国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

鐵礦尾礦庫干灘面揚塵分析及防治措施

2014-12-16 07:15:54朱曙光
安徽建筑大學學報 2014年1期
關(guān)鍵詞:尾砂尾礦庫尾礦

朱曙光, 陶 濤, 田 豐,3

(1.安徽建筑大學環(huán)境與能源工程學院,合肥 230601;2.安徽長之源環(huán)境工程有限公司,合肥 230061;3.污染控制與資源化研究國家重點實驗室,南京大學環(huán)境學院,南京 210046)

尾礦庫是礦山選礦廠生產(chǎn)的必要組成部分。礦石經(jīng)過破碎、磨礦、選別等處理后,剩余的尾礦通常以礦漿狀態(tài)存放在尾礦庫內(nèi)。中國現(xiàn)有11946座尾礦庫,其中設計壩高超過100m的有26座,庫容大于1億m3的有10座[1]。

尾礦庫是環(huán)境空氣污染的來源之一,在礦區(qū)的影響更為顯著。尾礦庫的大量存在對環(huán)境空氣質(zhì)量構(gòu)成了嚴重威脅,其對大氣環(huán)境的污染主要是通過尾礦庫揚塵[2]。由于金屬礦山尾礦顆粒極細,排出的尾礦干燥無覆蓋時,遇大風極易揚塵,人吸入后極易導致呼吸道疾病。因此,亟待對尾礦庫揚塵污染的特點和規(guī)律開展研究,并提出防治對策。

本文以中鋼集團安徽劉塘坊礦業(yè)有限公司霍邱縣劉塘坊鐵礦尾礦庫為例,分析鐵礦尾礦庫干灘揚塵量情況,并提出尾礦庫運行后期及閉庫期揚塵的防治措施。

1 尾礦及尾礦庫基本情況

1.1 尾礦庫及尾礦基本概況

劉塘坊尾礦庫位于選礦廠東南側(cè)約1.5km的低洼地,即荷葉塘尾礦庫。尾礦庫場地地貌單一、地勢平坦,采用平底四周筑壩圍成尾礦庫。壩體為不透水粘土壩,設計壩高8-13m,壩上游坡比1:2、下游坡比1:2.1,壩頂寬3.0-4.0m,內(nèi)、外坡比均為1:2.5。尾礦庫地面標高22.3-23.5m,總庫容約為355.80萬 m3,有效庫容約為320.22萬 m3,匯水面積0.32km2,服務年限13年,屬四等庫。尾礦放礦方法采用多管放礦,采用框架式溢水塔與排水管組合排洪系統(tǒng)。

1.2 鐵礦尾礦砂的粒徑分布

正常情況下,選礦全尾礦部分用于井下充填,部分進入尾礦庫。尾礦入庫尾砂濃度為20%。2013年10月31日的尾礦粒度組成見表1。由表1可知尾礦砂粒徑主要集中在小于0.043mm范圍。

表1 尾礦粉塵粒徑分布分析

1.3 尾礦庫生產(chǎn)工藝

劉塘坊尾礦庫運行流程為修筑尾礦壩、尾礦輸送、尾礦排放、尾礦庫水位控制、水壓和位移監(jiān)測等工藝。尾礦庫運營流程見圖1。

圖1 尾礦庫運營流程

1.4 庫區(qū)所在地氣象特征

(1)風速。全年以東北偏北(NNE)風平均風速(3.3m/s)最大,西南偏南(SSW)風平均風速(2.0m/s)最小,最大月平均風速為 6 月西北(NW)風(4.8m/s),最小月平均風速為9、10月西南偏南(SSW)風(1.3m/s)方向。

(2)風向和風頻?;羟窨h全年主導風向E,出現(xiàn)頻率11.5%,次主導風向為SE,出現(xiàn)頻率10.78%,靜風出現(xiàn)頻率7.35%。一月(代表冬季)主導風向NE,出現(xiàn)頻率10.19%,次主導風向E,出現(xiàn)頻率9.87%,靜風出現(xiàn)頻率8.09%;四月(代表春季)主導風向SE,出現(xiàn)頻率14.17%,次主導風向E,出現(xiàn)頻率12.00%,靜風出現(xiàn)頻率7.00%;七月(代表夏季)主導風向S,出現(xiàn)頻率15.35%,次主導風向SE,出現(xiàn)頻率15.02%,靜風出現(xiàn)頻率7.43%;十月(代表秋季)主導風向E,出現(xiàn)頻率11.00%,次主導風向SE,出現(xiàn)頻率10.36%,靜風出現(xiàn)頻率10.52%。

