فهرست مطالب

مهندسی منابع معدنی - سال ششم شماره 4 (زمستان 1400)

نشریه مهندسی منابع معدنی
سال ششم شماره 4 (زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/10/26
  • تعداد عناوین: 9
|
  • توحید نوری*، بابک بیگلری، احمد آریافر صفحات 1-26

    کانسار های فلزی جایگاه ویژه ای در میان منابع معدنی دارند و برای شناسایی آنها مطالعات فراوانی انجام شده که اغلب با تلفیق نتایج حاصل از روش های مختلف اقدام به شناسایی هرچه بهتر این کانسارها شده است. در این بین می توان به مطالعات دورسنجی و ژیوشیمیایی اشاره کرد که نقش عمده ای در به نقشه درآوردن آلتراسیون های سطحی مرتبط با کانسارهای فلزی داشته اند. محدوده شمال غرب ایران با داشتن معادن فلزی فعال و تعداد زیادی از ذخایر بالقوه جزو مناطق مستعد از نظر ذخیره های فلزی است. یکی از مناطق مورد توجه برای مطالعات اکتشافی در شمال غرب ایران، منطقه بالوقیه است که منطقه مورد مطالعه در این تحقیق است. در این مطالعه ابتدا اجزای خالص یا اعضای انتهایی با استفاده از روش شاخص خلوص پیکسل استخراج شده و با طیف های استاندارد USGS مقایسه شدند. بعد از تخمین فراوانی اعضای انتهایی با استفاده از روش فیلترینگ تطبیق یافته، نقشه کلاس بندی یا پراکندگی کانی ها با اجرای تکنیکی جدید به نام ترشولد شناور بر روی نقشه های فراوانی اعضای انتهایی تعیین گردید. با این روش که از اطلاعات کانی شناسی منطقه نیز در کلاس بندی استفاده می کند، فقط مناطق با اهمیت بالا کلاس بندی می شوند. نتایج بررسی داده های استر آلتراسیون های آرژلیک و آرژلیک پیشرفته را در بخش میانی متمایل به غرب منطقه نمایان ساخته است. در ادامه با انجام آنالیز مولفه اصلی مقاوم بر روی داده های ژیوشیمیایی منطقه ارتباط عناصر طلا با آرسنیک و آنتیموان در محل آلتراسیون های منطقه مشخص گردید. در نهایت با ترکیب نتایج دو رویکرد دورسنجی و تحلیل ژیوشیمیایی به روش آنالیز مولفه اصلی مقاوم می توان گفت که کانی سازی اپی ترمال طلا از محتمل ترین موارد در منطقه است و می توان نتیجه گرفت که نوع سولفید بالای کانی سازی اپی ترمال در منطقه اتفاق افتاده است. در پایان محدوده اطراف دو گسل متقاطع در غرب منطقه برای مطالعات تفصیلی پیشنهاد گردید.

    کلیدواژگان: دورسنجی، ژئوشیمی، ترشولد شناور، آنالیز مولفه اصلی مقاوم، آلتراسیون هیدروترمال
  • علی شیدائی، محمد شریفی* صفحات 27-42
    تفسیر داده های فشار مخازن شکافدار طبیعی به خصوص در ایران اهمیت ویژه ای دارد. مهم ترین تیوری برای تفسیر داده های فشار مخازن شکافدار، تیوری تخلخل دو گانه است که توسط وارن و روت ارایه شد. مطالعات اخیر نشان داده است که این تیوری به دلیل فرضیات محدودکننده ای که دارد، برای همه ی مخازن شکافدار کاربرد ندارد. در این مطالعه با رویکرد شبیه سازی عددی، بدون در نظر گرفتن معادلات تحلیلی و نیمه تحلیلی و فرضیات آنها به بررسی رفتار فشارگذرای مخازن شکافدار پرداخته شد. بدین منظور، مجموعه ای از مدل ها شامل شبکه شکاف پیوسته و ناپیوسته در نرم افزار اکلیپس شبیه سازی شد. شکل معروف چاه آزمایی وارن و روت در همه شبیه سازی ها مشاهده شد با این تفاوت که برای حالت چاه حفر شده در ماتریکس مشخص و واضح و برای حالت چاه متقاطع با شکاف قابل صرفنظر کردن بود، زیرا این حالت برای چاه متقاطع با شکاف به سرعت اتفاق افتاده و عملا ثبت چنین رخدادی در واقعیت امکان ندارد.  نتایج شبیه سازی برای حالت چاه متقاطع با شکاف، رژیم جریانی خطی دو گانه (شیب یک چهارم) را نشان داد که مدت زمان این رژیم جریانی با گسسته شدن شبکه شکاف افزایش پیدا کرد. این رژیم جریانی در دو حالت به رژیم جریان خطی (شیب یک دوم) تبدیل شد: 1- افزایش تراوایی شکاف ها در شبکه شکاف پیوسته 2- شکاف های کوچک ناپیوسته. نتایج آنالیز حساسیت بر روی مکان چاه در حالت چاه حفر شده در ماتریکس نشان داد که با نزدیک شدن چاه به شبکه شکاف، زمان ظهور دوره گذار کاهش و عمق آن افزایش پیدا می کند. همچنین در حالت چاه حفر شده در ماتریکس، کاهش تراوایی شکاف ها در شبکه شکاف پیوسته و نیز گسسته شدن شبکه شکاف موجب کاهش عمق دوره گذار شد ولی در زمان ظهور این دوره تاثیری نداشت.
