فهرست مطالب

نشریه مهندسی منابع معدنی
سال پنجم شماره 4 (زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/11/04
  • تعداد عناوین: 8
|
  • حامد فضلیانی، ابوالقاسم کامکار روحانی*، علیرضا عرب امیری صفحات 1-20

    آنالیز مولفه های مستقل (ICA) یک روش آماری چندمتغیره نسبتا جدید است که ابتدا برای مساله جداسازی کور منابع (BSS) و زمانی که هیچ اطلاعاتی درباره نحوه اختلاط منابع اولیه (سیگنال های مختلط شده) وجود ندارد و تنها شرط لازم استقلال آماری آنها است، ابداع شد. شرایطی مشابه مدل سازی پتانسیل معدنی که در آن برآیند فرآیندهای مستقل کانی زایی به صورت متغیرهای مشاهده شده ای همچون اطلاعات ژیوفیزیکی و ژیوشیمیایی در اختیار ما قرار می گیرد و ما اطلاعی درباره نحوه اختلاط آثار ژیوفیزیکی و ژیوشیمیایی کانی زایی های مختلف نداریم. در این مطالعه سعی برآن بوده است که روش تجزیه مولفه های مستقل به عنوان یک روش دانش محور مدل سازی پتانسیل معدنی معرفی شود. به این منظور ناحیه ای به وسعت 4800 کیلومتر مربع در جنوب نیشابور، شمال شرق ایران، برای تهیه نقشه پتانسیل معدنی ذخایر کرومیت انبانه ای مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین، برای انجام این مطالعه از داده های ژیوشیمی رسوبات آبراهه ای، نقشه رخساره های افیولیتی، الگوی شکستگی های ناحیه ای و محدوده آلتراسیون های سرپانتینی موجود در منطقه، استفاده شد. نهایتا نتایج مدل سازی پتانسیل معدنی به روش تجزیه مولفه های مستقل با نتایج مطالعات ژیوشیمیایی تک متغیره و چند متغیره مقایسه و به روش تشخیص عملکرد نسبی (ROC) و با استفاده از موقعیت اندیس های شناخته شده موجود در منطقه، اعتبار سنجی شد. در این بررسی مساحت زیر نمودار ROC ، برابر با 967/0 بود که نشان دهنده عملکرد بسیار مطلوب مدل سازی انجام شده می باشد.

    کلیدواژگان: تجزیه مولفه های مستقل، مدل سازی پتانسیل معدنی، ذخایر کرومیت انبانه ای، کمربند افیولیتی جنوب نیشابور
  • مجتبی رحیمی*، خسرو قاسمی صفحات 21-35
    در سال های اخیر استفاده از تصاویر اسکن شده ریز پرتو ایکس در حد 100 نانومتر در زمینه های مختلف علمی، سبب به وجود آمدن روش های نوین برای انجام برخی محاسبات و اندازه گیری ها شده است. استفاده از این تصاویر توسط پژوهش گران برای به دست آوردن برخی از مقادیر مرتبط با سنگ مخزن مانند خواص پتروفیزیکی و نیز موارد مرتبط با سنگ و سیال مخزن به طور هم زمان مانند فرآیند ریزش و آشام در سنگ جایگاه ویژه ای پیدا کرده است. به این منظور، ابتدا با استفاده از تصاویر    ریز پرتو ایکس و با به کار بردن نرم افزارهای لازم، برخی مقادیر هندسی مربوط به دانه های سنگ دو نمونه مغزه محاسبه و نتایج به دست آمده با یکدیگر مقایسه می شوند. سپس با استفاده از همین تصاویر، اطلاعات لازم برای شبیه سازی فضای متخلخل بین دانه های سنگ به دست می آید. در ادامه، با استفاده از اطلاعات حاصل و نرم افزارهای دیگر، فضای متخلخل مرتبط با هر یک از این سنگ ها، شبیه سازی شده و با استفاده از آن ها، مقادیر تخلخل و تراوایی هر سنگ محاسبه می شود. در فرآیند شبیه سازی برای جلوگیری از پیچیده شدن محاسبات، از برخی فرضیاتی استفاده می شود که سبب انحراف مقادیر به دست آمده نسبت به مقادیر حقیقی (آزمایشگاهی) می شود.  به همین دلیل با استفاده از مقادیر هندسی به دست آمده در بخش اول، رابطه ای را به دست می آوریم که این مقادیر را از طریق شبیه سازی، تا حد امکان به مقادیر حقیقی نزدیک کند. در این پژوهش، براساس مراحل ذکر شده و بر مبنای کرویت، تحدب و نسبت تصویر حاصله از تصاویر دو بعدی، رابطه ای توسعه داده شد که خواص اندازه گیری شده از تصاویر را با خواص اندازه گیری شده آزمایشگاهی مغزه مرتبط می سازد.
    کلیدواژگان: ریز پرتو ایکس، تخلخل، تراوایی، شبیه سازی، سنگ مخزن
  • لطفعلی عاقلی* صفحات 37-52

