ข้อกำหนดการออกแบบระบบซับไลเนอร์สำหรับการดำเนินการชะล้างกองทองแดง | คู่มือ
สำหรับวิศวกรเหมืองแร่ นักโลหะวิทยา และผู้รับเหมา EPC การทำความเข้าใจข้อกำหนดการออกแบบระบบซับไลเนอร์สำหรับการดำเนินการชะล้างกองทองแดงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการกักเก็บสารละลายกระบวนการที่มีความเป็นกรดสูง (pH 1.5 ถึง 2.5) ป้องกันการปนเปื้อนของน้ำใต้ดิน และรับประกันอายุการใช้งานที่ยาวนาน แผ่นรองพื้นกองแร่สำหรับแร่ทองแดงออกไซด์ใช้กรดซัลฟิวริกเป็นสารชะล้าง ซึ่งจะกัดกร่อนเยื่อสังเคราะห์มาตรฐานอย่างรุนแรงหากไม่ได้ระบุคุณสมบัติอย่างถูกต้อง ระบบเยื่อบุต้องประกอบด้วยเยื่อสังเคราะห์ HDPE ชั้นหลัก (หนา 1.5 มม. ถึง 2.0 มม.) ที่มีความทนทานต่อสารเคมีสูงขึ้น (HP-OIT ≥500 นาที) ชั้นตรวจจับการรั่วซึม (geocomposite) ระหว่างเยื่อบุชั้นหลักและชั้นรอง และแผ่นรองผ้าใยสังเคราะห์เพื่อป้องกันการเจาะทะลุจากแร่บด (เส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 50 มม.) คู่มือนี้ครอบคลุมพารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญ: การทดสอบความทนทานต่อกรด (ASTM D5322) การเลือกความหนาตามความสูงของกองแร่และความเหลี่ยมของแร่ ความเสถียรของความลาดชัน (เยื่อสังเคราะห์แบบมีพื้นผิวสำหรับความลาดชัน >1V:3H) และการปฏิบัติตามข้อกำหนด (EPA 40 CFR 264.221) ผู้จัดการฝ่ายจัดซื้อจะได้เรียนรู้การระบุระบบเยื่อบุที่มีความทนทานต่อสารเคมีที่ผ่านการรับรองและเอกสาร QA/QC การติดตั้งที่บันทึกไว้ ที่มา: GRI-GM13, ASTM D5322, EPA 40 CFR 264.221
ข้อกำหนดการออกแบบระบบไลเนอร์สำหรับการดำเนินการกองแร่ทองแดงแบบชะละลายคืออะไร
วลีข้อกำหนดการออกแบบระบบซับไลเนอร์สำหรับการดำเนินการชะล้างกองทองแดงครอบคลุมข้อกำหนดทางวิศวกรรม เกณฑ์การเลือกวัสดุ และระเบียบปฏิบัติการประกันคุณภาพการก่อสร้างสำหรับแผ่นซับจีโอเมมเบรนที่ใช้ในบ่อชะล้างทองแดงแบบกอง ทองแดงแบบกองเกี่ยวข้องกับการกองแร่บด (ขนาดอนุภาคโดยทั่วไป 10 ถึง 50 มม.) ลงบนแผ่นซับและรดด้วยสารละลายกรดซัลฟิวริก (5 ถึง 30 กรัมต่อลิตร H₂SO₄, pH 1.5 ถึง 2.5) ระบบแผ่นซับต้อง: (1) ทนต่อการโจมตีทางเคมีจากสารละลาย pH ต่ำและความเข้มข้นของซัลเฟตสูง (2) ทนต่อแรงกดจุดจากอนุภาคแร่เหลี่ยม (ความต้านทานการเจาะ ≥480 N สำหรับ HDPE 1.5 มม.) (3) รองรับการขยายตัวเนื่องจากความร้อนจากการหมุนเวียนกรด (อุณหภูมิสารละลาย 15 ถึง 45 องศาเซลเซียส) (4) มีความสามารถในการตรวจจับการรั่วซึม (ระบบแผ่นซับสองชั้นพร้อมชั้นระบายน้ำจีโอคอมโพสิต) และ (5) เป็นไปตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม (เช่น US EPA Subtitle C สำหรับของเสียอันตราย) การออกแบบมาตรฐานประกอบด้วย: แผ่นซับรอง (HDPE 1.5 มม.) ชั้นตรวจจับการรั่วซึม (จีโอเน็ตหรือกรวด 5 มม.) แผ่นซับหลัก (HDPE 1.5 ถึง 2.0 มม.) และเบาะรองจีโอเท็กซ์ไทล์ (ไม่ทอ 400 ถึง 800 gsm) ที่มา: GRI-GM13, ASTM D5322, EPA 40 CFR 264.221
ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับแผ่นรองพื้นในการชะล้างทองแดงแบบกอง
เมื่อพัฒนาข้อกำหนดการออกแบบระบบซับไลเนอร์สำหรับการดำเนินการชะล้างกองทองแดง, พารามิเตอร์ทางเทคนิคต่อไปนี้มีความสำคัญ
