مهندسی معدن
سال:1398 | دوره:14 | شماره:42 |تعداد مقالات:8

روش های تشویه به سبب مشکلات زیست محیطی تولید گاز دی اکسید گوگرد باعث شده است که تحقیقات بیشتری در روش های هیدرومتالورژی انجام شود. در این تحقیق به تاثیرعوامل موثر بر لیچینگ اسیدی در حضور اکسیدکننده اسفالریت معدن گل زرد الیگودرز پرداخته شد. هدف از این تحقیق بازیابی محلول اسیدی حاوی روی از کانسنگ خام سولفیدی با استفاده از اسیدسولفوریک و اسید کلریدریک و استفاده از اکسیدکننده است. به منظور دستیابی به بهترین شرایط عملیاتی برای رسیدن به بازیابی بیشتر، پارامترهای موثر بر فرآیند لیچینگ اسیدی در حضور اکسید کننده های پراکسید هیدروژن و پرمنگنات پتاسیم بررسی شد. لیچینگ در شرایط غلظت اسید (5/3-5/0) مولار، غلظت مواد اکسید کننده (1/0-01/0)حجمی-حجمی، دما (80-30) درجه سانتیگراد، نسبت جامد به مایع (05/0-01/0) و سرعت همزنی(800-300) دور بر دقیقه انجام گردید در طی این فرآیند سولفور عنصری تولید شده فیلتر شد و همچنین هیدروکسید روی راسب شده به وسیله افزودن سود در مرحله ترسیب به وسیله فیلتر کردن جدا گردید. پس از پایان فرآیند تحقیق، مشاهده شد اسید سولفوریک باغلظت3 مولار وغلظت 05/0 اکسیدکننده پراکسیدهیدروژن در دمای50 درجه سانتیگراد ونسبت جامد به مایع 03/0 ودور همزنی 700 دور بر دقیقه بهینه ترین بازیابی محلول روی را درشرایط بهینه به دست آورد واینکه از نتایج بدست آمده مشاهده شد که اسید سولفوریک و اکسیدکننده پراکسیدهیدروژن کارآمدتر از اسیدهیدروکلریک و اکسید کننده پرمنگنات پتاسیم ارزیابی گردید.

توزیع تنش ها و روش های تخمین فاصله تعادلی تنش برجا در منطقه تخریب کارگاه استخراج همواره یکی از مباحث چالش برانگیز به جهت غیرقابل دسترس بودن این منطقه بوده است. در هنگام استخراج پهنه های زغالی به روش جبهه کار بلند، طبقات روباره با شدت متفاوت از سقف بلافصل به سمت سطح زمین تحت تاثیر قرار می گیرند. بسته به ویژگی های سنگ، ضخامت منطقه تخریب و نوع و ماهیت طبقات، سقف بلافصل در پشت جبهه کار تا فاصله ای دچار فرو ریزش می شود. تلاش های گسترده ای برای توجیه وضعیت تنش ها و جابه جایی منطقه تخریب و منطقه شکست در لایه های افقی زغالسنگ صورت گرفته اما تا کنون تحقیقات بسیار اندکی راجع به لایه های شیب دار گزارش شده است. در پژوهش حاضر به تخمین بازتوزیع تنش ها و فاصله بازگشت تنش برجا، جابه جایی ها و شکل سقف بلافصل در فضای تخریب پهنه جبهه کار بلند شیب دار با شیب حدودا 43 درجه به روش تفاضل محدود پرداخته شده و نتایج با نوشتار تحقیقاتی موجود مقایسه شده است. بطور کلی الگوی بازتوزیع تنش ها و جابجایی ها با کارهای تحقیقاتی موجود مطابقت دارد. عمق، ضخامت لایه، فاکتور تورم و مقاومت خرده سنگ ها از پارامترهای تاثیرگذار بر فاصله تعادلی فشار روباره اند. فاصله تعادلی تنش برجا 198 متر حاصل شد که مطابقت نزدیکی با نوشتار تحقیقاتی موجود را نشان می دهد. به منظور ارزبابی سیستم نگهداری از معیار جابجایی بحرانی و کرنش برشی ساکورایی برای فضاهای زیرزمینی در ناحیه کارگاه و تونل های پیشروی استفاده شد و نگهداری بخش پایینی کارگاه و تونل باربری حائز اهمیت تشخیص داده شد.

