Hydrogeochemical models for the prediction of drainage quality from full-scale mine waste-rock piles are often parameterized using data from small-scale laboratory or field experiments of short duration. Yet, many model parameters and processes (e.g., sulfide-oxidation rates) vary strongly with the spatiotemporal dimensions of the experiment: the “upscaling” of prediction models remains a critical challenge for mine-waste management worldwide. Here, we investigate scale dependence in laboratory and field experiments that spanned orders-of-magnitude in size (i.e. 2 kg to 100,000 kg) at the Antamina mine in Peru. Normalized drainage mass loading rates systematically decreased with increasing scale, irrespective of waste-rock type. A process-based reactive-transport model was used to simulate observed rates and reproduce the geochemical composition of drainage across scales. Long-term trends in drainage quality could be quantitatively reproduced when the model was parameterized with mostly scale- and experiment-specific measured bulk properties or literature values, leaving geochemical rate coefficients the sole calibrated model parameters. Analysis of these fitted parameters revealed that the scale dependence of geochemical rates was largely explained by reactive mineral surface area. This work demonstrates that practical drainage quality predictions for full-scale waste-rock piles can be established from readily available bulk parameters determined at multiple scales.

经常使用小型实验室或短期持续性试验的数据对用于预测全尺寸矿山废石桩排水质量的水文地球化学模型进行参数化。然而，许多模型参数和过程（例如，硫化物的氧化速率）随实验的时空范围而变化很大：预测模型的“升级”仍然是全球矿山废物管理的关键挑战。在这里，我们在秘鲁的Antamina矿山进行了规模和数量级（即2千克至100,000千克）的实验室和现场实验，研究了规模依赖性。归一化排水质量负荷率随着规模的增加而系统地降低，而与waste石类型无关。基于过程的反应性运输模型用于模拟观测速率并重现跨尺度排水的地球化学组成。当对模型进行参数化时，可以量化地重现排水质量的长期趋势，该模型主要使用比例和实验特定的实测体积特性或文献值，而将地球化学速率系数作为唯一校准的模型参数。对这些拟合参数的分析表明，地球化学速率的比例依赖性很大程度上由反应性矿物表面积来解释。这项工作表明，可以根据在多个比例尺上确定的随时可用的体积参数，来建立对全尺寸废石桩的实际排水质量预测。当对模型进行参数化时，可以量化地重现排水质量的长期趋势，该模型主要使用比例和实验特定的实测体积特性或文献值，而将地球化学速率系数作为唯一校准的模型参数。对这些拟合参数的分析表明，地球化学速率的比例依赖性很大程度上由反应性矿物表面积来解释。这项工作表明，可以根据在多个比例尺上确定的随时可用的体积参数，来建立对全尺寸废石桩的实际排水质量预测。当对模型进行参数化时，可以量化地重现排水质量的长期趋势，该模型主要使用比例和实验特定的实测体积特性或文献值，而将地球化学速率系数作为唯一校准的模型参数。对这些拟合参数的分析表明，地球化学速率的比例依赖性很大程度上由反应性矿物表面积来解释。这项工作表明，可以根据在多个比例尺上确定的随时可用的体积参数，来建立对全尺寸废石桩的实际排水质量预测。对这些拟合参数的分析表明，地球化学速率的比例依赖性很大程度上由反应性矿物表面积来解释。这项工作表明，可以根据在多个比例尺上确定的随时可用的体积参数，来建立对全尺寸废石桩实用的排水质量预测。对这些拟合参数的分析表明，地球化学速率的比例依赖性很大程度上由反应性矿物表面积来解释。这项工作表明，可以根据在多个比例尺上确定的随时可用的体积参数，来建立对全尺寸废石桩实用的排水质量预测。