Composições geossintéticas e opções para o trabalho de mineração

Composições Geossintéticas e Opções para o Trabalho de Mineração

1 Geomembrana

Projetos de lixiviação em pilha, lagoas de evaporação, rejeitos, etc. em operações de mineração geralmente sofrem cargas muito altas e as geomembranas são muito comumente usadas. O uso de geomembranas em projetos de lixiviação de heap é responsável por mais de 40 por cento de toda a produção de geomembranas. As matérias-primas da geomembrana são polietileno de alta densidade (PEAD), polietileno linear de baixa densidade (geomembrana de PEBDL), polietileno de baixa densidade (geomembrana de PEBD) \ cloreto de polivinila (geomembrana de PVC), polipropileno (geomembrana de PP) e borracha de EPDM (geomembrana de EPDM). No entanto, as operações de mineração optam principalmente pela geomembrana de PEAD devido à sua alta resistência química e propriedades físicas. Espessuras maiores ou iguais a 0,75 mm (30 mils), como França e Alemanha, consideram geomembranas de polímero de 1 mm (40 mils). Além das características da geomembrana, outras questões de projeto devem ser consideradas, como o efeito da alta tensão, o tipo de fundação e os materiais de colocação abaixo e acima da geomembrana.

Foundation conditions should be firm to minimize settlement over the life of the facility. Otherwise, the geomembrane will be stressed and overstretched, resulting in damage to the geomembrane. The subgrade surface shall provide a smooth, flat, firm, indomitable base for the geomembrane, with no sudden, sharp, or sudden changes or grade breaks that would tear or damage the geomembrane, and no loose rock fragments (>10 mm ou 0,4 pol.) )), paus, objetos pontiagudos ou detritos de qualquer tipo. Se houver objetos pontiagudos, detritos ou cascalho, etc., é necessário um tecido não tecido protetor para evitar que a geomembrana seja perfurada.

Na indústria de mineração, não há regulamentos específicos para aplicações de barreira, portanto, a espessura do revestimento geralmente é escolhida com base na experiência, carga de minério esperada, tamanho de partícula do material colocado no topo da geomembrana e material abaixo. Devido à resistência química típica exigida para geomembranas, o HDPE é usado na maioria dos casos. O HDPE é usado em:

exposição à radiação ultravioleta

Requer alta resistência química

Vida útil esperada de longo prazo

A rachadura por alta tensão é importante (geralmente importante para HDPE)

É necessária uma boa resistência à oxidação térmica

Requer alta resistência à perfuração

Altas propriedades mecânicas são importantes.

Due to the expected service life of geomembranes (>>100 anos), os requisitos para sistemas de revestimento de base de aterro normalmente exigem uma deformação máxima de 0,25 por cento . Em aplicações de mineração, podem ocorrer tempos de vida mais curtos, portanto, deflexões mais altas (mas inferiores a 1,5 por cento) podem ser aceitáveis. Um aspecto chave na determinação do desempenho a longo prazo é também a temperatura do líquido na geomembrana.

2 Revestimento de Argila Geossintética

Os revestimentos de argila geossintética e as barreiras geossintéticas de argila multicomponentes pertencem ao grupo de barreiras de argila geossintética, definidas da seguinte forma:

Barreira de Argila Geossintética: Uma estrutura montada em fábrica de um material geossintético, na forma de folhas, na qual a função de barreira é desempenhada pela argila.

Geosynthetic Clay Liner (GCL): Uma barreira geossintética montada em fábrica que consiste em argila suportada por um geotêxtil unido por agulhamento, costura ou adesivos químicos.

Barreira Geossintética de Argila Multicomponente (MGCL): Um revestimento de argila ou argila geossintética (GCL) com uma barreira de asfalto, polímero ou metal que reduz a condutividade hidráulica ou protege o núcleo de argila, ou ambos.

O GBR-C é usado em aplicações de mineração, como instalações de lixiviação de pilha, lagoas de evaporação ou lagoas de rejeitos, contenção de soluções de processo, contenção de águas pluviais, lagoas de tratamento de águas residuais, fechamentos e reciclagem.

Condições ambientais severas desafiam os engenheiros que projetam tais projetos. Em algumas aplicações, o sistema de revestimento pode exigir um sistema de revestimento composto com uma geomembrana ou GCL multicomponente. Devido aos benefícios que os GCLs oferecem, eles são cada vez mais vistos como uma alternativa aos liners de argila compactada em aplicações de mineração e, em alguns casos, os MGCLs podem substituir as geomembranas. Alguns dos benefícios do GCL são:

Acolchoamento e instalação econômicos

Fácil de instalar na maioria das condições climáticas

Barreira eficaz, especialmente sob altas cargas normais

No entanto, os projetistas devem considerar as condições específicas do local (material do solo)

3 geotêxteis não tecidos

Como separador, os geotêxteis são usados ​​para evitar que camadas adjacentes do solo ou materiais de preenchimento se misturem. Em aplicações de filtragem, geotêxteis não tecidos são usados ​​para reter partículas do solo enquanto permitem que líquidos passem pelo meio filtrante.

Os não tecidos perfurados com agulha (ligados mecanicamente) são geotêxteis robustos capazes de suportar condições de instalação adversas e cargas de construção desafiadoras. Suas propriedades únicas de flexibilidade e alongamento se combinam para fornecer alta resistência à perfuração sem sacrificar o desempenho da filtragem. Quando selecionados adequadamente, os não-tecidos perfurados com agulha podem fornecer excelente filtragem a longo prazo e alcançar altos ângulos de atrito interfacial.

