Studies on thickened tailings deposition in flume tests using the computational fluid dynamics (CFD) method

Computational fluid dynamics (CFD) simulations of laboratory flume tests on thickened tailings were conducted to highlight the factors that may influence the slopes of final profiles achieved in such flumes. The numerical model was first validated against the analytical solution of a sheet of Bingham fluid on a flat plane at flow stoppage. It was then used to investigate the influence of several factors on the average slopes of the final profiles. The results show that an increase of volume, energy, flume width or base angle reduces the resulting slope angle. Moreover, the yield stress of the fluid generally has more influence on the final profiles than the viscosity. In addition, the viscosity tends to have less influence on the formation of the final profiles if the inertial effects are relatively weak. Finally, two dimensionless parameters are proposed to establish the relationship between the average slope, rheological properties, and geometrical parameters for planar deposition of thickened tailings in both sudden-release (S-R) and discharge flume tests. These results provide a better understanding of the deposition of thickened tailings in the field. The agreement between simulation results and laboratory observations in the literature gives confidence in the veracity of the computational results.Key words: thickened tailings, flume test, beach slope, computational fluid dynamics (CFD) modelling.Des simulations de la dynamique numerique des fluides (DNF) d'essais en canal de laboratoire sur des residus epaissis ont ete menees afin de mettre en evidence les facteurs susceptibles d'influencer les pentes des profils finaux obtenus dans ces canaux. Le modele numerique a d'abord ete valide contre la solution analytique d'une feuille de fluide de Bingham sur un plan plat a l'arret de l'ecoulement. Il a ensuite ete utilise pour etudier l'influence de plusieurs facteurs sur les pentes moyennes des profils finaux. Les resultats montrent qu'une augmentation du volume, de l'energie, de la largeur du canal ou de l'angle de base reduit l'angle de pente resultant. De plus, la limite elastique du fluide a generalement plus d'influence sur les profils finaux que la viscosite. De plus, la viscosite tend a avoir moins d'influence sur la formation des profils finaux si les effets inertiels sont relativement faibles. Enfin, deux parametres adimensionnels sont proposes pour etablir la relation entre la pente moyenne, les proprietes rheologiques et les parametres geometriques pour le depot planaire de residus epaissis dans les essais a deversement soudain (<< S-R >>) et dans les canaux de decharge. Ces resultats permettent de mieux comprendre le depot de residus epaissis sur le terrain. L'accord entre les resultats de la simulation et les observations de laboratoire dans la litterature donne confiance dans la veracite des resultats de calcul. [Traduit par la Redaction]Mots-cles : residus epaissis, essais en canal, pente de la plage, modelisation de la dynamique numerique des fluides (DNF).
1. IntroductionThe beach slope developed by tailings slurry after it is discharged into a tailings storage facility (TSF) is of great importance for the design and operation of a TSF [...]