فهرست مطالب

مهندسی منابع معدنی - سال هفتم شماره 2 (تابستان 1401)

نشریه مهندسی منابع معدنی
سال هفتم شماره 2 (تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/04/12
  • تعداد عناوین: 10
|
  • فردین احمدی، حمید آقاجانی*، میثم عابدی صفحات 1-23
    برگه زمین شناسی 1:100000 اسفوردی در زون ساختاری ایران مرکزی و ناحیه بافق- پشت بادام واقع است. به دلیل وجود پتانسیل های معدنی زیاد در این منطقه، پژوهش های بسیاری برای شناسایی پدیده های زمین شناسی و اکتشاف مواد معدنی مانند آهن، فسفر، سرب و روی انجام شده است. در این تحقیق با استفاده از داده های دورسنجی، نقشه پتانسیل مطلوب کانی زایی تهیه و مناطق جدید پتانسیل معدنی معرفی شده است. استفاده از سه نوع تصویر ماهواره ای سنتینل 2، لندست 8 و سنجنده استر ماهواره ترا سبب شده تا نتایج حاصل مستندتر و قابل اعتماد باشد. برای تهیه لایه های اطلاعاتی از روش های پردازشی نسبت باندی، ترکیب رنگی کاذب، آنالیز مولفه های اصلی و فیلترگذاری جهتی استفاده شد. مناطق حاوی اکسید آهن با استفاده از نسبت های باندی تصاویر سنتینل 2 و لندست 8 بارز و بر اساس تصاویر ترکیب رنگی واحدهای سنگی موثر در کانی زایی تفکیک شد. برای شناسایی مناطق دگرسان شده اکسیدهای آهن از تحلیل مولفه های اصلی انتخابی باندهایی از سنجنده استر و سنتینل 2 استفاده شد. با فیلترگذاری جهتی بر روی داده های ماهواره ای سنتینل 2 خطواره ها و گسل های احتمالی منطقه شناسایی شدند. برای تعیین وزن و نقش هر یک از لایه های دگرسانی آرژیلیتی، فیلیتی، پروپیلیتی، اکسیدهای آهن و خطواره ها در شناسایی مناطق کانه زایی از نمودارهای پیش بینی- مساحت استفاده شد. نتایج بررسی نشان می دهد که لایه های دگرسانی آرژیلیتی و پروپیلیتی با کمترین ضریب و دگرسانی فیلیتی با بیشترین وزن در معرفی مناطق کانی زایی نقش داشته اند. نتایج نشان می دهد، واحدهای مرتبط با کانی زایی در منطقه مورد بررسی، عمدتا از جنس ریولیت، ریوداسیت و سنگ های کربناته اند.
    کلیدواژگان: نقشه پتانسیل معدنی، تصاویر ماهواره ای، پردازش، دگرسانی، نمودار پیش بینی-مساحت
  • حمید گرانیان* صفحات 25-46
    متنوع بودن لایه های اکتشافی و هزینه بر بودن انجام حفاری های گمانه ای، لزوم استفاده از یک روش تلفیق مناسب برای تحلیل داده های فاز اکتشافی نیمه تفصیلی را به همراه دارد. در این مقاله دو الگوریتم تصمیم گیری چندمعیاره ترکیبی CCSD-EDAS و CCSD-MARCOS معرفی و برای بررسی عملکرد این دو الگوریتم از داده های محدوده اکتشافی خوینه رود در استان آذربایجان شرقی استفاده شده است. لایه های اطلاعاتی مورد استفاده شامل 4 لایه ژیوشیمیایی (نقشه های پراکندگی عیار مس و طلا، امتیازهای مولفه اصلی دوم و شاخص احتمال کانی زایی ژیوشیمیایی)، 2 لایه ژیوفیزیکی (نقشه های بازماند مغناطیسی برگردان به قطب و ادامه فراسوی 50 متری) و 2 لایه زمین شناسی (نقشه های واحدهای سنگی و چگالی گسل ها) در محدوده ای به ابعاد 1400×2100 متری است. نتایج تلفیق نشان می دهد که نقشه به دست آمده از الگوریتم CCSD-EDAS نمونه هایی با وزن های تقریبا نزدیک به هم و بالا دارد؛ در حالی که در الگوریتم CCSD-MARCOS، نمونه ها وزن های منطقی تری دارند. همچنین آماره روش جایگشت نشان دهنده برتری نسبی نتایج الگوریتم CCSD-MARCOS نسبت به الگوریتم دیگر است. نتایج تلفیق چهار محدوده مستعد کانی سازی را در منطقه نشان می دهد. دو محدوده دارای احتمال کانی سازی پورفیری مس- طلا و دو محدوده دیگر دارای احتمال کانی سازی رگه ای کوارتز- طلادار هستند. محدوده اول با وسعت 400×1200 متر به عنوان بهترین محدوده برای طراحی شبکه حفاری پیشنهاد شده است. در این محدوده، 6 پروفیل اکتشافی با فواصل 200 متری و 26 گمانه با فواصل 100 متری از هم طراحی شده است. همچنین استفاده از این دو روش تلفیق به ویژه روش تصمیم گیری چندمعیاره ترکیبی CCSD-MARCOS برای تلفیق داده های اکتشافی مهم ترین پیشنهاد این مقاله است.
