مهندسی منابع معدنی
سال:1398 | دوره:4 | شماره:4 |تعداد مقالات:8

امروزه تخمین متغیر با استفاده از روش های مبتنی بر هوش مصنوعی از جمله رویکردهای جدیدی است که فرآیند تصمیم گیری موثر را در بسیاری از علوم میسر ساخته است. تخمین عیار نیز از مسایل مهم در ارزیابی ذخایر معدنی در علوم زمین به شمار می رود. روش های زمین آماری از جمله روش های متداول تخمین متغیر در علوم زمین محسوب می شوند. از آنجایی که این روش ها در رابطه با داده هایی که تعداد آن ها محدود است و ماهیت پراکندگی و غیر خطی بودن دارند تا حدودی دچار مشکل می شوند، در این مطالعه از روش رگرسیون بردار پشتیبان به عنوان یکی از روش های هوشمند در حیطه الگوریتم های یادگیری ماشین برای تخمین عیار در کانسار فسفات اسفوردی استفاده شده است. دقت مدلسازی انجام گرفته با این روش بر اساس داده های آزمایش در حدود 84 درصد شد که نشان دهنده کارایی مدلسازی انجام شده است. بر اساس نتایج به دست آمده از مدلسازی انجام گرفته به روش رگرسیون بردار پشتیبان، اقدام به تخمین عیار در محدوده مدل بلوکی کانسار فسفات اسفوردی شد. نواحی معرفی شده به عنوان مناطق پرپتانسیل در مدل بلوکی تخمین زده شده به روش رگرسیون بردار پشتیبان می تواند در ادامه فرآیند اکتشاف به عنوان محل گمانه های تکمیلی مورد برداشت قرار گیرد. همچنین بر اساس نتایج به دست آمده از روش رگرسیون بردار پشتیبان در کانسار فسفات اسفوردی، مدل تناژ-عیار متوسط تهیه شد. به عنوان نمونه بر اساس این مدل به ازای عیار حد 6 درصد، تناژ ذخیره حدود 36/15 میلیون تن با عیار متوسط 59/13 درصد به دست آمد.

طراحی شبکه های تهویه به دو روش دستی و رایانه ای انجام می شود. طراحی رایانه ای بر پایه روش های تقریبی ریاضی استوار است. برای طراحی شبکه های تهویه می توان از روش های تقریبی ریاضی متعددی مانند روش نیوتن-رافسون، روش هاردی کراس و مدل های اصلاح شده آن، مسیر بحرانی، تکنیک های بهینه سازی، روش خطی و برنامه ریزی غیرخطی استفاده کرد. روش نیوتن-رافسون یکی از روش های حل معادلات غیرخطی در علم ریاضی است که بر پایه تعریف مشتق و تصحیح آن استوار است. در این مقاله روش یاد شده بررسی و مشاهده شد که در بعضی از مدل ها قادر به یافتن جواب نهایی صحیح نیست و به جای همگرایی سبب واگرایی به جواب نهایی می شود. همچنین استفاده از روش نیوتن-رافسون در تحلیل شبکه های بزرگ تهویه نیازمند حجم محاسبات ریاضی زیادی است، بنابراین در این مقاله روش یاد شده اصلاح شده و روش جدیدی با عنوان روش نیوتن-رافسون بدون مشتق ارایه می شود که اولا همواره همگرا است و ثانیا در شبکه های حجیم به دلیل کاهش حجم محاسبات ریاضی سریع تر به جواب نهایی می رسد.

