Composiciones geosintéticas y opciones para el trabajo minng
Composiciones geosintéticas y opciones para el trabajo minero
1 Geomembrana
Los proyectos de lixiviación en pilas, estanques de evaporación, relaves, etc. en las operaciones mineras a menudo experimentan cargas muy altas y las geomembranas se utilizan muy comúnmente. El uso de geomembranas en proyectos de lixiviación en pilas representa más del 40% de toda la producción de geomembranas. Las materias primas de la geomembrana son polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno lineal de baja densidad (geomembrana LLDPE), polietileno de baja densidad (geomembrana LDPE) \ cloruro de polivinilo (geomembrana de PVC), polipropileno (geomembrana de PP) y caucho EPDM (geomembrana epDM). Sin embargo, las operaciones mineras eligen principalmente la geomembrana de HDPE debido a su alta resistencia química y propiedades físicas. Los espesores mayores o iguales a 0,75 mm (30 mils), como Francia y Alemania, consideran geomembranas de polímero de 1 mm (40 mils). Además de las características de la geomembrana, se deben considerar otros problemas de diseño, como el efecto de alta tensión, el tipo de cimentación y los materiales de colocación debajo y por encima de la geomembrana.
Las condiciones de cimentación deben ser firmes para minimizar el asentamiento durante la vida útil de la instalación. De lo contrario, la geomembrana se estresará y se estirará demasiado, lo que provocará daños en la geomembrana. La superficie subrasante deberá proporcionar una base lisa, plana, firme e indomable para la geomembrana, sin cambios repentinos, agudos o repentinos o roturas de grado que desgarren o dañen la geomembrana, y sin fragmentos de roca sueltos (>10 mm o 0,4 pulgadas), palos, objetos afilados o escombros de ningún tipo. Si hay objetos afilados, escombros o grava, etc., se requiere una tela protectora no tejida para evitar que la geomembrana sea perforada.
En la industria minera, no existen regulaciones específicas para aplicaciones de barrera, por lo que el espesor del revestimiento generalmente se elige en función de la experiencia, la carga esperada de mineral, el tamaño de partícula del material colocado en la parte superior de la geomembrana y el material debajo. Debido a la resistencia química típica requerida para las geomembranas, el HDPE se utiliza en la mayoría de los casos. El HDPE se utiliza en:
exposición a la radiación ultravioleta
Alta resistencia química requerida
Vida útil esperada a largo plazo
La alta capacidad de agrietamiento por tensión es importante (generalmente importante para el HDPE)
Se requiere una buena resistencia a la oxidación térmica
Requiere alta resistencia a la perforación
Las altas propiedades mecánicas son importantes.
Debido a la vida útil esperada de las geomembranas (>>100 años), los requisitos para los sistemas de revestimiento de base de vertedero generalmente requieren una deformación máxima del 0,25%. En aplicaciones mineras, pueden ocurrir vidas más cortas, por lo que las deflexiones más altas (pero menos del 1.5%) pueden ser aceptables. Un aspecto clave para determinar el rendimiento a largo plazo es también la temperatura del líquido en la geomembrana.
2 Revestimiento de arcilla geosintética
Los revestimientos geosintéticos de arcilla y las barreras geosintéticas de arcilla multicomponente pertenecen al grupo de barreras geosintéticas de arcilla, definidas de la siguiente manera:
Barrera Geosintética de Arcilla: Estructura ensamblada en fábrica de un material geosintético, en forma de láminas, en la que la función de barrera es realizada por arcilla.
Revestimiento de arcilla geosintética (GCL): Barrera geosintética ensamblada en fábrica que consiste en arcilla soportada por un geotextil unido por punzonado de aguja, costura o adhesivos químicos.
Barrera Geosintética de Arcilla Multicomponente (MGCL): Un revestimiento de arcilla o arcilla geosintética (GCL) con una barrera de asfalto, polímero o metal adjunta que reduce la conductividad hidráulica o protege el núcleo de arcilla, o ambos Of.
