فهرست مطالب

مهندسی معدن - پیاپی 23 (تابستان 1393)
  • پیاپی 23 (تابستان 1393)
  • تاریخ انتشار: 1393/06/31
  • تعداد عناوین: 7
|
  • صبا قره داش، علی مرتضوی*، میلاد برزگر صفحات 1-13

    تعیین میزان فشار نگهداری حداقل و حداکثر در سینه کار تونل، یکی از بخش های مهم در حفر تونل با ماشین سپری در زمین های نرم می-باشد. این فشار متاثر از هندسه تونل و پارامترهای مختلف زمین شناسی از جمله غیرهمگنی محیط است. به همین دلیل در این مقاله نحوه محاسبه این فشار به روش عددی در حالت سه بعدی برای این روش حفر تونل در محیط های غیرهمگن مورد بررسی قرار گرفته است. نرم افزار سه بعدی تفاضل محدود FLAC3D برای مدل سازی عملیات تونلسازی سپری مورد استفاده قرار گرفت. مدل رفتاری موهر- کولمب برای خاک در برگیرنده تونل و سازه های سطحی استفاده شد تا اجازه گسیختگی پلاستیک به خاک داده شود. در این مطالعه نسبت های مختلف فشار نگهداری سینه کار به فشار جانبی زمین در بازه 10% تا 200% بررسی شد همچنین با مدلسازی برهمکنش خاک و سینه کار، تنشهای ایجاد شده در اثر حفر تونل و اعمال بارهای سطحی در نرم افزار بررسی و تحلیل شد. همچنین تحلیل حساسیت نتایج نسبت به تغییر بارهای سطحی انجام شد. نتایج حاصله نشان می دهد که افزایش و کاهش بی رویه فشار سینه کار باعث می شود وضعیت تنش در توده خاک به پوش گسیختگی نزدیک تر شود. به طور کلی طراحی فشار سینه کار با استفاده از تغییرشکل های خاک اطراف صورت می گیرد و اغلب تحت تاثیر برهمکنش بین این دو قرار می گیرد.

    کلیدواژگان: سپر فشار تعادلی زمین (EPB)، مدلسازی عددی، روش تفاضل محدود (FDM)، بارهای سطحی
  • بهنام بهنیا، سید مرتضی موسوی راد، علیجان آبکار، هرمزد نقوی صفحات 14-24
    در این تحقیق به بررسی پتانسیل بازسازی و تبدیل کردن معدن شماره یک گل گهر سیرجان به محیطی تفریحی و توریستی پرداخته شده است. بدین منظور نمونه برداری از آب، خاک و هوای معدن انجام گردید و با طراحی های انجام شده توسط نرم افزار Gemcom و محاسبه حجم و محدوده نهایی معدن در پایان معدنکاری، و دبی ورودی آب و جهت حرکت آب به داخل پیت بعد از گذشت چندین سال پیت معدن به یک دریاچه تبدیل می شود و با کاشت درختان و گیاهان بر روی پله هایی که بالاتر از سطح ایستایی آب قرار می گیرند باعث تغییر چشم انداز منطقه و تبدیل پیت به یک محیط تفریحی و زیبا شد، که بر اساس نتایج نمونه برداری های انجام شده از آب که دارای هدایت الکتریکی یا شوری بالایی است و خاک معدن که از لحاظ مواد مغذی بسیار فقیر است و به علت کمبود آب و خاک مناسب در این منطقه، درختان گز و خرما مناسب جهت کاشت در معدن گل گهر سیرجان شناخته شده ا ند.
