EA044795B1 - WASTE MANAGEMENT - Google Patents

WASTE MANAGEMENT Download PDF

Info

Publication number
EA044795B1
EA044795B1 EA202192424 EA044795B1 EA 044795 B1 EA044795 B1 EA 044795B1 EA 202192424 EA202192424 EA 202192424 EA 044795 B1 EA044795 B1 EA 044795B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
sand
tailings
water
channels
fraction
Prior art date
Application number
EA202192424
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Энтони Оуэн Филмер
Дэниел Джон Александер
Джулиан Джереми Соулс
Филип Данкан Ньюмен
Original Assignee
Англо Американ Текникл Энд Састейнабилити Сервисиз Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Англо Американ Текникл Энд Састейнабилити Сервисиз Лтд filed Critical Англо Американ Текникл Энд Састейнабилити Сервисиз Лтд
Publication of EA044795B1 publication Critical patent/EA044795B1/en

Links

Description

Область техникиField of technology

Изобретение относится к способу извлечения воды и формирования устойчивых элементов ландшафта из отходов горного производства.The invention relates to a method for extracting water and forming sustainable landscape elements from mining waste.

Уровень техникиState of the art

Основная часть воды, потребляемая в операциях по добыче руды из твердой горной породы, которая используется для извлечения простых или благородных металлов, содержится в очень тонко измельченных отходах, получаемых в результате флотации или выщелачивания. Тонкое измельчение необходимо для высвобождения ценного компонента руды, чтобы обеспечить приемлемые результаты его извлечения. Получаемые отходы сгущают для частичного извлечения воды, и поскольку сгущенная пульпа остается подверженной разжижению, то эти отходы укладывают гидравлическим способом в специальные хранилища, указываемые как хвостохранилища.The bulk of the water consumed in hard rock mining operations used to recover base or precious metals is contained in very finely ground waste products resulting from flotation or leaching. Fine grinding is necessary to release the valuable component of the ore to ensure acceptable extraction results. The resulting waste is thickened to partially extract water, and since the thickened pulp remains susceptible to liquefaction, this waste is hydraulically stored in special storage facilities, referred to as tailings ponds.

Частицы отходов обычно имеют диаметр менее 150 микрон, и из-за их низкой проницаемости не могут быть легко дренированы или отфильтрованы для удаления захваченной воды.Waste particles are typically less than 150 microns in diameter and, due to their low permeability, cannot be easily drained or filtered to remove trapped water.

Даже в случае использования фильтрации отходов укладка и хранение отфильтрованного продукта может создавать проблемы, поскольку с отфильтрованными отходами трудно работать, и они не имеют конструктивной целостности. Фильтрация и укладка механическими средствами - это дорогостоящие операции, и, кроме того, они создают отходы, которые создают проблемы для хранения на многих территориях.Even when waste filtration is used, stacking and storing the filtered product can be problematic because the filtered waste is difficult to handle and lacks structural integrity. Filtration and stacking by mechanical means are expensive operations and also generate waste, which poses storage problems in many areas.

Итак, две давние цели горнорудной промышленности, такой как промышленности добычи простых металлов, меди, золота или металлов группы платины (PGM, от англ. Platinum Group Metals), заключаются, во-первых, в извлечении воды, содержащейся в отходах, и, во-вторых, в разработке экономичного способа укладки отходов в сухой и устойчивой форме.So, two long-standing goals of the mining industry, such as the mining industry of base metals, copper, gold or platinum group metals (PGM, from the English Platinum Group Metals), are, firstly, to recover the water contained in the waste, and, - secondly, to develop an economical method of storing waste in a dry and sustainable form.

В сельскохозяйственной и строительной отраслях, а также в отрасли стабилизации грунта, издавна используется концепция каналов с капиллярными (фитильными) свойствами для обезвоживания грунтов с низкой гидропроводностью.The agricultural, construction and soil stabilization industries have long used the concept of channels with capillary (wick) properties for dewatering soils with low hydraulic conductivity.

Капиллярное дренирование (вертикальное или горизонтальное) обеспечивается путем введения непрерывного слоя материала с более высокой гидопроводностью в плохо дренирующийся грунт для обеспечения возможности вытекания воды из зон грунтов с низкой гидропроводностью в зоны с более пористой структурой, из которых вода может стекать в места, из которых она может быть выведена. В большинстве систем капиллярного дренирования используется водопроницаемый геотекстиль, намотанный на центральный пористый стержень, для обеспечения возможности выборочного протекания воды из водонасыщенного грунта в пористый фитиль.Capillary drainage (vertical or horizontal) is achieved by introducing a continuous layer of material with higher hydraulic conductivity into poorly draining soil to allow water to flow from areas of soil with low hydraulic conductivity into zones with a more porous structure, from which water can flow to places from which it may be withdrawn. Most capillary drainage systems use a permeable geotextile wrapped around a central porous core to allow water to selectively flow from the saturated soil into the porous wick.

Песок также используется в качестве материала, обеспечивающего дренирование с использованием капиллярных сил (часто указывается как дренаж Френча или французская дрена), поскольку он имеет высокую гидропроводность (примерно на два порядка величины больше по сравнению с плохо дренируемыми грунтами). Песчаный канал обеспечивает устойчивое вытекание воды из грунта с низкой гидропроводностью (например, из глины) в песчаную дрену, из которой она может вытекать к месту вывода воды. Эффект капиллярного дренирования водоненасыщенного песка проявляется в извлечении воды из окружающего водонасыщенного грунта.Sand is also used as a capillary drainage material (often referred to as French drain or French drain) because it has high hydraulic conductivity (about two orders of magnitude greater than poorly drained soils). The sand channel provides a stable flow of water from soil with low hydraulic conductivity (for example, from clay) into a sand drain, from which it can flow to the water outlet. The effect of capillary drainage of water-unsaturated sand is manifested in the extraction of water from the surrounding water-saturated soil.

Эти принципы капиллярного дренирования могут применяться и для обезвоживания отходов горного производства.These principles of capillary drainage can also be applied to the dewatering of mining waste.

Однако распределение размеров частиц отходов горного производства такое, что они имеют низкую гидропроводность (обычно 10-4 - 10-6 см/с), и поэтому в случае больших объемов они остаются постоянно выше уровня насыщения; содержание воды, при котором может происходить разжижение отходов при воздействии внешнего давления.However, the size distribution of mining waste particles is such that they have low hydraulic conductivity (usually 10-4 - 10-6 cm/s), and therefore in the case of large volumes they remain constantly above the saturation level; water content at which waste liquefaction can occur when exposed to external pressure.

Окончательное содержание воды в отходах после их оседания обычно составляет примерно 0,5-0,55 м3 воды на тонну отходов.The final water content of the waste after settling is usually approximately 0.5-0.55 m 3 of water per ton of waste.

Реальность такова, что во многих юрисдикциях власти настаивают на использовании непроницаемого покрытия основания и сторон хвостохранилища для предотвращения вытекания из него воды в окружающую среду.The reality is that in many jurisdictions, authorities insist on the use of an impervious cover on the base and sides of a tailings pond to prevent water from leaking from it into the environment.

В связи с большими объемами случайные разрушения ограничивающих (ограждающих) стенок хвостохранилищ, используемых для содержания отходов горного производства, могут иметь катастрофические последствия. Такие разрушения вызывали гибель людей и широкомасштабные загрязнения окружающей среды.Due to the large volumes, accidental destruction of the boundary (enclosing) walls of tailings ponds used to contain mining waste can have catastrophic consequences. Such destruction caused loss of life and widespread environmental pollution.

Идея использования вертикального фитильного дренирования с использованием геотекстильных материалов для обезвоживания отходов была успешно опробована для уплотнения старых отходов, чтобы обеспечить возможность перемещения частично высушенного материала (Материалы конференции по хвостам и шахтным отходам, г. Ванкувер, Британская Колумбия, 26-28 октября, 2015). Однако стоимость установки большого количества вертикальных дренажных каналов с капиллярными свойствами, с шагом 1-3 метра на большом хвостохранилище находится за пределами допустимого. Стоимость материалов каждого традиционного геотекстильного дренажного канала с капиллярными свойствами значительна, она примерно равна стоимости установки каждого канала.The idea of using vertical wick drainage using geotextile materials to dewater waste has been successfully tested to compact old waste to allow movement of partially dried material (Proceedings of the Tailings and Mine Waste Conference, Vancouver, British Columbia, October 26-28, 2015) . However, the cost of installing a large number of vertical drainage channels with capillary properties, with a pitch of 1-3 meters, on a large tailings pond is beyond acceptable. The material cost of each traditional geotextile capillary drainage channel is significant, approximately equal to the installation cost of each channel.

- 1 044795- 1 044795

Коммерчески приемлемое применение, наиболее близкое идее фитильного дренирования в хвостохранилище, представляет собой слой песка или сооруженные дренажные каналы, размещенные в основании хвостохранилища, для обеспечения возможности прохождения воды в горизонтальном направлении к месту расположения водоотливного насоса. Однако на длительном промежутке времени эффективная скорость вытекания воды из песка, расположенного на дне хвостохранилища, весьма ограниченна. Обезвоживаются только хвосты, расположенные на расстоянии нескольких метров от песка, из-за низкой гидропроводности более удаленных хвостов и невозможности доступа воздуха для замещения содержащейся в них воды.The commercially acceptable application closest to the idea of wick drainage in a tailings pond is a layer of sand or constructed drainage channels placed at the base of the tailings pond to allow water to flow horizontally to the sump pump location. However, over a long period of time, the effective flow rate of water from the sand located at the bottom of the tailings pond is very limited. Only tailings located a few meters from the sand are dewatered due to the low hydraulic conductivity of more distant tailings and the inability of air to replace the water they contain.

Таким образом, направление капиллярного дренирования не нашло широкого применения в горнорудной промышленности, даже в тех регионах, в которых вода, которая могла бы быть извлечена из хвостохранилища, имеет существенную ценность.Thus, capillary drainage has not found widespread use in the mining industry, even in regions where the water that could be recovered from a tailings pond is of significant value.

Аналогичная идея обеспечения слоя с высокой проницаемостью, чтобы способствовать обезвоживанию более тонкого слоя хвостов с низкой проницаемостью, расположенного выше, представляет собой ленточную фильтрацию, как это заявлено Bentley и др. (US3767050A). Фильтрация пульпы хвостов с низкой проницаемостью ускоряется путем размещения хвостов на нижележащем слое песка.A similar idea of providing a high permeability layer to assist in dewatering the thinner low permeability tailings layer above is belt filtration as stated by Bentley et al. (US3767050A). Filtration of low permeability tailings slurry is accelerated by placing the tailings on an underlying layer of sand.

В другом сходном решении (US 9188389 B2, Ren и др.) использовались непрерывные параллельные слои хвостов тонких нефтяных песков, распределенные под действием силы тяжести над слоями другого материала основания с высокой проницаемостью, такого как песок, полученный в процессе очистки нефтяного песка, для повышения структурной целостности тонких хвостов.Another similar solution (US 9188389 B2, Ren et al.) used continuous parallel layers of fine oil sand tailings distributed by gravity over layers of other high permeability base material, such as sand from the oil sands refining process, to increase structural integrity of thin tails.

Для сохранения этих параллельных слоев хвостов и песка, размещаемых гидравлическим способом и растекающихся под действием силы тяжести на протяженной площади, соответствующие пульпы обрабатывают перед укладкой химическими реагентами. Эта химическая обработка обеспечивает соответствующие углы отложения (углы откоса пляжа хвостохранилища) песчаной фракции и фракции хвостов для поддержания постоянной глубины этих двух фракций структуры и для обеспечения соответствия этого угла уклону территории, на которой планируется размещать отходы. Этот угол отложения обычно превышает 1%, причем верхнее и нижнее предельные значения, ограничиваются корректировками, достижимыми с помощью химической модификации соответствующих суспензий. Достижимая толщина слоя многослойной структуры обычно меньше 1 метра и ограничивается пороговой величиной времени обезвоживания, требуемого для достижения необходимой величины сдвиговой прочности перед добавлением следующего слоя. В течение этого времени обезвоживания слой с более высокой проницаемостью частично дренируется, в результате чего обеспечивается ненасыщенное основание, которое пригодно для частичного обезвоживания вышележащего слоя с низкой проницаемостью, так что повышается сдвиговая прочность составной структуры.To preserve these parallel layers of tailings and sand, which are placed hydraulically and spread by gravity over an extended area, the corresponding slurries are treated with chemicals before placement. This chemical treatment provides appropriate deposition angles (tailings beach angles) of the sand fraction and the tailings fraction to maintain a constant depth of these two fractions of the structure and to ensure that this angle matches the slope of the area where the waste is to be disposed. This deposition angle typically exceeds 1%, with upper and lower limits limited by adjustments achievable by chemical modification of the respective suspensions. The achievable layer thickness of a multilayer structure is typically less than 1 meter and is limited by the threshold dewatering time required to achieve the required shear strength before adding the next layer. During this dewatering time, the higher permeability layer is partially drained, thereby providing an unsaturated base that is suitable for partially draining the overlying lower permeability layer, so that the shear strength of the composite structure is increased.

Следует отметить, что технологии обогащения фракции крупных частиц дорабатываются таким образом, чтобы отбрасывались более крупные частицы. Эти технологии обогащения фракции крупных частиц включают такие технические приемы как флотация крупных частиц (CPF, от англ. Coarse Particle Flotation) и выщелачивание очень крупных частиц, остающихся после CPF, для извлечения ценного компонента руды в более концентрированной форме, в случае более крупных частиц, получаемых в результате измельчения.It should be noted that technologies for enriching the coarse particle fraction are being refined in such a way that larger particles are discarded. These coarse fraction beneficiation technologies include techniques such as coarse particle flotation (CPF) and leaching of very large particles remaining after CPF to recover the valuable ore component in a more concentrated form, in the case of larger particles, obtained as a result of grinding.

Этот песок, остающийся после CPF или после выщелачивания песчаных отвалов (SHL, от англ. Sand Heap Leach), содержит металл примерно в таком же количестве, что и традиционные хвосты, и, соответственно, этот песок направляется на длительное хранение, а не на дальнейшее измельчение для получения мелких частиц. Эта способность выработки остатков с более крупными частицами без ухудшения результатов извлечения ценного компонента открывает возможность для частичного извлечения воды из получаемых песчаных остатков. Например, увеличение размеров измельчаемых частиц в случае CPF приводит к получению отдельного потока пустой породы, которая может быть уложена в отвал как свободно дренируемые песчаные остатки с высокой проницаемостью.This sand, remaining after CPF or sand heap leaching (SHL), contains approximately the same amount of metal as traditional tailings, and, accordingly, this sand is sent to long-term storage rather than further storage. grinding to obtain fine particles. This ability to produce larger particle size residues without compromising the recovery of the valuable component opens up the possibility of partially extracting water from the resulting sand residues. For example, increasing the size of the crushed particles in the case of CPF results in a separate waste rock stream that can be disposed of as a free-draining, high-permeability sand residue.