از آنجا که در کارهای اکتشافی تعداد داده های برداشت شده نسبت به مساحت منطقه مورد مطالعه بسیار کوچک تر می باشد، لذا یافتن ابزاری قوی جهت مدل سازی فضایی نهشته کانساری با توجه به نقاط محدود برداشت شده بسیار مورد اهمیت است. با توجه به ویژگی کانسار مورد مطالعه، الگوریتم های مختلف شبیه سازی زمین آماری با توانایی تولید مدل های مختلفی از نهشته های کانساری جهت حل این مشکل ارائه شده است. وجود یا عدم وجود چولگی زیاد داده های اکتشافی برداشت شده در یک منطقه مورد مطالعه، یکی از دلایل استفاده از روش شبیه سازی شاخص متوالی (SIS) یا روش شبیه سازی گوسی متوالی (SGS) می تواند باشد. در این مقاله با توجه به نوع فعالیت های مورد بررسی از شبکه برنامه ریزی ارزیابی و بازنگری گرافیکی پروژه (گرت) جهت مدیریت پروژه اکتشافی و ایجاد الگویی مناسب در استفاده از روش های شبیه سازی گوسی متوالی و شاخص متوالی استفاده شد. جهت پیاده سازی فعالیت های احتمالی شبکه طراحی شده، از داده های ژئوشیمیایی نهشته مس-طلا پورفیری منطقه دالی شمالی استفاده شد. مقایسه نتایج شبیه سازی SIS بر روی داده های طلا (به دلیل چولگی بالا) با نتایج شبیه سازی SGS بر روی داده های مس (به دلیل چولگی کم) حاکی از همبستگی بالای این دو عنصر و وجود یک ذخیره مس-طلای پورفیری با امتداد شمال شرقی-جنوب غربی در منطقه دالی شمالی است. انطباق نتایج حاصل از روش مورد بررسی با شواهد زمین شناسی، مراحل انجام کار را اثبات نموده است.

غالبا ناپیوستگی ها در دیواره های سنگی با استفاده از روش خط برداشت تعیین می گردند که این روش دارای معایب متعددی همچون ایمنی برداشت پایین، محدودیت برداشت ناپیوستگی ها و دقت برداشت پایین می باشد. همچنین تعیین حجم بلوک های سنگی تشکیل شده بوسیله ناپیوستگی ها و محاسبه شاخص مقاومت زمین شناسی از دیگر چالش های موجود در تعیین خواص توده سنگ می باشند. معدن سنگ آهن گل گهر سیرجان نیز با مشکلات ذکر شده مواجه بوده و با توجه به دیواره های خرد شده معدن شماره یک و احتمال ریزش در این دیواره ها، نیاز به یک روش جامع تر و دقیق تر برای اندازه گیری خصوصیات هندسی ناپیوستگی ها الزامی می باشد. هدف اصلی این تحقیق ارائه روشی نوین جهت تعیین میانگین حجم بلوک، شاخص کیفی سنگ RQD و شاخص مقاومت زمین شناسی GSI توده سنگ می باشد. از این رو، برداشت خصوصیات هندسی ناپیوستگی ها در پله شماره 14 دیواره شمال غربی معدن شماره یک گل گهر، در یک سینه کار از سنگ آهن، از طریق روش فتوگرامتری انجام شد. در ابتدا با استفاده از نقشه برداری، نقاط کنترلی در سینه کار ایجاد و در ادامه عکس برداری از سینه کار مورد مطالعه صورت پذیرفت. سپس با استفاده از نرم افزارهای 3DM CalibCam و 3DM Analyst عکس سه بعدی از دیواره تهیه و خصوصیات هندسی ناپیوستگی ها برداشت شد. برای مدل سازی ناپیوستگی ها از نرم افزار FracMan بهره گرفته و شبکه ناپیوستگی مجزا (DFN) ایجاد شد و در نهایت میانگین حجم بلوک و GSI، متوسط فاصله داری هر دسته درزه و RQD توده سنگ مورد مطالعه تعیین شد. نتایج حاصل از این بررسی نشان می دهد که مقدار متوسط حجم بلوک برابر با 13/0 مترمکعب و مقدار GSI برابر با 65 می باشد. همچنین متوسط فاصله داری سه دسته درزه موجود در این دیواره تعیین و مقدار RQD برابر با 76/75 درصد محاسبه شد. جهت بررسی اعتبار نتایج، از داده های 28 حفاری ژئوتکنیکی بهره گرفته شد که نتایج حاکی از انطباق مناسب نتایج این تحقیق با نتایج برداشت های درجا می باشد.

