فهرست مطالب

روش های تحلیلی و عددی مهندسی معدن - پیاپی 21 (زمستان 1398)

نشریه روش های تحلیلی و عددی مهندسی معدن
پیاپی 21 (زمستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/11/22
  • تعداد عناوین: 7
|
  • کیوان خیر*، علی مرادزاده، بهزاد تخم چی صفحات 1-7

    برای اندازه گیری مقدار اشباع هیدروکربور از دو روش تفسیر نگارهای چاه پیمایی و استفاده از روش های معمول استفاده می شود. قانون آرچی یکی از اساسی ترین روش های محاسبه اشباع آب در سازند است. رابطه آرچی دارای سه پارامتر ضریب سیمان شدگی، ضریب پیچاپیچی و توان اشباع شدگی است. آرچی این سه پارامتر را بر اساس نتایج آزمایشگاهی که بر روی نمونه های ماسه سنگی انجام داده بود، تعیین کرد و به هر کدام از این پارامترها مقدار ثابتی را نسبت داد. از آنجایی که مخازن کربناته دارای بافت، شکل و توزیع حفرات مختلف هستند، نسبت دادن یک مقدار ثابت به هر کدام از این پارامترها صحیح نیست. روش های مختلفی تاکنون برای محاسبه ضریب سیمان شدگی به صورت پیوسته در مخازن کربناته ارایه شده است اما در هیچ کدام از این روش ها به تغییرات لیتولوژی از آهک به دولومیت و یا جنس سیمان توجه نشده است. در این مطالعه رابطه بین نگار چگالی و ضریب سیمان شدگی مورد بررسی قرار گرفته است. چرا که ضریب سیمان شدگی را می توان به عنوان پارامتری که در ارتباط نزدیک با چگالی است، معرفی نمود. با محاسبه چگالی ماتریکس سازند و ضریب تطابق بین چگالی و ضریب سیمان شدگی حاصل از مغزه، در نهایت رابطه ای ارایه شد که به کمک آن تغییرات ضریب سیمان شدگی با دقت 09/84 درصد محاسبه می شود.

    کلیدواژگان: ضریب سیمان شدگی، مخزن کربناته، نگار چگالی
  • طراحی و شبیه سازی دیوار تقویت شده با سپر بتنی انبار مواد منفجره در برابر بارگذاری انفجار
    محمد تاجی*، امیررضا خدابخشی صفحه 2

    حملات تروریستی با آسیب رساندن به سازه ها و زیرساخت های یک کشور می تواند صدمات مالی و جانی زیادی را نیز به بار آورد؛ بنابراین توجه به موضوع پدافند غیرعامل در ساخت سازه ها و همچنین طراحی و کنترل این سازه ها باید مدنظر قرار گیرد. یکی از مهم ترین زیر ساخت های کشور معادن هستند. در معادن حساس ترین و آسیب پذیر ترین محل در حملات تروریستی انبارهای نگهداری مواد منفجره و چاشنی ها و فتیله های انفجاری هستند. در این پژوهش انبار نگهداری چاشنی های الکتریکی با ابعاد 6.5 در 3.5 متر ابتدا در ETABS طراحی و سپس برای بررسی رفتار و میزان مقابله این دیوار در برابر بار انفجاری از برنامه اجزای محدود ABAQUS استفاده شد. دیوار برشی U شکل، با طول و ارتفاع سه متری انتخاب گردید. دیوار برشی در چهار حالت: بدون سپر و همراه با سپر محافظ 8، 10 و 15 سانتیمتری، برای مقابله با بارهای انفجاری بررسی شد. بارهای انفجاری در سه فاصله 10، 50 و 100 سانتیمتری از مرکز سپر قرار داده شد مشخص گردید که وجود سپر محافظ بتنی می تواند به شدت میزان جابجایی دیوار برشی را تا 97.4 درصد، میزان تنش دیوار برشی را تا 56.4 درصد و میزان تنش پای ستون را تا 36.7 درصد کاهش دهد و از دیوار در برابر بارهای انفجاری محافظت نماید. نتیجه بررسی نشان داد ترکیب دیوار برشی بتنی به همراه سپر محافظ، سازه ی مناسبی برای نگهداری مواد منفجره و چاشنی های انفجاری معادن خواهد بود.