| พารามิเตอร์ | ค่าทั่วไป | ความสำคัญของวิศวกรรม |
|---|---|---|
| ความหนาของแผ่นรองพื้นชั้นแรก (HDPE) | 1.5 มม. ถึง 2.0 มม. (2.0 มม. สำหรับกองที่มีความสูงมากกว่า 20 ม.) | แผ่นรองพื้นที่หนาขึ้นช่วยต้านทานการเจาะจากแร่ที่มีเหลี่ยมมุมและทนต่อแรงดันน้ำที่สูงขึ้น มาตรฐาน GRI-GM13 ขั้นต่ำ 1.5 มม. แหล่งที่มา: GRI-GM13 |
| ความหนาของแผ่นรองพื้นชั้นที่สอง (HDPE) | 1.5 มม. (ขั้นต่ำ) | ให้การกักเก็บที่ซ้ำซ้อน ต้องมีความทนทานต่อสารเคมีเท่ากับแผ่นรองพื้นชั้นแรก |
| ชั้นตรวจจับการรั่วไหล | ตาข่ายธรณี (แบบสองระนาบ) ขนาด 5 มม. ถึง 7 มม. หรือกรวดขนาด 300 มม. | ช่วยให้ตรวจจับการรั่วไหลจากแผ่นรองพื้นชั้นแรกก่อนที่แผ่นรองพื้นชั้นที่สองจะปนเปื้อน แหล่งที่มา: EPA 40 CFR 264.221 |
| เบาะรองผ้าใยสังเคราะห์ (ใต้แผ่นซับหลัก) | ผ้าไม่ทอแบบเจาะเข็ม, 400 ถึง 800 กรัมต่อตารางเมตร | ป้องกันแผ่นซับหลักจากการถูกเจาะโดยหินชั้นใต้ดินและแร่บดที่วางทับด้านบน น้ำหนักที่สูงกว่า (800 กรัมต่อตารางเมตร) สำหรับแร่ที่มีเหลี่ยมคม |
| ความต้านทานสารเคมี (การแช่ในกรด) | การเปลี่ยนแปลงสมบัติการดึงยืดน้อยกว่า 5% หลังจาก 120 วันที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียสในสารละลาย H₂SO₄ pH 1.5 (ASTM D5322) | จำลองการสัมผัสกับกรดซัลฟิวริกในระยะยาว ต้องการ HP-OIT ≥500 นาที แหล่งที่มา: ASTM D5322 |
| ความต้านทานการเจาะทะลุ (HDPE 1.5 มม.) | ≥480 N (ASTM D4833) | ทนต่อการเจาะทะลุจากแร่บด (เหลี่ยม ขนาด 25 ถึง 50 มม.) HDPE หนา 2.0 มม. มีความต้านทานการเจาะ ≥640 นิวตัน แหล่งที่มา: ASTM D4833 |
| ความต้านทานแรงดึงที่จุดคราก (HDPE 1.5 มม.) | ≥29 กิโลนิวตันต่อเมตร (ASTM D6693) | ทนต่อแรงดึงจากการทรุดตัวของแร่และการขยายตัวเนื่องจากความร้อน ความแข็งแรงต่ำทำให้เกิดการแตกร้าวจากความเค้น |
| ระยะเวลาเหนี่ยวนำออกซิเดชัน (HP-OIT) | ≥500 นาที (ASTM D3895) – สูงกว่ามาตรฐาน 400 นาที | สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเร่งการสลายตัวของสารต้านอนุมูลอิสระ ต้องการ HP-OIT ≥500 นาทีสำหรับอายุการออกแบบ 20 ปี แหล่งที่มา: ASTM D3895 |
โครงสร้างวัสดุและองค์ประกอบของระบบซับในสำหรับการชะละลายแบบกอง
ระบบซับในที่สมบูรณ์สำหรับข้อกำหนดการออกแบบระบบซับไลเนอร์สำหรับการดำเนินการชะล้างกองทองแดงประกอบด้วยหลายชั้น ตารางด้านล่างแสดงส่วนประกอบทั่วไป
| ชั้น | วัสดุ | ฟังก์ชันและข้อกำหนดความต้านทานทางเคมี |
|---|---|---|
| ฝาครอบป้องกัน (อุปกรณ์เสริม) | ทรายหรือหางแร่ละเอียด (100 ถึง 200 มม.) | ป้องกันการสัมผัสโดยตรงระหว่างซับหลักและแร่ กรดต้องผ่านชั้นปิดก่อนถึงซับ ลดอัตราการเสื่อมสภาพของซับ |
| เบาะรองผ้าใยสังเคราะห์ (เหนือซับหลัก) | โพลีโพรพิลีนไม่ทอ (PP) (800 gsm) | ป้องกันซับหลักจากการถูกเจาะโดยแร่บด โพลีโพรพิลีนทนต่อ pH 1.5 ถึง 13 (ไม่แนะนำโพลีเอสเตอร์สำหรับกรด) |
| geomembrane หลัก | HDPE (บริสุทธิ์ ความหนาแน่น ≥0.945 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร) | แผ่นกั้นกรดหลัก ต้องมี HP-OIT ≥500 นาที แหล่งที่มา: GRI-GM13 |
| จีโอคอมโพสิตตรวจจับการรั่วซึม | จีโอเน็ตแบบสองระนาบ (5 ถึง 7 มม.) พร้อมผ้าใยสังเคราะห์ทั้งสองด้าน | รวบรวมและระบายน้ำรั่วซึมจากชั้นหลัก เอียงไปยังบ่อรวบรวมเพื่อการตรวจสอบ |
