从两个矿山看澳洲对尾矿管理

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收藏文章 赞一个 已赞 2016-03-30 矿业澳洲


【西澳麦克卢尔山(Mt McClure)尾矿贮存设施关闭规划】

 

麦克卢尔山矿山位于气候干燥的北方金矿区,在西澳莱恩斯特(Leinster)东北80公里处。麦克卢尔山金矿的开采始于1991年,矿区开始由4家不同的采矿公司拥有和经营, 2002年后由纽蒙特澳大利亚有限公司(Newmont Australia Ltd)管理。纽蒙特完成停产工作后, 2005年View Resources公司买下了该矿区。

 

通过炭浸(CIL)方式以每年120万吨的速度选矿。氧化物和新鲜矿体(含一些黄铁矿页岩)来源于多个矿坑,尾矿堆放在两个尾矿贮存设施(尾矿贮存设施1和尾矿贮存设施4)。(仅讨论尾矿贮存设施4。) 尾矿贮存设施4外形为圆形,半径大约为325米,表面积33公顷,由70到300米厚的原矿废弃物包围。尾矿排放在1999年3月停止。

 

尾矿贮存设施4的停产计划为分阶段设计,在矿山生命周期的初期,确认将来关闭的问题和克服这些问题的管理方案。停产前公司对设施的研究和了解给予了大量的关注,由此得到了正确的最终关闭设计,设计中包括工程覆盖和凹形剖面的堤坡。

 



尾矿的地球化学性质被发现是影响尾矿贮存设施4关闭的关键因素。经发现,尾矿是产酸尾矿,这可能对周围环境和地下水系统带来长期的影响。


为此,制定了以下减轻风险的策略:


1.用0.5米红土护面/块石/表层土,覆盖在2米的氧化物/泥土尾矿上面。现场试验工作和柱试验预测,这层覆盖的保水性将足以限制大部分降雨深层渗透;


2.上表面设计成有大量的单独小池,降雨将隔离在每个小池内。渗入覆盖层的大部水份随后通过蒸发和蒸散释放出来;


3.静止斜坡的角度倾斜到20°/14°/ 8°的凹坡,这样设计可减少径流,最大程度减小堤坝侵蚀。用0.5米厚的红土覆盖岩石层加固,随后是一薄层表层土,在外形上用碎石交叉并播种。

 


 


土方工程于2004年完成,设施现在处于监测和结束阶段。 2006年, View Resources公司向工业和资源部(Department of Industry and Resources)提出申请,减免履约保证金,申请得到了批准。提交申请的基础是植被安置和生长中所显示出的稳定性和持续成功。

 

【尾矿覆盖方案】裸露尾矿可能对人体健康、社会、环境影响带来风险,尤其是尾矿易于产生粉尘,降雨径流直接在尾矿上积存或尾矿表面一直很软时。按照技术复杂性与成本增加的大致顺序,可能的尾矿覆盖系统为:


1.直接在尾矿上种植植被;

2.尾矿表面上直接铺设用来减轻粉尘的薄层碎石;

3.长有植被的单层覆盖,目的在于潮湿气候中排泄降雨径流;

4.长有植被、非收集贮存/释放土壤覆盖,目的在于通过这种系统,在旱季通过蒸散释放贮存的雨季雨量来减少渗透;

5.毛细作用阻断层,由不排泄水的植被生长介质覆盖,目的在于控制盐类在生长介质中的吸收来维持植被生长,适用于干燥气候;

6.上述的组合。

 

【西澳日升大坝(Sunrise Dam)金矿的中央浓缩排放】

 

日升大坝金矿位于西澳拉弗顿(Laverton)南55公里处,其运营始于1997年。通过启用一个常规中等浓度尾矿浆的“农田式”尾矿贮存设施(TSF),设计产量为每年150万吨(Mtpa)。 


1998年进行下游抬高,其后在1999年停产。设计产量计划从2000年的每年200万吨提高到2003年的每年300万吨,并决定将尾矿浓缩到更高浓度,并改为在新的地点进行尾矿处置的中央浓缩排放(CTD)法。