Песчаные остатки CPF могут быть складированы отдельно, при этом они дренируются для обезвоживания до уровня 90% твердого материала (WO2017/195008), или же они могут быть смешаны в некоторой пропорции с традиционными хвостами для включения как можно большего количества хвостов в песок, так чтобы при этом еще сохранялась устойчивость отвала (WO2018/234880).CPF sand residues can be stockpiled separately and drained to dewater to 90% solids (WO2017/195008), or they can be mixed in some proportion with conventional tailings to incorporate as much of the tailings into the sand as possible so that at the same time, the stability of the dump was still maintained (WO2018/234880).

Поскольку обогащение по технологии CPF по-прежнему основывается на частичном обнажении ценных минералов и высвобождении пустой породы в процессе измельчения, то достаточное обнажение целевого минерала происходит только тогда, когда руда измельчается для получения частиц, размеры которых меньше размеров частиц песка средней крупности (обычно порядка 3-500 микрон). Если верхняя граница распределения частиц находится на уровне указанных размеров, когда при использовании процесса CPF может быть достигнут высокий коэффициент извлечения, то примерно 50-70% измельченной руды уже измельчена до размеров, соответствующих традиционным хвостам. Таким образом, даже при смешивании песка CPF с хвостами, как это указано в WO2018/234880, либо нужно будет пойти на снижение выхода продукта для обеспечения свободно дренируемой смеси, либо при таком смешивании может быть обеспечено лишь частичное складирование хвостов. Таким образом, проблема хранения хвостов остается нерешенной.Since CPF beneficiation still relies on partial exposure of valuable minerals and release of waste rock through the grinding process, sufficient exposure of the target mineral occurs only when the ore is crushed to produce particles smaller than average sand particles (typically on the order of 3 -500 microns). If the upper limit of the particle distribution is at the size range where high recovery can be achieved using the CPF process, then approximately 50-70% of the crushed ore has already been crushed to the size of traditional tailings. Thus, even when mixing CPF sand with tailings as specified in WO2018/234880, either a reduction in product yield will have to be made to ensure a free-draining mixture, or such mixing may only result in partial tailings disposal. Thus, the problem of tailings storage remains unresolved.

- 2 044795- 2 044795

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Настоящее изобретение относится к способу укладки отходов после измельчения и переработки руд, включающему следующие стадии:The present invention relates to a method for disposal of waste after grinding and processing of ores, including the following stages:

разделение отходов переработки на водопроницаемую песчаную фракцию и фракцию хвостов;separation of processing waste into a permeable sand fraction and a tailings fraction;

укладка фракции хвостов и песчаной фракции для формирования многослойной структуры, ограниченной по меньшей мере одной ограничивающей стенкой, с песчаной фракцией, формирующей непрерывные песчаные каналы, проходящие через фракцию хвостов, для обеспечения возможности протекания воды, содержащейся в хвостах и в песке, под действием силы тяжести через песчаные каналы к водовыпускным отверстиям; и вывод воды из водовыпускных отверстий.laying the tailings fraction and the sand fraction to form a multi-layer structure, limited by at least one bounding wall, with the sand fraction forming continuous sand channels passing through the tailings fraction to allow water contained in the tailings and sand to flow under the influence of gravity through sand channels to water outlets; and removal of water from water outlets.

Ограничивающая стенка представляет собой искусственное или естественное ограждение, выполненное из проницаемых или непроницаемых материалов, которое ограждает уложенные слои хвостов так, чтобы обеспечивалась возможность последующей укладки песчаных каналов и обезвоживания слоя хвостов.A boundary wall is an artificial or natural barrier, made of permeable or impervious materials, that encloses the stacked tailings layers so as to permit subsequent sand channels and dewatering of the tailings layer.

После укладки песчаных каналов их покрывают слоем хвостов, которые укладывают гидравлическим способом.After laying the sand channels, they are covered with a layer of tailings, which are laid hydraulically.

Типичная песчаная фракция содержит частицы песка с размерами для р80, превышающими 150 микрон, предпочтительно превышающими 300 микрон и даже более предпочтительно превышающими 400 микрон, до 3000 микрон, и песчаная фракция свободно дренируется.A typical sand fraction contains sand particles with p80 sizes greater than 150 microns, preferably greater than 300 microns, and even more preferably greater than 400 microns, up to 3000 microns, and the sand fraction is free-draining.

Под свободным дренированием понимается, что пески будут дренироваться до водоненасыщенного состояния под действием только силы тяжести и предпочтительно обладают способностью гидравлической укладки до любой высоты, причем вода вытекает из них под действием силы тяжести для формирования водоненасыщенного песка, обычно содержащего воду в количестве менее 15 мас.%.By free draining it is meant that the sands will drain to a saturated state by gravity alone and preferably have the ability to be hydraulically stacked to any height with water flowing out of them by gravity to form a saturated sand typically containing less than 15% water by weight. %.

Типичная фракция хвостов содержит частицы с размерами для р80 меньше 200 микрон, обычно меньше 150 микрон, и содержание в ней воды обычно находится в диапазоне от 30 до 70 мас.% (0,55-0,90 м3 воды на 1 м3 суспензии хвостов), в зависимости от систем перевалки хвостов, расположенных выше по потоку.A typical tailings fraction contains particles with p80 sizes less than 200 microns, usually less than 150 microns, and its water content usually ranges from 30 to 70 wt.% (0.55-0.90 m 3 water per 1 m 3 suspension tailings), depending on the upstream tailings handling systems.

Фракция хвостов перед ее укладкой может обрабатываться химическими добавками, такими как хлопьеобразующие агенты, для повышения проницаемости слоя хвостов или для изменения угла естественного отложения (угла уклона пляжа хвостохранилища).The tailings fraction may be treated with chemical additives, such as flocculating agents, before disposal to increase the permeability of the tailings layer or to change the angle of natural deposition (the slope of the tailings beach).

Предпочтительно по меньшей мере 50% песчаных остатков содержат частицы с размерами в диапазоне от 0,1 до 1 мм, предпочтительно более 70% и даже более предпочтительно более 90%.Preferably, at least 50% of the sand residue contains particles in the size range from 0.1 to 1 mm, preferably more than 70% and even more preferably more than 90%.

Предпочтительно песчаные остатки содержат меньше 25% материала с размерами частиц меньше 0,75 мм, предпочтительно меньше 15% и даже более предпочтительно меньше 10%.Preferably, the sand residues contain less than 25% of material with particle sizes less than 0.75 mm, preferably less than 15%, and even more preferably less than 10%.

Перед укладкой отвальных хвостов и/или песка они могут быть частично обезвожены.The tailings and/or sand may be partially dewatered before placement.

В способе по настоящему изобретению слой хвостов укладывают гидравлическим способом, и вода вытекает из них в песчаные каналы, пока слой хвостов не достигнет структурной целостности, подходящей для укладки песчаного канала или песчаных каналов на поверхность слоя хвостов, после чего гидравлическим способом укладывают следующий слой хвостов поверх песчаного канала (каналов), и процесс продолжается для формирования многослойной структуры.In the method of the present invention, a layer of tailings is hydraulically laid and water flows from them into sand channels until the tailings layer reaches a structural integrity suitable for laying a sand channel or sand channels on top of the tailings layer, after which the next layer of tailings is hydraulically laid on top sand channel(s) and the process continues to form a multi-layer structure.

Песчаные каналы могут быть уложены гидравлическим способом или уложены с помощью механических средств в форме дренируемой твердой фракции.Sand channels can be laid hydraulically or laid by mechanical means in the form of drainable solids.

Песчаные каналы могут быть уложены на предыдущий слой хвостов как основание для обеспечения возможности завершения укладки песка механическим оборудованием по всей поверхности хвостов.Sand channels may be placed on top of the previous tailings layer as a base to allow mechanical equipment to complete sand placement over the entire surface of the tailings.

Перед укладкой следующих песчаных каналов предыдущий слой хвостов может быть частично обезвожен, либо дренированием через предыдущие песчаные каналы, либо с помощью механического выдавливающего оборудования.Before laying further sand channels, the previous layer of tailings may be partially dewatered, either by drainage through previous sand channels or by using mechanical extrusion equipment.

Песчаные каналы могут быть уложены с плавающего транспортного средства на поверхности хвостохранилища, покрытого водой.Sand channels can be installed from a floating vehicle on the surface of a tailings pond covered with water.

В одном из вариантов ограничивающая стенка, расположенная на конце извлечения воды структуры, является водопроницаемой, и вода вытекает через стенку из выпускных отверстий.In one embodiment, the boundary wall located at the water extraction end of the structure is permeable and water flows through the wall from the outlets.

В другом варианте ограничивающая стенка на конце извлечения воды структуры не является водопроницаемой, и воду удаляют из структуры путем выкачивания из центрального водовыпускного отверстия.In another embodiment, the boundary wall at the water extraction end of the structure is not permeable to water, and water is removed from the structure by pumping from the central water outlet.

Предпочтительно для песчаных каналов обеспечиваются места притока воздуха, либо на конце укладки структуры, либо с помощью любых иных средств соединения с воздухом.Preferably, sand channels are provided with air inlet points, either at the end of the laying structure or by any other means of connection to the air.

Обычно песчаные каналы размещают так, чтобы максимальное расстояние от любой точки в хвостах до ближайшего песчаного канала было меньше 10 метров, предпочтительно меньше 3 метров и даже более предпочтительно меньше 2 метров.Typically, sand channels are placed so that the maximum distance from any point in the tailings to the nearest sand channel is less than 10 meters, preferably less than 3 meters, and even more preferably less than 2 meters.

Песчаные каналы могут быть соединены по вертикали и по горизонтали для формирования трехмерной матрицы проницаемых каналов внутри хвостов.Sand channels can be connected vertically and horizontally to form a three-dimensional matrix of permeable channels within the tailings.

Песчаные каналы могут иметь толщину в диапазоне от 0,05 до 2 метров, предпочтительно от 0,2 доSand channels can have a thickness ranging from 0.05 to 2 meters, preferably from 0.2 to

- 3 044795 метра и даже более предпочтительно от 0,3 до 0,7 метра.- 3,044,795 meters and even more preferably from 0.3 to 0.7 meters.

При создании структуры непрерывные песчаные каналы прокладывают по верхней поверхности слоя хвостов.To create the structure, continuous sand channels are laid across the top surface of the tailings layer.

Фракцию хвостов, как правило, укладывают гидравлическим способом для обеспечения угла уклона пляжа хвостохранилища примерно от 0,5 до 2%, как правило, от 0,5 до 1%, предпочтительно порядка 0,5%, чтобы обеспечивался соответствующий наклон для потока воды, вытекающей под действием силы тяжести через песчаные каналы в выпускное отверстие.The tailings fraction is typically placed hydraulically to provide a tailings beach slope of about 0.5 to 2%, typically 0.5 to 1%, preferably of the order of 0.5%, to provide an appropriate slope for water flow, flowing under the influence of gravity through sand channels into the outlet.

По одному из вариантов песчаные фракции и фракции хвостов укладывают последовательно слоями для формирования слоев хвостов толщиной от 1 до 10 метров, и песчаных каналов толщиной в среднем от 0,05 до 2 метров.According to one option, sand fractions and tailings fractions are laid in successive layers to form tailings layers with a thickness of 1 to 10 meters, and sand channels with an average thickness of 0.05 to 2 meters.

В другом варианте песчаные фракции укладывают отдельными разнесенными в пространстве рядами, а фракции хвостов укладывают последовательно слоями для формирования слоев хвостов, имеющих толщину от 1 до 10 метров, и песчаных каналов, имеющих толщину от 0,05 до 2 метров, обычно от 0,05 до 1 метра, и разнесенных на расстояние от 2 до 10 метров, как правило, от 2 до 5 метров.In another embodiment, the sand fractions are laid in separate, spatially spaced rows, and the tailings fractions are laid in sequential layers to form tailings layers having a thickness of 1 to 10 meters, and sand channels having a thickness of 0.05 to 2 meters, usually from 0.05 up to 1 meter, and spaced at a distance of 2 to 10 meters, usually from 2 to 5 meters.

Еще в одном варианте песок укладывают так, чтобы формировать вертикальные дренажные каналы с капиллярными свойствами из геотекстиля в слоях хвостов между верхним и нижним песчаными каналами. Это может быть достигнуто, например, в процессе формирования структуры путем перекрытия некоторых или всех песчаных каналов так, чтобы они формировали непрерывную вертикальную колонну песка, проходящую сквозь хвосты. Этого также можно достичь путем введения дренажных каналов с капиллярными свойствами на основе геотекстиля для соединения песчаных каналов друг с другом.In another embodiment, sand is placed to form vertical geotextile capillary drainage channels in the tailings layers between the upper and lower sand channels. This can be achieved, for example, during the formation process by blocking some or all of the sand channels so that they form a continuous vertical column of sand passing through the tailings. This can also be achieved by introducing geotextile based capillary drainage channels to connect the sand channels to each other.

В другом варианте песок используется для создания внутренних и внешних песчаных валов. Валы могут быть разделены для формирования отдельных отсеков, которые заполняют гидравлическим способом хвостами до соответствующей высоты, и при этом обеспечивается возможность вытекания воды в нижележащие песчаные каналы и дальнейшего ее прохождения через проницаемые песчаные валы к водовыпускным отверстиям. Затем весь процесс укладки песчаных каналов и наращивания валов повторяют для формирования, в конце концов, требуемой высоты и формы структуры, состоящей из песка и хвостов.In another embodiment, sand is used to create internal and external sand banks. The shafts can be divided to form separate compartments which are hydraulically filled with tailings to an appropriate height, allowing water to flow into the underlying sand channels and then pass through the permeable sand shafts to the water outlets. Then the entire process of laying sand channels and building up shafts is repeated to ultimately form the required height and shape of the structure consisting of sand and tailings.

Предпочтительно в процессе укладки в любой момент времени только три верхних слоя хвостов, более предпочтительно два верхних слоя хвостов и даже более предпочтительно верхний слой хвостов, насыщены водой, то есть, хвосты, в которых воздух еще не занял пространство пор между твердыми частицами, так что они остаются подверженными разжижению в случае приложенного давления. Насыщенный (водонасыщенный) грунт - это грунт, в котором пространство пор заполнено водой.Preferably, during the laying process, at any given time, only the top three layers of tailings, more preferably the top two layers of tailings, and even more preferably the top layer of tailings, are saturated with water, that is, tailings in which air has not yet occupied the pore space between the solid particles, so that they remain susceptible to liquefaction if pressure is applied. Saturated (water-saturated) soil is soil in which the pore space is filled with water.