(3)大氣穩(wěn)定度?;羟窨h全年各級大氣穩(wěn)定度中,D類穩(wěn)定度出現(xiàn)的頻率最高,全年出現(xiàn)頻率為53.95%,E類穩(wěn)定度次之,全年出現(xiàn)頻率17.89%,其它各類穩(wěn)定度出現(xiàn)的頻率相對較小。

(4)壩面風速計算。鐵礦尾礦庫在尾礦庫運行后期及閉庫期會出現(xiàn)尾砂干灘面?;羟窨h月平均風速最大值為4.8m/s,劉塘坊尾礦庫距地面高度為13m,考慮到風速隨高度的增加而增加,按地面最大風速計算尾礦庫壩面風速,計算公式如下:

式中,u1、u——已知高度和所求高度z的風速;m/s

z1、z——已知高度和所求高度;m

m——常數(shù),根據(jù)不同穩(wěn)定度確定,按照D類穩(wěn)定度確定為0.25。

經(jīng)計算,地面最大的東北偏北(NNE)風平均風速為3.3m/s,則尾礦庫壩面風速為3.52m/s。按地面最大月平均風速4.8m/s計算,則尾礦庫壩面風速達5.13m/s。

2 實驗材料與方法

2.1 粉塵樣品的選取

劉塘坊尾礦庫區(qū)中的尾礦是以泥漿方式堆存的,庫內(nèi)設有沉積干灘,灘面是由干燥尾礦形成的,塵樣取自尾礦庫表層和尾礦排口。

2.2 實驗設備與方法

實驗設備主要有風機、調(diào)速器、蜂窩器、測風儀,天平、粉塵采集器。實驗風速的測定采用AR816風速計。風速調(diào)節(jié)范圍為0-7m/s,并配有調(diào)速器,可實現(xiàn)無級變速。

尾礦揚塵實驗的斷面尺寸為0.6×0.6×4.8m3。尾礦粉塵量由KC-6120大氣采樣器捕捉,其稱重天平為CP2250電子分析天平,最大稱重40g,精度為0.01mg。尾礦塵樣實驗前后的質(zhì)量變化均扣除含水率的影響。每組揚塵實驗均重復3次。

3 實驗結(jié)果與分析

3.1 尾礦塵樣粒徑分析

將取自尾礦排放口的尾砂與庫區(qū)表層的硬化尾砂進行粒徑分析,結(jié)果見圖2所示。

圖2 排放口尾砂與硬化表層尾砂粒徑比較

由圖2可知,尾礦排口大于0.074mm粒徑的尾砂占67.24%。取自硬化后的庫區(qū)表面塵樣中,大于0.074mm粒徑的尾砂下降到63.45%。對小于0.030mm粒徑的兩種尾砂,庫區(qū)表面的占14.72%,而排口的占10.01%。這說明了尾礦排口的尾砂中大粒徑的比重高于庫區(qū)表面樣塵中的比重。相反的是排口的小粒徑比重要低于庫區(qū)表面塵樣中的比重。

分析可知,取自尾礦排放口的尾砂為泥漿形態(tài)。排口尾砂經(jīng)過液相充分混合,不同粒徑的尾砂呈均質(zhì)狀態(tài)。自然沉淀后的庫區(qū)塵樣在重力作用下,粗大顆粒沉降較快,細小顆粒沉降較慢。這造成了小粒徑的集中在表層分布,而大粒徑多分布在下層。庫區(qū)表面的塵樣趨于小粒徑富集區(qū)域,造成了尾砂粒徑的差異。