    کلیدواژگان: مخازن شکافدار طبیعی، شبکهشکاف گسسته، فشارگذرا
  • آرش ابراهیم آبادی*، سیاوش مرادی صفحات 43-54

    تصمیم گیری صحیح در انتخاب مته های حفاری ممکن است به افزایش سرعت و راندمان حفاری منجر شود و در میزان هزینه ها کاهش قابل توجهی را به دنبال داشته باشد. عوامل مختلفی در انتخاب بهینه مته نقش دارند که از مهم ترین آن ها می توان به معیارهایی مانند انرژی ویژه، قابلیت حفاری، هزینه به ازای هر فوت و آهنگ نفوذ اشاره کرد. یکی از بهترین روش ها برای دستیابی به این هدف، بهره گیری از روش های تصمیم گیری چند معیاره (MCDM) است که در این تحقیق از روش شباهت به گزینه ایده آل فازی (FTOPSIS) به دلیل دقت بالا و صحت نتایج حاصل برای انتخاب مته در سازندهای سروک و آسماری در یکی از میادین نفتی ایران (میدان نفتی مارون) استفاده شده است. در این راستا سه مدل مته 517، 527  و 537 که در سازندهای آسماری و سروک استفاده می شوند، بررسی و با استفاده از روش شباهت به گزینه ایده آل فازی (FTOPSIS) اولویت بندی و انتخاب شده اند. نتایج تحقیق نشان می دهد که در روش شباهت به گزینه ایده آل فازی، شاخص شباهت امتیازها برای مته های سازند آسماری با کدهای 517، 527 و 537 به ترتیب 479/0، 438/0 و 382/0 است، بنابراین مته 517 با بیشترین امتیاز به عنوان مته بهینه انتخاب می شود. همچنین در مورد سازند سروک نیز با روش فازی تاپسیس شاخص شباهت برای مته های کد 517، 527 و 537 به ترتیب 5405/0، 5019/0 و 5622/0 محاسبه شد، بنابراین مته 537 گزینه مناسب تری نسبت به دو گزینه دیگر در نظر گرفته می شود.