Песчаные каналы могут быть внедрены в существующие хвостохранилища для стимулирования уплотнения хвостов возле ограничивающей стенки.Sand channels can be incorporated into existing tailings ponds to encourage compaction of tailings near the boundary wall.

Песок получают предпочтительно в отдельном процессе обогащения фракции крупных частиц, а хвосты получают из процесса традиционной флотации руды.Sand is preferably obtained from a separate coarse beneficiation process, and tailings are obtained from a conventional ore flotation process.

Процесс обогащения фракции крупных частиц включает флотацию крупных частиц, просеивание, гравитационное разделение, электростатическое разделение и магнитное разделение, как правило, флотацию крупных частиц.The coarse fraction enrichment process includes coarse particle flotation, screening, gravity separation, electrostatic separation and magnetic separation, typically coarse particle flotation.

В других вариантах песок получают при выщелачивании песчаных отвалов, а хвосты получают при традиционном выщелачивании с перемешиванием.In other embodiments, sand is produced by leaching sand dumps and tailings are produced by traditional stir leaching.

Изобретение также относится к площадке (полигону) обезвоживания отходов горного производства, содержащей:The invention also relates to a site (landfill) for dewatering mining waste, containing:

по меньшей мере одну ограничивающую стенку;at least one bounding wall;

многослойную структуру, ограниченную ограничивающей стенкой, причем многослойная структура содержит фракции хвостов и песчаные фракции, формирующие непрерывные каналы сквозь фракции хвостов для обеспечения возможности протекания воды, содержащейся в хвостах и песке, под действием силы тяжести по песчаным каналам; и водовыпускные отверстия.a multilayer structure defined by a bounding wall, the multilayer structure comprising tailings fractions and sand fractions forming continuous channels through the tailings fractions to allow water contained in the tailings and sand to flow by gravity through the sand channels; and water outlets.

Типичная песчаная фракция содержит частицы песка с размерами для р80 больше 150 микрон, предпочтительно больше 300 микрон и даже более предпочтительно больше 400 микрон, до 3000 микрон, и песчаная фракция свободно дренируется.A typical sand fraction contains sand particles with p80 sizes greater than 150 microns, preferably greater than 300 microns, and even more preferably greater than 400 microns, up to 3000 microns, and the sand fraction is free-draining.

Под свободным дренированием понимается, что пески будут дренироваться до водоненасыщенного состояния под действием только силы тяжести и предпочтительно обладают способностью гидравлической укладки до любой высоты, причем вода вытекает из них под действием силы тяжести для формирования водоненасыщенного песка, обычно содержащего воду в количестве менее 15 мас.%.By free draining it is meant that the sands will drain to a saturated state by gravity alone and preferably have the ability to be hydraulically stacked to any height with water flowing out of them by gravity to form a saturated sand typically containing less than 15% water by weight. %.

Типичная фракция хвостов содержит частицы с размерами для р80 меньше 200 микрон, обычно меньше 150 микрон, и содержание в ней воды обычно находится в диапазоне от 30 до 70 мас.% (0,55-0,90 м3 воды на 1 м3 суспензии хвостов), в зависимости от систем перевалки хвостов, расположенных выше по потоку.A typical tailings fraction contains particles with p80 sizes less than 200 microns, usually less than 150 microns, and its water content usually ranges from 30 to 70 wt.% (0.55-0.90 m 3 water per 1 m 3 suspension tailings), depending on the upstream tailings handling systems.

Предпочтительно по меньшей мере 50% песчаных остатков содержат частицы с размерами в диапазоне от 0,1 до 1 мм, предпочтительно более 70% и даже более предпочтительно более 90%.Preferably, at least 50% of the sand residue contains particles in the size range from 0.1 to 1 mm, preferably more than 70% and even more preferably more than 90%.

- 4 044795- 4 044795

Предпочтительно песчаные остатки содержат меньше 25% материала с размерами частиц меньшеPreferably, the sand residues contain less than 25% material with particle sizes smaller than

0,75 мм, предпочтительно меньше 15% и даже более предпочтительно меньше 10%.0.75 mm, preferably less than 15% and even more preferably less than 10%.

В одном из вариантов ограничивающая стенка, расположенная на конце извлечения воды структуры, является водопроницаемой, и вода вытекает через стенку из выпускных отверстий.In one embodiment, the boundary wall located at the water extraction end of the structure is permeable and water flows through the wall from the outlets.

В другом варианте ограничивающая стенка на конце извлечения воды структуры не является водопроницаемой, и воду удаляют из структуры путем выкачивания из центрального водовыпускного отверстия.In another embodiment, the boundary wall at the water extraction end of the structure is not permeable to water, and water is removed from the structure by pumping from the central water outlet.

Предпочтительно для песчаных каналов обеспечены места притока воздуха, либо на конце укладки структуры, либо с помощью любых иных средств соединения с воздухом.Preferably, sand channels are provided with air inlet points, either at the end of the laying structure or by any other means of connection to the air.

Обычно песчаные каналы уложены так, чтобы максимальное расстояние от любой точки в хвостах до ближайшего песчаного канала было меньше 10 метров, предпочтительно меньше 3 метров и даже более предпочтительно меньше 2 метров.Typically, sand channels are laid so that the maximum distance from any point in the tailings to the nearest sand channel is less than 10 meters, preferably less than 3 meters, and even more preferably less than 2 meters.

Песчаные каналы могут быть соединены по вертикали и по горизонтали для формирования трехмерной матрицы проницаемых каналов внутри хвостов.Sand channels can be connected vertically and horizontally to form a three-dimensional matrix of permeable channels within the tailings.

Песчаные каналы могут иметь толщину в диапазоне от 0,05 до 2 метров, предпочтительно от 0,2 до 1 метра и даже более предпочтительно от 0,3 до 0,7 метра.The sand channels may have a thickness ranging from 0.05 to 2 meters, preferably from 0.2 to 1 meter and even more preferably from 0.3 to 0.7 meters.

При создании структуры непрерывные песчаные каналы прокладывают по верхней поверхности слоя хвостов.To create the structure, continuous sand channels are laid across the top surface of the tailings layer.

Типичную фракцию хвостов укладывают гидравлическим способом для обеспечения угла уклона пляжа хвостохранилища в диапазоне примерно от 0,5 до 2%, как правило, от 0,5 до 1%, предпочтительно порядка 0,5%, чтобы обеспечивался соответствующий наклон для потока воды, вытекающей под действием силы тяжести через песчаные каналы в выпускное отверстие.A typical tailings fraction is hydraulically placed to provide a tailings beach slope angle in the range of about 0.5 to 2%, typically 0.5 to 1%, preferably on the order of 0.5%, to provide an appropriate slope for the flow of water flowing out. by gravity through sand channels into the outlet.

По одному из вариантов песчаные фракции и фракции хвостов уложены последовательно слоями для формирования слоев хвостов толщиной от 1 до 10 метров, и песчаных каналов толщиной в среднем от 0,05 до 2 метров.According to one option, sand fractions and tailings fractions are laid in successive layers to form tailings layers with a thickness of 1 to 10 meters, and sand channels with an average thickness of 0.05 to 2 meters.

В другом варианте песчаные фракции уложены отдельными разнесенными в пространстве рядами, и фракции хвостов уложены последовательно слоями для формирования слоев хвостов, имеющих толщину от 1 до 10 метров, и песчаных каналов, имеющих толщину от 0,05 до 2 метров, обычно от 0,05 до 1 метра, и разнесенных на расстояние от 2 до 10 метров, как правило, от 2 до 5 метров.In another embodiment, the sand fractions are laid in separate, spatially spaced rows, and the tailings fractions are laid in sequential layers to form tailings layers having a thickness of 1 to 10 meters and sand channels having a thickness of 0.05 to 2 meters, typically 0.05 up to 1 meter, and spaced at a distance of 2 to 10 meters, usually from 2 to 5 meters.

Еще в одном варианте песок уложен так, чтобы формировать вертикальные дренажные каналы с капиллярными свойствами из геотекстиля в слоях хвостов между верхним и нижним песчаными каналами.In yet another embodiment, sand is placed to form vertical geotextile capillary drainage channels in the tailings layers between the upper and lower sand channels.

В другом варианте песок используется для создания внутренних и внешних песчаных валов. Валы могут быть разделены для формирования отдельных отсеков, которые заполняют гидравлическим способом хвостами до соответствующей высоты, и при этом обеспечивается возможность вытекания воды в нижележащие песчаные каналы и дальнейшего ее прохождения через проницаемые песчаные валы к водовыпускным отверстиям. Затем весь процесс укладки песчаных каналов и наращивания валов повторяют для формирования, в конце концов, требуемой высоты и формы структуры, состоящей из песка и хвостов.In another embodiment, sand is used to create internal and external sand banks. The shafts can be divided to form separate compartments which are hydraulically filled with tailings to an appropriate height, allowing water to flow into the underlying sand channels and then pass through the permeable sand shafts to the water outlets. Then the entire process of laying sand channels and building up shafts is repeated to ultimately form the required height and shape of the structure consisting of sand and tailings.

Песчаные каналы могут быть внедрены в существующие хвостохранилища для стимулирования уплотнения хвостов возле ограничивающей стенки.Sand channels can be incorporated into existing tailings ponds to encourage compaction of tailings near the boundary wall.

Песок получены предпочтительно в отдельном процессе обогащения фракции крупных частиц, а хвосты получены из процесса традиционной флотации руды.Sand is preferably obtained from a separate coarse fraction beneficiation process, and tailings are obtained from a traditional ore flotation process.

Процесс обогащения фракции крупных частиц включает флотацию крупных частиц, просеивание, гравитационное разделение, электростатическое разделение и магнитное разделение, как правило, флотацию крупных частиц.The coarse fraction enrichment process includes coarse particle flotation, screening, gravity separation, electrostatic separation and magnetic separation, typically coarse particle flotation.

В других вариантах песок получают при выщелачивании песчаных отвалов, а хвосты получают при традиционном выщелачивании с перемешиванием.In other embodiments, sand is produced by leaching sand dumps and tailings are produced by traditional stir leaching.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фиг. 1 - схематический вид многослойной структуры по первому варианту осуществления изобретения;In fig. 1 is a schematic view of a multilayer structure according to a first embodiment of the invention;

на фиг. 2А, 2Б - схематические виды многослойной структуры по второму варианту осуществления изобретения;in fig. 2A, 2B are schematic views of a multilayer structure according to a second embodiment of the invention;

на фиг. 3А, 3Б - схематические виды многослойной структуры по третьему варианту осуществления изобретения;in fig. 3A, 3B are schematic views of a multilayer structure according to a third embodiment of the invention;

на фиг. 4А, 4Б - схематические виды многослойной структуры с отсеками по четвертому варианту осуществления изобретения;in fig. 4A, 4B are schematic views of a multilayer compartment structure according to a fourth embodiment of the invention;

на фиг. 5 - график, иллюстрирующий результаты лабораторных измерений высоты напора и сжатия материала для хвостов медных руд в Чили, иллюстрирующий соотношение проницаемость/коэффициент пористости, в отношении оценки высвобождения воды из уплотняющихся хвостов.in fig. 5 is a graph illustrating the results of laboratory measurements of head height and material compression for copper ore tailings in Chile, illustrating the permeability/porosity ratio relationship in relation to estimating the release of water from compacting tailings.

Подробное описание осуществления изобретенияDetailed Description of the Invention

В настоящем изобретении используется песчаная фракция остатков, получаемых в результате обо- 5 044795 гащения руды, в новой структуре складирования и хранения отходов для извлечения большей части содержащейся воды и для улучшения геотехнической стабильности составной структуры, в то время как обеспечивается возможность продолжения существующей практики малозатратного гидравлического складирования отходов.The present invention utilizes the sand fraction of ore beneficiation residues in a new waste disposal and storage structure to recover most of the contained water and to improve the geotechnical stability of the composite structure while allowing existing practices of low-cost hydraulic waste storage.

Путем размещения крупнозернистых и мелкозернистых остатков в структуре, содержащей непрерывные каналы водопроницаемого песка, пронизывающие слои хвостов, большая часть воды, содержащейся в хвостах, может вытекать в песок аналогично тому, как это происходит в традиционной фильтрации под действием силы тяжести. Песчаные каналы укладываются для обеспечения возможности перемещения воды к выпускному отверстию под действием силы тяжести.By placing coarse and fine grain residues in a structure containing continuous channels of permeable sand through the tailings layers, most of the water contained in the tailings can flow into the sand in a manner similar to that of traditional gravity filtration. Sand channels are laid to allow gravity to move water to the outlet.

Непрерывные каналы проницаемого песка располагают так, чтобы средняя длина пути для воды из любой точки хвостов до ближайшего песчаного канала облегчала перемещение воды с приемлемой скоростью из хвостов в песчаный канал, откуда она может быть выведена. Это расстояние от любой точки хвостов до ближайшего песчаного канала не превышает 10 метров, обычно не превышает 5 метров, и обеспечивает возможность эффективного обезвоживания хвостов за недели и месяцы. Чем меньше расстояние от хвостов до дренирующего песчаного канала, тем быстрее происходит обезвоживание.Continuous channels of permeable sand are located so that the average path length for water from any point in the tailings to the nearest sand channel facilitates the movement of water at an acceptable speed from the tailings into the sand channel, from where it can be discharged. This distance from any point of the tailings to the nearest sand channel does not exceed 10 meters, usually not more than 5 meters, and allows the tailings to be effectively dewatered in weeks to months. The shorter the distance from the tailings to the drainage sand channel, the faster dewatering occurs.

В изобретении используется руда, которую измельчили для извлечения содержащегося в ней ценного минерала, а остатки разделили на песчаную фракцию и фракцию хвостов. При этом нет необходимости в дополнительных материалах, поскольку материал, необходимый для структуры остатков может быть получен в результате процесса обогащения. Хотя может использоваться дополнительный водопроницаемый материал, такой как пустая порода, или такие материалы как глина или геотекстиль для дополнения ограничительных стенок или песчаных каналов.The invention uses ore that has been crushed to extract the valuable mineral it contains, and the residue is separated into a sand fraction and a tailings fraction. There is no need for additional materials, since the material necessary for the structure of the residues can be obtained as a result of the enrichment process. Although additional permeable material such as waste rock, or materials such as clay or geotextile may be used to supplement boundary walls or sand channels.

