فهرست مطالب

مهندسی منابع معدنی - سال دهم شماره 1 (بهار 1404)

نشریه مهندسی منابع معدنی
سال دهم شماره 1 (بهار 1404)

  • تاریخ انتشار: 1404/01/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سید سعید قنادپور*، مرتضی حصیری، سمیه طالبی اسفندارانی، هادی جلیلی صفحات 1-19
    منطقه اکتشافی ظفرقند به عنوان یک کانسار مس پورفیری در شمال شرق اصفهان و جنوب شرق اردستان واقع شده است که بخشی از زون ساختاری ایران- مرکزی به شمار میرود و به طور دقیقتر در نوار آتشفشانی ارومیه دختر قرار دارد. در اکتشاف کانسارهای مس پورفیری، شناسایی و تعیین زون های دگرسانی اهمیت ویژه ای دارد. هدف از انجام مطالعه پیش رو، شناسایی و بارزسازی زون های دگرسانی منطقه اکتشافی ظفرقند، به کمک هندسه فرکتال در پردازش تصاویر ماهواره ای سنجنده استر است. بدین منظور با توجه به ماهیت رستری و رقومی بودن تصاویر ماهواره ای، مقادیر دیجیتال نامبر هر پیکسل از مجموعه ماتریس تصاویر، به عنوان یک نمونه در شبکه ای سیستماتیک در نظر گرفته شده است. در نهایت نیز الگوریتم مدل فرکتالی عیار- مساحت به عنوان یک روش کارآمد در تعیین نمونه های آنومال، بر روی مجموعه مقادیر دیجیتال نامبر پیکسل تصاویر ماهواره ای استر پیاده شده است. زون های دگرسانی شناسایی شده به کمک تکنیک یاد شده بر اساس گسترش آنها در منطقه، نمایانگر عملکرد بسیار موثر این روش است. به طوری که به ویژه در مورد دگرسانی های فیلیک و پروپیلیتیک، مطابقت بسیار بالایی بین نتایج حاصله از پردازش تصاویر ماهواره ای و گسترش دگرسانی ها در مطالعات صحرایی وجود دارد. عدم شناسایی دگرسانی های پتاسیک و آرژیلیک در نتایج حاصله نیز در ارتباط مستقیم با گسترش محدود آنها در منطقه مورد مطالعه است. در نهایت می توان اذعان داشت که به کارگیری مدل فرکتالی عیار- مساحت با توجه به ماهیت ساختاری بودن آن در تصمیم گیری، موفقیت آمیز بوده و در تعیین زون های دگرسانی موجود در منطقه ظفرقند بسیار موثر عمل کرده است.
    کلیدواژگان: هندسه فرکتال، مدل C-A، پردازش تصاویر، استر (ASTER)، ظفرقند
  • هادی جمشیدمقدم*، ابراهیم یوزباشلو، رسول دودانگه، امیر امیرپور، میترا محمودی صفحات 21-40
    هدف از این مطالعه، به کارگیری داده های سنجش از دور استر برای شناسایی مناطق امیدبخش و طراحی پیمایش مقدماتی هدفمند در محدوده کاریجگان واقع در پهنه خوسف- بیرجند است، بنابراین برای این منظور، ابتدا پیش پردازش های لازم از قبیل، تصحیحات اتمسفری و توپوگرافی بر روی داده ها اعمال گردید، سپس از روش های پردازشی مرسوم بر روی داده های چندطیفی شامل نسبت گیری باندی، روش تحلیل مولفه های اصلی (PCA) و نوع بهبود یافته آن، تحت عنوان روش تحلیل مولفه های انتخابی (کروستا)، مناطق امیدبخش شناسایی شدند. در این حالت، با استفاده از روش نسبت گیری باندی مناطق مستعد اکسیدهای آهن، سیلیس، کربنات ،کلریت و اپیدوت، آلونیت، کائولینیت و پیروفیلیت، سریسیت، مسکویت، ایلیت و اسمکتیت و با کمک روش کروستا انواع دگرسانی های شاخص منطقه (پروپیلیتیک، آرژیلیک و فیلیک) مشخص گردید. در نهایت، با تلفیق نتایج یاد شده، مناطق امیدبخش جهت پیمایش های اولیه شناسایی شد. یک بازدید میدانی و نمونه برداری از مناطق شناسایی شده، برای اعتبارسنجی نتایج پردازش ها انجام گرفت و نتایج آنالیز نمونه ها به روش ICP-OES و پراش اشعه ایکس (XRD) تطابق و صحت مناسبی را با نتایج حاصل از پردازش محدوده کاریجگان با استفاده از داده های سنجش از دور نشان داد.