    کلیدواژگان: انبار مواد منفجره، بارگذاری انفجار، دیوار برشی، سپرمحافظ بتنی، نرم افزار ABAQUS
  • عارف علیپور*، مجتبی مختاریان اصل، علی اصغر خدایاری صفحات 9-19

    برنامه ریزی زمانی استخراج بلوک های معادن روباز از کلیدی ترین تصمیم های مرتبط با این معادن است. غیرقطعی بودن برخی از پارامترها، لزوم توجه به برنامه ریزی در شرایط عدم قطعیت را ضروری ساخته است. در پژوهش حاضر ضمن بررسی اثر عدم قطعیت های رایج بر نتیجه برنامه ریزی استخراج، مقایسه ای بین برنامه ریزی قطعی و غیرقطعی استخراج بلوک های یک کانسار فرضی مس در حالت سه بعدی صورت گرفته است. برای صورت بندی مدل برنامه ریزی غیرقطعی از رویکرد بهینه سازی استوار مبتنی بر مجموعه های محدب عدم قطعیت استفاده شده است. در این مدل، ارزش اقتصادی بلوک به عنوان ضریب متغیرهای تصمیم در تابع هدف و محدودیت ظرفیت استخراج و فرآوری به عنوان مقادیر سمت راست محدودیت ها، به صورت غیرقطعی در نظر گرفته شده اند. با توجه به ماهیت روش استوار، حول مقادیر اسمی پارامترهای غیرقطعی نرخ اغتشاش و نوسانی با دامنه ثابت در نظر گرفته شده و تدابیر لازم برای کنترل و ارضای محدودیت ها در نظر گرفته شده است. در نهایت طی یک برنامه پنج ساله، خروجی مدل در حالت های مختلف، شامل زمان استخراج هر بلوک، تناژ استخراج، تناژ فرآوری و عیار متوسط هر دوره با پاسخ مدل برنامه ریزی خطی قطعی مقایسه شده است. نتایج حاصل از برنامه ریزی استوار نشان می دهد که محدوده معدن متناسب با افزایش سطح محافظه کاری کوچک تر می شود.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی استخراج بلوک، برنامه ریزی تولید، بهینه سازی استوار، عدم قطعیت جعبه ای
  • سمانه صفری*، منصور ضیائی صفحات 21-31
    تشخیص ذخایر پنهان همواره با مشکلات و محدودیت هایی مواجه است و از گذشته تاکنون روش های متعددی برای تشخیص این ذخایر به کار گرفته شده است که بیشتر این روش ها مبتنی بر بررسی زونالیته ژیوشیمیایی عناصر است. اما روش زونالیته با محدودیت هایی همراه است و کاربرد این روش نیازمند بانک اطلاعاتی قوی از ذخایر مشابه است. در این مقاله، از تلفیق روش زونالیته با روش تکینگی برای اکتشاف بی هنجاری پنهان مس پورفیری پنهان در منطقه کرور واقع در زون جبال بارز استفاده شده است. هدف از این پژوهش ارایه روش نوین در اکتشاف ذخایر پنهان است که محدودیت روش زونالیته را نداشته باشد. روش ارایه شده با ارایه عدد 2 به عنوان معیار تشخیص کانی سازی پنهان به صورت مستقل بی هنجاری پنهان را تشخیص می دهد. بدین منظور چهارصد نمونه سنگ از شبکه نمونه برداری منظم به صورت صد متر در صد متر و در امتداد خط مبنا شمالی- جنوبی برداشت شده است. تکینگی قادر به تشخیص بی هنجاری های ضعیفی است که با روش های دیگر قابل تشخیص نیست. در قسمت غربی منطقه کرور کانی سازی پنهانی وجود دارد که بی هنجاری ضعیفی در سطح نشان می دهد. نتایج اعمال روش زونالیته نشان داد این روش قادر به تشخیص این بی هنجاری در بخش غرب منطقه نیست، اما اعمال روش تکینگی بر روی شاخص زونالیته به خوبی این بی هنجاری را تفکیک می کند و نتیجه خوبی برای تشخیص بی هنجاری پنهان نشان می دهد. تکینگی شاخص زونالیته کوچک تر از 2 نشان دهنده این بی هنجاری پنهان است. داده های به دست آمده از گمانه های حفاری شده در منطقه نیز درستی نتایج این روش را تایید می کند.
    کلیدواژگان: تکینگی شاخص زونالیته، بی هنجاری پنهان، کرور، جیرفت
  • رامین رحیمی*، علی اکبر عبدالله زاده صفحات 33-42