    استخراج مواد معدنی بدون استفاده از نیروی کار ممکن نیست. نیروی کار در ترکیب با ماشین آلات و انرژی می تواند تولید و استخراج را تداوم بخشد. در این مقاله، با مروری بر حقایق مدون در معادن در حال بهره برداری، ابتدا عوامل موثر بر بهره وری شناسایی و سپس با تصریح یک مدل اقتصادسنجی، تاثیر این عوامل بر بهره وری در بازه زمانی سال های 1396-1362 برآورد می شود. با توجه به نامانایی متغیرها، آزمون هم انباشتگی یوهانسون-یوسلیوس وجود رابطه بلندمدت بین متغیرها را تایید می کند. براین اساس، سهم شاغلان ماهر، مالکیت خصوصی بر معادن، سرمایه سرانه، دستمزد و حقوق، بر بهره وری نیروی کار در معادن تاثیر مثبت دارند. با توجه به یافته ها، به منظور افزایش بهره وری نیروی کار در معادن، طراحی نظام پرداخت و پاداش متناسب با ‏ارزش افزوده شاغلان، استفاده از فناوری های کاراندوز (تجهیزات پیشرفته معدنی) در استخراج معادن عمیق و پرخطر، ‏خصوصی سازی معادن غیراستراتژیک کشور و افزایش سهم نیروی کار در سود و فروش مواد معدنی، توجه به روابط جانشینی/ مکملی نهاده های کار، انرژی و سرمایه در استخراج و فرآوری مواد معدنی توصیه می شود.‏

    کلیدواژگان: بهره وری معادن، سرمایه سرانه، مالکیت، اشتغال، دستمزد
  • محسن سرداری، شکرالله زارع*، مسعود مزرعه لی صفحات 53-71

    در بیشتر پروژه های تونل سازی از ماشین های حفر تمام مقطع تونل‏(TBM) استفاده می شود. ارزیابی عملکرد این ماشین ها در تخمین میزان هزینه و زمان حفر تونل بسیار مهم است. نرخ نفوذ، یکی از شاخص‎های مهم در ارزیابی عملکرد ماشین است که با روش ‍ های مختلف برآورد می شود. تحلیل حساسیت یک مدل، برای بررسی تاثیرپذیری متغیر خروجی از متغیرهای ورودی انجام می شود. در این مطالعه، سه مدل اصلی QTBM، NTNU، CSM و دو مدل حسن پور و فرخ براساس اطلاعات مربوط به شرایط زمین شناسی و اطلاعات حفاری تونل انتقال آب لار-کلان، مورد تحلیل حساسیت قرار گرفته و تاثیر تغییرات عوامل ورودی مدل ها بر تغییرات نرخ نفوذ بررسی شده است. نتایج کلی به‏این صورت است که افزایش نیروی پیشران، CLI، RPM، تخلخل و شاخص خردشدگی و کاهش Q، محتوای کوارتز، مقاومت فشاری تک محوره، مقاومت کششی، تنش مماسی و RQD، باعث افزایش نرخ نفوذ می شوند. تحلیل حساسیت، براساس دو نمودار گردبادی و عنکبوتی، مورد ارزیابی قرار گرفته و برای مدل های مختلف، تاثیر تغییرات شاخص ها بر روی تغییرات نرخ نفود، بررسی و عواملی که بیشترین تاثیر را بر نرخ نفود دارند، مشخص شده اند؛ از عوامل مربوط به شرایط زمین شناسی تغییرات Q، تخلخل، مقاومت فشاری تک محوره و RQD و از شاخص‎های مربوط به ماشین حفر تونل، تغییرات نیروی پیشران و RPM ، بیشترین تاثیر را بر تغییرات نرخ نفوذ در تونل مورد مطالعه داشتند.

