Auswahl von Haldenlaugungsstandorten und Verlegung von Bodendichtungen

Die Haufenlaugung erfolgt durch das Aufschichten von Erz oder agglomeriertem Erz auf die untere Auskleidung des Haufenlaugungsbereichs gemäß den vorgegebenen geometrischen Abmessungen. Der so errichtete Erzhaufen muss eine gute und gleichmäßige Durchlässigkeit sowie strukturelle Stabilität aufweisen. Dies gewährleistet, dass das Laugungsmittel während des Laugungsprozesses gleichmäßig und mit der erforderlichen Konzentration über den gesamten Querschnitt des Erzhaufens eindringen kann. Gleichzeitig werden Ereignisse wie Einstürze an den Rändern des Erzhaufens oder lokale Auswaschungen verhindert. Daher ist während des Betriebs größte Sorgfalt geboten. In der Produktionspraxis gibt es ein weiteres Haufenlaugungsverfahren. Das geförderte Erz wird ohne vorherige Zerkleinerung direkt zur Haufenlaugungsplattform transportiert und dort gelaugt. In manchen Fällen findet die Laugung sogar direkt am Sprengort statt. Die Korngröße des Erzes liegt üblicherweise zwischen 100 und 200 mm oder sogar darüber, was zu einem Laugungszyklus von einem halben Jahr oder länger führt. Da diese Art der Haufenlaugung relativ einfach ist, wird sie oft nicht als typische Form der Haufenlaugung untersucht.

Auswahl von Haldenlaugungsstandorten und Verlegung von Bodendichtungen

Die Wahl des Standorts für die Haufenlaugung hängt von den Infrastrukturinvestitionen ab, darunter die Standortvorbereitung, Transportwege und die Verlegung von Rohrleitungen. Die Bodenabdichtung der Haufenlaugungsanlage und deren Verlegung sind entscheidend für die Haufenlaugungsproduktion, insbesondere bei großen Haufen. Daher muss die Qualität der Bodenabdichtung sichergestellt sein.

1. Grundvoraussetzungen für Haldenlaugungsanlagen

Der Standort muss über eine ausreichende Tragfähigkeit verfügen, um dem Gesamtdruck des Erzgewichts und der Transportausrüstung standzuhalten.

Es sollte eine gewisse topografische Neigung aufweisen, die der Geländebeschneidung und dem Abfluss von Sickerwasser förderlich ist.

Es sollte ausreichend Platz für Haldenbau und Transportwege vorhanden sein. Bei Minen mit Entwicklungspotenzial sollten auch zukünftige Erweiterungsmöglichkeiten berücksichtigt werden.

2. Auswahl und Verlegung von Bodenauskleidungen für Haldenlaugungsplattformen

2.1 Auswahl von Bodenauskleidungen für Haldenlaugungsplattformen

Bodenauskleidungen für Haldenlaugungsplattformen lassen sich in zwei Typen unterteilen: permanente und temporäre. Erstere erfordern eine lange Bauzeit und hohe Kosten und eignen sich daher für mittelgroße bis große Bergwerke mit langer Nutzungsdauer. Temporäre Bodenauskleidungen hingegen werden nur einmal verwendet, erfordern eine kurze Bauzeit und sind kostengünstig. Sie eignen sich für Bergwerke mit einer Nutzungsdauer von weniger als fünf Jahren. Auch die Umgebung spielt eine Rolle. Ist die Fläche für den Bau der Haldenlaugungsanlage begrenzt, kann eine permanente Haldenlaugungsplattform errichtet werden. Umgekehrt kann eine temporäre Haldenlaugungsplattform errichtet werden, wenn sich in der Nähe ein großer Hang befindet und die Erztransportdistanz kurz ist.

2.2 Mehrere häufig verwendete Bodenlinermaterialien

• Ton und Bentonit : Bei größeren Tonmengen in der Nähe der Haufenlaugungsanlage bietet sich eine Tonbodenschicht an. Diese kann in drei Lagen von jeweils ca. 150 mm Dicke verdichtet werden. Der Durchlässigkeitsbeiwert dieser Bodenschicht beträgt 1.0 × 10⁻⁷ cm/s und erfüllt damit die Anforderungen des Umweltschutzes. Da Bentonit (insbesondere Natrium-Bentonit) ein hohes Wasseraufnahmevermögen besitzt und sich nach Wasseraufnahme um das 10- bis 30-fache ausdehnen kann, lässt sich die Durchlässigkeit des Tons durch die Zugabe einer geeigneten Menge (ca. 4 %) Bentonit deutlich reduzieren. Diese Art von Bodenschicht ist einfach zu verlegen und kostengünstig. Der Untergrund sollte verdichtet und das Gefälle flach sein, um eine Erosion der Bodenschicht während der Haufenlaugung zu verhindern.

