مهندسی معدن
سال:1387 | دوره:3 | شماره:6 |تعداد مقالات:15

یکی از روش های بررسی خواص مکانیکی سنگ ها آزمایش برش مستقیم است. این آزمایش بعنوان ساده ترین و عمومی ترین روش مورد استفاده برای تعیین مقاومت برشی سنگ های حاوی صفحات ضعیف یا ناپیوستگی شناخته می شود. این نوع آزمایش معمولا در آزمایشگاه انجام می شود. لیکن ممکن است در محل پروژه و با استفاده از دستگاه برش مستقیم قابل حمل نیز اجرا گردد. از آنجا که در انجام این آزمایش فشارهای برشی و قائم هر دو با پمپ های دستی اعمال می شوند، ابهاماتی در دقت نتایج وجود دارد. این ابهامات را می توان با اعمال تنش برشی با استفاده از پمپ های هیدرولیکی برقی بجای پمپ های مکانیکی موجود تا حد زیادی حذف کرد. با استفاده از این نوع پمپ ها افزایش تنش برشی در حین اجرای آزمایش منظم بوده و نرخ تغییرات آن قابل کنترل می باشد. یک باطری 12 ولتی پمپ های الکتریکی را تغذیه می کند. لذا مزیت قابل حمل بودن این دستگاه نیز حفظ خواهد شد.تعدادی آزمایش برش مستقیم با استفاده از هر دو دستگاه (دستگاه برش مستقیم موجود و دستگاه برش مستقیم اصلاح شده) انجام گردید. جهت مقایسه دقیق و نزدیک نتایج این آزمایش با دو دستگاه مذکور، تعدادی نمونه مصنوعی حاوی یک ناپیوستگی تحت آزمایش قرار گرفته اند. نتایج حاصل از اینکار نشان می دهد که اختلافاتی بین نتایج بدست آمده از دو دستگاه مذکور وجود دارد و این مطلب نشان دهنده اینست که با توجه به دقیق بودن دستگاه اصلاح شده، باید روی نتایج حاصل از آزمایش برش مستقیم با دستگاه قابل حمل موجود در آزمایشگاه درنگ و تامل بیشتری بعمل آورد.

با توجه به کمیابی کانی های اصلی وانادیم، تیتانومنیتیت ها یکی از مهم ترین منابع استحصال این فلز محسوب می شوند. کانسنگ تیتانومنیتیت قره آغاج واقع در 36 کیلومتری ارومیه در شمال غرب ایران که منبع اصلی برای تولید تیتانیم محسوب می شود از جمله این منابع است. بر اساس فلوشیت ارایه شده برای تولید کنسانتره ایلمنیت، بخشی نیز به عنوان کنسانتره منیتیت با 0.84 درصد V205 حاصل می شود که منبع مناسبی برای استحصال محصول جانبی وانادیم می باشد. مطالعات کانی شناسی انجام گرفته بر روی منیتیت با استفاده از XRD، XRF و SEM نشان داد که وانادیم به صورت V3+ جانشین Fe3+ در شبکه منیتیت شده است. استحصال وانادیم از کنسانتره منیتیت شامل تشویه نمکی، لیچینگ با آب و ترسیب مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای موثر بر تشویه شامل درصد نمک کربنات سدیم، ابعاد ذرات کنسانتره، دمای تشویه و مدت زمان تشویه بررسی و مقادیر مناسب برای آنها به ترتیب 16 درصد وزنی، d80=75mm، 1100oC و 2 ساعت تعیین شد. از پارامترهای لیچینگ مانند دانه بندی منیتیت تشویه شده، دما و زمان لیچینگ بررسی و مقادیر مناسب آنها به ترتیب d80=105mm، 90oC و 1 ساعت به دست آمد.

در طی حفاری فضاهای زیرزمینی از قبیل تونل، مغار و چاه ها تمرکز تنش در نزدیکی این بازکننده ها افزایش می یابد و مساله ناپایداری در این حفریات زیرزمینی اتفاق می افتد. آزمایش روی استوانه های تو خالی جدار ضخیم سنگ یک روش ساده، اقتصادی و واقعی برای بررسی پایداری و مکانیزم شکست فضاهای زیرزمینی است. در این مقاله این دستگاه آزمایش توضیح داده شده است. به منظور بررسی عملکرد دستگاه جدید و نمایش قابلیت های آن، یک سری آزمایش بر روی یک سنگ مصنوعی متخلخل انجام شده است. نتایج آزمایش ها بر روی ماده CRIR09 نشان می دهد که بعد از شکست، یک جفت صفحه شکست شعاعی مشاهده می شود. این باندها در اثر مکانیزم تراکمی (compacting failure mechanism) تشکیل شده است بدلیل آنکه صفحه شکست عمود بر جهت تنش اصلی حداکثر می باشد. این نوع شکست معمولا در مواد خیلی متخلخل اتفاق می افتد.