    کلیدواژگان: ماشین حفر تمام مقطع، نرخ نفوذ، تحلیل حساسیت، نمودار گردبادی، نمودار عنکبوتی
  • وهاب سرفرازی*، شادمان محمدی بلبان اباد صفحات 73-94
    در این مقاله،  روش شکست درزه ناممتد عمود بر هم با ایجاد بار نقطه ای برنده TBM توسط آزمایش های آزمایشگاهی و مدل‎سازی عددی مورد بررسی قرار می گیرد.  به‎این منظور، 4 نمونه آزمایشگاهی از جنس گچ با ابعاد 10*10*5 سانتی‎متر حاوی درزه ناممتد عمود بر‎هم آماده‎سازی شد. نمونه ها دارای دو درزه ناممتد با طول های 1 و 2 سانتی‎متر و عمود بر یکدیگر بودند. درزه کوچک‎تر دارای زاویه داری0، 45، 90 و 135 درجه نسبت به افق است. این نمونه ها زیر اثر بار نقطه‎ای برنده U شکل قرار گرفتند. هم‎زمان با مطالعات آزمایشگاهی، توسط نرم افزار FRANC2D شبیه سازی عددی نیز بر روی نمونه های حاوی درزه های ناممتد عمود برهم انجام شد. به‎طور کلی، 12 مدل عددی که الگوی هندسی آنها شبیه نمونه های آزمایشگاهی بود، ساخته شد.  نتایج نشان می دهد که آرایش درزه ناممتد T شکل، تاثیر به سزایی بر الگوی رشد و گسترش ترک دارد. نمونه در زوایای 45 و 135درجه نسبت به محور اعمال بار، کمترین مقاومت را دارد. با مقایسه الگوی شکست نمونه آزمایشگاهی و مدل عددی، می توان نتیجه گرفت که الگوی شکست مشابهی در نمونه آزمایشگاهی و مدل های عددی به وقوع پیوسته است.
    کلیدواژگان: برنده U شکل، درزه ناممتد عمود برهم، ترک کششی، ماشین تونل زنی، الگوی شکست سنگ
  • رامین حق محمدی پسند، جواد وظیفه مهربانی*، پرویز پورقهرمانی صفحات 95-110
    در این تحقیق، امکان کاهش گوگرد موجود در کنسانتره نهایی آهن واحد تغلیظ باباعلی همدان مورد بررسی قرار گرفت. وقتی کانسنگ ورودی به کارخانه از معدن گلالی خوراک‎دهی می شود، مقدار گوگرد در کنسانتره نهایی بالاتر از حد مجاز است و در برخی شرایط، عیار آن از 3/2درصد نیز تجاوز می کند. بررسی‎ها  نشان داد که حدود 47درصد گوگرد موجود در خوراک کارخانه، به کنسانتره نهایی آهن راه می یابد و منبع اصلی آن، کانی سولفیدی پیروتیت و به‎مقدار جزیی، کانی پیریت درگیر در ابعاد بزرگ تر از 75 میکرون است. آزمایش های مغناطیسی اولیه انجام‎گرفته با استفاده از دستگاه دیویس تیوب نشان داد که با کاهش شدت میدان مغناطیسی و خردایش بیشتر، 32 درصد از گوگرد موجود در کنسانتره حذف و عیار گوگرد در کنسانتره به 7/1درصد می رسد. ولی در این شرایط، آهن بیشتری هدر می‎رود. در ادامه، آزمایش های شناورسازی کانی های سولفیدی در شرایط مختلف با استفاده از فلوتاسیون انجام گرفت. نتایج آزماش ها نشان داد که مقدار مصرف کلکتور، فعال‎کننده و واکنش بین آنها، بیشترین تاثیر را در فلوتاسیون پیروتیت از کنسانتره منتیتی دارند. شرایط بهینه آزمایش ها در حضور 1100 گرم برتن کلکتور پتاسیم امیل گزنتات، 200 گرم بر تن فعال کننده سولفات مس، pH=6، درصد جامد فلوتاسیون 45درصد و ترکیب کف ساز MIBCو A65(با نسبت مساوی) به مقدار 130 گرم برتن حاصل شد که در این شرایط بیش از 98 درصد گوگرد از کنسانتره منتیتی حذف شده و عیار گوگرد از 3/2درصد در کنسانتره اولیه به 04/0 درصد کاهش یافت.
    کلیدواژگان: کنسانتره ی منتیتی، گوگرد، فلوتاسیون، پیروتیت
  • رضا دهقان*، مسعود نوری صفحات 111-125
    حدود 40 درصد جرم خوراک کارخانه فرآوری زغال‎سنگ طبس را ذرات درشت با ابعاد 50-6 میلی متر تشکیل می دهند که توسط یک دستگاه جداکننده واسطه سنگین دو مرحله ای تری فلو به قطر 700 میلی‏متر فرآوری می شوند. با توجه به پیچیدگی فرآیند جدایش درون این جداکننده سه محصولی، درک جامعی از تاثیر عوامل هندسی و عملیاتی بر عملکرد آن وجود ندارد. به منظور بررسی چگونگی عملکرد جداکننده مذکور، تجهیزات آزمایشگاهی کاملی شامل یک دستگاه تری‎فلوی شفاف به قطر 70 میلی‎متر، به همراه سایر لوازم جانبی از قبیل مخازن، پمپ‎ها و دبی سنج ها، نصب و راه اندازی شد. در این مدل کوچک مقیاس، با افزودن ردیاب های پلیمری رنگی، کیفیت جدایش ذرات جامد در قطرهای مختلف هسته هوا بررسی و مشخص شد  هرچه اندازه هسته هوا بزرگ‎تر باشد، خطای جدایش (Ep) کمتر است. براساس یافته های آزمایشگاهی، عملکرد تری‎فلوی صنعتی با تزریق ردیاب های مکعبی در زمان خوراک دهی زغال، نیز ارزیابی شد. مطالعات صنعتی نشان داد با افزایش دبی سیال واسطه سنگین و قطر لوله های رابط، می توان خطای جدایش دستگاه و میزان مواد به اشتباه تقسیم‎شده (Misplaced Material) را کاهش داد. با افزایش قطر لوله‎های میانی در جداکننده صنعتی از 205 به 235 میلی متر، راندمان جرمی محصول دستگاه، 9 درصد و میزان خاکستر محصول 5/0 درصد افزایش یافت. با افزایش دبی سیال واسطه در محدوده مورد مطالعه نیز، 3‎درصد افزایش راندمان و 1‎درصد کاهش خاکستر محصول به‎دست آمد. تحقیق حاضر، نمونه موفقی از کاربرد نتایج آزمایشگاهی برای بهینه‎سازی عملکرد یک دستگاه صنعتی را ارایه می کند.
    کلیدواژگان: تری فلوی صنعتی، تری فلوی شفاف، ردیاب، هسته هوا، خطای جدایش
  • سعید مهدی یانی، محمود عبدالهی*، فراز سلطانی صفحات 127-139

