重金屬尾礦的干堆封存與污染防治方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬礦山技術(shù)領(lǐng)域
【背景技術(shù)】
[0002]我國含重金屬的尾礦數(shù)量巨大，長期以來一直采用粗放式尾礦庫堆存的處理方法；粗放式尾礦庫的底板與地下水直接接觸，庫灘和壩坡與地表水直接接觸，地表水和地下水對尾礦堆積的滲透、交換和流動造成了尾礦中重金屬的流失和擴(kuò)散，對周邊生態(tài)環(huán)境形成長期污染；目前，國家環(huán)保法規(guī)越來越嚴(yán)格，某些地方政府在環(huán)保壓力下，禁止礦山建設(shè)含重金屬的尾礦庫，或禁止開采含重金屬的礦產(chǎn)資源；這種因噎廢食的行政作為嚴(yán)重傷害了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也違背了可持續(xù)發(fā)展的基本國策；本發(fā)明的目的是:通過改變傳統(tǒng)的尾礦粗放式堆存方式，采取有效手段隔絕地表水、地下水與尾礦堆體的水力聯(lián)系，阻斷尾礦污水與地表水、地下水之間的交換，從而使含重金屬尾礦能在全封閉的局域環(huán)境中長期堆存，對外部環(huán)境不產(chǎn)生污染危害或?qū)⑽廴窘档偷江h(huán)境能接受的程度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的基本方案是:鋪筑抗?jié)B防水底板使尾礦堆體與地下水徹底隔離；選礦過程中采用尾礦干堆和滲濾排水法使尾礦水循環(huán)利用，做到含重金屬廢水不外泄；干堆生產(chǎn)結(jié)束后，將尾礦堆體全表面封閉綠化，阻斷地表水對尾礦堆體的滲透和交換作用，從而使尾礦堆體在全封閉、無污染狀態(tài)下長期存放；這套工藝的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，各部分的功能分述如下:(一)圖1中的天雨蓄水池1主要接受尾礦堆體的坡面水，在干堆生產(chǎn)過程中該池的水體可能含重金屬污染物，應(yīng)全部返回選礦工序，尾礦堆體全部封閉綠化后，該池的水體無污染，一部分用于坡面綠化噴灌，其余檢測后排放；(二)圖1中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)2環(huán)繞干堆場地周邊，主要由外擋墻2-2、內(nèi)擋墻2-5、水溝2-4和泄水管2-6幾部分組成，可參見附圖2;圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主要作用是支擋尾砂堆體、阻截外部地表水和雜物、疏導(dǎo)尾礦堆體的坡面水排入天雨蓄水池；(三)圖1中的護(hù)坡結(jié)構(gòu)3覆蓋尾礦堆體全表面，主要由鋼筋混凝土澆筑的縱梁3-1、斜梁3-2、角形槽3-4和填土層3-5、噴漿層3_6、植被層3-7幾部分組成，可參見附圖3 ;其中，角形槽3-4的作用是截排水，可與縱梁、斜梁一體澆筑，也可單獨(dú)裝配，最底層邊坡縱梁的角形槽要與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水溝貫通；噴漿層3-6是用水泥:砂質(zhì)土?1:8左右的混合料噴漿覆蓋尾礦堆體表面，形成相對隔離層；填土層3-5必須用不含污染源的種植土回填，厚度不小于30公分，適當(dāng)壓實，并摻加適量有機(jī)和無機(jī)肥料；植被層3-7以多年生草類為主；護(hù)坡結(jié)構(gòu)的作用是支護(hù)邊坡、封閉尾礦堆體，隔斷邊坡地表水體與尾礦堆體之間的物質(zhì)交換；(四)圖1中的分層平臺4視情況設(shè)置，它主要由坡頂梁4-1、排水連接梁4-2、坡底梁4-6和消能池4-4幾部分組成，可參見附圖4 ;各部分構(gòu)件均用鋼筋混凝土澆筑，其作用是承接上下層的護(hù)坡結(jié)構(gòu)，貫通坡面排水系統(tǒng)；(五)圖1中的復(fù)合墊層5覆蓋整個干堆場地的底板，保持由周邊向中央塔的適宜水力坡度；它主要由砂濾層1-1、細(xì)石濾層1-2、粗石濾層1-3和抗?jié)B防水底板1-4幾部分組成，可參見附圖2 ;其中三個濾層的作用是滲濾、排泄尾礦堆體的污水；抗?jié)B防水底板是關(guān)鍵部位，作用是隔斷尾礦污水與地下水的聯(lián)系與物質(zhì)交換，抗?jié)B防水底板用鋼筋網(wǎng)和防水混凝土澆筑，頂面鋪涂一層防水瀝青和一層浸膠隔水土工布；該抗?jié)B防水底板要進(jìn)行IMPa以上水壓的抗?jié)B試驗，確保無滲漏；(六)圖1中的分層排滲體系6的結(jié)構(gòu)可參見附圖5 ;分層排滲體系是伴隨尾礦堆體升高逐層鋪設(shè)在整個尾礦堆體中的，每一層由多條扇形的梳狀排滲組件6-1排列組成；梳狀排滲組件是由中軸排滲管6-2和兩翼梳齒排滲管6-3連接組合而成的，這些排滲管都是一種土工材料，具有透水不過砂的滲濾功能；分層排滲體系要保持由周邊向中央塔的適宜水力坡度，用于吸收、輸導(dǎo)尾礦堆體中的滲濾污水；梳狀排滲組件的中軸排滲管與中央塔外的環(huán)形管道連通，環(huán)形管道與中央塔內(nèi)的排水豎管連通；尾礦堆體中的滲濾污水經(jīng)分層排滲體系、環(huán)形管道和連通管排入中央塔內(nèi)的排水豎管和塔底排污管，最終匯集到尾礦水蓄水池；(七))圖1中的中央塔7大致位于干堆場地中央，其結(jié)構(gòu)形式可參見附圖5，它主要由臨時工作臺7-1、排水豎管7-2、環(huán)形管道7-3、連通管7-4、豎向排滲管7-5、升降罐籠7_6、結(jié)構(gòu)框架7_7、砌筑塔壁7-8、塔底排污管7-9等部分組成；中央塔是先行建成的框架結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物，它是整個干堆系統(tǒng)的作業(yè)依托，隨尾礦堆體加高，用砌筑塔壁封閉；臨時工作臺利用結(jié)構(gòu)框架搭設(shè)，用于工人作業(yè)；升降罐籠用于運(yùn)輸物料；排水豎管和塔底排污管用于將尾礦堆體的滲濾污水排放到外部的尾礦水蓄水池；豎向排滲管環(huán)繞中央塔外圍設(shè)置，并與塔外的環(huán)形管道連通，用于中央塔區(qū)域沉淀積水的排泄；(八)圖1中的底部通道8用混凝土澆筑或料石砌筑，用于溝通中央塔與外部的聯(lián)系；(九)圖1中的監(jiān)測鉆孔9是尾礦干堆過程中隨機(jī)施工的，用于監(jiān)測地下水是否有污染；(十)圖1中的尾礦水蓄水池11用于蓄存尾礦堆體的滲濾污水，干堆生產(chǎn)過程中，該池的蓄水全部返回選礦廠循環(huán)使用，干堆生產(chǎn)結(jié)束后，該池的蓄水要凈化處理達(dá)標(biāo)后再排放；(十一)主要施工時序說明:干堆生產(chǎn)過程中，護(hù)坡結(jié)構(gòu)不施工，主要是防止尾礦堆體的污染物對下部護(hù)坡結(jié)構(gòu)的填土層造成浸染；干堆生產(chǎn)過程中尾礦堆體的臨時護(hù)坡方法是:用編織袋裝填尾砂，覆蓋坡面，或用土工布覆蓋坡面，減緩雨水沖刷作用；干堆生產(chǎn)結(jié)束并待尾礦堆體脫水、固結(jié)一段時間后，再施工護(hù)坡結(jié)構(gòu)，護(hù)坡結(jié)構(gòu)具有支護(hù)坡面、封閉尾礦堆體、隔離地表水、優(yōu)化生態(tài)景觀多種功能；護(hù)坡結(jié)構(gòu)形成后，圍護(hù)結(jié)構(gòu)2中的泄水管2-6要封閉，切斷圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水溝與尾礦堆體的水力聯(lián)系；(十二)對這套工藝的整體功能和環(huán)保效果的分析是:干堆生產(chǎn)期間，尾礦堆體的滲濾污水全部循環(huán)利用，污水不外排，能夠做到無重金屬污染擴(kuò)散；關(guān)鍵是干堆生產(chǎn)結(jié)束以后至穩(wěn)定的護(hù)坡結(jié)構(gòu)形成之前這一段時間，一般會有2 - 3年，這一時期的邊坡水體和尾礦堆體的固結(jié)滲濾水體都會含有重金屬污染，而這些水不再循環(huán)利用，必須凈化處理后排放；處理方法是:邊坡水體污染程度較輕，滲濾水體污染程度較重，二者應(yīng)采用不同工藝，分別進(jìn)行凈化處理，凈化處理工藝可選擇載體吸附法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、稀釋法、蒸發(fā)法等重金屬污水處理工藝；護(hù)坡結(jié)構(gòu)形成后，邊坡雨水與尾礦堆體完全隔離，因此，干堆場地和尾礦堆體的地表水能實現(xiàn)無重金屬污染或者達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)許可的排放指標(biāo)，可以由天雨蓄水池提取水樣監(jiān)測；尾礦干堆場地的地下水全部隔離在抗?jié)B防水底板之下，也能夠?qū)崿F(xiàn)無重金屬污染或者達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)許可的指標(biāo)，可以由底部通道的下向鉆孔提取水樣監(jiān)測；根據(jù)水文部門對各種地形地貌條件的降雨入滲率統(tǒng)計資料，邊坡降雨對護(hù)坡結(jié)構(gòu)填土層的入滲量與自然蒸發(fā)量能實現(xiàn)平衡，邊坡降雨一般不會滲入尾礦堆體；因此，尾礦堆體經(jīng)歷2 - 3年的固結(jié)壓實，護(hù)坡結(jié)構(gòu)充分穩(wěn)定并形成植被層以后，尾礦堆體中的重力水會逐漸消失，尾礦堆體的滲濾污水會斷流；滲濾污水?dāng)嗔骱螅纯梢酝Ｖ刮鬯幚碜鳂I(yè)，整個尾礦堆體系統(tǒng)即進(jìn)入封閉堆存的自然平衡狀態(tài)；此時，干堆場地的地表水與