一種溝谷型幹法赤泥堆場的堆存方法及其排水結構的製作方法

2023-06-07 22:53:46

專利名稱：一種溝谷型幹法赤泥堆場的堆存方法及其排水結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種幹法赤泥堆場的堆存方法及其排水結構，特別涉及一種溝谷型幹法赤泥 堆場的堆存方法及其排水結構，屬於赤泥幹法處置技術領域。
背景技術：
赤泥是氧化鋁生產中產生的廢渣。赤泥除少量可綜合利用外，各氧化鋁廠均需修建專門 的赤泥堆場來堆存赤泥。赤泥的堆存主要有幹法和溼法兩種方式。 一般認為，進入堆場的赤 泥漿含水率在47%以上為溼法，含水率低於47%為幹法。赤泥附鹼一般3 5g/L。所以赤泥附 液的PH值通常在12以上。溼法堆場其堆存狀況類似於水庫，存在浸潤線高、安全和環保風險 較大的缺點，已逐漸被幹法赤泥堆場所取代。
幹法赤泥堆場需要較大的晾曬面積，赤泥漿在堆場進行沉降、分離、乾燥和固結過程， 分離出的赤泥附液(鹼水)返回氧化鋁廠循環使用，赤泥呈固態堆放在赤泥堆場。幹法赤泥 堆場的場址，根據氧化鋁廠周邊的地形、自然條件和土地資源狀況，可以大致分為溝谷型、 坡地型、平地型和盆地型四類。所謂溝谷型，指場址為狹長溝谷，長軸方向邊界高，中間低 的形狀，在山區較常見；在採用幹法堆存的氧化鋁廠中，以平地型堆場較為常見，因為平地 型場址容易滿足幹法堆場對晾曬面積的需求，又可以減少場外雨水匯入堆場。赤泥的幹法堆 存技術首先就是在澳大利亞的幾個平地型堆場發展起來的。我國第一個幹法赤泥堆場廣西平 果氧化鋁廠也採用平地型堆場。
但對於具體的氧化鋁廠，限於廠區周邊自然環境和土地資源狀況，有時無足夠面積的平 地可選用，或雖有平地但一般均為基本農田而不能佔用，有時不得不選擇面積適宜的溝谷型 、坡地型或盆地型等形狀的場地作為幹法赤泥堆場的場址。
幹法赤泥堆場場址的形狀不同，堆存工藝也有很大差異。平地型幹法赤泥堆場的堆存方 法，不能簡單套用到溝谷型赤泥堆場上。平地型堆場在構築一圈初期壩後，用中間壩將堆場 分為若干小區，每個小區均整平為四面高、中間低的形狀，再在小區四周設置布料管，採用 四面布料，中間排水的運行工藝，小區四周同步上升，堆滿後再構築子壩繼續堆存。
在溝谷型場地進行赤泥的幹法堆存，會遇到一些與平地型堆場不同的新的問題
其一，場外雨水的匯水面積較大，影響堆置區赤泥的乾燥固結。
其二，從谷口谷尾的距離較長，且具有一定高差，從谷口堆存至谷尾的使用年限往往在
5 10年以上，在此期間，將有相當面積的防滲膜暴露在空氣中和光照下，存在老化現象， 對防滲膜的性能有一定不利影響。
其三，排水方向單一， 一般是從上遊往下遊排水且管線較長， 一旦失效不易補救。

發明內容
本發明的目的在於，提供一種溝谷型幹法赤泥堆場的堆存方法及其排水結構；本發明針 對溝谷型場地的特點，設置截洪溝和攔洪壩，將溝谷型赤泥堆場的建設分為前後兩期工程， 這樣不僅可以減少赤泥堆場場區外部雨水匯入赤泥堆場及降低防滲膜的老化現象；而且增強
了排水系統的可靠性及赤泥堆場的初期建設投資，可以克服現有技術的不足。
本發明的技術方案， 一種溝谷型幹法赤泥堆場的堆存方法，它包括採用溝谷地形l堆存 赤泥，在採用溝谷地形l堆存赤泥時先需對所選的溝谷地l形按下述方法進行施工
a、 先將所選用來做赤泥堆場的溝谷地形l整平為從溝谷尾向溝谷口傾斜的單坡地形，再 在溝谷地形l堆放赤泥區域的四周修建截洪溝12;
b、 在溝谷口位置建設回水池2和初期壩3;
