Тема 15. Требования к основанию штабеля
Одним из факторов, способствовавших развитию KB золота в последние годы, являлась разработка новых высокопрочных материалов для сооружения площадок и прудков хранения растворов. Еще недавно основным конструкционным "материалом" площадки KB служили природные грунты и глины, связанные с бентонитом, цементом или солями натрия; эти смеси использовали для снижения проницаемости уплотненной массы.
В условиях возросших требований к охране окружающей среды и в первую очередь к предотвращению утечек цианистых растворов KB появилась целая гамма покрытий из синтетики, обеспечивающих надежное обустройство оснований штабелей. Площадки выщелачивания, которые сооружались ранее в виде однослойных структур, превратились в двухслойные и даже в трехслойные (рис.Рисунок 48).
Рисунок 48 - Типы оснований площадок выщелачивания:
1 — глина; 2 — бетон; 3 — геомембрана; 4 — асфальт, 5 — дренаж; 6 — грунтовое основание.
Основание штабеля состоит из следующих элементов:
- фундамента,
- противофильтрационного экрана
- дренажного слоя.
Основания штабелей должны удовлетворять следующим требованиям:
- обеспечивать прочность и устойчивость при статических переменных нагрузках от веса рудной массы и строительно-дорожной техники; основание при этом не должно деформироваться и разрушаться;
- состоять из материалов химически стойких к длительному воздействию технологических растворов, концентрация и состав которых могут меняться в период эксплуатации, так же как режим подачи растворов выщелачивания и климатические условия;
- исключить какую-либо утечку растворов, опасность которой существует во всех точках прохождения растворов; это необходимо как с точки зрения предотвращения потерь ценных компонентов, так и защиты окружающей среды от загрязнения.
Фундамент (ложе) - это поверхность земли, подготовленная к укладке противофильтрационного экрана. Подготовительные работы включают планировку поверхности и снятие растительного слоя земли, а при необходимости - рытье котлована и отсыпку охранных дамб.
Основное требование к экрану - обеспечить герметичность основания, влияющую на экологическую обстановку окружающей среды.
Поверх экрана укладывают верхний дренажный слой, назначение которого состоит в следующем:
- эффективный сбор растворов, профильтровавшихся через штабель;
- защита геомембран от ультрафиолетового излучения;
- предохранение экрана от разрывов и других механических повреждений во время строительства штабеля;
- ограничение испарения и растрескивания глинистого экрана в случае его применения.
Общий термин "геомембрана" предложен взамен многих и включает синтетические и полимерные мембраны, пластиковые покрытия, гибкие мембранные пленки, непроницаемые мембраны и непроницаемые листовые материалы.
Обычно используют следующие типы оснований:
- однослойные, с применением только одного низкопроницаемого экрана — геомембраны на глинисто-песчаном фундаменте;
- двухслойные, имеющие два низкопроницаемых экрана — это геомембрана, лежащая поверх глинистого экрана, или два экрана из геомембраны, разделенные проводящей дренажной системой;
- трехслойные, состоящие из трех низкопроницаемых экранов, в этом случае две геомембраны разделены дренажным слоем и внизу располагается глиняный экран.
Множество типов оснований обусловлено разнообразием условий, в которых они должны использоваться.
15.1 Выбор основания штабеля
Для ПНП рекомендуют высокоплотный полиэтилен, гипалон, поливинилхлорид, глину; а для ПИП - асфальт, защищенную синтетику или глину.
Неизменным материалом экрана являются геомембраны, покрытия из грунтов и специально обработанных грунтов.
15.1.1 Глинистые экраны
В прошлом глинистые экраны были наиболее распространенным способом удержания химических и сбросных растворов в производственных условиях. Испытания по проницаемости обычной глины с применением воды, содержащей 0,01 % CaSO4, показали, что большинство глинистых грунтов при использовании их в качестве прокладок для размещения опасных продуктов (жидких и твердых) вполне пригодно, исходя из их фильтрационных характеристик; проницаемость глин оценивается величиной 1·10-6-1·10-7 см/с.
Тщательно подобранный глинистый материал укладывается на основание и уплотняется до заданного содержания влаги и плотности с получением экрана требуемой проницаемости.
Эксплуатационные качества глинистого экрана зависят от состава и характеристики материала, способа сооружения и метода защиты.
15.1.2 Экраны из предварительно обработанных грунтов
Качественные показатели грунтовых материалов, используемых в качестве экрана, могут быть существенно улучшены при введении глин, химических добавок и т.д.
Если добавить к тонким песчанистым илам подходящую глину (бентонит в виде порошка), то можно снизить проводимость до требуемой величины, одновременно уменьшая проницаемость, пористость и уплотняемостъ грунтов.
Для стабилизации грунтов используется несколько химических реагентов. Они, как правило, добавляются к воде и смешиваются с грунтом при увлажнении перед уплотнением. В качестве добавок к грунтам за рубежом используют SS-13 и БИО-КЭТ-300. Их эффективность зависит от характеристик грунта и раствора выщелачивания и определяется замером проницаемости грунтов с их добавкой и без добавки. Возможна добавка карбоната натрия в низкодисперсные грунты (около 3 % массы сухого материала). Нефтяная смола SS-13 вводится из расчета 900 галлонов (1 жидкостной галлон - 3,785 л; 1 сухой галлон - 4,405 л) на 1 акр (1 акр - 4046,856 м2) для слоя в 6 дюймов (1 дюйм - 25,4 мм). Так, для илистого песка, глинистого песка и обычной глины обработка нефтяной смолой снижает коэффициент фильтрации на несколько порядков.
15.1.3 Геомембранные экраны
Привлекательны из-за малых величин проницаемости и хорошей химической стойкости. Подавляющая доля экранов, используемых при KB золота за рубежом, состоит из геомембран.
Основной частью всех изготовленных в промышленности геомембран являются полимеры. Они могут быть классифицированы на термопластики (например, поливинилхлорид), кристаллические термопластики (высокоплотный полиэтилен), термопластичные эластомеры (гипалон) и эластомеры (бутиловая резина). Для усиления геомембран используют тканые материалы, называемые "скрим".
Существует несколько способов для соединения листов: с использованием тепла (электрическая сварка, используется только в цехе; сварка горячим воздухом и т.д.); экструзионная сварка; вулканизация или склеивание.
15.2 Сооружение штабелей
Штабель является одной из важных составляющих общей конструкции KB рудной массы, включающей следующие элементы:
- основание с противофильтрационным экраном,
- систему орошения с подачей растворов выщелачивания на рудную массу,
- систему дренажа для вывода и сброса продуктивных растворов.
Основная задача оптимального сооружения штабеля - обеспечить максимальную однородность по фильтрационным характеристикам как по горизонтали, так и по вертикали. Каналирование растворов в штабеле приводит к неравномерному распределению растворов, что, в свою очередь, ведет к неполному извлечению металла из руды.
На основе практического опыта можно выделить три метода сооружения штабелей KB, выбор которых зависит от физико-механических характеристик руд.