كيفية الحد من التبخر، والاحتفاظ بالحرارة، وحماية الحياة البرية في برك التعدين ومخلفات التعدين

يُعد الماء القيد الخفي الذي يواجهه كل نشاط تعديني تقريبًا. فسواء كنت تدير مصنعًا لتكثيف النحاس في أتاكاما، أو منصة لترشيح الذهب بالترسيب في نيفادا، أو دائرة معالجة على ارتفاعات عالية في جبال الأنديز، فإن كمية المياه التي يمكنك تأمينها وإعادة استخدامها وحسابها غالبًا ما تحدد كمية الخام التي يمكنك نقلها. ومع ذلك، ففي جميع أنحاء هذا القطاع، تظل كميات هائلة من تلك المياه معرضة للهواء الطلق في أحواض المعالجة وخزانات المياه الخام وأحواض التخزين، حيث تتبخر في السماء، وتسبب نمو الطحالب، وتجذب الطيور التي لا يرغب أي فريق بيئي في رؤيتها بالقرب من محلول السيانيد أو المحاليل الحمضية.

تعالج الأغطية العائمة المعيارية هذه المشكلات الثلاث في آن واحد، من خلال طبقة مادية واحدة توضع على سطح الماء. يشرح هذا المقال كيفية عملها، وأين تحقق أكبر فائدة في عمليات التعدين، وما الذي يجب الانتباه إليه عند تقييمها.

مشكلة التبخر أكبر مما تبدو عليه

في المناطق التعدينية القاحلة، يمكن أن تصل خسائر التبخر من البركة المكشوفة إلى ما بين 2,000 و3,500 ملم سنويًّا. وبالنسبة لبركة تبلغ مساحتها هكتارًا واحدًا، فإن ذلك يمثل خسارة تتراوح بين 20 و35 مليون لتر سنويًا، وهي مياه دفعت مقابل ضخها أو معالجتها أو شرائها، لتتلاشى دون أن تؤدي أي وظيفة. وفي المناطق التي تعمل فيها المناجم بموجب تصاريح استخراج صارمة أو تتنافس فيها مباشرةً مع المستخدمين الزراعيين والمجتمعيين على نفس الحوض المائي، فإن كل متر مكعب يتم استرداده ينطوي على تكلفة مادية وجانب يتعلق بالقبول المجتمعي.

يعمل الغطاء العائم عن طريق الفصل المادي بين سطح الماء والهواء الجاف المتحرك فوقه. ويحدث التبخر بفعل تدرج ضغط البخار بين سطح الماء والهواء، وبفعل الرياح التي تحمل الهواء المشبع بعيدًا وتستبدله بهواء جاف. يعمل الغطاء على تعطيل هاتين الآليتين: فهو يظلل السطح، مما يخفض درجة حرارة السطح وضغط البخار الذي يحرك عملية التبخر، كما يحبس طبقة حدودية رقيقة مشبعة لا يستطيع الرياح إزالتها بعد الآن. ومن خلال سد هذه المسارات، يمكن لنظام معياري عالي التغطية أن يقلل التبخر بنسبة تصل إلى 97٪، اعتمادًا على التكوين والمناخ. وبذلك، يبقى الماء الذي كنت ستفقده داخل الدائرة، متاحًا لإعادة الاستخدام.

الاحتفاظ بالحرارة في دوائر الترشيح

تتأثر العديد من العمليات الهيدروميتالورجية بدرجة الحرارة. تتباطأ حركية عملية الترشيح مع انخفاض درجة حرارة المحلول، وفي العمليات التي تتم على ارتفاعات عالية أو في المناخات الباردة، يمكن أن يؤدي فقدان الحرارة خلال الليل من البرك المكشوفة إلى انخفاض ملموس في كفاءة الاستخلاص. والمسار الرئيسي لفقدان الحرارة هذا هو، مرة أخرى، السطح: فالتبريد بالتبخر والفقدان الإشعاعي يحدثان كلاهما عند السطح الفاصل بين الماء والهواء.