c、 在溝谷地形1的中部修建攔洪壩4，在攔洪壩4上連接排洪管5，排洪管5的另一端連接 有兩根帶閥門的支管，兩根帶閥門的支管分別與截洪溝12和回水池2連接；
d、 在溝谷口到溝谷尾之間開挖一條集水溝8;然後在初期壩3與攔洪壩4之間的區域鋪設 防滲層IO，在谷口到攔洪壩4之間的集水溝8內放入開有滲水孔的前區集水管9，在前區集水 管9上隔段連接排水井13，並且在前區集水管9四周添埋砂石。
e、 在在初期壩3與攔洪壩4之間的區域內鋪設砂石，構成砂石濾水層ll; 完成上述施工後，打開排洪管5與截洪溝12上的支管閥門，關閉排洪管5與回水池2上的
支管閥門，並從初期壩3開始逐層向溝谷尾堆存赤泥；當逐層堆存的赤泥面高度抵達攔洪壩4 底部時，開始攔洪壩4到溝谷尾區域的後區赤泥堆場施工，其施工修建項目為
f、 在攔洪壩4到溝谷尾之間的堆存赤泥區域鋪設防滲層10;在攔洪壩4到溝谷尾之間的 集水溝8內放入開有滲水孔的後區集水管14，並在後區集水管14上隔段連接排水井13，再在 後區集水管14周圍添埋砂石；
g、 在攔洪壩4到溝谷尾之間的堆存赤泥區域上鋪設砂石，構成砂石濾水層ll;
h、 將後區集水管14與排洪管5相連接，調整與排洪管5連接支管的閥門，使排洪管5與回 水池2相連通。
從初期壩3開始逐層堆存赤泥時，當堆存的赤泥面於與初期壩3相平時，在與初期壩3相 平的赤泥上修建一級子壩，當堆存的赤泥面與一級子壩相平時，在與一級子壩相平的赤泥上 修建二級子壩；三級子壩和n級子壩的修建方式與初期壩、 一級子壩和二級子壩的修建方式 相同。
隔段連接在前區集水管9與後區集水管14上的排水井13的高度從溝谷口到溝谷尾隨地形 的升高逐漸升高，並且第一個排水井13的頂部低於初期壩1頂部0. 5 1米，第二個排水井13 的頂部低於一級子壩頂部O. 5 1米，第三個排水井13的頂部低於二級子壩頂部0. 5 1米，第 四個排水井13的頂部低於三級子壩頂部0. 5 1米，第n-l個排水井13的頂部低於n級子壩頂 部0.5 1米，並且當堆存的赤泥面高度接近集水管13的管口時，需對該集水管13管口進行封 堵。
一種溝谷型幹法赤泥堆場的排水結構，包括用來堆放赤泥的溝谷地形l，在溝谷地形l地 勢低的一端依次設有回水池2和初期壩3，在溝谷地形l用來堆放赤泥區域的四周設有截洪溝 12，在其中部設有攔洪壩4，在攔洪壩4上連接有排洪管5，排洪管5的另一端分為兩個帶閥門 的支管，兩個帶閥門的支管分別與截洪溝12和回水池2連接，並且在溝谷地形l的溝谷口到溝 谷尾之間設有集水溝8，在溝谷地形1及集水溝8上鋪設有防滲層10，並且在集水溝8內還設有 前區集水管9和後區集水管14，前區集水管9與回水池2連接，後區集水管9與排洪管5連接， 在防滲層IO、前區集水管9和後區集水管14上鋪設有砂石濾水層11，並且在前區集水管9和後 區集水管14上隔段連接有排水井13。
攔洪壩4的高度為2 3米。
在前區集水管9和後區集水管14上開設有小孔，並且在前區集水管9和後區集水管14四周 鋪有砂石。
集水井13由直徑為1.5m的鋼管，在鋼管上開設有滲水孔，並且在集水井13上纏繞有濾水 土工布。
砂石濾水層ll的厚度O. 5 0. 8米。
隔段連接在前區集水管9和後區集水管14上的排水井13的高度，從溝谷口到溝谷尾逐漸升高。