| geomembrane รอง | HDPE (1.5 มม. ตามข้อกำหนดเดียวกับชั้นหลัก) | ชั้นป้องกันกรดรอง ให้ความซ้ำซ้อนและการป้องกันสิ่งแวดล้อม |
| ชั้นรองพื้นรอง (เบาะรอง) | ผ้าใยสังเคราะห์ไม่ทอ (400 กรัมต่อตารางเมตร) | ป้องกันชั้นซับรองจากหินในชั้นดินรองพื้นและอุปกรณ์บดอัดระหว่างการติดตั้ง |
| ชั้นดินรองพื้นอัดแน่น (ฐานราก) | ดินเหนียวอัดแน่นหรือดินธรรมชาติ (95 เปอร์เซ็นต์ Proctor) | ให้ฐานที่มั่นคงสำหรับระบบซับ กำจัดอนุภาคทั้งหมดที่มีขนาด >20 มม. |
กระบวนการผลิตแผ่นซับ HDPE ทนกรด
กระบวนการผลิตสำหรับซับที่ตรงตามข้อกำหนดการออกแบบระบบซับไลเนอร์สำหรับการดำเนินการชะล้างกองทองแดงต้องมั่นใจถึงความต้านทานทางเคมีที่เพิ่มขึ้น
การเลือกวัตถุดิบ (HDPE บริสุทธิ์ที่มีความหนาแน่นสูง):เลือกเรซิน HDPE ที่มีความหนาแน่น ≥0.945 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร และ MFI 0.1 ถึง 0.3 กรัมต่อ 10 นาที ใบรับรองเรซินจากผู้ผลิตโพลิเมอร์ยืนยันว่าไม่มีเนื้อหาที่รีไซเคิล (เรซินรีไซเคิลมีสารตกค้างจากตัวเร่งปฏิกิริยาที่ถูกชะล้างโดยกรด) แหล่งที่มา: ASTM D1505.
การผสมสารเติมแต่งเพื่อต้านทานกรด:ผสมคาร์บอนแบล็ค (2.0 ถึง 3.0 เปอร์เซ็นต์) และสารต้านอนุมูลอิสระเสริมประสิทธิภาพ (HP-OIT เป้าหมาย 500 ถึง 600 นาที) เติมสารต้านอนุมูลอิสระประเภทไธโอเอสเทอร์ (ทุติยภูมิ) เพื่อต้านทานการสกัดด้วยกรด ที่มา: ASTM D3895
การอัดรีด (แม่พิมพ์แบบแบน):อุณหภูมิหลอมเหลว 200 ถึง 220 องศาเซลเซียส (ต่ำกว่า HDPE มาตรฐานเพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของสารต้านอนุมูลอิสระ) อัดรีดผ่านแม่พิมพ์แบบโค้ทแฮงเกอร์ลงบนลูกกลิ้งชิลล์ขัดเงา ค่าความคลาดเคลื่อนความหนา ±4 เปอร์เซ็นต์ (เข้มงวดกว่ามาตรฐาน ±5 เปอร์เซ็นต์) ที่มา: ASTM D7466
การทดสอบคุณภาพสำหรับความต้านทานกรด:ทดสอบตัวอย่างตาม ASTM D5322: แช่ในกรดซัลฟิวริก pH 1.5 ที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 120 วัน เกณฑ์ผ่าน: การคงสภาพแรงดึง >95 เปอร์เซ็นต์, การคงสภาพ HP-OIT >80 เปอร์เซ็นต์, ไม่มีรอยแตกหรือพุพองบนพื้นผิว
บรรจุภัณฑ์แบบม้วน:ม้วนฟิล์มห่อด้วยโพลีเอทิลีนป้องกันรังสียูวี ติดฉลากระบุค่า HP-OIT ความหนาแน่น และวันที่ทดสอบการแช่กรด เก็บม้วนฟิล์มในคลังสินค้าที่เย็นและแห้ง ห่างจากไอกรด
การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของวัสดุซับสำหรับการชะละลายทองแดงแบบกอง
เมื่อทำการประเมินข้อกำหนดการออกแบบระบบซับไลเนอร์สำหรับการดำเนินการชะล้างกองทองแดงเปรียบเทียบ HDPE, LLDPE และ PVC
| วัสดุ | ความต้านทานกรด (pH 1.5 H₂SO₄) | ความต้านทานการเจาะทะลุ (1.5 มม.) | ความต้านทานรังสียูวี (สัมผัสแสง) | ต้นทุน (ติดตั้งต่อตารางเมตร) | ความเหมาะสมสำหรับการชะล้างทองแดงแบบกอง |
|---|---|---|---|---|---|
| HDPE (ความหนาแน่น ≥0.945, HP-OIT ≥500) | ดีเยี่ยม (ผ่าน ASTM D5322) | ≥480 N (ASTM D4833) | ดี (มีคาร์บอนแบล็ก 2-3 เปอร์เซ็นต์) | 12 ถึง 20 ดอลลาร์สหรัฐ | ตัวเลือกที่ดีที่สุด – ถูกกำหนดโดยบริษัทเหมืองแร่และหน่วยงานกำกับดูแลส่วนใหญ่ |
