دو زیر مدل به نام های مدل هندسی و مکانیکی است. مدل هندسی توده های سنگی شامل شبکه ی شکستگی های مجزا (DFN) است که براساس وضعیت توپوگرافی، حدود مدل، بلوک های تکتونیکی و ناپیوستگی های موجود ایجاد می شود. مدل مکانیکی با هدف تحلیل های مکانیکی (استاتیکی یا دینامیکی) توده سنگ ایجاد شده و شامل بررسی پارامترهای ژئومکانیکی، وضعیت تنش های برجا، شرایط آب های زیرزمینی، قوانین حاکم بر مقاومت و رفتار توده سنگ، روش های تحلیل پایداری و در نهایت قیاس و نتیجه گیری در مورد پایداری مکانیکی است. هدف از این مقاله، ایجاد یک مدل ژئوتکنیکی و تحلیل مکانیکی مربوط به آن برای بلوک تکتونیکی شماره ی 2-4 معدن سنگ آهن چغارت در دو مقطع از کاواک قدیم و جدید و مقایسه ی آن ها برای بررسی تغییرات پایداری دیواره ی مذکور در طراحی شیب جدید است.برای دستیابی به این هدف، مدل سازی هندسی با روش شبکه ی شکستگی های مجزا در سیستم ناپیوستگی های نامحدود غیر ترتیبی با تمرکز بر حذف اثر تصادفی مدل سازی هندسی، و تحلیل مکانیکی مربوط به آن به وسیله ی نرم افزار المان مجزای UDECانجام و نتایج تحلیل شدند. بررسی ها نشان دهنده ی جابجایی های کمتر و ثبات بیشتر دیواره ی جدید نسبت به دیواره ی قدیمی است.

در خط سولفورزدایی مجتمع معدنی سنگ آهن گل گهر واقع در شهر سیرجان، پیریت به صورت فلوتاسیون معکوس و با استفاده از امیل گزنتات پتاسیم (KAX) به عنوان کلکتور و MIBC به عنوان کف ساز در pH طبیعی و mV (Ag/AgCl)100-50=Eh حذف می شود که نتیجه آن کاهش عیار گوگرد در کنسانتره سنگ آهن از 85/0 درصد تا میزان 2/0 تا 3/0 درصد است. اما حداکثر مقدار مجاز گوگرد 1/0 درصد است که این امر بیان گر عدم شرایط بهینه فلوتاسیون پیریت می باشد. عامل اصلی فلوتاسیون پیریت با استفاده کلکتور گزنتات، تشکیل یک لایه آبران از دی گزنتوژن در سطح پیریت می باشد که طی یک فرآیند الکتروشیمیایی روی سطح پیریت تشکیل می شود. بنابراین با مطالعات الکتروشیمیایی می توان این فرآیند را بررسی کرده و پتانسیل بهینه برای فلوتاسیون پیریت را به دست آورد. در این تحقیق ابتدا مطالعات الکتروشیمیایی با روش ولتامتری چرخه ای انجام شده و سپس با توجه به نتایج، آزمایش های فلوتاسیون طراحی و انجام شده است. مطالعات الکتروشیمیایی پیریت با روش ولتامتری چرخه ای در حضور و غیاب کلکتور های اتیل گزنتات پتاسیم (KEX) و امیل گزنتات پتاسیم (KAX)، در pHهای 4 و 7 و 9 انجام شد و محدوده مناسب پتانسیل برای فلوتاسیون پیریت با کلکتورهای KEX و KAX در 4=pH حدود mV650-500 در مقیاس (Ag-AgCl)، در 7=pH حدود (Ag/AgCl)mV550-400 و در 9=pH حدود(Ag/AgCl) mV350-250 به دست آمد. به منظور بررسی رفتار شناورسازی پیریت در محدوده های الکتروشیمیایی مذکور، 24 آزمایش فلوتاسیون با استفاده از روش طراحی آزمایش سطح-پاسخ (روش CCD) طراحی و انجام شد. در تمام آزمایش ها میزان مصرف کلکتور و کف ساز مشابه شرایط فعلی کارخانه و به میزان g/t100 در نظر گرفته شد. در شرایط بهینه نرم افزار، 5=pH،(Ag/AgCl) mV 380=Eh و کلکتور از نوع KAX و بازیابی و عیار گوگرد به ترتیب 9/89 و 5/33 درصد به دست آمد. در شرایط مناسب تر برای عملیات صنعتی فلوتاسیون یعنی در 6=pH،(Ag/AgCl) mV300=Eh و کلکتور KAX کاهش عیار گوگرد در کنسانتره سنگ آهن به حد مجاز 1/0 درصد به دست آمد که به عنوان شرایط بهینه الکتروشیمیایی فلوتاسیون پیریت پیشنهاد شد.

