مهندسی معدن
سال:1397 | دوره:13 | شماره:41 |تعداد مقالات:10

بخش عمده کرومیت تولید شده در معادن به صورت ذرات ریز (200-میکرون) هستند که پرعیارسازی آنها به کمک روش های ثقلی بسیار چالش برانگیز است. از سوی دیگر این مواد بسیار باارزش با هدف افزایش سوددهی فرایند و کاهش آسیب های زیست محیطی باید بازیابی شوند. جداکننده مغناطیسی گرادیان بالای اسلون می تواند برای پرعیارسازی مواد با خاصیت مغناطیسی کم مورد استفاده قرار گیرد. در این پژوهش، امکان بازیابی ذرات ریز کرومیت به کمک جداکننده اسلون در مقیاس آزمایشگاهی بررسی شده است. در این راستا، تاثیر پارامترهایی مانند شدت میدان مغناطیسی، ابعاد ذرات، ابعاد ماتریس و نوسانات پالس به کمک طراحی آزمایش ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش شدت میدان مغناطیسی عیار کنسانتره کاهش یافت. همچنین با افزایش فرکانس پالس و کاهش ابعاد ماتریس عیار کنسانتره افزایش یافت. علاوه بر آن مشاهده شد که به کمک اسلون در مقیاس آزمایشگاهی عیار کرومیت بالای 40 درصد و بازیابی 65 تا 90 درصد قابل دستیابی است. از این رو می توان گفت فراوری ذرات ریز کرومیت به کمک دستگاه اسلون امکان پذیر است.

میادین فارس ساحلی در برگیرنده مقادیر قابل توجهی از هیدروکربن به ویژه به صورت گازی هستند. مدل سازی سیستم نفتی به عنوان روشی برای رفع ابهامات اکتشافی و کاهش خطرات حفاری ابزاری ارزان قیمت و مناسب است. در این مطالعه با جمع آوری اطلاعات زمین شناسی، استفاده از تحلیل داده های آنالیز راک-اول 6 و مدلسازی یک بعدی با استفاده از نرم افزار پترومد ورژن 11 و 12 بر روی دو میدان در محدوده ی فارس ساحلی سعی شده است احتمال منشا بودن سازند سرچاهان و میان لایه های شیلی سازند کنگان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مدل سازی نشان داد سازند سرچاهان به عنوان سنگ منشا اصلی در این میادین مطرح است، این سازند بین 1. 9 تا 1. 6 میلیون سال پیش به بیشترین عمق تدفین خود رسیده و در مجموع چیزی در حدود دو میلیون تن هیدروکربن تولید کرده است. همچنین این تحقیق نشان داد، میان لایه های شیلی سازند کنگان نمی تواند منشا اصلی هیدروکربن های موجود در منطقه باشد با این حال توسط این میان لایه ها مقادیر محدودی هیدروکربن تولید شده است که در مقایسه با حجم عظیم ذخایر این میادین بسیار ناچیز می باشد و نمی تواند سنگ منشا اصلی تولید کننده ی این هیدروکربن ها باشد.

یکی از کلید ی ترین و پرچالش ترین مسائل پیش روی فضاهای زیرزمینی از جمله تونل ها و مغارها بررسی میزان نشت آب به این فضاهاست. برآورد واقعی میزان نشت عاملی بسیار تأثیرگذار بر روند رو به جلو در یک پروژه عملیاتی می باشد. اصلی ترین عامل بر میزان نشت، هدایت هیدرولیکی می باشد. یکی از مهم ترین راه های بررسی و برآورد میزان نشت آب به فضاهای زیرزمینی آزمایشات میدانی لوژان و لوفران است، در این تحقیق با استفاده از شبکه شکستگی های مجزا سعی بر این است که بتوان عوامل موثر بر میزان تغییرات هدایت هیدرولیکی را یک به یک مورد بررسی قرار داد و در نهایت مدلی استخراج شود که به کمک آن بتوان به بهترین شکل میزان هدایت هیدرولیکی یک محیط شکسته را بدست آورد. تعداد شکستگی ها و ابعاد مدل بلوکی دو عامل بسیار مهم در سرعت مدل کردن محیط مورد نظر هستند که نهایتا نتیجه بر این شد که فیلتری در نظر گرفته شد که شکستگی های کوچکتر از 10 متر حذف شوند و همچنین ابعاد مدل بلوکی به اندازه حداقل 7 متر باشد (با این ابعاد جواب ها مستقل از اندازه بلوک شکستگی ها می شود). نهایتا جواب های بدست آمده با داده های حاصل از آزمایش لوژن صحت سنجی شدند که انطباق بالایی را از خود نشان دادند.