    تیکنرها از واحدهای کلیدی در کارخانه های فرآوری مواد معدنی هستند و برای جداسازی جامد از مایع استفاده می شوند. در پژوهش حاضر الگوی اختلاط فازهای پالپ و آب زلال در کانال مخلوط کننده موسوم به ایداک و تاثیر تغییر دبی بر فرآیند رقیق سازی قبل از ورود به چاهک خوراک در تیکنرهای مس میدوک با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی بررسی شده است. مطالعه رفتار سیالات با استفاده از مدلسازی معادلات پیوستگی و ناویر- استوکس توسط نسخه 5/14 نرم افزار فلوینت انجام شده است. برای اعمال شرایط جریان آشفته از تابع کتابخانه ای k-ԑ و برای مطالعه جریان چند فازی از مدل اختلاط استفاده شده است. در این مطالعه رقت ورودی به چاهک خوراک توسط شبیه سازی صورت گرفته در شرایط عملیاتی کارخانه با دبی متوسط 45/605 مترمکعب بر ساعت، 51/19 درصد به دست آمده که تخمین قابل قبولی از وضعیت موجود است. در ادامه با تغییر دبی، نحوه اثرگذاری این پارامتر بر رقت پالپ ورودی به چاهک خوراک تعیین شده است. در شرایط افزایش دبی به 700 مترمکعب بر ساعت، میزان رقت به 51/28 درصد افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: تیکنر، مس میدوک، خود رقیق سازی، دینامیک سیالات محاسباتی، چاهک خوراک
  • فردیس نخعی، مهدی ایران نژاد*، سیما محمدنژاد صفحات 43-58
    ذرات ریز پیریت در حضور کانی های آهن دار مانند مگنتیت و هماتیت، به طور کامل توسط جداکننده های مغناطیسی بازیابی نمی شوند و فلوتاسیون معکوس روشی موثر برای کاهش سولفور از کنسانتره جداکننده های مغناطیسی است. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر متغیرهای عملیاتی بر عملکرد ستون فلوتاسیون در فرآیند سولفورزدایی از کنسانتره آهن و بهینه سازی شرایط عملیاتی، برای دستیابی به بیشینه بازیابی سولفور همراه با کمینه اتلاف آهن است. بدین منظور با انجام 45 آزمایش در قالب طراحی آزمایش هایCCD ، تاثیر عوامل عملیاتی مهم نظیر سرعت ظاهری گاز، ارتفاع کف، میزان کلکتور و کف ساز، درصد جامد و pH پالپ برای دستیابی به هدف، مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از تاثیر عوامل معنادار و تحلیل واریانس آنها، شرایط عملیاتی بهینه برای دستیابی به مقادیر بیشینه کارآیی پیش بینی شد. با اعمال شرایط بهینه عملیاتی (gr/t 150= کلکتورPAX ، gr/t 200= کف سازMIBC ، 9/4= pH، cm/s 6/1= هوای ورودی، 30= درصد جامد،  cm 20= ارتفاع کف)، میزان عیار سولفور کنسانتره و بازیابی آهن در سطح اعتماد 95 درصد به ترتیب برابر 08/0 و 98 درصد به دست آمد.
    کلیدواژگان: فلوتاسیون ستونی، طراحی آزمایش، عملکرد فرآیند، متغیرهای عملیاتی، کنسانتره آهن، مدار سولفورزدایی
  • لیلا امینی*، غلامحسین شمعانیان، مجید عظیم محسنی صفحات 59-67

    آلومینیم و ترکیبات شیمیایی مربوط به آن معمولا از کانسنگ بوکسیت به روش بایر و شستشو توسط NaOH تولید می شوند. این فرایند به طور عمده به مقدار آلومینا و سیلیکا وابسته است. بنابراین، شاخص مدول (نسبت Al2O3 به SiO2) به عنوان معیاری برای کیفیت کانسنگ بوکسیت به کار می رود. این شاخص فاقد پشوانه آماری است و قادر به کنترل داده های خارج از رده نیست. در این مقاله، شاخص کیفیت بوکسیت (BQI) به عنوان معیار جدیدی برای ارزیابی کیفیت کانسنگ معرفی شده است. برای ارزیابی توانایی این شاخص، از داده های زمین شیمیایی معدن بوکسیت جاجرم استفاده شد. معدن بوکسیت جاجرم با 22 میلیون تن کانسنگ کشف شده، بزرگ ترین معدن بوکسیت ایران است. مقدار حد شاخص BQI در این معدن 197/0 است. این شاخص از قابلیت خوبی در شناسایی مناطق کانی سازی بر مبنای پتانسیل اقتصادی برخوردار است. شاخص BQI قادر به کنترل داده های خارج از رده و آشکار ساختن رابطه بین متغیرها است که از مهم ترین ویژگی های این شاخص محسوب می شود.

