فهرست مطالب

مهندسی منابع معدنی - سال دوم شماره 1 (بهار 1396)

نشریه مهندسی منابع معدنی
سال دوم شماره 1 (بهار 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/04/25
  • تعداد عناوین: 7
|
  • وحید نیک بین، سید محمد اسماعیل جلالی، حسین میرزایی نصیرآباد صفحات 1-17
    هدف از بهینه سازی اقتصادی محدوده استخراج زیرزمینی، یافتن محدوده ای با بیشترین ارزش اقتصادی است که در آن، تمام محدودیت های فنی و هندسی روش استخراج مورد استفاده لحاظ شده باشد. اگرچه بیش از چهار دهه از ارایه اولین الگوریتم بهینه سازی محدوده استخراج زیرزمینی می گذرد ولی روند گسترش این الگوریتم ها در مقایسه با الگوریتم های مشابه برای کاربرد در معادن روباز به دلیل تعدد روش های استخراج زیرزمینی و پیچیدگی مدل سازی اقتصادی بسیار کند بوده است. در این مقاله یک الگوریتم فراگیر سه بعدی به نام MLOA ارایه شده است. این الگوریتم مانند الگوریتم گوما، بر روی مدل های بلوکی با ارزش متغیر اجرا می شود و توانایی تعیین تعداد، ارتفاع و جانمایی بهینه طبقات استخراجی را دارد. اگرچه روند تعیین طبقات محتمل در این الگوریتم مشابه با الگوریتم گوما است ولی روش تعیین ارزش اقتصادی بلوک ها در این دو الگوریتم کاملا متفاوت از یکدیگر است. در الگوریتم MLOA، از یک الگوریتم جزءگرای جستجو محور به نام SOA برای تعیین محدوده بهینه کارگاه های استخراج زیرزمینی در هر طبقه استخراجی استفاده می شود. در الگوریتم SOA، محدودیت های هندسی و فنی مانند حداقل و حداکثر ابعاد کارگاه استخراج و حداقل عرض پایه های جانبی در نظر گرفته شده است و با کاربرد آن می توان ابعاد و موقعیت بهینه کارگاه های استخراج را در درون یک طبقه استخراجی تعیین کرد. برای اعتبارسنجی، نتایج حاصل از کاربرد الگوریتم SOA بر روی مدل های بلوکی اقتصادی فرضی، با نتایج حاصل از الگوریتم های مشابه و دارای منطق ریاضی مقایسه شده است. نتایج حاصل، نشان دهنده توانایی الگوریتم SOA در تعیین محدوده بهینه کارگاه های استخراج زیرزمینی است.
    کلیدواژگان: کارگاه استخراج زیرزمینی، الگوریتم، بهینه سازی، جستجو محور
  • حسن مومیوند صفحات 19-36
    معیارهای شکست سه محوری واقعی متعددی وجود دارند که در ابتدا برخی از آن ها بیشتر برای شکست اجسام جامدی همچون فلزات ارایه شده اند. چنین معیارهایی در محیط های سنگی برای تحلیل پایداری چاه های نفت و برخی مغار های ذخیره سازی استفاده می شوند. در این تحقیق به روشی جدید معیارهای شکست با استفاده از 12 گروه نتایج حاصل از مقاومت فشاری سه محوری واقعی سنگ های گرانیت، مونزونیت، آمفیبولیت، آندزیت، دولومیت، آهک، ماسه سنگ، مرمر به صورت جامعی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند. معیار ون مایزز و میورل به علت شکل ویژه آن ها بر نتایج انطباق نشان ندادند. همچنین معیار شکست دراکر و پراگر به علت عدم همبستگی بین پارامترهای تعریف شده آن و ویژگی مکانیکی همچون زاویه اصطکاک داخلی (φ) بر نتایج انطباق نشان نداد، چنان که خاستگاه این معیار برای محیط خاکی بوده است. با