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尾矿库闭库前多长时间进行闭库设计(尾矿库闭库工作方案)

尾矿库闭库前多长时间进行闭库设计(尾矿库闭库工作方案) 尾矿库闭库方案的选择

尾矿库闭库方案主要根据以下因素进行选择:地形地貌、尾矿类型和矿物特征、当地地下水和水文条件、尾矿排放方式、排水难易程度和水位高度。

每个尾矿库都有自己的特定条件。为了确保封闭和修复工程能够满足环境约束,需要根据具体的现场条件选择合适的封闭方案,以优化封闭系统。否则由于闭库方案选择不当,需要长期维护,高昂的维护成本会转嫁给后代。因此,矿业公司必须在运营期内投入适当的修复工程资金成本,并开始实施闭库方案,做到安全闭库,不需要过多的成本和长期维护。

一、非硫化尾矿库闭库方案

非硫化尾矿封闭方案如图1所示。

图1非硫化尾矿储存封闭方案

如果尾矿材料容易流失,如钾碱、部分铀尾矿等。、导流沟、导流堤可用地质聚合物稳定地表,再用土和植物覆盖,从而完成闭库;如果尾矿物质难以排出,如磷酸盐粘土和含氢氧化物的尾矿泥,在没有整体排水的情况下,导流沟、导流堤和下游被动处理的湿地可以改善渗漏问题,湿地可以为植物提供生长条件。有些地区可以用振动技术排水,或者用导流沟、排水的方法,在上面种上植被。

为了减少含硫尾矿池向环境排放酸性水,有各种方案,包括用压实粘土覆盖;合成薄膜覆盖;接种细菌;在表面填充石灰石;导流沟;填充碱、其他化学品或生物沟渠;去湖边;化学处理;下游湿地;湿地覆盖;土壤和植物覆盖;形成硬壳;稳定表面(地质聚合物)。

二、硫化尾矿库闭库方案

硫化矿尾矿库闭库方案可考虑两种情况,即水位高的低位尾矿库区和水位低的高位尾矿库区。在前一种情况下,如果在整个尾矿区建造湿地沼泽,下游湿地将为降低渗出水的酸度并从中提取金属创造条件。也许某些区域,尤其是那些能够稳定尾矿区域的区域,适合用地质聚合物覆盖。后者需要良好的导流沟渠和防洪堤来收集酸性和含有污染物的渗透水,以便在下游湿地进行处理。高海拔地区的尾矿表面适宜用地质聚合物进行稳定化处理,然后覆盖土壤和植物。

陆地密集排放是一种较新的尾矿沉积方法。因为不存在尾矿排放法遇到的排水问题,所以在尾矿封闭后可以立即用地质聚合物覆盖和稳定尾矿,实现有效封闭。实际上,为了在水库闭库前建立足够厚度的稳定层(形成合成结皮),可以在运行后期开始进行地质聚合物沉积,可以直接将地质聚合物加入到选矿厂的尾矿浆中,也可以在排放管或尾矿库区域加入。

硫化尾矿堆放在坑内(露天坑或专门开挖的深坑),可将尾矿填至接近顶部,或保持一定高度的超高。排水后用地质聚合物覆盖。

在大多数情况下,可以考虑湿地和地质聚合物覆盖物,或两者的结合。

三、中小型铁矿尾矿闭库复垦方案

1.河漫滩围隔中尾矿的复垦模式

该复垦模式已应用于大面积漫滩的马兰庄铁矿。围垦程序:①将河漫滩坝区划分为方形水池(每个水池2.67hm2),以便于后续尾水排放和围垦。②堤高3m,宽1 ~ 1.5m,边坡1: 1。坝底平面形成向溢流管倾斜3% ~ 5%的坡度。(3)在池塘内侧设置溢流口,清水溢流池排入田间或河流。溢流管每隔30 ~ 50 ″打开一次,以减少溢流水的积聚深度。溢流管每隔20m设一排尾矿管,一池排放尾矿。溢流管灌满后,晾干20天,再整平。上部覆盖30㎝以上即可种植作物。然后将尾矿管转移到另一个相邻的池中,重复上述操作。回收流程示意图见图2。这个过程如图3所示。

图2河滩围隔尾矿复垦过程示意图

1-管理路基;2-栅栏;3-泥浆管;4-阀门;5支管;