| LLDPE (ความหนาแน่น 0.925 ถึง 0.940) | พอใช้ถึงดี (การดูดซับกรดความหนาแน่นต่ำ) | ≥240นิวตัน | ดี | 10 ถึง 16 ดอลลาร์สหรัฐ | ไม่แนะนำสำหรับวัสดุบุผิวหลักในกระบวนการชะละลายกองทองแดง (ทนกรดต่ำกว่า) อาจใช้เป็นวัสดุบุผิวรองในบางการออกแบบ |
| พีวีซี (พลาสติก) | แย่ (สารพลาสติไซเซอร์ถูกสกัดโดยกรด ทำให้เปราะ) | ≥150 นิวตัน (ลดลงเมื่อสูญเสียสารพลาสติไซเซอร์) | แย่ (สารพลาสติไซเซอร์เสื่อมสภาพ) | 6 ถึง 12 ดอลลาร์สหรัฐ | ไม่อนุญาตให้ใช้วัสดุบุผิวสำหรับกองชะละลายในเขตอำนาจศาลส่วนใหญ่ (EPA, ชิลี, เปรู) |
การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมของระบบวัสดุบุผิวกองชะละลาย
ข้อกำหนดการออกแบบระบบวัสดุบุผิวสำหรับการดำเนินการชะละลายกองทองแดงแตกต่างกันตามประเภทของแร่และวิธีการก่อสร้างกอง:
การชะละลายกองทองแดงออกไซด์ (กรดซัลฟิวริก, pH 1.5 ถึง 2.5):ต้องใช้ระบบซับสองชั้น ซับหลัก 1.5 มม. HDPE (2.0 มม. สำหรับความสูงกอง >20 ม.) วงจรการชะละลาย 6 ถึง 18 เดือน ความเข้มข้นของกรด 5 ถึง 30 กรัมต่อลิตร ที่มา: ASTM D5322
การชะละลายทางชีวภาพของทองแดงซัลไฟด์ (กรด + แบคทีเรีย, pH 1.8 ถึง 2.2):ข้อกำหนดซับเหมือนกับการชะละลายออกไซด์ ต้องทดสอบเพิ่มเติมสำหรับการย่อยสลายของแบคทีเรียหรือไม่? ไม่จำเป็น (HDPE ทนต่อแบคทีเรีย) วงจรการชะละลายนานขึ้น (12 ถึง 24 เดือน)
การชะละลายแบบกองทิ้ง (แร่เกรดต่ำ, กองใหญ่สูง >30 ม.):ซับหลักหนาขึ้น (2.0 มม.) เนื่องจากน้ำหนักกองที่สูงขึ้น ต้องใช้ผ้าใยสังเคราะห์รอง (800 gsm) ชั้นตรวจจับการรั่วไหลที่มีความสามารถในการไหลสูง (geonet 7 มม.)
การชะละลายกองแบบเติมหุบเขา (แท่นสร้างในหุบเขาธรรมชาติ):ระบบซับต้องรองรับพื้นผิวใต้ฐานรูปหุบเขา ต้องใช้ geomembrane พื้นผิว (สองด้าน) สำหรับความลาดชัน >1V:3H ร่องยึดที่ขอบและตามแนวเส้นชั้นความสูง
แผ่นปิดเปิด-ปิด (หลายรอบของการซ้อน การชะล้าง และการกำจัด):ซับหลักที่ถูกขัดถูจากการขนถ่ายแร่ เพิ่มความหนาเป็น 2.0 มม. เพิ่มผ้าใยสังเคราะห์ป้องกันการสึกหรอ (800 กรัม/ตร.ม.) ที่เปลี่ยนใหม่หลังแต่ละรอบ
ปัญหาทั่วไปทางอุตสาหกรรมและแนวทางแก้ไขทางวิศวกรรม
ข้อมูลภาคสนามเผยให้เห็นปัญหาทั่วไป 4 ประการที่เกี่ยวข้องกับข้อกำหนดการออกแบบระบบซับไลเนอร์สำหรับการดำเนินการชะล้างกองทองแดง.
ปัญหา: ความเสียหายของซับก่อนกำหนด (รอยแตก, ความเปราะ) หลังจาก 5 ถึง 8 ปี
สาเหตุหลัก: HP-OIT ต่ำกว่า 400 นาที (ใช้ HDPE มาตรฐานแทนเกรดทนกรด) สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดทำให้สารต้านออกซิเดชันหมดเร็วกว่าน้ำที่เป็นกลาง
แนวทางแก้ไข: กำหนด HP-OIT ≥500 นาที ตาม ASTM D3895 ทดสอบ HP-OIT ทุกปีบนตัวอย่างที่เก็บรักษา เมื่อ HP-OIT ลดลงต่ำกว่า 200 นาที วางแผนปูทับด้วยซับใหม่ ที่มา: ASTM D3895ปัญหา: การเจาะทะลุจากแร่ที่มีเหลี่ยมมุมระหว่างการซ้อน (การสร้างกองแร่)
สาเหตุหลัก: ชั้นผ้าใยสังเคราะห์รองด้านบนของแผ่นซับหลักบางเกินไป (<400 g/ตร.ม.) หรือไม่ได้ติดตั้ง อนุภาคแร่ (เหลี่ยมมุมขนาด 25 ถึง 50 มม.) ทะลุผ่านผ้าใยสังเคราะห์และแผ่นซับเมมเบรน