    یکی از چالش های تولید عناصر نادرخاکی (REE)، دشواری جدایش آنها از یکدیگر است. از این رو در تحقیق پیش رو امکان جداسازی و تولید اکسیدسریم خالص از کنسانتره کربناتی مخلوط REE حاوی 75/22درصد سریم، 4/9درصد لانتانیم و6/8درصد نیودیمیم (مجموع REE 51/41 درصد) حاصل از فرآوری کنسانتره فسفات اسفوردی بررسی شد. دو روش برای جدایش سریم از سایر REE استفاده شد. در روش اول، با توجه به انحلال پذیری کم Ce4+، کلسیناسیون کنسانتره کربناتی و تبدیل کربنات سریم به اکسید سریم و انحلال انتخابی سایر REE بررسی شد. در روش دوم، قبل از ترسیب REE به فرم کربناتی، امکان اکسیداسیون سریم در محلول سولفاتی با پتاسیم پرمنگنات و جدایش انتخابی آن از سایر REE بررسی شد. نتایج کلسیناسیون کنسانتره کربناتی نشان داد که در صورت لیچینگ کلسین با اسید نیتریک 1 مولار در دمای 80 درجه سانتی گراد به مدت 2 ساعت، تنها 35 و 45درصد از لانتانیم و نیودیمیم حل شد. با لیچینگ کلسین توسط اسید نیتریک 4 مولار در دمای 80درجه و زمان 2 ساعت، اگرچه بیش از 90 درصد عناصر لانتانیم و نیودیمیم حل شد اما 35 درصد از سریم نیز به صورت محلول درآمد(لیچینگ انتخابی نبود). در روش دوم با استفاده از پتاسیم پرمنگنات با نسبت استوکیومتری 5/1 برابر سریم، 5/3 pH= و مدت زمان 1 ساعت، 98درصد سریم محلول به صورتCe (OH) 4 ، به همراه کمتر از 1 درصد از سایر REE رسوب کرد. هیدروکسید حاصل برای تولید CeO2 در دمای 850درجه سانتی گراد به مدت 1 ساعت کلسینه شد و در نهایت CeO2 با خلوص 99درصد به دست آمد.

