فهرست مطالب

فهرست شکل‌ها……………………………………………………………….ی
فهرست جدول‌ها……………………………………………………………….م
فهرست علایم و نشانه‌ها……………………………………………………..ن

فهرست مطالب

فصل اول

در سال‌های اخیر توسعه روزافزون فعاليت‌هاي كشاورزي و صنعتي و افزايش قابل توجه حجم فاضلاب‌هاي شهري موجب آلودگي منابع آب، خصوصا رودخانه‌ها گشته است. ورود پساب‌هاي صنعتي سبب افزايش دما، مواد آلي و معدني، و تركيبات خطرناك فلزات سنگين در آب شده و اين امر علاوه بر آلودگي محيط‌زيست آبزيان، سبب برهم خوردن تعادل تركيبات موجود در آب نيز مي‌گردد. با توجه به مشكلات كمي و كيفي منابع آب كشور و واقع شدن ايران در منطقه خشك و نيمه‌خشك و رويارويي با بحران‌هاي كم آبي، تدوين برنامه‌هاي مديريت كيفي براي كليه منابع آبي، راهكاري ضروري و غير قابل اجتناب در جهت حفاظت و بهره‌برداري پايدار از منابع آبي است.
با ظهور فناوري نوين اطلاعات و استفاده از رايانه، شاهد تحولي شگرف در تمامي علوم هستيم. در حقيقت رايانه به همراه ساير فناوري‌هاي پيشرفته، راه را براي ظهور روش‌هاي هوشمند فراهم كرده است. از آنجايي كه فرآيندها و پديده‌هاي موجود در مهندسی به متغيرهاي بسياري وابسته هستند و بين اجزاء هم روابط پيچيده‌اي حاكم است، لذا روش‌های هوشمند به عنوان يك ابزار بسيار قدرتمند در شبيه‌سازي موضوعات مختلف علوم مهندسي از جمله مهندسی معدن می‌توانند راهگشا باشند. با استفاده از اين روش‌ها، داده‌هاي مربوطه را به شبكه آموزش داده و سپس اين روش‌ها كار پيش‌بيني و شبيه‌سازي را با دقت مطلوب انجام خواهند داد[ ].
در سال‌های اخير، در کارهاي معدني و علوم زمين شناسي، به علت وجود ابهامات زياد كوشش زيادي در استفاده از هوش مصنوعی شده است. به عنوان مثال؛ بررسي‌هاي ژئوشيميايي به همراه عيار و تناژ آن¬ها با استفاده از شبکه‌هاي عصبي مصنوعی، طبقه¬بندي مواد ارگانيکي رسوبي، عددي کردن داده‌هاي ژئوشيميايي در سنگ‌هاي آتشفشاني و طبقه‌بندي آن¬ها با استفاده از شبکه‌هاي عصبي مصنوعي ، تعيين ويژگي‌هاي آکيفر با استفاده از شبکه‌هاي عصبي مصنوعی، تعيين ويژگي‌هاي مواد ناخالص در معدن سنگ آهک با استفاده از شبکه‌هاي عصبي پسخور ، استفاده از شبکه عصبي مصنوعی براي يافتن موقعيت نهشته‌ها، تخمين عيار و ذخيره و مقايسه نتايج حاصله از کريجينگ و شبکه عصبي مصنوعی و منطق فازی، کارهاي پيش بيني در معدن اشاره نمود.