    کلیدواژگان: بوکسیت، جاجرم، شاخص مدول، شاخص کیفیت بوکسیت، داده های خارج از رده
|
  • Keyvan Khayyer *, Ali Moradzadeh, Behzad Tokhmchi Pages 1-7

    There are two approaches for measuring hydrocarbon saturation; well log interpretation and usual developed formulas. Archie’s equation is one of the most fundamental equations for water saturation calculation. Archie’s equation includes three factors Cementation factor, tortuosity and saturation exponent. Archie determines those factors based on lab results in sandstone and provides fixed value for them. Carbonate reservoirs have variety of texture, shape and distribution of pores, therefore mentioned factors, especially cementation are not considered constant. Several methods are presented for calculation of cementation factor continuously. In none of these methods, the Change in the lithology type and conversion of limestone to dolomite is not considered. In this study the relation between cementation factor and density log was examined. Because cementation factor can be defined as a parameter that have a close relation with density. By calculating matrix density and accordance factor between matrix density and cementation factor from core’s analysis, the log will be generated that estimate the variation of cementation factor around the borehole. The regression of calculated values with the core data is 84.09 percent, that shows this method is useable for calculation the cementation factor in carbonate rock.

    Keywords: Cementation factor, Carbonate reservoir, density
  • Design and Simulation of reinforcement Wall with concrete shield against Blasting Loads in the Explosives Storage
    Mohammad Taji *, Amirreza Khodabakhshi Page 2

    SummaryTerrorist attacks could cause serious destruction and death by damaging to buildings and infrastructures. One of the most vulnerable mine structures are storages containing explosives, detonator caps and Detonation fuse. In this study a 6.5 x 2.5 storage of electrical caps is designed by ETABS firstly. Then its wall is modeled in finite element commercial software ABAQUS in order to investigate its behavior and resistance under blast loads. The U-shaped shear wall type with dimensions of 3x3 meter is chosen for this wall, and the wall is considered in 4 conditions: with 8, 10 and 15 cm protective shield and without protective shield. Blast loads are positioned in 10, 50 and 100cm distance of center of the shield. The results show that in the existence of the shear wall, displacements of the shear wall, shear stress of the wall and stress at the base of the column decreases up to 97.4%, 56.4% and 36.7% respectively. It’s concluded that reinforcement of shear walls with protective shields provides sturdy structures in order to store explosives and detonator caps in mines.IntroductionIf an explosion takes place outside of these detonator caps and detonation fuses, the of the blast wave effect could cause a blast at explosives inside the storage and lead to a great damage. Hence, it’s important to study these effects on this kind of structures. In this study, a 3.5x6.5 storage of electrical cap, whose walls are designed as U-type shear walls protected by concrete shield. In order to investigation behavior of the wall and the effectiveness of the shield against blast loads, a wall with dimensions of 3x3 is modeled in ABAQUS under 4 distinct conditions: with various 8, 10 and 15 cm shield and without shield. Methodology and ApproachesTo design the walls, the software ETABS is used, and finite element commercial software ABAQUS, which has great ability to solve explicit dynamic problems, is employed to simulate the behavior of walls and shields under blast loads. Results and ConclusionsBy protecting the wall against blast loads, Concrete shield was able to reduce the displacement of the wall, stress of the wall and stress at the base of the column up to 97.4%, 56.4 and 36.7 respectively. Besides, it keeps explosives and detonator caps inside the storage safe by degrading the energy of the outside blast wave.

    Keywords: Explosives storage, Blast loads, Shear Wall, Concrete Shield, ABAQUS Software
  • Aref Alipour *, Mojtaba Mokhtarian Asl, AliAsghar Khodaiari Pages 9-19

    The block extraction sequence is among the most challenging and important issues that should be regarded through whole mining operations to reach the maximum profit amount. Such Open-pit Production Scheduling problems can be solved under either deterministic or non-deterministic states. This study aims to model the problem applying robust counterpart linear optimization which uses the box set based counterpart. Block economic value, as the objective function coefficient and operational capacity, as the constraints coefficients, are considered as uncertainty sources. Exact mathematical modeling using CPLEX solver, is applied to solve the box counterpart. The model, which was solved in deterministic and uncertain conditions, terminated in results with some differences in scheduled plans.