6-溢流管;7闸阀;干燥部分;-筑坝部分;C-准备部分。

图3尾矿回收工艺流程图

2.尾矿充填低洼地或冲沟复垦模式

迁安市赵店子铁矿、宝官营铁矿、迁西县韩二庄铁矿、遵化市王爷岭铁矿都是通过这种模式建设了100亩沙梨,间作旱地作物和小麦,与水稻长势良好。这种复垦模式适用于选矿厂附近的冲沟、山谷或低洼地区。这种尾矿库具有坝短、工程量小、基建费用低的优点。工程要求:宜在适当的山谷或冲沟中用废石筑坝,坝高一般不超过4~5米。岩坝有孔隙渗出尾水,或在坝内埋设溢流管,排出的清水由回水系统回收,供选矿厂回用。尾砂充填顺序是先充填山谷地势高的,再充填地势低的,便于分区域复垦。尾矿充分干燥后,用推土机推平,上部覆盖30㎝以上的复合土种植作物,如图4所示。

图4尾矿充填低洼地或冲沟技术示意图

3.分期分段种草造林复垦技术。

这种复垦模式在迁安首钢矿业公司大石河矿区尾矿库旱坡段种植了树木,起到了固沙固氮、绿化环境、减少污染的作用。种植后也增加了尾矿砂的有机质含量。该模式适用于服务年限较长的大型尾矿库,根据尾矿库干坡段的进度,分期分段进行种草植树。

4.封闭式尾矿回收技术要点

尾矿是经过加工的矿石岩石,已形成粒状结构,具有一定的湿度和假相胶结,对堆放场所会产生集中载荷场。由于结构松散,会破坏地形地貌,污染环境,影响环境地质。尾矿库一般位于附近的沟壑和山谷中,居民区的背风面尽量远离厂区。大中型尾矿库一般有几千万吨的容积,服务年限为10 ~ 20年,因此尾矿坝的稳定性保护十分重要。一些地方中小型铁矿不注重尾矿的合理排放,造成面积大,淤塞河道,污染环境。但经验证明,矿山规模小,尾矿量少,易于组织冲沟填谷进行复垦,易于以灵活的方式组织实施。鉴于上述特点,在尾矿复垦决策中,将复垦纳入尾矿排放过程,分步处理。结合中小型铁矿的特点,将采用散热排水破碎的回收工艺。

(1)封闭式尾矿资源化的技术要点

①因地制宜,总结各种尾矿资源化技术方案。例如,根据地形变化,有河滩和池塘的复垦技术、填谷和筑坝技术、有土覆盖的尾矿复垦技术和无土覆盖的尾矿复垦技术。要因地制宜,既要简化工艺流程,又要考虑科学性。

②在尾矿复垦实践中,应注意矿区土地复垦方案的设计。初步设计包括设置复垦场地,测绘地质地形图,制定工程复垦方案,完成技术经济分析,筛选农林作物,进行农林作物种植试点,跟踪调查作物生长、产量和施肥统计,跟踪调查土壤熟化及土壤和作物中有毒有害元素的变化,采取措施加速土壤熟化,控制和减少有毒有害元素对土壤和作物的污染,分析尾矿复垦的效益(包括经济、生态和社会效益

(3)制定符合当地具体情况的复垦土地技术标准,发挥引导作用。

(2)生物复垦是工程复垦的延续,是土地复垦的组成部分。如筛选作物品种、轮作和套种;各种施肥措施;监测土壤和作物中的有毒有害元素,采取措施减少危害;加快复垦土壤的熟化,覆盖坡面植被,优化农业、林业、渔业等复垦技术的配置。这些措施在提高土壤肥力和作物产量方面发挥了重要作用。

根据矿山实际情况,从不同方面进行了生物复垦的研究、试验、总结和技术攻关,提出了以下技术要点:

①根据唐山北部山区的气候条件,通过尾矿测试,土壤的化学成分为Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、SiO2等。二氧化硅含量为68.37%。以马兰庄铁矿为例,客土全磷含量低于复垦地,但速效氮和速效钾含量较高;客土有机质含量高于复垦地,但两种土壤细菌总数差异不大。这说明复垦土地的肥力水平较低,所以在复垦土地上,重点应放在施肥上,通过增施有机肥和种植农作物来培育作物。

②通过对尾矿、废石、表土和客土的基本物理性质进行测试分析,发现尾矿砂属于细砂,废石表土加尾矿属于砾质粗砂,废石土属于石渣。这些土壤沙质性强,肥力低,保水保肥能力差,但透气性和渗透性好。实践证明,尾矿复垦时,掺入淤泥和粘粒含量高的土壤(如山皮土),多施有机肥,使复垦土壤适应农作物生长。