به طور كلي مدل‌سازي يكي از ابزارهاي مناسب براي تصميم‌گيري و پيش‌بيني پديده‌هاي محيط زيستي مي‌باشد كه اغلب به صورت مدل‌هاي مفهومي با روابط رياضي بيان مي‌شوند. فرآيندها و پديده‌هايي كه در سيستم‌هاي محيط‌زيستي وجود دارد و مهندسين محيط‌زيست با آن در ارتباط هستند، اغلب دو خصوصيت عمده دارند: 1- وابسته به متغيرهاي زياد هستند، 2-روابط بسيار پيچيده‌اي بين اجزا وجود دارد كه تحليل آن را بسيار مشكل مي‌نمايد. اين مشكل همواره باعث خطا در دقت و صحت پيش‌بيني مدل‌هاي مرسوم مي‌شود. هوش مصنوعی از جمله روش‌هاي پيشرفته و نوين در شبيه‌سازي مي‌باشد كه امروزه در تمام علوم مهندسي به عنوان يك ابزار قوي در شبيه‌سازي پديده‌هايي كه تحليل مفهومي آن‌ها با مشكل مواجه است، كاربرد بسياري پيدا كرده است؛ در اين روش داده‌هاي مشاهده‌اي به مدل آموزش داده مي‌شود و پس از آموزش مدل با دقت مناسب كار پيش‌بيني و شبيه‌سازي را انجام مي‌دهد.
1-2-تعریف مسأله
پساب¬های معدنی که در اثر فعالیت¬های معدن‌کاری سولفیدی و زغال سنگ پدید می¬آید از جمله آلاینده¬های زيست‌محيطي جبران ناپذیر می¬باشد. در این میان پساب¬های اسیدی به علت کاهش میزان pH محیط سبب انحلال بیشتر فلزات سنگین شده و با انتقال آب به درون آب¬های سطحی و زیرزمینی اطراف معادن، باعث آلودگی آن¬ها می¬شود[ ، و ]. آلودگی زيست‌محيطي به این شکل در دراز مدت پس از تعطیلی معدن نیز موثر می¬باشد. یکى از مواد مزاحم و مشکل¬ساز در امر بازسازی معادن سولفیدی، پیریت موجود در باطله¬های فلزی و احیانا غیرفلزی مى‌باشد که در اثر اکسیداسیون و وجود رطوبت و آب کافى تولید اسید سولفوریک نموده و محیط دمپ را اسیدی مى¬نماید[ و ].
1-2-1-پساب اسیدی معدنی
فعالیت¬های استخراجی معادن مهم‌ترین عامل آلودگی آب¬های زیرزمینی و سطحی به شمار می-روند. استخراج معادن سبب کاهش کیفیت آب شده و بسیاری از مشکلات زیست¬محیطی را سبب می-گردند[ ]. از مشکلات مرتبط با عملیات معدنی، پساب¬های اسیدی معدن اهمیت اساسی داشته و چنانچه این پساب¬های اسیدی که حاوی غلظت¬های بالای آهن، سولفات و اسیدیته می¬باشند به داخل منابع آب-های سطحی و زیرزمینی راه پیدا کنند سبب آلودگی این آب¬ها می¬شوند[ و ].
اکسید شدن کانی¬های سولفیدی و تولید اسید سولفوریک به عنوان یک اثر منفی و نامطلوب عملیات معدنی شناخته شده است[ ]. اسید تولید شده حاوی کانی¬های محلول و فلزات مختلف به منابع آب¬های سطحی و زیرزمینی راه یافته و ضمن آلودگی آن¬ها موجب آلودگی خاک¬ها نیز می¬شود[ و ].
اگرچه فرآیند اکسید شدن پیریت و سایر کانی¬های سولفید فلزی در حضور هوا غیر قابل اجتناب است؛ اما مطالعه کانه¬ها و کانی¬های باطله، جنبه¬های هیدرولوژیکی، و طرح معدن‌کاری می¬تواند در طراحی یک عملیات معدنی که کمترین اثرات زیست¬محیطی را به همراه داشته باشد کمک موثری نماید[ و ].
اثرات زیست¬محیطی مخرب که از پساب¬های اسیدی معدن نتیجه می¬شوند، به دلیل مدیریت ضعیف در طول طراحی، توسعه، عملیات و بسته شدن کارهای معدنی و همچنین به دلیل فهم ناصحیح از پساب¬های اسیدی معدن در گذشته می¬باشد[14].