از جمله معیارها و عوامل تاثیرگذار بر امکان پذیری و اقتصادی بودن روش گازکردن زیرزمینی زغال سنگ (UCG)، نشت گاز از میان درزه و شکاف های اطراف راکتور زیرزمینیUCG است. گازبند بودن راکتور UCG از نقطه نظر کنترل فرآیند و ظرفیت آلودگی آب های زیرزمینی، مساله بسیار مهمی است. عوامل مختلفی بر نشت گاز (سیال) از راکتور UCG موثرند. در این مقاله، عوامل فشار، دما و درزه داری (شامل بازشدگی، طول و شدت درزه) به عنوان مهم ترین عوامل موثر بر نشت گاز از شکستگی های موجود در توده سنگ، با کاربرد مدلسازی عددی مورد ارزیابی قرار گرفته و به عنوان مورد مطالعاتی به زغال سنگ های منطقه مزینو طبس پرداخته شده است. از برنامه کامپیوتری DFN-FRAC3D برای شبیه سازی تصادفی درزه ها و ایجاد شبکه لوله معادل و از نرم افزار Water Gems برای تحلیل جریان استفاده شده است. نتایج، حاکی از آن است که افزایش فشار راکتور و افزایش درزه داری توده سنگ اطراف راکتور، باعث افزایش شدت جریان و یا افزایش نشت گاز می شود و منحنی تغییرات شدت جریان نسبت به هر یک از این عوامل از توزیع نرمال پیروی می کند. از طرفی افزایش دمای راکتور تاثیر قابل توجهی بر شدت جریان خروجی ندارد. همچنین موثرترین عامل بر نشت سیال از راکتور UCG، عامل درزه داری است و از میان ویژگی های هندسی درزه داری شامل شدت، بازشدگی و طول درزه، عامل شدت درزه داری به عنوان مهم ‍ ترین عامل معرفی شده است.

متان زدایی پیش از عملیات استخراج و در حین استخراج معدن، راهبرد زیست سازگاری است که جایگاه ویژه ای در صنعت زغال سنگ یافته است. عوامل و معیارهای مختلفی بر بازدهی عملیات متان زدایی اثرگذارند. بررسی رابطه میان این عوامل و نحوه اثرگذاری آن ها بر روند فرآیند گاززدایی متان، امر بسیار مهمی است که تاکنون کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، معیارهایی که بیشترین تاثیر را بر بازدهی عملیات گاززدایی دارند، مشخص شدند. سپس با به کارگیری روش مدلسازی ساختاری تفسیری (ISM)، این معیارها در سطوح مختلفی رتبه بندی شدند. نتایج این پژوهش حاکی از آن است که رتبه زغال سنگ و پارامترهای ژئومکانیکی، معیارهای فنی مربوط به حفاری چال ها و نیز ساختار زمین شناسی روباره لایه با داشتن حداکثر میزان اثرگذاری بر فرآیند گاززدایی متان معادن زیرزمینی زغال سنگ در سطح اول قرار گرفته اند. هزینه های سرمایه ای و عملیاتی مربوط به فرآیند متان زدایی نیز با قرارگیری در سطح پنجم مدل، کمترین اثرگذاری را بر متان زدایی دارند. در نهایت، با ترسیم نمودار تجزیه و تحلیل قدرت نفوذ و وابستگی (MICMAC) و بررسی آن، دسته بندی هر یک از معیارها بر اساس میزان نفوذ و وابستگی انجام شده است. با توجه به نظرات خبرگان در خصوص نتایج حاصل از پژوهش و سازگاری نتایج با شرایط واقعی، صحت نتایج پس از اعتبارسنجی توسط خبرگان و قابلیت رویکرد ISM مورد تایید بوده است و می توان از نتایج این پژوهش در راستای اهداف مدیریتی و بهینه سازی فرآیند متان زدایی معادن زیرزمینی زغال سنگ بهره گرفت.