    کلیدواژگان: انتخاب مته، روش های تصمیم گیری چند معیاره، FTOPSIS، سازند آسماری، سازند سروک
  • یحیی شمس، فرهنگ سرشکی*، رضا کاکائی صفحات 55-69
    مساله سرعت بحرانی و تخمین صحیح آن از مسایل پیچیده در طراحی ایمنی تونل ها در شرایط اضطراری است. سرعت بحرانی باید به طور دقیق تعیین شود تا بر اساس سناریوی به وقوع پیوسته بتوان شرایط ایمن را در محیط بسته ای همچون تونل ها ایجاد کرد. کم یا زیاد بودن سرعت بحرانی سبب بروز مشکلاتی در رابطه با افراد حاضر در تونل خواهد شد. شبیه سازی کامپیوتری در تمامی مطالعات و آزمایش های مرتبط با حریق اهمیت ویژه ای دارد. از آنجا که مقدار HRR (آهنگ رهایش گرما) در تخمین سرعت بحرانی بسیار مهم است، هدف این مقاله ارزیابی میزان تاثیر آهنگ رهایش گرما بر مقدار سرعت بحرانی در تونل های منحنی است. به این منظور ابتدا یک تونل منحنی برای اعتبارسنجی نتایج عددی حاصل از نرم افزار FDS در محیط آزمایشگاهی ساخته شد و سرعت بحرانی به دست آمده برای مدل فیزیکی 90/0 متر بر ثانیه و برای مدل عددی 92/0 متر بر ثانیه بود. پس از اعتبارسنجی داده ها، نتیجه گیری شد که افزایش HRR سبب افزایش سرعت بحرانی می شود، بنابراین بر اساس میزان تغییرات حاصل می توان دریافت که این پارامتر در تخمین سرعت بحرانی بسیار حایز اهمیت است، اما این روند تنها بر محدوده مشخصی حاکم است به طوری که تا رسیدن به حریق 15 کیلوواتی سبب افزایش 50 درصدی سرعت بحرانی خواهد شد و چنانکه از ارزیابی نتایج برمی آید، در خارج از این محدوده سرعت بحرانی مستقل از مقدار HRR است و افزایش آن تاثیر بالقوه ای در رشد یا کاهش سرعت بحرانی ندارد. از سوی دیگر روند افزایش سرعت بحرانی نسبت به آهنگ رهایش گرما در تونل منحنی نسبت به تونل مستقیم، با اختلاف حدودا 10 درصدی، در جایگاه بالاتری قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: تونل منحنی، مدل سازی فیزیکی، آهنگ رهایش گرما، شبیه سازی FDS
  • وهاب سرفرازی*، حسام دهقانی، شیرین جهانمیری صفحات 71-93
    در این مقاله با استفاده از مطالعات آزمایشگاهی و شبیه سازی عددی، تاثیر زاویه داری سرمته PDC بر مکانیزم شکست نمونه های شبه سنگی بررسی شده است. به این منظور، سه جفت سرمته PDC با زاویه برنده صفر، 30 و 60 درجه ساخته شد. 9 نمونه شبه سنگی گچ با ابعاد cm5* cm11 *cm14 آماده سازی شد. نسبت گچ به آب، 2 در نظر گرفته شد. برای هر زاویه داری سرمته، 3 نمونه گچ تحت آزمایش قرار گرفت. نمونه گچ بالای سرمته ها نصب شده و مجموعه ها تحت آزمایش تک محوره قرار گرفتند. نرخ بارگذاری mm/min  05/0 است. همزمان با تست های آزمایشگاهی، شبیه سازی عددی به وسیله نرم افزار کد جریان ذره انجام شد. به این ترتیب که ابتدا نرم افزار PFC برای گچ کالیبره شد. در مرحله دوم، مدل عددی با ابعاد  cm11 *cm14 آماده شد، سپس هفت جفت سرمته با زاویه داری، صفر، 15، 30، 45 و 60 درجه شبیه سازی شد و در قسمت تحتانی مدل عددی قرار گرفت. سرمته ها با نرخ mm/sec  01/0 به سمت مدل حرکت کرده و باعث شکست مدل می شود. نتایج نشان می دهد که الگوی شکست نمونه ها تابع زاویه داری سرمته است. همچنین مقاومت نمونه ها توسط الگوی شکست نمونه ها کنترل می شود. با افزایش زاویه داری نمونه، نیروی شکست کاهش می یابد. بیشترین نیروی شکست مربوط به زاویه داری صفردرجه و کمترین نیروی شکست مربوط به زاویه داری 60 درجه است. الگوی شکست مدل های عددی و نمونه های آزمایشگاهی یکسان است.