اکسید شدن پیریت و تولید اسید در یک معدن زغال‌سنگ

اکسید شدن پیریت و تولید اسید در یک معدن زغال‌سنگ

کلیات…………………………………………………………………….. 1
1-1-مقدمه……………………………………………………………… 2
1-2-تعریف مسأله……………………………………………………… 3
1-2-1-پساب اسیدی معدنی………………………………………… 4
1-2-2- منشاء پساب‌های اسیدی معدن……………………………. 4
1-2-3- واکنش‌های اکسیداسیون و تولید اسید……………………. 6
1-2-4- عوامل موثر بر نرخ اکسید شدن پیریت…………………….. 8
1-2-5- اثرات زیست محیطی پساب‌های اسیدی معدن…………. 8
1-3-مروری بر پیشینه مطالعات انجام شده………………………. 11
1-4- ضرورت انجام تحقیق…………………………………………… 18
1-5-اهداف تحقیق…………………………………………………… 19
1-6-سازماندهی پایان نامه………………………………………… 19

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل دوم

یکی از مهم‌ترین گام‌های اساسی در حل مسائل پیچیده فرآیند تصمیم‌گیری می‌باشد که عوامل مختلفی در آن دخالت دارند. در سال‌های اخیر با پیشرفت فناوری رایانش نرم ، راه‌حل‌هایی برای حل این مشکل ارائه شده است و سیستم‌های هوشمندی طراحی شده‌اند که فرآیند قضاوت در مسائل پیچیده را برعهده دارند. مواد خام و اولیه‌ی یک سیستم هوشمند، تجارب گذشته و اطلاعات کارشناسی موجود در رابطه با آن مسئله است. اطلاعات ورودی که در رابطه با حل مسائل پیچیده به کار می‌روند دارای دو مؤلفه تجربی و مفهومی می‌باشند، که مؤلفه تجربی در برگیرنده‌ی یک پایگاه اطلاعاتی بر پایه‌ی داده می‌باشد و مؤلفه مفهومی‌‌دربرگیرنده یک پایگاه اطلاعاتی بر پایه‌ی ادراک می‌باشد[ ]. منظور از اطلاعات بر پایه‌ی داده، اطلاعاتی می‌باشد که از طریق مشاهده‌ها و داده‌های تجربی بدست می‌آیند و منظور از اطلاعات بر پایه‌ی ادراک نظرات کارشناسی و اطلاعات انسان‌های خبره است. رایانش نرم، نسل جدیدی از سیستم‌های تلفیقی هوشمند را ارائه کرده است که با تلفیق شبکه‌های عصبی مصنوعی و سیستم‌های فازی، تخمین جواب و بهینه سازی مسائل پیچیده را انجام می‌دهد و عاملی که باعث منحصر به فردی این سیستم‌ها شده بکارگیری حوزه دانش بشری و کارشناسی به عنوان اطلاعات ورودی برای تحلیل سیستم‌ها است. سیستم‌های استنتاج عصبی-فازی تطبیقی ( انفیس) نمونه‌ای از این سیستم‌های تلفیقی هوشمند می‌باشد که در این فصل به تفضیل در مورد آن بحث خواهد شد. برای معرفی شبکه انفیس نیاز به بررسی منطق فازی و شبکه‌های عصبی مصنوعی می‌باشد که به اختصار معرفی می‌شوند و سپس شبکه انفیس چند خروجی به تفضیل شرح داده می‌شود.
2-2-منطق فازی
2-2-1-تئوری فازی از دیدگاه ریاضی
یک مجموعه فازی، تعمیم یک مجموعه کلاسیک است که اجازه می‌دهد تابع عضویت هر مقداری را در بازه‌ی[0،1] اختیار کند. به عبارت دیگر تابع عضویت یک مجموعه کلاسیک فقط می‌تواند دو مقدار صفر و یک داشته باشد در حالی که تابع عضویت یک مجموعه فازی، یک تابع پیوسته در محدوده‌ی [0،1] است. بنابراین مجموعه فازی، مجموعه‌ای با یک تابع عضویت پیوسته است[ ].
در مجموعه کلاسیک A، یک عضو می‌تواند یا کاملاً عضو آن مجموعه باشد یا کاملاً در آن مجموعه وجود نداشته باشد. تابع عضویت این مجموعه برای اعضا مقدار یک و برای غیر اعضا مقدار صفر را بر می‌گرداند. این مقادیر صفر و یک را مقادیر عضویت می‌نامیم. پس در یک مجموعه‌ی کلاسیک اعضا فقط می‌تواند دو مقدار بگیرند به نحوی که:
(2-1)
را تابع عضویت می‌نامند. مجموعه A از لحاظ ریاضی معادل تابع عضویت بوده و بنابراین با معلوم بودن ، مجموعه A نیز معلوم خواهد بود[ ].
2-2-2-سیستم استنتاجی فازی
سیستم‌های استنتاج فازی سیستم‌هایی هستند که پدیده‌های غیر قطعی و نامشخص را توصیف می‌کنند. در سیستم‌های عملی سؤال کلیدی این است که چگونه می‌توان دانش بشری را در چهار چوبی مشابه مدل‌های ریاضی رابطه‌مند کرد[ و ]. به طور کلی آنچه که یک سیستم فازی انجام می‌دهد، همین تبدیل است بنابراین سیستم‌های فازی، سیستم‌هایی مبتنی بر دانش یا قواعد می‌باشند[59]. قلب یک سیستم فازی یک پایگاه دانش بوده که از قواعد اگر-آنگاه فازی تشکیل شده است(شکل2-1).

سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی
سيستم استنتاج فازي ابزاري براي رابطه‌بندي نگاشت يك ورودي به يك خروجي است. چنين فرآيندي بوسيله منطق فازي و ابزارهاي آن انجام مي‎شود. منطق فازي و بطور خاص سيستم‎هاي استنتاج فازي در سال‌هاي اخير كاربردهاي فراواني در زمينه‎هاي مختلف علوم و مهندسي داشته است‎[ ، ، ، و ]. مجموعه‌هاي فازي، توابع عضويت، عملگرهاي منطقي و قوانين اگر- آنگاه مولفه‎هاي فرآيند سيستم استنتاج فازي هستند. ساختار اصلي سيستم استنتاج فازي بر اساس مدلي است كه مشخصات ورودي را به توابع عضويت ورودي، تابع عضويت ورودي را به تعدادي قانون مشخص، قوانين را به مجموعه‌اي از مشخصات خروجي، مشخصات خروجي را به توابع عضويت خروجي و تابع عضويت خروجي را به يك خروجي تك ارزشي يا تصميمي ‌وابسته به خروجي نگاشت مي‎كند. دو نوع كلي سيستم‎هاي استنتاج فازي عبارتند از: نوع ممداني [ ] و نوع سوگنو[ ]. اين دو نوع سيستم شباهت‌هاي بسياري با هم دارند. دو بخش اصلي فرآيند فازي كه شامل فازي‎سازي ورودي‎ها و اعمال عملگرهاي فازي است در اين دو نوع سيستم كاملاً مشابه هستند و تنها تفاوت اصلي بين آن‌ها در اين است كه توابع عضويت خروجي در سيستم سوگنو به صورت خطي هستند. سيستم نوع سوگنو اين قابليت را دارد كه در ايجاد مدل‌هاي فازي از روش‌هاي تطبيقي در آن استفاده شود. به اين ترتيب مدل‌هاي تطبيقي فازي مي‎توانند ايجاد شوند. سيستم استنتاج فازي از الگوريتم‌هاي آموزشي تطبيقي شبكه‎هاي عصبي مصنوعی سود مي‎برد و معمولاً به اختصار انفیس ناميده مي‎شود[ ]. با استفاده از مجموعه‌اي از داده‎هاي ورودي و خروجي انفیس قادر است سيستمي ‌فازي بنا كند كه پارامترهاي توابع عضويت ورودي و خروجي آن با استفاده از يك الگوريتم انتشار برگشتي يا تركيبي از الگوريتم انتشار برگشتي و روش حداقل مربعات بخوبي تنظيم شوند. در بخش بعدي ساختار رياضي انفیس تشريح خواهد ‎شد.
2-4-1 -ساختار رياضي انفیس
شکل (2-6) ساختار انفیس را كه شامل دو ورودي، چهار قانون و يك خروجي در مدل فازي سوگنو است، نشان مي‎دهد. جهت سهولت فرض مي‎شود كه در اين مدل به ازاي هر ورودي دو تابع عضويت وجود دارد[ ].

سیستم استنتاج فازی-عصبی تطبیقی…………………………… 20
2-1-مقدمه……………………………………………………………. 21
2-2-منطق فازی……………………………………………………… 22
2-2-1-تئوری فازی از دیدگاه ریاضی……………………………….. 22
2-2-2-سیستم استنتاجی فازی………………………………….. 23
2-2-3-سیستم استنتاجی فازی خالص………………………….. 25
2-2-4-سیستم استنتاج فازی ممدانی…………………………… 25
2-2-5-سیستم استنتاج فازی تاکاگی-سوگونو و کانگ …………26
2-3-شبکه‌های عصبی مصنوعی…………………………………. 27
2-3-1-آموزش شبکه عصبی مصنوعی………………………….. 29
2-4-سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی…………………… 30
2-4-1 -ساختار رياضي انفیس…………………………………… 31
2-5-سیستم استنتاجی عصبی-فازی تطبیقی چند خروجی. .35
2-5-1-عملیات آموزش سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی چند خروجی……………………………………………………………. 36
2-5-2-پارتیشن بندی شبکه……………………………………. 38
2-5-3- خوشه بندی کاهشی…………………………………. 39
2-5-3- فازی میانگین – c ا……………………………………….40
2-6-جمع ‌بندی…………………………………………………. 41