Em aplicações de mineração, os geotêxteis são amplamente utilizados para proteger as barreiras de geomembranas contra perfurações e deformações inaceitáveis.

4 Sistema de drenagem geossintética

4 Sistema de drenagem geossintética

A drenagem em tapetes de lixiviação é importante para a recuperação de metal, estabilidade e controle de derramamento. Independentemente do tipo de material de drenagem escolhido (agregado ou geossintético), a camada de drenagem de líquido no fundo da plataforma de lixiviação deve atender aos seguintes requisitos:

O líquido deve ser capaz de fluir para a camada de drenagem sem criar uma cabeça na almofada de lixiviação da pilha

Permeabilidade à água a longo prazo suficiente na camada de drenagem com um gradiente tão baixo quanto possível no sistema de revestimento

Sistema durável para drenagem da vida útil da pilha de lixiviação (compatibilidade química)

Suporta cargas de compressão (longo prazo e curto prazo)

Atende aos requisitos de estabilidade ao cisalhamento

Evite danificar o sistema de revestimento

Enquanto a maioria das esteiras de lixiviação são cobertas com agregados como material de drenagem (geralmente mais de 0,5 m de cascalho triturado (10 mm a 50 mm)), as camadas de drenagem geossintética são agora cada vez mais usadas como uma alternativa aos sistemas tradicionais de drenagem de cascalho.

Sistemas de drenagem geossintéticos são definidos como: Um produto pré-fabricado tridimensional feito de matérias-primas sintéticas, constituído por uma camada de drenagem (núcleo), coberta na maioria dos casos com pelo menos um filtro geotêxtil para fornecimento de líquido e/ou vapor.

Uma aplicação adicional de sistemas de drenagem geossintéticos é como um sistema de detecção de lixiviado entre dois revestimentos de barreira, como entre duas barreiras geossintéticas poliméricas.

Para que um sistema de drenagem geossintético seja equivalente a uma camada de drenagem mineral como uma pilha de lixiviação ou para superá-la, os testes de desempenho devem ser suficientes para demonstrar seu desempenho a longo prazo. Estes devem incluir desempenho de filtragem de filtros geotêxteis, desempenho compressivo de longo prazo de sistemas de drenagem geossintéticos sob carregamento de campo, níveis de longo prazo (fluxo no plano/permeabilidade) e outros requisitos específicos do local, como comportamento de cisalhamento interfacial ou resistência à perfuração.

Durante o processo de avaliação e seleção, o engenheiro projetista geralmente escolhe entre uma camada de drenagem mineral e um sistema de drenagem geossintético. Os engenheiros estão mais familiarizados com materiais minerais e supervisionam o potencial dos sistemas de drenagem geossintéticos. No entanto, muitas vezes são monitoradas as desvantagens que podem surgir com o uso de camadas de drenagem mineral. A colocação deste tipo de material diretamente na geomembrana pode causar tensão de perfuração e pode ter danificado a geomembrana durante a colocação. O estresse da pele pode ocorrer durante o carregamento de almofadas de lixiviação de pilha, especialmente quando nenhuma ou insuficiente camada protetora é usada. A colocação das costuras de drenagem também é demorada e retarda a operação geral de mineração. Por outro lado, os sistemas de drenagem geossintética apresentam muitas vantagens. Facilidade de instalação, especialmente em declives, propriedades consistentes do material, instalação mais rápida, resistência a perfurações e camadas de drenagem se combinam para economizar custos em muitos casos.

Outros benefícios do uso de um sistema de drenagem geossintético são:

Caminho de fluxo de alto volume para fluidos

Custos de instalação e materiais geralmente mais baixos, portanto, uma alternativa econômica aos materiais de drenagem mineral

Instalação fácil e rápida devido ao peso leve

5 geogrelha reforçada

Na mineração, as aplicações de geogrelhas incluem reforço e estabilização de base, reforço de taludes e muros de contenção e reforço de sobrecarga de reservatórios de rejeitos. Em situações em que a capacidade de suporte do solo é insuficiente ou as propriedades de cisalhamento são muito baixas para estabilizar sob inclinações ou cargas planejadas, o reforço da geogrelha ajuda a preencher lacunas para estabilidade e segurança adequadas.

A estrutura da geogrelha deve fornecer furos rígidos. Isso afeta a capacidade de confinamento lateral dos agregados entrelaçados nos poros. Quanto maior for a estabilidade do tamanho dos poros da geogrelha, melhor será a contenção lateral do material granular. A interação com o agregado é um dos principais princípios do reforço da geogrelha. Graças ao mecanismo de intertravamento, a geogrelha absorve o estresse do solo e aumenta a segurança e a facilidade de manutenção.

Para absorver o estresse de maneira ideal, as geogrelhas precisam fornecer alta resistência a baixas deformações. Quanto maior o módulo de tração em baixa deformação, menor a deformação e a deformação final desenvolvida na estrutura. A resistência à tração final afeta o nível de resistência à tração disponível em baixa deformação, e um aumento na resistência máxima resulta na mesma taxa de aumento em baixa deformação.

Em estruturas que utilizam geogrelhas para fornecer estabilidade e segurança adequadas conforme determinado pela análise estrutural, o desempenho a longo prazo do produto torna-se decisivo. Diferentes matérias-primas e processos de fabricação afetam propriedades como comportamento de fluência, robustez a danos na instalação e efeitos químicos/biológicos. Esses valores afetam diretamente a resistência do projeto a longo prazo do produto considerado na análise de estabilidade. Produtos com a mesma resistência final geralmente diferem na resistência de projeto de longo prazo que resultam.