Воду извлекают из структуры после ее перемещения по этим песчаным дренажным каналам с последующим вытеканием через проницаемые стенки обваловки или с откачиванием ее из центрального водовыпускного отверстия. Вода выводится для возвращения и повторного использования, или же ее сбрасывают регулируемым образом в окружающую среду при условии, что качество воды соответствует действующим стандартам на сбрасываемую воду.Water is removed from the structure by moving through these sandy drainage channels and then flowing out through the permeable walls of the embankment or by pumping it out of a central outlet. Water is removed for return and reuse, or it is released in a controlled manner to the environment, provided that the quality of the water meets applicable discharge standards.

Перед складированием хвостов с низкой водопроницаемостью в них могут быть добавлены химические хлопьеобразующие агенты для повышения гидропроводности и, соответственно, скорости обезвоживания хвостов.Before storing tailings with low water permeability, chemical flocculating agents can be added to them to increase hydraulic conductivity and, accordingly, the rate of dewatering of the tailings.

Интенсивность вытекания воды в песчаный канал выше на начальных стадиях дренирования хвостов, и затем она уменьшается в течение месяцев и даже лет, так как вода в окружающих хвостах постепенно замещается воздухом.The rate of water flow into the sand channel is greater during the initial stages of tailings drainage, and then decreases over months and even years as the water in the surrounding tailings is gradually replaced by air.

Начальное быстрое обезвоживание обеспечивает возможность каждому слою хвостов достигать структурной целостности, подходящей для укладки песчаных каналов на поверхности слоя хвостов. Затем на песчаные каналы может быть уложен следующий слой хвостов, и процесс продолжают для создания многослойной структуры.The initial rapid dewatering allows each tailings layer to achieve structural integrity suitable for laying sand channels on the surface of the tailings layer. A further layer of tailings can then be laid on the sand channels and the process continues to create a multi-layer structure.

Окончательный дренаж структуры обеспечивает прочность, сравнимую с прочностью водоненасыщенного грунта.Final drainage of the structure provides strength comparable to that of water-unsaturated soil.

С соответствующей обваловкой, обеспечивающей удерживания верхних слоев уложенных хвостов, структура складируемых отходов может быть адаптирована к рельефу местности, так что обеспечивается повышенная гибкость в выборе расположения места складирования отходов.With appropriate bunding to retain the top layers of the deposited tailings, the structure of the waste deposit can be adapted to the terrain, so that increased flexibility in the choice of waste disposal location is provided.

Как уже отмечалось, при получении песка из руды с использованием технологий обогащения фракции крупных частиц может сохраняться высокий коэффициент извлечения ценных элементов. Примерами таких технологий обогащения фракции крупных частиц являются флотация крупных частиц (CPF) или выщелачивание песчаных отвалов (SHL). Эти технологии обеспечивают получение достаточного количества песка с частицами подходящих размеров.As already noted, when producing sand from ore using technologies for enriching the fraction of large particles, a high recovery rate of valuable elements can be maintained. Examples of such technologies for enriching the coarse fraction are coarse particle flotation (CPF) or sand dump leaching (SHL). These technologies ensure that sufficient quantities of sand are produced with suitable particle sizes.

Например, при использовании технологии CPF для обогащения руд, содержащих медь, металлы PGM, золото или железо, в зависимости от характеристик высвобождения конкретной руды в процессе измельчения песчаные остатки составляют примерно 20-50% от исходной руды (песок/(песок + хвосты)). Частицы песчаных отходов процесса обогащения фракции крупных частиц обычно имеют размеры в диапазоне 100-600 микрон, а более мелкие частиц, которые могли бы понизить гидропроводность, удаляются из песка псевдоожижением, используемым в процессе CPF. Таким образом, остаточный песок процесса CPF является водопроницаемым и свободно дренируемым остатком.For example, when using CPF technology to beneficiate ores containing copper, PGM metals, gold or iron, depending on the release characteristics of the particular ore during the grinding process, sand residues constitute approximately 20-50% of the original ore (sand/(sand + tailings)) . Sand particles from the upgrading process typically have coarse particle sizes in the range of 100-600 microns, and smaller particles that would reduce hydraulic conductivity are removed from the sand by fluidization used in the CPF process. Thus, the residual sand of the CPF process is a permeable and free-draining residue.

20-50% водопроницаемого песка процесса CPF обеспечивают достаточно материала для обеспечения возможности перемещения воды к выпускным отверстиям, а также для создания такой обваловки хвостохранилища, которая может быть необходима.20-50% permeable sand from the CPF process provides enough material to allow water to move to the outlets and to provide such tailings dike as may be necessary.

Размеры частиц песка, получаемого после обогащения фракции крупных частиц и помещаемого в каналы, хорошо подходят для использования этого песка в качестве материала с капиллярными свойствами для обезвоживания хвостов.The particle size of the sand obtained after enrichment of the coarse particle fraction and placed in the channels is well suited for use as a material with capillary properties for tailings dewatering.

Песок имеет высокую гидропроводность и хорошую проницаемость для воздуха, замещающего внутрипоровую воду. Он может обеспечивать перемещение воды на большие расстояния, даже при умеренном гидростатическом напоре.Sand has high hydraulic conductivity and good permeability to air, which replaces interstitial water. It can move water over long distances, even under moderate hydrostatic pressure.

- 6 044795- 6 044795

Частицы песка достаточно малы, чтобы песок можно было укладывать гидравлическим способом, и при этом он оседает достаточно быстро, чтобы его можно было уложить в положении запланированного канала или просто распределить для формирования непрерывного, хотя необязательно однородного, слоя на поверхности хвостов.The sand particles are small enough that the sand can be placed hydraulically, and it settles quickly enough that it can be placed in a planned channel position or simply spread to form a continuous, although not necessarily uniform, layer on the surface of the tailings.

Объемная плотность песка примерно такая же, что и плотность хвостов, так что смешивание слоев песка и хвостов при укладке и дренировании имеет ограниченный характер (например, объемная плотность песка или хвостов для медной руды, измеренная в точке насыщения, составляет обычно от 2,1 тонн/м3 до 2,5 тонн/м3).The bulk density of sand is approximately the same as the density of tailings, so there is limited mixing of layers of sand and tailings during placement and drainage (for example, the bulk density of sand or tailings for copper ore, measured at the saturation point, is typically 2.1 tons /m 3 to 2.5 tons/m 3 ).

Относительные размеры частиц песка и хвостов таковы, что мелкие частицы хвостов лишь с трудом могут проникать в пустоты между частицами песка, так что смешивание этих двух материалов имеет ограниченный характер в процессе укладки и последующего дренирования.The relative sizes of sand particles and tailings are such that fine tailings particles have difficulty penetrating into the voids between sand particles, so that mixing of the two materials is limited during placement and subsequent drainage.

Границы раздела между песком и хвостами формируют зону эффективного фильтра. Этот фильтр обеспечивает возможность выборочного протекания воды в песок, так же как это происходило бы через слой песка в устройстве механической фильтрации (напр., US3767050A).The interface between sand and tailings forms an effective filter zone. This filter allows water to selectively flow into the sand, just as it would through a layer of sand in a mechanical filtration device (eg US3767050A).

Хотя песок предпочтительно получают в отдельном процессе обогащения фракции крупных частиц, также можно укрупнить измельчаемые частицы существующего процесса обогащения или выщелачивания, и затем отделить требующуюся фракцию песка от остальной части технологического остатка для формирования фракций песка и хвостов.Although sand is preferably produced in a separate coarse fraction beneficiation process, it is also possible to coarse the crushed particles of an existing beneficiation or leach process, and then separate the desired sand fraction from the rest of the process residue to form sand and tailings fractions.

Песчаные каналы укладывают так, чтобы обеспечивалась возможность постоянного поступления воздуха для содействия вытеканию воды под действием силы тяжести из размещенных хвостов в регулируемое количество удобно расположенных внутренних отверстий сбора и отведения воды или через проницаемую обваловку во внешние водосборники. Непрерывный дренаж погруженных слоев хвостов в структуре поддерживается давлением вышележащих слоев хвостов и песка.The sand channels are laid to allow a constant supply of air to assist the flow of water by gravity from the disposed tailings into a controlled number of conveniently located internal water collection and disposal openings or through a permeable bund into external catch basins. The continuous drainage of submerged tailings layers in the structure is maintained by the pressure of the overlying tailings and sand layers.

В конце срока службы шахты (рудника) структура может быть герметически закрыта для прекращения поступления воздуха, чтобы избежать какого-либо длительного кислотообразования.At the end of the mine's life, the structure can be hermetically sealed to stop the flow of air to avoid any long-term acidification.

Следует отметить, что в способе, предложенном Ren и др., ничего не предусматривается для обеспечения доступа воздуха или водовыпускных отверстии, чтобы содействовать извлечению воды, или другие механизмы для непрерывного вытеснения воды из погруженных слоев внутри структуры. В связи с низкой проницаемостью вышележащих хвостов дальнейшее непрерывное вытеснение воды из слоев с высокой проницаемостью будет ограничиваться, поскольку они будут закрыты. Итак, в то время как химическая обработка и составная структура с параллельными слоями, предложенные Ren и др., будут повышать предельное напряжение сдвига структуры хвостов нефтяных песков, чтобы соответствовать требованиям Директивы 74 Канады, извлечение воды из отходов горного производства в этом случае гораздо ниже, чем можно достигнуть с помощью других технологий, таких как фильтрация и сухая укладка хвостов. Далее, способ, в целом сходный с предложением Ren и др., невозможно было бы применить в традиционной разработке твердых пород, поскольку в этом случае в процессе измельчения и дальнейшей обработки не образуется песок с подходящей проницаемостью. Если бы использовалось достаточно крупное измельчение для получения достаточного количества песка, то традиционное извлечение ценных минералов было бы сокращено.It should be noted that in the method proposed by Ren et al., nothing is provided to provide air access or water outlets to facilitate water extraction, or other mechanisms to continuously displace water from submerged layers within the structure. Due to the low permeability of the overlying tailings, further continuous displacement of water from the high permeability layers will be limited as they are closed. So, while the chemical treatment and parallel layer composite structure proposed by Ren et al. will increase the ultimate shear stress of the oil sands tailings structure to meet the requirements of Canada Directive 74, the recovery of water from mining waste is much lower in this case. than can be achieved with other technologies such as filtration and dry stacking of tailings. Further, a method generally similar to that proposed by Ren et al. would not be applicable to conventional hard rock mining because sand of suitable permeability would not be produced by grinding and further processing. If sufficiently coarse grinding was used to obtain sufficient quantities of sand, traditional recovery of valuable minerals would be reduced.

Способ по настоящему изобретению может обеспечивать снижение потерь воды в хвостах от существующих уровней порядка 0,5-0,55 м3/тонна хвостов чаще всего до уровней порядка 0,1-0,15 м3/тонна остатков. Поскольку потери воды в хвостах представляют собой основную часть всей воды, потребляемой в операциях переработки твердой породы, эта способность извлекать воды из хвостов представляет собой кардинальное изменение в общем потреблении воды в горнорудных работах.The method of the present invention can reduce water losses in tailings from current levels of about 0.5-0.55 m 3 /ton of tailings, most often to levels of about 0.1-0.15 m 3 /ton of residues. Since tailings water losses represent the majority of all water consumed in hard rock processing operations, this ability to recover water from tailings represents a dramatic change in overall water consumption in mining operations.

Способы разработки и подготовки складирования.Methods for developing and preparing storage.

Настоящее изобретение предусматривает несколько стадий, которые составляют способ извлечения воды и создания устойчивых элементов ландшафта из отходов:The present invention involves several stages that constitute a method for extracting water and creating sustainable landscape elements from waste:

получение из перерабатываемой руды отдельного песчаного остатка с подходящим размером частиц и фракции хвостов;obtaining a separate sand residue from the processed ore with a suitable particle size and tailings fraction;

раздельная укладка фракций песчаного остатка и хвостов для формирования непрерывных песчаных каналов внутри всего объема хвостов;separate placement of fractions of sand residue and tailings to form continuous sand channels within the entire volume of tailings;

структурирование песчаных каналов для обеспечения возможности вытекания воды под действием силы тяжести к водовыпускным отверстиям;structuring sand channels to allow water to flow by gravity to water outlets;

отведение воды из этих выпускных отверстий для обеспечения непрерывного дренажа хвостов;diverting water from these outlets to ensure continuous drainage of the tailings;

постепенное наращивание структуры, состоящей из песчаных каналов и хвостов, и использование веса вышележащего песка и хвостов для ускорения обезвоживания уложенных хвостов на нижних уровнях.gradually building up a structure consisting of sand channels and tailings, and using the weight of the overlying sand and tailings to accelerate the dewatering of stacked tailings at lower levels.

Ниже приводятся различные примеры (без ограничения изобретения конкретными вариантами) для иллюстрации некоторых возможных решений структуры и различных способов, с использованием которых может быть создана структура.Various examples are provided below (without limiting the invention to specific embodiments) to illustrate some possible structure solutions and various methods by which the structure can be created.

Ограничивающие стенки/валы, которые окружают всю структуру, могут иметь различные формы.The boundary walls/shafts that surround the entire structure can take different shapes.

В одном из вариантов изобретение может использоваться с ограждающим сооружением типа дам- 7 044795 бы, которое издавна использовалось в хвостохранилищах. Этот вариант обеспечивает возможность высокой степени извлечения воды. Лишь небольшая часть всех хвостов подвергается разжижению в любое время, в результате чего снижается возможность поступления воды в стенку дамбы, так что исключается возможность катастрофического разрушения стенки. В этом варианте повышается безопасность конструкции стенки дамбы, расположенной выше по потоку. При окончательном закрытии рудника хвосты внутри ограждающей дамбы будут обезвоживаться, и хвостохранилище будет сравнимо с водоненасыщенным грунтом позади устойчивого удерживающего откоса.In one embodiment, the invention can be used with a dam-type enclosing structure, which has long been used in tailings ponds. This option allows for a high degree of water recovery. Only a small portion of all tailings undergo liquefaction at any time, thereby reducing the possibility of water entering the dam wall so that the possibility of catastrophic failure of the wall is eliminated. This option improves the safety of the upstream dam wall structure. Upon final closure of the mine, the tailings within the containment dam will dewater and the tailings impoundment will be comparable to water-saturated soil behind a stable retention slope.

