فهرست مطالب

مهندسی معدن - پیاپی 49 (زمستان 1399)

فصلنامه مهندسی معدن
پیاپی 49 (زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/01/17
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمود عبدالهی*، محمدرضا خالصی، ابوالفضل دانش، وحید طهماسبی صفحات 1-11

    در این تحقیق امکان بهبود عملکرد مدار فلوتاسیون کارخانه فاز یک مجتمع مس سونگون مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا پایش عملکرد مدار انجام شد. در این مرحله مشخص شد قسمت عمده افت مس در مرحله فلوتاسیون اولیه در ابعاد بزرگتر از 106 و کوچکتر از 38 میکرون رخ می دهد. عیار سنجی کنسانتره نهایی در روز های مختلف نشان داد افت عیار مس در نتیجه افزایش عیار آهن است. انجام مطالعات کانی شناسی حضور حداکثری کانی باطله پیریت در کنسانتره نهایی را اثبات کرد که افزایش عیار آهن را توجیه می کرد. بررسی های میدانی مدار فلوتاسیون نشان داد اشکالات فنی زیادی در مدار وجود دارد که فرایند فلوتاسیون را تحت تاثیر قرار می دهد. وجود لوله های قطور در سطح سلول شستشو مجدد، عدم استفاده از الگوی متعارف توزیع آب شستشو و پاشش آب شستشو بصورت جت از جمله این اشکالات است. اندازه گیری pH در نقاط مختلف مدار نشان از افت pH به زیر 11 و آبران شدن پیریت داشت. اندازه گیری متغیر های عملیاتی در مدار نشان داد نرخ آب شستشو و نرخ هوا دهی مورد استفاده در مدار به ترتیب بیشتر و کمتر از مقادیر پیشنهادی توسط محققان و طراحان بود. با توجه به ایرادات مشخص شده در مرحله بررسی عملکرد، آزمون های آزمایشگاهی در دو مرحله با استفاده از سلول فلوتاسیون مکانیکی و سلول فلوتاسیون ستونی طراحی و انجام شد. تنظیم نرخ هوا دهی و نرخ آب شستشودر مقیاس آزمایشگاهی در بازه های پیشنهادی توسط محققان، در حالت غیر بهینه بهبود 3 درصدی عیار و 10 درصدی بازیابی را به دنبال داشت.

    کلیدواژگان: بررسی عملکرد، فلوتاسیون ستونی، سونگون، مس
  • ابوالفضل هفت آبادی، شکرالله زارع*، حمید سلطانیان، یاسر پورمظاهری صفحات 13-24

    شکست هیدرولیکی مبتنی بر استفاده از سیال پایه آبی گوارگام با ویسکوزیته مناسب، به دلیل مزایای منحصر به فرد آن مانند هزینه های ارزان و ظرفیت حمل پروپانت، به عنوان یک راه حل مناسب برای استخراج نفت و گاز طبیعی از مخازن شناخته شده است. با این وجود، عدم آگاهی از شکستگی های این مخازن، استفاده از آن را در شرایط عملیاتی به چالش کشیده است. بنابراین، هدف از این مطالعه بررسی تاثیر نرخ تزریق سیال در فشار شکست و هندسه شکستگی های ایجاد شده است. برای دست یابی به این اهداف، یک سری آزمایش شکست هیدرولیکی بر روی نمونه سنگ های آهکی، با استفاده از سیال پایه آبی گوارگام انجام شد. به منظور بررسی تاثیر نرخ تزرق سیال، فناوری سی تی اسکن نیز برای توصیف پارامترهای هندسی شکستگی به کار گرفته شد. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که با افزایش نرخ جریان سیال تزریق شده از 1 به 6 میلی لیتر در دقیقه، فشار شکست و بازشدگی شکستگی افزایش می یابد. با افزایش حجم سیال مصرفی، زمان شکست کاهش پیدا می کند. یافته های این مطالعه نشان می دهد که نرخ جریان پایین گوارگام می تواند یک شبکه شکستگی به هم پیوسته بهتری نسبت به نرخ جریان بالاتر ایجاد کند.