بکارگیری شکل های متعدد معیار شکست طی تحلیلی گسترده، رابطه تابع توانی بین تنش برشی هشت وجهی (τoct) و تنش عمودی هشت وجهی (σoct) دارای توان ثابت (0/7) انطباق خوبی با گروه های متعدد نتایج داشته و ضریب این معیار جدید (B) که از طریق برازش بر داده ها حاصل شد، همبستگی قابل قبولی با هر یک از پارامترهای φ، mi و σci نشان داد. رابطه بین τoct و میانگین تنش اصلی حداکثر و حداقل (2،σm) نیز به صورت تابع توانی دارای توان ثابت 75/0 انطباق خوبی با نتایج مختلف داشته است و ضریب این معیار (''B) همبستگی خوبی با هر یک از پارامترهای φ، mi و σci نشان داد. با تحلیل رابطه خطی بین تنش برشی هشت وجهی و تنش عمودی هشت وجهی برای 12 گروه نتایج سنگ های مختلف و همچنین تحلیل رابطه بین مقدار پارامتر ثابت و ضریب خط با ویژگی های مکانیکی مانند زاویه اصطکاک داخلی (φ) و مقاومت چسبندگی (C)، معیار شکست دارای انطباق خوبی بر نتایج حاصل شد. این معیار جامع و جدید خطی در عین حال ساده و مستدل می تواند به سهم خود به تحلیل پایداری صحیح سازه های سنگی مورد استفاده کمک نماید. همچنین معیار شکست خطی مگی- کولمب (رابطه خطی بین τoct و 2،σm) نیز بر نتایج انطباق خوبی نشان داد. معیارهای شکست خطی به علت داشتن مقدار پارامتر ثابت خط که به عنوان تابعی از ویژگی مکانیکی مقاومت چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی است، ترجیح داده می شوند.
    کلیدواژگان: معیار شکست سه محوری واقعی، تنش برشی، عمودی، هشت وجهی، سنگ
  • علی معصومی، عبدالحمید انصاری، ابراهیم اصلانی صفحات 37-47
    مطالعات ژئوفیزیک یکی از مراحل اصلی اکتشاف است که باید قبل از حفاری های اکتشافی انجام گیرد؛ روش های ژئوفیزیک بر مبنای خواص فیزیکی کانی ها و شرایط زمین شناسی آن ها متفاوت است. این مطالعه در محدوده کرکرا یک در معدن سنگ آهن شهرک انجام شد. معدن سنگ آهن شهرک و در مقیاس کوچکتر محدوده کرکرا یک ، در شمال شرق استان کردستان و 60 کیلومتری شرق تکاب واقع شده است. برای بررسی و مطالعه کانی سازی، مطالعات ژئوفیزیکی به روش مغناطیس سنجی در این منطقه انجام شد. پس از اعمال تصحیحات لازم بر روی داده های برداشت شده، نقشه شدت میدان مغناطیسی کل ترسیم شد. با محاسبه شدت میدان منطقه ای (مقدار زمینه) و اعمال آن بر روی داده های خام، نقشه میدان باقیمانده به دست آمد. در ادامه، فیلتر های مشتق دوم قائم، گسترش به بالا در ارتفاعات مختلف، برگردان به قطب و سیگنال تحلیلی روی داده ها اعمال و نتایج حاصله به صورت نقشه های مختلف ترسیم شد و مورد بحث قرار گرفت، سپس با طراحی تعدادی پروفیل بر روی آنومالی ها و با استفاده از نرم افزار mag2dc مدل سازی معکوس بر روی این پروفیل ها انجام شد. از روش اویلر نیز به منظور بررسی عمق استفاده شد. در نهایت با تلفیق کلیه اطلاعات به دست آمده و در نظر گرفتن فیلتر های اعمال شده بر روی داده ها، تعدادی نقطه برای انجام حفاری اکتشافی پیشنهاد شد. موقعیت حفاری های پیشنهادی به نحوی انتخاب شد که بیشترین احتمال برخورد به ماده معدنی را داشته باشد.
