کاربرد ژئوتکستایل های محافظ برای ژئوممبران ها در دفن زباله

, ,

ژئوممبران ها اغلب در کارهای مرتبط با مهندسی عمران مورد استفاده قرار می گیرند تا یک مانع هیدرولیکی را بوجود بیاورند. با وجود تمامی سیستم های لایه ای حفاظتی، تغییر شکل هایی در ژئوممبران ها بوجود می آید که با توجه به فرورفتگی ها باید به صورت کمی مورد بررسی و ارزیابی قرار بگیرند.

عملکرد اصلی ژئوممبران تاثیرناپذیر ماندن در تمامی مدت طراحی پروژه است.با این حال تنش های مکانیکی بوجود آمده توسط مواد محدودشده باعث ایجاد تغییر شکل در ممبران می شود و در موقعیت بحرانی نهایتا منجر به سوراخ شدن ان می شود (نمودار 1).

یک ژئوسینتتیک محافظ باید با توجه به ژئوممبران تایید شده  وبا توجه به ضخامت ان و همچنین با در نظر گرفتن مواد موجود در خاک ( به ویژه مواد معدنی لایه ی زهکشی) و همچنین با توجه به این طراحی منحصربه‌فرد مشخص شود.

هدف کلی و اصلی لایه محافظ شامل موارد زیر است:

کاهش خطر آسیب ژئوممبران یا سوراخ شدگی آن در طول ساخت و در طول عملکردهای بعدی (نمودار 2).کاهش تغییر شکل در ژئوممبران و همچنین کاهش خطر ایجاد سوراخ شدگی در آینده که به طور مثال  در نتیجه ی فشار های محیطی سریع رخ می دهد. انتخاب نامناسب ژئوتکستایل های می تواند در تخریب لایه ها ی سطحی تاثیر بگذارد (نمودار 1).

تست سیلندر بر اساس EN 13719

با توجه به برنامه های کاربردی گوناگون اروپایی که در رابطه با استاندارد ها است، مزایای محافظتی یک ژئوسینتتیک نسبت به یک ژئوممبران باید بر اساس EN 13719 تست شود.

سیستم آب بندی دفن لندفیل باید برای طول عمر مشخص شده کار کند که این طول عمر در آلمان بیش از صد سال در نظر گرفته می شود. به همین دلیل این سیستم آب بندی باید در این محیط قابل اتکا باشد. همان طور که یکی از سیستم های آب بندی به طور ویژه یک ژئوممبران می باشد یکی از الزامات این خواهد بود که ژئوممبران ها باید سالم و بدون آسیب دیدگی نصب شوند. دومین مورد سالم ماندن ژئوممبران تحت شرایط محیطی ویژه است که شامل فشارهای مکانیکی است  که ناشی از فشار دفن بیش از حد زباله است.

استاندارد اروپایی EN 13719 تشخیص مزایای حفاظت طولانی مدت ژئوسینتتیک را با موانع ژئوسینتتیک توضیح می دهد که برای تشخیص کارایی حفاظتی در سیستم های سطحی در کارهای مرتبط با دفن زباله می باشد اما محدود به فعالیت های مرتبط با دفن زباله نیست. این تست تنها برای هدف اندازه گیری و تشخیص مقادیر و مقایسه ی تست ها بین محصولات گوناگون معتبر است. بنابراین بیشتر به عنوان یک تست شاخص در نظر گرفته می شود. با این حال پیوست  B این تست را برای نتایج موقعیت محور توضیح می دهد که شامل مواد در دسترس برای ارزیابی کارایی یک محافظ می باشد.

تست شاخص EN 13719 (نمودار 4) همیشه نیاز دارد که این تست را در 3 ظرفیت انجام دهد که شامل موارد زیر است:  300 کیلو نیوتن بر متر مربع، 600 کیلونیوتن بر مترمربع و 1200 کیلو نیوتن بر متر مربع. این ظرفیت در بالاترین سطح یک استاندارد یعنی مصالح دانه ای ( توپ های فلزی با قطر 20 میلی متری) به کار می روند که در بالاترین قسمت نمونه ی ژئوسینتتیک قرار می گیرند (نمودار 3، سمت چپ)، که توسط یک زیر بنای استاندارد مشابه  حمایت می شود  (ورقه ی سربی و لایه ی لاستیکی متراکم) برای صد یا هزار ساعت (جدول 1).

این تغییر شکل محلی در پایین ترین سطح ژئوممبران در سطح ورقه ی سربی اندازه گیری می شود و برای تشخیص کارایی این ورق محافظ مورد استفاده قرار می گیرد.