    کلیدواژگان: شکست هیدرولیکی، سیال گوارگام، فشار شکست، نرخ تزریق، سی تی اسکن
  • هادی فتاحی*، فرشاد ملک محمودی صفحات 25-37
    به هنگام بررسی پایداری تونل ها، از مدل ها و روابطی کمک گرفته می شود که دارای متغیرهایی هستند که نمی توان آن ها را قطعی فرض کرد. یکی از راه های در نظر گرفتن عدم قطعیت پارامترهای سنگ و خاک، استفاده از روش ها و توزیع های آماری متغیرها است. در حال حاضر برای مقابله با عدم قطعیت ، از روش های احتمالاتی و قابلیت اعتماد استفاده می شود. در این پژوهش سعی شده است با بهرهگیری از روابط فرم بسته ریاضی، برای تحلیل پایداری تونل از سه تابع حالت حدی که عبارت است از: کشش پیچ سنگ، ناحیه پلاستیک شدگی تونل و همگرایی تونل استفاده شود. همچنین جهت بدست آوردن احتمال شکست و شاخص قابلیت اعتماد از سه روش قابلیت اعتماد مرتبه اول، قابلیت اعتماد مرتبه دوم و شبیهسازی مونتکارلو استفاده شده که مجموعهی این تحلیلها در نرم افزار RT انجام گرفته است. نتایج این تحلیل ها نشان می دهد که روش های قابلیت اعتماد دارای قابلیت بالایی در تحلیل احتمالاتی مسایل مربوط به تحلیل پایداری تونل را دارند و این متودولوژی می تواند برای تحلیل احتمالاتی سایر مسایل صنعت تونلسازی نیز بکار گرفته شود.
    کلیدواژگان: تحلیل پایداری تونل، نرم افزار RT، روش قابلیت اعتماد مرتبه اول، روش قابلیت اعتماد مرتبه دوم، شبیه سازی مونت کارلو
  • شهاب اسدپور، پرویز پورقهرمانی*، جواد وظیفه مهربانی، حسین عبادی صفحات 37-48
    تاثیر کانی های رسی در عملکرد فلوتاسیون با ساخت نمونه های تصنعی برای انواع رس در درصد های مختلف به طور گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفته است اما تاثیر ترکیب رس ها در یک کانسنگ و یا بررسی تاثیر رس های موجود در خود کانسنگ مطالعه نشده است. حضور ترکیب کانی های رسی در خوراک کارخانه تغلیظ مس سونگون باعث مشکلات متفاوتی از جمله کاهش عیار و بازیابی کنسانتره نهایی می شود. بدیهی است که درک رفتار رس ها در عملکرد فلوتاسیون این کانسنگ می تواند گام موثری در امکان بهبود عملیات کارخانه در هنگام مواجه با خوراک های با درصد رس بالا باشد. لذا جهت بررسی تاثیر کانی های رسی بر عملکرد فلوتاسیون کانسنگ مس سونگون، رفتار فلوتاسیون دو نمونه رس دار با درصد رس متفاوت در بخش رافر بررسی شد. نتایج بدست آمده برای دو نمونه ی رس بالا با محتوی ایلیت 46/10درصد، کایولینیت 36/2 درصد و مسکویت 62/6 درصد و رس پایین با محتوی ایلیت 12/6 درصد، کایولینیت 2 درصد و مسکویت 3/11 درصد مشخص کرد که در نمونه رس پایین اندازه حباب ها کاهش یافته است و همچنین کف، حاوی ذرات با ارزش کمتری است که نهایتا موجب کاهش بازیابی این نمونه به دلیل نرمه پوشی کانی های مس با مسکویت شده است. در طرف مقابل، کاهش قابل توجهی در عیار و بازیابی نمونه رس بالا علی رغم حجم کف پایین مشاهده نشد و مشخص شد کانی ایلیت (با درصد موجود در کانسنگ مذکور) تاثیری در فلوتاسیون مس ندارد. با بررسی تاثیر میزان کانی های رسی بر عملکرد فلوتاسیون مشخص شد که افزایش مقدارکانی های رسی به بیش از 10 درصد ویسکوزیته پالپ را بشدت افزایش می دهد. در ادامه با افزایش مقدار کایولینیت به 20 درصد وزنی تعداد حباب های با اندازه بزرگ کاهش یافت و کف بی ر نگ شد و موجب کاهش بازیابی از 25/81 به 43/71 درصد و عیار از 38/5 به 05/2 درصد گردید.
    کلیدواژگان: کانی های رسی، فلوتاسیون مس، ویسکوزیته، عملکرد کف
  • ابراهیم فرخ* صفحات 49-66
    اجرای یک پروژه زیرزمینی پیچیده با حجم حفاری زیاد ممکن است چندین سال وقت بگیرد. زمان حفاری اغلب به صورت تجربی و بر اساس تجربیات کارشناسان کنترل پروژه، برآورد می شود. در چنین پروژه هایی روش اجرا عموما به صورت متعارف یعنی روش چالزنی و آتشکاری است. برای تسریع در روند عملیات اجرا، تعدادی جبهه کار پیشروی به صورت همزمان وجود دارد. برآورد حداقل زمان اجرایی در چنین شرایطی با توجه به اینکه گزینه های مختلفی برای انتخاب جبهه کارهای فعال برای پیمانکار وجود دارد، بسیار مشکل است و نیاز به یک شبیه سازی کامپیوتری دارد که در آن گزینه های مختلف به صورت تصادفی انتخاب و در نهایت زمان های تکمیل پروژه با هم مقایسه شوند تا بتوان زمان بهینه و ترتیب حفاری بهینه را تعیین کرد. در این مقاله ویژگی های مهم تاثیر گذار در بهینه سازی عملیات اجرایی یک پروژه زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفته است که مرتبط با دو مرحله اساسی پروژه شامل طراحی و اجرا است. مهمترین این ویژگی ها شامل ویژگی های تاثیرگذار زمین شناسی، کلاس های سیستم نگهداری و احجام و تعداد اجزاء مربوطه، زمان چرخه عملیات حفاری، زمان بهینه تکمیل تمام اجزاء پروژه بر اساس پیش شرط های حفاری آنها، گزینه های مختلف پیش رو برای حفاری آنها، و بهینه سازی چرخه عملیات و تعداد ماشین آلات در حین اجرا برای کاهش تاخیرات است. در ادامه ضمن معرفی تعدادی روش و رابطه جدید برای برآورد ویژگی های یاد شده، کاربرد آنها برای برآورد زمان کمینه اجرای پروژه و کاهش تاخیرات حین اجرا برای یک پروژه زیرزمینی بزرگ در سنگاپور به صورت خلاصه ارایه شده است.
    کلیدواژگان: چالزنی و آتشباری، چرخه عملیات حفاری، تخصیص ماشین آلات، بهینه سازی عملیات
  • علی مرادزاده*، فرشاد ژولیده سر، فرامرز دولتی ارده جانی صفحات 67-88

