مهندسی معدن
سال:1400 | دوره:16 | شماره:52 |تعداد مقالات:7

هدف از این تحقیق، بازیابی عناصرنادرخاکی موجود در محلول حاصل از لیچینگ نمونه غیرمغناطیسی کانسنگ آهن گزستان است. محلول مورد بررسی حاوی عناصر نادر سریم (47 میلی گرم بر لیتر)، لانتانیم (67/21 میلی گرم بر لیتر)، نیودیمیم (67/21 میلی گرم بر لیتر) و ایتریم (22 میلی گرم بر لیتر) و و ناخالصی های عمده ای از جمله آهن (III) (33/15727 میلی گرم بر لیتر)، کلسیم (33/353 میلی گرم بر لیتر) و فسفر (67/1156 میلی گرم بر لیتر) بود. غلظت عناصرنادرخاکی در محلول، در مقابل ناخالصی ها بسیار کم بود بنابراین روش های حذف آنها به ویژه آهن مورد بررسی قرار گرفت. از جمله این روش ها ترسیب جز به جز عناصر نادر، آهن و فسفات و نیز ترسیب عناصر نادر و کلسیم با افزایش دمای محلول لیچینگ و باقی ماندن یون های آهن داخل محلول بود. نتایج نشان داد این روش ها در تغلیظ بیشتر عناصر نادر خاکی موفق بودند و به ترتیب تا دو و سه برابر باعث تغلیظ آنها نسبت به میزان اولیه در محلول شدند. نتایج جذب عناصر نادر خاکی از محلول تغلیظ یافته به روش ترسیب این عناصر با افزایش دمای محلول بسیار مطلوب بود و میزان حذف آهن در این روش حدود 98 درصد به دست آمد. پس از تغلیظ محلول، آزمایش جذب به صورت ناپیوسته (Batch) با رزین کاتیونی Dowex50 WX4 بر روی محلول انجام گرفت. نتایج نشان داد بیشترین میزان بازیابی عناصر نادر سریم، لانتانیم، نیودیمیم و ایتریم بر روی رزین به ترتیب برابر 11/99، 67/98، 0/99، 27/97 درصد است.

ببسته شدن پیش از موعد معادن و توقف عملیات معدنکاری، به دلایلی غیر از اتمام ذخیره اقتصادی معدن و در اثر عوامل مختلف داخلی و محیطی هر معدن صورت می گیرد. در این تحقیق که با هدف شناسایی و تحلیل عوامل موثر بر بسته شدن پیش از موعد معدن سنگ آهن چادرملو صورت گرفت. ابتدا مدل جامع ریسک بسته شدن معدن چادرملو بر مبنای شش سری ریسک های اصلی مطابق مدل لارنس تهیه و با توجه به نظر خبرگان مقادیر احتمال و شدت به صورت اعداد قطعی محاسبه گردید. سپس با توجه به ماهیت مساله، شناسایی و رتبه بندی عوامل موثر در بسته شدن پیش از موعد معادن سطحی در قالب یک مساله سلسله مراتبی طراحی گردید. بدین منظور از روش تحلیل سلسله مراتبی فازی بهره گرفته شد. این مدل در سطح معیارها شامل چهار مولفه اصلی شامل احتمال وقوع، میزان تاثیر، عدم اطمینان تخمین و توانایی سازمان در واکنش به ریسک و در سطح آلترناتیوها شامل فاکتورهای مختلف ریسک زا در فعالیت های معدنی می باشد. محاسبه اوزان نسبی و نهایی هریک از معیارهای و عوامل ایجاد ریسک بسته شدن پیش از موعد معدن انجام گردید. نتایج مدل ریسک بسته شدن نشانگر رده بندی «متوسط» بسته شدن پیش از موعد معدن چادرملو می باشد و ریسک های زیست محیطی و اجتماعی دارای بالاترین امتیازها نسبت به بقیه عوامل می باشند. نتایج محاسبات مدل بر مبنای تحلیل سلسله مراتبی فازی، نشان می دهد که عوامل اقتصادی، زیست محیطی و فنی به عنوان اصلی ترین دلایل بسته شدن پیش از موعد معدن چادرملو است.

