Microstructural and geochemical evolution of paste tailings in surface disposal conditions

Surface cement consolidated tailings disposal has recently been proposed to manage tailings in the modern mining industry because it can reduce or eliminate the disadvantages of traditional tailings storage. In this study, the evolution of the macro performance and microstructure characteristics of cement consolidated tailing samples during the curing period were determined by unconfined compressive strength tests, permeability tests, scanning electron microscopy (SEM) observations, and mercury intrusion porosimetry (MIP) tests, respectively. The results show that the curing time notably affected the macro performance and microstructural properties of the hardened cement consolidated tailings samples. As the curing age increases, the compressive strength increases nonlinearly and the growth rate decreases; the permeability decreases rapidly first, then gradually stabilizes, and finally reaches a stable value; the morphology of the hydration products and microstructures continues to evolve with the hydration process; the total pore volume decreases slightly, whereas the critical pore size decreases significantly. The proportion of the pore volume in different pore size ranges can also be affected by the curing age, which results in a large pore (>200 nm) decrease, and the small pores (<200 nm) increased. In this process, the filling effect plays a major role.

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“…The image acquisition was performed at two magnifications; 500× and 5000×. The SEM analysis procedure is explained elsewhere [41,42].…”

Section: Scanning Electronic Microscopymentioning

confidence: 99%

Experimental Investigation of the Macroscopic Behavior and Microstructure Property Evolution of Hardened Cement Consolidated Tailings

Sun

Hou

2019

Minerals

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“…Limited data from other thickened tailings sites (Bulyanhulu: Bryan et al 2010;Shuttleworth et al 2005;and Neves Corvo: Lopes et al 2015) suggest that the zone of oxidation is also relatively shallow (<0.25 m) and acid generation can be mitigated by minimizing exposure time of fresh tailings. Deschamps et al (2008) studied paste deposition using a 0.36 m thick column experiment and found that pH began to decrease only after 8 weeks after deposition. Martin et al (2010) showed through modelling that evaporation promotes an upward gradient in thickened tailings stacks, which is in agreement with the field observations of Al and Blowes (1995) is this regard.…”

Section: Susceptibility To Acid Generationmentioning

confidence: 99%

2013 Colloquium of the Canadian Geotechnical Society: Geotechnical and geoenvironmental behaviour of high-density tailings

Simms

2017

Can. Geotech. J.

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Abstract:The breaching of containment of conventionally deposited mine tailings impoundments, and the consequent release of tailings flows with long run-outs, unfortunately remains not uncommon and often has devastating ecological and economic consequences, occasionally including the loss of human life. Rather than the breaching of containment itself, which can result from a number of causes (poor control of the phreatic surface, unrecognized dam foundation issues), the contributing factor to the severe consequences of dam breach is the low density and strength and (or) susceptibility of the tailings to liquefy or soften under loading, combined with the driving weight of the ponded water, which allows for significant run-outs (in some cases tens of kilometres) to occur. Hence the motivation for developing alternative technologies that dewater tailings before deposition to the point where reliance on containment is minimized or eliminated. In this paper, these technologies are referred to as "high-density" tailings, which includes any technology that at least produces nonsegregating tailings that will form a sloped stack when deposited, including thickened, paste, and filtered tailings. The paper explores a number of issues related to high-density tailings, including shear behaviour, dewatering behaviour, acid generation, and surface deposition rheology. The paper concludes with some discussion on what the limitations are on this technology that are holding back its wider adoption, and how these limitations might be overcome.Key words: tailings, thickened, paste, filtered, high density.Résumé : La rupture du confinement de déversement de résidus de mines déposés de manière conventionnelle, et par conséquent, des rejets de flux de résidus à long terme, ne demeure malheureusement pas rare et souvent a des conséquences dévastatrices écologiques et économiques, à l'occasion, y compris la perte de vie humaine. Plutôt que la rupture du confinement même, ce qui peut résulter d'un certain nombre de causes (mauvais contrôle de la nappe phréatique, problèmes de fondation de barrage non reconnus), le facteur qui contribue à de graves conséquences de rupture de barrages est la faible densité et la résistance et (ou) la sensibilité des résidus à se liquéfier ou à se ramollir sous chargement, combiné avec le poids de charge de l'eau accumulée, qui permet des rejets (dans certains cas de dizaines de kilomètres) à se produire. D'où la motivation pour developper des technologies alternatives permettant d'assécher les résidus avant le dépôt au point où le recours au confinement est réduit ou éliminé. Dans cet article, ces technologies sont considérées comme des résidus de « haute densité », qui comprend toute technologie qu'au moins produit des résidus sans ségrégation qui forment une pile en pente, lorsque déposés, y compris des résidus épaissis, en forme de pâte, et filtrés. L'article explore un certain nombre d'enjeux liés à des résidus à haute densité, y compris le comportement en cisaillement, le comportement à l'assèchement,...