    کلیدواژگان: مغناطیس سنجی، مدل سازی معکوس، سنگ آهن شهرک، کرکرا یک، حفاری
  • رضا روکی، احمد آریافر، جعفر عادلی نسب صفحات 49-61
    با توجه به اهمیت مطالعه آب های زیرزمینی در زمینه شرب، صنعت و کشاورزی، بررسی تغییرات کیفی آب می تواند برای بشر حائز اهمیت باشد. در این تحقیق داده های هیدروشیمیایی اخذ شده از چاه های بهره برداری دشت گناباد که در جنوب استان خراسان رضوی واقع شده، طی یک دوره 5 ساله (از 85 تا 90) مورد مطالعه قرار گرفته است. روش های گرافیکی و همچنین طبقه بندی کیفیت آب زیرزمینی نشان می دهد که تیپ آب دشت عمدتا سدیک- سولفاته است. بررسی توزیع فضایی کیفیت آب با استفاه از مدل آمار چند متغیرهR-mode نشان می دهد که کیفیت آب در دشت متاثر از 2 فاکتور است. فاکتور اول که ترکیب خطی عوامل Ca2+،Mg2+،Na+، So42-، Cl-، TH و EC است به عنوان فاکتور شوری و سختی آب در دشت شناخته می شود. فاکتور دوم ترکیب HCo3-، CO32- و pH است که بیانگر آلکالینیته آب بوده که بار فاکتوری بالای pH موید آن است. در ادامه مدلسازی پارامترهای کیفیTDS، EC و TH آب زیرزمینی با استفاده از پارامترهای شیمیایی یعنی یون های اصلی و pH با شبکه های عصبی مصنوعی انجام شد. مقایسه نتایج حاصل از پیش بینی شبکه عصبی با داده های صحرایی نشان دهنده قابلیت بالای این روش برای پیش بینی کیفیت آب از روی فقط چند کاتیون و آنیون و pH است، بنابراین در صورت کمبود مطالعات در یک منطقه می توان از این مدل ها برای پیش بینی کیفیت آب در نقاط مجهول استفاده کرد. نتایج مطالعه برای مدیریت زیست محیطی و بهره برداری بهتر از منابع آب زیرزمینی مفید است.
    کلیدواژگان: هیدروشیمی، تحلیل فاکتوری R، mode، شبکه عصبی مصنوعی، دشت گناباد
  • حسن قنبرآبادی، محمود ترابی انگجی صفحات 63-73
    معمولا در واحدهای تصفیه گاز، علاوه بر جذب H2S درصد زیادی از CO2 نیز جذب حلال می شود. جذب گاز CO2در واحدهای پالایش گاز باعث اتلاف انرژی و موجب کاهش ظرفیت واحد بازیافت گوگرد می شود. وجود درصد بالای CO2 در منطقه گازی سرخس (6/41 مول درصد درگازترش) و توجه به این مساله که اتلاف و تجزیه حلال های شیمیایی در واحدی که مقدار CO2 درخوراک آن واحد بالاتر باشد، بیشتر است، بنابراین این تحقیق به عملکرد جذب CO2 با مخلوط حلال فیزیکی و شیمیایی پرداخته است تا بتواند با بررسی عملکرد پارامترهایی از جمله دمای حلال، دبی حلال ، هرزرفت حلال، جایگزینی مناسب برای حلال MDEA در این پالایشگاه باشد. همچنین برای اعتبارسنجی این تحقیق، به طور همزمان شبیه سازی واحد تصفیه گاز پالایشگاه سرخس با حلال پیشنهادی Sulfinol-M وحلال کنونی MDEA مورد مصرف در آن با داده های واقعی صنعتی با نرم افزارAspen Plus انجام شد. نتایج شبیه سازی با داده های واحد تصفیه گاز پالایشگاه سرخس معتبر است، نتایج نشان می دهد که برای تصفیه scmh 173000 گاز ترش که حاوی بیش از 10 درصد از گازهای اسیدی است، در حال حاضر از حلال MDEA (با دبی حلال درگردش m3/h 400-480) با ترکیب نسبی%Wt MDEA 40-50 استفاده می شود، درحالی که در صورت جایگزینی حلال Sulfinol-M(%wt