與現有技術比較，本發明針對溝谷型幹法赤泥堆場的特點；通過在溝谷型赤泥堆場規劃 的區域邊界修建截洪溝，用截洪溝來攔截赤泥堆置區外部的雨水，解決了現有溝谷型赤泥堆 場場外雨水匯入量大的問題；在溝谷型赤泥堆場中部設置攔洪壩，攔洪壩將溝谷型赤泥堆場 分為前後兩區，並且在攔洪壩上還連接排洪管，這樣在赤泥堆放過程中可以減少進入前區的 雨水量；防洪壩的設計還可對溝谷型赤泥堆場進行分期建設，在後區即將投入使用時再對後 區赤泥堆場進行鋪設防滲膜，可以減少防滲膜暴露在空氣中的時間，防止滲透膜老化。並且
前後區分別使用獨立的集水管排水，增加了排水系統的可靠性；其前期用來排水的排洪管在 後區啟用時作為後區集水管，降低了堆場排水管線的投資；同時，前後區分布建設的方式有 效降低了赤泥堆場的初期建設投資，有利於企業建設。因此本發明是有很好的推廣價值和實 用價值的，能給社會和企業帶來很好的經濟效益。


圖l為本發明的平面布置示意圖； 圖2為本發明的B-B示意圖； 圖3為本發明的A-A示意圖。
具體實施例方式
實施例如圖l、圖2和圖3所示，先將所選用來堆放赤泥的溝谷地形l的整平為從溝谷尾 向溝谷口傾斜的單坡地形，然後，在溝谷地形1的溝谷口修築初期壩3，在溝谷口下遊設置回 水池2;再在溝谷地形1規劃堆放赤泥區域的四周修築截洪溝12;截洪溝12可攔截溝谷地形1 堆置區外的山坡雨水流入赤泥堆存區域；在溝谷口和溝谷尾的中部設置一條攔洪壩4，攔洪 壩4的高度為2 3米；在攔洪壩4底端通一根排洪管5，在排洪管5的另一端通過三通支管連接 有兩根帶閥門的支管，兩根帶閥門的支管分別與回水池2和截洪溝12相連接，其中與回水池2 連接的支管為回水支管6，與截洪溝12連接的支管為排水支管7;在溝谷地形l堆存赤泥區域 的底部，從初期壩1至溝谷尾開挖一條集水溝8，然後在溝谷口到攔洪壩4之間的赤泥堆存區 域及集水溝8的底部和側壁鋪設防滲層10;並在前區的集水溝8的底部放置前區集水管9。前 區集水管9穿過初期壩1接入回水池2;在前區集水管9的上半圓開設若干小孔，用於收集滲水 ，下半圓不開孔，用作流槽，並且在前區集水管9上每相隔一定間距設置若干排水井13，排 水井13採用直徑為l 1.5m的鋼管制成，在鋼管上開設有滲水孔，並且在集水井13上纏繞有 濾水土工布；在修建時集水溝8的寬度比前區集水管9的直徑大1米，深度比前區集水管9的直 徑大O. 5米，並在放置前區集水管9的集水溝8四周回填碎石。在溝谷口到攔洪壩4之間的赤泥 堆存區域上鋪設砂石濾水層ll，砂石濾水層ll厚度為O. 5 0. 8米。
隔段連接在前區集水管9與後區集水管14上的排水井13的高度從溝谷口到溝谷尾隨地形 的升高逐漸升高，並且第一個排水井13的頂部低於初期壩1的頂部0.5 1米，第二個排水井 13的頂部低於一級子壩頂部0. 5 1米，第三個排水井13的頂部低於二級子壩頂部0. 5 1米， 第四個排水井13的頂部低於三級子壩頂部0.5 1米，第n-l個排水井13的頂部低於n級子壩 頂部O. 5 1米，依次類推。
其餘輔助設施與平地赤泥堆場的建設相同，待赤泥堆場的前區建設完畢後即可投入使用
，此時連接在排洪管5上的排水支管7的閥門處於打開狀態，回水支管6上的閥門處於關閉狀 態。堆放赤泥時從初期壩l內開始堆存赤泥，赤泥中的赤泥附液部分蒸發進入大氣，部分沿 赤泥層表面流動，通過濾水土工布進入排水井13，少量通過赤泥層下滲進入砂石濾水層ll， 再由位於集水溝8中間的前區集水管9收集後自流進入回水池2。降雨時，堆置區外部的雨水 由截洪溝12攔截排往附近水體。降落在前區的雨水，由前區排水井12收集後通過前區集水管 9排到回水池2。降落在後期的雨水，在攔洪壩4的攔截下，從排洪管5流出庫外通向截洪溝12 排往附近水體。