  1. ظرفیت استفاده شده
  2. سیلندر
  3. جداسازی ژئوتکستایل
  4. بیست میلی متر توپ فلزی (تست شاخص) یا لایه ی معدنی زهکشی ( پیوست B )
  5. 5. ژئوتکستایل محافظ
  6. سطوح فلزی صاف
  7. حفره های بارگیری
  8. پایین ترین و بالا ترین سطح
  9. پوشش الومستر
  10. ماسه

پیوست B  در EN 13719 ( نمودار 3، سمت چپ) روش تست برای شرایط مکانی ویژه ای را با مواد زهکشی در موقعیت ویژه ای و فشار های محدود و قابل استفاده را  نشان می دهد. این تست الزامی است زیرا مصالح دانه ای با لبه های تیز در مقایسه با مصالح کروی شکل می توانند موجب آسیب های شدیدی بشوند.

سپس این بارگیری فعال بر روی لبه های تیز تمرکز می کند و احتمالا فشار های محلی بیشتری را ایجاد کند.  در یک مورد ایده ال یک ژئوسینتتیک محافظ باید این تنش های فشرده و قابل نفوذ را به گونه ای ایجاد کنند که بارگیری این تنش های متراکم در ژئوممبران به طور یکنواختی در کل سطح انجام شود. در واقع، تاثیر حفاظتی یک لایه ی محافظ در صورتی قابل ملاحظه خواهد بود که این توزیع بار در این لایه ی محافظ در چنین وسعتی پراکنده شود که فقط یک فرورفتگی کوچکی در ژئوممبران ایجاد کند.

تغییرشکل بحرانی محدود در ژئوممبران ها به منزله ی آسیب در ساختار  این ماده ی شفاف جزئی است که وقتی که این تغییر شکل ها از حد مجاز بیشتر شوند گسترش می یابند که ممکن است به صورت تنش های سریع میکروسکوپی افزایش یابند. به طور معکوس، شکل گیری سریع این فشار در صورتی که تغییر شکل در سطحی پایین تر از محدوده ی این تغییر شکل باشد، صرف نظر از فشار وارد شده غیر ممکن خواهد بود.

این تغییر شکل محدود بحرانی در مواد HDPE  در دامنه ای 3 درصدی اتفاق می افتد ( نمودار 5، تخریب شکل جزئی). چنین مقادیر محدودی برای تخریب شکل مجاز همچنین می تواند از روش های دیگری ایجاد شود. کچ و همکارانش ( 1988) پیشنهاد کردند که فشار های کششی به گونه ای در نظر گرفته شده اند که از رویدادهای تغییر شکل گوناگونی به وجود آمده اند که در حالت سکون قرار گرفتن این فشارها نیز مورد توجه قرار گرفته اند.

این فشارها سپس با سطح فشاری مقایسه می شوند که مواد HDPE می توانند آنها را در طول یک دوره ی طولانی مدت و بدون ایجاد سریع فشار تحمل کنند (تست فشار طولانی مدت). نارجو (1995) سطوح حفاظت را در مقابل سوراخ شدگی در ژئوممبران ها را تحت شرایط بارگیری ویژه ای تعریف کرد:

سطح I  که به صورت ویژه ای در سیستم های خطی برای مواد سمی خطرناک مورد استفاده قرار می گیرند. این سطوح نیاز دارند که سیستم سطحی به گونه ای طراحی  شوند که کمتر از 0.25 از هر درصد از تغییرات نسبی را مشخص کنند که بر اثر فشار ناشی از بارگیری در ژئوممبران رخ می دهد.

سطح II ( سطح محافظتی میانی) که برای مواد بی خطر مورد استفاده قرار می گیرند. این سطح حفاظتی میانی در بین سطح حفاظتی I و تحت فشار یک ژئوممبران HDPE قرار دارد. این فشار ژئوممبران HDPE در حالت فرورفتگی به عنوان یک نقص در سطح II  محافظتی در نظر گرفته می شود.به عبارت دیگر سیستم خط کشی  تغییر شکل ژئوممبران مجاز است که دارای ژئوممبران هایی با تغییر شکل بیش از 0.25 در هر درصد باشند اما به گونه ای که تاثیری در فشار وارد شده بر ژئوممبران HDPE نگذارد.

ویلسون فاهمی و همکارانش در سال 1996، و نارنجوو همکارانش 1996، و کوئرنر و همکارانش در سال 1996 و بعد از آن کوئرنر در سال 2010 یک پایه ای را برای طراحی لایه ی حفاظتی سازگار با این سیستم را بوجود آوردند.

