ارزيابي ميزان تاثير فرسايش شيميايي محلول اسيدشويي مس بر نفوذپذيري توده‌سنگ، به كمك روش مدلسازي شبكه درزه منفصل- المان مجزا (مطالعه موردي معدن مس دره‌زار كرمان)

Evaluation of the Effect of Chemical Degradation of Copper Leaching Solution on Permeability of Rock Mass Using DFN-DEM Modeling (Case Study: DAREZAR Mine-Kerman)

هدف این مقاله ارزیابی اثرات محلول اسیدسولفوریك مورد استفاده در اسیدشویی فلز مس بر رفتار هیدرومكانیكی توده‌سنگ واقع در زیر تأسیسات انباشته اسیدشویی و درك بهتر فرآیندهای توأمان مرتبط با این پدیده است. فرآیند اسیدشویی به‌عنوان یك روش امیدبخش و انقلابی در رفع مشكلات روش استخراج فلزات به كمك حرارت شناخته شده است. این روش نویدبخش كاهش قابل‌توجه هزینه‌های سرمایه‌گذاری است. این روش همچنین موجب كاهش آلودگی‌های محیط‌زیست می‌شود. یك سری آزمون آزمایشگاهی باهدف ارزیابی اثرات محلول اسیدسولفوریك با مقادیر pHمساوی 1، 3، 5 و 7 بر خصوصیات سه نوع درزه‌سنگ آندزیتی متعلق به شیروانی اسیدشویی معدن مس دره‌زار اجرا شد. ضریب زبری، سختی برشی، بازشدگی و مقاومت‌ برشی درزه‌سنگ‌های فرسایش‌یافته توسط محلول‌های اسیدسولفوریك با غلظت‌های مختلف اندازه‌گیری شد. همچنین از نگرش شبكه درزه مجزا- المان مجزا، به‌منظور ارزیابی اثرات محلول اسیدشویی بر نفوذپذیری توده‌سنگ درزه‌دار استفاده شد. نتایج مؤید این نكته است، كه با كاهش مقدار pHمحلول اسیدشویی فلز مس، ضرایب ماتریس نفوذپذیری معادل افزایش می‌یابند. به‌علاوه اثر ضریب نسبت تنش‌های افقی به قائم (k0) بر خصوصیات هیدرولیكی توده‌سنگ آندزیتی ناچیز است.

Evaluating the effects of sulfuric acid solution used in leaching of copper metal on hydro- mechanical behavior of rock mass, and also understanding of chemo- hydro- mechanical coupling processes related to this phenomenon are the main objectives of this research work. Biotechnology is regarded as one of the most promising and certainly the most revolutionary solution to the defects of pyrometallurgy. It holds the promise of dramatically reducing the capital cost of the projects. It also offers the opportunity to reduce the environmental pollution. A set of laboratory experiments were implemented for evaluating the influences of sulfuric acid with different pH values; 1, 3 and 5 on the properties of three types of Andesite rock joints in heap leaching site of DAREZAR copper mine. Joint roughness coefficient, joint shear stiffness, joint aperture, and shear strength of degraded rock joints in different sulfuric acid concentrations were measured. Using a Discrete Fracture Network-Distinct Element Method (DFN-DEM) approach, the effect of chemical solution on permeability of the fractured rock mass is evaluated. The numerical modeling results show that with decreasing pH value of copper metal leaching solution, the coefficients of equivalent permeability tensor increases. The effect of ratio of horizontal to vertical stresses (k0) on hydraulic properties of Andesite rock mess is also negligible.