Auswahl von Haldenlaugungsstandorten und Verlegung von Bodendichtungen

Bei der Haldenkonstruktion werden Erze oder agglomerierte Erze auf die Bodenauskleidung der Haufenlaugung Fläche entsprechend den geplanten geometrischen Abmessungen. Die errichtete Erzhalde sollte eine gute und gleichmäßige Durchlässigkeit sowie strukturelle Stabilität aufweisen. Dadurch wird sichergestellt, dass das Laugemittel während des Laugungsprozesses mit der erforderlichen Flüssigkeitsverteilungsintensität gleichmäßig über den gesamten Querschnitt der Erzhalde eindringen kann. Gleichzeitig werden Ereignisse wie Einstürze an den Rändern der Erzhalde oder lokale Auswaschungen verhindert. Daher ist während des Betriebs große Sorgfalt geboten. In der Produktionspraxis gibt es eine andere Art der Haufenlaugung. Das abgebauten Erz wird ohne vorherige Zerkleinerung direkt zur Haufenlaugungsplattform transportiert und dort ausgelaugt. In einigen Fällen findet die Laugung sogar am Sprengplatz statt. Die Partikelgröße des Erzes variiert üblicherweise zwischen 100 und 200 mm oder sogar mehr, sodass ein Laugungszyklus ein halbes Jahr oder sogar länger dauern kann. Da diese Art der Haufenlaugung relativ einfach ist, wird sie oft nicht als typische Form der Haufenlaugung untersucht.

Auswahl von Haldenlaugungsstandorten und Verlegung von Bodendichtungen

Die Auswahl der Haldenlaugungsstandort steht im Zusammenhang mit Infrastrukturinvestitionen, einschließlich der Standortbearbeitung, der Transportwege und der Pipeline-Verlegung. Die Bodenauskleidung der Haldenlaugungsanlage und ihre Verlegung sind entscheidend für die Haldenlaugungsproduktion, insbesondere bei großen Halden. Daher muss die Qualität der Bodenauskleidung sichergestellt werden.

1. Grundvoraussetzungen für Haldenlaugungsanlagen

Der Standort muss über eine ausreichende Tragfähigkeit verfügen, um dem Gesamtdruck des Erzgewichts und der Transportausrüstung standzuhalten.

Es sollte eine gewisse topografische Neigung aufweisen, die der Geländebeschneidung und dem Abfluss von Sickerwasser förderlich ist.

Es sollte ausreichend Platz für Haldenbau und Transportwege vorhanden sein. Bei Minen mit Entwicklungspotenzial sollten auch zukünftige Erweiterungsmöglichkeiten berücksichtigt werden.

2. Auswahl und Verlegung von Bodenauskleidungen für Haldenlaugungsplattformen

2.1 Auswahl von Bodenauskleidungen für Haldenlaugungsplattformen

Bodenauskleidungen für Haldenlaugungsplattformen lassen sich in zwei Typen unterteilen: permanente und temporäre. Erstere erfordern eine lange Bauzeit und hohe Kosten und eignen sich daher für mittelgroße bis große Bergwerke mit langer Nutzungsdauer. Temporäre Bodenauskleidungen hingegen werden nur einmal verwendet, erfordern eine kurze Bauzeit und sind kostengünstig. Sie eignen sich für Bergwerke mit einer Nutzungsdauer von weniger als fünf Jahren. Auch die Umgebung spielt eine Rolle. Ist die Fläche für den Bau der Haldenlaugungsanlage begrenzt, kann eine permanente Haldenlaugungsplattform errichtet werden. Umgekehrt kann eine temporäre Haldenlaugungsplattform errichtet werden, wenn sich in der Nähe ein großer Hang befindet und die Erztransportdistanz kurz ist.

2.2 Mehrere häufig verwendete Bodenlinermaterialien

• Ton und Bentonit: Bei großen Lehmmengen in der Nähe der Haldenlaugungsstelle ist eine Lehmbodendichtung eine gute Wahl. Diese Bodendichtung kann in drei Lagen mit einer Dicke von jeweils ca. 150 mm verdichtet werden. Der Durchlässigkeitskoeffizient dieser Bodendichtung beträgt 1.0 × 10−7 cm/s und erfüllt damit die Anforderungen des Umweltschutzes. Da Bentonit (insbesondere Natriumbentonit) eine hohe Wasseraufnahmefähigkeit besitzt und sich nach Wasseraufnahme um das 10- bis 30-fache seines Volumens ausdehnen kann, kann die Zugabe einer entsprechenden Menge (ca. 4 %) Bentonit zum Ton die Durchlässigkeit des Tons deutlich reduzieren. Diese Art der Bodendichtung ist einfach zu verlegen und kostengünstig. Das Fundament sollte verdichtet und die Neigung sanft gewählt werden, um eine Erosion der Bodendichtung während der Haldenlaugung zu vermeiden.