В другом варианте излишки песка могут использоваться для создания внутренних и внешних песчаных валов. Эти валы могут быть разделены для формирования отдельных накопительных отсеков для структуры. Такие отсеки заполняют гидравлическим способом хвостами до соответствующей высоты, и при этом обеспечивается возможность вытекания воды в нижележащие песчаные каналы и дальнейшего ее прохождения через проницаемые песчаные валы к водовыпускным отверстиям. Затем весь процесс укладки песчаных каналов и наращивания валов повторяют для формирования в конце концов требуемой высоты и формы элемента ландшафта, состоящего из песка и хвостов.Alternatively, excess sand can be used to create internal and external sand banks. These shafts can be separated to form separate storage compartments for the structure. Such compartments are hydraulically filled with tailings to an appropriate height, allowing water to flow into underlying sand channels and then pass through permeable sand banks to water outlets. Then the entire process of laying sand channels and building up shafts is repeated to ultimately form the required height and shape of the landscape element consisting of sand and tailings.

Использование отсеков обеспечивает возможность придания валам хранилища отходов такую форму, которая соответствует рельефу территории, подлежащей рекультивации. Например, может быть восстановлена растительность устойчивого элемента ландшафта для рекультивации выработанного участка территории или для другого использования, которое может быть полезно или привлекательно с эстетической точки зрения для местного населения.The use of compartments makes it possible to give the waste storage shafts a shape that matches the topography of the territory to be reclaimed. For example, a permanent landscape feature may be revegetated to reclaim a mined-out area or for another use that may be useful or aesthetically pleasing to the local population.

В обоих вариантах воду собирают как в форме поверхностных стоков в процессе гидравлического складирования, так и из водовыпускных отверстий песчаных каналов. Затем вода может перекачиваться в подходящее водохранилище, для повторного использования или для сброса.In both options, water is collected both in the form of surface runoff during hydraulic storage and from outlets in sand channels. The water can then be pumped to a suitable reservoir for reuse or disposal.

При создании структуры непрерывные песчаные каналы прокладывают по верхней поверхности слоя хвостов. Угол естественного отложения хвостов (откоса пляжа хвостохранилища), например 0,5% обеспечивает достаточный наклон для последующего вытекания воды под действием силы тяжести через песчаный канал. Верхняя поверхность уложенных песчаных каналов не должна быть параллельна нижней поверхности, которая формируется с углом отложения уложенных хвостов.To create the structure, continuous sand channels are laid across the top surface of the tailings layer. A natural tailings deposition angle (slope of the tailings beach), for example 0.5%, provides sufficient slope for subsequent gravity flow of water through the sand channel. The top surface of the laid sand channels should not be parallel to the bottom surface, which is formed with the angle of deposition of the laid tailings.

Непрерывные песчаные каналы также могут иметь различные формы.Continuous sand channels can also take different shapes.

В одном из вариантов песок может быть уложен отдельными рядами, расположенными на расстоянии нескольких метров друг от друга и покрывающими порядка 20% поверхности хвостов, или же в другом варианте песок укладывают так, чтобы каналы соединялись и, соответственно, формировали сплошной, но необязательно однородный, песчаный слой на поверхности хвостов.In one embodiment, the sand can be laid in separate rows located at a distance of several meters from each other and covering about 20% of the surface of the tailings, or in another embodiment, the sand is laid so that the channels connect and, accordingly, form a continuous, but not necessarily uniform, sandy layer on the surface of the tailings.

Ключевым признаком структуры для любого варианта является непрерывность песчаных каналов для обеспечения возможности беспрепятственного прохождения воды через песчаный канал к водовыпускному отверстию.A key design feature for either option is the continuity of the sand channels to allow water to flow smoothly through the sand channel to the outlet.

Также существуют возможные вариации толщины как песчаных каналов, так и слоев хвостов в структуре.There are also possible variations in the thickness of both sand channels and tailings layers within the structure.

Предпочтительный вариант для конкретного рудника будет зависеть от гидропроводности песка и хвостов, состоящих из мелких частиц, а также от территории, на которой будут складироваться отходы.The preferred option for a particular mine will depend on the hydraulic conductivity of the sand and fine tailings, as well as the area where the waste will be deposited.

Толщина песка в каждом канале обычно будет больше 0,05 метра и предпочтительно больше 0,5 метра для обеспечения достаточной интенсивности дренажа через песок к водовыпускному отверстию и для предотвращения заиливания песчаного канала. Эта толщина песчаного канала может быть легко обеспечена в пределах количества песка, получаемого в процессе обогащения фракции крупных частиц, при этом нет ограничения верхнего предела толщины песка в канале.The thickness of the sand in each channel will generally be greater than 0.05 meter and preferably greater than 0.5 meter to ensure sufficient drainage through the sand to the outlet and to prevent siltation of the sand channel. This thickness of the sand channel can be easily achieved within the amount of sand obtained in the coarse fraction enrichment process, and there is no upper limit on the thickness of the sand in the channel.

Глубина каждого слоя хвостов будет зависеть от гидропроводности хвостов и от времени, имеющегося до момента добавления следующего слоя хвостов. Скорость уплотнения зависит от гидропроводности и в большинстве вариантов она определяет минимально приемлемое время для дренажа хвостов, прежде чем добавляется следующая группа песчаных каналов. Это в свою очередь устанавливает максимальную скорость наращивания структуры, которая может работать без необходимости в полностью сооруженной стенке ограждающей дамбы.The depth of each layer of tailings will depend on the hydraulic conductivity of the tailings and the time available before adding the next layer of tailings. The rate of compaction is dependent on hydraulic conductivity and in most cases it determines the minimum acceptable time for tailings drainage before the next set of sand channels is added. This in turn sets the maximum rate of growth of the structure, which can operate without the need for a fully constructed containment dam wall.

Под действием давления вышележащих хвостов вода может вытекать в песчаные каналы, расположенные выше, ниже или сбоку от хвостов.Pressure from overlying tailings can cause water to flow into sand channels located above, below, or to the side of the tailings.

Для типичных хвостов медных руд минимальное расстояние от любой точки в хвостах до ближайшего песчаного канала будет, как правило, в диапазоне от 1 до 4 метров. Однако для хвостов с более мелкими частицами, для которых желательно быстрое обезвоживание, толщина слоя хвостов может быть уменьшена. И наоборот, для хвостов, которые обезвоживаются гораздо легче, оптимальная толщина слоя хвостов может быть повышена, например, до 10 метров и даже больше.For typical copper ore tailings, the minimum distance from any point in the tailings to the nearest sand channel will typically be in the range of 1 to 4 meters. However, for tailings with finer particles for which rapid dewatering is desired, the thickness of the tailings layer may be reduced. Conversely, for tailings that dewater much more easily, the optimal thickness of the tailings layer can be increased, for example, to 10 meters or even more.

Типичная структура, предлагаемая в изобретении, будет такой, что для большей части времени обезвоживания интенсивность выведения воды будет ограничиваться ее перемещением внутри слоя хвостов, а не прохождением через песчаные каналы к водосборнику.A typical structure proposed by the invention will be such that for most of the dewatering time the rate of water removal will be limited to its movement within the tailings layer rather than passing through the sand channels to the catch basin.

Для обеспечения непрерывности песчаных каналов одна возможная альтернатива заключается в укладке этих песчаных каналов в многослойной сандвич-структуре, ограниченной песчаной стенкой, покаTo ensure the continuity of sand channels, one possible alternative is to lay these sand channels in a sandwich structure bounded by a sand wall until

- 8 044795 занной схематично на фиг. 1. Многослойная сандвич-структура, показанная на фиг. 1, содержит хвосты, уложенные слоями 10, с песком, уложенным в песчаные каналы 12, расположенные между слоями хвостов, с ограничивающей пористой стенкой 14 из песка или пустой породы. Вода 16 вытекает по песчаным каналам 12, далее проходит через пористую песчаную стенку 14 и собирается в водосборнике 18. Хвосты в слое 10A, расположенном в основании структуры, полностью уплотняются, в то время как хвосты в слое 10B, расположенном наверху, насыщены водой.- 8 044795 shown schematically in Fig. 1. The multilayer sandwich structure shown in FIG. 1, contains tailings laid in layers 10, with sand placed in sand channels 12 located between the layers of tailings, with a bounding porous wall 14 of sand or waste rock. Water 16 flows through sand channels 12, then passes through a porous sand wall 14 and is collected in a catch basin 18. The tailings in the layer 10A located at the base of the structure are completely compacted, while the tailings in the layer 10B located at the top are saturated with water.

Во втором варианте через среднюю часть хвостохранилища может быть проложена группа отдельных горизонтальных песчаных каналов. Этот вариант схематически иллюстрируется на фиг. 2. Как показано на фиг. 2А, слои 10 хвостов уложены поверх пористых песчаных слоев 12, с местами 22 притока воздуха в песчаные слои 12. Как показано на фиг. 2Б, песок уложен отдельными рядами, расположенными на расстоянии нескольких метров друг от друга, в результате чего формируются отдельные каналы 12 в слоях 10 хвостов. Как показано на фиг. 2А, вода 20 стекает из слоев 10 хвостов в песчаные каналы 12, и затем под действием силы тяжести поток G воды проходит от конца D укладки к концу W извлечения воды многослойной структуры.In the second option, a group of separate horizontal sand channels can be laid through the middle part of the tailings dump. This option is schematically illustrated in Fig. 2. As shown in FIG. 2A, tailings layers 10 are laid on top of porous sand layers 12, with air flow points 22 into the sand layers 12. As shown in FIG. 2B, the sand is laid in separate rows spaced several meters apart, resulting in the formation of individual channels 12 in the tailings layers 10. As shown in FIG. 2A, water 20 flows from the tailings layers 10 into the sand channels 12, and then, under the influence of gravity, a water flow G flows from the stacking end D to the water extraction end W of the multilayer structure.

Третий вариант, показанный на фиг. 3, включает использование дополнительных вертикальных дренажных каналов с капиллярными свойствами для соединения песчаных каналов или слоев в трех измерениях для содействия более быстрой передаче воды через песок. Как показано на фиг. 2А, слои 10 хвостов уложены поверх пористых песчаных каналов 12, с местами 22 притока воздуха в песчаные слои 12. Как показано на фиг. 3Б, песок уложен отдельными рядами, расположенными на расстоянии нескольких метров друг от друга, в результате чего формируются отдельные каналы 12 с вертикальными дренажными каналами 24 с капиллярными свойствами в слоях 10 хвостов. Как показано на фиг. 2А, вода 20 стекает из слоев 10 хвостов в песчаные каналы 12, и затем под действием силы тяжести поток G воды проходит от конца D укладки к концу W извлечения воды многослойной структуры. На конце D извлечения воды расположен откачивающий насос 26, обеспечивающий выведение воды 20 из многослойной структуры. Эта трехмерная структура особенно полезна для очень больших площадей хвостохранилищ или же в тех случаях, когда песчаные каналы имеют малую толщину, и когда время, необходимое для прохождения горизонтального потока воды через песчаные каналы к водосборнику, может быть чрезмерным. Вертикальные дренажные каналы 24 содействуют прохождению воды сквозь отвал и по множеству песчаных каналов 12 в песчаный слой, расположенный в основании отвала, который может быть затем обезвожен.The third option, shown in FIG. 3 involves the use of additional vertical drainage channels with capillary properties to connect sand channels or layers in three dimensions to promote faster transfer of water through the sand. As shown in FIG. 2A, tailings layers 10 are laid on top of porous sand channels 12, with air flow points 22 into the sand layers 12. As shown in FIG. 3B, the sand is laid in separate rows spaced several meters apart, resulting in the formation of separate channels 12 with vertical drainage channels 24 with capillary properties in the tailing layers 10. As shown in FIG. 2A, water 20 flows from the tailings layers 10 into the sand channels 12, and then, under the influence of gravity, a water flow G flows from the stacking end D to the water extraction end W of the multilayer structure. At the water extraction end D, a pump 26 is located to remove the water 20 from the multilayer structure. This three-dimensional structure is particularly useful for very large tailings pond areas or where the sand channels are thin and the time required for horizontal water flow through the sand channels to the catchment area may be excessive. Vertical drainage channels 24 facilitate the passage of water through the dump and through a plurality of sand channels 12 into a sand layer located at the base of the dump, which can then be dewatered.

Для любых возможных геометрических схем эффективная площадь фильтрации для выведения воды из хвостов в песчаные каналы велика по сравнению с любым мыслимым механическим способом фильтрации.For any possible geometric design, the effective filtration area for removing water from the tailings into the sand channels is large compared to any conceivable mechanical filtration method.

В других вариантах укладка песчаных каналов на слой хвостов может быть осуществлена различными средствами.In other embodiments, laying sand channels on the tailings layer can be accomplished by various means.

Песчаные каналы могут быть уложены гидравлическим способом, и при этом транспортирующая вода обеспечивает укладку песка и затем свободно стекает в самое нижнее место, из которого она может быть выведена. Низкая гидропроводность нижележащих хвостов минимизирует какое-либо влияние гидравлической укладки на общее содержание воды в хвостах частично обезвоженной нижележащей части структуры.Sand channels can be laid hydraulically, whereby the transport water ensures the sand is laid and then flows freely to the lowest point from which it can be discharged. The low hydraulic conductivity of the underlying tailings minimizes any impact of hydraulic placement on the total water content of the tailings in the partially dewatered underlying structure.

Размещение выпускных труб или гидравлических метателей песка в стратегических точках на площади большого хвостохранилища с их последующим продвижением обеспечивает возможность гидравлического покрытия нижележащего слоя хвостов под углом естественного отложения песка. Когда песчаный пляж хвостохранилища будет иметь требуемую толщину, укладывающую выпускную трубу или гидравлический метатель песка перемещают для формирования следующей части объединенной сети песчаных каналов. Песчаные каналы, уложенные последними, обеспечивают необходимую устойчивость грунта для оборудования, необходимого для перемещения выпускных труб или гидравлического метателя песка. Непрерывная укладка хвостов может продолжаться в других частях поверхности хвостохранилища, так что хвосты, в конце концов, будут уложены поверх песчаных каналов.Placing outlet pipes or hydraulic sand throwers at strategic points throughout a large tailings pond and then advancing them allows the underlying tailings layer to be hydraulically covered at the angle of natural sand deposition. When the tailings sand beach is at the required thickness, the discharge pipe or hydraulic sand thrower is moved to form the next portion of the integrated sand channel network. The sand channels installed last provide the necessary ground stability for the equipment needed to move the outlet pipes or hydraulic sand thrower. Continuous placement of tailings may continue in other parts of the tailings surface such that the tailings will eventually be deposited on top of the sand channels.

Упомянутые гидравлические метатели песка предлагаются на рынке. Песок с размерами частиц 350 микрон для p80 и содержанием воды порядка 40% может быть выброшен для укладки песчаных каналов на расстояния порядка 50 метров.The mentioned hydraulic sand throwers are available in the market. Sand with a particle size of 350 microns for p80 and a water content of about 40% can be discharged to lay sand channels over distances of about 50 meters.