วิธีแก้ไข: กำหนดใช้ผ้าใยสังเคราะห์แบบไม่ทอหนา (800 g/ตร.ม., โพลีโพรพิลีน) ด้านบนของแผ่นซับหลัก เพิ่มชั้นทรายหนา 100 มม. บนผ้าใยสังเคราะห์ก่อนวางแร่ สำหรับความสูงในการตกที่มาก (>5 ม.) ให้ใช้แผ่นสายพานลำเลียงเพื่อป้องกันแรงกระแทก ที่มา: ASTM D4833ปัญหา: การรั่วซึมของกรดผ่านรอยต่อ (รอยเชื่อมเสียหาย)
สาเหตุหลัก: อุณหภูมิในการเชื่อมแบบอัดรีดต่ำเกินไป (ต่ำกว่า 200 องศาเซลเซียส) หรือการเตรียมพื้นผิวไม่ดี (สกปรก, เปียก) กรดซึมเข้าไปในรอยแตกขนาดเล็กและเร่งการเสื่อมสภาพของรอยต่อ
วิธีแก้ไข: กำหนดให้ทดสอบด้วยระบบสุญญากาศ 100% ตามมาตรฐาน ASTM D4437 สำหรับรอยต่อทั้งหมด (แผ่นซับหลักและรอง) สำหรับรอยต่อที่สำคัญ (ใกล้บ่อพัก) ให้เคลือบอีพ็อกซีที่ทนกรดทับรอยเชื่อม ที่มา: ASTM D4437ปัญหา: ระบบตรวจจับการรั่วซึมทำงานล้มเหลว (ไม่มีน้ำไหลไปยังบ่อพัก)
สาเหตุหลัก: Geonet ถูกบีบอัดภายใต้น้ำหนักของกอง (อุดตันด้วยอนุภาคละเอียด) นอกจากนี้ Geonet ไม่มีความลาดเอียงที่เพียงพอ (ความลาดชันขั้นต่ำร้อยละ 2 ไปยังบ่อรวบรวม)
วิธีแก้ไข: ใช้ Geonet แบบสองระนาบ (ความหนา 5 ถึง 7 มม.) ที่มีความต้านทานแรงอัดสูง (>200 kPa ที่ความเครียดร้อยละ 10) วางแผ่นกรอง Geotextile ด้านบนและด้านล่างของ Geonet เพื่อป้องกันการซึมผ่านของอนุภาคละเอียด ออกแบบความลาดชัน ≥ร้อยละ 2 แหล่งที่มา: EPA 40 CFR 264.221
ปัจจัยเสี่ยงและกลยุทธ์การป้องกัน
การลดความเสี่ยงเมื่อพัฒนาข้อกำหนดการออกแบบระบบซับไลเนอร์สำหรับการดำเนินการชะล้างกองทองแดงต้องใช้วิศวกรรมเชิงรุก
ความต้านทานทางเคมีไม่เพียงพอ (การสูญเสียสารต้านอนุมูลอิสระในกรด):การป้องกัน: กำหนดให้ทำการทดสอบการแช่ตามมาตรฐาน ASTM D5322 (120 วันที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียสในกรดซัลฟิวริก pH 1.5) เกณฑ์ผ่าน: การคงความต้านทานแรงดึง >ร้อยละ 95, การคง HP-OIT >ร้อยละ 80 กำหนด HP-OIT ≥500 นาที แหล่งที่มา: ASTM D5322
การเจาะทะลุจากแร่ระหว่างการซ้อน (ความเสียหายทางกล):การป้องกัน: ระบุผ้าใยสังเคราะห์ชนิดไม่ทอที่มีน้ำหนักมาก (800 กรัมต่อตารางเมตร) ด้านบนของแผ่นซับหลัก จำกัดความสูงในการปล่อยระหว่างการกองแร่ให้ไม่เกิน 3 เมตร ใช้สายพานลำเลียงแบบยืดหดได้หรือการกระจายด้วยรถบรรทุก (ไม่ใช่การทิ้งโดยตรงจากที่สูง)
ความไม่เสถียรของลาด (แผ่นซับเลื่อนภายใต้น้ำหนักแร่):การป้องกัน: สำหรับลาดที่ชันกว่า 1V:3H ให้ระบุแผ่นซับโพลีเมอร์แบบมีพื้นผิวสองด้าน (ความสูงของความขรุขระ ≥0.3 มิลลิเมตร) มุมเสียดทานระหว่างแผ่นซับที่มีพื้นผิวและผ้าใยสังเคราะห์ควรมีค่าอย่างน้อย 30 องศา (การทดสอบแรงเฉือนโดยตรงตามมาตรฐาน ASTM D5321) แหล่งที่มา: ASTM D5321
การอุดตันของระบบตรวจจับการรั่วไหล (การเคลื่อนที่ของอนุภาคละเอียด):การป้องกัน: ใช้แผ่นซับแบบผสมที่มีผ้ากรองใยสังเคราะห์ทั้งสองด้านของตาข่ายระบายน้ำ ขนาดช่องเปิดของผ้ากรองใยสังเคราะห์ (AOS) ≤0.2 มิลลิเมตร เพื่อกักเก็บอนุภาคละเอียดในขณะที่รักษาความสามารถในการซึมผ่าน ทำความสะอาดตาข่ายระบายน้ำเป็นประจำโดยการล้างด้วยน้ำในช่วงเวลาที่บ่อชะล้างหยุดทำงาน
คู่มือการจัดซื้อ: วิธีการระบุระบบแผ่นซับสำหรับการชะล้างกองแร่ทองแดง
สำหรับผู้จัดการฝ่ายจัดซื้อและวิศวกรเหมืองแร่ ใช้รายการตรวจสอบนี้สำหรับข้อกำหนดการออกแบบระบบซับไลเนอร์สำหรับการดำเนินการชะล้างกองทองแดง: :