 

矿区位于流域面积60平方公里的区域性排水河道,地下水为一般在地表5米以内的潜水。需要径流分流沟来分流台风时产生的大暴雨径量。矿区地形平缓,坡度大约为0.2%。中央浓缩排放尾矿贮存设施的设计面积在1999年为300公顷,截止2005年提高到330公顷。

 

中央浓缩排放尾矿贮存设施包含一个尾矿贮存区和雨水调蓄池(SSP)。其他组成部分包括一条从尾矿贮存设施周界(在周界上有多个尾矿排放点)到中央的填土坡道以及位于SSP中用来收集尾矿析水的有衬层小池。水从有衬层的小池泵回选矿厂。

 

中央浓缩排放尾矿贮存设施的形状是一个浅锥形,顶部高度在2005年为15米左右。目前的尾矿年生成量为360万吨。现有的设计持续到2009年,但是,中央浓缩排放未来会越来越大,最终达到矿山使用寿命的处置能力。

 




选矿厂使用重力选矿和炭浸技术从矿石中提取黄金。尾矿使用两个高速浓密机(直径24米)浓缩到64%左右的固含量,用两套离心泵将尾矿输送3公里的距离。在尾矿贮存设施的南半部周围建有渗滤液收集沟,用于截水和降低设施附近的地下水埋深。

 

尾矿的参数如下:

比重:2.85 

液限: 23%

收缩极限密度: 1.47 吨/米3 

析离阈值: 39%固含量

初期沉积密度: 1.2 吨/米3 

D80: 0.075 毫米

固体种类:砂泥

析水盐度: > 200,000 S/cm

 

尾矿以非常薄的层状形式沉积,尽管尾矿水高含盐量的性质对蒸发有一定的抑制作用,但蒸发干燥仍然强烈。因此,地下水位保持在初始的地下水埋深或稍高于初始埋深。中央浓缩排放锥形的周界周围渗流最常见,尾矿析水和雨水径流可能积聚在这里,有必要采取另外的内部排水措施。

 

尾矿滩坡度接近1.5%的最初设计值。但是,运行中的变化造成了凹形滩面的形成,上面三分之一为2%,中间三分之一为1.5%,下面三分之一为1%。

 

2005年采取的策略是在中央浓缩排放锥顶周围布置多个排放点。这种策略旨在减少排放流速并因此增加滩面坡度,提高贮存效率。

 



【矿山运行阶段风险】

 

尾矿贮存设施的主要目的是贮存尾矿固体和所有封存水。尾矿贮存设施运行过程中对公众健康、安全、社区、环境产生影响的设施失效及风险包括:


1.尾矿浆输送管道或澄清水回水管道破裂;

2.降雨引发的尾矿外工作面侵蚀或管涌;

3.隔离墙的岩土工程破坏或过度变形;

4.尾矿贮存设施的过度充填,导致水在隔离墙漫顶;

5.透过隔离墙的渗流,可能导致树木死亡;

6.进入地基对地下水造成影响的受污染渗流l颗粒(粉尘)或气态排放(例如,澳大利亚环保署的丛书中(1998)提到的氡、氰化氢;

7.鸟、野生动物或家畜接触可能蓄积在尾矿贮存设施表面上的受污染澄清水

8.野生动物或家畜接触到可能会陷在其中的松软尾矿。

 

【矿山关闭阶段风险】尾矿贮存设施关闭后的失效模式和风险,除包括尾矿输送或回水管道破坏以外,还可能包括大部分尾矿运行阶段的失效模式和风险。


其他关闭后失效模式和风险还有:

1.降雨引发的隔离墙表面侵蚀,这可能使尾矿外露和移动;

2.溢流道破坏(如果有溢流道);

3.雨水径流漫顶,引起隔离墙侵蚀;

4.尾矿表面上安置的覆盖系统破坏。

 

 

——MiningAu黄金研究,敬请传播。




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