    کلیدواژگان: کاریجگان، سنجش از دور، استر، کروستا، دگرسانی
  • ستار مهدوری*، کورش شهریار، علیرضا بهادربیگی صفحات 41-59
    در روش استخراج جبهه کار طولانی پس از استخراج هر برش از لایه زغال سنگ و پیشروی جبهه کار، تمرکز تنش شدیدی بلافاصله در محدوده سقف کارگاه و پیشانی جبهه کار به علت اغتشاش تنش و نیز تخریب سقف به وجود می آید که به صورت جابه جایی سقف، انتشار ترک ها و شکست سقف پدیدار می شود. به علت تخریب سقف بلافاصله و نیز جابه جایی لایه های روباره همزمان با پیشروی جبهه کار، امکان گسترش شکستگی ها و ناپایداری سقف کارگاه وجود دارد. شکست سقف در یک کارگاه جبهه کار طولانی پیامدهای نامطلوبی از جمله توقف عملیات استخراج، خسارت به تجهیزات، جراحات و مرگ ومیر پرسنل معدن را به همراه خواهد داشت. در این پژوهش، رویدادهای بحرانی که بر شکست سقف کارگاه E3 معدن زغال سنگ پروده طبس موثر هستند، شناسایی شدند و با تکمیل پرسشنامه توسط کارشناسان معدن و اساتید دانشگاه، ریسک شکست سقف کارگاه با استفاده از رویکرد تحلیل درخت رویداد فازی ارزیابی شد. به این ترتیب برای تحلیل ریسک شکست سقف کارگاه، ده سناریو برای بررسی شکست یا عدم شکست سقف بررسی و احتمال وقوع رویدادهای بحرانی محاسبه شد. بر اساس نتایج حاصل، احتمال وقوع شکست سقف در سناریوهای چهارم، دهم و هفتم به ترتیب 68/5، 21/4 و 70/1 درصد و مقدار ریسک در این سه سناریو به ترتیب حدود 42/28، 05/21 و 51/8 است، بنابراین بحرانی ترین سناریو در این کارگاه، سناریو چهارم است که باید با کنترل به موقع رویدادهای بحرانی موثر بر این سناریو، اقدامات پیشگیرانه برای کاهش ریسک یا جلوگیری از وقوع شکست سقف اتخاذ شود.
    کلیدواژگان: ریسک شکست سقف، تحلیل درخت رویداد فازی، روش استخراج جبهه کار طولانی، معدن زغال سنگ طبس
  • فروزان بیرانوند، کیانوش بارانی بیرانوند*، رضا قائد رحمتی صفحات 61-75
    در این تحقیق امکان تولید آجر ساختمانی از ذخایر شیل استان لرستان بررسی شده است. از 6 موقعیت جغرافیایی مختلف نمونه برداری به عمل آمد و بعد از انجام آزمایش های XRF یک نمونه برای تولید آجر انتخاب شد. از نمونه انتخاب شده تعداد 11 ترکیب مختلف آجر با درصد شیل مختلف ساخته شد. آزمایش های مقاومت فشاری و خمشی و جذب آب بر روی نمونه های ساخته شده انجام شد. نتایج آزمایش ها نشان داد با افزایش میزان درصد شیل میزان جذب آب افزایش می یابد به طوری که نمونه هایی که از 90 تا 100 درصد شیل تشکیل شده اند، 8/14 درصد جذب آب دارند. نمونه حاوی 10 درصد شیل دارای جذب آب 1/11 درصد است. همچنین نتایج نشان داد افزایش درصد شیل باعث کاهش مقاومت فشاری و خمشی آجرها می شود. بیشترین مقاومت فشاری با مقدار 2/27 مگاپاسکال مربوط به نمونه حاوی 10 درصد شیل است، در حالی که مقاومت فشاری نمونه حاوی 100 درصد شیل فقط 2/11 مگاپاسکال است. بر اساس استاندارد ملی INSO-7 آجرهای ساخته شده کیفیت مطلوبی دارند و می توان از آنها به عنوان آجر بنایی و آجر نما در ساختمان ها استفاده کرد.