當堆存的赤泥面到達第一個排水井13頂部時，用鋼板封堵第一個排水井13的頂部，使用 第二個排水井13排水，依次類推。從初期壩開始堆存赤泥時，當堆存的赤泥於與初期壩3相 平時，在與初期壩3相平的赤泥上修建一級子壩，當堆存的赤泥與一級子壩相平時，在與一 級子壩相平的赤泥上修建二級子壩，三級子壩和n級子壩的修建方式與初期壩、 一級子壩和 二級子壩的修建方式相同。
當赤泥面標高即將到達攔洪壩4的底部時，進行溝谷地形l的後區建設在攔洪壩l到溝 谷尾的堆存區域及後半截集水溝8的底部和側壁鋪設防滲層10，在後區的集水溝8內設置後區 集水管14，後區集水管14與排洪管5相連接，在後區集水管14上每隔一定間距也設置若干排 水井13;在底部防滲層10和集水管14之上鋪設0.5 0.8米厚的砂石濾水層11，此時排洪管5 上的排水支管7上的閥門處於關閉狀態，回水支管6上的閥門處於開啟狀態，上述工程應在赤 泥面到達攔洪壩4頂部前必須建設完畢。
後區赤泥堆場建設完畢後，繼續按前區堆存赤泥的方式堆存赤泥，利用排水井13、砂石 濾水層ll、前區集水管9、後區集水管14等設施將赤泥附液和堆置區內的雨水送到回水池2。 初期壩l的高度、集水溝8的坡度根據地形確定，回水池2、排洪管5、排水井13、前區集水管 9、後區集水管14的直徑根據回水量和雨水量計算確定。
權利要求
1.一種溝谷型幹法赤泥堆場的堆存方法，它包括採用溝谷地形(1)堆存赤泥，其特徵在於在採用溝谷地形(1)堆存赤泥時先需對所選的溝谷地形(1)按下述方法進行施工a、先將所選用來做赤泥堆場的溝谷地形(1)整平為從溝谷尾向溝谷口傾斜的單坡地形，再在溝谷地形(1)堆放赤泥區域的四周修建截洪溝(12)；b、在溝谷口位置建設回水池(2)和初期壩(3)；c、在溝谷地形(1)的中部修建攔洪壩(4)，在攔洪壩(4)上連接排洪管(5)，排洪管(5)的另一端連接有兩根帶閥門的支管，兩根帶閥門的支管分別與截洪溝(12)和回水池(2)連接；d、在溝谷口到溝谷尾之間開挖一條集水溝(8)；然後在初期壩(3)與攔洪壩(4)之間的區域鋪設防滲層(10)，在谷口到攔洪壩(4)之間的集水溝(8)內放入開有滲水孔的前區集水管(9)，在前區集水管(9)上隔段連接排水井(13)，並且在前區集水管(9)四周添埋砂石。e、在在初期壩(3)與攔洪壩(4)之間的區域內鋪設砂石，構成砂石濾水層(11)；完成上述溝谷地形(1)的施工後，打開排洪管(5)與截洪溝(12)上的支管閥門，關閉排洪管(5)與回水池(2)上的支管閥門，並從初期壩(3)開始逐層向溝谷尾堆存赤泥；當逐層堆存的赤泥面高度抵達攔洪壩(4)底部時，開始攔洪壩(4)到溝谷尾區域的後區赤泥堆場施工，其施工修建項目為f、在攔洪壩(4)到溝谷尾之間的堆存赤泥區域鋪設防滲層(10)；在攔洪壩(4)到溝谷尾之間的集水溝(8)內放入開有滲水孔的後區集水管(14)，並在後區集水管(14)上隔段連接排水井(13)，再在後區集水管(14)周圍添埋砂石；g、在攔洪壩(4)到溝谷尾之間的堆存赤泥區域上鋪設砂石，構成砂石濾水層(11)；h、將後區集水管(14)與排洪管(5)相連接，調整與排洪管(5)連接支管的閥門，使排洪管(5)與回水池(2)相連通。
2.根據權利要求l所述的溝谷型幹法赤泥堆場的堆存方法，其特徵在 於從初期壩(3)開始逐層堆存赤泥時，當堆存的赤泥面於與初期壩(3)相平時，在與初 期壩(3)相平的赤泥上修建一級子壩，當堆存的赤泥面與一級子壩相平時，在與一級子壩 相平的赤泥上修建二級子壩；三級子壩和n級子壩的修建方式與初期壩、 一級子壩和二級子 壩的修建方式相同。