• Asphalt und BetonBei Verwendung von Asphalt oder Beton als Unterlage hängen die Wasserfestigkeit und Druckfestigkeit von deren Dicke ab. Üblicherweise beträgt die Dicke 150 bis 200 mm. Bei guter Konstruktion liegt der Durchlässigkeitskoeffizient zwischen 1.0 × 10−9 cm/s und 1.0 × 10−10 cm/s. Diese Art der Unterlage ist jedoch relativ teuer und anfällig für Risse.

• Folien (Platten) aus Polyethylen hoher Dichte (HDPE)Bei Verwendung von Polyethylen hoher Dichte und anderen Kunststoffen als Bodenauskleidung beträgt die Dicke nur 1–2 mm. Der Permeabilitätskoeffizient liegt unter 1.0 × 10−13 cm/s, und die Bodenauskleidung weist eine mittlere Durchstoßfestigkeit auf. Sie eignet sich für Erze mit einer Partikelgröße von weniger als 20 mm und kann mehrfach wiederverwendet werden. Weiche Platten aus Polyethylen hoher Dichte können vor Ort mit Cyclohexanon verklebt werden. Die Konstruktion ist einfach, jedoch werden strenge Anforderungen an die Qualität der Schweißnähte gestellt. Im Ausland wird dieses Material häufig für Bodenauskleidungen von Haldenlaugungsanlagen (einschließlich Klärbecken) verwendet.

2.3 Bottom-Liner-Strukturen

• Einlagige Bodeneinlagen: Bei einlagigen Bodenauskleidungen aus Ton, Asphalt oder Beton sind diese relativ hoch belastbar und können zusammen mit dem Fundament die Stabilität des Erzhaufens gewährleisten. Bei der Verwendung von Kunststoffen, insbesondere auf einem Fundament aus feinkörnigen Materialien, ist die Reibungskontaktstärke sehr gering, was die Stabilität des Erzhaufens gewährleisten kann.

• Doppellagige BodeneinlagenDoppellagige Bodenabdichtungen bestehen aus zwei verschiedenen Materialien. Die beiden Schichten können direkt miteinander in Kontakt stehen oder eine Drainage- bzw. Pufferschicht dazwischen aufweisen. Die zur Lecküberwachung eingesetzte Drainageschicht kann das Sickerwasser auffangen und recyceln. Die Drainageschicht kann beispielsweise aus feinem Sand bestehen und verbessert die Stabilität der Erzhalde. Die obere Schicht der doppellagigen Bodenabdichtung dient häufig als Arbeitspolster zur Aufnahme des Sickerwassers, während die untere Schicht als Stützschicht dient, um ein Austreten der Lösung in die Umwelt zu verhindern. Üblicherweise besteht die Arbeitsschicht der doppellagigen Bodenabdichtung aus Kunststoffen wie HDPE und PVC, die Stützschicht aus Ton.

• Dreilagige BodeneinlagenDreilagige Bodenabdichtungen bestehen häufig aus einer Lage PVC- oder HDPE-Weichplatte und zwei Lagen Ton oder zwei Lagen PVC und einer Lage Ton. Bei dreilagigen Bodenabdichtungen besteht eine relativ hohe Wahrscheinlichkeit für Erzhaldenrutsche. Um ein Rutschen zu verhindern, sollte zwischen den Bodenabdichtungslagen mindestens eine Drainageschicht vorgesehen werden. Dreilagige Bodenabdichtungen werden seltener verwendet.

2.4 Verlegung der Bodendichtungsbahn

Die Verlegetechnik und -qualität der Bodendichtung beeinflussen deren Funktion erheblich. Beim Verlegen einer Bodendichtung aus Ton sollten Regen- und Trockenzeiten vermieden werden, um ein Reißen der Bodendichtung durch Wasserverlust zu verhindern. Die konkrete Vorgehensweise besteht darin, zunächst eine Schicht aus Ton, Bentonit oder Feinhalden auf das Fundament aufzubringen und zu verdichten. Anschließend werden Kunststofffolien oder Gummiplatten ausgelegt, eine Schicht aus Ton oder Feinsand hinzugefügt und abschließend eine Schicht aus grobkörnigem Erz als Schutzschicht daraufgelegt.

Bei Höhenunterschieden im Fundament sollte die Verlegung der Kunststoff-Bodenabdichtungen vom tiefsten Punkt aus nach oben erfolgen. Faltenbildung ist zu vermeiden. Die Verlegung kann mit einer Nahtloswalzmaschine erfolgen, die Schweißarbeiten erfolgen vorzugsweise vor Ort. Die Schweißnähte sollten gleichmäßig sein und senkrecht zur möglichen Bewegungsbahn des Erzhaufens verlaufen. Die Verlegefläche der Bodenabdichtung der Haldenlaugungsanlage sollte zudem etwas größer sein als die tatsächliche Bodenfläche des Erzhaufens.