    کلیدواژگان: PFC2D، سرمته، ترک کششی
  • احد برزگر قاضی، احمد جمشیدی زنجانی*، حمیدرضا نجاتی صفحات 95-108

    حجم زیاد باطله های فرآوری معادن و همچنین آلاینده های موجود در آن به دلیل ورود آن ها از طریق خاک، باد، آب های سطحی و زیرزمینی به چرخه مواد غذایی مصرفی انسان و سایر جانداران صدمات جبران ناپذیری را به همراه دارد. از این رو مدیریت باطله های فرآوری معادن اهمیت ویژه ای دارد. یکی از روش های مدیریت باطله های فرآوری معدن استفاده مجدد از آن ها از جمله استفاده در ساخت بتن است. در این تحقیق از باطله معدن مس سونگون نمونه برداری شد که حاوی آلاینده های فلزی مانند مس، آرسنیک، سرب، کروم، کبالت و نیکل بیشتر از حدود مجاز استاندارد بود. این باطله با دانه بندی کوچک تر از 297 میکرون در ساخت دو سری نمونه بتن برای جایگزینی 50 و 100 درصد بخش ریزدانه بتن استفاده شد. آزمایش های اسلامپ بتن، مقاومت فشاری، مقاومت در برابر نفوذ کلر و TCLP بر روی نمونه ها انجام شد. در نمونه هایی که 50 و 100 درصد میزان سنگ دانه ریزدانه کم شده بود و بجای آن باطله فرآوری مس اضافه شده بود، مقاومت فشاری 28 روزه به ترتیب 32 و 41 مگاپاسکال به دست آمد و با افزایش میزان جایگزینی افزایش داشت. بر اساس نتایج حاصل شده، بیشترین میزان نشت فلزات مس، کروم، سرب، روی، کبالت، کادمیم و آرسنیک به ترتیب برابر 21، 8/2، 9/3، 106، 75، 39/0 و 82/0 میلی متر بر لیتر بود که در مقایسه با استاندارد کمتر از حد استاندارد بود. این امر اطمینان می دهد که اگر باطله های فرآوری مس در بتن مورد استفاده قرار گیرند، میزان نشت فلزات سنگین کم و زیر استاندارد خواهد بود.

    کلیدواژگان: باطله ی معدن، بتن، انشار آلاینده های فلزی، TCLP
  • محمد مسینایی*، سعید عباسی میمند صفحات 109-127
    مدار فلوتاسیون کلینر (شستشو) کارخانه فرآوری مس میدوک شامل 3 سلول ستونی موازی به قطر 4 متر و ارتفاع 12 متر است. کنسانتره تولیدی مدار کلینر محصول نهایی کارخانه است. در صورت مطلوب نبودن عیار کنسانتره مدار کلینر (کمتر از 30%)، محصول آن برای پرعیارسازی بیشتر وارد مدار ری کلینر (شستشوی مجدد) شامل 3 سلول ستونی موازی به قطر 2/3 متر و ارتفاع 12 متر می شود. هدف از پژوهش حاضر، شبیه سازی مدار فلوتاسیون کلینر کارخانه فرآوری مس میدوک با استفاده از نرم افزار USIM PAC با هدف افزایش کارآیی متالورژیکی فرآیند است. پارامترهای مدل ها شامل ثوابت نرخ شناورسازی ذرات (kf و ks)، تابع توزیع زمان ماند ذرات (RTD)، ماندگی گاز در زون جمع آوری (gε)، ابعاد حباب های هوا (db)، بازیابی زون جمع آوری (Rc) و زون کف (Rf) به همراه پارامترهای عملیاتی و هندسی مدار تعیین گردید. ثوابت نرخ شناورسازی از برازش مدل سینتیک تندشناور و کندشناور به داده های فلوتاسیون آزمایشگاهی، تابع توزیع زمان ماند سلول های ستونی به کمک ردیاب (محلول اشباع کلرید سدیم، NaCl)، ماندگی گاز در زون جمع آوری سلول های ستونی به روش اختلاف فشار، ابعاد حباب های هوا به روش دریفت فلاکس و بازیابی زون کف از طریق اندازه گیری تغییرات دبی جرمی کنسانتره در عمق های کف مختلف و برونیابی به عمق کف صفر محاسبه شدند. از مجموع 5 مرحله نمونه برداری از مدار، 3 مرحله برای کالیبراسیون و 2 مرحله برای اعتبارسنجی مدل ها استفاده شد. نتایج شبیه سازی نشان داد که دبی جرمی جامد، عیار مس و توزیع ابعادی جریان های کنسانتره و باطله ستون‍های کلینر با دقت قابل قبولی قابل پیش بینی است. افزایش تعداد ستون های کلینر در مدار باعث افزایش بازیابی (از 67/45 به 64/54 درصد) و کاهش عیار کنسانتره نهایی (از 17/26 به 22/24 درصد) گردید. افزودن ستون‍‍های ری کلینر باعث افزایش قابل ملاحظه عیار کنسانتره نهایی (از 17/26 به 99/36 درصد در مداری شامل 2 کلینر و از 22/24 به 13/36 درصد در مداری شامل 3 کلینر) شد. نتایج شبیه سازی اثر درصد جامد خوراک بر کارآیی ستون‍های کلینر نشان داد که افزایش درصد جامد باعث کاهش بازیابی مس در همه فراکسیون‍های ابعادی گردید. بهترین ترکیب ستون‍های کلینر و ری‍کلینر برای دستیابی به عیار کنسانتره نهایی حداقل 30% با بازیابی مطلوب پیشنهاد گردید.
