铝土尾矿自重排水联合生石灰固化处理试验研究
本文立足于尾矿库现实问题，响应政府大力治理尾矿库的政策号召，以桂西铝土尾矿库为研究背景，以高含水量的铝土尾矿泥浆为研究对象，研究了铝土尾矿泥浆沉积特性，以加速铝土尾矿泥浆固结为研究目的，提出了一套先掺砂改良表层尾矿泥浆性质，再通过打插排水管利用自重排水固结，最后联合生石灰固化处理的解决方案。针对提出的处理方案，结合拟解决的问题，通过设计相关的模型试验，研究确定了具体的实施参数。在此基础上，设计了逐级加砂堆排与逐级堆排两组模型，进行处理方案试验研究，对比分析了铝土尾矿泥浆逐级堆排沉积、自重排水固结以及生石灰固化反应过程的变化情况，进一步验证了方案实施的具体效果。试验研究主要结论如下: (1)铝土尾矿泥浆浓度越低，泥水分界面下降速率越大，但随着沉降时间的增加，下降速率逐渐变小。沉积稳定后泥水分界面高度与泥浆含泥量密切相关，而与泥浆浓度不直接相关。随着泥浆浓度增大，泥水分离比逐渐增大，沉积接近稳定后，泥水分离比随着泥浆浓度增大呈指数增长关系。 (2)铝土尾矿泥浆泥水分离后形成的沉积泥的平均含水量基本在80％～110％范围内，总体趋势为泥浆浓度越大，则沉积泥的平均含水量越低，且随着沉积时间的增加，沉积泥中水分逐渐被挤出，平均含水量随之降低。 (3)逐级堆排铝土尾矿泥浆沉积形成的尾矿泥含水量、密度、孔隙比、渗透系数、压缩系数以及体积压缩系数等物理参数沿深度方向上均具有不同程度的逐级分段、各级相对独立变化的特性，各物理参数之间存在相互影响的复杂关系，其中含水量对其它物理参数的影响显著。 (4)模拟铝土尾矿库停排期以及停排后部分无积水库面的自然蒸发过程后，沉积柱模型装置底部沉积的铝土尾矿泥沿深度方向的含水量基本在49.5％～85.0％范围内，密度在1.7～2.1g/cm3范围内，孔隙比在0.979～1.994范围内，渗透系数在10-5～10-4cm/s范围内，压缩系数在0.629～1.615范围内，体积压缩系数在0.295～0.690范围内。 (5)确定掺砂改良铝土尾矿泥浆性质的具体参数为:掺砂粒径大小为2.0mm～5.0mm，掺砂比为20％。确定铝土尾矿自重排水固结最佳水平影响范围为400mm，即8倍排水管管径范围，考虑到铝土尾矿库现场实际运用的排水管管径大小在150mm～300mm之间比较合理，故水平影响范围大致在直径1.2m～2.4m内。确定铝土尾矿自重排水固结后生石灰固化影响范围为直径400mm以内，为扩大生石灰固化处理影响范围，建议今后采用生石灰处理铝土尾矿泥时将两者搅拌均匀。确定铝土尾矿生石灰固化处理的最佳时机为当铝土尾矿泥含水量处于60％～70％范围时。 (6)处理方案试验效果良好，处理后铝土尾矿泥含水量明显降低，抗剪强度显著提高，达到了固化目标，验证了方案的可行性。逐级加砂处理对铝土尾矿泥自重排水固结过程影响较大，起到加速排水固结的促进作用，进一步降低了铝土尾矿泥的含水量状态，同时对生石灰固化反应过程的铝土尾矿泥抗剪强度也有一定的增强效果。
铝土尾矿;沉积特性;自重排水;生石灰;固化处理
广西大学
硕士
岩土工程
欧孝夺
2019
中文
TV41
2023-07-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）