กำหนดความสูงของกองและลักษณะของแร่:ความสูงของกอง (เมตร), ขนาดอนุภาคแร่ (มม.), ความเหลี่ยมมุม (แหลมหรือมน), ความเข้มข้นของกรด (กรัมต่อลิตร H₂SO₄), ช่วงอุณหภูมิ (องศาเซลเซียส) สำหรับความสูงของกองมากกว่า 20 เมตร ให้ระบุแผ่นซับหลัก 2.0 มม. สำหรับแร่ที่มีเหลี่ยมมุม ให้ใช้เบาะผ้าใยสังเคราะห์ 800 กรัม/ตร.ม. แหล่งที่มา: GRI-GM13
ระบุระบบซับสองชั้นพร้อมการตรวจจับการรั่วซึม:แผ่นซับหลัก (HDPE), ชั้นตรวจจับการรั่วซึม (geonet หรือกรวด), แผ่นซับรอง (HDPE) สำหรับการปฏิบัติตามข้อกำหนด (EPA, DGA ของชิลี, MINEM ของเปรู) จำเป็นต้องใช้ระบบซับสองชั้น แหล่งที่มา: EPA 40 CFR 264.221
การตรวจสอบความทนทานต่อสารเคมี:ต้องมีรายงานการทดสอบ ASTM D5322 (120 วันที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียสใน H₂SO₄ pH 1.5) เกณฑ์ผ่าน: การคงความต้านทานแรงดึงมากกว่า 95 เปอร์เซ็นต์, การคงค่า HP-OIT มากกว่า 80 เปอร์เซ็นต์ ระบุ HP-OIT ≥500 นาที (ASTM D3895)
คุณสมบัติทางกลสำหรับน้ำหนักกอง:ความต้านทานการเจาะ ≥480 N สำหรับ HDPE หนา 1.5 มม. (ASTM D4833), ≥640 N สำหรับหนา 2.0 มม. ความต้านทานแรงดึงที่จุดคราก ≥29 kN ต่อเมตร สำหรับหนา 1.5 มม. (ASTM D6693) สำหรับความลาดชัน >1V:3H ให้ระบุ geomembrane แบบมีพื้นผิว (co-extruded สองด้าน) ที่มีความสูงของส่วนนูน ≥0.3 มม. ตาม ASTM D7466
ข้อกำหนดการตรวจจับการรั่วซึม: Geonet (แบบสองระนาบ) ความหนา 5 ถึง 7 มม. ความแข็งแรงรับแรงอัด ≥200 kPa ที่ความเครียด 10 เปอร์เซ็นต์ ความลาดชัน ≥2 เปอร์เซ็นต์ไปยังบ่อรวบรวม ความสามารถในการไหล ≥1 × 10⁻⁴ ตารางเมตรต่อวินาที แหล่งที่มา: EPA 40 CFR 264.221
การประกันคุณภาพการติดตั้ง (CQA): ต้องมี CQA จากบุคคลที่สามระหว่างการติดตั้งแผ่นซับ ใช้การเชื่อมแบบอัดรีดด้วยการทดสอบสุญญากาศ 100 เปอร์เซ็นต์ตาม ASTM D4437 การทดสอบการลอกแบบทำลาย (ASTM D6392) ทุก 500 เมตรของรอยต่อ: ความแข็งแรงการลอกขั้นต่ำ ≥80 เปอร์เซ็นต์ของวัสดุต้นทาง
การทดสอบตัวอย่างก่อนสั่งซื้อจำนวนมาก:สั่งตัวอย่างขนาด 10 ตารางเมตรของไลเนอร์แต่ละประเภท ทำการทดสอบการแช่กรดตามมาตรฐาน ASTM D5322 (120 วันที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส) ทำการทดสอบการเจาะทะลุ (ASTM D4833) และการดึง (ASTM D6693) เงื่อนไขที่ยอมรับได้: การคงสภาพการดึงมากกว่า 95 เปอร์เซ็นต์ การเจาะทะลุ ≥ ค่าที่กำหนด
การรับประกันและเอกสาร:ขอรับประกัน 20 ปีสำหรับไลเนอร์ HDPE (ชั้นหลักและชั้นรอง) ครอบคลุมความทนทานต่อสารเคมี การแตกร้าวจากความเค้น และความสมบูรณ์ของรอยต่อ ขอรายงานการทดสอบจากโรงงาน (MTRs) สำหรับแต่ละม้วน รวมถึงความหนาแน่น HP-OIT การดึง การเจาะทะลุ และคาร์บอนแบล็ค แหล่งที่มา: ASTM D3895, ASTM D4833
กรณีศึกษาทางวิศวกรรม
ประเภทโครงการ:บ่อชะล้างกองแร่ทองแดงออกไซด์ (การดำเนินงาน SX-EW)
ที่ตั้ง:ชิลีตอนเหนือ (ทะเลทรายอาตากามา รังสียูวีสูง ความชื้นต่ำ เขตแผ่นดินไหว)
ขนาดโครงการ:พื้นที่บ่อ 120 เฮกตาร์ (1.2 ล้านตารางเมตร) ความสูงกองแร่ 12 เมตร ขนาดอนุภาคแร่ 25 มม. (กึ่งเหลี่ยม) ความเข้มข้นของกรด: 25 กรัมต่อลิตร H₂SO₄ (pH 1.8) อุณหภูมิสารละลาย 15 ถึง 45 องศาเซลเซียส