• Asphalt und Beton : Bei Verwendung von Asphalt oder Beton als Unterlage hängen die Dichtheit und Druckfestigkeit von der Schichtdicke ab. Üblicherweise beträgt die Dicke 150 bis 200 mm. Bei fachgerechter Ausführung liegt der Durchlässigkeitsbeiwert zwischen 1.0 × 10⁻⁹ cm/s und 1.0 × 10⁻¹⁰ cm/s. Diese Art von Unterlage ist jedoch relativ teuer und neigt zu Rissbildung.

• Hochdichte Polyethylenfolien (HDPE) : Bei Verwendung von hochdichtem Polyethylen und anderen synthetischen Materialien als Bodenabdichtung beträgt die Dicke lediglich 1–2 mm. Der Permeabilitätskoeffizient liegt unter 1.0 × 10⁻¹³ cm/s, und die Durchstoßfestigkeit ist mittel. Das Material eignet sich für Erze mit einer Korngröße von unter 20 mm und ist mehrfach wiederverwendbar. Die weichen HDPE-Platten lassen sich vor Ort mit Cyclohexanon verkleben. Die Konstruktion ist einfach, jedoch werden hohe Anforderungen an die Schweißnahtqualität gestellt. Im Ausland wird dieses Material häufig für die Bodenabdichtung von Haufenlaugungsanlagen (einschließlich der Absetzbecken für die fertige Flüssigkeit) eingesetzt.

2.3 Bottom-Liner-Strukturen

• Einlagige Bodenabdichtungen : Werden für einlagige Bodenabdichtungen Ton, Asphalt oder Beton verwendet, nehmen diese relativ hohe Spannungen auf und tragen zusammen mit dem Fundament zur Stabilität der Halde bei. Bei Verwendung von synthetischen Materialien, insbesondere wenn diese auf einem feinkörnigen Fundament verlegt werden, ist die Reibungsfestigkeit sehr gering, wodurch die Stabilität der Halde gewährleistet wird.

• Doppellagige Bodenabdichtungen : Doppellagige Bodenabdichtungen bestehen aus zwei verschiedenen Abdichtungsmaterialien. Die beiden Lagen können direkt aneinanderliegen oder durch eine Drainage- bzw. Pufferschicht getrennt sein. Die Drainageschicht dient der Leckageüberwachung und sammelt und recycelt das Sickerwasser. Sie kann aus Materialien wie feinem Sand bestehen und verbessert zudem die Stabilität der Halde. Die obere Lage der doppellagigen Bodenabdichtung ist die Arbeitsschicht zur Sicherstellung der Sickerwasserrückgewinnung, während die untere Lage als Pufferschicht das Austreten von Sickerwasser in die Umwelt verhindert. Üblicherweise besteht die Arbeitsschicht aus synthetischen Materialien wie HDPE und PVC, die Pufferschicht aus Ton.

• Dreilagige Haldenauskleidungen : Dreilagige Haldenauskleidungen bestehen häufig aus einer Lage PVC- oder HDPE-Weichplatte und zwei Lagen Ton oder aus zwei Lagen PVC und einer Lage Ton. Bei dreilagigen Haldenauskleidungen besteht ein relativ hohes Risiko des Abrutschens der Erzhalde. Um ein Abrutschen zu verhindern, sollte zwischen den Auskleidungsschichten mindestens eine Drainageschicht vorgesehen werden. Dreilagige Haldenauskleidungen werden seltener eingesetzt.

2.4 Verlegung der Bodendichtungsbahn

Die Verlegetechnik und -qualität der Bodendichtung beeinflussen deren Funktion erheblich. Beim Verlegen einer Bodendichtung aus Ton sollten Regen- und Trockenzeiten vermieden werden, um ein Reißen der Bodendichtung durch Wasserverlust zu verhindern. Die konkrete Vorgehensweise besteht darin, zunächst eine Schicht aus Ton, Bentonit oder Feinhalden auf das Fundament aufzubringen und zu verdichten. Anschließend werden Kunststofffolien oder Gummiplatten ausgelegt, eine Schicht aus Ton oder Feinsand hinzugefügt und abschließend eine Schicht aus grobkörnigem Erz als Schutzschicht daraufgelegt.

Bei Höhenunterschieden im Fundament sollte die Verlegung der Kunststoff-Bodenabdichtungen vom tiefsten Punkt aus nach oben erfolgen. Faltenbildung ist zu vermeiden. Die Verlegung kann mit einer Nahtloswalzmaschine erfolgen, die Schweißarbeiten erfolgen vorzugsweise vor Ort. Die Schweißnähte sollten gleichmäßig sein und senkrecht zur möglichen Bewegungsbahn des Erzhaufens verlaufen. Die Verlegefläche der Bodenabdichtung der Haldenlaugungsanlage sollte zudem etwas größer sein als die tatsächliche Bodenfläche des Erzhaufens.