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Managing Water to Minimize Risk in Tailings Storage Facility Design, Construction, and Operation

Wassermanagement zur Risikominimierung bei Planung, Bau und Betriebsauswahlprozessen in einer Tailingspeicheranlage

Gestión del agua para minimizar el riesgo en el proceso de selección del diseño, construcción y operación de las instalaciones para el almacenamiento de relaves

水管理以降低尾矿存储设施的设计、建造和施工风险

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Mine Water and the Environment Aims and scope Submit manuscript

Abstract

Reducing the amount of water in a milled tailings storage facility (TSF) is the primary way to reduce the risk of a catastrophic failure. In addition, a significant factor influencing the permitting and development of new mines, or the expansion of existing mines, is the limited availability of water in some mineral-rich countries, which has led to recent advances in water resource management and improved operational practices. Water reduction can be used to thicken the slurry to varying degrees of solids content up to a highly thickened, paste consistency using conventional or positive displacement pumps to transport the tailings, or with filters to mechanically reduce the water and convey the tailings by truck or conveyor. This paper suggests a method to optimize water use and to evaluate and reduce project risks at the conceptual development stage for both a thickened TSF and a filtered TSF.

Zusammenfassung

Wasser ist ein wesentlicher Bestandteil bei der Mineralverarbeitung und kann als entscheidender Faktor das Risikoprofil von Tailingspeicheranlagen bzw. -becken (TSF) beeinflussen. Dabei ist es unabhängig davon, ob das Wasser in den Porenräumen der fein gemahlenen Feststoffe enthalten ist oder als überstehendes Wasser, das während der Absetz- und natürlichen Verdichtungsprozesse dieser Feststoffe freigesetzt wurde oder zusätzlich durch Regen- oder Oberflächenabfluss eingebracht wird, vorhanden ist. Die Reduzierung der Wassermenge ist essentiell, um das Risiko eines katastrophalen Versagens von TSF zu verringern. Darüber hinaus ist die begrenzte Verfügbarkeit von Wasser in einigen mineralienreichen Ländern ein bedeutender Faktor, der die Genehmigung und Erschließung neuer oder die Erweiterung bestehender Bergwerke beeinflusst. In jüngster Zeit kam es zu Fortschritten bei der Bewirtschaftung von Wasserressourcen und zu verbesserten Betriebspraktiken. Wasser kann innerhalb der Anlage durch Sedimentationsverfahren reduziert werden, um den Schlamm auf verschiedene Feststoffgehalte bis hin zu einer hochgradig eingedickten oder pastösen Konsistenz zu verdicken. Hierbei kommen z. B. konventionelle Pumpen bzw. Verdrängerpumpen für den Transport des Tailingmaterials zum Einsatz. Eine weitere Möglichkeit ist es, die wässrige Phase mit Hilfe von Filtern mechanisch zu reduzieren und das Tailingmaterial durch Fahrzeuge oder Bänder weiter zu fördern. Diese Studie schlägt eine Methode zur Optimierung der Wasserverwendung und zur Bewertung und Reduzierung von Projektrisiken im Stadium der konzeptionellen Entwicklung für den Fall von eingedickten und gefilterten Material in einem TSF vor.

Resumen

El agua es un componente esencial en el procesamiento de minerales y puede ser el contribuyente más importante que afecta al perfil de riesgo de las instalaciones de almacenamiento de relaves de molienda (TSF), ya sea por el agua contenida dentro de los espacios porosos de los sólidos finamente molidos, por el agua sobrenadante liberada durante los procesos de asentamiento y compactación natural de esos sólidos o por la aportada por las precipitaciones o las corrientes superficiales. La reducción de la cantidad de esta agua es un método primario para reducir el riesgo de un fallo catastrófico del TSF. Además, un factor significativo que influye en la concesión de permisos y el desarrollo de nuevas minas o en la ampliación de las ya existentes, es la limitada disponibilidad de agua en algunos países ricos en recursos minerales, lo que ha dado lugar a recientes avances en la gestión de los recursos hídricos y a la mejora de las prácticas operacionales. La reducción del agua puede emplearse dentro de la planta utilizando procesos de sedimentación para espesar la lechada a diversos grados de contenido de sólidos hasta una consistencia altamente espesa o pastosa, utilizando bombas convencionales o de desplazamiento positivo para transportar los relaves, o con filtros para reducir mecánicamente el agua y transportar los relaves por camión o cinta transportadora. En el presente documento se sugiere un método para optimizar el uso del agua y evaluar y reducir los riesgos del proyecto en la etapa de desarrollo conceptual para el caso de un TSF espesado y un TSF filtrado.

概要

水是矿物加工的必要成分。无论是保存于细尾矿固体颗粒之间的孔隙水,还是尾矿沉淀与压缩时释放出的上层水,亦或源自降水或径流汇入之水,都是影响尾矿存储设施(TSF)风险状态的最重要因素。减少水量是降低尾矿存储设施(TSF)灾难性溃坝风险的主要方法。影响批准和开发新建矿山或扩建已有矿山的另一个重要因素是某些矿产丰富国家的水资源有限,这种情形已经促进了水资源管理和运行实践的新进展。为减少水量,可以在加工厂内用沉淀浓缩法改变尾矿浆液固体含量至浓稠或糊状,再用传统或正排驱替泵运输尾矿;或者,通过过滤器机械减水,再用卡车或传输带运送尾矿。针对浓缩尾矿和机械过滤尾矿,提出了一种概念发展阶段的优化水利用和评价与减小项目风险的方法。

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East, D., Fernandez, R. Managing Water to Minimize Risk in Tailings Storage Facility Design, Construction, and Operation. Mine Water Environ 40, 36–41 (2021). https://doi.org/10.1007/s10230-020-00720-8

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