Способ закрепления поверхности хвостохранилищ

 

Союз Советских

Социапистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 949205 (5 l ) Д опол и и тел ь мое к а вт. с вид- ву (22) Заявлено 04, 12. 80 (21) 3212493/22-03 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 07. 08. 82. Бюллетень, пв 29

Дата опубликования описания 07. 08. 82 (51) М. Кл.

Е 21 F 5/06 ооударственный комитет

СССР по долам нвооретеннй н открытий (53) УДК 622.807 (088.8) (. .:i

В. И.Захаров, А. П. Зосин, В. А. Мат ветав и Н. Г. Коновалова

\ (72) Авторы изобретения

Институт химии и технологии редки и минерального сырья Кольского фил (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ .ХВОСТОХРАНИЛИЦ1

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, из вестью, жидким стеклом, хлористым кальцием, битумной эмульсией, смолами, различными органическими полимерами 11 ).

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 раст вором хлористого кальция, меха5 нического уплотнения и пропитки жидким ст екл ом (2 ).

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

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

Цель достигается тем, что химии ческую обработку поверхности хвостохранилищ проводят продуктами реакции кислоторастворимых алюмосиликатов с фосфорной кислотой или с пульпой сер3 94920 нокислотного разложения фосфорсодержащего сырья.

При взаимодействии нефелина с фосфорной кислотой получаются два компонента, оЬладающих вяжущими свойствами: фосфат алюминия и кремнегель, образующие композицию, способную к самостоятельному схватыванию и TBGp дению при обычных условиях.

В качестве источника фосфорной 1о кислоты могут быть использованы продукты сернокислотного разложения фосфорсодержащего сырья (фосфориты, апатит). Экстракционную фосфорную кислоту получают путем разложения фасфорсодерн<ащего сырья серной кислотой. При этом получается пульпа, содержащая твердый сульфат кальция и раствор фосфорной кислоты.

Если в пульпу, оЬразовавшуюся при сернокислотной обработке фосфорного сырья, ввести нефелин в количестве, необходимом для связывания фосфорной кислоты, то образуется композиция, состоящая из трех веществ: фосфата алюминия, кремнегеля и гипса (сульфат кальция), каждое из которых в отдельности обладает вяжущими свойствами. В совокупности же вяжущие свойства этих компонентов значительно возрастают.

Многие алюмосиликаты, в частности нефег<ин, очень легко реагируют с кислотами, поэтому закрепление нефелинсодер>«ащих хвостохранилищ может проводиться путем непосредственного увлажнения поверхностного слоя растворами фоСфорной кислоты или пульпой сернокислотного вскрытия фосфорсодержащего сырья, 40

Поверхность нефелинсодержащих хвостов апатитового производства и кварцевых отходов, получающихся при производстве железорудного концентрата, 45 закрепленная предложенным способам, выдерживает нагрузку 4-30 кг/см

2.

Прочность зависит от концентрации и расхода реагентов на 1 м поверхности, 5<>

Пример 1. 1 кг нефелинового концентрата, содержащего, вес. у:

0 28 9 l1а 0 11,0 К>0 6 3 S l Oz

43„1; Ре 0 3,5; прочие 7,6, растворяют в 8,g л 8,93-ной фосфорной ки" слоты путем геремешивания в реакторе в течение 19 мин. Расход кислоты (72, г в пересчете на 100"6-ную на

100 г концентрата) принимают равным

5 4 теоретически неоЬходимому для протекания реакции:

3(Na,К) О. А1 О 2SiU +8H РО

=2 (Na, K)> РО +6А1PO +6S i (ОН) где (Na>К) О.Al О 2510 - химическая формула нефелина.

В результате получают 8,9 л пульпы. Этой пульпой орошают поверхность, образованную свеженасыпанными и неуплотненными хвостами а< атитовой флотации из расчета 40 мл пульпы на

1 дм, что равно расходу Н РО 3,4 г на 1дм

После выдерживания 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 примере, выдерживают нагрузку не менее

6,4 кг/см .

Пример 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/см .