    کلیدواژگان: فلوتاسیون ستونی، مدلسازی، شبیه سازی، کارایی متالورژیکی
  • مهدی بازمانده، عباس سام* صفحات 129-140
    تحقیق حاضر، با هدف معرفی و بررسی ترکیب جدیدی از کلکتورها و تاثیر آن در کارآیی فلوتاسیون مجتمع مس سرچشمه انجام شد. در این تحقیق، ماده شیمیایی 2، 5 - دی مرکاپتو - 1، 3 و 4 - تیادیازول (DMT) به عنوان کلکتور جدید در بازه pH بین 10 تا 8/11 مورد آزمایش و بررسی قرار گرفت. تعداد 9 آزمایش برای تعیین کارآیی کلکتور و تعداد 8 آزمایش تکمیلی برای تعیین تاثیر مقادیر متفاوت از این کلکتور انجام شد. بر اساس نتایج، با استفاده از کلکتور DMT در pH معادل 2/11، درصد بازیابی و عیار مس به ترتیب 2/88 و 9/11 به دست آمد که نسبت به شرایط کارخانه، به ترتیب 1/2 و 9/3 درصد افزایش داشت. در این حالت، بازدهی جدایش، 17 درصد افزایش داشت. همچنین، بازیابی و عیار آهن کنسانتره نسبت به شرایط کارخانه به ترتیب 1/17 و 8/4 درصد کاهش یافت. آنالیز FTIR نشان داد که طی فرآیند جذب، شکل DMT از فرم تیون- تیول قبل از جذب شیمیایی به فرم دی تیول پس از جذب شیمیایی تبدیل شد. همچنین، رفتار جذب DMT روی سطح کالکوپیریت در تعادل شیمیایی بین اتم های گوگرد خارج حلقه ای و مس فلزی محدودیت بیشتری دارد.
    کلیدواژگان: فلوتاسیون، کلکتور، DMT، کالکوپیریت، مجتمع مس سرچشمه
  • عارف فقیهی، مهران قلی نژاد*، اسماعیل رحیمی، احمد ادیب صفحات 141-154
    لیچینگ سرباره کوره ریورب مس سرچشمه با استفاده از اسید سولفوریک و هیدروژن پراکسید مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه آنالیزها  نشان داد که سرباره حاوی 7/0 درصد مس و 75/37 درصد آهن و عمده فازها و کانی‎های سرباره فایالیت، مگنتیت، دیوپسیت و کالکوپیریت است. تاثیر پارامترهای مختلف شامل اندازه ذرات، دما، pH، غلظت هیدروژن پراکسید و سرعت همزدن پالپ مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج به دست آمده با کاهش اندازه ذرات سرباره از ابعاد 250-150 به 75-48 میکرون حداکثر بازیابی مس و آهن به ترتیب از 03/23 و 34/22 درصد به 14/26 و 12/28 درصد افزایش یافت ولی با کاهش بیشتر اندازه ذرات سرباره تا کمتر از 48 میکرون افزایش کمی در بازیابی مس و آهن مشاهده شد. با کاهش pH پالپ از 4/2 تا 5/1 میزان بازیابی مس و آهن به ترتیب از 12/18 و 95/20 درصد به 14/29 و 04/31 درصد افزایش یافت. تغییر در غلظت اولیه هیدروژن پراکسید بیشترین تاثیر را بر بازیابی مس از خود نشان داد. افزایش غلظت هیدروژن پراکسید از 5/0 تا 2 مولار سبب افزایش بازیابی مس از 14/29 به 12/54 درصد شد ولی افزایش بیشتر غلظت هیدروژن پراکسید تا 3 مولار، بازیابی آهن را تشدید کرد. افزایش دمای پالپ از 35 تا 45 درجه سانتی گراد سبب افزایش بازیابی مس از 5/53 تا 5/59 درصد شد ولی تاثیر افزایش دما تا 50 درجه سانتی گراد بیشتر بر بازیابی آهن مشهود بود. استفاده از نانوذرات هماتیت در فرآیند لیچینگ، سبب بهبود عملکرد هیدروژن پراکسید و افزایش بازیابی مس شد.
