فهرست مطالب

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

فهرست مطالب

فصل اول

در سال‌های اخیر توسعه روزافزون فعالیت‌های کشاورزی و صنعتی و افزایش قابل توجه حجم فاضلاب‌های شهری موجب آلودگی منابع آب، خصوصا رودخانه‌ها گشته است. ورود پساب‌های صنعتی سبب افزایش دما، مواد آلی و معدنی، و ترکیبات خطرناک فلزات سنگین در آب شده و این امر علاوه بر آلودگی محیط‌زیست آبزیان، سبب برهم خوردن تعادل ترکیبات موجود در آب نیز می‌گردد. با توجه به مشکلات کمی و کیفی منابع آب کشور و واقع شدن ایران در منطقه خشک و نیمه‌خشک و رویارویی با بحران‌های کم آبی، تدوین برنامه‌های مدیریت کیفی برای کلیه منابع آبی، راهکاری ضروری و غیر قابل اجتناب در جهت حفاظت و بهره‌برداری پایدار از منابع آبی است.
با ظهور فناوری نوین اطلاعات و استفاده از رایانه، شاهد تحولی شگرف در تمامی علوم هستیم. در حقیقت رایانه به همراه سایر فناوری‌های پیشرفته، راه را برای ظهور روش‌های هوشمند فراهم کرده است. از آنجایی که فرآیندها و پدیده‌های موجود در مهندسی به متغیرهای بسیاری وابسته هستند و بین اجزاء هم روابط پیچیده‌ای حاکم است، لذا روش‌های هوشمند به عنوان یک ابزار بسیار قدرتمند در شبیه‌سازی موضوعات مختلف علوم مهندسی از جمله مهندسی معدن می‌توانند راهگشا باشند. با استفاده از این روش‌ها، داده‌های مربوطه را به شبکه آموزش داده و سپس این روش‌ها کار پیش‌بینی و شبیه‌سازی را با دقت مطلوب انجام خواهند داد[ ].
در سال‌های اخیر، در کارهای معدنی و علوم زمین شناسی، به علت وجود ابهامات زیاد کوشش زیادی در استفاده از هوش مصنوعی شده است. به عنوان مثال؛ بررسی‌های ژئوشیمیایی به همراه عیار و تناژ آن¬ها با استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی، طبقه¬بندی مواد ارگانیکی رسوبی، عددی کردن داده‌های ژئوشیمیایی در سنگ‌های آتشفشانی و طبقه‌بندی آن¬ها با استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی ، تعیین ویژگی‌های آکیفر با استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی، تعیین ویژگی‌های مواد ناخالص در معدن سنگ آهک با استفاده از شبکه‌های عصبی پسخور ، استفاده از شبکه عصبی مصنوعی برای یافتن موقعیت نهشته‌ها، تخمین عیار و ذخیره و مقایسه نتایج حاصله از کریجینگ و شبکه عصبی مصنوعی و منطق فازی، کارهای پیش بینی در معدن اشاره نمود.
به طور کلی مدل‌سازی یکی از ابزارهای مناسب برای تصمیم‌گیری و پیش‌بینی پدیده‌های محیط زیستی می‌باشد که اغلب به صورت مدل‌های مفهومی با روابط ریاضی بیان می‌شوند. فرآیندها و پدیده‌هایی که در سیستم‌های محیط‌زیستی وجود دارد و مهندسین محیط‌زیست با آن در ارتباط هستند، اغلب دو خصوصیت عمده دارند: 1- وابسته به متغیرهای زیاد هستند، 2-روابط بسیار پیچیده‌ای بین اجزا وجود دارد که تحلیل آن را بسیار مشکل می‌نماید. این مشکل همواره باعث خطا در دقت و صحت پیش‌بینی مدل‌های مرسوم می‌شود. هوش مصنوعی از جمله روش‌های پیشرفته و نوین در شبیه‌سازی می‌باشد که امروزه در تمام علوم مهندسی به عنوان یک ابزار قوی در شبیه‌سازی پدیده‌هایی که تحلیل مفهومی آن‌ها با مشکل مواجه است، کاربرد بسیاری پیدا کرده است؛ در این روش داده‌های مشاهده‌ای به مدل آموزش داده می‌شود و پس از آموزش مدل با دقت مناسب کار پیش‌بینی و شبیه‌سازی را انجام می‌دهد.