فصل سوم

كانسار مس پورفيري سرچشمه در استان كرمان و در طول جغرافيايي 55 و 530 شرقي و عرض جغرافيايي 58 و 290 شمالي و در ارتفاع 2600 متري از سطح دريا واقع گرديده است. اين معدن در 160 كيلومتري جنوب غرب كرمان و 50 كيلومتري جنوب غرب رفسنجان و در مجموعه ارتفاعات بند ممزار – پاريز از توابع اين شهرستان قرار دارد و راههاي دسترسي به معدن از طريق جادههاي آسفالته كرمان – رفسنجان – شهربابك، كرمان – رفسنجان – پاريز – سيرجان ميباشد[ ]. موقعيت جغرافيايي كانسار مس سرچشمه در شکل (3-1) نشان داده شده است. قسمت اعظم سرچشمه از آندزیت-بازالت پیروکلاستیک و کنگلومرا-ماسه سنگ و… تشکیل شده است [ و ]. معدن مس سرچشمه به علت قرار گرفتن در مناطق كوهستاني، داراي زمستان¬هاي سرد و برفگير و بادخيز و تابستانهاي ملايم و معتدل ميباشد. ميزان ريزشهاي جوي بين 300 تا 550 ميليمتر در سال گزارش شده است؛ و غالباً در فواصل زماني آذر ماه تا فروردين ميباشد كه يكي از پر بارانترين زير حوضههاي غرب تا جنوب غرب كرمان محسوب ميگردد. درجه حرارت هواي منطقه از 35 + درجه سانتيگراد در تابستان و 20 – درجه سانتيگراد در زمستان متغير است. منطقه به علت كوهستاني بودن حدود 3 الي 4 ماه در سال پوشيده از برف است. بادخيزي منطقه در زمستان در جهت جنوب-جنوب غربي و در تابستان در جهت شمال-شمال شرقي مي‌باشد. سرعت باد در اين ناحيه گاهي تا 100 كيلومتر در ساعت ميرسد. شيب توپوگرافي شديد منطقه و نزولات جوي فراوان باعث فرسايش شديد و ايجاد درههاي عميق شده كه خود بر شدت عوارض توپوگرافي ميافزايد [ و ].3-2- تاريخچه معدن مس سرچشمه
كانسار مس سرچشمه يكي از مهم‌ترين كانسارهاي مس و موليبدن پورفيري و روباز جهان است كه بر روي كمربند مسي قرار دارد؛ كه در اثر برخورد صفحات ايران و عربستان و همزمان با، بالا آمدن محلولهاي گرم كانهدار ناشي از فعاليتهاي دروني زمين حدود 25 ميليون سال قبل در امتداد رشته كوه زاگرس ايجاد شده است. اين كانسار به صورت روباز استخراج ميشود. منطقه كاني سازي شده سرچشمه، محدوده بيضي شكل با ابعاد حدود 1300 × 1200 متر ميباشد.
آخرين اطلاعات و آمار داده شده توسط كارشناسان درباره ذخيره معدن بصورت زير است[107]:
-مس: ذخيره كل محاسبه شده 079،327،224،1 تن کانسنگ مس با عیار متوسط 69/0% از پله 2600 متر تا 2000 متر با عيار حد 2/0% میباشد.
– موليبدن: ذخيره محاسبه شده527،200، 812 تن کانسنگ مولیبدن با عیار متوسط 27/0%میباشد.

محل‌های نمونه برداری و موقعیت معدن مس سرچشمه

محل‌های نمونه برداری و موقعیت معدن مس سرچشمه

معرفی و خصوصیات کلی معدن مس سرچشمه………… 42
3-1- مشخصات عمومي معدن مس سرچشمه………….. 43
3-1-1- موقعيت جغرافيايي و شرايط اقليمي كانسار پورفيري مس سرچشمه……………………………………………………… 43
3-2- تاريخچه معدن مس سرچشمه……………………….. 44
3-4- كاني سازي در معدن مس سرچشمه ………………..45
3-5-مطالعات انجام شده بر روي سد باطله معدن مس سرچشمه………………………………………………………. 45
3-5-1- احداث سد باطله………………………………………. 46
3-5-2-هيدرولوژي منطقه……………………………………….. 47
3-6-باطله‌هاي معدن مس سرچشمه………………………… 48
3-6-1-مقدمه…………………………………………………….. 48
3-6-2-سايت معدني سرچشمه……………………………… 50
3-6-3- نمونه برداری و روش‌های صحرایی………………….. 51
3-7-جمع‌بندی…………………………………………………… 54