مطالعه رفتار گسیختگی درزه های ناممتد با توجه به نقش آن ها در توسعه ناپایداری های موضعی و کلی در ساختارهای سنگی بسیار حائز اهمیت است. مطالعه این درزه ها بهبود طراحی در پروژه های مهندسی را به ارمغان می آورد. حضور درزه-های ناممتد در توده های سنگ، ضمن تشکیل ساختارهایی به نام پل سنگ، مقاومت برشی را افزایش. به منظور مطالعه تأثیر درزه های ناممتد بر رفتار برشی پل سنگ، بارگذاری تک محوره روی 24 نمونه گچی حاوی درزه های ناممتد به ابعاد cm5×cm10× cm10 انجام گردید. هر نمونه شامل 4 درزه ناممتد می باشد. در نمونه های مختلف طول درزه ها متفاوت بوده ولی در یک نمونه طول درزه ها یکسان می باشد. طول درزه ها در نمونه های مختلف برابر است با cm1، cm2، cm3 و cm4. در نمونه با طول درزه یکسان، زاویه داری درزه ها عبارتست از ° 0، ° 15، ° 30، ° 45، ° 60 و ° 75. نتایج نشان می دهند که الگوی رشد ترک تحت تاثیر طول درزه، زاویه داری درزه و طول پل سنگ قرار دارد مادامیکه نیروی شکست نمونه ها تابع الگوی شکست مدل می باشد. همزمان با انجام آزمون های آزمایشگاهی، شبیه سازی های عددی توسط نرم افزار PFC2D انجام شد. مشابه نمونه های آزماِشگاهی، مدل های عددی دارای طول درزه cm1، cm2، cm3 و cm4 می باشند که در هر طول درزه، زاویه داری درزه ° 0 و° 45 است. الگوی شکست مدل های عددی و نمونه آزمایشگاهی یکسان بوده مادامیکه نیروی شکست نمونه های عددی بیشتر از نمونه های آزمایشگاهی است.

در کارگاه های استخراج زیرزمینی به دلیل اضافه شکست و ریزش دیواره ها و سقف و مخلوط شدن باطله با ماده معدنی پدیده رقیق شدگی پیش-بینی نشده رخ می دهد. این پدیده سبب کاهش عیار ماده معدنی و به دنبال آن صرف هزینه جهت جبران نقصان عیار می شود و از طرف دیگر موجب صرف هزینه برای استخراج باطله می گردد. از این رو اندازه گیری میزان اضافه شکست و ریزش به منظور تعیین رقیق شدگی و به دنبال آن بررسی اثر اقتصادی ناشی از آن در کارگاه های استخراج زیرزمینی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. لازمه این اندازه گیری، رصد کردن فضای حفاری است زیرا تنها با معلوم بودن عیار محصول خروجی معدن که مخلوطی از تولید کارگاه های مختلف با تناژها، عیارها و رقیق-شدگی های گوناگون است نمی توان وضعیت رقیق شدگی های رخ داده شده در کارگاه ها را به تفکیک کارگاه مشخص کرده و از آنجا پیامدهای حاصل از اضافه شکست را مطالعه کرد. در این مقاله با استفاده از سیستم مانیتورینگ فضای حفاری، به بررسی تأثیر اضافه شکست و ریزش کارگاه ها در کاهش عیار و ایجاد رقیق شدگی و از آنجا افزایش هزینه استخراج کانسنگ و به دنبال آن کاهش سود حاصل از فروش محصول پرداخته شد. به این منظور با تعریف معادل خطی اضافه شکست و ریزش برای رقیق شدگی، سیستم مذکور بر روی تعداد 24 کارگاه استخراج، از مجموعه معادن منگنز ونارچ به اجرا در آمد و منجر به کشف روابط حاکم بین پارامترهای اضافه شکست و رقیق شدگی و پارامترهای اقتصادی از جمله رابطه پیش بینی افت سود ناشی از اضافه شکست گردید. نتایج حاصل از تحلیل داده ها نشان می دهد اضافه شکست حد سربه سری در مقدار 18/2 متر که رقیق شدگی 38/67 درصد را به همراه دارد اتفاق افتاده و در این حالت میانگین عیار ماده معدنی استخراجی نسبت به عیار برجا با 16 واحد افت همراه بوده و اضافه شکست و ریزش بیشتر از آن زیان دهی معدن کاری را در پی خواهد داشت.