    کلیدواژگان: الگوریتم CCSD، الگوریتم EDAS، الگوریتم MARCOS، پتانسیل یابی معدنی، منطقه اکتشافی خوینه رود
  • رضا غلامی، وحید توکلی* صفحات 47-66
    محاسبه قابل اطمینان و صحیح اشباع آب در بالای مرز آب-نفت سازند برای محاسبه هیدروکربن درجا امری ضروری است. در این مطالعه در یک چاه، اشباع آب به طور مستقیم به وسیله آزمایش دین استارک بر روی 160 نمونه مغزه اندازه گیری و از مقاطع نازک، برای شناخت شاخص های زمین شناسی استفاده شده است، سپس ضرایب آرچی بر روی نمونه های پلاگ تعیین شد. مقادیر اشباع آب حاصل از مدل های الکتریکی آرچی، واکسمن- اسمیت و آب دوگانه در نرم افزار Geolog7 اندازه گیری و در سازندهای کنگان و دالان در یکی از میادین بخش مرکزی خلیج فارس اعمال شد. در این پژوهش از چهار روش تعیین گونه سنگی شامل وینلند، شاخص کیفیت مخرنی، نوع تخلخل و بافت رسوبی برای شناخت پارامترهای موثر بر توزیع اشباع آب استفاده شده است. نتایج نشان داد که شعاع گلوگاه حفرات پارامتری است که روی اشباع آب تاثیر گذار است و این پارامتر رابطه مستقیمی با افزایش تراوایی و کاهش اختلاف اشباع آب آرچی از آزمایش دین استارک دارد. تعیین گونه سنگی بر روش بافت رسوبی و نوع تخلخل مشخص کرد که نوع سیمان، بافت و نوع تخلخل نیز، کنترل کننده تراوایی و توزیع اشباع اشباع آب در مخزن است. همچنین مشخص شد که بافت رسوبی، برخلاف شعاع گلوگاه حفرات به خوبی محیط های رسوبی را از هم تفکیک می کند. نتایج اشباع آب نشان داد که اگر ضرایب آرچی در هر واحد جریان محاسبه شود، اشباع آب حاصل از آن بسیار به مقادیر اشباع آب مغزه (دین استارک) نزدیک می شود. همچنین مشخص شد مدل الکتریکی اشباع آبی که ضرایب آن در گونه های سنگی بر اساس روش شاخص کیفیت مخزنی و نوع تخلخل انجام گیرد، به بهترین پاسخ در مقادیر اشباع آب با دین استارک منجر می شود.
    کلیدواژگان: دین استارک، مدل الکتریکی، گونه های سنگی، شاخص کیفیت مخرنی، سازندهای کنگان و دالان
  • سحر معظم، حمید آقاجانی*، علی نجاتی کلاته صفحات 67-81
    مدلسازی وارون داده های میدان پتانسیل روشی مهم در تفسیر کمی این داده ها است. افزایش سرعت مدلسازی وارون یکی از مسایل مهم در مدلسازی است، زیرا با توجه به وسعت منطقه و حجم داده های برداشتی و نیز افزایش تعداد پارامترهای مدل، به حجم زیاد حافظه رایانه و زمان زیاد پردازش نیاز است. روش های مختلفی در مدلسازی وارون برای افزایش سرعت مدلسازی ارایه شده است که یکی از این روش ها استفاده از الگوریتم حل دارای مرتبه تکرار مانند گرادیان مزدوج است. الگوریتم گرادیان مزدوج دوباره وزن دار منظم شده در مدلسازی وارون متمرکز داده های گرانی استفاده می شود. پارامتر گرادیان مزدوج یکی از عوامل سرعت رسیدن به جواب در این الگوریتم است. در این مقاله روش جدیدی برای محاسبه پارامتر گرادیان مزدوج به نام روش ترکیبی ارایه شده است که ترکیبی از روش فلچر- ریورز و PRP است. این روش نسبت به روش سنتی فلچر با سرعت بهتری به جواب همگرا می شود، در حالی که روش ترکیبی و فلچر نتایج مشابهی را ارایه می دهند. کارآیی این روش با کمک داده های حاصل از یک مدل مصنوعی که از سه بلوک تشکیل شده است، بررسی شد و نتایج به دست آمده نشان داد که این روش نسبت به روش سنتی سریع تر است. همچنین روش پیشنهادی بر روی داده های واقعی کانسار آهن شواز در یزد اعمال شد و سرعت مدلسازی وارون بهبود یافت. نتایج مدلسازی وارون با اطلاعات حاصل از حفاری انطباق مناسبی دارد.