    روش وارون سازی توام گرادیان متقاطع به عنوان یک روش بسیار مفید برای کاهش غیر یکتایی و همچنین رفع نقص های موجود در مدل های حاصل از وارون سازی مجزا محسوب می شود. این روش در حین داشتن این مزایا دارای معایبی است. بطوریکه الگوریتم روش وارون سازی توام مبتنی بر گرادیان متقاطع زمانی که ابعاد مسئله بزرگ باشد به کندی اجرا می شود و در بعضی مواقع به کل قابل اجرا نیست. در این مقاله به منظور رفع این نقص، روش فضای داده بکار گرفته شده و الگوریتم بر این مبنا در محیط نرم افزار متلب کد نویسی شده است. به منظور بررسی کارایی کد، یک مدل مصنوعی حاوی سه مکعب با ابعاد و عمق های مختلف بکار گرفته شد. در ابتدا داده های گرانی و مغناطیس حاصل از این مدل مصنوعی با کد نوشته شده مدل سازی پیشرو تهیه شد و سپس با اضافه نمودن نوفه تصادفی بصورت مجزا و در فضای داده و بصورت سه بعدی وارون سازی شدند. در ادامه، الگوریتم بهبود یافته وارون سازی توام و توسعه داده شده در محیط متلب مبتنی بر گرادیان متقاطع با اعمال قید همواری برای وارون سازی توام سه بعدی داده ها استفاده شد. نتایج به دست آمده بهبود های قابل توجهی در مدل های حاصل در یک شرایط مساوی را ایجاد کرد. این بهبود ها هم از جنبه تعیین موقعیت و گسترش عمقی مدل مصنوعی و هم از جنبه قابلیت اجرای کد با این تعداد پارامتر مدل بود. پس از تایید نتایج، الگوریتم مذکور برای وارون سازی توام و سه بعدی داده های گرانی و مغناطیسی برداشت شده از محدوده هماتیتی اطراف معدن جلال آباد زرند (استان کرمان) به منظور نمایش کارایی الگوریتم در وارون سازی داده های مغناطیسی محدوده مذکور بکار رفت. مقایسه مدل های حاصله با نتایج حفاری موید صحت کار و کارایی بالای این الگوریتم، حتی زمانی که با کمبود داده مواجه هستیم، می باشد.

