Comparative experimental study of consolidation properties of hard rock mine tailings

ABSTRACT: Tailings consolidation properties are critical parameters to estimate storage capacity of tailings storage facilities (TSF) and plan mine waste integrated management. In this study, consolidation parameters of tailings were experimentally evaluated using various consolidation tests, including column tests, constant rate of strain (CRS) tests and conventional oedometer tests. Column tests with an internal diameter of 10 cm and a height of 45 cm were used to determine the compressibility of initial loose and saturated tailings under incremental loadings, including compression index, Cc, coefficient of consolidation, Cv, coefficient of compressibility, av, and coefficient of volumetric compressibility mv. Pore water pressure at three different elevations along the column and the displacement of the sample were continuously measured during the tests. CRS tests and conventional oedometer tests were also conducted to determine the compression behavior of the tailings. Results obtained from these different approaches were compared and their reproducibility and precision were evaluated. Experimental procedures and representative results are compared, analysed and discussed in this paper. Recommendations are proposed regarding the choice of experimental approach depending on the application and field conditions.

RÉSUMÉ: Les propriétés de consolidation des résidus sont des paramètres essentiels pour estimer la capacité de stockage des aires de stockage des résidus et planifier la gestion intégrée des rejets miniers. Dans cette étude, les paramètres de consolidation de résidus ont été évalués expérimentalement au moyen de divers essais de consolidation, notamment des essais en colonne, des essais à taux de déformation constant (CRS) et des essais œdométriques conventionnels. Des colonnes d'un diamètre interne de 10 cm et d'une hauteur de 45 cm ont été utilisées afin de déterminer la compressibilité des résidus saturés et estimer l'indice de compression, Cc, le coefficient de consolidation, Cv, le coefficient de compressibilité av et le coefficient de compressibilité volumétrique mv. La pression interstitielle à trois élévations différentes le long de la colonne et les déplacements de l'échantillon ont été mesurés en continu pendant les essais. Plusieurs essais CRS et œdométriques conventionnels ont également été réalisés afin de déterminer le comportement en compression des résidus. Les résultats obtenus à partir de ces différentes approches ont été comparés, et leur reproductibilité et précision ont été évaluées. Les procédures expérimentales et certains résultats représentatifs sont comparés, analysés et discutés dans cet article. Des recommandations sont également proposées quant au choix de l'approche expérimentale en fonction de l'application et des conditions de terrain.