    کلیدواژگان: مدل سازی وارون، الگوریتم RRCG، گرانی، پارامتر گرادیان مزدوج، کانسار شواز
  • مهدی حسینی*، دانیال فخری صفحات 83-102
    بتن پرکاربردترین مصالح در پروژه های معدنی و عمرانی است و طرح اختلاط آن باید با توجه به کاربرد، نوع مصالح و شرایط محیطی باشد. در این پژوهش اثر الیاف ترکیبی شیشه و  پلی پروپیلن بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی بتن و ملات سیمان بررسی شده است. امروزه از الیاف مصنوعی برای بهبود خواص مکانیکی بتن استفاده می شود، به ویژه الیاف شیشه، پلی پروپیلن، کربن و فولاد مورد استفاده در بتن باعث نتایج خوبی برای بهبود خواص متعدد بتن شده است. برای این منظور نمونه های بتنی و ملات سیمان بدون الیاف، با الیاف تکی شیشه (درصد الیاف: 2/0، 35/0 و 5/0 درصد حجم بتن یا ملات سیمان)، با الیاف تکی پلی پروپیلن (درصد الیاف: 2/0، 35/0 و 5/0 درصد حجم بتن یا ملات سیمان) و الیاف ترکیبی شیشه و پلی پروپیلن (درصد الیاف پلی پروپیلن 17/0 درصد و الیاف شیشه 18/0 درصد حجم بتن یا ملات سیمان)، ساخته شده است. خواص فیزیکی شامل تخلخل موثر، سرعت امواج طولی و خواص مکانیکی شامل مقاومت کششی برزیلی و مقاومت فشاری تک محوری نمونه های بتن و ملات سیمان تحلیل شده است. نتایج این تحقیق نشان داد تخلخل موثر بتن و ملات سیمان دارای الیاف ترکیبی شیشه و پلی پروپیلن نسبت به بتن و ملات سیمان بدون الیاف، بتن و ملات سیمان دارای الیاف تکی شیشه و بتن و ملات سیمان دارای الیاف تکی پلی پروپیلن کمتر است. سرعت امواج طولی، مقاومت کششی و مقاومت  فشاری تک محوری بتن و ملات سیمان دارای الیاف ترکیبی شیشه و پلی پروپیلن بیشتر از دیگر نمونه های بتنی و ملات سیمان است. مقاومت کششی بتن و ملات سیمان دارای الیاف ترکیبی شیشه و پلی پروپیلن نسبت به مقاومت کششی بتن و ملات سیمان بدون الیاف به ترتیب 22/15 و 44/16 درصد افزایش و مقاومت فشاری تک محوری بتن و ملات سیمان دارای الیاف ترکیبی شیشه و پلی پروپیلن نسبت به مقاومت فشاری تک محوری بتن و ملات سیمان بدون الیاف به ترتیب 3/27 و 56/20 درصد افزایش نشان می دهد.
    کلیدواژگان: بتن، ملات سیمان، الیاف ترکیبی، الیاف شیشه، الیاف پلی پروپیلن، خواص فیزیکی- مکانیکی
  • رسول رمضان نیا، محمد عطایی*، رضا خالوکاکایی، سید هادی حسینی، عبدالمجید صالحی نسب صفحات 103-122
    حفر چال های انفجاری اولین مرحله از چرخه تولید در معادن روباز است که قسمت عمده ای از هزینه های استخراج را به خود اختصاص می دهد. سرمته ها به عنوان یکی از مهم ترین قسمت های حفاری در فرآیندهای عملیاتی، با توجه به نوع کاربرد و هزینه های بالای تمام شده اهمیت بسیار بالایی دارند. با بررسی پارامترهای موثر بر سایش سرمته ها می توان با کاهش اثرات سایش، از هدر رفتن زمان و هزینه های اضافی وارد بر فرآیند حفاری جلوگیری کرد. به همین دلیل در این تحقیق ابتدا با تعیین پارامترهای موثر بر اساس نتایج برازش تک متغیره و تحلیل مولفه های اصلی (PCA)، ارتباط بین این عوامل و سایش سرمته های سه مخروطی دورانی از طریق روش های آماری تعیین شده است، سپس برای پیش بینی مقدار سایش سرمته های سه مخروطی دورانی حین حفاری 100 مدل خطی و غیرخطی بررسی شده است که تنها 21 مدل که شامل 6 مدل خطی و 15 مدل غیرخطی است مورد تایید واقع شده است. عملکرد این مدل ها بر اساس معیارهای ارزیابی جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب تعیین (R2)، شاخص عملکرد (VAF) و میانگین درصد خطای مطلق (MAPE) بررسی و اولویت هریک از روش ها بر اساس معیارهای ارزیابی و سه استراتژی اولویتبندی میانگین رتبه ها، روش بردا و روش کپلند و در نهایت ادغام این روش ها مشخص شده است. نتایج رتبه بندی نشان می دهد که بهترین مدل پیش بینی سایش سرمته های سه مخروطی دورانی مدل رگرسیونی است که متغیرهای مستقل آن بار روی سرمته (WOB)، مقاومت فشاری تک محوری (UCS) و شاخص مقاومت زمین شناسی (GSI) است. طبق نتایج تحلیل حساسیت، Rij بار روی سرمته (WOB)، با مقدار 982/0 از دو پارامتر دیگر مدل نهایی بیشتر است به همین دلیل این پارامتر بیشترین تاثیر را بر سایش سرمته های سه مخروطی دورانی دارد و مهم ترین پارامتر مدل نهایی محسوب می شود.