3.2 尾礦塵樣含水率變化分析

將取回的尾礦塵樣自然靜置,可以得出其含水率的變化規(guī)律,具體如圖3所示。

圖3 尾砂含水率變化

在自然蒸發(fā)狀態(tài),根據(jù)蒸發(fā)時間的不同,可以得到不同含水率的塵樣。尾砂含水率在前5h下降較快,經(jīng)24h的自然蒸發(fā),其含水率由原來的13.68%下降到0.15%左右;時間越長其含水率越低,但基本穩(wěn)定在0.11%左右。

3.3 尾砂含水率對實驗風速的影響

將尾礦粉塵制成泥漿置于容器中,均勻攪拌后,靜置沉淀,然后吸走上層的水分,再讓其自然蒸發(fā),根據(jù)蒸發(fā)時間的不同,得到不同含水率的塵樣。在不同實驗風速條件下,獲得其起塵量數(shù)據(jù),具體見表2。

表2 不同含水率塵樣的吹風實驗結(jié)果

在尾砂泥漿混合沉淀過程中,尾砂受重力和浮力的作用,粗大顆粒沉降較快,細小顆粒沉降較慢,凝成一整塊,表面結(jié)殼且平坦光滑。在不同含水率條件下,大顆粒比表面積小,顆粒之間的吸附作用小,含水量的提高不會促成更大顆粒的出現(xiàn);而細小顆粒會因含水量的增加而凝聚成較大的顆粒,其起動風速則反映了更大粒徑的物理行為。實驗結(jié)果表明:起動風速不僅與粒徑有關(guān),而且與含水率有關(guān)。含水率的提高,尾砂的起動風速也相應地增加。

3.4 尾礦起塵量與實驗風速的關(guān)系

采用自然干燥狀態(tài)庫區(qū)表面粉塵進行實驗。經(jīng)測試,實驗用尾砂的含水率為0.11%。試驗中,分別使用了3.0、4.0、5.0、5.1、5.2、5.5m/s實驗風速,得出起塵量與實驗風速關(guān)系如表3:

表3 不同實驗風速與起塵量關(guān)系

由表3的結(jié)果可以看出,實驗風速為3.0m/s時,實驗起塵量較少,為0.1620g/h。隨著風速的增加,起塵量也逐步變大。風速達5.5m/s時,起塵量增加到0.4860g/h。

4 揚塵防治措施

鐵礦尾礦粉塵中的細塵和極細塵比重較高,水分蒸發(fā)后,沉積干灘表面的細小粉塵凝聚而結(jié)殼,因此對干灘表面起到抑制揚塵的作用。經(jīng)過長期的日照和風蝕,粉塵的含水量逐漸下降,從而導致結(jié)殼的干灘表面破壞,進而在風力的作用下發(fā)生起塵。

因為尾礦庫的干灘面積大,揚塵影響范圍廣,所以需要采取適當措施,確保減小對周圍環(huán)境空氣的影響。

4.1 運營期尾礦庫的治理措施

(1)采取多管放礦工藝,即采用多管小流量分散放礦的方式將尾礦均勻排入庫區(qū)。均勻排放的尾砂在各分區(qū)范圍內(nèi)可形成表面覆蓋較細粒級的尾礦層。在重力沉淀和自然蒸發(fā)作用下,尾砂可干化形成致密的表皮層,具有較好的抗風蝕能力[3]。致密表層不僅有利于短期的防塵,而且有利于長期固定尾礦庫的表面。

(2)建造專用灑水管網(wǎng),通過專用灑水系統(tǒng)增加尾礦砂的含水率。增加含水率的情況下,尾砂的粘滯性增加,團聚作用加強,因而加大了粉塵的起動風速值[4]。這是減少揚塵污染的一種常用方法。

(3)使用粉塵覆蓋劑,通過高分子聚合物和微細粉塵保持著特殊的浸透力和結(jié)合力,在粉塵表面形成硬化層[5]。硬化層不僅能夠抑制風蝕作用,而且有利于植物的生長。粉塵覆蓋劑使用的關(guān)鍵是如何控制在不同運營時期的動態(tài)表面的控制;過于頻繁地使用會造成費用的增加。而在極端天氣情況下使用,有利于揚塵的控制。這是治理尾礦庫干灘產(chǎn)生揚塵的有效新技術(shù)。