يعمل الغطاء العائم كغطاء عازل، مما يقلل من فقدان الحرارة الناتج عن التبخر والإشعاع من سطح المحلول. ويمكن أن يؤدي الحفاظ على درجة حرارة محاليل الترشيح الحامل أو العقيمة أعلى لفترة أطول إلى تحسين الأداء المعدني بشكل مباشر، أو تسريع الحركية، أو زيادة معدل الاسترداد، أو القدرة على الحفاظ على درجات الحرارة المستهدفة باستخدام قدر أقل من التسخين الإضافي. وهذه ميزة يسهل تجاهلها عندما يُنظر إلى الأغطية على أنها مجرد إجراء لتوفير المياه، ولكن بالنسبة للدوائر الحساسة للحرارة، قد تكون هذه الميزة هي الأهم من بين الميزتين.

إبعاد الحيوانات البرية ومسألة قابلية التدقيق

تُعد مياه المعالجة المكشوفة عامل جذب. ويشكل هبوط الطيور والحيوانات البرية الأخرى على برك المحاليل خطرًا متكررًا يتعلق بالامتثال للوائح والسمعة، لا سيما عندما تحتوي المحاليل على السيانيد أو حمض الكبريتيك أو المعادن المذابة. وقد أدت حوادث نفوق الطيور في برك التعدين إلى اتخاذ إجراءات تنظيمية وإلحاق الضرر بسمعة القطاع بأسره. وتُعد الشبكات أحد الحلول، لكنها تتدلى، وتتطلب دعامات هيكلية عبر مسافات واسعة، ولا تعالج مشكلة التبخر أو الطحالب، بل ويمكن أن تتسبب هي نفسها في تشابك الحيوانات البرية إذا لم يتم صيانتها بشكل جيد.

يوفر الغطاء العائم المكون من وحدات حاجزًا ماديًا متواصلًا على كامل السطح. ومن الأهمية بمكان بالنسبة لقطاع التعدين أن النظام المكون من وحدات والمصمم هندسيًّا بشكل جيد قابل للتدقيق: فالتغطية قابلة للقياس، والتركيب موثق، ويمكن إثبات وجود الحاجز للجهات التنظيمية وأصحاب المصلحة في المجتمع المحلي باعتباره التزامًا ملموسًا وقابلًا للتحقق منه، وليس مجرد وعد. في الولايات القضائية التي يُدرج فيها الحد من التبخر وإدارة المياه بشكل صريح في الالتزامات البيئية أو اتفاقيات المياه المجتمعية، فإن قابلية التدقيق هذه لا تقل أهمية عن الجوانب الفيزيائية. فالغطاء الذي يمكنك الإشارة إليه وقياسه وعرضه في عملية تدقيق له قيمة أكبر من أي إجراء موجود على الورق فقط.

لماذا يُفضل استخدام نظام « HDPE » المعياري بدلاً من غشاء عائم واحد؟

تُعد الأغشية العائمة الكبيرة المكونة من لوح واحد صعبة التركيب في البرك غير المنتظمة الشكل، كما يصعب إصلاحها، وتكون عرضة لرفعها بفعل الرياح وفشل نظام التثبيت. أما الأنظمة المعيارية المصنوعة من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، وهي عبارة عن وحدات متشابكة تطفو بشكل مستقل وترتب نفسها تلقائيًا على السطح، فتقدم مزايا عملية في سياق التعدين:

• أشكال هندسية غير منتظمة: تتكيف الوحدات مع البرك مهما كان شكلها، بما في ذلك تلك التي تحتوي على جزر أو مداخل أو بوارج ضخ أو مستويات مياه متقلبة.

• التفاوت في المستوى: مع ارتفاع وانخفاض منسوب المياه أثناء التشغيل، يرتفع وينخفض الميدان المعياري تبعًا لذلك، مما يحافظ على التغطية دون الحاجة إلى إعادة الشد أو إعادة التثبيت.

• قابلية الإصلاح: تتم إزالة الوحدة التالفة واستبدالها بشكل فردي؛ ولا توجد نقطة فشل واحدة على كامل السطح.

