Increasing transparency and accessibility of a slurry consolidation model in GoldSim

ABSTRACT: Reclamation of slurry materials such as mine tailings requires effective management of consolidation-induced water release in the long-term. This is particularly challenging for flocculated or thickened tailings which require excessive time to fully consolidate to the final landform due to their low permeability and high clay content. Most software that predicts magnitude and rate of slurry consolidation are proprietary with a black-box implementation of the theory of one-dimensional consolidation of saturated clays by Gibson et al. This paper discusses the development of TMSim-Consol, an open-source slurry consolidation model implemented in GoldSim, a system-based simulation environment widely used by the mining and hydropower industry. The purpose of the paper is to demonstrate the feasibility of coding an explicit finite difference solution scheme in GoldSim. All variables and relationships in TMSim-Consol are explicitly modelled and visible to users in the free version of GoldSim (i.e. GoldSim Player). One of the model outputs include consolidation-induced water flow which can be added as an input parameter to existing water balance and geochemical models. The capability of the model is demonstrated by benchmarking against several validation case studies from current commercial software. This paper also discusses best practices and lessons learned during the modelling process.

RÉSUMÉ: La récupération des boues telles que les résidus miniers nécessite une gestion efficace de la libération d'eau induite par la consolidation à long terme. Ceci est particulièrement difficile pour les résidus floculés ou épaissis qui nécessitent un temps excessif pour se consolider complètement jusqu'au relief final en raison de leur faible perméabilité et de leur forte teneur en argile. La plupart des logiciels qui prédisent l'ampleur et le taux de consolidation du lisier sont propriétaires avec une mise en œuvre en boîte noire de la théorie de la consolidation unidimensionnelle des argiles saturées par Gibson et al. Cet article traite du développement de TMSim-Consol, un modèle de consolidation de boues open-source implémenté dans GoldSim, un environnement de simulation basé sur un système largement utilisé par l'industrie minière et hydroélectrique. Le but de cet article est de démontrer la faisabilité du codage d'un schéma explicite de solution aux différences finies dans GoldSim. Toutes les variables et relations dans TMSim-Consol sont explicitement modélisées et visibles pour les utilisateurs dans la version gratuite de GoldSim (c'est-à-dire GoldSim Player). L'un des résultats du modèle comprend le débit d'eau induit par la consolidation qui peut être ajouté comme paramètre d'entrée aux modèles de bilan hydrique et géochimiques existants. La capacité du modèle est démontrée par une comparaison avec plusieurs études de cas de validation à partir de logiciels commerciaux actuels. Ce document traite également des meilleures pratiques et des leçons apprises au cours du processus de modélisation.