山西某赤泥干堆場為自然山谷,四面山體合圍。公司主要生產氧化鋁產品,設計生產規模為氧化鋁110.00×10t/a、赤泥136.96×10t/a,生產工藝為拜耳法。赤泥采用濕法渣漿輸送方式,經壓濾車間壓濾脫水后采用干堆方式進行堆存。該赤泥尾礦庫設計最終堆積頂部標高為746.0m,下游堆積壩分13級臺階堆筑,每級臺階高度為4.0m,共計52.0m,最終堆積頂部標高為722.0m。尾礦干堆場總壩高為98.0m,總庫容為1904.68×10'm3,服務年限為15年。尾礦庫縱剖面圖見下圖。
尾礦庫縱剖面圖
赤泥特性
赤泥的礦物組成主要取決于鋁土礦、石灰等礦物的成分和氧化鋁的生產工藝,拜耳法所排放的赤泥稱為拜耳赤泥,拜耳赤泥的主要成分為鋁硅酸鈉、鋁硅酸鈣、鈦鐵鋁硅酸鈉、鈦酸鈣等。
按照《危險廢物鑒別標準》(GB5085)的要求,用固體廢物浸出液的污染物含量等指標來判別其是否危險廢物,而不用固體廢物本身及其輸送液(附液)的指標來判別。對M《危險廢物鑒別標準。(GB5085)的規定,雖然赤泥附液的pH值為12.75,超過12.5的標準,但赤泥浸出液的pH值卻2.0~12.5范圍內,且污染物(氟化物等),都在標準之下,沒有超標,因此可以將赤泥排除在危險廢物之外,劃為一般工業固體廢物。再按照《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》(GB18599一2001)的規定判別,赤泥浸出液的pH值在6~9范圍之外,赤泥應為第Ⅱ類一般工業固體廢物,赤泥庫為Ⅱ類作
二.防滲設計
按照《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》(GB18599一2001)的規定設i計其環保防滲措施。GB18599標準的第6.2.1條規定:當天然地基的滲透系數大于1.0×10-7c/s時,應當采用天然或人工材料構筑防滲層,防滲層的厚度應相當于滲透系數1.0×10-7cm/s和厚度1.5m的黏土層的防滲性能。
該庫區天然基礎層不滿足滲透系數不大于1.0×10-?cm/s和黏土層厚度不小于1.5m的要求,因此需要采取人工材料進行環保防滲,并按照《土工合成材料應用技術規范》(550290一2014)的規定進行設計。參照《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》(GB18599一2001),干堆場的水平防滲結構有單層襯里結構、復合襯里結構和雙層襯里結構3種,結合場區現場踏勘情況,同時參考國內同類型赤泥堆場的設計經驗,本項目防滲結構設計采用“0.5m黏土保護層十2mm厚HDPE膜”復合襯里防滲結構。
庫盆處理
庫區位于溶蝕緩丘內,場地地貌單元屬構造、剝蝕及巖溶作用形成的低中山緩丘地貌類型,場地內覆蓋層分布不連續,基巖露頭與覆蓋層交錯分布,最高點是場地東北部,獅子梁山頭海拔826.0m,最低點是下游溝口地段,海拔635.5m,相對高差190.5m。場區內無居民居住,基巖大部分裸露,植被較發育,斜坡地帶以灌木為主,僅低谷地帶有少量喬木分布。因干堆場采用全庫區鋪膜防滲,為滿足墊層料及HDPE防滲膜的鋪設要求,需要對作區進行開挖處理,開挖原則如下:
(1)對整個庫區淺層開挖平整處理,對凸出的巖石進行挖除;對不符合要求的覆蓋層進行挖除或置換;對有溶溝、溶槽的地方需采用石渣回填、碾壓夯實方式進行處理。平整處理后場地要求整體平順(按等高線曲率半徑不小于20控制),坡角原則上不陡于1:.5,不應有明顯折坡,巖坡表面起伏高差不應大于20cm。若受地形限制,無法將庫區開挖坡角控制在緩于1:2.5,那么需要對陡于1:2.5的邊坡區域的鋪膜方案進行調整。
(2)耕植土的開挖及回填。庫區內若有耕植土,為了避免不均勻沉降造成對防滲膜的拉裂,應對根植土進行挖除,并根據實際地形確定是否需要換填處理。
(3)石崖出露區域開挖及回填。對出露的石崖進行挖除,并對石崖間高低不平的溝槽、陡坎利用開挖料進行碾壓回填,使坡面平順,達到墊層鋪設要求。
(4)陡邊坡的開挖。對于坡角陡于1:2.5,無法滿足墊層鋪設及施工要求,對此區域進行削坡處理為主。
本工程的大部分區域地形較陡,坡度大于37°,局部達到50°,若按照1:2.5的坡比控制進行開挖,那么開挖工程量將十分巨大,為此根據實際地形情況,對不同區域采用不同的開挖方式,對于地形較緩的區域,可按1:2.5的坡比進行控制開挖;對于較陡的坡,按1:1的坡比進行開挖,當按1:1進行開挖完成后,無法進行墊層施工,可采用噴射混凝土代替墊層;終了高程746.0m以上的邊坡按1:0.5的坡比進行控制開挖并進行噴錨支護處理。庫底及邊坡平整后,清除植物根系及石塊等尖銳物,填凹修凸,再鋪設土工膜,確保土工膜與庫底基礎層接觸良好。
邊坡防滲系統結構圖(單位:mm)
三.土工膜錨固
HDPE膜在庫區邊緣進行錨固,每間隔15m高差設置錨固平臺,寬度為2m,HDPE
膜在庫區內的連接通過焊接完成,HDPE膜與混凝土通過HDPE多腳鎖進行連接。在兩
側陡峭山坡上鋪設土工膜時,用止水橡皮和錨桿將其錨固在邊坡上,以防土工膜倒卷下
來。土質邊坡和巖質邊坡的土工膜錨固結構圖分別下圖見圖1和圖2。
圖1 土質邊坡土工膜錨固結構圖(單位:mm) 圖2 巖質邊坡土工膜錨固結構圖