Способ закрепления поверхности хвостохранилищ Советский патент 1982 года по МПК E21F5/06 

1

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для закрепления пылящих поверхностей хвостохранилищ обогатительных фабрик и других песчаных грунтов.

Известен способ обеспыливания и закрепления пылящих поверхностей, заключающийся в обработке их различными вяжущими: цементом, известью, жидким стеклом, хлористым кальцием, битумной эмульсией, смолами, различными органическими полимерами 1 .

Однако известный способ малоэффективен и основан на использовании в больших количествах дефицитных и дорогостоящих реагентов. Кроме того, применение многих из них (органические продукты, соли, битумы и т.д.) приводит к загрязнению грунтовых вод вредными компонентами.

Наиболее близким к изобретению является способ укрепления насыпных грунтов путем увлажнения их раствором хлористого кальция, механического уплотнения и пропитки жидким стеклом 2.

Недостатком этого способа является дороговизна и дефицитность применяемых реагентов, особенно жидкого стекла. Кроме того, при взаимодей10ствии этих компонентов образуется хло ристый натрий, что приводит к загрязнению почвы хлор-ионом.

15

Цель изобретения - повышение эффективности и экономичности закрепления пылящих поверхностей хвостохранилищ.

Цель достигается тем, что хими20ческую обработку поверхности хвостохранилищ проводят продуктами реакции кислоторастворймых алюмосиликатов с фосфорной кислотой или с пульпой сер39t9иокислотного разложения фосфорсодержащего сырья При взаимодействии нефелина с фосфорной кислотой получаются два компонента, обладающих вяжущими своиствами: фосфат алюминия и кремнегель образующие композицию, способную к самостоятельному схватыванию и твердению при обычных условиях. В качестве источника фосфорной кислоты могут быть использованы продукты сернокислотного разложения фосфорсодержащего сырья (фосфориты, апатит). Экстракционную фосфорную кислоту получают путем разложения фосфорсодержащего сырья серной кислотой. При этом получается пульпа, содержащая твердый сульфат кальция и раствор фосфорной кислоты.

Если в пульпу, образовавшуюся при сернокислотной обработке фосфорного сырья, ввести нефелин в количестве, необходимом для связывания фосфорной кислоты, то образуется копозиция, состоящая из трех веществ; фосфата алюминия, кремнегеля и гипса (сульфат кальция), каждое из кото рых в отдельности обладает вяжущими свойствами. В совокупности же вяжущие свойства этих компонентов значительно возрастают. Многие алюмосиликаты, в частности нефелин, очень легко реагируют с кислотами, поэтому закрепление нефелинсо держащих хвостохранилищ может проводиться путем непосредственного увлаж нения поверхностного слоя растворами фосфорной кислоты или пульпой сернокислотного вскрытия фосфорсодержащего сырья. Поверхность нефелинсодержащих хвостов апатитового производства и кварцевых отходов, получающихся при производстве железорудного концентрата, закрепленная предложенным способом, выдерживает нагрузку 4-30 кг/см. Прочность зависит-от концентрации и расхода реагентов на 1 м поверхностиП р и м е р 1. 1 кг нефелинового концентрата, содержащего, вес.%: А12.0з 28,5; 11,0; 6,3; SiOa 43,1; Fe.,0 3,3; прочие 7,6, растворяют в 8,5 л 8, фосфорной кислоты путем перемешивания в реакторе в течение 15 мин. Расход кислоты (72,5 г в пересчете на 100%-ную на 100 г концентрата) принимают равным

уплотненными хвостами аг атитовой флотации из расчета 0 мл пульпы на 1 дм , что равно расходу Н,,РО, 3, г

на 1 дм.

После выдерживании в течение суток на поверхности образуется твердая корка, которую промывают водой. После естественного высыхания измеряют

прочность образовавшейся корки на придавливание с помощью нажимного динамометра. Эта методика применяется для всех приведенных примеров.