• المقاومة الكيميائية: يتحمل البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) نطاقًا واسعًا من قيم الأس الهيدروجيني (pH) وظروف المعادن المذابة الشائعة في محاليل التعدين، بدءًا من المركّز الحمضي وصولاً إلى مياه المعالجة القلوية.

• الخدمات اللوجستية: يتم شحن الوحدات في حاويات مدمجة، ويتم تركيبها يدويًّا أو باستخدام الحد الأدنى من المعدات، وهو أمر مهم في المواقع النائية البعيدة عن الآلات الثقيلة وفرق التركيب الماهرة.

• الأشعة فوق البنفسجية وعمر الخدمة: يتحمل البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) المصنوع بتركيبة مناسبة والمزود بمثبتات للأشعة فوق البنفسجية سنوات من التعرض المكثف لأشعة الشمس في المرتفعات العالية أو في الصحراء.

أين تحقق الأغطية عائدًا أسرع

من الناحية العملية، تميل أقوى الحالات التجارية في قطاع التعدين إلى أن تكون خزانات مياه العمليات والمياه الخام في المناخات القاحلة، حيث تكون خسائر التبخر كبيرة ومياه الاستبدال باهظة الثمن أو محدودة. وتضيف برك محاليل الترشيح ميزة الاحتفاظ بالحرارة إلى ذلك. وفي أي مكان يكون فيه منع دخول الحيوانات البرية شرطًا للحصول على الترخيص، فإن الغطاء يحقق جزءًا من تكلفته من الامتثال لهذا الشرط وحده. وتتجمع الحالات الأكثر إقناعًا في بركة واحدة تجمع بين اثنتين أو ثلاث من هذه المزايا، وهي استعادة المياه بالإضافة إلى الاحتفاظ بالحرارة بالإضافة إلى منع دخول الحيوانات البرية، وهذا هو بالضبط المكان الذي تصبح فيه الجدوى الاقتصادية عاملاً حاسماً.

تحويل ذلك إلى أرقام

قبل تحديد النظام، يقوم التقييم السليم بمحاكاة التبخر السنوي للبركة المعنية باستخدام بيانات التبخر المحلية المأخوذة من أوعية التبخر، ويطبق معامل كفاءة تغطية واقعيًا استنادًا إلى نسبة التغطية المقترحة، ويقيّم المياه المستردة بتكلفتها الهامشية الحقيقية، وليس فقط تكلفة الضخ، بل تكلفة المتر المكعب التالي الذي كان سيتعين على العملية تأمينه لولا ذلك، سواء كانت مياه محلاة، أو مياه منقولة بالشاحنات، أو مياه مشتراة من صاحب حقوق آخر. بالنسبة للعديد من المناجم في المناطق القاحلة، تكون تلك التكلفة الهامشية مرتفعة بما يكفي بحيث يتم استرداد تكلفة الغطاء في غضون عدد قليل من السنوات من خلال وفورات التبخر وحدها، مع الحصول على مزايا الاحتفاظ بالحرارة والامتثال للوائح بشكل فعلي مجانًا بالإضافة إلى ذلك.

كما يأخذ التقييم الدقيق في الحسبان الواقع التشغيلي للبركة: نسبة التغطية التي يمكن تحقيقها فعليًّا حول المداخل والمخارج والبنية التحتية للمضخات؛ ومدى تعرض الموقع للرياح؛ ونظام الصيانة على مدار العمر التشغيلي للغطاء. إن المورد الذي يناقش هذه التفاصيل مع فريقكم سيقدم لكم رقمًا يمكن الدفاع عنه، بدلاً من رقم إعلاني متفائل.

اتخذ الخطوة التالية

إذا كنت تدير أحواض معالجة، أو دوائر ترشيح، أو خزانات مياه خام، وترغب في استعادة المياه، والاحتفاظ بالحرارة، ووضع حاجز قابل للتدقيق بين محاليلك والحياة البرية الموجودة فوقها، فتعرف على المزيد حول كيفية استخدام الأغطية العائمة المعيارية في مواقع التعدين.

→ تعرف على المزيد حول الأغطية العائمة المستخدمة في مجال التعدين: /mining