بارگیری و حمل مواد، گران ترین فرآیند در استخراج معادن روباز است و معدن گهرزمین با بیش از 600 میلیون تن ذخیره سنگ آهن در عمق متوسط 350 متر، نیاز به روش مناسبی برای بارگیری و حمل سنگ آهن و نیز جا به جایی مواد باطله دارد. بالا بودن سطح آب زیرزمینی و وجود روباره زیاد، از مهم ترین عوامل موثر در طراحی بهینه سیستم ترابری در این معدن می باشد.در این مقاله، طبق طراح استخراجی معدن، دو روش مختلف حمل مواد ارایه شده است: روش اول، سیستم شاول - کامین و روش دوم، حمل توسط نوار نقاله که در هر دو روش، سیستم سنگ شکنی و موقعیت آن نیز طراحی شده است. مقایسه فنی و اقتصادی این دو روش حمل نشان داد که استفاده از سیستم نوار نقاله و سنگ شکن درون کاواک نسبت به سیستم حمل با کامیون روش مناسب تری است که علاوه بر مزایای فنی از نظر اقتصادی نیز هزینه های کمتری دارد.

در این تحقیق امکان حذف کلسیم از سنگ معدن بوکسیت جاجرم با استفاده از روش لیچینگ اسیدی به منظور غنی سازی بوکسیت جهت مصرف در صنایع دیرگداز مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل از آنالیزهای شیمیایی AA، ICP، XRF و XRD یک نمونه از سنگ معدن بوکسیت جاجرم نشان داد که نمونه بوکسیت از نوع دیاسپوزی بوده و کلسیم موجود در نمونه نیز از نوع کانی کلسیت است و کانی های همراه دیگر هماتیت، کوارتز و آناتاز می باشند. ابتدا آزمایش های اولیه جهت تعیین شرایط بهینه کلسیناسیون انجام گرفت. با مشخص شدن دمای 900 درجه سانتی گراد و زمان 60 دقیقه بعنوان شرایط بهینه کلسیناسیون، آزمایش های لیچینگ توسط اسید کلریدریک انجام گرفت و دمای 90oC، مدت زمان 30 دقیقه، غلظت اسید 3M، درصد جامد 15، سرعت همزدن 300rpm و ابعاد 150-500 میکرون به عنوان شرایط بهینه لیچینگ بدست آمدند. نتایج حاصل نشان داد که دمای لیچینگ و غلظت اسید تاثیر بسزایی در میزان حذف کلسیم دارند. همچنین نتایج این تحقیق نشان داد که در شرایط بهینه کلسیناسیون و لیچینگ می توان 95.45 درصد کلسیم موجود در نمونه بوکسیت را حذف کرد و عیار کلسیت در کنسانتره را از 1.1 به 0.05 درصد کاهش داد.

مهم ترین ویژگی سنگ های دگرگونی متورق ناهمسانی (انیزوتروپی) آنهاست، که باید در ارزیابی مهندسی مورد توجه قرار گیرد. بیشتر سنگ های دگرگونی ساختار ورقه ای (شیستوزیته) داشته و ناهمسانی قابل ملاحظه ای در رفتار مکانیکی از خود نشان می دهند. بنابراین طراحی صحیح و تحلیل پایداری سازه های (تونل، سد، ...) واقع در این گونه سنگ ها نیازمند دانش کافی در مورد رفتار آنهاست. هدف از این تحقیق مطالعه ناهمسانی پارامترهای مقاومت برشی (نیروی چسبندگی C و زاویه اصطکاک داخلی φ) نمونه های کالک شیست گرفته شده از گمانه های ژئوتکنیک اکتشافی مسیر تونل شماره یک سامانه انتقال آب سد آزاد کردستان می باشد. جهت نیل به هدف از نتایج سه دسته آزمایش ها شامل آزمایش های پتروگرافی، تعیین خواص فیزیکی و تعیین خواص ژئوتکنیکی استفاده شده است. جهت تعیین خواص ژئوتکنیکی، آزمایش های مقاومت فشاری تک محوری و سه محوری با فشارهای جانبی 2، 4 و 6 مگاپاسکال بر روی نمونه ها با زوایای 90، 60، 30، 0=b درجه (b= زاویه بین سطوح ضعف و امتداد بارگذاری بر روی نمونه است) انجام شده و به کمک نتایج آن دوایر موهر ترسیم و پارامترای مقاومت برشی به دست آمده اند. همچنین مقاومت در شرایط محصور به کمک معیار شکست تجربی رامامورتی و همکاران (1988) پیش بینی شده و به کمک نتایج بدست آمده از این معیار، مقادیر پارامترهای مقاومت برشی نیز پیش بینی شده است. نتایج حاصل از این آزمایش ها حاکی از آن است که پارامترهای مقاومت برشی (C, φ) سنگ های شیستی ناهمسان بوده و در زوایای مختلف تورق از مقادیر ثابتی برخوردار نیستند و به شدت به امتداد بارگذاری نسبت به جهت تورق، فشارهای جانبی و ترکیب کانی شناسی بستگی دارد. همچنین مقادیر پیش بینی شده پارامترهای مقاومت برشی با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه شده که تطابق قابل قبولی از خود نشان می دهند.