В других вариантах укладка песка может осуществляться с помощью механических средств, таких как самосвалы и бульдозеры, или с использованием механических метателей песка.In other embodiments, sand placement may be accomplished by mechanical means such as dump trucks and bulldozers, or by the use of mechanical sand throwers.

После формирования песчаные каналы покрывают слоем хвостов, укладываемых гидравлическим способом так, чтобы минимизировать нарушение песчаных каналов на ранних стадиях укладки хвостов.Once formed, the sand channels are covered with a layer of hydraulically laid tailings to minimize disruption of the sand channels during the early stages of tailings placement.

Для любого способа укладки целесообразно обеспечить безопасный доступ на поверхность слоя хвостов, уложенного самым последним, для облегчения укладки песчаных каналов.For any installation method, it is advisable to provide safe access to the surface of the most recently laid tailings layer to facilitate installation of sand channels.

Для этого вся площадь хвостов может быть разделена на отсеки, так что укладка хвостов может осуществляться в первом отсеке, в то время как во втором отсеке происходит дренаж поверхностной воды, чтобы подготовить его для механической укладки песка. Этот дренаж может быть ускорен с помощью оборудования, такого как Amphirol (ссылки 7, 8). В третьем отсеке осуществляется укладка песка.To achieve this, the entire tailings area can be divided into compartments so that the tailings can be placed in the first compartment while the second compartment is drained of surface water to prepare it for mechanical sand placement. This drainage can be accelerated using equipment such as Amphirol (Refs. 7, 8). In the third compartment, sand is laid.

- 9 044795- 9 044795

На фиг. 4 схематически представлен пример. Как показано на фиг. 4А, в этом варианте используются три отсека P1, P2 и P3. В отсеке P1 уложен песок, и возведены валы. В отсеке P2 стекает вода, и подготовлена устойчивая поверхность хвостов, и в отсеке P3 уложены хвосты 10. Как показано на фиг. 4Б, структура содержит слои 10 хвостов, пористые песчаные каналы 12 с местами 22 притока воздуха, и вода 20 вытекает из каналов 12. Как показано на фиг. 4А, из отсека P3 выводится поверхностная вода 30, из отсека P2 выводится поверхностная вода и вода из каналов (суммарно 32), и из отсека P1 выводится вода 34 из каналов. Как только в каждом отсеке завершается цикл укладки или дренажа, работы могут чередоваться друг за другом.In fig. 4 shows a schematic example. As shown in FIG. 4A, this embodiment uses three compartments P1, P2 and P3. In compartment P1, sand has been laid and shafts have been erected. In compartment P2, water drains and a stable surface of the tailings is prepared, and in compartment P3 the tailings 10 are laid. As shown in FIG. 4B, the structure includes tailings layers 10, porous sand channels 12 with air inflow points 22, and water 20 flowing out of the channels 12. As shown in FIG. 4A, compartment P3 discharges surface water 30, compartment P2 discharges surface water and channel water (32 in total), and compartment P1 discharges channel water 34. Once the laying or drainage cycle is completed in each compartment, the work can alternate one after another.

Еще один вариант укладки обычно используется в тех случаях, когда поверхность уложенных хвостов залита водой. Песок укладывают с помощью плавающего транспортного средства, так что песок падает в покрывающей воде на поверхность хвостов для формирования песчаных каналов. Как только сформирован непрерывный песчаный канал до водосборника, песок может быть покрыт другим слоем хвостов. После укладки хвосты изолируют поверхность дамбы от воды, погруженный песчаный канал может быть обезвожен вместе с нижележащим и вышележащим слоями хвостов. Хотя в этом варианте не достигается полное обезвоживание, однако при этом повышается плотность нижележащих хвостов, находящихся под водой.Another laying option is usually used in cases where the surface of the laid tailings is flooded with water. The sand is placed using a floating vehicle so that the sand falls in the overlying water onto the surface of the tailings to form sand channels. Once a continuous sand channel is formed up to the catchment area, the sand can be covered with another layer of tailings. Once placed, the tailings isolate the dam surface from water, and the submerged sand channel can be dewatered along with the underlying and overlying layers of tailings. Although this option does not achieve complete dewatering, it does increase the density of the underlying tailings under water.

Во всех вариантах внутри уложенных слоев хвостов и песка, внутрипоровая вода из хвостов эффективно фильтруется на границе раздела хвостов и слоя песка, так что вода очищается для повторного использования или для сброса.In all applications, within stacked tailings and sand layers, the pore water from the tailings is effectively filtered at the tailings/sand layer interface so that the water is treated for reuse or disposal.

Также могут быть варианты, в которых структура используется для решения дополнительных задач, помимо основных задач извлечения воды в устойчивой форме.There may also be options in which the structure is used to solve additional problems beyond the basic tasks of extracting water in a sustainable form.

В хвостохранилище могут использоваться современные технологии сбора информации, такие как волоконная оптика и дистанционные измерения с дронов, для мониторинга содержания влаги в хвостохранилище в режиме реального времени, в результате чего обеспечивается определенный уровень надежности в отношении геотехнической целостности.The tailings facility can use advanced information acquisition technologies, such as fiber optics and remote sensing from drones, to monitor the moisture content of the tailings facility in real time, resulting in a level of reliability regarding geotechnical integrity.

Такой улучшенный контроль означает, что зона складирования отходов может быть также использована в качестве буферного накопителя воды путем регулирования скорости очистки воды из водосборников.This improved control means that the waste storage area can also be used as a water buffer by regulating the rate at which water is purified from the catch basins.

Во втором варианте этого типа изобретение может использоваться для засыпки выработанных зон или в тех случаях, когда необходимо сформировать определенный ландшафт для эстетических или практических применений. В качестве примеров можно указать вписывание в естественный ландшафт, или формирование сельскохозяйственных земель, или создание рекреационных зон для использования местными жителями.In a second embodiment of this type, the invention can be used to fill mined-out areas or in cases where it is necessary to form a certain landscape for aesthetic or practical applications. Examples include incorporation into the natural landscape, or the formation of agricultural land, or the creation of recreational areas for use by local residents.

Изобретение также может быть использовано для дополнения существующих методик, связанных с хвостохранилищами, или для обеспечения стабильности старых хвостохранилищ. Критические места старых хвостохранилищ расположены рядом со стенками дамбы или внутри них, где зоны водоненасыщенных хвостов могут вызывать разрушение стенки дамбы, в результате чего высвободятся большие количества содержащихся хвостов.The invention can also be used to complement existing tailings management techniques or to ensure the stability of old tailings facilities. Critical locations of old tailings ponds are located adjacent to or within dam walls, where areas of water-unsaturated tailings can cause the dam wall to fail, releasing large quantities of contained tailings.

Избыточный песок из процесса обогащения фракции крупных частиц может быть выборочно помещен в обезвоживающие каналы, проходящие через старое хвостохранилище, например, путем бурения и заполнения скважин проницаемым песком. За счет обезвоживания этих каналов может быть снижено содержание воды в хвостах, расположенных близко к стенке.Excess sand from the coarse fraction upgrading process can be selectively placed in dewatering channels running through the old tailings pond, for example by drilling and filling wells with permeable sand. By dewatering these channels, the water content of tailings located close to the wall can be reduced.

Если необходимо более масштабное обезвоживание и уплотнение в старом хвостохранилище, то может быть продублирована в третьем измерении песчаная завеса из дренажных каналов капиллярного действия, расположенная дальше от стенки дамбы.If more extensive dewatering and compaction is required in an old tailings pond, a sand curtain of capillary action drainage channels located further from the dam wall can be duplicated in the third dimension.

Для действующего хвостохранилища песчаные каналы, описанные в настоящем изобретении, могут быть просто уложены в каналы обезвоживания, расположенные возле стенки. В случае двухмерной завесы песчаных дренажных каналов капиллярного действия возле стенки дамбы вода будет вытекать из любых водоненасыщенных зон в водосборник, откуда она может быть удалена из хвостохранилища. Таким образом, настоящее изобретение может обеспечивать обезвоживание самых критических зон в целях безопасности дамбы хвостохранилища, так что обеспечивается безопасное применение способов строительства дамбы, расположенной выше по потоку.For an existing tailings pond, the sand channels described in the present invention can simply be laid in dewatering channels located near the wall. In the case of a two-dimensional curtain of capillary-action sand drainage channels near the dam wall, water will flow from any water-saturated areas into a catchment area where it can be removed from the tailings impoundment. Thus, the present invention can provide dewatering of the most critical areas for the safety of a tailings dam, so that upstream dam construction methods can be safely applied.

Как уже указывалось, предпочтительным процессом обогащения фракции крупных частиц является флотация крупных частиц (CPF).As already indicated, the preferred process for upgrading the coarse particle fraction is coarse particle flotation (CPF).

В процессе флотации крупных частиц:During the flotation of large particles:

руду измельчают в измельчительном устройстве;the ore is crushed in a grinding device;

измельченную руду сортируют в сортировочном устройстве для получения отсортированной фракции, пригодной для дополнительного измельчения, отсортированной фракции, пригодной для флотации крупных частиц и отсортированной фракции, пригодной для флотации мелких частиц;the crushed ore is sorted in a screening device to obtain a screened fraction suitable for further grinding, a screened fraction suitable for coarse particle flotation and a screened fraction suitable for fine particle flotation;

фракцию, пригодную для флотации крупных частиц, подвергают флотации крупных частиц для получения промежуточного концентрата и остаточного крупнозернистого песка;the fraction suitable for coarse particle flotation is subjected to coarse particle flotation to obtain an intermediate concentrate and residual coarse sand;

остаточный крупнозернистый песок используют в качестве песчаной фракции для формированияresidual coarse sand is used as a sand fraction for the formation

- 10 044795 непрерывных каналов, проходящих через фракцию хвостов;- 10,044,795 continuous channels passing through the tailings fraction;

промежуточный концентрат измельчают до размеров частиц, пригодных для флотации мелких частиц;the intermediate concentrate is crushed to particle sizes suitable for fine particle flotation;

затем отсортированную фракцию, пригодную для флотации мелких частиц, и измельченную промежуточную фракцию подвергают флотации мелких частиц для получения хвостов, содержащих мелкие частицы, которые уплотняют и укладывают, как это уже было описано.the screened fraction suitable for fines flotation and the crushed intermediate fraction are then subjected to fines flotation to produce tailings containing fines, which are compacted and disposed of as already described.

С использованием этого процесса обогащения фракции крупных частиц сохраняются высокие уровни извлечения ценного компонента руды и производится остаточный песок в достаточных количествах и с подходящими размерами частиц.Using this coarse fraction beneficiation process, high levels of recovery of the valuable ore component are maintained and residual sand is produced in sufficient quantities and of suitable particle sizes.

Преимущества настоящего изобретенияAdvantages of the present invention

Преимущества настоящего изобретения могут быть оценены в сравнении с фильтрацией и сухим складированием, или с традиционным способом складирования хвостов в хвостохранилищах.The advantages of the present invention can be assessed in comparison with filtration and dry storage, or with the traditional method of storing tailings in tailings ponds.

В регионах с теплым и очень сухим климатом сухое складирование отходов осуществляется путем гидравлической укладки тонких слоев (обычно менее 30 см) неразделенных отходов из устройства сгущения до высокой плотности или из пастообразующего загустителя с последующим их высыханием в течение недель за счет испарения, после чего добавляют следующих тонкий слой отходов. При этой технологии вода не возвращается, и высота структуры ограничена. При использовании способа по настоящему изобретению высота многослойной структуры отходов может иметь высоту десятки метров, более 50 метров или более 100 метров.In warm and very dry climates, dry waste storage is accomplished by hydraulically laying thin layers (usually less than 30 cm) of unseparated waste from a high density thickener or paste thickener, allowing it to dry over a period of weeks by evaporation, after which the following are added: thin layer of waste. With this technology, the water does not return and the height of the structure is limited. When using the method of the present invention, the height of the multi-layer waste structure can be tens of meters high, more than 50 meters or more than 100 meters.

Другой способ сухого складирования заключается в фильтрации отходов до приемлемого уровня содержания воды (обычно порядка 15 мас.%) с последующей механической транспортировкой твердой фракции в зону складирования и укладкой частично обезвоженных отходов. При этой технологии возвращается большая часть воды, однако капитальные затраты велики, и отфильтрованные отходы всетаки могут выдавливаться, если интенсивность испарения недостаточна. Для таких отфильтрованных отходов необходимы плоские поверхности земли с большой площадью, или необходимо строить дамбу, ограждающую отфильтрованные отходы.Another method of dry storage is to filter the waste to an acceptable water content level (usually about 15 wt.%) and then mechanically transport the solids to the storage area and place the partially dewatered waste. With this technology, most of the water is returned, but the capital costs are high, and the filtered waste may still be squeezed out if the evaporation rate is insufficient. For such filtered waste, flat land surfaces with a large area are required, or a dam must be built to contain the filtered waste.

По сравнению с любым способом сухого складирования настоящее изобретение обеспечивает многочисленные преимущества. Эти преимущества включают: низкозатратное гидравлическое складирование отходов; возвращение большей части воды; увеличенная скорость роста высоты отвалов; геотехническая устойчивость, необходимая для возведения более высокой структуры отходов, и способ, который менее чувствителен к изменениям рабочих и климатических условий.Compared to any dry storage method, the present invention provides numerous advantages. These benefits include: low-cost hydraulic waste storage; return of most of the water; increased speed of growth of dump heights; the geotechnical stability required to construct a higher waste structure and a method that is less sensitive to changes in operating and climatic conditions.

По сравнению с традиционными хвостохранилищами настоящее изобретение также обеспечивает многочисленные преимущества.Compared to traditional tailings ponds, the present invention also provides numerous advantages.

Первое преимущество заключается в сокращении суммарного потребления воды. Внутрипоровая вода, содержащаяся в отходах, является основной формой потери воды в любом руднике. В зависимости от потерь на испарение потребление воды в отходах при использовании настоящего изобретения будет сокращено по меньшей мере наполовину, и скорее всего будет сокращено до примерно 20% потерь воды в традиционных хвостохранилищах. В частности, в тех регионах, где вода в дефиците, настоящее изобретение обеспечивает возможность проектирования и эксплуатации рудника с намного меньшим потреблением воды на единицу выхода металла.The first benefit is a reduction in total water consumption. Interstitial water contained in waste is the primary form of water loss in any mine. Depending on the evaporation losses, the water consumption of the waste using the present invention will be reduced by at least half, and most likely will be reduced to about 20% of the water losses in traditional tailings ponds. Particularly in regions where water is scarce, the present invention makes it possible to design and operate a mine with much less water consumption per unit of metal output.