    کلیدواژگان: فسفات اسفوردی، کنسانتره کربناتی مخلوط عناصر نادر خاکی، اکسید سریم، پرمنگنات پتاسیم
|
  • H. Fazliani, A. Kamkar Rouhani *, A.R. Arab Amiri Pages 1-20

    Independent component analysis (ICA) is a relatively new multivariable statistical method originally devised for the blind source separation (BSS) problem, where there is no information on how to mix primary sources (mixed signals) and only the necessary condition is independence of the primary signals. Hence, ICA can be used in mineral potential modeling where several independent mineralization processes result in observed variables such as geophysical and geochemical information, and we do not know how the geophysical and geochemical effects of different mineralization processes are mixed together. In this study, we tried to introduce the ICA method as a knowledge-driven method of mineral potential modeling. To this end, an area of 4800 square kilometers in south of Neyshabur, northeast of Iran, was investigated to map the mineral potential of podiform chromite deposits. In this regard, geochemical stream sediment sampling data, ophiolitic facies map, structural pattern of fractures and serpentinite alteration location in the region were used for this study. Finally, the results of mineral potential modeling by the ICA method were compared with the results of univariate and multivariate geochemical studies and were also validated by using locations of the known mineral prospects in the region and receiver operating characteristic (ROC) method. As a result, the area under the ROC curve was marked by 0.967, indicating the outstanding performance of the ICA modeling.

    Keywords: Independent component analysis (ICA), Mineral potential modeling, Podiform chromite deposits, South Neyshabur ophiolitic belt
  • M. Rahimi *, Kh. Ghasemi Pages 21-35
    In recent years, the use of micro X-Ray images with very high resolution (as low as 100 nm) in different scientific fields has led to the development of modern methods for performing various calculations and measurements. The use of these images has become quite popular among petroleum engineers. This is because the reservoir rock-related properties like petrophysical properties and the properties that are simultaneously related to reservoir rock and fluid such as drainage and imbibition phenomena can be estimated using micro X-Ray images. To estimate these properties, some geometrical properties of grainsof two different cores are calculated and compared to each other through micro X-Ray images and somesoftware. Then, with the help of the micro X-Ray images, the necessary information for simulation of thepore network of the rock is gathered. Afterward, with the use of this information and some other software, the pore network of each of these rocks is simulated and consequently, the porosity and permeability of each of these rocks are estimated. In the simulation process, some assumptions are made to prevent the complexity of the calculations. These assumptions result in a deviation of the calculated values from real (laboratory) values. Therefore, using the calculated geometrical values obtained in the first step, a relationship is achieved by which the calculated values of the simulation are brought closer to those of the laboratory. In this research, based on the aforementioned steps and by using the sphericity, convexity, and aspect ratio of grains obtained from 2D images, a correlation is developed. Ultimately, the estimated rock properties procured by simulation are related to measured laboratory data through this correlation.
    Keywords: Micro X-Ray, Porosity, Permeability, Simulation, Reservoir Rock
  • Lotfali Agheli * Pages 37-52