    کلیدواژگان: حفاری، سرمته های سه مخروطی دورانی، سایش، روش های آماری، تحلیل حساسیت
  • محمد مسینایی*، فرشید نامور صفحات 123-138
    تقابل های الکتروشیمیایی به وجود آمده بین کانی های سولفیدی و واسطه های خردایش تاثیر قابل توجهی بر کارآیی مدارهای خردایش (از نقطه نظر نرخ سایش گلوله ها و لاینرها، مصرف انرژی، توزیع دانه بندی محصول و ظرفیت مدار) و فلوتاسیون (از نقطه نظر ترکیبات سطحی تشکیل شده موثر در هیدروفوبیسیته ذرات) دارند. هدف از انجام تحقیق حاضر بررسی اثر کنترل الکتروشیمیایی بر کارآیی فرآیندهای خردایش و فلوتاسیون است. آزمون های خردایش و فلوتاسیون آزمایشگاهی تحت شرایط کنترل شده الکتروشیمیایی بر روی نمونه معرف گرفته شده از خوراک کارخانه فرآوری مس میدوک انجام شدند. نتایج آزمون های تاثیر نوع واسطه خردایش بر نرخ سایش گلوله ها و کارآیی فرآیند فلوتاسیون نشان داد که میزان سایش گلوله های فولادی 68/1 برابر گلوله های کروم دار و کارآیی متالورژیکی فرآیند فلوتاسیون (عیار، بازیابی و انتخاب پذیری) نیز در حضور گلوله های کروم دار به مراتب بیشتر از گلوله های فولادی است. افزایش پتانسیل اکسیداسیون-احیاء (Eh)، pH و غلظت اکسیژن محلول (DO) در حضور گلوله های کروم دار عامل اصلی این تفاوت است. افزودن آهک در ورودی آسیا باعث افزایش Eh (به طور متوسط از mV 91/55  به mV 79/189) و DO (به طور متوسط از ppm 44/2 به ppm 39/6) و در نتیجه بهبود قابل توجه کارآیی متالورژیکی فرآیند فلوتاسیون شد. حداکثر بازیابی مس در فرآیند فلوتاسیون در شرایط افزودن کلکتور گزنتات (Z11) و تیونوکربامات (X231) در سلول فلوتاسیون و حداکثر عیار کنسانتره و انتخاب پذیری در شرایط افزودن هر دو کلکتور در آسیا به دست آمد. تغییرات پارامترهای الکتروشیمیایی نشان داد که انتقال کلکتور گزنتات به داخل آسیا باعث کاهش غلظت اکسیژن محیط و احیایی تر شدن پتانسیل پالپ گردید. کاهش غلظت اکسیژن، به دلیل اکسیداسیون گزنتات (به دی گزنتوژن) و کاهش غلظت آن در محیط است.
    کلیدواژگان: تقابل های گالوانیک، واسطه خردایش، کانی های سولفیدی، فلوتاسیون
  • زهرا بی باک، صمد بنیسی* صفحات 139-156
    روش اجزای گسسته (راگ) با فرض شکل کروی برای ذرات، تاکنون به طور گسترده ای برای بررسی حرکت بار در آسیاهای گردان، استفاده شده است. اگرچه فرض کرویت به دلیل پیچیدگی ارایه شکل ذرات غیرکروی و تاثیر بارز آن بر سرعت محاسبات و پیچیدگی تشخیص برخورد بین ذرات است، شبیه سازی ذرات با شکل واقعی، به در نظر گرفتن رفتار مکانیکی آن ها کمک می کند. در این تحقیق، از نرم افزار ©KMPCDEM، برای شبیه سازی حرکت بار استفاده شد. کالیبراسیون پارامترهای ورودی شبیه سازی با استفاده از آسیای آزمایشگاهی (با قطر 100 و طول 8/10 سانتی متر) انجام شد. آزمایش های کالیبراسیون با گلوله های فلزی و مکعب های چوبی انجام شدند. پس از کالیبراسیون، شبیه سازی هایی با شکل های مختلف ذرات (کروی، مکعبی و چهاروجهی) برای مطالعه تاثیر شکل ذرات بر ساختار بار انجام شد. مقایسه نتایج شبیه سازی با آزمایشگاهی نشان داد که تفاوت بین مقادیر اندازه گیری و پیش بینی شده برای نقطه برخورد، شانه و پاشنه بار به ترتیب 3، 4 و 5 درجه بود. به دلیل قفل شدگی بیشتر ذرات غیرکروی، تفاوت معناداری (17%) بین میزان بار در پرواز ذرات کروی و غیرکروی وجود داشت. نتایج نشان داد که کشیدگی بار با در نظر گرفتن شکل غیرکروی، حدود 5 درجه بیشتر بود. با تغییر شکل ذرات از کروی به غیرکروی، زمان انجام محاسبات برای 20 ثانیه شبیه سازی، 35 برابر افزایش یافت.