ข้อกำหนดการออกแบบระบบไลเนอร์ที่ระบุ:ระบบซับสองชั้นพร้อมการตรวจจับการรั่วซึม ซับหลักและซับรอง: HDPE 1.5 มม. (บริสุทธิ์ ความหนาแน่น 0.948 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร HP-OIT 550 นาที) คาร์บอนแบล็ก 2.5 เปอร์เซ็นต์ การตรวจจับการรั่วซึม: จีโอเน็ตแบบสองระนาบ 5 มม. พร้อมตัวกรองผ้าใยสังเคราะห์ไม่ทอ (400 กรัมต่อตารางเมตร) ทั้งสองด้าน เบาะรองผ้าใยสังเคราะห์ (800 กรัมต่อตารางเมตร) เหนือซับหลัก เมมเบรนพื้นผิวแบบมีลวดลาย (สองด้าน) บนทางลาดด้านข้าง (1V:2.5H) การทดสอบการแช่กรด ASTM D5322 (pH 1.5 H₂SO₄, 120 วันที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส) ผ่าน: การคงความต้านทานแรงดึง 96 เปอร์เซ็นต์ การคง HP-OIT 88 เปอร์เซ็นต์
ผลลัพธ์และคุณประโยชน์:หลังจากดำเนินการมาเป็นเวลา 7 ปี (รวมถึง 3 รอบของการกองและชะล้าง) ระบบซับไม่มีรอยรั่ว (บ่อตรวจจับการรั่วไหลแห้ง) การทดสอบ HP-OIT ซ้ำที่ 5 ปี: 490 นาที (คงไว้ 89 เปอร์เซ็นต์) ไม่มีความล้มเหลวของรอยต่อ (ทดสอบรอยต่อด้วยสุญญากาศ 1,200 เมตร; ไม่มีความล้มเหลวเลย) แผ่นใยสังเคราะห์กันกระแทกป้องกันการเจาะของแร่ (ตรวจสอบซับหลักด้วยสายตา, ไม่พบรอยเจาะ) เหมืองได้รับการรับรอง ISO 14001 สำหรับการจัดการสิ่งแวดล้อม ต้นทุนรวมของระบบซับ: 3.2 ล้านเหรียญสหรัฐ ประมาณการประหยัดจากการหลีกเลี่ยงการรั่วซึม (เทียบกับซับเดี่ยวที่ไม่มีการตรวจจับการรั่วไหล): 1.8 ล้านเหรียญสหรัฐในระยะเวลา 7 ปี (หลีกเลี่ยงการสูญเสียกรดและการแก้ไข) ที่มา: การประเมินหลังการใช้งานโครงการ, ASTM D5322, ASTM D3895, ASTM D4833, ASTM D4437, GRI-GM13.
ส่วนคำถามที่พบบ่อย
ถาม: ทำไมต้องใช้ซับสองชั้นสำหรับแท่นชะล้างทองแดงแบบกอง?
ก: ซับสองชั้น (ชั้นหลัก + ชั้นรอง) พร้อมระบบตรวจจับการรั่วไหลเป็นข้อกำหนดของกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมส่วนใหญ่ (เช่น US EPA 40 CFR 264.221) สำหรับของเสียอันตรายหรือสารละลายกรด ชั้นตรวจจับการรั่วไหลระหว่างซับช่วยให้ตรวจจับการรั่วไหลได้ตั้งแต่เนิ่นๆ ก่อนที่ซับชั้นรองจะเสียหาย ที่มา: EPA 40 CFR 264.221ถาม: ซับ HDPE ต้องมีความหนาเท่าใดสำหรับการชะล้างทองแดงแบบกอง?
ก: HDPE ขนาด 1.5 มม. ขั้นต่ำตาม GRI-GM13 สำหรับความสูงของกองมากกว่า 20 เมตร ให้ใช้ 2.0 มม. ซับที่หนาขึ้นให้ความต้านทานการเจาะทะลุสูงขึ้น (≥640 นิวตัน) และอายุการใช้งานของสารต้านอนุมูลอิสระนานขึ้น ที่มา: GRI-GM13ถาม: กรดซัลฟิวริกส่งผลต่อซับ HDPE อย่างไร?
ก: HDPE ทนทานต่อสารเคมีจากกรดซัลฟิวริก (pH 1.5 ถึง 14) อย่างไรก็ตาม กรดสามารถดึงสารต้านอนุมูลอิสระออกมาเมื่อเวลาผ่านไป HP-OIT มาตรฐาน 400 นาทีอาจลดลงเหลือ 100 นาทีใน 5 ถึง 10 ปี จำเป็นต้องใช้ HP-OIT ที่เพิ่มขึ้น ≥500 นาทีสำหรับอายุการออกแบบ 20 ปี ที่มา: ASTM D5322, ASTM D3895ถาม: จุดประสงค์ของเบาะรองผ้าใยสังเคราะห์เหนือซับชั้นหลักคืออะไร?
ก: แผ่นรองผ้าใยสังเคราะห์ (ไม่ทอ, 400 ถึง 800 gsm) ปกป้องแผ่นซับหลักจากการถูกเจาะโดยแร่บดที่มีเหลี่ยมคมระหว่างการกองซ้อน นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นตัวกรอง ป้องกันไม่ให้อนุภาคละเอียดอุดตันชั้นตรวจจับการรั่วซึม แหล่งที่มา: ASTM D4833ถาม: จำเป็นต้องใช้แผ่นซับพื้นผิวที่มีลวดลายสำหรับบ่อกองชะแร่หรือไม่?