    کلیدواژگان: بازسازی معدن، احیاء پوشش گیاهی، معدن سنگ آهن گل گهر سیرجان، فلزات سمی و عناصر مغذی
  • وحیده شجاعی، علی محبی، مهین شفیعی، محمد رنجبر * صفحات 25-35

    در این پژوهش، کارایی روش تجزیه قلیایی برای غنی سازی کنسانتره ایلمنیت مجتمع تیتانیوم کهنوج جهت تولید رنگدانه بررسی شد. برای این منظور، ابتدا تاثیر پارامترهای عملیاتی شامل دما، نسبت آلکالی به ایلمنیت و سرعت همزدن بر نرخ استخراج تیتانیوم در مرحله تجزیه ایلمنیت در قالب یک طرح آزمایشی فاکتوریلی کامل ارزیابی و با استفاده از نرم افزار Design Expert و در سطح اعتماد 95% به روش آنالیز واریانس (ANOVA) تحلیل گردید. نتایج نشان داد که دما بیشترین تاثیر را بر میزان استخراج دارد و با افزایش آن، نرخ استخراج به میزان قابل توجهی افزایش یافت. تحت شرایط بهینه، یعنی دمای oC220، نسبت آلکالی به ایلمنیت 9 و سرعت همزدن rpm 800، درصد استخراج 97% حاصل و تیتانیوم به صورت تیتانات پتاسیم از ایلمنیت جدا شد. با لیچینگ تیتانات پتاسیم حاصل از مرحله اول توسط اسید کلریدریک و سپس هیدرولیز محلول، دی اکسید تیتانیوم با عیار 95% حاصل شد. نتایج موفقیت آمیز این پژوهش، نوید پتانسیل بالقوه روش تجزیه قلیایی در تولید دی اکسید تیتانیوم از کنسانتره مجتمع تیتانیوم کهنوج را می دهد.

    کلیدواژگان: ایلمنیت، کهنوج، تجزیه قلیایی، تیتانات پتاسیم، دی اکسید تیتانیم
  • صمد بنیسی، علیرضا حسنخویی، پرویز مظفری صفحات 37-51
    کنسانتره واحدهای سیکلون-مارپیچ در کارخانه ذغال شویی زرند به دلیل وجود ذرات کوچک تر از 150 میکرون با محتوای خاکستر بالا، دارای خاکستری بیش از حد مجاز فروش (حد مجاز برابر با 11 درصد) بود. حذف این ذرات از کنسانتره با بکارگیری سرندی با ابعاد دهانه 5/0 میلی متر، باعث افزایش کیفیت (کاهش خاکستر) این جریان شد. جریان عبوری از این سرند (بخش حذف شده) برای پر عیار سازی مجدد به واحد سیکلون-مارپیچ بخش فلوتاسیون ارسال می شد. از آنجا که کنسانتره مارپیچ این واحد کیفیت پایینی (خاکستر 18 درصد) داشت، به واحد سرند کنی (دهانه 5/0 میلی متر) فرستاده می شد. جریان عبوری از سرند دوباره به ابتدای واحد سیکلون- مارپیچ بخش فلوتاسیون ارسال می شد. این روال باعث شده بود، در حدود 56 درصد از کنسانتره مارپیچ که دارای ابعادی کوچک تر از دهانه سرند بودند در یک چرخه بیهوده قرار گیرد. مقدار مواد در چرخش، با تغییر فرآیند آبگیری از کنسانتره و افزایش کیفیت آن به 5 درصد کاهش یافت. برای آبگیری از کنسانتره، ترکیب فیلتر و سانتریفیوژ و برای افزایش کیفیت کنسانتره نهایی، جدایش دو مرحله ای که در آن کنسانتره مارپیچ به جای ورود به سرند، به مارپیچ دیگری خوراک دهی می شد، به اجرا گذاشته شد. در نهایت، با تعیین مقادیر بهینه 40 برای درصد جامد و 2 تن بر ساعت برای دبی خوراک ورودی به مارپیچ، میزان محصول نهایی و ظرفیت این واحد به ترتیب 11 و 14 تن بر ساعت افزایش و خاکستر کنسانتره نهایی مارپیچ ها نیز از 18 به 11 درصد کاهش یافت.
    کلیدواژگان: ذغال سنگ، مارپیچ، هیدروسیکلون
  • مقداد مجدی، محمدرضا خالصی، سید محمد جواد کلینی، صدرالدین ناصری صفحات 52-61
    شبیه سازی پایای فرآیند خردایش، ابزاری است که توسط آن می توان تخمینی مناسب از نحوه ی عملکرد این فرآیند به دست آورد و از این طریق در جهت بهبود کارایی آن اقدام نمود. در این تحقیق ضمن کدنویسی شبیه ساز خردایش در مدار بسته و برنامه های کاربردی جهت محاسبه ی توابع شکست و انتخاب و نیز محاسبات برگشتی توزیع زمان ماند و... در محیط MATLAB و ساخت یک پوسته ی گرافیکی آسان کاربرد، تلاش شد تا پارامترهای مدل های این نرم افزار با داده های حاصل از نمونه برداری از کارخانه ی نیمه صنعتی طلای زرشوران، واسنجی شود. واسنجی با داده های خام، میانگین داده ها و نیز داده های سازگار شده با روش دو خطی انجام شد و نتایج شبیه سازی ها با داده های اندازه گیری شده در هر حالت مقایسه شد.