    کلیدواژگان: روش اجزای گسسته، آسیاهای گردان، شبیه سازی، شکل ذرات، ذرات غیرکروی
  • احسان اسدی دالینی، غلامرضا کریمی، سعید زندوکیلی* صفحات 157-177
    فرآیند بازیابی فلزات از باتری های لیتیم- یون مصرف شده به دلیل پیچیدگی اجزای فلزات تشکیل دهنده آن دشوار است، بنابراین جداسازی و بازیابی یون های فلزی از محلول لیچینگ باتری های لیتیم- یون مصرف شده به بهره گیری از مجموعه ای از فرآیندهای هیدرومتالورژیکی نیازمند است. در این تحقیق از فرآیندهای ترسیب و استخراج حلالی برای بازیابی نهایی فلزات از محلول لیچینگ استفاده شده است. برای این منظور ابتدا با به کارگیری پتاسیم پرمنگنات با نسبت مولی یون های منگنز به پتاسیم پرمنگنات:2 و 2:pH حدود 5/96% از یون های منگنز به فرم اکسیدی ترسیب و از محلول لیچینگ جداسازی شد، سپس در 5:pH با استفاده از دی متیل گلی-اکسیم و نسبت مولی یون های نیکل به دی متیل گلی اکسیم: 5/0، نسبت به بازیابی تقریبا 96% نیکل اقدام گردید. متعاقبا با استفاده از غلظت 30 درصد حجمی D2EHPA به عنوان استخراج گر و غلظت 5 درصد حجمی TBP به عنوان تنظیم کننده فاز آلی و با عنایت به اثر سینرجیسم آن ها، تحت شرایط بهینه شامل سرعت همزنی 400 دور بر دقیقه، مدت زمان 20 دقیقه، دما 25 درجه سانتی گراد، نسبت فاز آلی به فاز آبی 1 و 5:pH می توان به بازدهی استخراج 38/93% کبالت دست یافت و همچنین میزان هدررفت لیتیم را در مقدار 74/16% کنترل کرد. در نهایت، در نسبت مولی یون های لیتیم به سدیم کربنات:7/0 تحت شرایط دمای 100 درجه سانتی گراد، مدت زمان 40 دقیقه، سرعت همزنی 400 دور در دقیقه و 12:pH، نرخ ترسیب 84/98% لیتیم حاصل گردید.
    کلیدواژگان: باتری های لیتیم- یون، روش هیدرومتالورژیکی، بازیابی، فلزات باارزش، ترسیب، استخراج حلالی
  • مهدی استادرحیمی، خداکرم غریبی*، سعید فرخ پی، علی دهقانی، محمدرضا استادرحیمی صفحات 179-194
    پایداری کف با توجه به اینکه در فرآیند فلوتاسیون تاثیر قابل توجهی دارد، اهمیت خاصی دارد و عوامل مختلفی ممکن است بر آن تاثیر داشته باشد. از جمله عوامل موثر بر پایداری کف سرعت ظاهری هوا، غلظت کلکتور، غلظت کف ساز و اندازه ذرات نمونه است که در این مقاله عوامل یاد شده برای فلوتاسیون کانی های سولفیدی کنسانتره سنگ آهن بررسی شد. پایداری کف با توجه به تشکیل و از بین رفتن کف تعیین می شود و برای این منظور از زمان ماند کف (یا حداکثر ارتفاع کف ایجاد شده) و نیمه عمر کف استفاده شد. نتایج نشان داد، افزایش سرعت ظاهری هوا، افزایش غلظت کلکتور و کف ساز در پایداری کف تاثیر مثبتی دارد، به طوری که با افزایش غلظت کف ساز از 60 به 140 گرم بر لیتر، زمان ماند کف و نیمه عمر کف به ترتیب 92 و 71 درصد افزایش یافت. اندازه ذرات نمونه رفتار متفاوت در تشکیل و فروپاشی کف داشت به طوری با کاهش اندازه d50 ذرات، حداکثر ارتفاع کف افزایش ولی نیمه عمر کف کاهش یافت.
