黏土颗粒表面电性对尾矿泥浆沉降的影响机制

为了探究尾矿泥浆长期处于可流动状态的危险性,以中国铝业广西分公司铝土尾矿为研究对象,通过调节pH值改变颗粒表面电性,结合不同盐溶液下的观察,探究了尾矿泥浆的沉降特性。结果显示:随着pH值的增加,Na^(+)环境下的Zeta电位由正转负;在高pH值和Ca^(2+)浓度大于0.1 mol/L的条件下,Ca^(2+)选择性吸附作用增强,导致表面的质子化和去质子化作用面积减小;在pH=PZC_(edge)=5时,絮凝沉降速率与沉降稳定孔隙比达到最小值。综合分析表明,在pH=5、Ca^(2+)浓度为2.0 mol/L时,尾矿泥浆的最终沉降量最大,沉降效果最佳。因此,调节pH值并结合适当的盐溶液,可有效提高尾矿泥浆的沉降速率,减少潜在的安全风险。

铝土尾矿泥浆逐级加砂堆排联合生石灰排水固化处理模型试验研究

为加快铝土尾矿泥浆的排水固结进程,提出一种在库区增设横竖向排水途径并联合生石灰固化的方法。通过增加排水路径和砂层的压载作用,使尾矿泥在较短时间内达到较好排水固结效果,并通过添加生石灰进一步增强尾矿泥的固化程度。本文通过开展模型试验,分析加砂与否模型中尾矿泥浆排水固结过程中各阶段的孔隙水压力、体积含水量和沿深度变化含水量等参数的变化特点,得出以下结论:加砂层对尾矿泥自重排水固结效果有较明显的提高;在自重排水稳定后和添加生石灰处理后,加砂堆排模型较堆排模型的尾矿泥平均含水量分别减少19.9%、14.6%,且沿深度范围内含水率分布更为均匀;同时发现加砂对生石灰固化尾矿泥的强度增长有促进作用。本研究可为铝土尾矿泥浆加砂堆排联合生石灰排水固化的工程实际应用提供一定的参考依据。

尾矿泥浆沉降的微细观机制研究

由于堆存于尾矿库中的尾矿泥浆长期处于流动状态,是重大的危险源。因此针对尾矿泥浆进行了一系列沉降试验,利用Malvern-3000激光粒度仪对其沉降过程进行粒度分析,试样沉降稳定后进行了核磁共振(NMR)试验。结果表明,盐溶液增加了尾矿泥浆的絮凝和阻碍沉降阶段的持续时间,降低尾矿泥浆的初始平均沉降速度,尾矿泥浆在盐溶液中的稳定孔隙比小于在蒸馏水中的稳定孔隙比。激光粒度分析结果表明,在相互阻碍沉降阶段,随盐溶液中阳离子浓度增加,尾矿泥浆絮凝体直径变小。核磁共振试验结果表明,在盐溶液中的沉降稳定阶段,尾矿泥浆的结合水向自由水转变,对尾矿泥浆的沉降过程存在影响。可以考虑通过添加阳离子对絮凝剂继续改性,增加洗矿过程中的工作效率,加速尾矿泥浆在尾矿库中的自固结速度。

尾矿浆替代粉煤灰合成泡沫地聚合物以高效去除重金属污染物:行为和机理研究

本研究旨在以铝土矿开采的副产品尾矿泥浆合成多孔地聚合物,以用作地下水修复的材料。研究了液固比、发泡剂和稳泡剂掺量等因素对地聚合物孔隙结构和吸附性能的影响。通过批量实验和微观表征评估地聚合物对二元重金属(Pb和Cu)的吸附能力和作用机理。结果表明,调整发泡行为可得到孔隙率为81.4%、连通性为17.2%、吸水率为122.9%的多孔地聚合物。封闭孔隙和毛细管的存在降低了重金属的去除性能。优化发泡行为可通过改善孔隙连通性,进而将重金属的吸附能力从7.49 mg/g提高到24.95 mg/g。重金属的主要去除机理包括物理封装、重金属离子与—OH的化学沉淀以及T(Si,Al)—O—M(Pb,Cu)键的形成。基于尾矿浆的多孔地聚合物表现出卓越的重金属去除性能,在修复矿山污染地下水方面具有巨大潜力。

