CN108797650B - 一种山谷型磷石膏库的安全、环保堆排方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种山谷型磷石膏库的安全、环保堆排方法,最小干滩隔坝(8)离磷石膏坝(2)的坝前、山体岸坡(10)按照设定的间距向库内环绕一周,调洪干滩隔坝(8′)自最小干滩隔坝(8)终点开始离最小干滩隔坝(8)按照设定的间距向库内再环绕0.45~0.55周;磷石膏渣浆自放浆管(3)排出后,在螺旋线状隔坝的引导下,形成螺旋状冲积滩面,磷石膏渣浆中的水最终汇集于库内澄清区域(5)内。最小干滩(6)和调洪干滩(7)的平均坡度为0.26%~0.42%之间。本发明通过隔坝引导实现磷石膏冲积填筑库四周并螺旋式上升,大大增加了沉积时间,保证库内澄清水域的水足够澄清,降低了磷石膏库的运行成本。

Description

一种山谷型磷石膏库的安全、环保堆排方法
技术领域
本发明属于磷石膏库工程技术领域,具体涉及一种山谷型磷石膏库的堆排方法,尤其适用于利用自然山谷湿法堆存建设大型磷石膏库。
背景技术
磷石膏是磷肥工业生产过程中副产的固体废弃物,每生产1t磷酸副产5t磷石膏。磷石膏主要成分是二水硫酸钙,其含量高达90%以上。近几十年来,随着经济快速发展,我国磷肥工业得到很大发展,产销量已多年位居世界首位。2000年我国磷石膏年产量1000万吨,2012年已经达到7000万吨。据不完全统计,全球磷石膏累积排放量约56亿t,每年新增1.1亿~1.5亿t。但磷石膏利用率并不高,全世界磷石膏利用率仅4.1%~4.5%,我国磷石膏利用率也只有30%。大量的磷石膏以固体废物堆存,我国磷石膏堆存量已经超过3亿吨。
大量磷石膏的堆存除占用大面积土地外,还可能带来粉尘、地下水和土壤污染等环境问题以及滑坡等灾害,成为制约磷肥行业发展的一大瓶颈。目前国内磷石膏库最大设计坝高已经达到150m,磷石膏坝在堆置方法和存在的问题上和矿山尾矿坝极为相似。磷石膏库一般按照Ⅱ类一般工业固体废物标准进行设计,常采用上游式磷石膏堆积筑坝,多数为湿排工艺,存在的环境和安全风险日趋严重。
磷石膏库是一个具有高势能的人造泥石流危险源,存在溃坝危险,一旦失事,容易造成重特大事故。磷石膏存放的安全,尤其是高坝磷石膏库的安全已引起人们高度关注。由国家安监总局制定的《磷石膏库安全技术规程》已于2017年3月1日起执行。该规程对磷石膏库的设计、建设、运行、闭库等制定出更严格的要求。2017年1月22日,国家安全监管总局下发《关于加强磷石膏库安全生产工作的通知》,明确将磷石膏库纳入非煤矿山安全监管范围,对磷石膏库实行安全生产许可制度。在运行的磷石膏库,2017年7月1日前必须取得安全生产许可证,逾期未取得安全生产许可证的不得进行生产,此外,《关于加强磷石膏库安全生产工作的通知》还要求加强磷石膏库安全监管工作,对重大安全隐患,要实行挂牌督办,限期整改,在规定时限内整改仍达不到安全生产条件的要依法提请地方人民政府予以关闭。
目前,大型磷石膏库主要采用湿式堆存方式,其堆排工艺与尾矿库上游式尾矿堆积坝相似。在这些磷石膏库堆排中存在两个突出问题,导致磷石膏库运行成本高。一个是磷石膏在水面以上的沉积滩平均坡度非常小,为保障磷石膏库的安全运行,需要增加大量的磷石膏挖运和筑坝费用,尤其是平地型磷石膏库更为突出;另一个是磷石膏库HDPE土工膜的铺设实施困难,措施费高,尤其是山谷型磷石膏库。