شرایط بارگذاری علاوه بر اینکه روی مقاومت و ویژگی های مکانیکی نمونه های سنگی تاثیرگذار است، فرآیند ایجاد و گسترش ترک در نمونه ها را نیز تحت تاثیر قرار می دهد. در این تحقیق فرآیند رشد و انتشار ترک در نمونه های گرانیتی حاوی 1، 3، 6، 9 و 36 ترک، تحت نرخ های بارگذاری مختلف و با استفاده از نرم افزار RFPA مورد مطالعه قرار گرفته است. برای اعمال نرخ های بارگذاری مختلف، از تغییرات میزان جابه جایی صفحه بارگذاری در مراحل مختلف استفاده شده است. نرخ های بارگذاری مورد مطالعه در این تحقیق 002/0، 02/0 و 2/0 میلی متر در هر مرحله بارگذاری است. در این تحقیق تاثیر هم زمان چگالی ترک و نرخ بارگذاری بر نحوه شروع و انتشار ترک و الگوی شکست نهایی نمونه ها بررسی شده است. مستقل از چگالی ترک ها و نوع بارگذاری، در مراحل اولیه بارگذاری ابتدا ترک باله ای از انتهای ترک های موجود رشد کرده و با ادامه روند بارگذاری روی نمونه، ترک های برشی ثانویه شامل ترک های مورب و شبه صفحه ای تشکیل شده اند. با افزایش نرخ بارگذاری از طول ترک های باله ای کاسته شده بطوریکه که می توان گفت در نرخ بارگذاری 2/0 هیچ ترک باله ای ایجاد نمی شود بلکه در ابتدای بارگذاری ترک شبه صفحه ای از نوک ترک های موجود انتشار می یابد. در نمونه های حاوی ترک بیشتر ترک های باله ای اغلب از نوک ترک های کناری انتشار می یابند. در نمونه های با تعداد ترک کم (نمونه های حاوی 6، 3، 1 و 9) و در نرخ های بارگذاری پایین ترک های برشی مورب غالب هستند بطوریکه شکل شکست نهایی نمونه را تعیین می کنند. با افزایش نرخ بارگذاری انتشار ترک های برشی شبه صفحه ای نیز آغاز می شود به نحوی که در نرخ بارگذاری 2/0 تعیین کننده شکل شکست نهایی می باشند. در نمونه حاوی 36 ترک، مستقل از نرخ بارگذاری ترک های برشی شبه صفحه ای تعیین کننده تر هستند. با افزایش نرخ بارگذاری تا 2/0 در این نمونه، ابتدا قطعه های کوچکی از اطراف نمونه جدا می شود و در ادامه، شکست نهایی به صورت صفحه برشی خواهد بود.

ارزیابی آنومالی های ژئوشیمیائی پنهان در معادن فلزی از چالش های اساسی شاخه ژئوشیمی معادن می باشد. در سال های گذشته مدل های مختلفی برای تیپ های مختلف کانی شناسی با روش زونالیته ارائه شده است که این مدل ها دارای محدودیت هستند. این تحقیق با توسعه روش زونالیته و ترکیب آن با روش سینگولاریتی، مدل جدید اکتشافی جهت ارزیابی آنومالی ها ارائه نموده است. این روش برای تعیین غنی شدگی و تهی شدگی شاخص زونالیته برای ذخیره مس پورفیری کرور (باغ غلوم) در ناحیه جبال بارز به کار گرفته شده و نتایج به دست آمده با روش زونالیته و روش فرکتال مقایسه شده است. بدین منظور 400 نمونه سنگ به صورت شبکه منظم 100×100 از منطقه برداشت و غلظت عناصر مس، سرب، روی، نقره، منگنز، کروم، نیکل، مولیبدن، قلع، وانادیوم، کبالت، باریوم، تنگستن، آرسنیک، بیسموت، جیوه، برلیوم وآنتیموان به روش اسپکترومتری نشری اندازه گیری شد. بر اساس روش زونالیته در صورتی که مقدار شاخص زونالیته Pb*Zn/Cu*Ag بزرگتر از 10 باشد آنومالی از نوع پنهان می باشد. مقادیر سینگولاریتی شاخص زونالیته کوچکتر از 2 نشان دهنده غنی شدگی شاخص زونالیته و معرف وجود آنومالی پنهان و مقادیر بزرگتر از 2 تهی شدگی شاخص زونالیته را نشان می دهد. بخش شمالی منطقه با سینگولاریتی کوچکتر از2 و شاخص زونالیته بزرگتر از 10به عنوان آنومالی پنهان و آنومالی های بخش مرکزی و جنوب غرب از نوع دروغین ارزیابی شد که نتایج پژوهش های پیشین انجام شده در این منطقه آن را تایید می کنند. روش فرکتال نیز با ارائه حد آستانه 398 برای شاخص زونالیته همین نتیجه را داشت با این تفاوت که آنومالی به دست آمده از روش سینگولاریتی مساحت کمتری را نشان داد. برتری روش سینگولاریتی شاخص زونالیته نسبت به روش زونالیته این است که در این روش نیازی به دسترسی به بانک اطلاعات ذخایر مس پورفیری نیست و مزیت آن نسبت به روش سینگولاریتی، ضعف روش سینگولاریتی در اکتشاف ذخایر پنهان است.