岩溶区铝土矿尾矿泥浆自重固结模型试验研究

根据广西平果铝岩溶堆积型铝土矿尾矿泥浆堆场排放及填筑特点,设计一尺寸为1 000 mm(长)×1 000 mm(宽)×600 mm(高)试验箱模拟尾矿泥浆的排放固结过程,并分别进行了第一、二、三层(层高200mm)泥浆的排放试验,以研究广西平果铝尾矿泥浆距离中央排水管不同位置的表层、各不同深度沉降及排水量与时间的关系,以及各层之间沉降和排水相互影响。试验结果表明,各层泥浆的表层及分层沉降趋势基本一致,沉降量较均匀,三层泥浆稳定后总沉降量为110 mm,占总高度的18.3%;而单独堆填第一层泥浆时排水量最大,占泥浆总量的6.02%,随着后期第二层、第三层泥浆的堆填排水量逐级递减,分别占泥浆总量的5.87%,4.22%。相邻泥浆层间沉降及排水量影响较大,隔层影响较小。

桂西铝土尾矿泥浆自重排水固结联合生石灰固化处理参数选取分析

为加快尾矿泥浆的固结,提出自重排水固结联合生石灰固化处理方法。通过开展模型试验,分析尾矿泥浆体积含水量、土压力、孔隙水压力、含水量等参数的变化,综合评定得出排水管桩水平最佳影响范围,确定生石灰添加时机,并揭示生石灰固化机理。结果显示,直径为400 mm模型中的泥浆在自重排水作用下体积含水量、平均含水量降幅均较大,联合生石灰固化后体积含水量下降显著且十字剪切强度较大。由此推测铝土尾矿自重排水联合生石灰固化试验最佳水平影响范围为8倍排水管管径,在尾矿泥浆含水量为60%~70%时加入生石灰,其固化效果最好,且生石灰消解作用降低泥浆含水量是固化作用的关键。研究结果可为桂西地区工程实际应用自重排水联合生石灰固化技术时对排水管桩布置和添加生石灰时机的选取提供依据。

降雨蒸发作用下掺砂改良铝土尾矿泥浆试验研究

针对铝土尾矿泥浆自身具有高含水量、低渗透性、高压缩性、高液限等不良性质且堆存易受降雨蒸发共同影响的缺点,开展了室内掺砂改良铝土尾矿泥浆研究。通过对不同粒径及掺砂比的改良铝土尾矿泥浆经历蒸发、降雨作用后泥浆裂缝发展、吸湿现象及抗剪强度结果进行分析,并通过分析掺砂后铝土尾矿泥浆性质改良情况,以确定最佳的掺砂参数。研究结果表明:铝土尾矿泥浆蒸发量变化规律与裂缝发展相互促进,中砂组20%组别的铝土尾矿泥浆蒸发量大,同时裂缝发展程度最高;掺砂比在0%~30%范围内,泥浆内摩擦角随着掺砂比的增大而逐渐增长;在0%~20%范围内,掺砂铝土尾矿泥的凝聚力明显提高,而掺砂比超过该值后凝聚力下降。综合认为掺砂粒径为2.0~5.0 mm,掺砂比为20%最佳,研究结果为掺砂改良铝土尾矿泥浆工程实际运用提供了参数支持。

