基本介紹
堆浸場的與方法,堆浸場防滲的問題,土工膜材料的總體表現,土工膜的常用設計方法描述如下。,
堆浸場的與方法
堆浸場廣泛地用來提取金、銀、銅和其它金屬。
使用該法時，低品位的礦石堆放在堆浸場裡，堆浸場事先用滲透係數低的材料來作防滲襯墊。堆浸液從礦堆的頂部淋下，滲透過礦堆（礦堆並沒有完全浸透）並最終匯積在底部透水層，然後在鋪有襯墊的集液池中收集母液，最後通過不同的工藝提取各種金屬。堆浸場使用土工合成物時，防止污染和順暢排水是應當考慮的兩個最重要的因素。
堆浸場防滲的問題
在堆浸場防滲設計時，應當考慮的主要問題還有：
粗料（有時最大直徑達4cm）要直接與土工膜接觸。
施加在土工膜上的靜壓力通常很高，礦堆高度有時高達125m。
用人造排水材料來收集浸出液和滲漏液時，材料在高壓下的適應能力應當預先考慮。
襯墊層要能承受外力和冰凍的雙重作用。外力可能會由於在襯墊上拖拉管子，或在池內移動泵駁船而引起硬傷，而由於持續低溫特別是冰凍天氣有困難造成襯墊層出現開裂。
礦石和土工膜界面的磨擦角以及土工膜和其下低滲透係數的粘土層間的磨擦角，應根據工程規範加以考慮。
土工膜材料的總體表現
土工膜材料的總體表現及其作為襯墊防滲系統的原理是重要的設計考慮因素。在襯墊設計中，只有兩個參數可以控制：在襯墊上的水頭和襯墊的滲透係數。複合襯墊已成功地套用於堆浸池設計。在複合襯墊上的水頭一般非常低（小於1m）。在使用天然山谷作為堆浸池時，由於母液是在礦堆的孔隙中流動的，因此可以使用較高的堆高。水頭較低的複合襯墊，對大多數堆浸場來講是最佳化設計方案。
堆浸場通常配有地面溶液池。無礦殘液和母液分別貯存在有襯墊防滲層的池中。母液池收集到通過礦堆滲透下來的含礦溶液後，再經過碳吸附或其它金屬的置換處理，提取可回收的金屬元素，例如金、銀和銅等。無礦廢液則送到另一個襯墊防滲池中貯存，直到加入新的化學試劑配製成新的堆浸液。因此，堆浸液可以循環使用。
如果池中有高壓水頭，通常需要在複合襯墊上設定排水層和另外一層土工膜。這個上層土工膜的作用是減少在複合襯墊層上的水頭，因為通過該層土工膜的滲漏液，將由排水層排走。在這種情況下，最重要的襯墊層仍然是底部的複合襯墊層。上層土工膜和排水層不應理解為滲漏探測系統，因為它們位於整個系統中最重要的複合襯墊層上面。只有當滲漏液進入複合襯墊下面的地層時，才有滲漏探測出現。
在堆浸場常用的土工膜有PVC、HDPE、LLDPE和VLDPE。在過去，其它材料，象Hypalon和XR-5，也有用於收集溝和收集池的，但這種套用在近10年已大為減少。聚乙烯土工網也可用作排水材料。不同厚度和不同材料的有紡和無紡土工布也使用較廣。
土工膜的常用設計方法描述如下。
1 )界面荷載測試
首先，為了評估土工膜在礦堆靜載作用下的特性，需要用設計材料進行界面靜載測試。這種測試可用加力計來做。加力計的直徑應當足夠的大，以避免比例效應。在採礦實踐中，與土工合成物相接觸的礦石的粒徑一般為1.25cm到4cm。
豎直荷載的大小一般從550kPa到2000kPa，加在加力計的頂部。要測試的襯墊，排水層和襯墊上的材料，按工程設計的方式放置在加力計內。施加的豎直荷載一般維持24h到48h。記錄樣品的沉降量以檢驗樣品的固結情況。載入完畢後，從加力計中取出樣品並檢查其損傷。損傷一般根據磨損，刻痕和穿孔情況來描述。