③通过对尾矿和客土的试验,其容重分别为1.14 g/cm3、1.30g/cm3,比重分别为2.64t/m3、2.79 t/m3,孔隙度分别为53.4%、58.3%,容重小,孔隙度大,客土局部粘性大,易板结,渗透性差。所以用遵化兴旺寨乡尾。

④跟踪调查结果表明,复垦后应及时进行农林种植,因为随着农林种植时间的延长,复垦土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量逐年增加,粘粒、粉粒含量增加,砂粒含量减少。

⑤提高砂质复垦土壤肥力的途径主要有:

混有粘土的沙子,用于改良土壤;

增加有机肥的施用,秸秆还田;

建立合理的轮作制度。豆科作物与其他作物轮作,起到增加豆科作物中磷和氮的作用;

豆科绿肥固氮能力强,还能维持土壤有机质的平衡和稳定,改善土壤结构,减少水土流失。

⑥农作物和水果品种的选择

A.根据土壤测试结果,复垦土壤属于砂质低肥力水平。因此,要选择耐瘠薄的作物品种,如豆类、谷子、土豆、玉米等。复垦后优先考虑豆类作物,有利于加速土壤熟化。此外,实践还证明,在土壤底部有保水层的情况下,充足的水肥也能保证水稻的生长。

B.据测试,复合土壤的PH值在6.8-8.1之间,呈微酸性至中性,适合种植板栗和苹果。表层土壤含有钾和铁。钾能极大地促进糖的转化、运输和积累,铁能增加果实中的含糖量。迁西、迁安、遵化地区盛产香甜可口的栗子,得天独厚。

C.根据风沙大、复垦土壤易流失的特点,植树种草。这样不仅可以培肥土壤,增加土壤水分,加速土壤熟化,还可以防风固沙,减少水土流失,防止环境污染。实践证明,农田防护林夏季气温比农田低3.6 ~ 4.3℃,相对湿度增加14% ~ 17%,土壤含水量增加3.8% ~ 4.7%,蒸发量减少7.5%。马兰庄铁矿滦河滩复垦地,柳树排成一网,部分排土场复垦地种植板栗或梨树及农作物。首钢尾矿库大面积种植沙棘和紫穗槐,起到了防风固沙、固化土壤的作用。

d、根据复垦土壤的容重和孔隙度,选择适宜的作物和水果品种。不同品种的作物具有不同的生物学特性和根系渗透能力。孔隙度小于50%时,适宜小麦生长的土壤容重为1.41 ~ 1.26 g/cm3,孔隙度小于52% ~ 6%时,小麦产量会明显下降。黄瓜根系渗透能力弱。当土壤容重为1.45 g/cm3,孔隙度为45.5%时,不易渗透。经实践检验,迁安马兰庄铁矿和迁安韩儿庄铁矿复垦土壤适宜种植小麦和黄瓜。

北方唐山铁矿复垦土壤砂质疏松,容重小,孔隙度大,特别适合块根作物的生长,如红薯、土豆等。栗树对坚实的土壤有很强的忍耐力,可以在土壤容重为1.55 ~ 1.65 g/cm3的坡地正常生长。苹果树和梨树适合疏松的土壤,所以在尾矿复垦地和排土场复垦地生长良好。

⑦根据复垦是否对农作物生长和原粮质量产生不利影响,分别对尾矿砂、复垦土壤和原粮中的有毒有害元素和放射性进行检测,为复垦的可行性提供依据。试验证明,唐山铁矿尾矿和复垦土壤中的有毒有害元素没有超过作物生长迟缓的含量。虽然复垦地部分有害元素高于客土,但不超标,不会造成污染。

⑧复垦土地有毒有害元素污染防治措施:

A.施用抑制剂:在复垦的土地上施用石灰可以提高土壤的PH值,施用碱性磷酸盐可以降低镉、汞等元素的溶解性,从而降低其有效性。

B.多施有机肥改善沙土。

C.加强水肥管理。水稻淹水条件下,明显抑制镉的吸收,但增加砷的吸收。在干旱条件下,砷不易被作物吸收。严格控制含有毒物质的化肥品种。

D.控制和消除工业“三废”的排放,控制化学农药的使用。

⑨检测表明,唐山矿区复垦地尾矿水和农业用水中各种有毒成分含量均未超过农业用水水质标准。这说明尾矿水的排放没有对农业环境造成影响。

⑩唐山铁矿复垦地和客土中的放射性低于国家标准,说明尾矿复垦没有对当地土壤造成放射性污染,也没有对原粮造成污染。说明鞍山铁矿尾矿资源化的可行性。

 
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