فصل چهارم

محيط زيست مجموعه بسيار عظيم و در هم پيچيدهاي از اجزا و عوامل فعال گوناگوني است كه بر اثر يك روند و تكامل تدريجي موجودات زنده و اجزاي سازنده سطح زمين شكل گرفته است. اين مجموعه كه از آب، هوا، انرژي، حيات زيستي و غيره تشكيل شده است، طبيعت و كليه موجودات زنده را در برگرفته، بر فعاليتهاي انسان تأثير ميگذارد و در ضمن از آنها متأثر ميشود. شرایط پساب معدنی بعد از معدنکاری به عنوان یک منبع آلودگی معرفی شده است [ ]. علاوه بر این باطله¬های تولید شده توسط شست و شوی مس غالبأ مشکلات زيستمحيطي عدیده¬ای را مطرح می¬کند که اکسیداسیون پیریت و پساب اسیدی تولید شده به عنوان یک دلیل عمده آلودگی مطرح شده است. حضور غلظت بالایی از آهن، SO4-2 و pH پایین، غلظت متغیر از فلزهای سمی‌در آب، اکسیداسیون پیریت و تولید پساب اسیدی از مهم‌ترین فرآیندهایی است که داخل باطله¬های معدن مس سرچشمه و کارخانه فرآوری در استان کرمان اتفاق میافتند [ ].

معدنکاری ذخایر مس پورفیری، کانیهای سولفیدی را در معرض هوازدگی سطحی قرار میدهد و هوازدگی شیمیایی را تسریع میسازد [ و ]. از هوازدگی و اکسایش کانیهای سولفیدی سنگهای معدنی پساب اسیدی تشکیل میشود. جریان پساب اسیدی در سطح زمین تحت شرایط اسیدی و اکسیدی، باعث افزایش غلظت Fe, Cu, Cd, Ni, Mn, Zn, Cr, Sb,… و آنیون سولفات میشود [ و ]. غلظت بالای فلزات و pH پایین مانع حیات اکثر جانداران آبزی است. تنها تعدادی از گونههای باکتری، قارچ و جلبک با این شرایط سازگار و قادر به ادامه حیات هستند. غلظت بالای یون سولفات باعث رشد باکتریهای اسید دوست میشود [ ، و ]. بر اساس بررسیهای صورت گرفته به علت ترکیب شیمیایی پیچیده و متغیر پساب اسیدی و همچنین تأثیر عوامل فیزیکی، اندازهگیری مقادیر pH در آب رودخانه، معتبرترین شیوه بررسی تأثیرهای پساب اسیدی معدن بر روی حیات آبزیان است [ ].
کاهش pH در محیط آبی معادن سولفیدی و در نتیجه انحلال بسیاری از عناصر مسمومیتزای سنگین، اکوسیستم طبیعی آبزیان را مختل کرده و مانع از رشد و تکثیر آنها میشود [127 و ]. آبهای سطحی در محدوده معدن مس سرچشمه تحت تأثیر عوامل مختلف، pH متفاوتی دارند. pH روانابهای بالا دست محدوده معدنکاری قلیایی و در داخل معدن اسیدی است[127]. بررسی تأثیر دمپهای باطله در تولید پساب اسیدی معدن مس سرچشمه عوامل متعددی را در تغییر pH پسابها و در نتیجه تغییر ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی آنها برمیشمارد[ و ]. عواملی نظیر ترکیب بیشترین سنگهای باطله هر دمپ (اسیدی یا قلیایی)، مدت زمان انباشت آنها و در نتیجه شدت هوازدگی کانیهای سولفیدی، میزان بارندگی و در نتیجه تغییر آبدهی پساب و میزان شستشوی کانیهای هوازده، فعالیتهای بیولوژیکی و انسانزاد و فوگاسیته اکسیژن از جمله این فاکتورها هستند[ ]. بر طبق قانون هنری با کاهش دمای محیط، انحلال گازها در آب افزایش میابد. انحلال بیشتر اکسیژن و افزایش قدرت اکسیدکنندگی آب و انحلال گازهای SO2 و CO2 بویژه در فصول سرد و پرباران از دیگر دلایل کاهش pH آب است. بنابراین تغییر دمای سالانه در محدوده 15- تا 32+ در منطقه سرچشمه و در نتیجه تغییر مقدار گازهای محلول در آب یکی از عوامل مهم تغییر pH آب‌های معدن است[ ]. تحرک عناصر مسمومیتزای سنگین در محیط آبی بخش مهمی‌از چرخه ژئوشیمیایی در معادن سولفیدی است که مهمترین نقش در انتقال عناصر بر عهده pH است. تجمع آبهای سطحی در پشت دامپهای باطله معدن مس سرچشمه و در نتیجه زهکشی تدریجی سنگهای باطله، باعث شسته شدن عناصر از خلال سنگهای هوازده باطله میشود[ ].