    کلیدواژگان: سرباره ریورب، لیچینگ سرباره، اسید سولفوریک، هیدروژن پراکسید، هیدرومتالورژی
|
  • T. Nouri *, B. Beiglari, A. Aryafar Pages 1-26

    Northwestern part of Iran is one of the important metal bearing zones and the Baluqaya region which is one of the interesting parts of this area, was selected as the study area. In this research the endmembers were extracted from ASTER dataset and then were compared with spectral library to find matching reference minerals for them. Subsequently, the abundances of endmembers were exracted using the matched filtering technique. Then, the classification and distribution maps of minerals were extracted by implementing the floating threshold as a novel technique on endmembers abundance maps. The mineralogical data of the study area are also involved in the floating threshold method. This method classifies areas with high abundance values of endmembers that probabily have high potential for mineralization. The results delineated argillic and advanced argillic alterations at the midwest of the study area. By performing of robust principal component analysis (RPCA) on ICP-MS geochemical data, correlation of gold concentrations with that of antimony and arsenic was detected in the remote sensing derived alteration area. Finally, it is concluded that a possible high sulfidation epithermal mineralization system has developed in the study area

    Keywords: Remote Sensing, Geochemistry, Floating Threshold, RPCA, Hydrothermal Alterations
  • A. Sheidaie, M. Sharifi * Pages 27-42
    The interpretation of the pressure data of naturally fractured reservoirs (NFRs) has particular significance. The most famous theory for analyzing the pressure data of NFRs is the dual-porosity model presented by Warren and Root. Recent studies have shown that the dual-porosity model may not be appropriate for interpreting well test from all NFRs because this model has limits. In this study, the pressure transient response of naturally fractured reservoirs was investigated by using numerical simulation without considering analytical and semi-analytical methods. To this end, a set of models including connected and disconnected fracture networks was simulated in the numerical simulator. The Warren and Root well-testing signature was observed in all simulations but it was highly evident for a well was located in the matrix and was negligible for a well that was intersected by fractures. The results of the simulation for the well that was intersected by fractures showed the bilinear flow regime with the slope of 1/4. The period of this flow regime increased in the unconnected fracture network and changed to the linear flow regime with a slope of 1/2 in two cases: firstly, by increasing fracture permeability in the connected fracture network, secondly, in the small-unconnected fractures. Moreover, the sensitivity analysis was performed on the well location in the connected fracture network. This research showed that by decreasing the distance between well and fracture network, the transition period becomes deeper and appears earlier.
    Keywords: Naturally Fractured Reservoirs, Discrete Fracture Network, Pressure Transient
  • A. Ebrahimabadi *, S. Moradi Pages 43-54

    Appropriate drill bit selection can lead to enhance remarkable drilling operation efficiency and cost-saving. There are several factors affecting the bit selection process. Among these parameters, some factors such as specific energy (SE), cost per foot (CPF), formation drillability (FD), and rate of penetration (ROP) are considered the most important ones. One of the best approaches to select the optimum drill bit is to apply Multiple Criteria Decision-Making (MCDM) techniques. In this research work, Fuzzy Technique for Order-Preference by similarity to Ideal Solution (FTOPSIS) is used to choose the optimum bit for drilling operations in Sarvak and Asmari formations due to higher accuracy and validity of findings achieved from the FTOPSIS. With this respect, three types of bits (i.e. 517, 527, and 537) were considered as available candidates and were then ranked through the FTOPSIS, resulting in the best option (bit). In Asmari formation, similarity factors for bit types of 517, 527, and 537 bits were obtained as 0.479, 0.438, and 0.382, respectively indicating bit type 517 can be chosen as a proper option compared to other ones. Similarly, in Sarvak formation, results showed 0.5405, 0.5019, and 0.5622 values for 517, 527, and 537 bit types respectively, demonstrating the bit-type 537 is the most appropriate alternative in such formation.

    Keywords: Bit Selection, Multiple Criteria Decision-Making (MCDM), Fuzzy Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (FTOPSIS), Asmari Formation, Sarvak Formation
  • Y, Shams, F. Sereshki *, R. Kakaie Pages 55-69
    In terms of longitudinal ventilation design, critical velocity and its estimation are the two most important parameters in a tunnel fire. Critical velocity must be accurately selected to provide safe conditions in a closed environment such as tunnels. This study is focused on fires in curved tunnels using a small-scale model (in a 1/20 scale) experiments and Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations. Heat Release Rate (HRR) is considered as one of the key parameters in all numerical studies and physical experiments of the fire. In this study, a numerical study was carried out to evaluate the Heat Release Rate in pool fire Simulation in FDS software and small physical scale experiment. In the first step, grid sensitivity analysis and its impact on HRR estimation were investigated. The critical velocity of the physical model was equal to 0.90m/s and 0.92m/s in the numeric model. After data validation, it was concluded that increasing the HRR increases the critical velocity, so based on the results of the changes, it can be seen that this parameter is very important in estimating the critical velocity. But, this trend only dominates a certain range and the results show that outside of this range, the critical velocity is independent of the amount of HRR. On the other hand, the trend of increasing the critical velocity compared to the heat release rate for the curved tunnel, with a difference of about 10%, is in a higher position than the straight tunnel.
