[發(fā)明專利]鉬礦尾礦砂的加固和防滲漏方法及其建筑結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011561326.3
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112593528B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方世杰;吳銳;王俊峰;張旦聞;張克勝;張偉;李晨
• 申請（專利權(quán)）人: 洛陽理工學(xué)院
• 主分類號: E02B3/10
• 分類號: E02B3/10;E02D3/12;E02D3/10;E02D17/20;C04B28/00;C09K103/00
• 代理公司: 洛陽九創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41156
• 代理人: 張龍

本發(fā)明涉及一種鉬礦尾礦砂的加固和防滲漏方法及建筑結(jié)構(gòu)，利用礦山山體與側(cè)面山體形成的峽谷，將鉬礦尾礦砂沿著峽谷斜坡堆放，峽谷的下游建有尾礦壩，將所述尾礦砂劃分為粉體表層和粉體基層兩部分，使用螺旋鉆探機(jī)在粉體表層進(jìn)行鉆挖，鉆挖深度至粉體基層內(nèi)，螺旋鉆探機(jī)的螺旋輸送機(jī)構(gòu)一邊將挖出的尾礦粉料輸出，一邊填充固化劑漿料，鉆挖軌跡呈網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，固化劑漿料凝固后即形成網(wǎng)格狀礦粉固化墻；然后，在網(wǎng)格狀礦粉固化墻的每一個單元網(wǎng)格頂部鋪設(shè)礦粉固化房頂，且相鄰的礦粉固化房頂之間設(shè)有5?10cm的間隙。本發(fā)明可以大幅度降低尾礦壩潰壩的風(fēng)險，有效確保尾礦壩體安全，顯著降低尾礦浸泡過的積液對尾礦壩下游的水體及土壤的重金屬污染物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及尾礦的加固和防滲漏技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉬礦尾礦砂的加固和防滲漏方法及其建筑結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

我國是鉬資源大國，儲量居世界第二位，每年產(chǎn)生大量的廢渣。鉬礦在浮選過程中產(chǎn)生的尾礦，為尾礦砂。其主要組分與產(chǎn)地和選礦工藝有關(guān)，化學(xué)成分復(fù)雜，無法確切確定。但其大都含有鉬礦物、鐵礦石等金屬礦物及鈉長石、鉀長石、石英及云母等非金屬礦物。在當(dāng)前資源日益匱乏的今天，鉬礦砂“廢棄物”是潛在的二次資源，同時也是一種重要的戰(zhàn)略資源，受到國家的重視和保護(hù)。這是因?yàn)槟壳拔覈鴮︺f礦資源的利用率和選礦回收率都遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家，因此對尾礦砂進(jìn)行二次利用有很大的空間。未來，隨著選礦技術(shù)的提升和資源的日益枯竭，使得沒有完全被分選的尾礦砂具備再次分選的可能，從而形成一種新的礦產(chǎn)資源。目前鉬尾礦的資源化利用受到限制。這是因?yàn)楦鶕?jù)國家環(huán)保法的規(guī)定，含有重金屬污染物的材料是不能作為建筑和筑路的砂石料來使用的。而鉬礦尾礦砂里含有豐富的銅、鉛、錸、鎳、鎘、錳、鎢等重金屬元素和稀有貴金屬元素。尾礦砂在經(jīng)過水的浸泡后，由于尾礦砂為顆粒或粉體狀，比表面積大，重金屬與水接觸的面積大，這些重金屬元素溶解于水中會形成高濃度的重金屬離子，嚴(yán)重污染水源和周邊的土壤，造成重金屬污染。而與之相對比的鉬礦，由于自然形成的鉬礦為塊體狀，比表面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于尾礦砂，因此幾乎不形成重金屬污染。為此，對于鉬礦尾礦砂的處理，目前最普遍采用的措施是就地封存。具體的方法是，在利用兩座山體所形成的峽谷地帶存放尾礦，尾礦沿著峽谷斜坡堆放，在峽谷的下游建起攔阻尾礦的尾礦壩，將尾礦整個封存起來。尾礦壩的作用是保護(hù)下游的農(nóng)田和民居不會因尾礦滑坡而被破壞。

現(xiàn)在，尾礦壩存在的問題是：1.因?yàn)殂f礦都處于山頂?shù)奈恢茫驳V是沿山體的斜坡堆放，而人和農(nóng)田都在山腳下面的下游區(qū)域，壩體的承載能力是最關(guān)鍵的問題。也就是說最令人擔(dān)心的問題是潰壩問題。由于夏季是雨水充足的季節(jié)，雨水會滲入到干粉狀的尾礦粉體中，使尾礦由靜止?fàn)顟B(tài)變成具有流動性。原先沒有雨水的時候，尾礦層和山體體表之間存在著摩擦力，粉體所受的平行于斜坡的重力分力與尾礦層與山體之間的摩擦力大部分抵消掉，這樣尾礦層處對大壩的壓力就小了。但是如果雨水滲入以后，會出現(xiàn)三個問題：(1)尾礦層與山體之間的摩擦力減小，使得山體對遏制尾礦層下滑的摩擦阻力減??；(2)尾礦變成流體，流動性增加；(3)由于尾礦中吸納了大量的水，水本身的自重就非常大。這三點(diǎn)都造成尾礦壩所承載的壓力大大度提升，大幅增加了潰壩的風(fēng)險。尾礦壩一旦潰壩，將會對下游的人民的生命財產(chǎn)安全造成巨大的損失。2.為了降低水對尾礦壩的壓力，在尾礦壩的底部開設(shè)有排水孔，以降低水體對大壩的壓力。但是由于水是浸泡過尾礦的，由于尾礦是粉體狀的，比表面大，因此重金屬離子的濃度非常高，嚴(yán)重污染下游的水體和農(nóng)田。為什么尾礦水的污染更嚴(yán)重呢？通過對比我們可以知道：礦藏層被掩蓋的地層的深處(也就是山體的深處)，根據(jù)地質(zhì)演化規(guī)律可知，地層是一層一層緩慢剝離的，是一種緩蝕的過程，重金屬離子的釋放速度慢的多。即使雨水沖刷了裸露的礦層，雨水與礦的接觸面積僅僅是表層，水中所溶解的重金屬離子的含量較低。而一旦形成粉末狀的尾礦，雨水與粉體狀的尾礦接觸的面積呈幾何級數(shù)增加，形成高濃度的重金屬溶液，造成地下水、地表水和農(nóng)田的重度重金屬污染。3.如果遇到降雨量大的時候，排水孔來不及排出雨水。這樣水就越積越高，最后漫過壩體，流入下游的河流和農(nóng)田中，造成嚴(yán)重重金屬污染。綜上所述，目前已建成的尾礦壩存在的問題有兩個：一是潰壩的風(fēng)險高；二無法杜絕或降低重金屬污染風(fēng)險。尤其是第一條，這也是目前現(xiàn)有的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容