    کلیدواژگان: آجر ساختمانی، سنگ شیل، سازند امیران، استان لرستان
  • محمود تیرغم، حسین کامران حقیقی*، مهدی ایران نژاد صفحات 77-97
    کانسنگ های حاوی اسفالریت به عنوان منبع اصلی تولید فلز روی، به دلیل وجود لایه غیرفعال گوگردی دارای انحلال ضعیفی در اسید سولفوریک است. در این تحقیق، بررسی مقایسه ای مکانیزم و سینتیک لیچینگ اسیدی کنسانتره اسفالریت در حضور نمک های آهن از جمله نیترات، کلرید و سولفات آهن انجام شده است. برای این کار، یک کنسانتره اسفالریت، حاوی 23/41 درصد روی، 15/26 درصد گوگرد و 06/6 درصد آهن مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای نوع نمک اکسیدکننده، غلظت اسید سولفوریک، دما، زمان، نسبت جامد به مایع و نرخ تزریق اکسیژن مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاکی از آن است که پارامترهای دما، نسبت جامد به مایع و غلظت یون فریک بیشترین تاثیر را بر نرخ انحلال اسفالریت داشته است. در شرایط بهینه، غلظت اسیدسولفوریک 51/0 مولار، آهن فریک 9/0 مولار، نرخ تزریق اکسیژن 2 لیتر بر دقیقه، دمای واکنش 90 درجه سانتی گراد، زمان 12 ساعت و نسبت جامد به مایع 50 گرم بر لیتر، بازیابی روی برابر 85/94 درصد به دست آمد. بررسی سینتیکی نشان داد، بر اساس مدل هسته کوچک شونده، نحوه کنترل نرخ لیچینگ اسفالریت طبق مکانیزم نفوذ به دلیل ضریب همبستگی بالاتر نسبت به مکانیزم واکنش شیمیایی است.
    کلیدواژگان: کنسانتره سولفیدی، روی، لیچینگ اتمسفریک، یون فریک
  • هادی نقوی*، ایمان عتیقی، هادی میرلو، بهمن فرجمند صفحات 99-117
    امروزه بازفرآوری باطله کارخانه های فرآوری از دیدگاه اقتصادی و مسایل زیست محیطی حائز اهمیت است. هدف از تحقیق حاضر خصوصیت سنجی باطله فلوتاسیون خطوط کنسانتره آهن 5، 6 و 7 گل گهر و پیش فرآوری آن برای جداسازی حداکثری کانی های مس و آهن و افزایش عیار آنها است. از اینرو پس از تهیه نمونه معرف؛ آنالیزهای شیمیایی دستگاهی، دانه بندی و مطالعات میکروسکوپی بر روی آن انجام گرفت، سپس با استفاده از روش های جدایش مغناطیسی و طبقه بندی، جداسازی و پرعیارسازی آهن و مس انجام شد. نتایج خصوصیت سنجی باطله نشان داد که کانی های اصلی آن پیریت، مگنتیت و تالک بوده و عیار آهن و مس به ترتیب 30 و 11/0 درصد است. نتایج آزمایش های پیش فرآوری نشان داد که با انجام جدایش مغناطیسی در شدت میدان 2000 گوس، عیار آهن در کنسانتره و عیار مس در باطله به ترتیب به 8/47 و 18/0 درصد افزایش یافت. با افزودن یک مرحله طبقه بندی و کنار گذاشتن بخش درشت دانه نمونه و سپس انجام جدایش مغناطیسی بر روی بخش ریزدانه (38- میکرون)، عیار آهن و مس به ترتیب در کنسانتره و باطله به 6/53 و 21/0 درصد بهبود پیدا کرد. از اینرو پیش فرآوری آهن موجود در باطله فلوتاسیون را بازیابی کرده و آن را به عنوان محصول میانی به مدار تولید کنسانتره آهن باز می گرداند. از سوی دیگر، این عملیات با کنار گذاشتن بیش از نیمی از باطله فلوتاسیون و افزایش عیار مس و کاهش عیار آهن در باقی مانده آن، مزایای فنی و اقتصادی فراوانی برای فرآیند استحصال مس در مراحل بعدی ایجاد می کند.