    کلیدواژگان: پایداری کف، سرعت ظاهری هوا، غلظت کلکتور، غلظت کف ساز، اندازه ذرات نمونه
|
  • F. Ahmadi, H. Aghajani *, M. Abedi Pages 1-23
    The Esfordi 1:100,000 geological sheet is situated at the Bafgh-Posht-e-Badam district in the central Iran structural zone. Due to the high mineral potentials in this region, many studies have been dedicated to investigate geological phenomena and seek minerals such as iron, phosphorus, lead and zinc. The present study attempts to delimit and explore new mineral potential zones in the Esfordi area through several satellite imagery data. Whereby three types of satellite imagery data including, Sentinel-2, Landsat-8 and ASTER, have been incorporated in this analysis to provide more reliable and powerful outputs. The processing algorithms such as band ratio, false color composites, principal component analysis and directional filtering were used to extract geospatial ore-bearing indicators. Note that areas covered by iron oxides were identified from the band ratios of Sentinel-2 and Landsat-8 images. Based on the color composite images, the rock units that have more impact on mineralization zones were separated. To map alteration zones in association with iron oxides, selective hybrid principal component analysis of bands from ASTER sensor and sentinel-2 satellite data was utilized. By employing directional filtering on the Sentinel-2 images, lineaments were extracted. In addition, prediction-area (P-A) plot was used to determine the weight of each alteration layer and lineament in identifying mineralization zones. The results show that the argillic and propylitic alterations have the lowest association with the mineralization, meanwhile the phyllic alteration with the highest weight has played a significant role in introducing mineralized zones. Outputs show that the mineralization in the study area is mainly related to rhyolite, rhyodacite and carbonate rocks.
    Keywords: Mineral potential map, satellite imagery, processing, Alteration, prediction-area plot
  • H. Geranian * Pages 25-46
    The diversity of exploration data and the cost of borehole drilling necessitate the use of a suitable integration method for the analysis of the data of the semi-detailed exploration stage. In this paper, two hybrid multi-criteria decision-making algorithms, namely CCSD-EDAS and CCSD-MARCOS, are introduced. The data of Khoynaroud exploration area, in East Azerbaijan province, has been used to investigate the performance of these algorithms. The spatial data layers used include four geochemical, two geophysical and two geological layers in an area of 1400×2100 meters. The integration results show that the map obtained from the CCSD-EDAS algorithm has samples with weights approximately close to each other and above, while in the CCSD-MARCOS algorithm, the samples have more reasonable weights. The R statistics of the permutation method also show the relative superiority of the results obtained of the CCSD-MARCOS algorithm. The integration results show four potential mineralization zones in the study area. Zones I and II have the possibility of copper-gold porphyry mineralization and Zones III and IV have the possibility of mineralization of quartz-gold veins. Zone I, with an area of 400 × 1200 meters, has been proposed as the best zone for drilling network design. Also, the use of these two hybrid methods, especially the CCSD-MARCOS hybrid multi-criteria decision-making method, for integrating the exploration data is the most important suggestion of this paper.
    Keywords: CCSD algorithm, EDAS algorithm, MARCOS algorithm, Mineral potential mapping, Khoynaroud exploration area
  • R. Gholami, V. Tavakoli * Pages 47-66
    Reliable and accurate determination of water saturation above the oil-water contact of the hydrocarbon-bearing formations is essential for calculating hydrocarbon in place. In this study, water saturations were measured directly from 160 core samples by Dean-stark test in one well and thin sections have been used to identify geological properties. Archie coefficients were also determined on plug samples. The water saturation values obtained from the electrical models including Archie, Waxman-Smith, and dual water were measured in Geolog7 software and applied in Kangan and Dalan formations in one of the fields in the Central Persian Gulf. In this study, four methods have been used to determine the rock types, including Winland, reservoir quality index, pore type, and depositional texture to identify the parameters affecting the distribution of water saturation. Results showed that pore throat radius is a parameter that affects water saturation and this parameter is directly related to the increased permeability and reduction of the difference between the water saturation values of Archie with the Dean-stark test. Determination of rock types based on depositional texture and pore type revealed that the cement type and texture and the pore types, control the permeability and distribution of water saturation in the reservoir. It was also found that depositional texture, unlike pore throat radius, well separates sedimentary environments. The results of water saturation calculations showed that if the Archie coefficients are calculated in each flow unit, the water saturation resulting from it would be very close to the water saturation values in the core (Dean-Stark). The electrical model of water saturation, with different coefficients in samples with different reservoir quality index or pore types, yields the most accurate water saturation values compared to Dean-Stark.