    Mining is impossible without employing labor. The production and extraction of minerals require a combination of labor, machinery and energy. In this paper, through a review of the stylized facts of the Iranian mines under operation, first the factors affecting labor productivity are identified, and then, by specifying an econometric model, their effects on productivity are estimated over the period 1983-2017. Given the non-stationary variables, the Johansen-Juselius co-integration test confirms the existence of a long-term relationship among the variables. Accordingly, the share of skilled labor, private ownership of mines, capital-labour ratio, and wages and salaries positively influence labor productivity. According to the findings, designing a payment and reward system related to the added value of employees, using labor-saving technologies (advanced mining equipment) in the extraction of deep and high-risk mines, privatization of non-strategic mines, increasing the share of the labour force in the profit and sale of minerals, paying attention to the substitution and complement inputs (labor, energy and capital) in mineral extraction and processing are recommended to increase labor productivity in mines.

    Keywords: Productivity of Mines, per capita capital, ownership, employment, wage ‎
  • M. Sardari, Sh. Zare *, M. Mazraeli Pages 53-71

    Evaluation of TBM performance is very important in estimating the cost and time of a tunnel project. Sensitivity analysis of a model is performed to examine the influence of the input variables on the output variables. In this study, results variability of main models of TBM penetration rate (PR) prediction have been investigated based on the geological and field performance data at Lar-Kalan water conveyance tunnel. The overall results indicate that increase of thrust force, CLI, RPM, porosity, and fracturing factor and the decrease of Q value, quartz content, unconfined compressive strength, tensile strength, induced biaxial stress on tunnel face, and RQD increases the PR. Sensitivity analysis has been evaluated on the basis of the two Tornado and Spider charts for different models, and the effect of the input parameters variation on the variation of the PR have been investigated and the parameters that have the greatest influence on the PR were specified. Among the geological conditions, the variation of the Q value, porosity, UCS, RQD and among the machine parameters, variation of the thrust force and RPM have the greatest impact on the variation of the penetration rate in the project.