Образцы, полученные в данном при4теоретически необходимому для протеканияреакции:ЗСНа.,-ZS Р0, 2 (На,к1 РО,+6А%04+Ь5 itoнl 5 4- - чгде (Na ,K) 25 iO - химическая формула нефелина. В результате получают 8,9 л пульпы. Этой пульпой орошают поверхность, образованную свеженасыпанными и немере, выдерживают нагрузку не менее 6,4 кг/см, П р и м е р 2. Проводят те же операции, что в примере 1. Закреплению подвергают кварцитовые отходы от получения железорудного концентрата Оленегорского горно-обогатительного комбината. Закрепленная поверхность выдерживает нагрузку не менее 5,6 кг/смЧ ПримерЗ. 1кг ковдорского апатитового концентрата, содержащего, вес.: 35,9; СаО 4,98; МдО 4,7; 5102.3,4; прочие 6,2, обрабатывают 3040 мл серной кислоты в течение 60 мин. Расход кислоты принимают равным теоретичёски необходимому для протекания реакции: (Р04)бОНР+10Н SO 10CaSO + +6Н,Р04+НР+Н,0, / где Са (Р(1 ) OHF - химическая форму(0 Ь ла апатита. Получают 3340 мл пульпы, состоящей из 17 -ного раствора НдР-О и взвеси сульфата кальция. Пульпу разбавляют водой до концентрации 8,3, а затем нейтрализуют нефелином до рН 1-3. Полученным продуктом обрабатывают поверхность свеженасыпанных хвостов апатитовой флотации при расходе 40 мл на 1 дм , что рав,но расходу 3,2 г/дм . Закрепленная поверхность выдерживает нагрузку не менее 9,6 кг/см.

Пример . Выполняют операции по примеру 3. Закрепляют кварцевые отходы. Закрепленная поверхность выдерживает нагрузку 8,7 кг/см.

Примерз. Нефелинсодержащие хвосты апатитовой фабрики увлажняют 8, фосфорной кислотой при расходе 50 мл/дм .

Закрепленная поверхность выдерживает нагрузку 5,9 кг/см.

П р и м е р 6о Нефелинсодержащие хвосты апатитовой флотации увлажняют пульпой от сернокислотного разложения апатита, содержащей 8,3 2. фосфорной кислоты. Расход 40 мл/дм . Закрепленная поверхность выдерживает нагрузку 8,3 кг/см .

Пример Проводят те же операции, что и в примере 3, однако пульпу сернокислотного разложения апатита разбавляют водой до концентрации HjP04 ,25. После нейтрализации ее нефелином увлажняют поверхнос Ь хвостов апатитовой флотации при расходе 0 мл/дм, что равно расходу фосфорной кислоты 1,6 г/дм. Закрепленная поверхность выдерживает нагрузку 4,3 кг/см ,

П р и м е р 8. Проводят те же операции, что и в примере 3, однако перед обработкой пульпой поверхность хвостов апатитовой флотации механически уплотняют.

Закрепленная поверхность выдерживает нагрузку 18,7 кг/см .

П р и м е р 9. Закрепляют предварительно уплотненные хвосты апатитовой флотации и кварцевые отходы по примерам 3 и 4 при расходе пульпы 100 (б, г Н,,РО). Закрепленная поверхность выдерживает нагрузку соответственно 29,7 и 2if,8 кг/смЧ

Приведенные примеры подтверждают полную техническую осуществимость и высокую эффективность предложенного способа. Все полученные образцы

имеют прочность, превышащую необходимую (2 кг/см ) для выдерживания ветровой нагрузки.

Применение разработанного способа позволяет избежать необходимости

использования дорогостоящих приводных реагентов, что снижает себестоимость закрепления 1-га пылящих поверхностей в 4 раза. Способ не приводит к вторичному загрязнению окружающей среды, так fcaK единственные образующиеся водорастворимые соединения - фосфаты натрия и калияиспользуются как удобрение, а это способствует биологической рекультивации Xвоетохраиилищ.

Формула изобретения

Способ закрепления поверхности хвостохранилищ, включащий химическую обработку поверхности, о т л и чающийся т ем, что, с целью повышения эффективности и, экономичности закрепления, химическую обработку поверхности проводят продуктами реакции кислоторастворимых алюмосиликатов с фосфорной кислотой или с пульпой сернокислотного разложения фосфорсодержащего сырья.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Таужанская З.А. Стабилизация и рекультивация хвостохранилищ обот гатительных фабрик за рубежом. М., 1976, с. 22.

2.Авторское свидетельство СССР ff if90906, кл. Е 02 D 3/00, 197 (прототип).