[發明專利]稀土堆浸池浸礦渣堆的加固方法和加固材料及加固結構

在審

• 申請號: 202111132043.1
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN113700010A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 陳飛;陳明;高超;王興祥;羅嗣海;王觀石;周丹;饒先發;高磊;施康;羅特;謝蘊忠;王俊峰;張仕斌
• 申請（專利權）人: 江西理工大學;南京大學;中國科學院南京土壤研究所
• 主分類號: E02D17/20
• 分類號: E02D17/20;E02D3/12;C22B59/00;C22B3/02;C22B3/04;C04B28/00
• 代理公司: 贛州凌云專利事務所 36116
• 代理人: 曾上

本發明涉及離子型稀土礦渣堆的邊坡防護技術，具體是稀土堆浸池浸礦渣堆的加固方法和加固材料及加固結構。本發明的加固材料用膨潤土、碳酸氫鈉、水性聚氨酯、水泥、水制成，材料來源簡單、易于制備，加工方便，加固材料為半液態，易于滲透進入礦渣堆。加固材料中的膨潤土為粘土粉，具有較好的保水性，膨潤土制成泥漿后滲入礦渣堆中，同時解決了礦渣堆中粘粒渣不足而強度低的問題。加固材料通過滲溝滲透進入礦渣堆內部，提高了礦渣堆強度和抗沖刷能力，縱橫交叉的滲溝在注入加固材料后，會形成縱橫交叉的加固體帷幕，提高了邊坡承受礦渣堆水平荷載的能力，有利于邊坡的穩定。本發明施工簡單、施工周期短、成本低，保護了生態環境。

技術領域

本發明涉及離子型稀土礦渣堆的邊坡防護技術，具體是稀土堆浸池浸礦渣堆的加固方法和加固材料(加固體)及加固結構。

背景技術

稀土是我國的優勢礦產資源和戰略資源，尤其是離子型稀土礦因富含釔、鏑、鋱等中重稀土元素而成為現代高新技術和國防等尖端領域的重要基礎材料。稀土是鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔和鈧共17種稀有元素的總稱，我國的稀土礦分為重稀土和輕稀土兩類，重稀土以南方的離子型稀土為主，輕稀土以北方稀土為主。

離子型稀土礦床主要類型為“風化殼型”，礦體均賦存于風化殼內，主要分布在我國南方的江西、福建、湖南、廣東和廣西等省區，其原巖多為含稀土的花崗巖和火山巖，山體的切割深度一般較小；潛水位一般較高，原巖風化形成高嶺土、蒙脫石等粘土礦物，稀土礦物風化形成稀土離子吸附在粘土礦物而形成風化殼淋積型稀土礦。

從上世紀80年代至今，離子型稀開采工藝經歷了池浸工藝、堆浸工藝和原地浸礦的三個階段，上世紀八十年代開始采用池浸工藝和堆浸工藝，目前采用原地浸礦工藝進行稀土開采，原地浸礦是將浸礦液通過網格狀布置的注液井注入地下礦體并吸附稀土離子形成母液，通過收液系統收集后將母液中的稀土用草酸置換出來，對山體破壞較小。

池浸工藝、堆浸工藝需剝離稀土礦山表土層并開挖礦石，用水泥池作浸取槽或設置堆浸場，用浸礦劑把稀土置換出來，用草酸等將富集液中的稀土沉淀，已造成嚴重的水土流失、生態破壞等問題，現這兩種工藝在離子型稀土礦的開采中已被淘汰。雖然池浸工藝和堆浸工藝目前停止使用，但上個世紀至今，20多年的池浸和堆浸工藝開采歷史，遺留了大量廢棄的池浸堆浸稀土礦渣，在采取池浸工藝時大量廢棄稀土礦渣就地堆積形成人工邊坡，在采取堆浸工藝時稀土產生大量不穩定稀土礦山邊坡，這些邊坡場地數量眾多，造成水土流失、滑坡等災害。池浸堆浸場地的礦渣堆因被浸礦液長期浸泡后，粘土及粉質土成分減少、強度降低，很多池浸和堆浸場地的礦渣堆物理力學性質為類砂質土或砂土，礦渣堆強度低，保水性極差，植物難以存活，在雨水作用下極易失穩，形成沖溝或造成滑坡。

現有的離子型稀土堆浸池浸場地礦渣堆加固技術和邊坡護坡技術存在以下不足：

(1)針對離子型稀土堆浸浸池場地礦渣堆，目前主要是進行土壤改良。通過土壤改良提高土壤肥力，目的是使植物適于生長，并不能提高礦渣堆的強度。由于堆浸池浸場地礦渣堆保水性差，即使進行土壤改良提高肥力，在實際運用中植物也難以生長。

(2)在堆浸池浸場地礦渣堆的邊坡護坡方面，目前主要的技術采用削載、坡面綠化等生物措施或結合擋土墻、鋼筋混凝土構格、錨桿、排水溝等工程措施進行護坡。如單獨采取削坡減載、坡面綠化等措施，在工程實施的一兩年內的保修期內由于能及時澆水養護，可能在短期內有效，但一兩年后由于堆浸池浸場地礦渣堆砂質化、礦渣堆強度低、保水性極差的內在原因，所種草木很快就會枯萎，邊坡被雨水沖刷會形成沖溝、滑坡。采用擋土墻、鋼筋混凝土構格、錨桿、排水溝等工程措施進行護坡，造價較高，同時由于堆浸池浸場地的礦渣堆具孔隙率大、強度低的特點，細粒土不斷被雨水帶走，邊坡形成裂隙或沖溝，如雨水繼續入漏則很容易造成水土流失、滑坡，甚至邊坡防護結構破壞。

發明內容