1-2-تعریف مسأله
پساب¬های معدنی که در اثر فعالیت¬های معدن‌کاری سولفیدی و زغال سنگ پدید می¬آید از جمله آلاینده¬های زیست‌محیطی 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 زیست‌محیطی 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
سیستم استنتاج فازی ابزاری برای رابطه‌بندی نگاشت یک ورودی به یک خروجی است. چنین فرآیندی بوسیله منطق فازی و ابزارهای آن انجام می‎شود. منطق فازی و بطور خاص سیستم‎های استنتاج فازی در سال‌های اخیر کاربردهای فراوانی در زمینه‎های مختلف علوم و مهندسی داشته است‎[ ، ، ، و ]. مجموعه‌های فازی، توابع عضویت، عملگرهای منطقی و قوانین اگر- آنگاه مولفه‎های فرآیند سیستم استنتاج فازی هستند. ساختار اصلی سیستم استنتاج فازی بر اساس مدلی است که مشخصات ورودی را به توابع عضویت ورودی، تابع عضویت ورودی را به تعدادی قانون مشخص، قوانین را به مجموعه‌ای از مشخصات خروجی، مشخصات خروجی را به توابع عضویت خروجی و تابع عضویت خروجی را به یک خروجی تک ارزشی یا تصمیمی ‌وابسته به خروجی نگاشت می‎کند. دو نوع کلی سیستم‎های استنتاج فازی عبارتند از: نوع ممدانی [ ] و نوع سوگنو[ ]. این دو نوع سیستم شباهت‌های بسیاری با هم دارند. دو بخش اصلی فرآیند فازی که شامل فازی‎سازی ورودی‎ها و اعمال عملگرهای فازی است در این دو نوع سیستم کاملاً مشابه هستند و تنها تفاوت اصلی بین آن‌ها در این است که توابع عضویت خروجی در سیستم سوگنو به صورت خطی هستند. سیستم نوع سوگنو این قابلیت را دارد که در ایجاد مدل‌های فازی از روش‌های تطبیقی در آن استفاده شود. به این ترتیب مدل‌های تطبیقی فازی می‎توانند ایجاد شوند. سیستم استنتاج فازی از الگوریتم‌های آموزشی تطبیقی شبکه‎های عصبی مصنوعی سود می‎برد و معمولاً به اختصار انفیس نامیده می‎شود[ ]. با استفاده از مجموعه‌ای از داده‎های ورودی و خروجی انفیس قادر است سیستمی ‌فازی بنا کند که پارامترهای توابع عضویت ورودی و خروجی آن با استفاده از یک الگوریتم انتشار برگشتی یا ترکیبی از الگوریتم انتشار برگشتی و روش حداقل مربعات بخوبی تنظیم شوند. در بخش بعدی ساختار ریاضی انفیس تشریح خواهد ‎شد.
2-4-1 -ساختار ریاضی انفیس
شکل (2-6) ساختار انفیس را که شامل دو ورودی، چهار قانون و یک خروجی در مدل فازی سوگنو است، نشان می‎دهد. جهت سهولت فرض می‎شود که در این مدل به ازای هر ورودی دو تابع عضویت 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 ریاضی 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