برنامه ریزی تولید بلند مدت در معادن روباز یک امر بسیار حیاتی در برنامه ریزی معدن می باشد و توزیع جریان نقدینگی را در سراسر عمر معدن مشخص می نماید. هدف برنامه ریزی، بیشینه کردن ارزش خالص فعلی با در نظر گرفتن همه محدودیت های عملیاتی از قبیل: شیب، آمیختن عیارهای مختلف، تولید ماده معدنی و ظرفیت استخراج است. عدم قطعیت های مرتبط با داده های مدل، نقش بسزایی در بهینه سازی برنامه های تولید بلند مدت دارند. در میان عدم قطعیت ها، عدم قطعیت عیار، سهم عمده ای را ایفا می کند. در این مقاله مدل های ترکیبی بوسیله روش آزادسازی لاگرانژی (LR)، روش آزادسازی لاگرانژی تعمیم یافته (ALR) و الگوریتم کرم شب تاب (FA) برای حل مساله برنامه ریزی تولید بلند مدت معادن روباز با فرض قطعیت و همچنین، با در نظر گرفتن عدم قطعیت عیار ارایه شده اند. الگوریتم کرم شب تاب برای به روزرسانی ضرایب لاگرانژ مورد استفاده قرار گرفته شده است. رویکردهای جدید پیشنهاد شده با نتایج روش های ترکیبی حاصل از آزادسازی لاگرانژی و آزادسازی لاگرانژی تعمیم یافته با الگوریتم ژنتیک (GA) و روش سنتی زیرگرادیان (SG) مقایسه شده اند. برای حل و اعتبارسنجی مدل به دست آمده، معدن سنگ آهن چادرملو به عنوان مورد مطالعاتی مناسب، در نظرگرفته شده است. نتایج حاصل از مطالعه موردی نشان می دهد که استراتژی ترکیبی ALR-FA می تواند راه حل نزدیک به بهینه را نسبت به روش های دیگر ارایه کند؛ بطوری که، در طول یک دوره زمان بندی دوازده ساله، میانگین ارزش خالص فعلی با استفاده از روش ترکیبی پیشنهادی %11/20 بیشتر از روش سنتی موجود است. همچنین، سرعت CPU از مدل پیشنهادی، 7/4 درصد بیشتر از دیگر روش ها حاصل شد.

برنامه ریزی تولید در معادن زیرزمینی همچنان یک فرآیند طراحی دستی است و ابزارهای مناسب برای تهیه برنامه ریزی تولید بهینه برای این معادن وجود ندارد. دستیابی به نتیجه بهینه واقعی از طریق برنامه ریزی دستی به دلیل پیچیدگی معادن زیرزمینی و مشکلات برنامه ریزی تولید در این معادن امری غیرممکن است. با توجه به افزایش روز افزون مصرف مواد معدنی از یک طرف و افزایش عمق ذخایر معدنی از طرف دیگر، تلاش برای دستیابی به روش های جامع بهینه سازی برنامه ریزی تولید در معادن زیرزمینی و علی الخصوص روش های استخراج بزرگ مقیاس با نرخ تولید بالا اجتناب ناپذیر است. از بین روش های استخراج زیرزمینی، روش استخراج تخریب در طبقات فرعی روشی متداول برای استخراج سنگ های سخت با نرخ تولید بالا می باشد و مطالعات بسیار محدودی در زمینه برنامه ریزی تولید بلند مدت برای این روش وجود دارد. در این مقاله، برای بهینه سازی برنامه ریزی تولید روش استخراج تخریب در طبقات فرعی، یک مدل جدید ریاضی با هدف بیشینه کردن ارزش خالص فعلی (NPV) ارایه شده است. محدودیت های فنی و اجرایی روش استخراج تخریب در طبقات فرعی مانند محدودیت های بازکننده ها و آماده سازی ها، ظرفیت تولید، هندسه طبقات فرعی و دسترسی به ذخیره در این مدل منظور شده اند. مدل ارایه شده بر روی یک مدل بلوکی اقتصادی اجرا و حداکثر NPV تعیین شد. مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج حاصل از روش برنامه ریزی دستی، افزایش قابل توجهی در NPV عملیات معدنکاری را نشان می دهد.