GBR-C se utiliza en aplicaciones mineras como instalaciones de lixiviación en pilas, estanques de evaporación o estanques de relaves, contención de soluciones de proceso, contención de aguas pluviales, estanques de tratamiento de aguas residuales, cierres y reciclaje.
Las duras condiciones ambientales desafían a los ingenieros que diseñan tales proyectos. En algunas aplicaciones, el sistema de revestimiento puede requerir un sistema de revestimiento compuesto con una geomembrana o GCL de múltiples componentes. Debido a los beneficios que ofrecen los GCL, se ven cada vez más como una alternativa a los revestimientos de arcilla compactada en aplicaciones mineras, y en algunos casos los MGCL pueden reemplazar las geomembranas. Algunos de los beneficios de GCL son:
Acolchado e instalación rentables
Fácil de instalar en la mayoría de las condiciones climáticas
Barrera eficaz, especialmente bajo altas cargas normales
Sin embargo, los diseñadores deben considerar las condiciones específicas del sitio (material del suelo)
3 Geotextiles no tejidos
Como separador, los geotextiles se utilizan para evitar que las capas de suelo adyacentes o los materiales de relleno se mezclen entre sí. En aplicaciones de filtración, los geotextiles no tejidos se utilizan para retener las partículas del suelo al tiempo que permiten que los líquidos pasen a través del medio filtrante.
Los no tejidos perforados con aguja (unidos mecánicamente) son geotextiles robustos capaces de soportar duras condiciones de instalación y cargas de construcción desafiantes. Su flexibilidad única y propiedades de elongación se combinan para proporcionar una alta resistencia a la perforación sin sacrificar el rendimiento de filtración. Cuando se seleccionan correctamente, los no tejidos perforados con aguja pueden proporcionar una excelente filtración a largo plazo y lograr altos ángulos de fricción interfacial.
En aplicaciones mineras, los geotextiles se utilizan ampliamente para proteger las barreras de la geomembrana de pinchazos y deformaciones inaceptables.
4 Sistema de drenaje geosintético
4 Sistema de drenaje geosintético
El drenaje en esteras de lixiviación en pilas es importante para la recuperación de metales, la estabilidad y el control de derrames. Independientemente del tipo de material de drenaje elegido (agregado o geosintético), la capa de drenaje líquido en la parte inferior de la almohadilla de lixiviación en pilas debe cumplir con los siguientes requisitos:
El líquido debe poder fluir hacia la capa de drenaje sin crear una cabeza en la almohadilla de lixiviación del montón.
Suficiente permeabilidad al agua a largo plazo en la capa de drenaje con un gradiente lo más bajo posible en el sistema de revestimiento
Sistema duradero para el drenaje de la vida útil de la almohadilla de lixiviación en pilas (compatibilidad química)
Soportar cargas compresivas (a largo y corto plazo)
Cumple con los requisitos de estabilidad al cizallamiento
Evite dañar el sistema de revestimiento
Si bien la mayoría de las alfombras de lixiviación en pilas están cubiertas con agregados como material de drenaje (generalmente más de 0,5 m de grava triturada (10 mm a 50 mm)), las capas de drenaje geosintético ahora se utilizan cada vez más como una alternativa a los sistemas tradicionales de drenaje de grava Taste.
Los sistemas de drenaje geosintético se definen como: Un producto prefabricado tridimensional hecho de materias primas sintéticas, que consiste en una capa de drenaje (núcleo), cubierta en la mayoría de los casos con al menos un filtro geotextil para la entrega de líquido y / o vapor.
Otra aplicación de los sistemas de drenaje geosintético es como un sistema de detección de lixiviados entre dos revestimientos de barrera, como entre dos barreras geosintéticas poliméricas.