پساب خروجی از معدن، کدر و حاوی ذرات معلق آهن

پساب خروجی از معدن، کدر و حاوی ذرات معلق آهن

مدلسازی و آنالیز نتایج………………………………………… 55
4-1-مقدمه……………………………………………………… 56
4-2- پیش‌بینی فلزات سنگین در پساب اسیدی معدن با استفاده از مدل سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی چند متغیره……………………………. 64
4-2-1-معیارهای ارزیابی عملکرد مدل………………………. 66
4-3-نتایج حاصل از سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی چندخروجی…………………………………………………… 66
4-4-رگرسیون خطی………………………………………… 78
4-4-1-رگرسیون خطی چندگانه…………………………… 79
4-5-نتایج حاصل از رگرسیون خطی چندگانه……………. 80

فصل پنجم

5-1-نتیجه گیری کلی………………………………………. 88
5-2-پیشنهادات……………………………………………… 91
منابع………………………………………………………….. 92

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست اشکال

شکل ‏1 1 -اکسید شدن پیریت و تولید اسید در یک معدن زغال‌سنگ………………………………………………………..6
شکل ‏1 2-میکروگراف الکترونی از باکتری تیوباسیلوس فرواکسیدان……………………………………………………..7
شکل ‏1 3-آلودگی آب‌های سطحی درغرب ویرجینیا………………………………………………………….9
شکل ‏1 4-مرگ ماهیان بر اثر تخلیۀ پساب اسیدی معدن حاصل از معادن رومانی در رودخانۀ دانوب…………………………………………………………….9
شکل ‏1 5-آلودگی آب‌های سطحی توسط پساب اسیدی حاصل از معادن زغال سنگ در غرب پنسیلوانیا……………………………………………………….10
شکل ‏2 1-ساختار یک سیستم فازی………………………..23
شکل ‏2 2-ساختار سه سیستم استنتاجی فازی………….24
شکل ‏2 3-سیستم فازی ممدانی……………………………25
شکل ‏2 4-سیستم فازی TSK……ا………………………….26
شکل ‏2 5-ساختار يك نرون مصنوعي………………………..27
شکل ‏2 6-ساختار نمونه انفیس در مدل فازي سوگنو……..30
شکل ‏2 7-ساختار دیگری از انفیس………………………….33
شکل ‏2 8-سیستم استنتاجی عصبی-فازی تطبیقی چند خروجی مدل سوگنو مرتبه با یک ورودی و سه خروجی………………………………………….36
شکل ‏3 1-موقعیت جغرافیایی کانسار مس سرچشمه……43
شکل ‏3 2-سد باطله در معدن مس پورفیری سرچشمه…..45
شکل ‏3 3-محل معدن مس سرچشمه و رودخانه شور…….50
شکل ‏3 4-محل نمونه‌برداری رودخانه شور…………………..51
شکل ‏3 5-محل‌های نمونه برداری و موقعیت معدن مس سرچشمه……………………………………………………….53
شکل ‏4 1-رسوب سولفات مس و آهن مس سرچشمه……57
شکل ‏4 2-رسوب کانی‌های ثانویه سولفات مس و آهن……57
شکل ‏4 3-کلوئیدی شدن پساب و انحلال سولفیدها……….58
شکل ‏4 4-کلوئیدی شدن پساب و انحلال سولفات در پساب فرعی…………………………………………………………….58
شکل ‏4 5-پساب خروجی از معدن، کدر و حاوی ذرات معلق آهن………………………………………………………………60
شکل ‏4 6-رسوبات بی‌شکل پوشاننده پساب و رسوبات آهن در حواشی آن…………………………………………………………………60
شکل ‏4 7-روند تغییرات غلظت(ppm)آلاینده‌های فلزی از بالادست به پایین دست روخانه شور………………………………………………………………62
شکل ‏4 8 -توابع عضویت به دست آمده توسط مدل MANFIS-GP..ا………………………………………………………………68
شکل ‏4 9-توابع عضویت به دست آمده توسط مدل MANFIS-SCM..ا…………………………………………………………….69
شکل ‏4 10-توابع عضویت به دست آمده توسط مدل MANFIS-FCM..ا……………………………………………………………70
شکل ‏4 11-همبستگی بین مقادیر اندازه گیری شده و پیش‌بینی شده مس توسط مدل MANFIS-SCM الف) مجموعه داده‌های آموزشی، ب) مجموعه داده آزمون………………………………………………………………72
شکل ‏4 12-همبستگی بین مقادیر اندازه گیری شده و پیش‌بینی شده آهن توسط مدل MANFIS-SCM الف) مجموعه داده‌های آموزشی، ب) مجموعه داده آزمون……………………………………………………………….73
شکل ‏4 13-همبستگی بین مقادیر اندازه گیری شده و پیش‌بینی شده منگنز توسط مدل MANFIS-SCM الف) مجموعه داده‌های آموزشی، ب) مجموعه داده آزمون………………………………………………………………..75
شکل ‏4 14-همبستگی بین مقادیر اندازه گیری شده و پیش‌بینی شده روی توسط مدل MANFIS-SCM الف) مجموعه داده‌های آموزشی، ب) مجموعه داده آزمون…………………………………………………………………75
شکل ‏4 15-مقایسه بین اندازه گیری و پیش‌بینی شده Cu با استفاده از مدل MANFIS-SCM برای مجموعه داده‌های آزمون…………………………………….76
شکل ‏4 16-مقایسه بین اندازه گیری و پیش‌بینی شده Fe با استفاده از مدل MANFIS-SCM برای مجموعه داده‌های آزمون…………………………………….76
شکل ‏4 17-مقایسه بین اندازه گیری و پیش‌بینی شده Mn با استفاده از مدل MANFIS-SCM برای مجموعه داده‌های آزمون……………………………………..77
شکل ‏4 18-مقایسه بین اندازه گیری و پیش‌بینی شده Zn با استفاده از مدل MANFIS-SCM برای مجموعه داده‌های آزمون………………………………………77
شکل 4 19 -همبستگی بین غلظت فلزات سنگین اندازه‌گیری شده و پیشبینی شده با استفاده از MLR برای داده‌های آزمون و آموزش…………………85