یک حداکثر از 25 درصد از تغییر محلی EL به عنوان مقدار محدود برای تغییر شکل محلی در المان و بسیاری از کشور های اروپایی تنظیم شده است. این مقدار توسط گروه المانی Quo Vadis  پیشنهاد شده است که توسط چندین نفر با نام های سیگر و غیره توضیح داده شده است.

تغییر شکل بحرانی محدود HDPE  در محدوده ای بین 3 تا 5 درصد قرار دارد. اگر این تغییر شکل ها باعث ایجاد آسیب در این ساختار شود می تواند موجب افزایش فشار سریع شود. این مقدار از 3 تا 5 درصد باید با تغییر شکل لبه ی EB در یک تغییر نسبی مقایسه شود. بخش بیرونی ژئوممبران خمیده کشیده شده است و بخش داخلی در اثر خمیدگی و تا خوردگی تحت فشار است.

نمودار 6 یک مثال از یک محاسبه ی FEM را با یک تغییر شکل نسبی محلی در 0.25 درصد نشان می دهد. نمودار بعضی از بخش های لبه یا قسمت های تاخورده و تغییر شکل یافته را در 4 درصد، 1 درصد و 3.6 درصد نشان می دهد.

بالاترین میزان برای تغییر شکل محلی 0.25 درصد در نظر گرفته شده است که همان طور که نشان داده شده است این مقدار شبیه به یک تاخوردگی و خمیدگی به میزان 3 درصد است که یک تغییر شکل بحرانی برای HDPE  است. علاوه بر این، ژئوممبران می تواند در پی حملات شیمیایی و دوره ای تحت فشار بیشتری قرار بگیرد.

بنابراین این تغیر شکل می تواند به عنوان یک پدیده برای طراحی لایه های محافظتی مورد استفاده قرار بگیرد: لایه های محافظتی باید به گونه ای طراحی شوند که تغییر شکل محلی که ناشی از فرورفتگی توسط اشیایی با لبه ها و دارای نوک است از تغییر شکل مجاز تجاوز نکند. بنابراین یک تغییر شکل محلی 0.25 درصد به عنوان مقدار محدودی برای تغییر محلی در المان و بسیاری از کشور های اروپایی در نظر گرفته شده است.

تجهیزات تست و روش ها

سیلندر تست دارای سطح داخلی صاف است و قطر داخلی ان باید بین 300 میلی متر تا 500 میلی متر باشد. این الوستومر که بر اساس تنظیمات ازمایش دارای ضخامت 25 میلی متر به علاوه و منهای 1 میلی متر است و دارای سختی به میزان 50 به علاوه و منهای Shore A و دارای قطری شبیه به قطر لوازم تست می باشد. در بالا ترین بخش الومستر یک صفحه ی فلزی صاف برای اندازه گیری تغییر شکل قرار گرفته است که همانند ژئوممبران و لایه های حفاظتی است که باید مورد بررسی قرار بگیرند.

برای بررسی کارایی این محافظ ها یک ژئوممبران HDPE با ضخامت 2.5 میلی متر استفاده شده است. برای شبیه سازی شرایط مکانی مورد انتظار این تست به مدت 1000 ساعت و در یک دمای 40 درجه ی سانتی گراد  و با 1.5 دفعه ایجاد فشار مورد انتظار در این موقعیت است.

برای کاهش زمان تست در دمای آزمایشی 20 درجه ی سانتی گراد به جای محیط واقعی دفن زباله یعنی 40 درجه ی سانتی گراد، این روش تست امکان کاهش دما را از 40 درجه به 20 درجه ی سانتی گراد فراهم آورد و با میزان زمان کمتر یعنی 100 ساعت به جای 1000 ساعت، و این در صورتی است که میزان این فشار بوسیله ی سایر فاکتورها از 2.25 تا 2.5 افزایش پیدا کند. این فاکتور ها نه تنها در پیوستB EN 13719 قرار گرفته اند بلکه همچنین در توضیحات BAM  المان نیز آمده اند.

بر اساس نیازمندی های تست دو روش متفاوت قابل ازمایش خواهند بود که در طول بررسی مورد استفاده قرار گرفته اند.

تست شاخص: توپ های آهنی با قطر 20 میلی متر و کمترین ضخامت لایه به میزان 150 میلی متر که در بالاترین قسمت لایه ی محافظ قرار دارد.

پیوست  B دارای کاربرد مرتبط با تست می باشد ساختار متراکم گرانولی در دسترس که با ضخامتی بیش از 300 میلی متر نصب شده است.