مغار به عنوان فضای زیرزمینی برای ذخیره سازی پسماندهای شیمیایی، رادیواکتیو، هیدروکربن ها و همچنین جانمای نیروگاه های برق آبی مورد استفاده قرار می گیرد. ساخت مغار دارای پیچیدگی های خاصی است و یکی از مهم ترین مشکلات مربوط به آن، نشت آب است. شبیه سازی نشت به این فضاها و تخمین دقیق مقدار آن به ارزیابی دقیق خواص فیزیکی منطقه به ویژه ضریب هدایت هیدرولیکی بستگی دارد. با وجود ناهمسانگردی توده سنگ های شکسته، در اغلب مطالعات از فرض ضریب هدایت هیدرولیکی همسانگرد استفاده می شود. در این مطالعه، هدف بررسی میزان ناهمسانگردی ضرایب هدایت هیدرولیکی با استفاده از مطالعه موردی مغار نیروگاه تلمبه ذخیره ای سد رودبار لرستان است. برای این منظور، از مدلسازی سه بعدی شبکه شکستگی های گسسته برای محاسبه مقدار نشت استفاده شده است. مطالعه آماری بر روی داده های شیب و جهت شیب درزه ها، مشخص کرد که منطبق ترین توزیع آماری متناسب با آن ها توزیع توانی است. پارامتر آزمون واتسون-ویلیامز برای شیب و جهت شیب شبکه شکستگی های مدل شده به ترتیب 54/0 و 27/0 برآورد و در نتیجه مدل اعتبارسنجی شد. با بررسی اندازه المان نماینده به ابعاد 1 تا 12 متر، اندازه مناسب برای آن 7 متر تعیین شده است. استخراج مولفه های تانسور ضرایب هدایت هیدرولیکی نشان می دهد که ناهمسانگردی هیدرولیکی توده سنگ که ناشی از شکستگی های آن است، ممکن است منجر به تفاوت بیش از 7 برابری ضریب هدایت هیدرولیکی در جهات مختلف شود.

سیانید ماده ای سمی است که در اغلب پساب های صنعتی وجود دارد و حذف آن به لحاظ مخاطرات زیست محیطی پراهمیت است. کانی های رسی با مکانیزم جذب سطحی قادر به جذب و حذف اکثر آلاینده ها از پساب هایند. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر مقدار جاذب از نوع رس اسمکتیتی و زمان بر میزان جذب آلاینده سیانیدی در سیستم ناپیوسته و مدلسازی سینتیکی آن است. در این پژوهش از رس منطقه مهرجان، استان اصفهان با ابعاد ریزتر از 53 میکرومتر برای حذف سیانید از پساب صنعتی حاوی سیانید با غلظت ppm10± 500 استفاده شد. نتایج آنالیز XRF و آنالیز نیمه کمی XRD نشان داد، رس مورد استفاده از نوع مونت موریلونیت سدیک با درصد وزنی حدود 76 است. تاثیر پارامترهایی مانند زمان تماس، میزان رس مورد استفاده برای حذف سیانید در ادامه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش ده برابری مقدار نسبت وزنی محلول به جاذب رسی، آهنگ جذب آلاینده سیانید به مقدار 38 درصد افزایش می یابد. بیشترین میزان جذب (حدود 80 درصد) پس از 6 ساعت و با استفاده از 2 گرم جاذب رسی در 50 میلی لیتر محلول به دست آمد. نتایج مدلسازی سینتیکی جذب نشان داد که جذب آلاینده از مدل درجه دوم کاذب تبعیت می کند. آنالیز ایزوترم ها نشان داد که داده های حاصل بیشترین تطابق را با ایزوترم جذب فروندلیچ دارد. با توجه به نتایج به دست آمده و ملاحظات اقتصادی مانند هزینه های خرید رس در مقایسه با کربن فعال، آماده سازی سریع آن و همچنین سهولت دسترسی، به نظر می رسد رس در آینده بتواند جایگزین مناسبی برای کربن فعال باشد.

