Erosion characteristics and resuspension of sub-aqueous mine tailings


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Abstract

The use of shallow water covers for containing sulfide bearing mine tailings in non-arid climates has gained importance over the years due largely to their effectiveness as oxygen barriers. In spite of the numerous documented benefits of these covers, some fundamental questions on the application of the technology still remain; a major one being the contribution of the nature of the tailings particles to the overall performance of the cover. Many of the existing tailings ponds have been designed assuming cohesionless sediment behavior. Total suspended solids and sediment trap measurements at some existing water cover sites, designed using the cohesionless sediment approach, have indicated significant resuspension at these sites. The present study provides information on the cohesive nature of sulfide mine tailings particles using particle size and mineralogical data and results of laboratory erosion experiments. The results show that the erosion patterns for tailings particles are similar to those reported for cohesive natural sediments. A power law erosion equation is proposed for calculating erosion rates and estimating the optimal water cover depth for flooded mine tailings.RésuméL'utilisation de couvertures aquatiques peu profondes pour contenir les résidus miniers sulfureux dans les climats non arides a gagné de l'importance au cours des dernières années surtout en raison de leur efficacité en tant que barrière contre oxygène. Malgré les nombreux avantages documentés sur ces couvertures, certaines questions fondamentales demeurent quant à l'application de cette technologie. Une de ces questions est la contribution de la nature des particules des résidus au rendement global de la couverture. Plusieurs parcs à résidus existants ont été conçus en présumant que les résidus se comportent comme s'ils n'avaient aucune cohésion. Les mesures du total des solides en suspension et des sédiments piégés à certains sites de couvertures aquatiques existantes, conçues en considérant que les sédiments n'avaient aucune cohésion, ont montré une remise en suspension importante à ces sites. La présente étude fournit de l'information sur la nature cohésive des particules de résidus miniers sulfureux en utilisant la granulométrie et les données et les résultats minéralogiques des expériences sur l'érosion en laboratoire. Les résultats montrent que les patrons d'érosion des particules de résidus sont similaires à ceux rapportés pour les sédiments naturels cohésifs. Une équation d'érosion de loi exponentielle est proposée pour calculer les taux d'érosion et estimer la profondeur optimale de la couverture aquatique sur les résidus miniers ennoyés.

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