ارزیابی تغییر شکل بوسیله ی EN 13719

برای ارزیابی تغییر شکل ژئوممبران، سطح صاف فلزی مورد ازمایش قرار می گیرد. در صورت وجود سوراخ و هر گونه آسیب دیدگی واضح تعداد آنها ثبت می شود.

در بخش بعدی 5 مورد تخریب به همراه بیشترین تغییر شکل در ورقه ی فلزی انتخاب شده اند. با این حال، تنها تغییر شکل هایی که با فاصله ی بیش از 25 میلی متر از لبه قرار دارند مورد بررسی قرار می گیرند. برای هر کدام از تخریب ها دو محور مستطیلی بر روی صفحه و در عمق ترین نقطه کشیده شده است.

با کمک ابزار اندازه گیری تغییر شکل، میزان این تغییر شکل برای هرکدام در طول این محور 3 میلی متر به علاوه و منهای 0.20 در نظر گرفته شده است. میزان تغییر شکل عمودی حدود 0.01 میلی متر در هر فاصله ی افقی از یک طرف تغییر شکل به طرف دیگر در نظر گرفته شده است. لبه ی این تغییر شکل به عنوان یک نقطه تعریف می شود که دو تفسیر پی در پی یک طول عمودی متفاوت که کمتر یا برابر 0.06 است. سپس این روش در طول سایر محورها تکرار شده است. اندازه گیری تغییر شکل باید در طول دوره ی 24 ساعتی و بعد از حذف فشار استفاده شده انجام شود

/0 دیدگاه /توسط

ژئوسنتتیک ها از چه موادی ساخته می شوند؟ و چه کاربردی دارند؟

, , , , , ,

ژئوسنتتیک

ژئوسنتتیک ها موادی هستند که ساخته ی انسان اند و برای افزایش کیفیت خاک مورد استفاده قرار می گیرند. این کلمه از Geo به معنای زمین یا خاک به علاوه ی synthetic به معنای ساخته ی انسان مشتق شده است. ژئوسنتتیک ها به طور ویژه ای از پلیمرهایی با پایه ی پتروشیمیایی ساخته شده اند که از نظر زیست شناسی بی جان هستند و از فعالیت های باکتریایی و اسفنجی تجزیه نمی شوند.

در حالیکه بیشتر آنها لزوما از نظر شیمیایی فاقد هر گونه واکنش می باشند، ممکن است بعضی از آنها بوسیله ی مواد پتروشیمیایی آسیب ببینند و بعضی از آنها دارای میزانی از حساسیت به امواج فرابنفش باشند.

مواد ژئوسینتتیک بر روی خاک یا درون خاک قرار می گیرند  تا یکی از چهار مورد زیر را انجام دهند ( بعضی از آنها بیش از یک مورد از موارد زیر را به طور همزمان انجام می دهند):

  • جداسازی، محبوس کردن، توزیع بارها 

بهبود تراز نهایی خاک های گوناگونی مانند خاک جاده، کوچه و باریک راه ها

بهبود مکان های دارای شیب مانند سیل گیرها، دامنه ی تپه ها و نقطه ی ورودی رودها

دیواره های خاک، زمینهای مجاور پل ها، آبراهه های سرپوشیده یا پل ها و خاک ها

  • جلوگیری از حرکت خاک (لوله کشی) در حالی که به آب اجازه ی حرکت درون مواد را می دهد

مانند سیستم های زهکشی و خاکریز کردن پیرامون سازه های آبگیر

  • کنترل فشار آب

 راه اندازی جریان زهکشی در سطح صافی از مواد مانند دیوارهای فونداسیون تا به آب  این امکان را بدهد که در محیط زهکشی حرکت کند.

تعداد زیادی از مواد گوناگون ژئوسینتتیک که بسیاری از آنها دارای نام های مشابه ای می باشند، همچنین دارای نام های تجاری یکسانی می باشند، که شناسایی آنها بدون یادگیری طبقه بندی اساسی تا حدودی گیج کننده می باشد. برای این انواع که به طور ویژه ای در کشاورزی استفاده می شوند، طبقه بندی زیر وجود دارد:

  • ژئوتکستایل ها که برای زهکشی، جداسازی، و تقویت به کار می روند که در دو شکل موجود می باشند:
  1. بافته شده ها پارچه مانند هایی با فیبرهای بافته شده ی قائم که به یکدیگر چسبیده اند.
  2. بافته نشده ها موادی با فیبرهایی که به طور تصادفی انتخاب شده اند.
  • ژئوگریدها مواد مشبکی هستند که برای تثبیت و تقویت به کار می روند.
  • ژئوسل ها موادی هستند که دارای حفره در یک رشته می باشند و برای تثبیت به کار می روند.
  • ژئوممبران ها لایه هایی با نفوذپذیری پایین یا موادی با جریان محدود شده می باشند.
  • کنترل فرسایش مواد  قابل تجزیه و غیر قابل تجزیه از باکتری ها