کانسار مس پورفیری درآلو در 130 کیلومتری جنوب استان کرمان و در زون متالوژنی دهج-ساردوییه واقع شده است. میزان ذخیره اقتصادی تخمین زده شده برای کانسار تا سال 1398، 294 میلیون تن با متوسط عیار مس 35/0 درصد می باشد. مطالعه شاخص های منطقه بندی در تشخیص نوع کانسار، موقعیت و تعیین عمق توده معدنی کاربرد دارد. در این مطالعه شاخص های منطقه بندی استانداردی که در شناخت وضعیت قرارگیری کانسار های مس پورفیری جهان کاربرد دارد، در کانسار مس درآلو با یکدیگر مقایسه گردیدند. از میان این شاخص ها، شاخص منطقه بندی Cu/Mo و پس از آن شاخص های (Zn) (Pb)/ (Cu) (Mo) رفتار قانونمندی در مقایسه با شاخص های دیگر از خود نشان می دهند که روند آن ها به طورر پیوسته نزولی از سطح به عمق کاهش پیدا می کنند. بر اساس مقادیر عددی شاخص منطقه بندی (Zn) (Pb)/ (Cu) (Mo) کانسار های استاندارد مس پورفیری، توده معدنی درآلو در ارتفاع مطلق 2950 تا 2750 متری و عمق هاله های زیر کانساری از ارتفاع 2750 تا 2550 متری تعیین گردید درحالی که بر اساس مقادیر عددی شاخص Cu/Mo، عمق نهایی هاله های زیر کانساری 2425 متر تخمین زده شد که البته نتایج هر دو شاخص یکدیگر را تایید و با یکدیگر همپوشانی دارند. همچنین با استفاده از قدرت تولید خطی عناصر در افق های مختلف ردیف زونالیته عناصر به صورت Mo-(V, Co)-Au-Ag-Ni-Pb-As-Sb-Cu-(Zn, Cd, Mn) از سطح به عمق محاسبه گردید به گونه ای که بیشترین مولیبدن متعلق به ارتفاع مطلق 2550 متر در عمیق ترین بخش کانسار و بیشترین مقدار روی در ارتفاع 2950 متری (سطح کانسار) ثبت شد. با برسی شاخص ها و توالی عناصر مشخص گردید که هاله های فوق کانساری شسته شده و از بین رفته اند و توده معدنی نزدیک سطح زمین قرار گرفته است.

