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HEAP LEACH RECOVERY STUDY BASED ON CRUSHED ORE PARTICLE SIZE DISTRIBUTION AND COMPACTION DEGREESangho Lee, Ph.D., PE  Franz Campero, Ph.D., PE

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d

Heap Leaching Process

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Kinetics of Leaching Process – convective mass transfer (rapid preferential flows) vs. diffusive mass transfer (slow uniform flows)

Effective wetting surface – increased in finer ores vs. limited in coarse ores

Permeability – larger in coarse ores and smaller in finer ores

Chemical degradation of agglomerated ores at the lower level due to significant pressure and acidic or caustic environment

Basic Principles and Findings

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Design key points for heap leaching success‐Fine migration control of heap piles to prevent generation of bench seepage or pooling above base drainage layer‐Enhance efficiency of leaching recovery  in view of contact area and retention time between lixiviant and crushed ores‐Find cost effective solution replacing agglomeration to prevent fine migration within heap material 

Introduction

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Problems of current heap leaching process‐No analytical method available for risk ofcrushed ore segregation/internal erosion‐No quality control program on compaction degree monitoring while heap pile stacking‐No prescreening process or feasibility study with particle size analysis of crushed ores prior to costly agglomeration

Introduction (continued)

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Particle Segregation/Internal Erosion

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Pore Space and Constriction Area

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• Actual contact probability between different particle sizes

• Volume based GSD‐exaggerated for coarse particle  contact (=0)

• Number based GSD‐exaggerated for fine particle contact (=3)

Grain Size Distribution (GSD)vs. Constriction Size (CSD)

Relationship btw. GSD and CSD

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Effective GSD (y*) converted from weight base GSD (y)

range (0 <  << 3) evaluated from 

experimental work (Aberg,1992) (=1)

Actual CSD of particle medium

dyyx

dyyx

yyy

1

00 )(1

)(1)(*

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Compaction influence on CSD

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Max. particle size susceptible to piping depending upon compaction degree

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Synthesis of SWCC from CSD of Heap Ores

Soil‐Water Characteristic Curve

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Exemplary Heap Material

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Segregation Susceptibility

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Compatibility Check with Drain Rock

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Hydrodynamic Parameter Evaluation

Unsaturated Flow Simulation within Heap Material

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Hydrus 1‐D Simulation of Unsaturated Flow within Heap

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Head Distribution within Heap (Eulerian Scheme)

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Head Distribution within Heap (Lagrangian Scheme)

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Flux Distribution within Heap

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Smin.=66% Smin.= 83%

Saturation Degree within Heap

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Poorly graded or well graded ores (classified with conventional uniformity and curvature indices) do not fully represent the piping/segregation susceptibility of heap pile

Fine migration susceptibility (piping potential) within heap pile can be successfully evaluated with GSD and compaction degree of crushed ores

Conclusion (I)

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Hydraulic conductivity of heap material is governed by initial moisture content, fine content, compaction/consolidation degree and grain size distribution of crushed ore

Preferential flow pattern not preventable due to nature of non‐uniform ore properties but generation of low conductivity zone can be reduced with fine migration control and installation of PVD

Conclusion (II)

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Hydrodynamic parameters for unsaturated flow analysis can be reasonably estimated not from series of column tests but from synthesis of SWCC based on GSD and compaction degree measurements of the crushed ore. 

To support the practicality of using synthesized SWCC, a follow‐up study is required to compare the synthesis results with the actual field/lab monitoring data.

Conclusion (III)