3.根據權利要求l所述的溝谷型幹法赤泥堆場的堆存方法，其特徵在 於隔段連接在前區集水管(9)與後區集水管(14)上的排水井(13)的高度從溝谷口到 溝谷尾隨地形的升高逐漸升高，並且第一個排水井(13)的頂部低於初期壩(1)頂部0.5 l米，第二個排水井(13)的頂部低於一級子壩頂部0.5 1米，第三個排水井(13)的頂部 低於二級子壩頂部0.5 1米，第四個排水井(13)的頂部低於三級子壩頂部0.5 1米，第 n-l個排水井(13)的頂部低於n級子壩頂部0.5 1米，並且當堆存的赤泥面高度接近集水 管(13)的管口時，需對該集水管(13)管口進行封堵。
4.一種溝谷型幹法赤泥堆場的排水結構，它包括用來堆放赤泥的溝 谷地形(1)，其特徵在於在溝谷地形(1)地勢低的一端依次設有回水池(2)和初期壩(3) ，在溝谷地形(1)用來堆放赤泥區域的四周設有截洪溝(12)，在其中部設有攔洪壩(4) ，在攔洪壩(4)上連接有排洪管(5)，排洪管(5)的另一端分為兩個帶閥門的支管 ，兩個帶閥門的支管分別與截洪溝(12)和回水池(2)連接，並且在溝谷地形(1)的溝谷 口到溝谷尾之間設有集水溝(8)，在溝谷地形(1)及集水溝(8)上鋪設有防滲層(10)，並且在集水溝(8)內還設有前區集水管(9)和後區集水管(14)，前區集水管(9)與 回水池(2)連接，後區集水管(9)與排洪管(5)連接，在防滲層(10)、前區集水管( 9)和後區集水管(14)上鋪設有砂石濾水層(11)，並且在前區集水管(9)和後區集水管 (14)上隔段連接有排水井(13)。
5.根據權利要求4所述的溝谷型幹法赤泥堆場的排水結構，其特徵在 於攔洪壩(4)的高度為2 3米。
6.根據權利要求4所述的溝谷型幹法赤泥堆場的排水結構，其特徵在 於在前區集水管(9)和後區集水管(14)上開設有小孔，並且在前區集水管(9)和後區 集水管(14)四周設有砂石。
7.根據權利要求4所述的溝谷型幹法赤泥堆場的排水結構，其特徵在 於集水井(13)為直徑l 1.5m的鋼管，在鋼管上開設有滲水孔，並且在集水井(13)上 纏繞有濾水土工布。
8.根據權利要求4所述的溝谷型幹法赤泥堆場的排水結構，其特徵在 於砂石濾水層(11)的厚度O. 5 0.8米。
9.根據權利要求4所述的溝谷型幹法赤泥堆場的排水結構，其特徵在 於隔段連接在前區集水管(9)和後區集水管(14)上的排水井(13)的高度，從溝谷口 到溝谷尾逐漸升高。
全文摘要
本發明公開了一種溝谷型幹法赤泥堆場的堆存方法及其排水結構，通過在溝谷型赤泥堆場規劃的區域邊界修建截洪溝，用截洪溝來攔截赤泥堆置區外部的雨水，解決了現有溝谷型赤泥堆場場外雨水匯入量大的問題；在溝谷型赤泥堆場中部設置攔洪壩，攔洪壩將溝谷型赤泥堆場分為前後兩區，並且在攔洪壩上還連接排洪管，這樣在赤泥堆放過程中可以減少進入前區的雨水量。並且防洪壩的設計可對溝谷型赤泥堆場進行分期建設，在後區即將投入使用時再對後區赤泥堆場進行鋪設防滲膜，可減少防滲膜暴露在空氣中的時間。並且前後區分別使用獨立的集水管排水，增加了排水系統的可靠性；其前期用來排水的排洪管在後區啟用時作為後區集水管，降低了堆場排水管線的投資。
文檔編號C02F11/00GK101353219SQ20071020117
公開日2009年1月28日 申請日期2007年7月25日 優先權日2007年7月25日
發明者李明陽 申請人:貴陽鋁鎂設計研究院