    Keywords: TBM, Sensitivity analysis, Tornado chart, Spider chart
  • V. Sarfarazi *, Sh. Mohamadi Bolban Abad Pages 73-94
    In this paper, the failure pattern of non-persistent joint under U shape cutter was studied by experimental test and numerical simulation. For this purpose, 4 gypsum sample with dimension of 5cm*10cm*10cm containing perpendicular non-persistent joint were prepared.  Samples have 2 vertical non-persistent joint with lengths of 1cm and 2 cm. the angle of small joint related to horizontal axis was 0°, 45°, 90° and 135°. This sample was subjected to U shape cutter loading. Concurrent with experimental test, numerical simulation was performed using Franc2d on the non-persistent joint. Totally 12 numerical model was built that some of them have similar configuration with experimental specimens. The results show that perpendicular non-persistent joint configuration has important effect on the failure pattern.  The compressive strengths have minimum value when small joint angle were 45° and 135°. The comparison between experimental results and numerical output shows that the good accordance was established between experimental tests and numerical simulation.
    Keywords: U shape cutter, perpendicular non-persistent joints, tensile crack, tunnel boring machine
  • R. Haghmohamadipasan, J. Vazifeh Mehrabani *, P. Pourghahramani Pages 95-110
    In the concentration plant of Hamadan, magnetite concentrate is produced by low intensity magnetic separators (LIMS). As a result, 47% of feed sulfur was recovered in magnetite concentrate, keeping sulfur at higher content than that is commercially desired. Mineralogical investigations revealed that Pyrrhotite and Pyrite are the most abundant sulfur minerals, respectively. Davis Tube investigations indicated that by decreasing magnetic field intensity and particles size, sulfur content  in magnetite concentrate could be decreased to 1.7%,  which is still much more than desired.  Further investigations were performed using flotation method and based on statistical design. Modelling and analysis of design data revealed that the dosage of collector and activator and their interaction have statistically significant effects on the process with 95% confidence level. İt was found that the optimum condition of removing sulfur would be achieved using 1100 g/t of Potassium amyl xanthate (collector), 200 g/t of copper sulfate (activator), 65 of g/t MIBC and 65 g/t of A65 (frothers), at pH=6 and solid percent of 45%. At the given condition, 98% of sulfur in magnetite concentrate (2.3% sulfur) was successfully removed and the product with 0.04% sulfur was obtained.
    Keywords: Magnetite concentrate, Sulfur, Flotation, Pyrrhotite
  • R. Dehghan *, M. Noori Pages 111-125
    About 40 percent of total raw coal feeding to Tabas coal preparation plant, consists of particles in the size range of -50+6 mm. These particles are washed in a 700 mm (diameter) two-stage Tri-Flo dense medium separator. In order to understand the mechanism of separation, a laboratory setup including a transparent 70 mm Tri-Flo separator, tanks, pumps and the required instrumnets was designed and manufactured. In laboratory studies, some polymeric colorful tracers were added to the separator with different air core sizes, and were captured and counted in products’ tanks. The results indicate that probable error of separation (Ep) decreases while air core gets bigger. Relying the findings of laboratory studies, the industrial Tri-Flo was optimizaed using density tracers in the specific gravity range of 1.20 – 2.20 g/cm3, when the separator was treating raw coal. In this phase, we tried to change dense medium flow rate and internal tube diameter in the meaningful levels to evaluate the separator performance, rapidly. An increase of 9% in the production yield and 0.5% increase in clean coal ash were the results of increasing the internal tube diameter in industrial separator from 205 mm to 235 mm. 3% increase in the production yield and 1% decrease in the clean coal ash was also observed with increasing the medium flow rate. Similar to the results observed in laboratory separator, increasing the flow rate and pipe diameter leads to clearer separation in industrial separator. This research presents a successful use of the laboratory results for optimization of an industrial separator.
    Keywords: Industrial Tri-Flo, transparent Tri-Flo, tracer, air core, probable error (Ep)
  • S. Mahdiani, M. Abdollahy *, F. Soltani Pages 127-139

    One of the challenges in the rare earth elements (REE) production industry is the difficulty of separating them from each other. Therefore, in the present study, the possibility of cerium separation from carbonate concentrate of REEs containing 22.75% Ce, 9.4% La and 8.6% Nd (total REEs of 41.51%) was investigated. Two methods were used to separate Ce from other REEs. In the first method, due to the very low solubility of Ce4+, the calcination of carbonate concentrate and conversion of cerium carbonate to cerium oxide and selective dissolution of other REEs from the calcine were investigated. In the second method, prior to the carbonate precipitation of REEs, the possibility of cerium oxidation in the sulfate solution (by using potassium permanganate) and its subsequent selective separation from other REEs was investigated. Results of the calcination (first method) showed that only 35 and 45% of La and Nd were dissolved at 80⁰C after 2 hours leaching with 1 molar nitric acid, respectively. Results of the calcine leaching with 4 molar nitric acid at 80⁰C for 2 hours showed that more than 90% of the La and Nd were dissolved. In this conditions, 35% of the Ce was also dissolved and the leaching process was not selective. In the second method, using potassium permanganate with a stoichiometric ratio of 1.5 to 1 for oxidant to Ce, pH 3.5 for 1 hour, 98% of the Ce and less than 1% of La and Nd were precipitated. The resulting hydroxide was calcined at 850⁰C for 1 h to produce CeO2 and finally a Ce oxide concentrate was obtained with 99% purity.

    Keywords: Esfordi phosphate concentrate, Mixed Rare Earth Elements Carbonate concentrate, Cerium Oxide, Potassium Permanganate