در گذشته برای تعیین محدوده ی نهایی معدن از روش های گوناگونی استفاده شده است. از جمله ی این روش ها می توان به روش های مبتنی بر هوش مصنوعی مانند الگوریتم های فراکاوشی ژنتیک، مورچگان و رقابت استعماری اشاره کرد. الگوریتم زنبور عسل یکی از الگوریتم های قدرتمند فراکاوشی است که از زندگی تجمعی زنبورها الهام گرفته شده است. در این مقاله ابتدا یک مثال فرضی از زندگی زنبورها برای یافتن منبعی با بیش ترین میزان شهد توسط این الگوریتم شرح داده شد. سپس روشی بر اساس الگوریتم زنبور عسل برای تعیین محدوده ی نهایی معدن پیشنهاد و برای بررسی عملکرد آن ابتدا یک مثال دو بعدی به صورت مرحله به مرحله توضیح داده شد. این مثال نشان داد مواردی را که مخروط شناور قادر به یافتن جواب بهینه برای تعیین محدوده ی نهایی معدن نیست، می توان با الگوریتم زنبور عسل به خوبی حل کرد. سپس این الگوریتم برای تعیین محدوده ی نهایی در معدن سونگون با 45×100×120 بلوک مورد استفاده قرار گرفت. برای اعتبارسنجی پاسخ مسئله ی تعیین محدوده ی نهایی با استفاده الگوریتم زنبور عسل، از نظریه ی گراف و مخروط شناور استفاده شد. نتایج نشان می دهد که اختلاف نقدینگی محدوده ی به دست آمده از طریق الگوریتم زنبور عسل حدود 3/12 درصد از محدوده ی مخروط شناور بیش تر و تنها 6/1 درصد از محدوده ی نظریه ی گراف کم تر است.

به دلیل نبود معیاری مانند عیار، تصمیم گیری در مورد استخراج یک معدن سنگ با دشواری مواجه است. از طرفی دیگر، هدف از بهینه سازی در معادن سنگ تولید بلوکهایی به شکل مکعب مستطیل با ابعاد استاندارد است. در این تحقیق، شاخصی به نام نسبت کوب دهی (CPR) تعریف شده است که معادن سنگ را از نظر عیار هندسی بلوکها به سه رده خوب، متوسط و ضعیف طبقه بندی می کند. علاوه بر این، با اعمال صفحات استخراجی و مقایسه CPR در جهت های مختلف می توان جهت استخراج بهینه را نیز تعیین کرد. این شاخص در معدن تراورتن اسک، استان مازندران، ایران، مورد استفاده قرار گرفت و مقدار آن برابر با 22 درصد محاسبه شد که کیفیت هندسی بلوک های معدن را در رده ضعیف قرار می دهد. امتداد جهت استخراجی بهینه N60W ارزیابی شد که نشان می دهد برای کسب بیشترین کوب دهی، جهت استخراجی فعلی باید 35 درجه به طرف شمال تغییر کند که در اثر اعمال آن، میانگین حجم بلوک های برجا 241٫ 63 متر مکعب، میانگین ابعاد کوب ها برابر (m)2٫ 93×(m)2٫ 4×(m)2٫ 25 و میزان کوب های قابل فروش برابر 53369٫ 14 متر مکعب حاصل می شود که بر اساس نرخ موجود، منجر به درآمد حدود 130 میلیارد ریالی برای این معدن خواهد شد.

ژرمانیم یکی از عناصر استراتژیک است که در محلول های آبی صنایع معدنی یافت می شود. برای استخراج و انتقال انتخابی ژرمانیم از محلول آبی حاوی کمپلکس ساز آنیونی اسیدتارتاریک، به ترتیب از استخراج حلالی و غشای حلال آلی (SLM) توسط استخراج کننده Aliquat 336 استفاده شد. پارامترهای موثر در آزمایش های استخراج حلالی شامل غلظت استخراج کننده، نوع کمپلکس ساز و غلظت آن و غلظت فاز استریپ حاوی اسید کلریدریک بررسی شد. طبق نتایج، درصد استخراج ژرمانیم با افزایش غلظت فاز آلی تا غلظت %v/v 2/0 به 100% می رسد. همچنین، اسید تارتاریک به عنوان بهترین کمپلکس ساز آنیونی ژرمانیم انتخاب شد. با افزودن اسیدتارتاریک به میزان mM 275/0 درصد استخراج ژرمانیم به حدود 99% می رسد. در غلظت اسید کلریدریک M 2، بیشترین درصد استریپ ژرمانیم یعنی 99% بدست آمد. بر اساس نتایج آزمایش های غشای حلال آلی صفحه ای، غلظت 5% حجمی Aliquat 336 به عنوان فاز حامل برای انتقال ژرمانیم از فاز خوراک به استریپ کافی است. در مقایسه دو سیستم، زمان انتقال در سیستم غشایی 510 دقیقه ثبت شد که نسبت به زمان استخراج حلالی (15 دقیقه) قابل توجه است.