    کلیدواژگان: میدان پتانسیل، تشابه ساختاری، غیریکتایی مدل، وارون سازی توام، گرادیان متقاطع
  • محمدباقر فتحی، سجاد چهره قانی، فرشاد نژادشاه محمد* صفحات 89-101

    توسعه صنایع و نیاز به مواد معدنی باعث شده است تا واحدهای معدنی ظرفیت های تولید سالیانه بالاتری را در برنامه تولید خود قرار دهند. تولید در سطوح بزرگ مقیاس نیازمند مدل های برنامه ریزی تولیدی است که اهداف و محدودیت های عملیاتی واقعی و کارآمدی را در ترکیب خود قرار دهند. وجود پارامترهای مختلف موثر در طراحی و ارتباط تنگاتنگ آن ها در موفقیت عملیات استخراج معادن تخریب بلوکی، مسایل زمان بندی تولید این معادن را پیچیده کرده است. در این تحقیق با معرفی محدودیت طول مدت فعالیت دهانه تخلیه و تعداد دهانه تخلیه فعال در هر دوره از عمر معدن به کنترل مناسب از چگونگی شروع و گسترش استخراج از دهانه های تخلیه در محدوده معدن تخریب بلوکی پرداخته شد و نتایج آن در زمان بندی تولید بررسی گردید. بدین منظور مدل های MILP با استفاده از نرم افزار MATLAB توسعه و در ادامه در محیط نرم افزار CPLEX مدلهای مربوطه حل گردید. اجرای مدل ها بر روی 109 دهانه تخلیه که در طی 13 سال وارد مدل زمان بندی تولید شدند نشان داد مدل های MILP پیشنهادی ضمن کنترل فعالیت دهانه های تخلیه، سعی در افزایش حداکثر بهره وری اقتصادی طرح دارند به نحوی که حداکثر اختلاف درNPV محاسبه شده در راستاهای مختلف پیشروی تخریب 16% می باشد که خود این عامل نشان می دهد مدل به خوبی تابع هدف مساله را رعایت می کند. همچنین نتایج زمان بندی تولید برای دهانه تخلیه 65 نشان داد که در راستای SN این دهانه تخلیه در دوره 1 و با عمر 3 سال وارد زمان بندی تولید شده و بنابراین در هرسال 33% از تناژ آن استخراج می شود. این در حالی است که در راستای NS این دهانه تخلیه در دوره 8 و به صورت کامل در 1 دوره استخراج شده است. بنابراین طول عمر دهانه های تخلیه نیز تابعی از تناژ و عیار آن دهانه تخلیه و راستای پیشروی استخراج است.

    کلیدواژگان: مدت زمان فعالیت دهانه تخلیه، تعداد دهانه تخلیه فعال، زمان بندی تولید، روش تخریب بلوکی
|
  • M. Abdollahy *, Mohamadreza Khalesi, Abolfazl Danesh, Vahid Tahmasebi Pages 1-11