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“…La pression d'entrée d'air augmente graduellement sur une période plus longue et se stabilise après environ 14 jours. Cependant, l'ajout d'une faible quantité de liant (moins de 2 %) à un DPS peut aussi, paradoxalement, faire augmenter la porosité finale totale du matériau (Deschamps et al, 2008). Il semblerait en effet qu'une petite quantité de liant réduise très fortement le tassement durant la cure (par rapport au matériaux non cimenté), sans pour autant remplir la porosité de manière significative.…”

Section: Hydratation Des Liants Dans Les Rmpcunclassified

Les effets d’amendements alcalins sur des résidus miniers sulfureux entreposés en surface : Cas des dépôts en pâte

Deschamps¹,

Benzaazoua²,

Bussière³

et al. 2009

Environnement, Ingénierie &Amp; Développement

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Tailings that cannot be returned underground as backfill during the mining operation are deposited at the surface, generally in tailings ponds. These structures, often surrounded by large embankments, can be difficult to manage and costly to restore. When tailings are used as cemented paste backfill destined to backfilling underground stopes, they are mixed with a binder. One of the alternatives to conventional surface storage of tailings is the disposal of these materials in a paste-like consistency, known as surface paste tailings (SPT). SPTs are obtained by thickening the tailings to a pulp density that still allows transportation to the storage location. SPTs are typically deposited without any amendments. However, cement or other alkaline amendments can be a solution to prevent generation of acid mine drainage (AMD), and to improve the hydrogeochemical and geotechnical performance of the tailings. Surface disposal of paste tailings has many advantages, as there is little or no free water, which, for instance, may limit the need to build large containment embankments. Another advantage of thickening tailings is increasing water recirculation to the process plant. The mechanical properties of the paste tailings can also simplify site restoration. In certain conditions, SPTs could constitute an efficient way of reducing AMD due to their capacity to maintain a high saturation level, thus limiting oxygen ingress and consequently the generation of acidic water. Let us recall that AMD occurs when sulphide minerals are exposed to water and air (oxygen).This presentation first reviews the effects of alkaline amendments in AMD-generating mine tailings. It then compares them to SPTs, with a focus on binder addition to these materials. The hydrogeochemical performance of the surface paste tailings is presented at two laboratory scales: column and physical intermediate model. The results of these studies found in the literature show that adding cement can be beneficial under certain conditions but that it must be carried out according to certain specifications. Suggestions pertaining to the use of cement in SPTs are also discussed. Les rejets de concentrateur qui ne sont pas retournes sous terre sous forme de remblais pendant l’exploitation d’une mine sont entreposés en surface dans des parcs à résidus. Ces derniers, souvent ceintures de digues, peuvent être complexes à gérer et coûteux à restaurer. Pour leur part, les résidus entreposés sous terre peuvent être utilisés pour former des remblais miniers en pâte cimentés. Dans ce cas, les résidus sont mélangés avec un liant, et ils peuvent servir au remblayage de chantiers souterrains. Une technique analogue constitue maintenant l’une des alternatives à l’entreposage conventionnel en surface des rejets de concentrateur ; on parle alors de « dépôt en pâte de surface » (DPS), ou de résidus en pâte. Les DPS sont obtenus en épaississant les rejets de concentrateur jusqu’à une consistance permettant leur transport de l’usine de fabrication jusqu’au lieu de l’entreposage. La technique des DPS offre de nombreux bénéfices potentiels, découlant entre autres du fait qu’il n’y a pas (ou peu) d’eau libre. Il n’est donc pas nécessaire de construire d’importantes digues de confinement. Un autre avantage de l’épaississement des résidus est d’augmenter la recirculation de l’eau au concentrateur. De plus, les propriétés mécaniques supérieures des résidus en pâte peuvent faciliter la gestion et la restauration du site. Les DPS pourraient aussi constituer une méthode efficace pour réduire la production de DMA, en aidant à maintenir un degré de saturation élevé dans les résidus, ce qui limite l’accessibilité de l’oxygène et, par conséquent, la génération d’eau acide. Rappelons que le DMA se produit lorsque des minéraux sulfureux sont exposés à l’eau et à l’air (oxygène). Les résidus en pâte sont habituellement déposés sans ajout cimentaire. Toutefois, des études récentes montrent que l’ajout de ciment ou d’autres amendements alcalins, peut réduire la génération de DMA par l’amélioration du comportement hydrogéochimique et géotechnique des rejets. Cet article présente, dans un premier temps, une revue sur les effets d’amendements alcalins dans les résidus miniers générateurs de DMA. Ensuite, on fera un rapprochement avec les DPS, en particulier lorsque des ajouts cimentaires sont utilisés. L’accent sera mis sur le comportement hydrogéochimique de la pâte, suite à des essais menés au laboratoire à différentes échelles. Ces différentes études issues de la littérature démontrent principalement que l’effet de l’ajout cimentaire peut être bénéfique dans certaines conditions, mais qu’il doit se faire sous certaines conditions. Des suggestions et recommandations sont proposées comme suite à cette étude sur l’utilisation de ciment dans les DPS.

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Microstructural and geochemical evolution of paste tailings in surface disposal conditions

Cited by 41 publications

References 15 publications

Experimental Investigation of the Macroscopic Behavior and Microstructure Property Evolution of Hardened Cement Consolidated Tailings

Experimental Investigation of the Macroscopic Behavior and Microstructure Property Evolution of Hardened Cement Consolidated Tailings

2013 Colloquium of the Canadian Geotechnical Society: Geotechnical and geoenvironmental behaviour of high-density tailings

Les effets d’amendements alcalins sur des résidus miniers sulfureux entreposés en surface : Cas des dépôts en pâte

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