H2O 20-40، % Wt Sulfolane 40-50،% Wt MDEA 20-40) ، دبی حلال در گردش به m3/h 315-420 برای مخلوط حلال Sulfinol-M کاهش می یابد، همچنین با توجه به قابلیت ترکیب نسبی این حلال، نتایج شبیه سازی نشان می دهد که با تغییر ترکیب نسبی حلال Sulfinol-M جذب گزینشی H2S در حضور CO2 مناسب تر است و مشکلات ناشی از درصد بالای CO2 در خوراک واحد تصفیه گاز و اتلاف انرژی ناشی از این مورد نیز کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی، جذب CO2، حلال Sulfinol، M، انرژی، جذب انتخابی، MDEA، Sulfolane، واحدتصفیه
  • رضا میکائیل، امیر جعفرپور، علی حبوبه صفحات 75-84
    با توجه به حجم وسیع کاربرد سیم برش الماسه در استخراج سنگ های ابعادی و آمار حوادث و مشکلات در این معادن، مطالعه و تحقیق پیرامون افزایش ایمنی و تحلیل ریسک به همراه روش های تعدیل و تنظیم یک الزام مهم به شمار می‏رود. در تحقیق حاضر، پس از شناسایی و بررسی حوادث رخ داده در معادن مرمریت بادکی قره ضیاءالدین، مدیریت ریسک ایمنی با استفاده از روش FMEA مورد ارزیابی قرار گرفت. تحلیل و رتبه بندی ریسک حوادث نشان داد که پارگی سیم برش و سقوط سنگ بزرگ ترین منابع خطر در این معادن است. میانگین ریسک ایمنی در استخراج سنگ های ابعادی در معادن مورد مطالعه قبل و پس از تعدیل به ترتیب برابر با 17/33 و 5/33 محاسبه شده است که حاکی از کاهش 69/23 درصدی ریسک پس از اقدامات کاهنده است. نتایج حاصل از بررسی‏ ها نشان می‏ دهد که با انجام برخی تغییرات و رعایت برخی نکات پیشگیرانه در راستای ایمن‏ سازی تجهیزات و پرسنل، با عنوان اقدامات کاهنده، می‏ توان میزان ریسک اولیه معادن را تا حد چشمگیری کاهش داد.
    کلیدواژگان: تحلیل ریسک، معادن سنگ ابعادی، اقدامات کاهنده، FMEA
  • مهدی نحوی، علی اکبر عبدالله زاده صفحات 85-90
    طراحی مدار فلوتاسیون شامل تعداد سلول ها و نیز چیدمان آن ها از لحاظ سری و موازی بودن برای دستیابی به حداکثر بازیابی از مسایل مهم در کارخانه های فرآوری مواد معدنی است. در اکثر کارخانه ها از تجربیات گذشته و الگوهای از پیش تعریف شده برای طراحی استفاده می شود. در این تحقیق دستیابی به الگوی جریان پیستونی به عنوان مرجع و الگو در نظر گرفته شد و بازیابی حاصل از آن برای محاسبه و طراحی تعداد سلول های اولیه (رافر) مدار فلوتاسیون کانسنگ مس معدن نوچون مورد استفاده قرارگرفت. در مطالعه سینتیکی فلوتاسیون نمونه معدن، ثابت سینتیک (k) و بازیابی در بی نهایت (∞R) به ترتیب برابر 0/13 (min/1) و 96/88 درصد و زمان ماند به میزان 28 دقیقه به دست آمد.با مدلسازی این جریان با الگوی متداول در کارخانه های فرآوری مواد معدنی و با توجه به ظرفیت کارخانه (180 مترمکعب در ساعت) واحد فلوتاسیون در سه خط موازی و شامل 7 سلول سری به عنوان رافر تعیین شد. بدین ترتیب با 21 سلول با زمان ماند هر کدام 4 دقیقه و حجم هر سلول 4 مترمکعب، بازیابی کلی 94/34 درصد به دست آمد. این مقدار با بازیابی حاصل از یک سلول آزمایشگاهی با زمان ماند 28 دقیقه که از الگوی جریان پیستونی تبعیت می کند، مطابقت دارد.