    Keywords: curved tunnel, small-scale model, Heat Release Rate, FDS simulation
  • V. Sarfarazi *, H. Dehghani, Sh. Jahanmiri Pages 71-93
    In this paper, the effect of PDC cutter angle on the failure mechanism of rock like materials was investigated using experimental test and numerical simulation. For this purpose, three PDC cutter with different angle were built, i.e. 0°, 30° and 60°. Nine gypsum sample with dimension of 14cm*11cm*5cm were prepared. The ratio of gypsum to water was equal to 2. For each PDC angle, three similar gypsum blocks were tested. The blocks were situated above the PDC cutters and these assemblies were fixed in Uniaxial test machine. The loading rate was 0.05 mm/min. concurrent with experimental test, numerical simulation was performed using particle flow code in two dimension. Firstly calibration of PFC was done using experimental results. Secondly, numerical model with dimension of 14cm*11cm was prepared. Then, five PDC cutter angles were built, i.e. 0°, 15°, 30°, 45° and 60°. These cutters were situated at lower part of the model and move in positive side of y direction by rate of 0.01 mm/min. the results show that failure patterns were affected by PDC angle. Also maximum failure load was controlled by failure pattern. The maximum failure load was decreased by increasing the PDC cutter angle. The maximum failure load was related to angle of 0. The minimum failure load was related to angle of 60. The experimental results were similar to numerical simulations out puts.
    Keywords: PFC2D, Cutter angle, tensile crack
  • A. Barzegar Ghazi, A. Jamshidi Zanjani *, H.R. Nejati Pages 95-108

    Mining is an upstream industry in the supply of industrial raw materials. The large volume of mine tailings as well as the considerable concentration of toxic pollutants, resulted from mining activities, cause irreparable damage to the surrounding environment. The leakage of toxic elements from the mine tailings to the environment is considered as a crucial issue. Therefore, the management of mine tailings is an important approach to reduce environmental damage. The reuse of mine tailings in concrete industry is considered as one of the main management techniques to reduce their probable adverse effects. In this study, the tailings of Sungun copper mine were collected to investigate their applicability in concrete construction instead of fine-grained materials. The results revealed that the concentrations of copper, arsenic, lead, chromium, cobalt, and nickel in copper mine tailings were higher than the environmental criteria but less than the amounts required for economic recovery. Thus, tailings with a grain size of less than 297 μm were used in the construction of two series of concrete samples to replace 50 and 100% of the fine-grained part of the concrete. Moreover, some experiments including concrete slip, compressive strength, resistance to chlorine penetration, and TCLP were performed to ensure the applicability of copper mine tailings in concrete construction. In samples where copper tailings replaced 50 and 100% of fine-grained materials, the 28-day compressive strength was 32 and 41 MPa, respectively. The compressive strength increased with increasing replacement rate. According to the results, the highest leachate rates of copper, chromium, lead, zinc, cobalt, cadmium, and arsenic were 21, 2.8, 3.9, 106, 75, 0.39, and 0.82 mg/L, respectively. Thus, it could be concluded that if copper tailings are used in concrete, the amount of heavy metals leachate will be reduced to values below the environmental criteria level.