    کلیدواژگان: باطله فلوتاسیون، خصوصیت سنجی باطله، پیش فرآوری، جدایش مغناطیسی، طبقه بندی
|
  • S.S. Ghannadpour *, M. Hasiri, S. Talebiesfandarani, H. Jalili Pages 1-19
    The Zafarghand area is located as a porphyry Cu deposit in the northeast of Isfahan and the southeast of Ardestan, which is a part of the Iran-Central structural zone; More precisely, it is located in the Urmia-Dokhtar volcanic belt. In the porphyry Cu deposits exploration, identifying and determining the alteration zones is of special importance. The aim of the present study is to identify and highlight the alteration zones of Zafarghand area, with the help of fractal geometry in the processing of ASTER sensor satellite images. Accordingly, considering the raster nature and digital form of satellite images, the digital number values of each pixel from the image matrices were considered as samples in a systematic network. Finally, the algorithm of the Concentration-Area (C-A) fractal model was implemented as an efficient method for determining anomaly samples in the set of digital number (DN) values of ASTER satellite image pixels. The alteration zones identified with the help of the aforementioned technique based on their expansion in the region represent the very effective performance of this method. So that, especially in the case of phyllic and propylitic alterations, there is a very high correspondence between the results of satellite image processing and the spread of alterations in field studies. The non-identification of potassic and argillic alterations in the obtained results is also directly related to their limited expansion in the study area. Finally, it could be acknowledged that the application of the fractal C-A method (considering its structural nature) in decision-making has been successful and has proven to be very effective in determining the alteration zones in the Zafarghand area.
    Keywords: Fractal Geometry, C-A Model, Image Processing, ASTER, Zafarghand
  • H. Jamshid Moghadam *, E. Yozbashlo, R. Dodangeh, A. Amirpour, M. Mahmoudi Pages 21-40
    This study aims to use the Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) remote sensing data to identify promising areas and design a targeted preliminary survey in the Karijgan area located in Khosuf-Birjand. Therefore, at first, necessary pre-processing, such as atmospheric and topographic corrections, was applied to the data. Then, from conventional processing methods on multispectral data, including band ratio, principal component analysis (PCA), and its improved type, the selective principal component analysis method (CROSTA), promising areas were identified. In this case, by using the band ratio method, index areas prone to iron oxides, silica, carbonate, chlorite and epidote, alunite, kaolinite and pyrophyllite, sericite, muscovite, illite, and smectite were identified. Also, with the Crosta method, various types of main alterations (propylitic, argillic, and phyllic) were determined. Finally, by combining the results, promising areas were identified for preliminary surveys. A check field and sampling of the identified areas were done to validate the processing results. The results of the sample analysis by ICP-OES and X-ray diffraction (XRD) showed good agreement and accuracy with the results obtained from the remote sensing processing of the Karijgan area.
    Keywords: Karijgan, ASTER, Remote Sensing, CROSTA, Alteration
  • S. Mahdevari *, K. Shahriar, A. Bahadorbeigi Pages 41-59
    In longwall mining, after extracting each slice from the coal seam and advancing the face, a severe stress concentration is formed in the vicinity of the roof and coalface due to the stress disturbance and also the caving of the immediate roof, which resulted in roof displacement, cracks propagation, and roof failure. Due to the caving of the immediate roof and the displacement of the overburden layers by face advancement, there is a possibility of propagating the fractures and instability of the roof in the coalface. The roof failure in a longwall face will bring adverse consequences such as the stoppage of mining operations, damage to equipment, injuries, and fatalities. In this research, the critical events that are effective on the roof failure in the E3 panel at the Tabas coal mine were identified, and the risk of roof failure was evaluated using the fuzzy event tree analysis approach through filling out the questionnaire by the mining experts and faculties. In this way, ten scenarios were examined to analyze the risk of roof failure by checking the roof failure or non-failure, and then the probability of critical events was calculated. Based on the results, the probabilities of roof failure in the fourth, tenth, and seventh scenarios are respectively 5.68, 4.21, and 1.70 percent, and the risk values in these three scenarios are respectively 28.42, 21.05, and 8.51. Therefore, the most critical scenario in this research is the fourth one, in which the preventive measures should be taken through the timely control of critical events to reduce or prevent the risk of roof failure.