    In this study, the feasibility of improving the flotation circuit performance of a phase 1 of Sungun copper plant was investigated. For this purpose, circuit performance was first monitored ., It was found that in the rougher stage the some copper exists in fractions greater than 106 and smaller than 38 microns was lost. Final concentrate analysis taken on different days showed that the copper grade decreased due to the iron content increasing. Mineralogical studies also confirmed the maximum presence of pyrite in the final concentrate. Field surveys of the flotation circuit showed that there are many technical problem in the circuit that affect on the flotation process. These drawbacks including the presence of thick tubes at the surface of the re-cleaner cell, the lack of a standard pattern of wash water distribution and jet spraying. Measurement of pH in different points of the circuit showed a decrease of pH below 11 and so hydrophobicity of pyrite caused. Measurement of operating variables in the circuit showed that the wash water rate and gas rate used in the circuit were higher and lower than the values suggested by the researchers and the designer, respectively. Due to the deficiencies identified in the performance evaluation phase, laboratory tests were designed and performed in two stages using mechanical flotation cell and column flotation cell. Adjusting the gas rate and the wash water rate at the laboratory scale at the intervals suggested by the researchers resulted in the increase in 3% grade and 10% recovery.

    Keywords: performance investigation, Column flotation, Sungun, copper
  • Abolfazl Haftabadi, Sh. Zare *, Hamid Soltanian, Yaser Pourmazaheri Pages 13-24

    Hydraulic fracturing based on the use of guar gum water-base fluid with appropriate viscosity has been recognized as a viable solution for extracting oil and natural gas from the reservoir due to its unique benefits such as low cost and proppant carrying capacity. However, the lack of knowledge of reservoirs fractures has challenged field applications. Therefore, the purpose of this study was to investigate the effect of fluid injection rate on fracture pressure and geometry of fractures. To achieve this goal, a series of hydraulic fracturing experiments were performed on limestone rock samples using a guar gum water- base fluid. To investigate the effect of fluid injection rate, CT scan technology was also used to describe the geometric parameters of the fracture. The results of experiments show that with increasing fluid flow rate injected from 1 to 6 ml/min, breakdown pressure and fracture opening increase. As the volume of consumed fluid increases the breakdown time decreases. The findings of this study reveal that low guar gum-flow rates can create a better inter- connected fracture network than higher flow rates.

    Keywords: hydraulic fracturing, guar gum fluid, breakdown pressure, injection rate, CT scaning
  • Hadi Fattahi *, Farshad Malekmahmoudi Pages 25-37
    Traditional deterministic evaluation of geotechnical problems has long been considered insufficient since the uncertainties inherently associated with geotechnical materials cannot be considered explicitly. This is especially so for underground problems where not only the properties of rocks or soils but also the in situ stress conditions cannot be accurately estimated. This requires the development of reliability analysis for tunnelling problems. System reliability analysis of tunnelling problems is illustrated by using an iterative closed-form formulation for a circular tunnel reinforced by end-anchored rockbolts. Three performance functions, namely,the mobilized tensile force in the rockbolt, the maximum displacement and the plastic zone size of the tunnel, are considered. İn this paper, the RT software is applied to an iterative closed-form solution for a circular tunnel reinforced by rockbolts, which was proposed by Bobet and Einstein (2011). The developed surrogate models were implemented into the first-order reliability method (form), second order reliability method and Monte Carlo Simulation (MCS) to evaluate the stability of tunnels reinforced by rockbolts.
    Keywords: Stability Analysis of Tunnels, RT Software, Monte Carlo Simulation, First Order Reliability Method, Second Order Reliability Method
  • Shahab Asadpour, Javad Vazifeh Mehrabani, Hussien Ebadi Pages 37-48
    The influence of clay minerals on flotation performance has been extensively studied by making synthetic samples with different percentages of clays but the impact of a mixture of clays in an ore and the effect of available clays on the ore itself has not been studied. The presence of a combination of clay minerals in the feed of the Sungun Copper Concentration Plant causes various problems such as reduction of grade and recovery of final concentrate. It is evident that understanding the behavior of clays in flotation performance of this ore can be an effective step in improving plant operation for feeds with high percentages of clays. Therefore, in order to investigate the influence of clay minerals on the flotation performance of Sungun ore, the flotation behavior of two samples with different clay percentages was investigated in the rougher flotation step. The obtained results indicated that for the sample with low clay content, 6.12% of illite and 2% of kaolinite, there is a reduction in the recovery and froth bubble size. On the other hand for the sample with high clay content, 100.46% of illite and 2.36% kaolinite, the volume of froth decreased but there was not reduction in the final recovery. Illite had no effect on flotation process and observed difference was related to the percentage of muscovite mineral in two samples (6.62% and 11.13% for high and low clay samples, respectively). Increasing clay minerals to more than 10% increases pulp viscosity. The addition of kaolinite by 20% by weight reduced the number of large bubbles and discolored the foam, reducing the recovery from 81.25 to 71.43% and grade from 5.38 to 2.5%.
    Keywords: Clay Minerals, Copper flotation, Viscosity, Froth performance
  • Ebrahim Farrokh * Pages 49-66
    Large and complex underground projects comprise of many excavation parts and require a relatively long construction period. Design and construction of such projects need a thorough analysis of many information including borehole logs, cycle time, requirements of equipments, the arrangement of multiple excavation faces along the project’s time-line, and the arrangement of equipment allocation among multiple faces. The result of this analysis should yield an optimum construction time and the required strategies to manage this period. This paper explains some methods to conduct such analyses to evaluate a geological model, the details of a cycle time, the strategy to evaluate the total construction time and its optimum value, and the strategy to optimize the equipment allocation. The results of these methods are beneficial for the projects’ engineers to reach to a better evaluation in the design phase of a project (e.g. bidding time) and to plan a better construction management strategy during the construction phase.
    Keywords: Drilling, Blasting, cycle time, equipment allocation
  • Ali Moradzadeh *, Farshad Joulidehsar, Faramarz Doulati Ardejani Pages 67-88