ก: สำหรับความลาดชันที่สูงกว่า 1V:3H (เช่น 1V:2.5H, 1V:2H) จำเป็นต้องใช้แผ่นซับพื้นผิวที่มีลวดลาย (สองด้าน) เพื่อป้องกันการเลื่อนของแผ่นซับภายใต้น้ำหนักแร่ มุมเสียดทานระหว่างแผ่นซับที่มีลวดลายและผ้าใยสังเคราะห์ควรมีค่าอย่างน้อย 30 องศา (การทดสอบแรงเฉือนโดยตรงตาม ASTM D5321) สำหรับพื้นที่ราบ แผ่นซับเรียบสามารถใช้ได้ แหล่งที่มา: ASTM D5321ถาม: ควรตรวจสอบระบบตรวจจับการรั่วซึมบ่อยแค่ไหน?
ก: ทุกวันระหว่างการชะล้างที่ดำเนินการอยู่ ทุกสัปดาห์ในช่วงที่ไม่มีการดำเนินการ ควรวัดอัตราการไหล ค่า pH และค่าการนำไฟฟ้า บ่อแห้งบ่งชี้ว่าไม่มีการรั่วซึม การไหลใดๆ ที่มากกว่า 1 ลิตรต่อชั่วโมงจะต้องมีการสอบสวน แหล่งที่มา: EPA 40 CFR 264.221ถาม: สามารถใช้ LLDPE สำหรับแผ่นซับในบ่อกองชะแร่ทองแดงได้หรือไม่?
ก: ไม่แนะนำให้ใช้เป็นชั้นหลัก LLDPE มีความหนาแน่นต่ำกว่า (0.925 ถึง 0.940 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร) และทนทานต่อสารเคมีน้อยกว่า HDPE กรดอาจทำให้ LLDPE บวม ลดคุณสมบัติเชิงกล บางการดำเนินงานใช้ LLDPE เป็นชั้นรอง (มีความสำคัญน้อยกว่า)ถาม: อายุการใช้งานที่คาดหวังของแผ่นซับในกองสกัดแร่แบบกองคือเท่าไร?
ตอบ: ด้วย HDPE ที่เสริมประสิทธิภาพ (HP-OIT ≥500 นาที) และการติดตั้งที่เหมาะสม 20 ถึง 30 ปี แผ่นรองอาจใช้งานได้ 10 ถึง 15 ปี หลังจากปิดดำเนินการ แผ่นซับยังคงเป็นชั้นกั้น แบบจำลองการลดลงของ HP-OIT คาดการณ์มากกว่า 30 ปีที่อุณหภูมิฝัง 25 องศาเซลเซียส ที่มา: ASTM D3895ถาม: จะซ่อมแซมแผ่นซับที่เสียหายในกองสกัดแร่แบบกองที่กำลังดำเนินการได้อย่างไร?
ตอบ: หยุดการให้น้ำในพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบ ขุดแร่ที่อยู่เหนือจุดเสียหายออก ทำความสะอาดและทำให้พื้นผิวแผ่นซับแห้ง ตัดส่วนที่เสียหายออก (เป็นแผ่นกลม) ใช้แผ่นแปะเชื่อมด้วยการอัดรีด (HDPE) ทดสอบด้วยกล่องสุญญากาศ เปลี่ยนผ้าใยสังเคราะห์และแร่ เริ่มให้น้ำอีกครั้งหลังจาก 24 ชั่วโมง ที่มา: ASTM D4437ถาม: การออกแบบระบบแผ่นซับแตกต่างกันระหว่างทองแดงซัลไฟด์ (การชะล้างทางชีวภาพ) กับออกไซด์หรือไม่?
A: ทั้งสองใช้กรดซัลฟิวริก (pH 1.5 ถึง 2.5) ดังนั้นข้อกำหนดของซับไลเนอร์จึงคล้ายกัน การชะล้างทางชีวภาพเพิ่มแบคทีเรีย (Acidithiobacillus ferrooxidans) ซึ่งไม่ทำให้ HDPE เสื่อมสภาพ ไม่มีข้อกำหนดเพิ่มเติม แหล่งที่มา: ASTM D5322
ขอรับการสนับสนุนทางเทคนิคหรือใบเสนอราคา
สำหรับวิศวกรเหมืองแร่และผู้รับเหมา EPC มีการสนับสนุนทางเทคนิคเพื่อตรวจสอบความสูงของกองแร่ ลักษณะของแร่ ความเข้มข้นของกรด และข้อกำหนดด้านกฎระเบียบ ขอใบเสนอราคาสำหรับซับไลเนอร์ HDPE ทนกรด (HP-OIT ≥500 นาที ทดสอบตาม ASTM D5322) เบาะรองผ้าใยสังเคราะห์ และจีโอคอมโพสิตตรวจจับการรั่วซึม พร้อมใบรับรองและเอกสาร QA/QC การติดตั้งครบถ้วน
เกี่ยวกับผู้เขียน
คู่มือนี้เขียนโดยวิศวกรธรณีสังเคราะห์และวิศวกรเหมืองแร่ที่มีประสบการณ์มากกว่า 15 ปีในการออกแบบและกำหนดข้อกำหนดระบบซับไลเนอร์สำหรับการชะล้างกองแร่ทองแดงในชิลี เปรู สหรัฐอเมริกา เม็กซิโก และออสเตรเลีย คำแนะนำทั้งหมดเป็นไปตามมาตรฐาน GRI-GM13, ASTM D5322, ASTM D3895, ASTM D4833, ASTM D4437 และ EPA 40 CFR 264.221