باتوجه به نقش کلیدی کانی های رسی در ارتباط با ارزیابی کیفیت مخازن هیدروکربوری، در این مقاله با بیان خصوصیات ویژه و منحصر به فرد کانی های رسی، مروری بر اهمیت و نقش کانی های رسی در مخازن هیدروکربوری شده است. نحوه تاثیر آن ها بر نگارهای پتروفیزیکی و شیل ها به عنوان مخازن نامتعارف به تفصیل بررسی شده است. دلایل اهمیت شناسایی نوع، میزان و الگوی توزیع کانی های رسی با ذکر نوع و نحوه تاثیر هریک از پارامترهای مذکور بر پارامترهای مخزنی از قبیل تخلخل و تراوایی نیز بیان شده است. در ادامه، با توجه به کاربرد اشتباه اما مصطلح حجم شیل به جای حجم رس که سبب تخمین بیش از حد کانی های رسی و در نتیجه تخمین کمتر از اندازه واقعی درجه اشباع آب و نهایتا تفسیر نادرست از تولیدی بودن مخزن می شود، استفاده از عبارت حجم رس(Vcl) به جای حجم شیل (Vsh)، پیشنهاد شده است. در این مقاله مرور کاملی بر روش ها و روابط مورد استفاده برای شناسایی نوع، حجم و الگوی توزیع کانی های رسی با توجه به اطلاعات پتروفیزیکی شده است. نهایتا به بررسی تاثیر وجود کانی های رسی بر پارامترهای مخزنی مانند تخلخل و تراوایی با بررسی موردی سازند شوریجه پرداخته شد. نتایج نشان می دهد %16/24 حجمی افزایش میزان رس، سببp.u 5/7 واحد کاهش تخلخل موثر در سازند شوریجه می شود. در ارتباط با تراوایی، افزایش %16/23 حجم رس، سبب 64/0 واحد کاهش در تراوایی افقی و افزایش %45/18 حجم رس، سبب 56/0 واحد کاهش در تراوایی عمودی سازند شوریجه می شود.

برآورد نرخ نفوذ ماشین در سنگ اولین و مهم ترین گام در پیش بینی زمان اجرای حفر مکانیزه تونل است. در این تحقیق پایگاه داده ای از اطلاعات حین حفر تونل گلاب ایجاد شده است. با توجه به فرمول های متعدد پیشنهادی برای محاسبه نرخ نفوذ، عملکرد هر کدام از مدل ها در پیش بینی نفوذ ماشین در ساختگاه تونل گلاب با مقادیر واقعی مقایسه شده است. در بین مدل های موجود مدل فرخ و گانگ دقت بالاتری از سایر مدل ها داشتند. همچنین با استفاده از اطلاعات پایگاه داده ایجاد شده، میزان تاثیر پارامترهای مختلف ژئومکانیکی بررسی شد که تاثیر فاصله داری درزه ها و RQD بیشتر از سایر پارامترها بود و مقاومت فشاری تک محوری تاثیر کمی بر مقدار نفوذ داشت. با استفاده از روش های مختلف تحلیل رگرسیون روابطی برای پیش بینی نرخ نفوذ ارائه شد که با توجه به دقت بالاتر روش SMO رگرسیون، رابطه به دست آمده از این روش به عنوان مدلی برای پیش بینی عملکرد ماشین پیشنهاد شد. همچنین با کمک روش های یادگیری ماشین و ساخت درخت تصمیم و با اولویت دهی به پارامترهای ژئومکانیکی موثرتر، یک سیستم طبقه بندی برای پیش بینی نرخ نفوذ پیشنهاد شده است.

در سال های اخیر کارهای گوناگونی برای تلفیق لایه های اطلاعاتی و تعیین مناطق امیدبخش در محیط GIS به روش فازی صورت پذیرفته است. اما تعیین تابع عضویت فازی و نیز مرزبندی مناطق امیدبخش به طور معمول از استاندارد خاصی تبعیت نمی کند. در این تحقیق تلاش شده تا با استفاده از مدل سازی فرکتالی به روش عیار-مساحت علاوه بر جدایش مناطق امیدبخش از مناطق زمینه و دسته بندی مناطق با کانه زایی عنصر مس در یک گروه، راهکار مشخصی برای تعیین تابع عضویت فازی ارائه شود. این تحقیق در محدوده نقشه زمین شناسی 1:100000 ساردویه، با استفاده از لایه های اطلاعاتی ژئوشیمی رسوب آبراهه ای، ژئوفیزیک هوابردی، زمین شناسی و تصاویر ماهواره ای اجرا و اندازه هر سلول 200 متر در نظر گرفته شد. درجه عضویت هر لایه با استفاده از نمودار لگاریتمی عیار-مساحت محاسبه و با اپراتور گاما تلفیق لایه ها انجام شد. در پایان ضمن مرزبندی نقشه پتانسیل معدنی به کمک مدل سازی مولتی فرکتالی، نتایج با نقشه محدوده های معدنی موجود تطبیق داده شد و مقدار ضریب کاپای فازی 72 درصد محاسبه شد.