    نتایج شبیه سازی ها نشان داد که انتخاب مدل های صحیح برای واحدهای موجود و استفاده از داده های سازگار شده در فرآیند واسنجی مدل ها، منجر به محاسبه ی پارامترهای صحیح مدل های انتخاب شده و به دنبال آن، نتایج بسیار بهتر در شبیه سازی می شود. بیشترین میزان خطا از مقدار 16/153 درصد در مورد دبی آب در جریان ته ریز هیدروسیکلون، زمانی که از داده های اندازه گیری شده ی لحظه ای برای شبیه سازی استفاده شد، به مقدار 57/4 درصد زمانی که از داده های سازگار شده برای شبیه سازی استفاده شد، کاهش یافت. به علاوه نشان داده شد که نمونه برداری تکراری در نقاط و میانگین گیری نیز می تواند نتایج شبیه سازی را به اندازه گیری ها نزدیک کند.
    کلیدواژگان: شبیه سازی مدار خردایش، آسیای گلوله ای، هیدروسیکلون، سازگارسازی داده ها
  • سجاد جان نثار ملکوتی، فرامرز دولتی ارده جانی، سید ضیاء الدین شفایی، محمد نوع پرست صفحات 63-79
    عملیات فرآوری مواد معدنی در معدن مس سرچشمه مقادیر زیادی باطله حاوی کانی های سولفیدی از جمله پیریت و کالکوپیریت تولید کرده است. به منظور ارزیابی و فهم فرآیندهای اکسایش پیریت و کالکوپیریت، تولید زهاب اسیدی معدن و همچنین انتشار محصولات اکسایشی ابتدا خصوصیات ژئوشیمیایی و کانی شناسی ابن باطله ها مورد ارزیابی واقع شدند. 5 ترانشه قائم A، B، C، D و E تا عمق 2/4 متری برای تسهیل نمونه برداری در باطله ها حفر شدند. 70 نمونه جامد با فواصل 3/0 متری از باطله ها تهیه شدند. پیریت به عنوان کانی سولفیدی اصلی با مقدار اولیه 6-4% در تولید زهاب اسیدی معدن انباشتگاه باطله تعیین شد. همچنین، پائین ترین مقادیر pH در پروفیل های A، B، C، D و E به ترتیب 9/2، 3، 3، 3.9 و 3 تعیین گردید. ناحیه اکسیده در انباشتگاه باطله در 5 پروفیل مذکور در اعماق بین 2-8/1 متری مشخص شد. در این مقاله مدلی عددی به روش حجم های محدود برای شبیه سازی فرآیندهای اکسایش سولفیدها، تولید زهاب و انتقال محصولات اکسایش بر مبنای مفهوم هسته کوچک شونده و در غالب نرم افزار PHOENICS، ارائه شد. در این مدل، نفوذ مولکولی به عنوان پدیده غالب برای تامین اکسیژن در فضای خالی باطله ها، لحاظ شد. در مدل ارائه شده نقش باکتری های تیوباسیلوس فروکسیدان در فرآیندهای اکسایش و لیچینگ سولفیدها در نظر گرفته شده است. مقایسه داده های صحرائی با نتایج مدل سازی اکسایش پیریت و کالکوپیریت تطابق مناسبی را نشان دادند. ضمن اینکه فرآیند پوشش گذاری روی باطله ها به عنوان یک سناریوی بازسازی در کاهش آلاینده های حاصل از اکسایش سولفیدها به ویژه پیریت با محدود کردن نفوذ اکسیژن و بارش های جوی در باطله ها در زمان های آینده مدل سازی شد. نتایج این مرحله از مدل سازی نشان می دهد که اگر چه حذف نفوذ اکسیژن سبب محدود کردن فرآیندهای اکسایش می گردد ولی انتشار محصولات اکسایش برای مدت زمان طولانی ادامه پیدا می کند.