Вторым преимуществом является высота водоненасыщенных отходов, имеющихся в любой момент времени в процессе складирования, в результате чего исключается возможность разрушения стенки и катастрофическое разжижение содержащейся массы отходов. Эта способность получения водоненасыщенных отходов уменьшает площадь территории, которая будет в перспективе нарушена для складирования отходов, и для некоторых рудников обеспечивается возможность размещения хвостохранилища гораздо ближе к перерабатывающему предприятию. Также обеспечивается повышенная безопасность при использовании ограничивающих валов выше по потоку.The second advantage is the height of water-unsaturated waste present at any time during the storage process, which eliminates the possibility of wall destruction and catastrophic liquefaction of the contained mass of waste. This ability to produce water-saturated waste reduces the amount of land that would be disturbed in the future for waste disposal, and for some mines it is possible to locate the tailings pond much closer to the processing plant. There is also increased safety when using upstream limiting shafts.

Третьим преимуществом является долгосрочная устойчивость хвостохранилище. Содержание влаги и характеристики дренирования в способе по настоящему изобретению обеспечивают возможность доступа и восстановления растительности на поверхности структуры. Отходы дренируются в достаточной степени, чтобы их характеристики были аналогичны характеристикам других водоненасыщенных грунтов вокруг рудника. Содержание сульфидов в песчаных остатках будет уменьшено в процессе обогащения фракции крупных частиц. В конце срока службы рудника может предотвращаться какая-либо возможность выхода кислых шахтных вод путем перекрытия притока воздуха в песчаные каналы в хвостах.The third benefit is the long-term sustainability of the tailings pond. The moisture content and drainage characteristics of the method of the present invention allow access and restoration of vegetation to the surface of the structure. The waste is drained sufficiently so that its characteristics are similar to those of other water-unsaturated soils around the mine. The sulfide content in the sand residues will be reduced during the enrichment process of the coarse particle fraction. At the end of a mine's life, any possibility of acidic mine water escaping can be prevented by shutting off the air flow into the sand channels in the tailings.

Четвертое преимущество заключается в возможности засыпки выработанных площадей. В этом случае при открытой разработке месторождения будет обеспечиваться возможность последовательного процесса добычи руды и складирования песчаных каналов и слоев хвостов на старых или недавно выработанных площадях. При разработке месторождений в глубоких карьерах существует возможность извлечения и возвращения песка и хвостов, которые хранились отдельно, в выработанный карьер в конце срока службы рудника.The fourth advantage is the possibility of backfilling mined-out areas. In this case, open-pit mining will allow for a consistent process of ore mining and storage of sand channels and layers of tailings in old or recently mined areas. In deep pit mining, it is possible to extract and return sand and tailings that have been stored separately to the mined-out pit at the end of the mine's life.

Пятое преимущество заключается в возможности складировать хвосты, а, может быть, хвосты и песок, гидравлическим способом без предварительной фильтрации и транспортировки и обеспечивать приThe fifth advantage is the ability to store tailings, and possibly tailings and sand, hydraulically without prior filtration and transportation and provide

- 11 044795 этом хвостохранилище с эффективным водосбережением (вода в форме сухой воды). Капитальные и эксплуатационные затраты на гидравлическое складирование, которое возможно по настоящему изобретению, существенно ниже затрат на фильтрацию и складирование с помощью конвейеров или самосвалов.- 11 044795 this tailings storage facility with efficient water conservation (water in the form of dry water). The capital and operating costs of hydraulic storage, which is possible with the present invention, are significantly lower than the costs of filtration and storage using conveyors or dump trucks.

Шестое преимущество заключается в создании ценных элементов ландшафта с одновременным складированием отходов горных работ при соблюдении мер безопасности и сохранении окружающей среды. Это может иметь форму воссоздания первоначальной растительности, или формирования сельскохозяйственных земель или рекреационных территорий, или просто формирования более эстетически привлекательных элементов ландшафта.The sixth advantage is the creation of valuable landscape elements while simultaneously storing mining waste while maintaining safety measures and preserving the environment. This may take the form of re-creating original vegetation, or creating agricultural or recreational areas, or simply creating more aesthetically pleasing landscape features.

Седьмое преимущество заключается в гибкости выбора места для хранения отходов на территории, прилегающей к перерабатывающему предприятию, в отличие от традиционных хвостохранилищ, для которых необходимо искать подходящую долину (котловину) для складирования отходов. В этом случае исключается необходимость в высокозатратной стенке для ограждения отходов, которая должна быть спроектирована для удерживания разжижаемой суспензии в течение неограниченного срока.The seventh advantage is the flexibility of choosing a waste storage site in the area adjacent to the processing plant, in contrast to traditional tailings ponds, for which it is necessary to find a suitable valley (basin) for waste storage. This eliminates the need for a costly waste containment wall, which must be designed to retain the liquefiable slurry indefinitely.

Восьмое преимущество заключается в использовании части песчаных каналов для хранения воды для последующего использования и, соответственно, для демпфирования сезонных климатических изменений или других изменений доступа к воде.The eighth advantage is the use of part of the sand channels to store water for later use and, accordingly, to dampen seasonal climate changes or other changes in water access.

Экспериментальные данныеExperimental data

Проводились эксперименты по извлечению ценных компонентов руды с использованием сочетания флотации фракции крупных частиц и традиционной флотации, так что фракцию песчаных остатков получали после флотации крупных частиц, а фракции хвостов получали после традиционной флотации для медной руды Чили и для руды металлов PGM Южно-Африканской Республики.Experiments have been conducted to recover valuable ore components using a combination of coarse flotation and conventional flotation, such that sand fractions are obtained from coarse flotation and tailings fractions are obtained from conventional flotation for Chilean copper ore and for South African PGM metal ores.

Для обеих руд испытания флотации фракции крупных частиц проводились для размеров частиц, для которых общее извлечение металла было сравнимо с извлечением, достигаемым при более тонком измельчении и традиционной флотации.For both ores, coarse fraction flotation tests were conducted at particle sizes for which overall metal recovery was comparable to that achieved by finer grinding and conventional flotation.

25% руды металлов PGM было извлечено из фракции песка, и 35% медной руды было извлечено в форме песка.25% of the PGM metal ore was recovered from the sand fraction, and 35% of the copper ore was recovered in sand form.

Распределение размеров частиц двух фракций, как указано ниже в таблице, иллюстрирует эффективное удаление мелких частиц из песчаного компонента, который получают при флотации фракции крупных частиц, в результате чего обе песчаные фракции имеют высокую проницаемость.The particle size distribution of the two fractions, as shown in the table below, illustrates the effective removal of fines from the sand component that is produced by flotation of the coarse fraction, resulting in both sand fractions having high permeability.

Взаимозависимость размеров двух фракций отвечает требованиям критерия фильтра Терцаги для сосуществования в качестве отдельных зон, без ухудшения проницаемости песка проникновением избыточного количества мелких частиц.The interdependence of the sizes of the two fractions meets the Terzaghi filter criterion for coexistence as separate zones, without compromising the permeability of the sand by the penetration of excessive amounts of fine particles.

Размеры частиц (в мк) для медной руды Particle sizes (in microns) for copper ore Размеры частиц (в мк) для руды PGM Particle sizes (in microns) for PGM ore Песок, р80 Sand, р80 600 600 280 280 Песок, р10 Sand, р10 150 150 120 120 Хвосты, р80 Tails, p80 200 200 100 100 Хвосты, р!0 Tails, p!0 3 3 3 3 Проницаемость для медной руды (м/сек) Permeability for copper ore (m/sec) Проницаемость для руды PGM (м/сек) Permeability for PGM ore (m/sec) Хвосты Tails 4,4*10'z 4.4* 10'z 7,2*10'8 7.2*10' 8

Выполнялись измерения сжатия, оседания в результате дренажа, уплотнения и высоты напора для получения характеристик компонентов песка и хвостов обеих руд.Compression, drainage settlement, compaction and head measurements were performed to characterize the sand components and tailings of both ores.

Влияние коэффициента пористости хвостов медной руды на проницаемость, определенное в результате этих измерений, показано на фиг. 5.The effect of copper ore tailings porosity on permeability determined from these measurements is shown in FIG. 5.

Выполнялось моделирование результатов измерений для расчета максимальной толщины слоя хвостов, который может быть уложен, при поддержании приемлемого времени уплотнения для сухой укладки структуры гидравлическим способом.Simulations of the measured results were performed to calculate the maximum thickness of the tailings layer that could be laid while maintaining an acceptable compaction time for dry laying the structure hydraulically.

Это моделирование показывает, что 90% уплотнения должно произойти в течение 3 месяцев, для слоя хвостов медной руды толщиной 3 метра и слоя хвостов руды металлов PGM толщиной 10 метров.This modeling shows that 90% compaction should occur within 3 months, for a 3 meter thick layer of copper ore tailings and a 10 meter thick layer of PGM metal ore tailings.

Непрерывное обезвоживание будет снижать водонасыщенность песка и хвостов, превращая структуру в геотехнически устойчивый грунт.Continuous dewatering will reduce the water saturation of the sand and tailings, turning the structure into a geotechnically stable soil.

Также для подтверждения лабораторного моделирования проводилась экспериментальная проверка для трехмерной структуры в увеличенном масштабе.Experimental verification was also carried out for the 3D structure at an enlarged scale to validate the laboratory simulation.

В плексигласовом квадратном резервуаре площадью 1 м2 поместили три слоя хвостов толщиной 0,35 м и 2 слоя песка толщиной 0,2 м из отходов переработки руды металлов PGM и обеспечивали возможность вытекания воды из 4 выпускных отверстий, расположенных на каждом краю каждого слоя песка. Измеряли скорость уплотнения, внутрипоровые давления, содержание воды и интенсивность вытекания воды для подтверждения результатов моделирования в немного увеличенном масштабе.Three layers of 0.35 m thick tailings and 2 layers of 0.2 m thick sand from PGM metal ore processing waste were placed in a plexiglass square tank with an area of 1 m 2 and allowed water to flow out from 4 outlets located at each edge of each sand layer. Compaction rates, pore pressures, water contents, and water outflow rates were measured to validate the simulation results at a slightly larger scale.

Этот эксперимент в увеличенном масштабе продемонстрировал возможность удерживания хвостовThis experiment demonstrated, on a larger scale, the possibility of retaining tails

--

Claims (30)