کانسار مس پورفیری سرچشمه در استان کرمان و در طول جغرافیایی 55 و 530 شرقی و عرض جغرافیایی 58 و 290 شمالی و در ارتفاع 2600 متری از سطح دریا واقع گردیده است. این معدن در 160 کیلومتری جنوب غرب کرمان و 50 کیلومتری جنوب غرب رفسنجان و در مجموعه ارتفاعات بند ممزار – پاریز از توابع این شهرستان قرار دارد و راههای دسترسی به معدن از طریق جادههای آسفالته کرمان – رفسنجان – شهربابک، کرمان – رفسنجان – پاریز – سیرجان میباشد[ ]. موقعیت جغرافیایی کانسار 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 کوهستانی، دارای زمستان¬های سرد و برفگیر و بادخیز و تابستانهای ملایم و معتدل میباشد. میزان ریزشهای جوی بین 300 تا 550 میلیمتر در سال گزارش شده است؛ و غالباً در فواصل زمانی آذر ماه تا فروردین میباشد که یکی از پر بارانترین زیر حوضههای غرب تا جنوب غرب کرمان محسوب میگردد. درجه حرارت هوای منطقه از 35 + درجه سانتیگراد در تابستان و 20 – درجه سانتیگراد در زمستان متغیر است. منطقه به علت کوهستانی بودن حدود 3 الی 4 ماه در سال پوشیده از برف است. بادخیزی منطقه در زمستان در جهت جنوب-جنوب غربی و در تابستان در جهت شمال-شمال شرقی می‌باشد. سرعت باد در این ناحیه گاهی تا 100 کیلومتر در ساعت میرسد. شیب توپوگرافی شدید منطقه و نزولات جوی فراوان باعث فرسایش شدید و ایجاد درههای عمیق شده که خود بر شدت عوارض توپوگرافی میافزاید [ و ].3-2- تاریخچه معدن مس سرچشمه
کانسار مس سرچشمه یکی از مهم‌ترین کانسارهای مس و مولیبدن پورفیری و روباز جهان است که بر روی کمربند مسی قرار دارد؛ که در اثر برخورد صفحات ایران و عربستان و همزمان با، بالا آمدن محلولهای گرم کانهدار ناشی از فعالیتهای درونی زمین حدود 25 میلیون سال قبل در امتداد رشته کوه زاگرس ایجاد شده است. این کانسار به صورت روباز استخراج میشود. منطقه کانی سازی شده سرچشمه، محدوده بیضی شکل با ابعاد حدود 1300 × 1200 متر میباشد.
آخرین اطلاعات و آمار داده شده توسط کارشناسان درباره ذخیره معدن بصورت زیر است[107]:
-مس: ذخیره کل محاسبه شده 079،327،224،1 تن کانسنگ مس با عیار متوسط 69/0% از پله 2600 متر تا 2000 متر با عیار حد 2/0% میباشد.
– مولیبدن: ذخیره 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 عمومی معدن مس سرچشمه………….. 43
3-1-1- موقعیت جغرافیایی و شرایط اقلیمی کانسار پورفیری مس سرچشمه……………………………………………………… 43
3-2- تاریخچه معدن مس سرچشمه……………………….. 44
3-4- کانی سازی در معدن مس سرچشمه ………………..45
3-5-مطالعات انجام شده بر روی سد باطله معدن مس سرچشمه………………………………………………………. 45
3-5-1- احداث سد باطله………………………………………. 46
3-5-2-هیدرولوژی منطقه……………………………………….. 47
3-6-باطله‌های معدن مس سرچشمه………………………… 48
3-6-1-مقدمه…………………………………………………….. 48
3-6-2-سایت معدنی سرچشمه……………………………… 50
3-6-3- نمونه برداری و روش‌های صحرایی………………….. 51
3-7-جمع‌بندی…………………………………………………… 54

فصل چهارم

محیط زیست مجموعه بسیار عظیم و در هم پیچیدهای از اجزا و عوامل فعال گوناگونی است که بر اثر یک روند و تکامل تدریجی موجودات زنده و اجزای سازنده سطح زمین شکل گرفته است. این مجموعه که از آب، هوا، انرژی، حیات زیستی و غیره تشکیل شده است، طبیعت و کلیه موجودات زنده را در برگرفته، بر فعالیتهای انسان تأثیر میگذارد و در ضمن از آنها متأثر میشود. 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 زیستمحیطی 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 یک نرون مصنوعی………………………..27
شکل ‏2 6-ساختار نمونه انفیس در مدل فازی 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