ژئوتکستایل ها

ژئوتکستایل ها به عنوان هر گونه تکستایل قابل نفوذی می باشند که در فونداسیون خاک، صخره، زمین و یا  سایر مواد ژئوتکنیکال مرتبط مهندسی به شمار می روند و به عنوان یک بخش اصلی از پروژه ها، ساختار ها و سیستم هایی که ساخته ی دست انسان اند حساب می شوند. آنها به طور ویژه ای برای اهداف کشاورزی در مواد ژئوسینتتیک استفاده می شوند.

همچنین مواد پارچه ای یا پارچه مانندی هستند که بر اساس روش استفاده شده برای جاگذاری فیبرها یا الیاف در این پارچه طبقه بندی می شوند. ژئوتکستایل ها به طور ویژه ای در رول هایی با عرض تقریبی 5.6 متر و طول 50 تا 150 متر وجود دارند.

بافته شده: این محصولات پارچه مانند بوسیله ی بافت داخلی یکدست و منظمی از فیبرها و الیاف ها و در دو روش ساخته شده اند  که در نمودار 1 نشان داده شده اند. این محصولات دارای الگوی ساختاری شفاف و منظمی هستند و دارای منافظ قابل تشخیص و قابل اندازه گیری می باشند. ژئوتکستایل های بافته شده به طور ویژه ای برای جداسازی، تقویت، توزیع بار پالایش و زهکشی خاک مورد استفاده قرار می گیرند. و می توانند دارای مقاومت در برابر فشار و فشار کششی نسبتا پایین یا کشسانی محدود تحت بارگیری  باشند( به طور نمونه تا میزان 15 درصد).

نمودار 1- یک نمونه ژئوتکستایل بافته شده

شکل1- یک نمونه ژئوتکستایل بافته شده

بافته نشده: این پارچه ها بوسیله ی یک جاگذاری تصادفی از فیبرها در یک حصیر و اتصال به وسیله ی پیوند حرارتی، پیوند با رزین یا پانچ سوزنی ساخته می شوند که در نمودار 2 نشان داده شده است. این محصولات دارای هیچگونه الگوی فیبر شفافی نیست. ژئوتکستایل های بافته نشده به طور ویژه ای برای جداسازی، تثبیت، توزیع بار و زهکشی خاک مورد استفاده قرار می گیرند اما برای تقویت خاک و بقا دیوارها مورد استفاده قرار نمی گیرند. آنها دارای فشار و نیروی کشسانی بالا و قابل توجهی تحت شرایط بارگیری می باشند.

نمودار 2- یک نوع ژئوتکستایل بافته نشده

شکل2- یک نوع ژئوتکستایل بافته نشده

نمودار 3- ویژگی های اصلی ژئوتکستایل ها

شکل3- ویژگی های اصلی ژئوتکستایل ها

ژئوگریدها

همان طور که در نمودار 4 آمده است، ژئوگریدها موادی با دریچه های سوراخ سوراخ یا شبکه ای هستند که به طور جداناپذیری به پلیمرها متصل شده اند. که از ابتدا برای تقویت خاک مورد استفاده قرار گرفته اند. استحکام آنها می تواند بیش از ژئوتکستایل های معمولی باشد. ژئوگریدها دارای فشار و کشسانی کمی تا حدود 2 تا 5 درصد تحت شرایط بارگیری می باشند. در هر جا که امکان پذیر باشد، می توان از آنها در موقعیت های کشاورزی استفاده کرد.

در یک پروژه ی خلاصه شده در برگه ی گزارش 590.302-2، تحت عنوان” دسترسی پیشرفته ی دام به آبی که از ژئوسینتتیک ها و شن استفاده می کند” از یک محصول ژئوگرید برای دستیابی دام به دریاچه استفاده کرد. از آنجایی که بر اساس برگه ی گزارش644.000-2 ثابت شده است که یک ژئوتکستایل با هزینه ی پایین تر، یک ماده ی جایگزین مناسب برای ژئوگرید در چنین موقعیتی است، به یاد داشته باشید که این پروژه با کاربردهای بسیار زیادی در نظر گرفته خواهد شد، مانند استفاده از ژئوسینتتیک در ساخت جاده ها، راه باریکه ها و ورودی رودها.