ارایه تخمینی مطمین از جهت داری صفحه ناپیوستگی حاصل از درزه های متعلق به یک دسته درزه از اهمیت ویژه ای در مطالعات و تحلیل های مکانیک سنگ برخوردار است. روش های رایج در تعیین این جهت داری به صورت قطعی و بدون در نظر گرفتن قابلیت اطمینان موجود در محاسبات ارایه شده اند. امروزه در علوم مهندسی روش های آماری و احتمالاتی برای بررسی عدم اطمینان موجود در داده ها و همچنین اعتبارسنجی جواب ها و روش های محاسباتی، به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند و تاکید آن ها بر مشخص نمودن موارد مجهول و ناشناخته موجود در تحلیل ها می باشد. در این مطالعه روشی جدید در محاسبه صفحه ناپیوستگی حاصل از یک سری درزه متعلق به یک دسته درزه بر مبنای روش احتمالاتی شبیه سازی مونت کارلو ارایه شده است و برای بررسی آن، نتایج حاصل با روش برداری رایج مقایسه شده است. بررسی دو روش قطعی و احتمالاتی توسط تحلیل عددی المان مجزا نشان داد که روش جدید بدلیل در نظر گرفتن افزایش قابلیت اطمینان و شبیه سازی بر مبنای تمامی حالات از طریق تعیین توابع توزیع آماری و نمونه برداری تصادفی از آن ها، نسبت به روش رایج مناسب تر است. این برتری در مورد جهت داری های توسعه یافته در دو سوی مرز شبکه به طور بارز دیده می شود. همچنین بررسی تعیین جهت شیب و مقدار شیب صفحه ناپیوستگی حاصل از یک دسته درزه نشان داد که در شرایطی که قطب درزه های یک دسته درزه در یک سوی شبکه استریونت قرار-گیرند، محاسبات روش رایج از قابلیت اطمینان بیش از 98% برای جهت شیب و مقدار شیب برخوردار می باشند. در حالی که این محاسبات برای جهت داری هایی که در دو سوی مرز شبکه باشند، قابلیت اطمینان آن ها به بیش از 95% برای جهت شیب و بیش از 87% برای مقدار شیب کاهش خواهد یافت.

تونل سازی مکانیزه در سنگ سخت با چالش ها و ریسک های متفاوتی همراه است که یکی از آن ها مساله نرخ نفوذ ماشین حفار تمام مقطع و وقوع پدیده آسیاب کاری و ایجاد تراشه های حفاری در شرایط مختلف زمین شناسی و ژیومکانیکی می باشد. در شرایطی که مقاومت سنگ زیاد و میزان درزه داری آن کم باشد، نرخ نفوذ ماشین کاهش یافته و به جای تشکیل تراشه های سنگی در سینه کار تونل، سنگ اصطلاحا آسیاب می گردد. در این شرایط که آسیاب کاری نام گذاری شده است، تونل سازی با سایش و مصرف زیاد ابزار برشی و همچنین کاهش شدید راندمان عملیات حفاری همراه است. در این مقاله، مرز دو فرآیند آسیاب کاری و تشکیل تراشه بررسی می شود و معیاری برای تعیین حداقل نیروی نرمال در شرایط مختلف ژیومکانیکی که برای ایجاد تراشه لازم است ارایه می گردد. به این منظور، داده های مربوط به پروژه های تونل انتقال آب کرمان و تونل توسعه جنوبی خط 6 متروی تهران مورد استفاده قرار می گیرد. در این راستا با مقایسه مقادیر نیروی نرمال وارد بر ابزارهای برشی و نرخ نفوذ حاصل، آستانه تغییر شرایط از پدیده آسیاب کاری به تشکیل تراشه مشخص می شود. نتایج حاصل نشان می دهد مقدار نیروی نرمال لازم که باید از سوی دیسک کاتر به توده سنگ دربرگیرنده سینه کار تونل اعمال شود تا حفاری در شرایط ایجاد تراشه رخ دهد برای سنگ هایی با مقاومت فشاری متوسط، بالا و خیلی بالا به ترتیب برابر با 130، 210 و 225 کیلونیوتن می باشد. همچنین با بررسی داده های خط 6 مترو، نقش درزه داری در فراهم نمودن شرایط تشکیل تراشه بررسی گردید و نتیجه حاکی از آن بود که مرز بین آسیاب کاری و تشکیل تراشه برای سنگ هایی با مقاومت متوسط، می تواند در RQD=75% باشد. همچنین مشخص گردید که با عبور نرخ نفوذ از آستانه ای خاص، افزایش اندکی در نیروی نرمال موجب افزایش قابل ملاحظه نرخ نفوذ می شود که این موضوع افزایش راندمان و کاهش هزینه های عملیاتی را در پی دارد.