    Keywords: Dean-Stark, Electrical model, Rock types, Reservoir quality index, Kangan, Dalan formations
  • S. Moazam, H. Aghajani *, A. Nejati Kalate Pages 67-81
    Potential field methods, such as the gravity technique, have become essential tools for exploration. Inversion of gravity data is the most important stage in the interpretation of the data. Inversion is a mathematical technique that constructs a geophysical subsurface model automatically from measured data by adding some prior knowledge. Inversion of gravity data is time-consuming and needs a long time because of numerous data and model parameters. Thus, a fast and effective inversion method is necessary to improve the speed of the inversion process. Many algorithms are available for focusing inversion of gravity data, such as the reweighted regularized conjugate gradient (RRCG) method. This method is iterative, and it takes a long time to converge to a solution. In this algorithm, there is a conjugate gradient parameter that is effective in inversion. In this paper, we used a hybrid conjugate gradient parameter method for focusing inversion of gravity data and compared the results with the conventional Fletcher-Reeves (FR) conjugate gradient parameter method. We applied this method for the data from a synthetic model and Shoaz iron ore deposit in Yazd, Iran. The inversion result indicated that the hybrid conjugate gradient parameter method converges to the solution faster than the FR method, while the results from both approaches have remarkable correlations with the true geological structures.
    Keywords: inverse modeling, RRCG Algorithm, gravity, Conjugate Gradient Parameter, Shoaz Ore deposit
  • M. Hosseini *, D. Fakhri Pages 83-102
    Concrete is the most widely used material in mining and civil projects and its mix design must be based on application, type of material and environmental conditions. In this study the effect of combined glass and polypropylene fibers on physical and mechanical properties of concrete and cement mortar was investigated. Nowadays, artificial fibers are used to improve the mechanical properties of concrete. Particularly, glass, polypropylene, carbon and steel fibers used in concrete lead to good results in improving its several properties. To this purpose, the concrete and cement mortar samples were made without fiber, with individual glass fibers (0.2, 0.35 and 0.5 volume percent of concrete or cement mortar), with individual polypropylene fibers (0.2, 0.35 and 0.5 volume polypropylene fibers 0.17 volume percent and glass fibers 0.18 volume percent of concrete or cement mortarpercent of concrete or cement mortar), and with combined glass and polypropylene fibers (). The physical properties including effective porosity, longitudinal waves velocity and the mechanical properties including Brazilian tensile strength and uniaxial compressive strength of the samples were analyzed. The results indicated that the effective porosity of concrete and cement mortar with combined glass and polypropylene fibers was less compared to the concrete and the cement mortar without fiber, with individual glass fibers and with individual polypropylene fibers. The velocity of longitudinal waves, tensile strength and uniaxial compressive strength of the concrete and the cement mortar samples with combined glass and polypropylene fibers were higher than the other samples. Compared to the concrete and the cement mortar samples without fibers, the tensile strength of the concrete and the cement mortar with combined glass and polypropylene fibers were increased by 15.22% and 16.44%, respectively, and their uniaxial compressive strength showed the increase of 27.3% and 20.56%, respectively.
    Keywords: Concrete, cement mortar, Combined fibers, glass fibers, polypropylene fibers, Physical-mechanical properties
  • R. Ramezannia, M. Ataei *, R. Kakaie, S.H. Hoseinie, A.M. Salehi Nasab Pages 103-122
    The first production cycle in open-pit mines is the drilling of blast holes, which is a major part of the exploitation costs. Bits are considered as one of the most important parts of drilling in operational processes due to the type of application and high costs. Examining the parameters affecting the bits wear can reduce the effect of wear, prevent wasting time and additional costs of the drilling process. Therefore, in this study, first, by determining the effective parameters based on the results of univariate regression and Principal Component Analysis (PCA), the relationship between these factors and the tricone rotary bits wear has been determined through statistical methods. Then, 100 linear and nonlinear models were examined to predict the rate of the tricone rotary bits wears during drilling, of which only 21 models, including 6 linear models and 15 nonlinear models, were approved. The performance of these models is evaluated based on the root mean square error (RMSE), coefficient of determination (R2), Variance accounted for (VAF), and mean absolute percentage error (MAPE). then the priority of each method is determined based on performance evaluation and prioritization strategies. In this research, three strategies of prioritization, the Rank average method, the Borda method, the Copeland method, and finally the Aggregate of these methods have been used. The ranking results show that the best model for predicting the tricone rotary bits wear is the regression model with independent variables of Weight on Bits (WOB), Uniaxial Compressive Strength (UCS), and Geological Strength Index (GSI). According to the results of sensitivity analysis, the Rij value of the Weight on Bits (WOB) is 0.982, which is more than the other two parameters of the final model. Therefore, this parameter has the greatest effect on the tricone rotary bits wear and it is the most important parameter of the final model.