    Keywords: Open-pit, Production scheduling, Uncertainty, Robust optimization, Box counterpart
  • Samaneh Safari *, Mansour Ziaii Pages 21-31
    Evaluation of zone dispersed mineralization from blind mineralization in active and inactive mines are the main challenges in mining geochemistry. In this research a new model has been presented for detection of anomaly by integration of singularity and zonality methods. This method show the depletion and enrichment of vertical zonality index in study area. Singularity of vertical zonality index was mapped in Kerver2. Results show west of this area is blind mineralization.
    Keywords: Singularity of zonality index, Blind mineralization, Kerver
  • Ramin Rahimi *, Aliakbar Abdollahzade Pages 33-42

    Thickeners are the key units in the hydrometallurgical processing operations and used to separate solids from liquids. In this research, the pattern of mixture of the pulp and clear water phases in a mixing duct known as E-DUC was calculated through CFD, and the effect of flow rate changes and solids content of the input feed on dilution before the feed well was studied. Fluid dynamics were studied by modeling continuity and Navier-Stokes equations in Fluent version 14.5. The k-ε library function was used to apply turbulent flow conditions and the mixture model was used to study multiphase flows. The flow rate and solids content of the feed under the factory’s operational conditions were 605.45 m3/h and 25%, respectively. In this study, dilution of the feed flowing into the feed well was calculated to be 19.51 using simulations under operational conditions, which was an acceptable estimate of the existing dilution. Afterwards, by changing the flow rate of the feed, the effect of this parameter on dilution of the pulp input to the feed well was determined. By increasing the flow rate to 700 m3/h dilution levels rose to 28.5 respectively.

    Keywords: Thickener, Meiduk copper complex, self-dilution, computational fluids dynamics, feed well
  • Fardis Nakhaei, Mehdi Irannajad *, Sima Mohammadnejad Pages 43-58
    Fine particles of pyrite are not recovered completely by magnetic separators in presence of iron ores such as magnetite and hematite. Reverse flotation is an effective method to reduce sulfur from magnetic separators concentrate. The aim of this study is to investigate the effect of operational variables on flotation column performance in desulphurization process from iron concentrate and to optimize operational conditions for the sake of achieving the maximum sulfur recovery with the minimum iron waste. To do so, by conducting 45 tests, based on a central composite design (CCD), the effect of important operational factors including gas flow rate, froth depth, slurry solids percent, frother/collector dosage and pH was considered. The iron ore sample was collected from magnetic separators concentrate stream of Gole Gohar iron ore complex with d80 equal to 90µm. Sulfur and total Fe contents of the sample were found to be 0.48% and 63.3%, respectively. Optimized operational conditions were predicted to obtain the minimum and maximum values for concentrate and tailing sulfur grades respectively via the use of significant factors and variance analysis. Based on the results of ANOVA, the optimum values of column operation parameters were 150 gr/t of PAX, 200 gr/t of MIBC, 20 cm froth depth, 1.6 cm/s of air flow rate, pH of 4.9 and a solid concentration of 30%. By applying operational optimum conditions, concentrate sulfur grade at significant level of 95%, tailing sulfur grade and iron recovery were equal to 0.08%, 34% and 98%, respectively.
    Keywords: Flotation Column, Iron Ore, Desulphurization, Optimization, Experimental Design, Operational Variables, Process Performance
  • Leila Amini *, GholamHossein Shamanian, Majid Azim Mohseni Pages 59-67

    SummaryThe Module Index (MI = Al2O3/SiO2) is a criterion for determining the ore quality in bauxite deposits. Despite of wide use of the MI, it can not provide reliable criteria for determining of the ore quality due to less statistical attention to outlier data. In this paper, we have introduced the Bauxite Quality Index (BQI) as a new criterion for determining of the bauxite ore quality. We used geochemical data of the Jajarm bauxite deposit to evaluate the ability of the mentioned index. The BQI could be able to classify the ore zones based on the ore quality and economic importance. The BQI would be control the outlier data and reveal relationship between the variables, which are the most important characteristics of this index.IntroductionBauxite is the most important source of aluminum. The quality of bauxite ore depends on mineral composition of the ore which has been calculated by the Module index (Al2O3/SiO2 ). This paper introduced more comprehensive bauxite quality index (BQI) than the MI, using multivariate statistical analysis. We apply geochemical data of the Jajarm bauxite deposit to evaluate the ability of the BQI. Methodology and ApproachesThe BQI is determined based on factor analysis of geochemical data of the Jajarm bauxite deposit. We investigate the relationships between ore quality and alumina-silica contents using the MI and BQI. Then, the economic potential of the ore zones is evaluated by either MI and BQI. Finally, the correlation coefficients of the different parameters are calculated, and the all obtained results are compared and discussed. Results and ConclusionsThe Bauxite Quality Index (BQI) is a new suggested criterion for determination of bauxite ore quality. This criterion reveals hidden relationships of Al2O3 and SiO2 with other variables and outlier data. Comparison of the MI and the BQI indicates that the BQI is more reliable than the MI in recognition of the high grade ore bodies. x.

    Keywords: Bauxite, Jajarm, Module Index, Bauxite Quality Index (BQI), Outlier data