    کلیدواژگان: جریان پیستونی، مخلوط کننده کامل، مدلسازی فرآیند فلوتاسیون، سینتیک فلوتاسیون
|
  • V. Nikbin, Se. Jalali, H. Mirzaei Pages 1-17
    The aim of stope limit optimization is to define an area with maximum economic value, for which, in accordance to the mining method used, all technical and geometrical constraints is considered. Although more than four decades have passed since the first presentation of underground stope optimizatiom algorithm, the development of these algorithms in comparison with similar algorithms used in open pit mines, have been very slow. This may be due to the high variety of underground mining methods and complexity of economic modeling of mining limit. In this paper a 3D comprehensive algorithm, which is called MLOA, is proposed. This algorithm runs on a variable value block models and is able to determine the number, height and optimal layout of levels. To determine the optimum limit of stopes, MLOA has used a heuristic algorithm which is called SOA. In SOA algorithm, Technical and geometrical constraints such as the minimum and maximum of stope dimension and minimum width of rib pillars have been regarded. The optimum location and dimension of stopes within specific level can be determined by using SOA. In order to verify the methods , the results of the application of SOA algorithm on hypothetical economic block model, are compared to similar rigorous algorithm’s results. The results demonstrate the capability of SOA algorithm in determining optimum limit of stopes.
    Keywords: Stope, Underground, Algorithm, Optimization, Heuristic
  • H. Moomivand Pages 19-36
    There are various failure criteria for true triaxial stresses, which have initially been developed for the fracture of solid material such as metals. These criteria are applied for the stability analysis of wellbores and some storage caverns in rock media. In this research, true triaxial failure criteria has been investigated comprehensively by a new method using 12 groups of true triaxial strength test results of rocks including granite, monzonite, amphibolite, andesite, dolomite, Limestone, trachyte, marble, sandstone and shale. The Von Mises and Murrell criteria would not fit the test results due to their particular forms. Neither, Drucker and Prager criterion would fit the test results because of non-correlation between its defined parameters and the mechanical properties such as internal friction angle (ϕ). The relationship between octahedral shear stress (toct) and octahedral normal stress (σoct) having a constant exponent is shown to fit well the various groups of test results. The coefficient of this new criterion (B) that has been obtained by functional fitting is in good correlation with the parameters of ϕ, mi and σci. The power function relationship between toct and the mean of minimum and maximum principal stresses (σm,2) is found to be have a constant exponent also showing a good correlation with the various test results. The coefficient of this criterion (B') showed a good correlation with the parameters of ϕ, mi and σci., too. The linear relationship between toct and σoct of true triaxial strength test results was analyzed. A linear failure criterion was obtained to fit the 12 groups of results, as acceptable correlations have been obtained between the constant and coefficient of this new criterion with the mechanical properties such as internal friction angle (ϕ) and cohesive strength (C). Mogi-Coulomb linear criterion (relationship between toct and σm,2) also fitted the results and an acceptable correlation has been obtained between the defined constant and coefficient parameters of this criterion with the mechanical properties. The linear failure criteria are preferred that is because of having the constant parameter which is a function of mechanical properties of internal friction angle (ϕ) and cohesive strength (C).
    Keywords: Failure, Criteria, True triaxial, Rock
  • A. Masoumi, H. Ansari, E. Aslani Pages 37-47
    Geophysical survey is one of the most important steps of exploration that must be conducted before exploration drilling ; Geophysical methods are different based on the physical properties of minerals and geological conditions. This study reports on Korkora, a section of Shahrak Iron mine located in the North East of Kurdistan Province and 60 km East of Takab. The geophysical study in the form of magnetic method was carried out in this area to investigate the mineralization. The total magnetic field intensity map was prepared after making the necessary corrections on the collected data. Having calculated the background magnetic field intensity and applying it to the raw data, the residual magnetic field map was drawn. Then, the vertical second derivative, upward to different heights, reduction to pole and analytical signal filters are performed on the data and the results were plotted and discussed on various maps. Then by designing a number of profiles on anomalies, inverse modeling by mag2dc software is done on these profiles. Euler method was used to determine the depth and shape ratio of deposit formation. Finally, by combining all the information obtained and by filtering the data, a number of points were proposed as prospectus points for exploration drilling. The drilling locations were selected so that they would satisfy the maximum chance of being within the ore body deposit.