آلودگی خاک به کروم، یکی از مهم ترین مشکلات زیست محیطی است و تهدیدی برای سلامت موجودات زنده و انسان ها به شمار می رود. یکی از روش های پاکسازی خاک، روش الکتروکینتیک است. در این تحقیق به بررسی اثر زمان و کنترل pH، در بازدهی روش الکتروکینتیک برای حذف کروم از خاک پرداخته شده است. برای تفسیر نتایج آزمایشات از دیاگرام پوربه استفاده شده است. با توجه به دیاگرام پوربه، در 6=Ph گونه های کاتیونی کروم سه ظرفیتی در آن pH، غالب است. در نتیجه این گونه ها به سمت کاتد منقل شده اند. در سمت آند هم محیط اکسیدی حاکم است و به همین علت گونه های آنیونی کروم در سمت آند منتقل شده اند، در نتیجه پدیده مهاجرت الکتریکی مکانیزم غالب برای انتقال کروم در این تحقیق است. در pH کمتر از 7، کروم به شکل گونه های کاتیونی و در pH بیشتر از 7 به شکل گونه های آنیونی و یا هیدروکسیدی رخ می دهد. نتایج بیانگر آن بود که کنترل pH مخازن، روش قابل قبولی در افزایش بازده استخراج کروم خواهد بود. نتایج به دست آمده از آزمایش های الکتروکینتیک بیانگر کارایی بیشتر این روش در زمان پنج روز در مقایسه با زمان سه روز است. تغییرات جریان الکتریکی حاکی از آن است که زمان سه روز برای پاکسازی کروم از خاک مناسب نیست. تشکیل گونه Cr(OH)3 در منطقه کاتد باعث کاهش جریان الکتریکی و جریان الکترواسمز شده است. بهترین راندمان حذف کلی کروم به 68 درصد در آزمایش 5 روزه بدون کنترل pH و 63 درصد آزمایش 5 روزه با کنترل pH است.

به دلیل افزایش فعالیت های صنعتی و معدنی، خاک این مناطق به وسیله فلزات سنگین آلوده می شود و ساختار و تنوع زیستی آن بهم می خورد. برای کاهش و گاه از بین بردن کامل آلودگی از روش گیاه پالایی که یک روش موثر و مقرون به صرفه است، استفاده می شود. تحقیق انجام شده با هدف مطالعه گونه های مختلف گیاهی موجود در منطقه معدنی مس دره زرشک و مدلسازی رفتار جذبی این گیاهان نسبت به عناصر مختلف موجود در منطقه بوده است تا بتوان مناسب ترین گونه های بومی منطقه را برای مطالعات گیاه پالایی با هدف کاهش اثرات و آلودگی های زیست محیطی شناسایی و معرفی کرد. بدین منظور 36 نمونه گیاهی (شامل 17 گونه مختلف) و 32 نمونه خاک با دانه بندی 140-مش و 140+ و 80-مش برداشت و پس از آماده سازی با روش های مختلف هضم، به روش جذب اتمی برای عناصر مس، آهن و سرب تجزیه شیمیایی شده و مورد تحلیل قرار گرفتند. با استفاده از چهار روش مختلف استخراج به وسیله حلال، رفتار جذبی گیاهان مدلسازی شده و بهترین روش، استخراج به وسیله حلال آلی EDTA تشخیص داده شد. در تعیین غلظت مس با انحلال به روش سه اسید، نسبت تمرکز متوسط برابر 51/2 و در استخراج به روش DTPA برابر 72/2 ودر روش EDTA این نسبت برابر 66/3 به دست آمده است. بنابراین استخراج به روش DTPA به میزان 4/8 درصد و به روش EDTA به میزان 6/34 درصد در تمایز مناطق آلوده از مناطق بکر و غیرآلوده نسبت به استخراج به روش سه اسید بهتر عمل کرده است. همچنین خاک با دانه بندی ریزتر (140-مش)، تمرکز بیشتری از فلز داشته و مس موجود در این ابعاد ذرات به وسیله حلال در غلظت های بالاتری جذب شده است. با محاسبه فاکتور تجمع زیستی، رفتار جذبی گونه های مختلف گیاهی در مناطق آلوده و غیرآلوده مقایسه و بر این اساس گونه های کرقیچ، شیرین بیان و فرفیون به عنوان گونه های انباشتگر و گونه های گز، خارشتر، گون و درمنه به عنوان گونه های ابراجتنابگر شناخته و معرفی شدند. گونه کرقیچ فراوانی نسبتا خوبی در منطقه داشته، بنابراین می تواند به عنوان گونه بومی معرف به هدف گیاه پالایی در این منطقه معرفی و مورد استفاده قرار گیرد.