نمودار 4 - یک نمونه ژئوگرید

شکل4 – یک نمونه ژئوگرید

ژئوسل ها

همان طوری که در نمودار 5 نشان داده شده است، در حالی که ژئوتکستایل ها و ژئوگریدها مواد صافی هستند، ژئوسل ها یا ژئووب ها دارای عمق می باشند. آنها به طور ویژه ای از ورقه های پلی اتیلن ساخته شده اند و هنگام باز شدن برای استفاده به صورت تا شده می باشند. در سراشیبی ها با زیرساخت ملایم و کنترل فرسایش در کانال ها مورد استفاده قرار می گیرند. و حتی ممکن است در بالاترین سطح از یک ژئوتکستایل یا ژئوگرید مورد استفاده قرار بگیرند.

در حالیکه در دسته های به هم فشرده روی هم قرار می گیرند، به طور ویژه ای در زمان پهن کردن  ناحیه ای با عرض 2.5 متری و طول 6 تا 12 متر را پوشش می دهند. با توجه به Factsheet 644.000-2، از ژئوسینتتیک در ساخت جاده، راه باریکه، و ورودی رودخانه استفاده می شود.

نمودار 5- یک نمونه ژئوسل

شکل5- یک نمونه ژئوسل

ژئوممبران ها

در حالیکه ژئوتکستایل ها، ژئوگریدها و ژئوسل ها، معمولا نفوذپذیرند تا این امکان را برای آب فراهم کنند که درون آنها پالایش شوند، ژئوممبران ها ورقه های پلیمری استفاده شده برای کنترل حرکت جریان می باشند.

این مواد، دارای نفوذپذیری کمی می باشند و در حوضچه ها، گودال ها و غیره مورد استفاده قرار می گیرند تا leachate را کنترل کنند.

کنترل فرسایش

مواد ژئوسینتتیک زیادی مانند تیوپ ها، حصیر ها و غیره برای کنترل فرسایش به کار می روند. برخلاف سایر ژئوسینتتیک ها، این مواد ممکن است قابل تجزیه باشند مانند  پوشال و پوشش حصیری

تبصره: این factsheet با ژئوسینتتیک ها ( موادی که باید در خاک مورد استفاده قرار بگیرند) سر و کار دارد، بسیاری دیگر شامل سینتتیک مشبک یا محصولات گرید است که برای استفاده غیر از خاک در دسترس اند مانند حصار های پلاستیکی مشبک، پارچه های سایه دار و تورسازی و … .

/0 دیدگاه /توسط

نظر اجمالی بر تاریخچه ی 35ساله ژئوممبران در صنعت معدن

,

اصولا ورقه های ژئوممبران برای سه هدف در معدن مورد استفاده قرار می گیرند: حوضچه های تبخیر ( یا استخر خورشیدی) برای بازیابی نمک، فرایند هیپ لیچ (استخراج مواد معدنی از صخره ها)، و از بین بردن پسماندها (صخره ها و سنگ هایی که بیشترین مواد معدنی آن ها از بین رفته است). بیشترین کاربرد ورق های ژئوممبران در معدن در حوضچه ی تبخیر و استخراج مواد معدنی است  که استخراج مواد معدنی فرآیند پیچیده ای است.

استخراج مواد معدنی موضوع اصلی این مقاله است، با این حال سایر موضوعات نیز در این مطالعه مورد بررسی قرار خواهند گرفت. بهترین تعریف برای استخراج مواد معدنی توسط  Thiel & Smith  در سال 2004 ارائه شده است. دره ی Andean که تحت استخراج مواد معدنی قرار گرفته است.

 

کاربرد ژئوممبران در معادن

کاربرد ژئوممبران در معادن

تاریخچه 

خاک رس، ژئوممبران و ورقه های ترکیبی

استفاده از ژئوممبران ها در معدن و در مقیاس بزرگ برای اولین بار احتمالا در استخرهای خورشیدی برای Tenneco Minerals in Utah , در آمریکا یا در Sociedada Química y Minera de Chile S.A. (SQM)  در شمال شیلی انجام شده است. اولین نصب Tenneco در 230 هکتار در سال 1970 انجام شده است. و اولین نصب SQM نیز تقریبا در همان اندازه و زمان انجام شده است. مهم تر از همه اینکه کاربردهای معدنی بیشتر شامل استخرهای کوچک شیمیایی است.