    Keywords: Magnetic method, inverse modeling, Shahrak iron ore, Kerkera 1, Drilling
  • R. Rooki, A. Aryafar, J. Adelinasab Pages 49-61
    The study on the quality of groundwater is important for drinking, industry and agriculture purposes. In this research, the hydrochemical data collected from exploitation wells in Gonabad basin- Khorasan Razavi, have been studied in period of 5 years (from 85 to 90). Graphical methods and classification of underground water quality show that the type of water is mainly that of sodium sulfate. Spatial distribution of water quality using multivariate statistical R-mode model states that water quality in this basin is affected by two factors. The first factor which is known as salinity and water hardness in plain is the linear combination of Ca2, Mg2, Na, SO42-, Cl-, TH and EC. The second factor is the combination of HCO3-, CO32- and pH which indicates water alkalinity for which higher pH is an evidence. Further in the research, the modeling of quality parameters TDS, EC and TH is done with chemical parameters such as primary ions and pH using artificial neural network. The comparison of results obtained from filed with those of neural network is very analogous showing the high ability of this method for water quality prediction. Therefore, in case of lack of data in the area, this model can be used to predict water quality in target locations. The results can be used to environmental management and better exploitation of groundwater resources.
    Keywords: Hydrochemistry, R- mode factor analysis, Artificial neural network, Gonabad basin
  • H. Ghanbarabadi, M. Torabi Angaji Pages 63-73
    It is well documented that in gas treatment units in addition to H2S absorption, a large percentage of CO2 is absorbed to solvent. CO2 absorption in gas treatment units causes loss of energy and a reduction in the capacity of sulfur recycling unit. According to the fact that higher amont of CO2 exists in Sarakhs gas region and also that loss of chemical solvent (Amine) is higher in a unit with higher CO2 content, this research deals with CO2 absorption performance with physical and chemical solvent mixture ,Sulfinol-M. The results indicates an overall flow rate reduction of MDEA solvent from 400-480 m3/hr for 40-50 %wt MDEA to 315-420 m3/hr with the relative compound of H2O 20-40 %wt, Sulfolane 40-50 %wt , MDEA 20-40 %Wt for Sulfinol-M solvent mixture. Also Co2 absorption by this solvent will be 0,001555 moles less than MDEA solvent. Therefore with relative change in water level, Sulfolane and MDEA we can control and optimize the regenerative energy required to achieve required market characteristic, investment cost, the increase of Sulfur recovery unit capacity and the decrease of solvent flow equipment.
    Keywords: CO2, Simulation, Selective absorption, Sulfinol-M, Aspen Plus
  • R. Mikaeil, A. Jafarpour, A. Hoboubeh Pages 75-84
    Dimensional stone mining includes tedious activities. It is necessary to study the safety and risk analysis with respect to the large volume of the diamond wire saws used and the number of accidents occurs in quarries. In this study, a safety risk analysis is done for Badeki marble quarries using FMEA method identifying the accidents happened in the mines. The results of analysis and ranking the risk of accidents showed that, wire saw tearing and rock fall are the biggest thread in these quarries. The average safety risk before and after reducer action in the quarries studied are 17.33% and 5.33%, respectively. It indicates a 69.23% decreasing trend in the total risk in these quarries. The results of this study showed that the initial risk in these mines can be greatly reduced by doing some changes and some preventive notices to secure the equipment and personnel.
    Keywords: Risk analysis, Dimensional stone quarries, Reducer actions, FMEA
  • M. Nahvi, Aa. Abdollah Zadeh Pages 85-90
    Designing flotation circuits is very important in terms of number of cells, in series or parallel topology to achieve the maximum efficiency. In most factories, the conventional forms of design are used. In this article, plug flow is used for number of cells calculation and estimating and designing the recovery of the ropher circuit. The model replicates Nochon complex flotation circuits, for which a sample of the mineral copper was collected and tested. The two key parameters of kinetic study k & R, are obtained with flotation parameter (k=0.13; R=96.88; RTD=28 min). The retention time was also calculated to be 28 minutes. Using the aformentioned Plug flow model and taking the factory production capacity into account the flotation circuit was determined with up to 3 parallel line and 7 series of cells. In other words from 21 cells with 4 minutes residence time, volume and total recovery are obtained 4 m3 & 94.34%. These results correspond with the results of a laboratory cell with 28 minutes Retention time and Plug flow.
    Keywords: Plug flow, Perfect mixer, Flotation modeling, Flotation kinetics