بررسی تاثیر فرآیندهای شیمیایی-هیدرو-مکانیکی در پایداری سازه های هیپ لیچینگ به روش عددی

در فرآیند لیچینگ، عنصر باارزش توسط یک محلول شستشودهنده از فاز جامد به فاز مایع منتقل می شود. هیپ لیچینگ یکی از رایج ترین روش های لیچینگ در مقیاس بزرگ می باشد. عملکرد ایمن یک فرآیند لیچینگ تا حدود زیادی وابسته به پایداری سازه هیپ آن می باشد. بدون تردید آن چه در مقیاس بزرگ (ماکرو) هیپ رخ می دهد، به طور مستقیم یا غیر مستقیم متأثر از فرآیندهای حادث در مقیاس کوچک (میکرو) است. از طرفی پیش بینی وضعیت هیپ های معدنی پس از لیچینگ کمک شایانی به بهبود طراحی و مدیریت ساختار کلی هیپ می کند. هدف اصلی این تحقیق، شناخت رفتار مکانیکی هیپ های معدنی قبل و بعد از بهره برداری می باشد. در این راستا فرآیند توامان شیمیایی-هیدرو-مکانیکی موثر در محل هیپ 4 معدن مس سرچشمه به روش آزمایشگاهی و عددی مدلسازی گردید. نتایج آزمون های آزمایشگاهی انجام گرفته روی خاک هیپ قبل و بعد از لیچینگ شبیه سازی شبیه شده حاکی از کاهش وزن مخصوص دانه های خاک و ابعاد دانه های خاک می باشد. این در حالی است که نحوه توزیع دانه بندی خاک تغییر چندانی نداشته است. از طرفی نتایج آزمون های برش مستقیم انجام گرفته روی نمونه های لیچ شده کاهش 4/6 درجه ای زاویه اصطکاک خاک را نشان می دهد. پس از انجام آزمون های آزمایشگاهی نحوه انباشته شدن و لیچینگ مواد معدنی در هیپ و تاثیر آن ها بر روی پایداری هیپ به کمک نرم افزار pfc 2d در محیط دو بعدی شبیه سازی شد. در شیب های بالا با افزایش لایه ها و بالا رفتن سطح تنش در لایه های میانی، احتمال ناپایداری افزایش می یابد. در ارتفاع 4/5 متر که ارتفاع لایه های فعلی هیپ 4 معدن مس سرچشمه می باشند، تنها در شیب بستر 14 درصد لایه های دوم و سوم با کاهش زاویه قرار گیری قابل توجهی همراه هستند. مقایسه وضعیت لایه دوم و سوم هیپ در ارتفاع 6/5 متر و با شیب بستر 8 درصد نشان دهنده کاهش زاویه قرار گیری از حدود 1:2/5 به 1:3/5می باشد. در شیب بستر 14 درصد و ارتفاع 6/5 متر لایه دوم بحرانی تلقی می شود. در شیب بستر 14 درصد و ارتفاع 10 متر پس از اتمام لیچینگ 4 لایه، لغزش در لایه دوم پدیده غالب است. به نظر می رسد لیچینگ در مقیاس کوچک و در لایه های با ارتفاع کم تاثیر بسیار مخربی بر روی پایداری هیپ ندارد. بدیهی است با افزایش ارتفاع و تعداد لایه ها و افزایش شیب بستر هیپ، تامین پایداری آن یک مسئله بحرانی خواهد بود.