    Cross-gradient based joint inversion method is one of the very useful methods for reduction of non-uniqueness and elimination of lacks of reconstructed models using separate inversion. This method have also some deficiencies against its advantages. It needs too much time when the dimension of problem is large and sometimes it's not runnable. In this paper data space method, as a fast procedure for inversion of some matrices in inversion process, was represented and cross-gradient based joint inversion algorithm supported by this method was developed in MATLAB software. To investigate the capability of code, a synthetic model include three cubes with various dimensions and depth extend was used. At first the calculated gravity and magnetic anomalies of this synthetic model were separately inverted using data space inversion method. Then these synthetic gravity and magnetic data were jointly inverted using the improved 3D inversion algorithm along with smoothness constraint. The obtained results showed significant improvements in the output model with the same conditions of separate data inversion. These improvements were in delineation of location and depth estimating aspects and also capability of code performance to recover such number of model’s parameters. After validating of results, the proposed routine was applied for 3D joint inversion of the gravity and magnetic data of one Hematite area around Jalalabad iron mine in Zarand city (Kerman province). Comparison of the inversion results with those obtained by drilling, validates correctness and ability of the presented algorithm even when we encounters with deficiency of data.

    Keywords: potential field, Structural Similarity, non-uniqueness, joint inversion, cross-gradient
  • Mohammadbagher Nejad Shahmohammad, Sajjad Chehreghani, Farshad Nejad Shahmohammad * Pages 89-101

    Industrial development and their requirement for mineral caused the mines to put higher annual production capacities in their production plans. Large-scale production requires production planning that use the realistic and efficient operational objective and constraints into models. According to various effective parameters in the planning and their relation in the successful operation of block caving complicated the scheduling of such mines. In this study, by introducing drawpoints activity period constraints and the number of active drawpoints in each period of mine life is researched the control of the start period of drawpoints and the caving process in the mining area. For this purpose, the MILP model has been developed using MATLAB and solved in CPLEX software. Implementation of these models on 109 drawpoints on 13 periods of mine life showed that the proposed MILP models controlled drawpoints activity and maximize economic productivity. The resulted showed that the maximum difference in NPV calculated in different directions is 16%, so the models respected the objective function. The results of production scheduling for the drawpoint 65 showed that in SN direction start period was 1 and the lifetime 3 years, so 33% of its tonnage is drawn every year. However, in the NS, the start period was 8 and lifetime was 1 period; therefore, the activity period of the drawpoints related to the tonnage and grade and also the direction of caving.

    Keywords: drawpoints activity period, number of active drawpoints, production scheduling, Block Caving