Para que un sistema de drenaje geosintético sea equivalente a una capa de drenaje mineral, como una plataforma de lixiviación en pilas, o para superarla, las pruebas de rendimiento deben ser suficientes para demostrar su rendimiento a largo plazo. Estos deben incluir el rendimiento de filtración de los filtros geotextiles, el rendimiento compresivo a largo plazo de los sistemas de drenaje geosintético bajo carga de campo, los niveles a largo plazo (flujo / permeabilidad en el plano) y otros requisitos específicos del sitio, como el comportamiento de cizallamiento interfacial o la resistencia a la perforación.
Durante el proceso de evaluación y selección, el ingeniero de diseño a menudo elegirá entre una capa de drenaje mineral y un sistema de drenaje geosintético. Los ingenieros están más familiarizados con los materiales minerales y supervisan el potencial de los sistemas de drenaje geosintético. Sin embargo, a menudo se monitorean las desventajas que pueden surgir del uso de capas de drenaje mineral. Colocar este tipo de material directamente sobre la geomembrana puede causar tensión por punción y puede haber dañado la geomembrana durante la colocación. El estrés de la piel puede ocurrir durante la carga de las almohadillas de lixiviación en pilas, especialmente cuando no se usa una capa protectora o no se usa una capa protectora insuficiente. La colocación de las costuras de drenaje también requiere mucho tiempo y ralentiza la operación minera general. Por otro lado, los sistemas de drenaje geosintético tienen muchas ventajas. La facilidad de instalación, especialmente en pendientes, las propiedades consistentes del material, la instalación más rápida, las capas resistentes a los pinchazos y el drenaje se combinan para ahorrar costos en muchos casos.
Otros beneficios de utilizar un sistema de drenaje geosintético son:
Ruta de flujo de alto volumen para fluidos
En general, los costos de instalación y materiales son más bajos, por lo tanto, una alternativa rentable a los materiales de drenaje mineral
Instalación fácil y rápida gracias a su peso ligero
5 Geomalla reforzada
En minería, las aplicaciones de geomallas incluyen refuerzo y estabilización de bases, refuerzo de taludes y muros de contención, y refuerzo de sobrecarga de estanques de relaves. En situaciones en las que la capacidad de carga del suelo es insuficiente o las propiedades de cizallamiento son demasiado bajas para estabilizarse bajo las inclinaciones o cargas de pendiente planificadas, el refuerzo de la geomalla ayuda a cerrar las brechas para una estabilidad y seguridad adecuadas.
La estructura de la geomalla debe proporcionar agujeros rígidos. Esto afecta la capacidad de confinamiento lateral de los agregados entrelazados en los poros. Cuanto mayor sea la estabilidad del tamaño de los poros de la geomalla, mejor será la sujeción lateral que proporciona para el material granular. La interacción con el agregado es uno de los principios fundamentales del refuerzo de la geomalla. Gracias al mecanismo de enclavamiento, la geomalla absorbe el estrés del suelo y aumenta la seguridad y la capacidad de servicio.
Para absorber el estrés de manera óptima, las geomallas deben proporcionar una alta resistencia a bajas tensiones. Cuanto mayor sea el módulo de tracción a baja tensión, menor será la deformación y la deformación final desarrollada en la estructura. La resistencia a la tracción máxima afecta el nivel de resistencia a la tracción disponible a baja tensión, y un aumento en la resistencia máxima da como resultado la misma tasa de aumento a baja tensión.
En las estructuras que utilizan geomallas para proporcionar una estabilidad y seguridad adecuadas según lo determinado por el análisis estructural, el rendimiento a largo plazo del producto se vuelve decisivo. Las diferentes materias primas y procesos de fabricación afectan propiedades como el comportamiento de fluencia, la robustez a los daños en la instalación y los efectos químicos / biológicos. Estos valores afectan directamente a la resistencia de diseño a largo plazo del producto considerado en el análisis de estabilidad. Los productos con la misma resistencia final a menudo difieren en la resistencia de diseño a largo plazo en la que resultan.