رفتار الکتروشیمیایی کالکوپیریت با استفاده از الکترود خمیری کربن (CPE) در محیط سولفاته و در حضور یون های فریک و پر اکسید دی سولفات بررسی شد. از روش ولتامتری سیکلی(CV) و ولتامتری خطی (LSV) و امپدانس الکتروشیمیایی برای مطالعه واکنش های سطحی استفاده شد. تاثیر پارامترهای جهت جریان، pH ، غلظت یون فریک و حضور یون پراکسید دی سولفات مطالعه شد. آزمایش ولتامتری سیکلی الکترود کالکوپیریت در جهت آندی نشان داد که اکسیداسیون کالکوپیریت در محدوده پتانسیل V vs. SCE 25/0 صورت می گیرد. در مسیر برگشت دو پیک کاتدی مربوط به احیا محصولات حاصل از اکسیداسیون در مرحله فبل (کالکوپیریت ناقص) و احیا یون های مس به مس فلزی دیده شد. کاهش pH محیط به 1، سبب افزایش میزان احیاشدن کالکوپیریت به دلیل افزایش حضور یون H+ در محدوده پتانسیل mV 32/0- می شود. حضور یون های فریک و پراکسید دی سولفات سبب افزایش شدت پیک های کاتدی در پتانسیل های کاتدی می شود. آزمایش ولتامتری سیکلی الکترود کالکوپیریت در جهت کاتدی نشان داد که پیک مربوط به احیا شدن کالکوپیریت به کالکوسیت و کوولیت در محدوده پتانسیل mV 33/0- ظاهر می شود و اکسیداسیون این محصولات در مسیر برگشت سبب ظاهر شدن پیک آندی در محدوده پتانسیل mV 36/0+ می شود. نمودار تافل الکترود کالکوپیریت یک شیب منفی در محدوده آندی (V vs SCE 2/0 تا 05/0) نشان می دهد که بیانگر تشکیل یک لایه مقاوم در سطح کالکوپیریت می باشد. در حضور پراکسید دی سولفات، شیب منفی شاخه آندی حذف شده است. به عبارت دیگر حضور پراکسید دی سولفات از تشکیل لایه مقاوم جلوگیری می کند. آزمایش های امپدانس الکتروشیمیایی نشان داد که در حضور یون پراکسید دی سولفات، مقاومت در برابر انتقال بار کاهش یافته و سرعت انحلال کالکوپیریت افزایش می یابد.

در این تحقیق آزمایش های بارگیری حباب با استفاده از کانی کوارتز انجام شد. همچنین با بهره گیری از مدل های محققین دیگر، کارایی زیرفرآیندهای سه گانه فلوتاسیون محاسبه و چگونگی تاثیر اندازه ذره برکارایی برخورد (ثقلی، تقاطعی، اینرسیایی)، کارایی چسبیدن،کارایی پایداری و در نهایت برکارایی جمع آوری به صورت مرحله به مرحله بررسی شد و با توجه به ثابت بودن شارسطحی حباب و غلظت ذرات، روند تغییرات کارایی جمع آوری به بارگیری حباب تعمیم داده شد. بر این اساس، علت افزایش بارگیری حباب با افزایش اندازه ذره از 63+106- به μm106+150- و نیز علت کاهش بارگیری حباب با افزایش بیشتر اندازه ذره از 106+150- به μm150+300- مشخص شد. در واقع با محاسبه کارایی زیرفرآیندها و بررسی تاثیر افزایشی یا کاهشی اندازه ذره بر هر یک از آن ها به صورت کمی؛ معلوم شد که چگونه و پیرو کدام اتفاقات، ذرات μm106+150- ، بهترین اندازه ذرات کوارتزاز نظر قابلیت شناورشوندگی هستند. با افزایش اندازه ذره تا حد مذکور به دلیل غالب شدن تاثیر ناشی از افزایش کارایی برخورد، کارایی جمع آوری (بارگیری حباب) افزایش یافت در حالی که با افزایش بیشتر اندازه ذره در نتیجه ی غلبه تاثیر ناشی ازکاهش کارایی چسبیدن و کارایی پایداری، کارایی جمع آوری (بارگیری حباب) کاهش یافت.