    Keywords: Mine tailings, Concrete, Heavy metals leachability, TCLP
  • M. Massinaei *, S. Abasi Meimand Pages 109-127
    The cleaner circuit at Miduk copper concentrator consists of 3 parallel flotation columns (4m in diameter and 12m in height). The cleaner concentrate is re-cleaned by 3 parallel flotation columns (3.2m in diameter and 12m in height), when the desired concentrate grade is not reached by the cleaner columns alone. This research work deals with simulation of the cleaner column flotation circuit at Miduk copper concentrator using USIM PAC simulator with the aim of improving the process metallurgical performance. For that purpose, the parameters of the models including flotation rate constants (kf, ks), residence time distribution (RTD), gas hold-up in collection zone (εg), mean bubble size (db), collection (Rc) and froth (Rf) zone recoveries along with some operating and geometrical variables were determined. The flotation rate constants were calculated by fitting the experimental data to the fast and slow floating components model. The residence time distribution of the flotation columns was measured by the tracer injection technique (using saturated NaCl solution as tracer). The gas hold-up and mean bubble size in the collection zone of the cleaner columns were estimated from the pressure difference and the drift flux techniques, respectively. The froth recovery was quantified by measuring the concentrate mass flow rate at different froth depths and extrapolation to the zero froth depth. The cleaner circuit was sampled five times, of which three times were used for calibration and two times for validation of the models. The mass flow rate, copper content and size distribution of the cleaner columns concentrate and tailings were accurately predicted using the simulation models. Increasing the number of operating cleaner columns improved the copper recovery (from 45.67% to 54.64%) at the expense of a reduction in the final concentrate (from 26.17% to 24.22%). The number of recleaner stages in all cases improved the the final concentrate (from 26.17% to 36.99% in the circuit with 2 cleaners and from 24.22% to 36.13% in the circuit with 3 cleaners). Increasing the feed slurry solids concentration reduced the size-by-size fractional copper recovery of the cleaner columns. Increasing the feed slurry solids concentration reduced the cleaner columns copper recovery in all size fractions. The best configuration of the cleaner and recleaner flotation columns was proposed.
    Keywords: Column flotation, Modeling, Simulation, Metallurgical Performance
  • M. Bazmandeh, A. Sam * Pages 129-140
    The purpose of this study was to introduce and investigate a new combination of collectors and their effect on flotation efficiency of Sarcheshmeh Copper Complex. In this study, the chemical composition of 2, 5-dimercapto-1, 3 and 4-thiadiazole (DMT ) as a new collector at pH values between 10 and 11.8 was tested. A review of scientific references and research records showed that DMT has not been used as a collector or in combination with other collectors in the flotation process so far. Nine experiments were performed to determine the collector performance as well as 6 additional experiments to determine the effect of different collector values. Based on the results, using DMT collector at pH 11.2, the recovery percentage and copper grade were achieved 88.2 and 11.9, respectively, which was 2.1 and 3.9% higher than the plant conditions, respectively. In this case, the separation efficiency was increased by 17%. Also, the recovery and grade of iron concentrate decreased by 17.1% and 4.8%, respectively. FTIR analysis was showed that during the adsorption process, the DMT form was changed from the tion-thiol form before chemical adsorption to the dithiol form after chemical adsorption. Also, the adsorption behavior of DMT on the chalcopyrite surface was limited in the chemical equilibrium between the extra-ring sulfur atoms and the metallic copper.
    Keywords: Flotation, Collector, DMT, chalcopyrite, Sarcheshmeh Copper Complex
  • A. Faghihi, M. Gholinejad *, E. Rahimi, A. Adib Pages 141-154
    The present study aims to investigate the slag leaching of Sarcheshmeh copper reverberatory furnace using sulfuric acid and hydrogen peroxide. The results of the analyses indicated that the slag contains 0.7% of copper and 37.75% of iron. Most of the slag minerals include fayalite, magnetite, diopside and chalcopyrite. This research scrutinizes the effect of different parameters including the size of particles, temperature, PH, the concentration of hydrogen peroxide and the velocity pulp stirring on the recovery of copper and iron. Based on the results, as the size of particles of slag is reduced from 150- 250 to 48-74 micron, the maximum recovery of copper and iron is increased from 23.03% and 22.34% to 26.14 and 28.12%, respectively. However, as the size of particles is diminished less than 48 microns, less increase is detected in the recovery of copper and iron. When the pulp PH is reduced from 2.4 to 1.5, the recovery amount of copper and iron is increased from 18.12% and 20.95% to 29.14% and 31.04%, respectively. Changing the primary concentration of hydrogen peroxide affected the copper recovery the most. Increasing the concentration of hydrogen peroxide from 0.5 M to 2 M enhances copper recovery from 29.14% to 54.12%. Increasing the pulp temperature from 35 to 45°c subjected to enhance copper recovery from 53.5% to 59.5%. In fact, the enhancement of temperature to 50°c mostly influenced iron recovery. Using the hematite nano- particles in the leaching process leads to improve the function of hydrogen peroxide and increase the copper recovery.
    Keywords: Reverberatory slags, slag leaching, Hematite nano particles, Hydrogen peroxide, Hydrometallurgy