اولین پروژه ی استخراج مواد معدنی، استخراج مس بود بدون اینکه در آن از محدود کننده ی طبیعی استفاده شود. با استخراج طلا و نقره که در مونتانا، نوادا و آمریکا و در سال 1970 شروع شد، سیانور برای استخراج مواد معدنی معرفی شد و محدود کننده ها با وجود اینکه از نظر تکنیکی بی تغییر ماندند، به سرعت از نظر سیاسی  پیشرفته شدند. بیشترین عملیات های مرتبط با طلا و نقره در سال 1974 و 1983 در نوادا انجام شدند و در آن از ورقه هایی استفاده شد که میزان نفوذپذیری خاک به آنها کم است.

این در حالی است که ورقه های ژئوممبران در سال 1983 رایج شدند. در هیچ ورقه ی بزرگ مقیاسی برای استخراج مواد معدنی از آستر خاک استفاده نشده است.

استخراج مس در مقیاس بزرگ با پروژه ی Lo Aquirre در شیلی و در سال 1980 شروع شد. در اوایل سال 1990 حدود ده عملیات استخراج مس در شیلی انجام شده است. امروزه، بیش از ده ها ابزار تجهیز کننده در ژئوممبران ها استفاده شده است. SQM برای اولین بار استخراج مواد معدنی نیترات را در شمال شیلی و در سال 1985 شروع کرد، و ورقه های پلی وینیل کلراید  (PVC)را برای افزایش ویژگی های چند محوری انتخاب کرد که ناشی از حضور 30 درصدی نمک قابل حل در فونداسیون خاک بود.

این نمک ها حتی امکان ایجاد یک نقص جزئی را برای رشد پیشرونده درون یک گسیختگی بزرگ را فراهم می کنند که در صورتی این اتفاق می افتد که این ورقه نتواند نشست ناهموار بوجود آمده را اصلاح کنند. یکی از پروژه های استخراج طلا Summitville در Colorado, USA, که نهایتا به منظور از میان برداری مواد سمی انباشته  است، به طور اصلی در سال 1984 طراحی شد و از PVC برای پر کردن ورقه ی هیپ لیچ استفاده می کند. اما در سال 1985 ساختار آن به پلی اتیلن با غلظت بالا (HDPE) تبدیل شد. بزرگترین خاکریز سد با یک مانع نفوذ هسته ای ژئوممبران در VLDPE (the TS Ranch, Nevada) و در سال 1989 انجام شد.

کاربرد معدنی دیگر و بزرگ مقیاس استخر خورشیدی برای تجهیزات معدنی یک محلول پتاسیم در سال 1992و در 12 هکتار در شمال غربی آرژانتین انجام شد. متاسفانه، قرار گرفتن در معرض امواج فرابنفش می تواند تاثیر جدی ای بر نابودی ورقه ها و تخلیه ی حوضچه در یک سال بگذارد. VLDPE در اوایل سال 1990، به ثبت مهم تری در صنعت استخراج مواد معدنی دست یافت که کشش چند محوری نسبتا بالای مواد و مقاومت اصطکاکی خوب، مزایای این طرح را نشان داد.

استفاده از آن در استخراج مواد معدنی تا زمان قطع آن در سال 1994 ادامه داشت. با این حال در کمتر از دو سال ورقه ی انتخاب شده برای ساختار هیپ لیچ در نتیجه ی مقاومت کششی و اصطکاکی در مقایسه با HDPE ، همانند فرمولاسیون های گوناگون پلی اتیلن خطی با غلظت کم (LLDPE) شروع به کنترل کردند.

اولین ساختار ژئوممبران برای استفاده در استخراج مواد معدنی در دره ی Zortman-Landusky، پروژه ی استخراج طلا در مونتانا، برای اولین بار در سال 1979ساخته شد و در طی ده سال گسترش یافت و در نهایت به 150 m مواد معدنی در ورقه رسید. Zortman-Landusky از PVC  استفاده کرد که تا حدود سال 1985یک ژئوممبران شناخته شده  برای استفاده ی معمولی در استخراج مواد معدنی بود که مربوط به زمانی است که ورقه های HDPE در صنعت رایج شده بودند.

امروزه معروفترین ساختار ورقه ای برای استخراج طلا در Newmont’s Yanacocha در مرکز شمال Perú قرار دارد. بیشتر ورقه های استخراج کننده که در دره ها قرار می گیرند، از یک ساختار ورقه ای استفاده می کنند که بالاتر از حداکثر میزان سطح ذخیره ی آّب و ورقه های ژئوممبران دو لایه که در زیر آن سطح قرار دارد است.

ورقه های ژئوممبران تک لایه هنوز هم رایج ترین لایه ها برای استخراج مس با ساختار لایه ای رایجتر برای استخراج طلا و نقره هستند. ورقه های HDPE و LLDPE با ضخامتی به میزان 1.5 تا 2.0 میلی متر و لایه های PVC در 0.75 تا 1.0 میلی متر ضخامت در حال حاضر رایج ترین نوع و ضخامت لایه های قابل استفاده در صنعت معدن هستند.

