山西某赤泥干堆场为自然山谷,四面山体合围。公司主要生产氧化铝产品,设计生产规模为氧化铝110.00×10t/a、赤泥136.96×10t/a,生产工艺为拜耳法。赤泥采用湿法渣浆输送方式,经压滤车间压滤脱水后采用干堆方式进行堆存。该赤泥尾矿库设计最终堆积顶部标高为746.0m,下游堆积坝分13级台阶堆筑,每级台阶高度为4.0m,共计52.0m,最终堆积顶部标高为722.0m。尾矿干堆场总坝高为98.0m,总库容为1904.68×10'm3,服务年限为15年。尾矿库纵剖面图见下图。
尾矿库纵剖面图
赤泥特性
赤泥的矿物组成主要取决于铝土矿、石灰等矿物的成分和氧化铝的生产工艺,拜耳法所排放的赤泥称为拜耳赤泥,拜耳赤泥的主要成分为铝硅酸钠、铝硅酸钙、钛铁铝硅酸钠、钛酸钙等。
按照《危险废物鉴别标准》(GB5085)的要求,用固体废物浸出液的污染物含量等指标来判别其是否危险废物,而不用固体废物本身及其输送液(附液)的指标来判别。对M《危险废物鉴别标准。(GB5085)的规定,虽然赤泥附液的pH值为12.75,超过12.5的标准,但赤泥浸出液的pH值却2.0~12.5范围内,且污染物(氟化物等),都在标准之下,没有超标,因此可以将赤泥排除在危险废物之外,划为一般工业固体废物。再按照《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(GB18599一2001)的规定判别,赤泥浸出液的pH值在6~9范围之外,赤泥应为第Ⅱ类一般工业固体废物,赤泥库为Ⅱ类作
二.防渗设计
按照《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(GB18599一2001)的规定设i计其环保防渗措施。GB18599标准的第6.2.1条规定:当天然地基的渗透系数大于1.0×10-7c/s时,应当采用天然或人工材料构筑防渗层,防渗层的厚度应相当于渗透系数1.0×10-7cm/s和厚度1.5m的黏土层的防渗性能。
该库区天然基础层不满足渗透系数不大于1.0×10-?cm/s和黏土层厚度不小于1.5m的要求,因此需要采取人工材料进行环保防渗,并按照《土工合成材料应用技术规范》(550290一2014)的规定进行设计。参照《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(GB18599一2001),干堆场的水平防渗结构有单层衬里结构、复合衬里结构和双层衬里结构3种,结合场区现场踏勘情况,同时参考国内同类型赤泥堆场的设计经验,本项目防渗结构设计采用“0.5m黏土保护层十2mm厚HDPE膜”复合衬里防渗结构。
库盆处理
库区位于溶蚀缓丘内,场地地貌单元属构造、剥蚀及岩溶作用形成的低中山缓丘地貌类型,场地内覆盖层分布不连续,基岩露头与覆盖层交错分布,最高点是场地东北部,狮子梁山头海拔826.0m,最低点是下游沟口地段,海拔635.5m,相对高差190.5m。场区内无居民居住,基岩大部分裸露,植被较发育,斜坡地带以灌木为主,仅低谷地带有少量乔木分布。因干堆场采用全库区铺膜防渗,为满足垫层料及HDPE防渗膜的铺设要求,需要对作区进行开挖处理,开挖原则如下:
(1)对整个库区浅层开挖平整处理,对凸出的岩石进行挖除;对不符合要求的覆盖层进行挖除或置换;对有溶沟、溶槽的地方需采用石渣回填、碾压夯实方式进行处理。平整处理后场地要求整体平顺(按等高线曲率半径不小于20控制),坡角原则上不陡于1:.5,不应有明显折坡,岩坡表面起伏高差不应大于20cm。若受地形限制,无法将库区开挖坡角控制在缓于1:2.5,那么需要对陡于1:2.5的边坡区域的铺膜方案进行调整。
(2)耕植土的开挖及回填。库区内若有耕植土,为了避免不均匀沉降造成对防渗膜的拉裂,应对根植土进行挖除,并根据实际地形确定是否需要换填处理。
(3)石崖出露区域开挖及回填。对出露的石崖进行挖除,并对石崖间高低不平的沟槽、陡坎利用开挖料进行碾压回填,使坡面平顺,达到垫层铺设要求。
(4)陡边坡的开挖。对于坡角陡于1:2.5,无法满足垫层铺设及施工要求,对此区域进行削坡处理为主。
本工程的大部分区域地形较陡,坡度大于37°,局部达到50°,若按照1:2.5的坡比控制进行开挖,那么开挖工程量将十分巨大,为此根据实际地形情况,对不同区域采用不同的开挖方式,对于地形较缓的区域,可按1:2.5的坡比进行控制开挖;对于较陡的坡,按1:1的坡比进行开挖,当按1:1进行开挖完成后,无法进行垫层施工,可采用喷射混凝土代替垫层;终了高程746.0m以上的边坡按1:0.5的坡比进行控制开挖并进行喷锚支护处理。库底及边坡平整后,清除植物根系及石块等尖锐物,填凹修凸,再铺设土工膜,确保土工膜与库底基础层接触良好。
边坡防渗系统结构图(单位:mm)
三.土工膜锚固
HDPE膜在库区边缘进行锚固,每间隔15m高差设置锚固平台,宽度为2m,HDPE
膜在库区内的连接通过焊接完成,HDPE膜与混凝土通过HDPE多脚锁进行连接。在两
侧陡峭山坡上铺设土工膜时,用止水橡皮和锚杆将其锚固在边坡上,以防土工膜倒卷下
来。土质边坡和岩质边坡的土工膜锚固结构图分别下图见图1和图2。
图1 土质边坡土工膜锚固结构图(单位:mm) 图2 岩质边坡土工膜锚固结构图