в отдельных зонах в процессе укладки.in certain areas during the installation process. Этот эксперимент продемонстрировал также выход воды из прилегающих хвостов в слой песка, а также ее перемещение к водовыпускным отверстиям для достижения скоростей уплотнения, согласующихся с вышеописанной моделью.This experiment also demonstrated the release of water from the adjacent tailings into the sand layer, as well as its movement towards the water outlets to achieve compaction rates consistent with the above model. Вода, выводимая из слоя песка, не содержала осадка.The water removed from the sand layer did not contain sediment. СсылкиLinks 1. Материалы конференции по хвостам и шахтным отходам, г. Ванкувер, Британская Колумбия, 2015, 26-28 октября.1. Proceedings of the conference on tailings and mine waste, Vancouver, British Columbia, 2015, October 26-28. 2. WO2018/2348802.WO2018/234880 3. WO2017/1950083.WO2017/195008 4. US3767050A4. US3767050A 5. ICOLD (Международный комитет по большим плотинам), 121 (2001), Дамбы хвосто хранилищ, Риск опасных происшествий ((Часть 2, стр. 17 -Фильтрационная система закрытого дренажа является критическим объектом, который часто упускали из виду в прошлом, в результате чего возникали очень опасные уровни подземных вод внутри дамбы хвостохранилища. Как это хорошо известно, внешние откосы дамбы хвостохранилища очень чувствительны к уровню грунтовых вод. Капиллярный подъем воды выше измеренного положения уровня грунтовых вод может приводить к увлажнению хвостов в этой зоне до уровня, близкого к полному насыщению. Это состояние может приводить к неожиданно большим подъемам уровня грунтовых вод даже от небольших дождей.)5. ICOLD (International Committee on Large Dams), 121 (2001), Tailings Dams, Risk of Hazardous Incidents ((Part 2, p. 17 - The closed drainage filtration system is a critical asset that has often been overlooked in the past, resulting which resulted in very dangerous groundwater levels within the tailings dam. As is well known, the outer slopes of a tailings dam are very sensitive to groundwater levels. Capillary rise of water above the measured groundwater level position can result in tailings in this area being wetted to levels close to full saturation. This condition can lead to unexpectedly large rises in groundwater levels even from small rains.) 6. US 9188389 B2.6. US 9188389 B2. Содержание вышеуказанных ссылочных материалов включается ссылкой в настоящую заявку.The contents of the above referenced materials are incorporated by reference into this application. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ извлечения воды из отходов после измельчения и переработки руд, включающий следующие стадии:1. A method for extracting water from waste after grinding and processing of ores, including the following stages: разделение отходов переработки на водопроницаемую песчаную фракцию и фракцию хвостов;separation of processing waste into a permeable sand fraction and a tailings fraction; укладку песчаных фракций гидравлически или механически для формирования песчаных каналов и покрытие песчаных каналов фракциями хвостов, укладываемых гидравлически, так что фракции хвостов и песчаные фракции формируют многослойную структуру, ограниченную по меньшей мере одной ограничивающей стенкой, с песчаной фракцией, формирующей непрерывные песчаные каналы, проходящие через фракцию хвостов, отличающийся тем, что на краю упомянутых каналов формируют водовыпускные отверстия, при этом для песчаных каналов обеспечиваются места притока воздуха, либо формированием мест притока на конце укладки структуры, либо посредством любых других средств соединения с воздухом, обеспечивая возможность поступления воздуха для содействия протеканию воды в каналах под действием силы тяжести;laying sand fractions hydraulically or mechanically to form sand channels; and covering the sand channels with hydraulically laid tailings fractions such that the tailings fractions and sand fractions form a multi-layer structure defined by at least one bounding wall, with the sand fraction forming continuous sand channels passing through tailings fraction, characterized in that water outlets are formed at the edge of said channels, while air inflow points are provided for the sand channels, either by forming inflow points at the end of the laying of the structure, or by any other means of connection with air, allowing air to enter to facilitate the flow water in canals under the influence of gravity; обеспечивают возможность протекания воды, содержащейся в хвостах и в песке, под действием силы тяжести в горизонтальном направлении через песчаные каналы к водовыпускным отверстиям; и извлекают воду из водовыпускных отверстий.allow the water contained in the tailings and sand to flow under the influence of gravity in a horizontal direction through the sand channels to the water outlets; and extract water from the water outlets. 2. Способ по п.1, в котором песчаная фракция содержит частицы песка, размеры которых для p80 превышают 150 микрон, или превышают 300 микрон, или превышают 400 микрон.2. The method according to claim 1, in which the sand fraction contains sand particles whose dimensions for p80 exceed 150 microns, or exceed 300 microns, or exceed 400 microns. 3. Способ по п.1, в котором песчаная фракция свободно дренируется.3. The method according to claim 1, in which the sand fraction is freely drained. 4. Способ по п.3, в котором вода вытекает из песчаной фракции под действием силы тяжести для формирования водоненасыщенного песка, который содержит воду в количестве менее 15 мас.%.4. The method according to claim 3, in which water flows out of the sand fraction under the influence of gravity to form water-unsaturated sand that contains water in an amount of less than 15 wt.%. 5. Способ по п.1, в котором фракция хвостов содержит частицы, размеры которых для р80 меньше 200 микрон или меньше 150 микрон.5. The method according to claim 1, in which the tailings fraction contains particles whose size for p80 is less than 200 microns or less than 150 microns. 6. Способ по п.1, в котором фракция хвостов содержит воду в количестве от 30 до 70 мас.%.6. The method according to claim 1, in which the tailings fraction contains water in an amount from 30 to 70 wt.%. 7. Способ по п.1, в котором фракцию хвостов перед укладкой обрабатывают химическими добавками для формирования слоя более проницаемых хвостов или изменения угла естественного отложения.7. The method according to claim 1, in which the tailings fraction is treated with chemical additives before placement to form a layer of more permeable tailings or change the angle of natural deposition. 8. Способ по п.1, в котором по меньшей мере 50% песчаных остатков содержат частицы, размеры которых находятся в диапазоне от 0,1 до 1 мм, или по меньшей мере 70% песчаных остатков содержат частицы, размеры которых находятся в диапазоне от 0,1 до 1 мм, или по меньшей мере 90% песчаных остатков содержат частицы, размеры которых находятся в диапазоне от 0,1 до 1 мм.8. The method according to claim 1, wherein at least 50% of the sand residues contain particles whose sizes are in the range from 0.1 to 1 mm, or at least 70% of the sand residues contain particles whose sizes are in the range from 0.1 to 1 mm, or at least 90% of sand residues contain particles whose sizes range from 0.1 to 1 mm. 9. Способ по п.1, в котором песчаные остатки содержат меньше 25% материала с размерами частиц меньше 0,75 мм, или песчаные остатки содержат меньше 15% материала с размерами частиц меньше 0,75 мм, или песчаные остатки содержат меньше 10% материала с размерами частиц меньше 0,75 мм.9. The method of claim 1, wherein the sand residue contains less than 25% of material with particle sizes less than 0.75 mm, or the sand residue contains less than 15% of material with particle sizes less than 0.75 mm, or the sand residue contains less than 10% material with particle sizes less than 0.75 mm. 10. Способ по п.1, в котором на конце извлечения воды указанной структуры расположена ограничивающая стенка, которая является водопроницаемой, и вода вытекает из стенки через выпускные отверстия.10. The method according to claim 1, wherein at the water extraction end of said structure, a limiting wall is provided which is permeable to water, and water flows out from the wall through the outlet holes. 11. Способ по п.1, в котором на конце извлечения воды указанной структуры расположена ограничивающая стенка, которая не является водопроницаемой, и воду удаляют из структуры путем откачива-11. The method according to claim 1, wherein at the water extraction end of said structure there is a limiting wall that is not permeable to water, and water is removed from the structure by pumping out - 13 044795 ния из центрального водовыпускного отверстия в пределах указанной структуры.- 13 044795 from the central water outlet within the specified structure. 12. Способ по п.1, в котором песчаные каналы размещают так, чтобы максимальное расстояние от любой точки в хвостах до ближайшего песчаного канала было меньше 10 метров, или песчаные каналы размещают так, чтобы максимальное расстояние от любой точки в хвостах до ближайшего песчаного канала было меньше 3 метров, или песчаные каналы размещают так, чтобы максимальное расстояние от любой точки в хвостах до ближайшего песчаного канала было меньше 2 метров.12. The method according to claim 1, in which the sand channels are placed so that the maximum distance from any point in the tailings to the nearest sand channel is less than 10 meters, or the sand channels are placed so that the maximum distance from any point in the tailings to the nearest sand channel was less than 3 meters, or sand channels are placed so that the maximum distance from any point in the tailings to the nearest sand channel is less than 2 meters. 13. Способ по п.1, в котором песчаные каналы соединены по вертикали и по горизонтали для формирования трехмерной матрицы проницаемых каналов внутри хвостов.13. The method of claim 1, wherein the sand channels are connected vertically and horizontally to form a three-dimensional matrix of permeable channels within the tailings. 14. Способ по п.1, в котором фракцию хвостов укладывают гидравлически для обеспечения угла отложения в диапазоне примерно от 0,5 до 2%, или фракцию хвостов укладывают гидравлически для обеспечения угла отложения в диапазоне примерно от 0,5 до 1%, или фракцию хвостов укладывают гидравлически для обеспечения угла отложения, равного примерно 0,5%.14. The method of claim 1, wherein the tailings fraction is hydraulically placed to provide a deposition angle in the range of about 0.5 to 2%, or the tailings fraction is hydraulically placed to provide a deposition angle in the range of about 0.5 to 1%, or The tailings fraction is placed hydraulically to provide a deposition angle of approximately 0.5%. 15. Способ по п.1, в котором песчаные фракции и фракции хвостов укладывают последовательно в слои с формированием слоев хвостов толщиной от 1 до 10 метров и песчаных каналов толщиной в среднем от 0,05 до 2 метров.15. The method according to claim 1, in which the sand fractions and tailings fractions are laid sequentially in layers to form layers of tailings with a thickness of 1 to 10 meters and sand channels with an average thickness of 0.05 to 2 meters. 16. Способ по п.1, в котором песчаные каналы имеют толщину от 0,05 до 2 метров, или от 0,2 до 1 метра, или от 0,3 до 0,7 метра.16. The method according to claim 1, in which the sand channels have a thickness of from 0.05 to 2 meters, or from 0.2 to 1 meter, or from 0.3 to 0.7 meters. 17. Способ по п.1, в котором песчаные фракции укладывают отдельными разнесенными в пространстве рядами и фракции хвостов укладывают последовательно слоями для формирования слоев хвостов, имеющих толщину от 1 до 10 метров, и песчаных каналов, имеющих толщину от 0,05 до 2 метров и разнесенных в пространстве на расстояние от 2 до 10 метров, или для формирования слоев хвостов, имеющих толщину от 1 до 10 метров, и песчаных каналов, имеющих толщину от 0,05 до 1 метра и разнесенных в пространстве на расстояние от 2 до 5 метров.17. The method according to claim 1, in which the sand fractions are laid in separate rows spaced apart in space and the tailings fractions are laid sequentially in layers to form tailings layers having a thickness of 1 to 10 meters, and sand channels having a thickness of 0.05 to 2 meters and spaced in space at a distance of 2 to 10 meters, or to form layers of tailings having a thickness of 1 to 10 meters, and sand channels having a thickness of 0.05 to 1 meter and spaced in space at a distance of 2 to 5 meters . 18. Способ по п.1, в котором песок укладывают так, чтобы формировать вертикальные дренажные каналы с капиллярными свойствами в слоях хвостов между верхним и нижним песчаными каналами.18. The method according to claim 1, in which the sand is placed so as to form vertical drainage channels with capillary properties in the tailings layers between the upper and lower sand channels. 19. Способ по п.1, в котором песок используют для формирования внутренних и внешних песчаных валов, которые разделяют для формирования отдельных отсеков, затем каждый отсек заполняют путем гидравлической укладки хвостов до соответствующей высоты, и вода может отводиться в нижележащие песчаные каналы и вытекать через проницаемые песчаные валы в водосборный бассейн.19. The method of claim 1, wherein sand is used to form internal and external sand banks, which are separated to form separate compartments, then each compartment is filled by hydraulically stacking the tailings to an appropriate height, and the water can be diverted into underlying sand channels and flow out through permeable sand banks into the drainage basin. 20. Способ по п.19, в котором в любой момент времени в процессе укладки слоев только три верхних слоя хвостов насыщены водой.20. The method according to claim 19, wherein at any given time during the layering process, only the top three layers of the tailings are saturated with water. 21. Способ по п.19, в котором в любой момент времени в процессе укладки слоев только два верхних слоя хвостов насыщены водой.21. The method according to claim 19, wherein at any given time during the layering process, only the top two layers of the tailings are saturated with water. 22. Способ по п.19, в котором в любой момент времени в процессе укладки слоев только верхний слой хвостов насыщен водой.22. The method according to claim 19, in which at any time during the laying of the layers only the top layer of the tailings is saturated with water. 23. Способ по п.1, в котором песок получают в процессе обогащения фракции крупных частиц, и хвосты получают в процессе традиционной флотации руды, и процесс обогащения фракции крупных частиц включает флотацию крупных частиц, просеивание, гравитационное разделение, электростатическое разделение и магнитное разделение.23. The method according to claim 1, wherein the sand is obtained from a coarse fraction beneficiation process, and the tailings are obtained from a conventional ore flotation process, and the coarse fraction beneficiation process includes coarse particle flotation, screening, gravity separation, electrostatic separation and magnetic separation. 24. Способ по п.1, в котором песок получают в процессе выщелачивания песчаных отвалов и хвосты получают в результате традиционного выщелачивания с перемешиванием.24. The method of claim 1, wherein the sand is produced by a sand dump leaching process and the tailings are produced by a conventional stir leaching process. 25. Система для извлечения воды из отходов после измельчения и переработки руд, содержащая:25. A system for extracting water from waste after grinding and processing of ores, containing: многослойную структуру, ограниченную ограничивающей стенкой, причем многослойная структура содержит фракции хвостов и песчаные фракции, формирующие непрерывные каналы сквозь фракции хвостов;a multilayer structure defined by a boundary wall, the multilayer structure comprising tailings fractions and sand fractions forming continuous channels through the tailings fractions; водовыпускные отверстия, расположенные на краю упомянутых каналов; и места притока воздуха на песчаных каналах, выполненные либо на конце укладки структуры, либо посредством других средств соединения с воздухом, обеспечивая возможность поступления воздуха для содействия протеканию воды в каналах под действием силы тяжести и обеспечивая возможность протекания воды, содержащейся в хвостах и в песке, в горизонтальном направлении под действием силы тяжести через песчаные каналы к водовыпускным отверстиям.water outlets located on the edge of the mentioned channels; and air supply points on the sand channels, either at the end of the laying structure or by other means of connection with air, allowing air to flow to assist the flow of water in the channels under the influence of gravity and allowing water contained in the tailings and sand to flow, in a horizontal direction under the influence of gravity through sand channels to water outlets. 26. Система по п.25, в которой песчаная фракция содержит частицы песка, размеры которых для p80 превышают 150 микрон, или превышают 300 микрон, или превышают 400 микрон.26. The system according to claim 25, in which the sand fraction contains sand particles whose size for p80 exceeds 150 microns, or exceeds 300 microns, or exceeds 400 microns. 27. Система по п.25, в которой песчаная фракция свободно дренируется.27. The system according to claim 25, in which the sand fraction is freely drained. 28. Система по п.25, в которой фракция хвостов содержит частицы, размеры которых для р80 меньше 200 микрон или меньше 150 микрон.28. The system according to claim 25, in which the tailings fraction contains particles whose size for p80 is less than 200 microns or less than 150 microns. 29. Система по п.25, в которой по меньшей мере 50% песчаных остатков содержат частицы, размеры которых находятся в диапазоне от 0,1 до 1 мм, или по меньшей мере 70% песчаных остатков содержат частицы, размеры которых находятся в диапазоне от 0,1 до 1 мм, или по меньшей мере 90% песчаных остатков содержат частицы, размеры которых находятся в диапазоне от 0,1 до 1 мм.29. The system of claim 25, wherein at least 50% of the sand residue contains particles whose size ranges from 0.1 to 1 mm, or at least 70% of the sand residue contains particles whose size ranges from 0.1 to 1 mm, or at least 90% of sand residues contain particles whose sizes range from 0.1 to 1 mm. 30. Система по п.25, в которой песчаные остатки содержат меньше 25% материала с размерами частиц меньше 0,75 мм, или песчаные остатки содержат меньше 15% материала с размерами частиц меньше30. The system of claim 25, wherein the sand residue contains less than 25% material with particle sizes less than 0.75 mm, or the sand residue contains less than 15% material with particle sizes less than --
EA202192424 2019-03-08 2020-03-06 WASTE MANAGEMENT EA044795B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/815,503 2019-03-08
US62/848,911 2019-05-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA044795B1 true EA044795B1 (en) 2023-09-29

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113874531B (en) Tailing deposit
CN105350498B (en) A kind of tailings discharging method of water saving
Lyashenko et al. Development of technologies and technical means for storage of waste processing of ore raw materials in the tailings dams
US20120160781A1 (en) System for Treating Fine Tailings
Gowan et al. Co-disposal techniques that may mitigate risks associated with storage and management of potentially acid generating wastes
Beier Development of a tailings management simulation and technology evaluation tool
Bjelkevik Water cover closure design for tailings dams: state of the art report
Van Zyl Mine waste disposal
RU2569100C1 (en) Method to stock granular wastes
Knight et al. Sub-aerial tailings deposition
EA044795B1 (en) WASTE MANAGEMENT
Oldecop et al. Unsaturated soil mechanics in mining
Newman et al. Dry stack tailings design for the Rosemont Copper project
US20140246385A1 (en) Enhanced dewatering of slurries
CN114382068A (en) Closed-warehouse construction method for target site mould bag block
Dixon-Hardy et al. Methods for the disposal and storage of mine tailings
Eldridge et al. Integrated mine waste storage concept, Krumovgrad gold project, Bulgaria
AU2023202447B2 (en) Tailings storage facility method and structure
Lara et al. Design and operational experience of the Cerro Lindo filtered tailings deposit
Robertson et al. The influence of depositional methods on the engineering properties of tailings deposits
CA2742041A1 (en) Enhanced dewatering of slurries
Spitz et al. Tailings disposal: Concepts and practices
Garcia et al. Experience with geotextile tubes in Mining Tailings Storage. Gran Colombia Gold Segovia
OA20940A (en) Tailings deposition.
Barnekow et al. Remediation of Wismut’s Uranium mill tailings pond Culmitzsch—Progress achieved and challenges ahead