2.2 ورقه های ژئوممبران دو لایه

ساخت استخرها با استفاده از ورقه های دو لایه در سال 1980 در نوادا شروع شد، ورقه های دو لایه در کاربرد های وسیع تری مانند لیچ پدها مورد استفاده قرار می گیرند که هنوز هم رایج اند. تا سال 1995 فقط شش نمونه ورقه برای استخراج مواد معدنی وجود داشت که شامل: پروژه ی Amax Gold’s El Guanaco در شیلی، پروژه ی Hecla’s La Cholla در مکزیک، و پروژه ی Piedmont’s Mother Load در نوادای آمریکا است. در حال حاضر چندین عملیات استخراج طلا در دره وجود دارد که به وسیله ی استخراج، فرایند آبگیری را انجام می دهد و بنابراین می تواند دهانه های هیدرولیکی قابل توجهی را در این ورقه تا حدود 40 متر افزایش دهد.

معروفترین نوع شناخته شده Pierina در معدنی در Perú است ( تصویر شماره 1)، معدن Veladero در آرژانتین و معدن Cripple Creek در Colorado, USA,، همگی از ورقه های دو لایه که کم تر از حداکثر میزان سطح آّب می باشند ساخته شده اند. عمق معدن در طول این لایه دارای دامنه ای به میزان 125 تا 160 متر برای این پروژه ها است.

اضافه کردن یک ژئوممبران ثانویه و سیستم جمع آوری ترشحات و سیستم بازیافت  (LCRS) 30 تا 100 درصد به هزینه ی ثابت شده اضافه خواهد کرد. با این حال، قابلیت ساخت یک فاکتور مهم محسوب می شود. برای مثال بزرگترین لیچ پد در شیلی از 150 هکتار تجاوز می کند.

همچنین مقاومت درونی یک فاکتور کلیدی دیگری است. لیچ پدهایی که در دره قرار می گیرند عموما در سراشیبی قرار دارند. برای پر نگه داشتن دره، ورقه های دو لایه ژئوممبران (که از ساختار لایه های پایینی هستند) پایین تر از بیشترین میزان سطح آب قرار می گیرند. ساختار لایه ها بالاتر از این سطح استاندارد است. سراشیبی ها می توانند از 0.75 افقی تا 1 عمودی تجاوز کنند. سنگ معدن به طور عمد در یک وضعیت سست قرار می گیرد تا توزیع و تراوش محلول را افزایش دهد.

بر اساس مطالعه ی انجام شده توسط  Breitenbach, در سال 2004این ته نشینی وسیع و بالقوه در خیس شدن و بهبود وضعیت قرار گیری تاثیر می گذارد.  بنابراین، پتانسیل قرارگیری سنگ معدن در طول سراشیبی برای کشیده شدن لایه حائز اهمیت است و استفاده از یک ژئوممبران دو لایه ای این خطر را افزایش خواهد داد. در حالی که می تواند در این طرح مدیریت شود. با این حال منطق قوی تری را برای هدایت پروژه ها به سمت ورقه های هم نشست نشان می دهد..

نتیجه گیری تاریخچه ی 35 ساله

اخیرا در صنعت معدن از ورقه های ژئوممبران برای مصارف گوناگونی از جمله استخر خورشیدی، پدهای هیپ لیچ و آبگیری پسماند استفاده می شود. نصب سالیانه احتمالا بیش از 2000 هکتار از سیستم های ورقه ای پایه با نواحی پوشیده توسط ژئوممبران را شناسایی کرده  که در ورقه های ضد آب از آن استفاده شده است ( در بعضی از موارد این نواحی پوشیده با ژئوممبران حائز اهمیت اند). HDPE و LLDPE در صنعت لیچ پد شناخته شده اند که دارای 1.5 میلی متر تا 2.0 میلی متر ضخامت می باشند.

PVC هنوز هم در امور مربوط استخر خورشیدی کاربرد دارند و دارای ضخامت 0.75 تا 1.0 میلی متر می باشند و رایجترین نوع ژئوممبران می باشند که با تغییر در HDPE شناخته شده اند. بحث های نوظهور در هیپ لیچ شامل: بارگیری های قوی مورد استفاده در ژئوممبران ها و لوله های زهکشی، مقاومت سراشیبی و اثرات زلزله، تاثیرات دمایی بویژه با در نظر گرفتن سوراخ شدگی ژئوممبران است.

/0 دیدگاه /توسط