    کلیدواژگان: مطالعات ژئوشیمیایی و کانی شناسی، پیریت و کالکوپیریت باقیمانده، نرم افزار PHOENICS، سناریو پوشش گذاری باطله ها، بازسازی منطقه
  • احمد آریافر، طاهره محمد قاسمی، احمد قربانی صفحات 81-94
    روش های ژئوفیزیکی و ژئوشیمیایی به طور چشمگیری برای کنترل و بررسی آلودگی های زیست محیطی به کار گرفته شده اند. هدف اصلی این تحقیق مطالعه نحوه انباشت فلزات سنگین در خاک و همچنین تعیین عمق نفوذ پساب کارخانه فرآوری معدن مس قلعه زری که در 180 کیلومتری جنوب غربی بیرجند واقع شده می باشد. برای تعیین عمق نفوذ پساب روش توموگرافی دو بعدی بکار گرفته شده است. بر اساس این روش یک پروفیل به طول520 متر عمود بر منطقه تحت تاثیر پساب طراحی شد و تعداد 210 نقطه برداشت گردید. تفسیر نقاط برداشت شده نشان می دهد که مقاومت الکتریکی منطقه متاثر از پساب تا حد کمتر از 3 اهم متر نیز کاهش یافته است. درحالی که مقاومت ویژه تشکیلات خارج از منطقه تاثیر حدود 2000 اهم متر می باشد. همچنین مقاطع مختلف ژئوالکتریک نشان می دهد که عمق نفوذ پساب تا 30 متری نیز ادامه می یابد. کاهش مقاومت ویژه سنگ کف می تواند ناشی از وجود درزه و شکستگی در داخل سنگ کف و در نتیجه نفوذ آب زیرزمینی و احتمالا آلودگی ناشی از سد باطله باشد. مطالعات ژئوتکنیکی و آب شناسی منطقه بیانگر یک زون برشی کاملا خرد شده در محل دفع باطله و مشارکت آب زیرزمینی در انتقال آلودگی ناشی از فلزات سنگین از طریق شکستگی ها می باشد. در ادامه مطالعات ژئوشیمی زیست محیطی با استفاده از شاخص های غنی شدگی، زمین انباشت و بار آلودگی دراین منطقه صورت گرفته است. برای این منظور تعداد 4 نمونه از خاک و پساب اخذ گردید. تحلیل داده ها توسط شاخص های فوق نشان می دهد که غلظت فلزات سنگین با افزایش عمق در خاک افزایش یافته و خاک منطقه درحد قابل توجهی آلوده می باشد که این مهم منجر به کاهش مقاومت ویژه تشکیلات گردیده است که توسط مطالعات توموگرافی تایید شده است. چنین مطالعاتی می تواند جهت مدیریت زیست محیطی در معدن مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: ژئوفیزیک زیست محیطی، ژئوشیمی زیست محیطی، پساب، معدن مس قلعه زری، خراسان جنوبی
|
  • Saba Gharedash, Milad Barzegar Pages 1-13

    Today، full face tunnel excavation is usually performed by TBMs and based on ground properties، different machines are used. In urban areas with soft ground، Earth Pressure Balance (EPB) machines are widely employed to excavate tunnel with a variety diameter from small to very large. One of the most important parameters in EPB tunneling is face pressure. In fact، in EPBs، the magnitude of advance rate and discharging of excavated material from chamber by screw cause a pressure in chamber that is called face pressure. Low face pressure leads to tunnel face instability and subsequently ground surface settlement. In contrast، high face pressure، especially in shallow tunnels cause blowout. There are several methods to calculate face pressure in which can be categorized as: empirical، analytical and numerical methods. Numerical methods are used to confirm the result of analytical methods as well as where tunnel influence on important structures. In numerical model، water table was assumed as a horizontal plain and natural and saturated unit weights were considered above and under the water table، respectively. In numerical model، all parts of excavation، shield drive، grout injection and segment installation were considered. In addition، some important items such as gap between shield and tunnel perimeter was modeled exactly as it is. The loads acting on the tunnel face were estimated according to the active and passive earth pressure principles. The optimal face pressures for EPB shield was proposed in different soil strength parameters and adjacent structure type. The result showed that، face pressure is the most parameter in the shield tunneling. Also the obtained results show that، decreasing and increasing face pressure cause the stress state to be closer to the soil mass failure envelope.