لجن آندی مس، محصول جانبی کارخانه های تصفیه الکتریکی مس است که حاوی عناصری از جمله طلا، نقره، عناصر گروه پلاتین، مس، سلنیم، سرب، آرسنیک و آنتیموان است که به عنوان منبع اصلی تولید سلنیم در دنیا و یکی از منابع مهم فلزات گرانبها به شمار می رود. تاکنون، به منظور بازیابی سلنیم از لجن آندی مس از روش های متعددی استفاده شده است که از این میان تشویه سولفاتی از جمله رایج ترین روش های صنعتی است. در این پژوهش، به بهینه سازی روش تشویه سولفاتی لجن و استحصال سلنیم پرداخته شده است که کاهش میزان مصرف انرژی و کاهش مشکلات زیست محیطی از جمله مزایای آن به شمار می رود. به منظور طراحی آزمایش های مرحله ی تشویه، از روش طراحی آزمایش پاسخ دی اپتیمال استفاده شده است که در آن دو پارامتر نسبت مایع به جامد و دما مورد بررسی قرار گرفته است. بهینه ی فرآیند در نسبت مایع به جامد 9/1 و دمای ° C3/247 است که در آن بیشترین میزان بازیابی سلنیم (99/99 %) به دست می آید. آنالیزهای پراش پرتوی ایکس، فلورسانس پرتوی ایکس و طیف سنجی نشر اتمی با پلاسمای جفت شده القایی برای تایید نتایج، در لجن آندی، قبل و بعد از فرآیند، مورد بررسی قرار گرفته است. خلوص سلنیم بازیابی شده با آنالیز طیف سنجی نشر اتمی پلاسمای جفت شده القایی 08/97 % بدست آمد.

پساب های حاصل از برخی فعالیت های معدنکاری و متالورژیکی حاوی مقدار قابل توجهی سیانید هستند که بواسطه سمیت بالای سیانید باید قبل از ورود به محیط زیست تصفیه شوند. یکی از تکنولوژی های کاربردی برای حذف سیانید از پساب، روش جذب سطحی است. هیدروکسیدهای دوگانه لایه ای (LDH) گروه خاصی از کانی های رسی بوده که با موفقیت برای حذف برخی آلاینده های آنیونی از محلول های آبی بکار گرفته شده-اند. در این تحقیق LDH با استفاده از فرآیند هم رسوبی و نسبت 3: 1 از نمک های نیترات منیزیم و آلومینیوم با خلوص آزمایشگاهی و صنعتی سنتز گردید و کاربرد آن برای حذف سیانید (CN-) از محلول های آبی مطالعه شد. ترکیب شیمیایی و کانی شناسی نمونه سنتز شده توسط XRD، XRF، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنج تفکیک طول موج (WDX) بررسی شدند. تاثیر پارامترهای دما، جرم جاذب، سرعت همزن و pH بر ظرفیت جذب LDH به روش طراحی آزمایش با استفاده از نرم افزار DX7 بررسی شد. شرایط بهینه جهت حذف یون سیانید در دمای oC60، جرم جاذب 5/1 گرم، دور همزن rpm500 و pH برابر با 52/9 تعیین گردید که در این شرایط بیشترین میزان ظرفیت جذب LDH سنتز شده برای سیانید به میزان mg/g 80/73 به دست آمد. داده های ظرفیت تعادلی از مدل لانگمیر و داده های سینتیک جذب از مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم به بهترین وجه پیروی می کند. مرحله کنترل کننده نرخ جذب براساس انطباق داده های جذب با مدل وبر و موریس، نفوذ درون ذره ای تشخیص داده شد و نحوه جذب یون سیانید بر LDH با توجه به ترکیب شیمیایی و ساختار کانی شناسی آن از نوع تبادل یونی است. LDH سنتز شده با استفاده از نمک های با خلوص صنعتی نیز قابلیت بالایی برای حذف یون سیانید از محلول نشان داد. همچنین تصفیه پساب واقعی توسط LDH نشان داد که با دوز جاذب g/L20 می توان بیش از 84% سیانید را از پساب حذف نمود.