也可用真空盒測試來檢測土工膜的完整性。此外，可以通過標準的土工合成物測試，來檢測土工膜的物理性質，並和原生樣品的測試結果相比較。這種載入測試獲得的結果，可用來判斷材料在靜載下的適應能力及其變形特性。
2 )界面剪力強度
另一個重要問題，是土工膜與其相接觸的各種材料的界面剪力強度。界面剪力強度一般按ASTM D 5321用大型的直剪儀來測試。界面根據載入條件進行評估，包括：
飽和條件
濕界面（沒有浸透）
低到高的壓力（在高壓下，包絡線一般較平坦）
不同的剪下速度
襯墊和排水系統可能有很多潛在的破壞面。通常應對幾種不同的界面，在不同的荷載作用下進行評估，以決定最弱的界面（控制界面）。儘管殘餘值和峰值包絡線都應確定，但是一般用殘餘值作穩定性分析。
大型直剪儀（30cm X 30cm）對幾種設計的土工合成材料和土，作了很多界面剪下強度測試。對HDPE和LLDPE材料都作了測試，測量了峰值和殘餘剪下強度。測試結果表明，襯墊下的細粒土層和襯墊上的粗粒徑的排水層，在測試荷載範圍內並沒有明顯地改變界面強度。此外，測得的峰值和殘餘值是一致的。發現的唯一明顯不同，是磨擦角隨土工膜類型的不同而有輕微變化。
3 )滲漏液估計
該方法一般假定每4000 m2有一個10mm2的漏洞。關於土工合成物在堆浸場的使用，還有很多要研究的問題。很多時候，這些問題是由於好奇而提出的，而不是針對專門的技術設計考慮因素而提出的。一個特定的問題是，不同的土工膜在與顆粒材料直接接觸時，在荷載作用下它的長期特性究竟如何。實驗室載入測試一般最多只持續幾天，而現場載入則是整個生產期（一般2到10年）。尚不清楚的是，它是否會出現蠕變變形，也不清楚它在荷載作用下，已經形成的穿刺能否自愈（也就是說，顆粒有可能最終充填了穿孔的大部分，因而沒有出現明顯的滲漏）。
堆浸池的結構設計為：在基層上鋪土工膜，膜上鋪土工網，網上是另一層土工膜。礦堆最大高度為60m。當堆浸過的礦石挖出後，對土工膜及其接縫處的樣品進行了測試。檢測結果表明，土工膜及其接縫都沒有出現明顯的損傷，檢測過的試樣也沒有發現穿孔。
另一個要考慮的問題是，土工膜/土工網界面在高壓流體作用下的長期表現，如在非常深的池中，將土工網布置於雙層土工膜之間。目前，還不能確定在礦堆荷載作用下，土工網是否會刺入土工膜。因此從長遠來看，有可能會在土工膜上造成漏洞。在有些案例中，發現土工網部分地刺入土工膜。一般當土工膜的密度比土工網低時，這種情況會出現（和土工膜相比，土工網相對較硬）。
還有一個一般不會涉及到的問題是，在峽谷堆浸場中可固結的材料對邊坡界面作用力的影響。由於礦石的堆置厚度不同，礦堆的沉降會有差異。這會導致沿邊坡上的土工膜產生位移，從而影響礦堆的穩定性。只要沿著邊坡上的土工膜產生較小的位移，殘餘剪下強度值就能很快達到。這個問題可用數值分析方法來評估，根據固結沉降引起的位移來決定可能的剪下強度。
由於土工布會發生堵塞問題，因此在堆浸場一般不會用土工布來覆蓋排水導管。在作銅礦石堆浸時，使用細菌是工藝的一部分，細菌也因此被認為是造成排水管外圍的土工布發生堵塞的原因之一。到目前為止，並未針對採礦工藝對這個問題進行詳細研究。
因為礦物價值是通過排水系統的回收來實現的，因此，解決堆浸場排水系統的堵塞問題是非常重要的。此外，如果發生土工布堵塞，就會在堆浸池中形成高壓水頭，從而誘發穩定性問題。還有，對於硫化物礦石，維持一個氧化環境對於堆浸的成功是非常重要的。如果土工布發生堵塞而礦石已開始浸透，金屬的回收率就會下降。