فهرست جداول

جدول ‏3 1-ماکزیمم و مینیمم پارامترهای فیزیکی و شیمیایی غلظت فلزات سنگین رودخانه شور………………………………………………………………….52
جدول ‏3 2-محل و موقعیت جغرافیایی ایستگاه‌های نمونه‌برداری آب…………………………………………………………………… 53
جدول ‏4 1-ماکزیمم و مینیمم پارامترهای فیزیکی و شیمیایی غلظت فلزات سنگین رودخانه شور و استاندارد آب(همه نمونه‌ها بر حسبppm) ا…………..61
جدول ‏4 2-ماتریس همبستگی بین غلظت فلزات سنگین.و متغییرهای مستقل………………………………………………………….. 65
جدول ‏4 3-خصوصیات مدل‌های MANFISا…………………….67
جدول ‏4 4-مقایسه بین نتایج حاصل از سه مدل برای مجموعه داده‌های آزمون…………………………………………………………….. 71
جدول ‏4 5-مشخصات آماری از مدل رگرسیون چندگانه……. 81
جدول4-6-مقایسه نتایج بدست آمده از روش MANFIS-SCMو MLR….ا…………………………………………………………86

Abstract

Groundwater from pyrite oxidation and acid mine drainage (AMD) generation, and release and transport of toxic metals are common the worst environmental problems associated with the mining industry. Estimation of the heavy metals in AMD is a major task in developing an appropriate remediation strategy. In besides of, high concentrations of heavy metals in AMD may be harmful to human beings and animals. Expert systems are widely used in many applications. In this study, a multi-output adaptive neuro-fuzzy inference system (MANFIS) was used for modeling of heavy metals in AMD of Sarcheshmeh porphyry copper deposit. The aim of this paper is to estimate the concentration of cu and Fe ,Mn,Zn from AMD using MANFIS and multiple linear regression (MLR), by taking pH, sulphate (SO4) and magnesium (Mg) concentrations in AMD into account in Shur River, Sarcheshmeh porphyry copper deposit, southeast Iran. Three MANFIS models were implemented, grid partitioning (GP), subtractive clustering method (SCM) and fuzzy c-means clustering method (FCM). A comparison was made between these three models and the results show the superiority of MANFIS-SCM model. The results obtained indicate that MANFIS-SCM model has strong potential to estimation of the heavy metals with high degree of accuracy and robustness. The comparison between the predicted concentrations and the measured data resulted in the correlation coefficients, R2, 0.79, 0.016, 0.80 and 0.80 for Cu, Fe, Mn and Zn ions using MANFIS-SCM method. However, the correlation coefficients were low for the results predicted by MLR method (0.75, 0.04, 0.55 and 0.45 for Cu, Fe, Mn and Zn ions, respectively). As a matter of fact, MANFIS method has provided a better estimation of the heavy metals and resulted the running time faster compared with that of MLR.



بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان