مهندسی منابع معدنی
سال:1397 | دوره:3 | شماره:2 |تعداد مقالات:8

در دهه های اخیر مدل های خرابی پدیدارشناسانه برای مطالعه خرابی مواد سنگی توسط محققان متعددی به کار برده شده اند. بیشتر مدل های خرابی پدیدارشناسانه از اصول ترمودینامیک برگشت ناپذیر برای حل مساله استفاده می کنند. از آنجایی که در مدل های خرابی پدیدارشناسانه برای حل فرآیند خرابی در مواد شکننده فیزیک واقعی فرآیند خرابی در مواد شکننده چندان در نظر گرفته نمی شود، بنابراین مدل های خرابی ریزمکانیکی روش های نوینی برای در نظر گرفتن فیزیک واقعی مساله در ریز مقیاس به ویژه جوانه زنی و رشد ترک های بال دار از ریزترک های اولیه اند که مورد توجه محققان قرار گرفته اند. لغزش اصطکاکی بر سطوح ریزترک های بسته موجب تغییرشکل های غیرخطی و جوانه زنی ترک های بال دار از نوک ریزترک های اولیه می شوند. از آنجایی که مواد سنگی توزیع مختلفی از ریزترک های اولیه از نظر اندازه و جهت دارند، تحت بارگذاری دینامیکی همه ریزترک های ذاتی موجود در مواد سنگی فعال شده و رشد می کنند. اندرکنش ریزترک ها با یکدیگر و بهم پیوستن آن ها نقش مهمی در میزان خرابی تجمعی و تشکیل صفحه شکست بزرگ مقیاس در مواد سنگی دارد. روش های همگن سازی مختلفی از قبیل توزیع رقیق، موری-تاناکا، خودسازگار و پونته-کاستاندا برای محاسبه پارامترهای معادل مکانیکی به کار برده می شوند. در این مطالعه از روش همگن سازی خودسازگار (SCS) برای تعیین پارامترهای همگن سازی شده محیط معادل نمونه سنگی تحت بارگذاری فشاری دینامیکی تک محوره استفاده شده است. الگوریتم مدل خرابی توسعه داده شده در محیط نرم افزار تجاری تفاضل محدود (FLAC) کدنویسی شده است. در این مطالعه با استفاده از مدل خرابی توسعه داده شده مقاومت نمونه سنگی در شرایط آزمایش مقاومت فشاری تک محوره به ازای نرخ های کرنش مختلف و با مقادیر بالا مدلسازی و تحلیل شده است. نتایج تحلیل ها و شبیه سازی ها وابستگی مقاومت حداکثری نمونه به نرخ کرنش اعمالی را نشان می دهد. هم چنین مطابق با نتایج، با افزایش نرخ بارگذاری میزان مقاومت فشاری نمونه افزایش می یابد.

هدف اصلی این تحقیق بررسی اثر استفاده از شمع برجا بر پایداری دیواره نهایی بخش غربی معدن سرب، روی و باریت مهدی آباد برای افزایش پایداری و کاهش باطله برداری است. بنابراین، ابتدا برداشت های صحرایی در معدن انجام و هندسه دیواره معدن یاد شده در نرم افزار FLAC2D مدلسازی و دیواره در حالت های مختلف دیواره بدون اجرای شمع و با یک تا سه ردیف شمع تحلیل پایداری شده است. نتایج بررسی های انجام شده از مدلسازی دیواره در حالت بدون اجرای شمع و در زوایای مختلف نشانگر آن است که شیب 42 درجه، شیب پایدار معدن است. در مرحله بعد، 10 محل شمع با 4 طول مختلف و به فواصل 50 متر مدلسازی شده و فاکتور ایمنی دیواره محاسبه شده است. نتایج حاصل شده بیانگر آن است که اجرای شمع با طول عبوری 30 متر از پایین ترین سطح لغزش و در میانه شیب دیواره نهایی بهترین ضریب ایمنی را دارد و سبب می شود که زاویه پایدار دیواره از 42 درجه به 45/3 درجه افزایش یابد. در مرحله بعد مدلسازی ردیف دوم و سوم شمع نشان داده است که زاویه شیب دیواره نهایی با دو ردیف شمع به 46/3 درجه رسیده و با سه ردیف شمع تغییر چندانی در زاویه پایداری شیب دیواره حاصل نشده است. همچنین بررسی اثر فاصله داری شمع ها نشان داده است که با افزایش فاصله داری آن ها پایداری شیب نهایی معدن کاهش می یابد. با توجه به این که بیشتر هزینه شمع مربوط به بخش حفاری عمیق است، بررسی فنی و اقتصادی نشان داد که هزینه باطله برداری در معادن عمیق نسبت به شمع کوبی مقدار کمتری است.

با توجه به رشد روز افزون جمعیت و نیاز به ساخت زیربناهایی برای حمل و نقل سریع و آسان، ساخت تونل اهمیت ویژه ای پیدا کرده است. حفر تونل های شهری با عبور از زیر ساختمان های متعدد و به علت ترخیص تنش و ایجاد تغییر شکل های الاستیک و پلاستیک باعث ایجاد نشست هایی در سطح زمین می شود. این نشست ها در صورتی که کنترل شده نباشد به سازه های سطحی آسیب و خسارات جبران ناپذیری وارد خواهند کرد. در نتیجه پیش بینی صحیح نشست بخش مهمی از مرحله امکان سنجی ساخت تونل در مناطق شهری است. امروزه برای آنالیز و طراحی تونل ها از روش های متعددی استفاده می شود که معمولا برای تونل های شهری که در اعماق کم و در زمین های نرم اجرا می شوند، بهترین روش استفاده از روش های عددی است. بررسی اثرات حفاری بر توزیع تنش ها در اطراف تونل ها و همچنین بررسی نشست های سطحی نیز در زمین های نرم بسیار مهم است که باید بیشتر مورد توجه قرار گیرد. در این تحقیق به مدلسازی دوبعدی تونل مدرس در پروژه تونل آرش-اسفندیار-نیایش با نرم افزار پلکسیس پرداخته شده است که این تونل در منطقه سه شهرداری تهران قرار دارد. بعد از مدلسازی عددی با مدل رفتاری خاک سخت شونده، نشست های سطح زمین تعیین شده و سپس با نتایج حاصل از مدلسازی با مدل رفتاری موهر-کولمب مقایسه شده است. بر اساس بررسی های انجام شده این نتایج حاصل شد که حفاری تونل مدرس، با توجه به نتایج مدلسازی ها و انجام مقایسه با نتایج پایش های انجام گرفته، با به کار گیری روش حفر مرحله ای NATM و بهره بردن از المان های تقویت خاک همچون فورپولینگ، نیل و میکروپایل، می تواند به خوبی و به صورت کنترل شده و ایمن انجام گیرد و باید در مقاطع مشابه در تونل از این تجربه استفاده شود. همچنین استفاده از مدل رفتاری خاک سخت شونده نسبت به مدل موهر-کولمب برای مدلسازی تونل در خاک درشت دانه تهران که شرایطی مشابه خاک این تونل دارد، مناسب تر است. حداکثر نشست سطح زمین در مدلسازی با مدل رفتاری خاک سخت شونده و مدل موهر کولمب به ترتیب 23/37 و 27/04 میلی متر به دست آمده است.

انتخاب روش های استخراج تخریبی در معادن زیرزمینی مستلزم شناخت ویژگی های ژئومکانیکی توده سنگ است. شاخص قابلیت تخریب یک پارامتر کلیدی برای انتخاب روش های استخراج تخریبی است. برای ارزیابی این شاخص، روش های تجربی مختلفی ارایه شده که مبتنی بر طبقه بندی مهندسی توده سنگ است. روش تجربی لابسچر بر اساس طبقه بندی توده سنگ در پروژه های معدنی و شعاع هیدرولیکی فضای زیربرش، یکی از روش های قابل قبول در این زمینه است. در این مطالعه ویژگی های ژئومکانیکی موثر در قابلیت تخریب بر اساس داده های سطحی و زیرسطحی با استفاده از روش های زمین آماری مدلسازی شده اند. به این صورت که بر اساس روش طبقه بندی لابسچر قابلیت تخریب توده سنگ با انتخاب بلوکی با ابعاد 25×25×25 متر برآورد شد. از طرفی بر اساس منحنی تخریب لابسچر، روابط مورد نیاز برای بررسی این قابلیت بر اساس طبقه بندی توده سنگ در پروژه های معدنی و شعاع هیدرولیکی به دست آمده است. در این مطالعه داده های آنومالی شماره 12 معدن سه چاهون به عنوان مطالعه موردی بررسی شد و مدلسازی زمین آماری و وضعیت تخریب پذیری منطقه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این بررسی نشان می دهد که با در نظر گرفتن شعاع هیدرولیکی 12/5 متر، بیش از 80 درصد بلوک ها دارای قابلیت تخریب می شوند و بقیه بلوک ها در شرایط گذار قرار دارند، بنابراین نتیجه گیری می شود که منطقه مورد مطالعه دارای قابلیت تخریب مناسب برای به کارگیری روش های تخریبی است.

ویژه ای دارند. این کانی ها به دو صورت فعال کننده و پرکننده در صنایع داروسازی استفاده می شوند. باریت از جمله کانی های صنعتی مورد استفاده در صنایع دارویی، رادیولوژی و پزشکی است. این تحقیق برای بررسی امکان استفاده از ذخایر باریت استان آذربایجان غربی در صنعت دارویی کشور انجام شده است. بدین منظور نمونه هایی از معادن باریت قره بلاغ، مرانه، عبداله آباد و شاخ سفید شهرستان مهاباد تهیه و بر روی آن ها آنالیزهای XRF و مطالعات کانی شناسی انجام شد، سپس نتایج حاصل با استاندارد دارویی USP در مورد سولفات باریم مقایسه شد. بر اساس این نتایج، نمونه های تمامی معادن دارای میزان فلزات سنگین بیش از حد مجاز و درجه خلوص BaSO4 کمتر از مقدار استاندارد USP بودند. نمونه معدن شاخ سفید با عیار باریت 93/07 درصد دارای بیشترین تطابق با استاندارد یاد شده بود. در ادامه برای حصول شرایط استاندارد، بر روی نمونه باریت معدن شاخ سفید آزمایش های فرآوری بر اساس روش دنیس دبلیو. جی استون انجام گرفت. پس از انجام عملیات فرآوری محصولی با درجه خلوص سولفات باریم 99/3 درصد، چگالی 4/51 گرم بر سانتی مترمکعب و میزان فلزات سنگین کمتر از حد مجاز استاندارد دارویی حاصل شد. در مجموع با انجام چندین مرحله عملیات ساده فرآوری شامل سنگ جوری، خردایش، آسیاکنی و لیچینگ بر روی باریت های استان آذربایجان غربی، محصولی با خواص نزدیک به استانداردهای دارویی و قابل کاربرد در صنعت داروسازی، با قیمت تمام شده کمتر در مقایسه با نمونه وارداتی تولید خواهد شد.

مدار خردایش کارخانه 2 مجتمع فولاد سیرجان ایرانیان شامل آسیای غلطکی فشار بالا (HPGR) در مدار بسته با سرند تر است که محصول آن وارد آسیای گلوله ای که در مدار بسته با هیدروسیکلون و جداکننده مغناطیسی شدت متوسط قرار دارد، می شود. در این مدار از یک آسیای گلوله ای دارای قطر 5/5 متر که با سه هیدروسیکلون در مدار بسته خوراک دهی می شود، استفاده می شود. در این پژوهش افزایش کارایی مدار خردایش به کمک بهبود راندمان آسیاکنی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور تاثیر تناژ ورودی به آسیای گلوله ای بر عیار و دانه بندی کنسانتره نهایی در مقیاس صنعتی بررسی شد. همچنین تاثیر توان کشی آسیا بر دانه بندی محصول مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا از K80 برای ارزیابی کمی ابعاد ذرات استفاده شد. علاوه بر آن از یک روش جدید بر مبنای موازنه جرم برای محاسبه دبی ورودی به آسیا استفاده شد. نتایج نشان داد با افزایش تناژ ورودی به آسیا ابعاد ذرات در سرریز هیدروسیکلون و کنسانتره نهایی کاهش می یابد و علاوه بر آن با افزایش توان کشی آسیا ابعاد محصول نهایی کاهش یافت.

از جمله مشکلات فرآیند لیچینگ در محیط سولفاته به عنوان یک محیط معمول برای لیچینگ کالکوپیریت، بازیابی و نرخ انحلال پایین فرآیند به دلایل مختلف است. در این مقاله، عوامل و پارامترهای مختلفی مانند کنترل پتانسیل محلول، اثر مواد افزودنی سیلیس و اکسید روی، سرعت همزنی پالپ و در نهایت اثر دما بر فرآیند لیچینگ کالکوپیریت در محیط سولفاته بررسی شده است. برای اعتباربخشی به نتایج به دست آمده در شرایط مختلف، سطح کالکوپیریت پس از لیچینگ، با روش SEM-EDS آنالیز سطحی شد. شرایط ثابت آزمایش ها شامل غلظت سولفوریک اسید 0/4 مول بر لیتر و غلظت آهن 0/11 مول بر لیتر بوده است. بر اساس نتایج به دست آمده، تنظیم پتانسیل در محدوده 430-410 میلی ولت (پلاتین-نقره/کلرید نقره) نسبت به حالت لیچینگ بدون اعمال پتانسیل، منجر به افزایش بازیابی کالکوپیریت از 15/2 به 24 درصد در مدت زمان 24 ساعت شد. علاوه بر این، در این پتانسیل، حضور 20 گرم بر لیتر ماده افزودنی سیلیس در پالپ به واسطه حذف لایه مقاوم از سطح کالکوپیریت مطابق تصاویر SEM با دو مکانیزم سایش و برخورد، باعث افزایش بازیابی فرآیند لیچینگ تا حدود 31 درصد شد. نتایج همچنین نشان داد که اکسید روی به دلیل تشکیل یک لایه رسوب سفید رنگ بر سطح کالکوپیریت، کاهش بازیابی کالکوپیریت را به همراه داشته است. در شرایط بهینه پارامترهایی مانند محدوده پتانسیل محلول 430-410 میلی ولت، مقدار سیلیس 20 گرم بر لیتر، سرعت همزنی 850 دور بر دقیقه و دمای 90 درجه سانتی گراد، بازیابی کالکوپیریت به حدود 52 درصد (51/90 درصد) افزایش یافت.

برای موادی مانند سرب و روی است. عوامل مختلفی بر روی عملکرد و میزان عیار و بازیابی سیکلون واسطه سنگین موثر است. تحقیق حاضر در کارخانه سرب و روی لکان واقع در استان مرکزی انجام گرفت. کانسنگ مورد مطالعه حاوی گالن و اسفالریت به عنوان کانه های اصلی و مقادیری از سیلیس، کلسیت، دولومیت به عنوان کانی های باطله است. در این تحقیق پس از نمونه گیری های اولیه، آنالیز سرندی و عیارسنجی نمونه های ورودی و خروجی سیکلون واسطه سنگین در هر طبقه ابعادی انجام شد. به علت نمونه گیری در زمان های متفاوت در آزمایش ها از دو نوع خوراک با دو عیار متفاوت استفاده شده است، بنابراین 4 سری آزمایش با عوامل کارخانه در 4 دانه بندی مختلف با عیار اولیه سرب و روی به ترتیب برابر 1/1 و 4/4 درصد و سپس برای بررسی عوامل موثر از جمله چگالی، فشار ورودی و شیب، در نرم افزار DX7، 12 آزمایش در دو سطح با عیار اولیه سرب و روی به ترتیب برابر 0/5 و 3/1 درصد انجام پذیرفت. در نهایت پس از بهینه سازی مقادیر بهینه چهار عامل دانه بندی، چگالی، فشار ورودی و شیب به ترتیب 1 6/35-میلی متر، 2 کیلوگرم بر مترمکعب، 0/5 بار و 23/87 درجه به دست آمد. با اعمال عوامل بهینه به دست آمده در سیکلون واسطه سنگین عیار و بازیابی سرب به ترتیب برابر 0/81 و 76/38 درصد و عیار و بازیابی روی به ترتیب برابر 4/4 و 75/98 درصد به دست آمد.