    Keywords: Earth pressure balance shield (EPB), Numerical Modeling, Finite difference method (FDM), Surface loading
  • Behnam Behnia, Seyyed Morteza Moosavi Rad, Alijan Abkar, Hormozd Naghavi Pages 14-24
    This study examines the potentiality of quarry rehabilitation of Gol-e-Gohar in Sirjan and converting it into a tourist attraction and recreational place. Therefore، sampling of water، soil and air was done. By designing via Gemcom software and calculating the volume and the area of the quarry at the end of mining، and water inlet flow rate and moving water into the pit for several years، the pit has been turned into a lake. By planting trees and plants on the steps that are above the static water surface، the landscape will be changed and the pit is converted into a beautiful surrounding. According to the sampling of water containing electrical conductivity and high salinity and soil of the quarry which has low nutrients، Tamarisk and Palm trees were selected for planting in the mine، due to shortage of suitable water and soil.
    Keywords: mine Reclamation_vegetation cover Restoration_iron ore mine of Gol e Gohar in Sirjan_Toxic metals_nutrients
  • Vahideh Shojaei, Ali Mohebbi Pages 25-35

    In this study، the efficiency of alkali method for the enrichment of ilmenite concentrate of Kahnooj titanium complex was examined to produce titanium dioxide pigment. For this purpose، the effect of operating time، alkali to ilmenite mass ratio and stirring speed on titanium extraction rate was investigated and analyzed on the basis of a full factorial design and ANOVA test. Results showed that temperature has the most significant effect on the extraction rate. Under optimal conditions، i. e. temperature of 220 oC، ilmenite to alkali mass ratio of 9 and agitation speed of 800 rpm، the extraction rate of 97% for titanium was achieved. The obtained potassium titanate was then leached with hydrochloric acid and the solution was hydrolyzed to produce titanium dioxide with a purity of 95%. The successful results of this study، proved the potential of alkaline decomposition process for the production of titanium dioxide from ilmenite concentrate of Kahnooj complex.

    Keywords: Ilmenite, Kahnooj, Alkaline decomposition, Potassium titanate, Titanium dioxide
  • Pages 37-51
    Ash content of concentrates of cyclone-spiral units at the Zarand coal washing plant was higher than the allowable limit (11%) mainly. The main reason was due to the presence of particles smaller than 150 µm containing high amount of ash. The removal of this size fraction by installing a screen with aperture of 0. 5 mm increased the quality of the concentrate. The stream passing the screen (removed fraction) used to be sent to the cyclone-spiral unit at the flotation section for further processing. Since the spiral concentrate of this unit had low quality (ash content of 18%) it was sent to the screening unit. The under screen stream used to be sent again to the cyclone-spiral unit at the flotation section. This procedure created a non-beneficial circulating load with the amount of 56% of the spiral concentrate. By modification in the dewatering process، this amount was reduced to 5%. In order to increase the quality of the final concentrate، a two-stage separation unit where the spiral concentrate instead of entering the screening unit was fed to another spiral was installed. Finally، by determining optimum values of 40 for solids concentration and 2 t/h for the feed to spiral، the amount of final concentrate and capacity were increased by 11 and 14 t/h، respectively. Furthermore، the final spiral concentrate ash decreased from 18 to 11%.
    Keywords: Coal, Spiral, Cyclone
  • Meghdad Majdi, Seyed Mohammad Javad Koleini, Sadreddin Nasseri Pages 52-61
    Steady-State simulation of grinding circuit is an efficient tool for achieving reasonable estimates of the process and improving its performance. In this study، along with coding the grinding simulator for a closed circuit and providing applicable sub-routins for calculation of breakage and selection functions and etc in MATLAB and creating a user friendly interface، it was attempted to calibrate the models of this software using sampling data of Zarshuran gold processing pilot plant. Models’ Calibration was done using raw، average and also reconciled data using bilinear method and in each stage، simulation results and measured data were compared. Results of simulations showed that selecting valid models for the units and using reconciled data in model calibration process، leads to calculating true parameters for selected models and consequently، resulting in better simulations. Maximum error reduced from 153. 16 percent in water flowrate of hydrocyclone underflow calculated using raw data down to 4. 57 percent while reconciled data were used. In addition، it was shown that repetitive sampling of every sapmling point and averaging the data could reduce the errors to some extent.