    Keywords: Drilling, Tricone Rotary Bits, Wear, Statistical methods, Sensitivity analysis
  • M. Massinaei *, F. Namvar Pages 123-138
    Galvanic interaction between sulphide minerals and grinding media has a pronounced impact on grinding (in terms of wear rate of balls and liners, energy consumption, product size and throughput) and flotation (in terms of surface products formed which affect mineral hydrophobicity) performance. The main objective of the current research study is to investigate the influence of electrochemical control on grinding and flotation performance. Laboratory tests were carried out on a representative sample taken from the Miduk copper concentrator plant feed under controlled electrochemical conditions. Laboratory grinding tests with different grinding media indicated that chromium balls not only resulted in the reduced grinding media wear in the mill, but also led to the improved flotation performance.The mass wear rate of steel balls was found to be 1.68 times of high-chromium balls. This is related to more oxidizing and alkaline conditions with higher oxygen concentrations in the presence of high-chromium balls. Addition of lime in the mill caused more oxidizing conditions (increasing the pulp Eh from 55.91 mV to 189.79 mV) with higher oxygen content (increasing the pulp DO from 2.44 ppm to 6.39 ppm) of the pulp which eventually resulted in higher flotation grade and recovery. Maximum copper recovery was observed when xanthate (Z11) and thionocarbamate (X231) collectors were added to the flotation cell, while the highest selectivity was achieved when the both collectors were fed directly into the mill. The more reducing grinding conditions and lower oxygen content of the pulp was related to oxidation of xanthate to dixanthogen when it was added into the mill.
    Keywords: Galvanic Interactions, Grinding Media, Sulfide Minerals, Flotation
  • Z. Bibak, S. Banisi * Pages 139-156
    Load movement in tumbling mills involving spherical particles has been extensively studied with the discrete element method (DEM) in the past. This assumption is legitimized by the added complexity of non-spherical shape representation, contact detection and computational cost. Simulation of particles with realistic shape helps to capture the essential aspects of mechanical behavior of the particulate material. In this research, an in-house developed DEM software called KMPCDEM© was used to simulate the charge movement with spherical and non-spherical particles. At the first to calibrate the model parameters, a model tumbling mill (100 cm diameter and 10.8 cm length) with one transparent end was used. The tests were performed with steel balls and wood cubes. After calibration, a number of mill simulations were performed with the different shape of particles (spherical, cubical, and tetrahedron) to study the effect of particle shape. Comparison of the simulation and experimental results showed that the difference between the measured and predicted impact toe, shoulder angle and bulk toe angles were within 3˚-5˚ of the measured values in the model mill. The amount of in-flight of charge when using spherical and non-spherical particles was significantly different (17%). The marked difference was attributed to higher interlocking of non-spherical particles in comparison to spherical balls. The results showed that the elongation of charge was increased (5o) by considering the non-spherical shape of particles. The simulation computation time increased by 35 times when the shape of particles changed from spherical to cubical.
    Keywords: Discrete element method (DEM), tumbling mills, Simulation, particle shape, non-spherical particles
  • E. Asadi Dalini, Gh.R. Karimi, S. Zandevakili * Pages 157-177
    The process of recovering metals from spent lithium-ion batteries is difficult due to the complexity of the metal components. Therefore, the separation and extraction of metal ions from the leaching solution of spent lithium-ion batteries requires a set of hydrometallurgical processes. In this research, precipitation and solvent extraction processes have been used to the final recovery of metals. Initially, 96.5% of manganese ions were precipitated by applying potassium permanganate with the molar ratio of manganese ions to potassium permanganate: 2 and pH: 2. Then, via dimethylglyoxime in molar ratio of nickel ions to dimethylglyoxime: 0.5, and pH: 5, 96% nickel recovered, approximately. Subsequently, using 30 v/v% D2EHPA and 5 v/v% TBP respectively as an extractant and a modifier of the organic phase, and under optimal conditions of Vo/Va: 1, pH: 5, temperature 25 ºC, time 20 min and mixing speed 400 rpm, it is possible to achieve 93.38% cobalt extraction efficiency and also control the loss of lithium at 16.74%. Finally, in the molar ratio of lithium ions to sodium carbonate: 0.7, temperature 100 ºC, time 40 min, mixing speed 400 rpm and the pH: 12, the lithium precipitation efficiency reached to 98.84%.
    Keywords: Hydrometallurgical processes, Lithium-ion battery, Treatment of leach solution, Precipitation, Solvent Extraction
  • M. Ostadrahimi, Kh. Gharibi *, S. Farrokhpay, A. Dehghani, M.R. Ostadrahimi Pages 179-194
    Froth stability is of particular importance and  has a significant impact on the flotation process. Froth stability can be defined based on the formation of froth (maximum froth height or froth retention time) or the froth decay (froth half-life). Froth stability is influenced by various factors such as the superficial air velocity (Jg), the collector dosage (CC), frother dosage (FC) and the sample particle size (d50). In this work the effects of these factors were examined. The results showed that increasing the Jg, the CC and the FC will increae the froth stability. For example, by increasing the FC from 60 to 140 g/liter, the froth retention time (FRT) and the half-life froth (t1/2) increased by 92% and 71%, respectively. Sample particle size behaved differently in froth formation and decay, so that by reducing the d50, the froth retention time increased but the froth half-life decreased.
    Keywords: Froth stability, gas velocity, collector dosage, frother dosage, Sample particle size (d50)