4.2 閉庫期尾礦庫的治理措施

(1)在庫區(qū)覆蓋一層厚度適當?shù)膹U碎石塊,使風不能直接作用于細粒的尾砂上,從而減輕以致消除塵砂被卷揚吹蝕[6]。

(2)在干灘面上綠化。一種是在尾砂表面覆蓋一層厚度適宜的土壤,然后再種植植物;另一方法是直接在尾礦砂上種植植物。此外,可以在壩體外坡面覆土植草,以達到防塵和固砂作用。

(3)不僅要對尾礦庫采取科學的管理措施,而且要用科學的方法實現(xiàn)其資源化、再利用化,達到解決污染源的目的。

5 結(jié)論

(1)霍邱縣劉塘坊鐵礦尾礦粒徑主要集中在小于0.043mm范圍。當尾礦泥漿水分蒸發(fā)沉積后,沉積干灘表面細小粉塵因凝聚而結(jié)殼,對于尾礦揚塵有一定的抑制作用。

(2)揚塵實驗證明,隨著實驗風速的增大,自然干燥狀態(tài)下的塵樣的起塵量也在增加。因此,尾礦庫需要關(guān)注在大風天氣的揚塵污染問題。

(3)在尾礦庫運營期,優(yōu)化均勻放礦工藝,減少表層擾動,同時配備必要的灑水管網(wǎng),有利于揚塵污染的防治;尾礦庫閉后及時復墾,并能確保尾礦干灘表面形成一定厚度的密實表皮層或覆蓋層,就能夠防止干灘揚塵可能對環(huán)境空氣的污染。

1 徐潔,錢柏青,孔祥龍.老鴉嶺水庫型尾礦庫后期干灘面揚塵分析及防治措施 [J].有色金屬工程,2013,3(4):45-48.

2 張鴻雁,王元,陳祥芬.鐵礦尾礦庫區(qū)粉塵污染源強研究 [J].西安建筑科技大學學報,1998,30(4):396-398.

3 黃燕.金屬尾礦庫揚塵影響分析及污染防治措施建議——以金礦尾礦庫為例[J].化學工程與裝備,2009,7:218-219,160.

4 吳正.風沙地貌學[M].北京:科學出版社,1987:38-39.

5 李榮海,于淼,朱萬剛,等.尾礦庫揚塵綜合治理措施研究[J].金屬礦山,2011,415(1):142-146.

6 汪晴珠,許宏林.黃金選廠尾礦治理問題的探討[J].國外金屬礦選礦,1996,(3):31-33.

猜你喜歡
尾砂尾礦庫尾礦
尾礦庫空間信息提取與形變監(jiān)測應用
尾砂模袋充填試驗研究
尾礦庫的環(huán)保防滲設計分析
云南化工(2021年5期)2021-12-21 07:41:42
基于視覺識別的浮選尾礦在線測灰儀的應用
筑牢尾礦庫安全防線
勞動保護(2018年8期)2018-09-12 01:16:22
鐵尾礦資源的研究與應用
江西建材(2018年4期)2018-04-10 12:36:50
雅礦尾砂可選性實驗研究
新疆鋼鐵(2015年2期)2015-11-07 03:27:52
新型尾砂膠結(jié)劑膠結(jié)分級尾砂充填體強度研究
基于IDL的尾礦識別系統(tǒng)開發(fā)與應用
金屬礦山(2013年6期)2013-03-11 16:53:59
上向分段廢石尾砂膠結(jié)充填采礦法在廣山鐵礦的應用
金屬礦山(2013年6期)2013-03-11 16:53:51
获嘉县| 康保县| 林周县| 镇宁| 麻栗坡县| 普宁市| 石首市| 白城市| 仲巴县| 招远市| 阿克苏市| 全椒县| 深水埗区| 东山县| 广安市| 大埔区| 卓尼县| 景德镇市| 邻水| 增城市| 凤山县| 通江县| 长宁县| 南丰县| 洮南市| 平乡县| 阿鲁科尔沁旗| 聂荣县| 新郑市| 徐州市| 镇赉县| 哈巴河县| 武宁县| 尼勒克县| 汝南县| 陇南市| 乌拉特中旗| 塔城市| 新民市| 沈阳市| 农安县|