深色有机掺合料加快尾矿泥浆排水蒸发研究

针对高含水率尾矿泥浆对坝体产生危害以及污染环境等问题,通过添加深色有机物掺合料改变泥浆表面对太阳辐射量的吸收来提高尾矿泥浆蒸发速率,实现加快尾矿泥浆蒸发固结的目的。选取木炭屑、草木灰2种常见的深色有机物作为掺合料,通过理论分析和试验观测对比天然尾矿泥浆表面水分蒸发固结过程发现:木炭屑和草木灰均能提高尾矿泥浆蒸发速率,比不加掺合料的天然泥浆蒸发完成时间分别提前了32 h和24 h,同时减少了残余含水率18.8%和16.5%;木炭屑和草木灰在尾矿泥浆表面吸收更多的太阳辐射,其底部温度比天然泥浆样品高出8~12℃,从而促进泥浆的水分蒸发。深色有机掺合料能提高尾矿泥浆的固结程度,大大降低尾矿泥浆流动性,从而提高尾矿库的安全性能,是一种潜在的绿色环保尾矿泥浆排水方法。

尾矿泥浆沉淀池原位就地深层全固化施工技术

原位就地深层固化是一种新兴先进的施工技术。通过江苏南京市文靖西路跨秦淮河大桥尾矿泥浆池原位深层全固化处理,掌握了尾矿泥浆原位就地深层全固化的施工工艺,施工配合比设计、施工设备的配置及其施工方法。实践证明,软弱淤泥原位就地深层全固化施工方便,成本低。尾矿泥浆沉淀池泥浆原位就地深层全固化施工,就地取材、节约资源和保护环境,是一种绿色环保施工方法。

立式砂仓絮凝浓缩泥浆技术研究与应用

在不另建浓密池的情况下，利用立式砂仓直接进行尾泥浆快速絮凝浓缩。试验中，针对矿山尾泥浆的特性，寻求最适用的絮凝剂和尾泥浆各种浓度下的最佳用量。生产应用中，立式砂仓上部溢流水清澈，底流浓度达到设计要求。工艺技术新颖、投资省，具推广价值。

大型铝土排泥库堆石坝地震动力响应分析

排泥库是一种具有高势能的人造泥石流危险源,一旦发生溃坝,将对下游群众生命财产安全造成重大威胁,而地震灾害是尾矿坝事故的第二大元凶。采用ADINA有限元软件建立考虑坝库作用动力响应分析计算模型,探究尾矿泥浆物理性质、排放量和坝体尺寸对排泥库堆石坝的动力响应影响规律。结果表明,坝顶位移峰值随着尾矿泥浆含水量下降呈近似线性降低规律,含水量在120%~80%下降时,位移峰值的降幅明显增大;随着尾矿泥浆排放高度的增加,坝体加速度减小而位移峰值增加,当尾矿泥浆排放液面高于0.4倍坝高时,坝顶位移峰值增幅变大。随着坝体坡比、坝高、坝顶宽度的增加,坝体的加速度峰值减小,位移峰值增加,当坝体高度大于44 m时,坝顶位移峰值增幅明显增大。研究成果可为排泥库堆石坝动力稳定性分析和抗震设计提供理论指导。

大型铝土排泥库混凝土坝动力计算模型及地震响应分析

混凝土重力坝是桂西大型铝土排泥库的主要坝型,本文建立了考虑坝库作用的排泥库混凝土坝地震动力响应计算模型,采用ADINA有限元软件对比分析了排泥库坝库作用模型与附加质量模型动力计算结果,并揭示了尾矿泥浆含水量和排放量对混凝土坝动力响应的影响规律.结果表明,采用坝库作用模型计算得到的排泥库混凝土坝加速度和位移峰值较附加质量模型要小,更接近实际地震作用情况;上游坝面加速度和位移峰值均沿坝面高程方向增加,最大值出现在坝顶;坝顶位移峰值随尾矿泥浆含水量下降呈近似线性规律减小,含水量在80%~120%范围内下降时,峰值降幅约为含水量处于120%~200%时的2倍;坝体加速度和位移峰值随尾矿泥浆排放量增加而增大,当尾矿泥浆堆排高度大于0.8倍坝高时,坝顶位移峰值增幅变大.研究成果可为类似排泥库混凝土坝动力稳定性分析提供技术支持.