عملیات تزریق، یکی از راه های کاهش نشت آب، افزایش مقاومت و تحکیم سنگ درزه دار در ساختگاه هاست. یکی از مسایل پیش رو در این عملیات، برآورد میزان سیمان مصرفی و تخمین شعاع نفوذ و دوغاب سیمانی است که به عنوان پارامترهای اصلی فرآیند تزریق معرفی شده اند. در نتیجه، تخمین این پارامترها به منظور اجرای عملیات تزریق امری ضروری است که موجب افزایش بازده عملیات می شود. در این تحقیق 5 مدل تحلیلی، همراه با مدل سازی عددی برای پیش بینی شعاع نفوذ و حجم دوغاب تزریق یافته معرفی شده اند. از مدل های تحلیلی برای انجام محاسبات تزریق در ساختگاه سد سیمره، بوسیله نتایج حفاری های ژئوتکنیکی و تزریق آزمایشی، استفاده شد. سپس با استفاده از مدل سازی عددی به وسیله نرم افزار UDEC نیز شعاع تاثیر و حجم خورند محاسبه شد. نتایج دو مدل سازی تحلیلی و عددی با خورند واقعی ثبت شده در ساختگاه مقایسه و بررسی شده اند. مطالعات نشان دهنده آن است که در مدل سازی تحلیلی، مدل لمباردی در مقایسه با سایر مدل ها برآورد بهتری از حجم دوغاب تزریق یافته ارایه می دهد. سایر مدل ها تخمین های متفاوتی از خورند دوغاب نشان می دهند. علت این تفاوت را می توان ناشی از ساده سازی بیش از حد شرایط حاکم بر عملیات تزریق در این مدل ها دانست. نتایج مدل سازی عددی دارای تطابق قابل قبولی با میانگین مدل های تحلیلی است، اما بطور کلی می توان گفت که مدل سازی عددی در مقایسه با مدل های تحلیلی، تخمین بهتری از حجم دوغاب تزریق یافته نشان می دهد. با این وجود یکی از نقاط ضعف مدل سازی عددی، سهل الوصول نبودن محاسبات با توجه به تعدد مقاطع تزریقی و محدودیت امکانات محاسباتی در حین اجرای عملیات است. در حالیکه به کارگیری مدل های تحلیلی با توجه به سادگی محاسبات، کاربردی تر می نماید.

در این مقاله امکان تعیین عیار مواد معدنی با استفاده از شبکه عصبی و تکنیک پردازش تصویر مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های مورد استفاده در این طرح از معدن چغارت یزد تهیه و تعداد آنها نیز 100 عدد بوده است. در این طرح با تهیه عکس از نمونه های پودر شده با دوربین عکاسی دیجیتالی حرفه ای و با استفاده از ویژگی های تصویری عکس ها شامل سه رنگ اصلی قرمز، آبی و سبز (RGB) تصاویر و ویژگی بافتی هارلیک شامل انرژی، آنتروپی، کنتراست و یکنواختی تصاویر و علم پردازش تصاویر با شبکه عصبی MLP اقدام به تعیین عیار ماده معدنی مورد نظر نموده ایم. شبکه عصبی تعیین شده در ابتدا با 70 نمونه آموزش داده شده و سپس با 30 نمونه واقعی آزمایش گردیده است. در این طرح از سه روش برای آموزش شبکه عصبی استفاده شده که در روش اول تنها سه رنگ اصلی به (میزان سطح خاکستری در هر پیکسل)، در روش دوم سه رنگ اصلی به همراه انحراف معیار آنها و در روش سوم سه رنگ اصلی به علاوه ویژگی های بافتی تصویر که در بالا ذکر شد به عنوان ورودی شبکه در نظر گرفته شده است. در نهایت شبکه طراحی شده با استفاده از روش اول قادر به پیش بینی عیار آهن با دقت 95.2 درصد در روش دوم با دقت 96.9 درصد و در روش سوم با دقت 97.72 درصد می باشد.