    Keywords: Simulation, Grinding, Ball mill, Hydrocyclone, Data reconciliation
  • Sajjad Jannesar Malakooti, Faramarz Doulati Ardejani, Seyed Ziaedin Shafaei, Mohammad Noaparast Pages 63-79
    Mineral processing operation at the Sarcheshmeh porphyry copper mine has produced huge quantities of tailings materials containing sulfide minerals mainly pyrite and chalcopyrite. The tailings have been geochemically and mineralogically characterized to evaluate and gain insight into pyrite and chalcopyrite oxidation processes، acid mine drainage generation (AMD)، and transportation of the oxidation products. Five vertical trenches up to 4. 2 m deep were excavated from the tailings surface، and altogether 70 solid samples were taken in 0. 3 m intervals. The results show that pyrite with a content range of 4-6% was the main sulfide mineral found in the tailings which has major role in AMD generation. The lowest pH values were 2. 9، 3. 3، 3. 3، 3. 9 and 3. 0 which were determined at profiles A، B، C، D and E، respectively. The depth of oxidation zone in tailings varies between 1. 8 and 2 m at all five profiles. This paper also presents a numerical finite volume model to simulate sulfide minerals oxidation، AMD generation and transportation of the oxidation products. A shrinking core concept describes oxidation process. Gaseous diffusion was the main mechanism for oxygen transport through the tailings. The governing equations of the model were numerically solved using PHOENICS software. The role of Thiobacillus ferrooxidans bacteria was also considered in the oxidation and leaching processes. A close agreement was achieved between the field data and modeling results for pyrite and chalcopyrite oxidation. In this paper، capping the tailings as a reclamation scenario is further simulated to gain insight into how pollutants produced by pyrite oxidation in the tailings disposal site could be reduced if a cap is used to limit oxygen diffusion and surface recharge infiltration. The simulated results of scenario with cap show that oxygen source removal limited the oxidation process. However، transportation of the oxidation products continued for long time.
    Keywords: Geochemical, Mineralogical Studies, Pyrite, Chalcopyrite Remaining, PHOENICS software, Capping Scenario, Site Reclamation
  • Ahmad Aryafar Pages 81-94
    The Geophysical and geochemical approaches have been used widely for investigation of environmental contaminations. The main goal of this research is the study of heavey metal accumulation in soil and also investigation of the penetrating depth of drainage in soil in Qaleh- Zari Copper Mine which located at the 180 km of south west of Birjand. To achieve the goal، 2 dimensional electrical resistivity tomography method has been used. For determination of penetrating depth، a 2D electrical resistivity tomography profil has been designed with length of 520 m perpendicular to the study area. In following، 210 point has been picked. The obtained results indicate that the electrical resistivity in affectin area has been reduced up to 3 ohm-meters whereas the resistivity of surrounding formation is above 2000 ohm-meter. The geoelectric sections show that the penetrating depth of drainage is approximately 30m. The existence of joints and fractures within the bed rock which results in groundwater penetration and probably contamination from tailings dam can be the reason of decrease in resistivity of bed rock. Geotechnical studies in the study area imply to the existence of shear zone in the site. Consequently، environmental geochemistry using of enrichemnt index (EI)، geo-accumulation index (GAI) and pollution index (PI) have been performed. For this purpose، the some samples from soil (3 samples) and drainage (1 sample) have been collected. Data analusis using above indexes show that the concentration of heavy metalts (V، Cr، Mn، Fe، Co، Ni، Cu، Mo، Hg، As، Ag، Pb، Cd، Zn) have been increased by increasing of depth. So، the solis have been polluted in area. This leads to a decreation in formations resistivity that verify the results obtained from the electrical Tomography. The results of such studies can be used to manage the environmental impacts in mine.
    Keywords: Environmental geophysic, Environmental geochemistry, Drainage, Qale zari Copper Mine, South Khorasan