    Keywords: Roof Failure Risk, Fuzzy Event Tree Analysis, Longwall Mining Method, Tabas Coal Mine
  • F. Bayranvand, K. Barani *, R. Ghaedrahmati Pages 61-75
    In this research, the possibility of producing building bricks from the shale reserves of Lorestan province has been investigated. Sampling was done in six different areas, and after conducting XRF tests, one sample was selected for brick production. 10 different combinations of bricks with different percentages of shale were made from the selected sample. Compressive and bending strength and water absorption tests were performed on the manufactured samples. The results of the tests showed that with the increase in the percentage of shale, the amount of water absorption increased, so that the samples consisting of 90 to 100% shale had 14.8% water absorption. The sample containing 10% shale has a water absorption rate of 11.1%. Also, the results showed that increasing the percentage of shale decreased the compressive and bending strengths of bricks. The sample with the highest compressive strength, with a value of 27.2 MPa, corresponds to the sample containing 10% shale, while the compressive strength of the sample containing 100% shale is only 11.2 MPa. Based on the INSO-7 (Iranian national standard), the manufactured bricks are of good quality and can be used as building bricks and facing bricks in buildings.
    Keywords: BUILDING BRICK, SHALE, AMIRAN FORMATION, LORESTAN PROVINCE
  • M. Tirgham, H. Kamran Haghighi *, M. Irannajad Pages 77-97
    As the main resource of zinc metal production, zinc sulfide mineral has poor sulfuric acid dissolution due to an inactive sulfur layer. This research has done a comparative study on the mechanism and kinetics of acid leaching of sphalerite concentrate in the presence of iron salts such as nitrate, chloride, and iron sulfate. For this purpose, studies were done on a sphalerite concentrate containing 41.23% Zn, 26.15% S, and 6.06% Fe. The investigated parameters include ferric ion concentration, sulfuric acid concentration, temperature, time, solid-to-liquid ratio, and oxygen injection rate, each evaluated at 5 levels. The results indicate that the parameters of temperature, solid-liquid ratio, and ferric ion concentration had the greatest effect on the sphalerite dissolution rate. In the optimal conditions of sulfuric acid concentration 0.51 M, ferric iron 0.9 M, oxygen injection rate 2 L/min, reaction temperature 90°C, time 12 h, and the solid-to-liquid ratio of 50 g/L, recovery of zinc was obtained to be 94.85%. Kinetic investigations showed that, based on the shrinking core model, the sphalerite leaching rate control is based on the diffusion mechanism due to the high correlation coefficient compared to the chemical reaction mechanism.
    Keywords: Sulfide Concentrate, Zinc, Atmospheric Leaching, Ferric Ion
  • H. Naghavi *, I. Atighi, H. Mirloo, B. Farajmand Pages 99-117
    Today, the reprocessing of mineral processing plant tailings is important from an economic point of view (as a secondary source of valuable elements) as well as environmental issues. The purpose of this research is to characterize the flotation tailings of iron concentrate lines 5, 6, and 7 in Golgohar and their pre-processing in order to maximally separate copper and iron minerals and increase their grade. Therefore, after preparing representative samples from flotation tailings, instrumental chemical analysis, particle size analysis, and microscopic studies were performed on them. Then, using magnetic separation and classification methods, iron and copper separation and enrichment were done. The characterization results of the tailings showed that its main minerals are pyrite, magnetite, and talc, and the iron and copper grades are about 30% and 0.11%, respectively. The results of the pre-processing tests showed that by performing magnetic separation at a field intensity of 2000 Gauss, the grade of iron in concentrate and copper in the tailings increased to 47.8 and 0.18%, respectively. By adding a classification step before magnetic separation and discarding the coarse-grained part of the sample and then performing magnetic separation on the fine-grained part (-38 microns) in the field intensity of 2000 Gauss, the grade of iron and copper in the concentrate and tailings, respectively, is 53.6 and improved by 0.21 percent. Therefore, pre-processing can return the iron in the flotation tailings as an intermediate product to the iron concentrate production circuit and prevent its wastage. On the other hand, by discarding more than half of the flotation tailings, increasing the copper grade, and reducing iron in the rest, this operation created many technical and economic benefits for the copper extraction process in the next stages. Classification and magnetic separation methods are operationally simple and cost-effective and can be implemented in lines 5, 6, and 7 of Golgohar with minimal changes and costs.
    Keywords: Flotation Tailings, Tailings Characterization, Pre-Processing, Magnetic Separation, Classification