Пример 3. 1 кг ковдорского апатит ового концентрата, содержащего вес.у: Р 05 35,9; СаО 4,98; Mg0

4,7; S iО> 3,4; прочие 6,2, обраЬатывают 3040 мл 30 6-ной серной кислоты в течение 60 мин.

Расход кислоты принимают равным теоретически необходимому для про-! текания реакции:

Са<о(РО )6 OHF+10H SO =10CaSO +

+6н Р04+нг+н о, где Са (PO ) OHF - химическая форму 10 > 6 ла апатита.

Получают 3340 мл пульпы, состоящей из 174-ного раствора НзРО> и взвеси сульфата кальция. Пульпу разбавляют водой до концентрации Н РО>

8,341 а затем нейтрализуют нефелином до рН 1-3. Полученным продуктом обрабатывают поверхность свеженасыпанных хвостов апатитовой флотации при расходе 40 мл на 1 дм, что равно расходу Н Р0,1 3,2 г/дм . Закрепленная поверхность выдерживает нагрузку не менее 9,6 кг/см .

5 9492

Пример 4. Выполняют операции по примеру 3. Закрепляют кварцевые отходы. Закрепленная поверхность выдерживает нагрузку 8,7 кг/см .

П р и и е р 5. Нефелинсодержащие хвосты апатитовой фабрики увлажняют

8,5t-ной фосфорной кислотой при расходе 50 млlдм

Закрепленная поверхность выдерживает нагрузку 5,9 кг/см

Пример 6. Нефелинсодержащие хвосты апатитовой флотации увлажняют пульпой от сернокислотного разложения апатита, содержащей 8,3 фосфорной кислоты. Расход 40 мл/дм

Закрепленная поверхность выдерживает нагрузку 8,3 кг/см

Пример 7. Проводят те же операции, что и в примере 3, однако пульпу сернокислотного разложения го апатита разбавляют водой до концентрации H>РО,1 4,25>. После нейтрализации ее нефелином увлажняют поверхность хвостов апатитовой флотации при расходе 40 мл/дм2, что равно рас- 2 ходу фосфорной кислоты 1,6 г/дм .

Закрепленная поверхност ь выдержи вает нагрузку 4 3 кг/см

Пример 8. Проводят те же операции, что и в примере 3, однако пе30 ред обработкой пульпой поверхность хвостов апатитовой флотации механически уплотняют.

Закрепленная поверхность выдерживает нагруз ку 18, 7 кгlсм .

Пример 9. Закрепляют предварительно уплотненные хвосты апатитовой флотации и кварцевые отходы по примерам 3 и 4 при расходе пульпы

100 мл/дм (6,4 г Н РО ) .

Закрепленная поверхность выдерживает нагрузку соответственно 29,7 и

24,8 кг/см -.

Приведенные примеры подтверждают полную техническую осуществимость и высокую эффективность предложенного способа. Все полученные образцы имеют прочность превышающую необ1 ходимую (2 кг/см ) для выдерживания ветровой нагрузки.

Применение разработанного способа позволяет избежать необходимости использования дорогостоящих привозных реагентов, что снижает себестоимость закрепления 1-га пылящих поверхностей в 4 раза. Способ не приводит к вторичному загрязнению окружающей среды, так как единственные образующиеся водорастворимые соединения - фосфаты натрия и калияи пользуются как удобрение, а это способствует биологической рекульт и в ац и и х вост охр а н ил ищ.

Формула изобретения

Способ закрепления поверхности хвостохранилищ, включающий химичес" кую обработку поверхности, о т л ич а ю шийся т ем, что, с целью повышения эффективности и, экономичности закрепления, химическую обработку поверхности проводят продуктами реакции кислоторастворимых алюмосиликатов с фосфорной кислотой ипи с пульпой сернокислотного разложения фосфорсодержащего сырья.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Таужанская З.А. Стабилизация и рекультивация хвостохранилищ обо-,. гатительных фабрик за рубежом. И., 1976 с. 22.

2. Авторское свидетельство СССР 1 490906, кл. Е 02 0 3/00, 1974 (прототип).

Составитель И.федяева

Редактор И.Митровка Техред Т, фанта Корректор Л. Бокшан

Заказ 5721 17 Тираж 70 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитетà СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,