另外,磷石膏的粒度微细、粘度大、固液分离难,磷石膏库内的水难以澄清。
发明内容
本发明的目的就是为了解决目前大型磷石膏库湿式堆存方式存在的磷石膏挖运和筑坝费用高、HDPE土工膜铺设困难的技术难题,而提供一种山谷型磷石膏库的安全、环保堆排方法。
为实现本发明的上述目的,本发明一种山谷型磷石膏库的安全、环保堆排方法采用以下技术方案实现:
本发明一种山谷型磷石膏库的安全、环保堆排方法,利用山谷谷口、采用下游法堆筑磷石膏坝,在磷石膏坝的坝顶前设置放浆管,磷石膏渣浆通过放浆管在磷石膏坝的坝顶向库内分散均匀排放。其特点是:在磷石膏库内设置螺旋线状隔坝,所述的螺旋线状隔坝是由最小干滩隔坝、调洪干滩隔坝连接构成,最小干滩隔坝离磷石膏坝的坝前、山体岸坡按照设定的间距自山体岸坡的左岸或右岸一侧向库内环绕一周,所述的调洪干滩隔坝自最小干滩隔坝终点开始离最小干滩隔坝按照设定的间距向库内再环绕0.45~0.0.55周,以0.5周为佳;磷石膏渣浆自放浆管排出后,在最小干滩隔坝、调洪干滩隔坝连接构成的螺旋线状隔坝的引导下,形成螺旋状冲积滩面,最小干滩隔坝与磷石膏坝、山体岸坡之间的冲积滩面为最小干滩,最小干滩隔坝与调洪干滩隔坝之间的冲积滩面为调洪干滩,最小干滩和调洪干滩之间形成安全调洪的高差,在螺旋线状隔坝的中央形成库内澄清水域,磷石膏渣浆中的水最终汇集于库内澄清水域内;所述的最小干滩和调洪干滩的平均坡度为0.26%~0.42%,具体根据磷石膏渣浆的浓度、排放量、平均粒径、所在地形综合确定。
为了提高磷石膏库内水的循环利用率,在磷石膏坝的下游设置调节回水池,库内澄清水域通过防排洪设施与调节回水池连通,库内澄清水域的澄清水通过防排洪设施排入调节回水池用于工业生产。在暴雨季节,也可以通过防排洪设施将磷石膏库内的水导出,确保磷石膏库的安全。
在磷石膏库库内四周形成的磷石膏沉积滩岸坡上,采用HDPE土工膜分段铺设、向上延伸形成防渗层。
本发明一种山谷型磷石膏库的安全、环保堆排方法采用以上技术方案后,具有下列积极效果:
(1)利用磷石膏表层结晶固结的特点,通过螺旋线状隔坝引导实现磷石膏冲积填筑库四周并螺旋式上升。
(2)虽然沉积滩平均坡度较缓,通过延长路径,保障安全的最小干滩和调洪干滩之间可以形成足够调洪的高差。
(3)螺旋线状隔坝在库内绕一周半,引导磷石膏渣浆沿着螺旋线方向前进,在延长路径的同时,大大增加了沉积时间,保证库内澄清水域的水足够澄清。
(4)避免了磷石膏库采用湿式堆存方式需要大量挖运磷石膏导致筑坝费用高的问题。
(5)库内四周均为磷石膏滩面,在填筑螺旋线状隔坝时,顺螺旋线状隔坝开挖沟槽,四周磷石膏滩面会很快固结,即便磷石膏坝很高,也可实现分期分段铺设HDPE土工膜防渗层,还可以就近取用磷石膏作为HDPE土工膜的保护垫层材料。
附图说明
图1是本发明一种山谷型磷石膏库的安全、环保堆排方法之堆筑平面布置示意图。
附图标记为:1-调节回水池,2-磷石膏坝,3-放浆管,4-防排洪设施,5-库内澄清水域,6-最小干滩,7-调洪干滩,8-最小干滩隔坝,8′-调洪干滩隔坝,9-磷石膏渣浆流向,10-山体岸坡。
具体实施方式
为更好地描述本发明,下面结合附图对本发明一种山谷型磷石膏库的安全、环保堆排方法做进一步详细描述。
以某山谷型湿法堆存的磷石膏库为例。本发明一种山谷型磷石膏库的安全、环保堆排方法,利用山谷谷口,采用下游法堆筑磷石膏坝2,在磷石膏坝2的坝顶前设置放浆管3,磷石膏渣浆通过放浆管3在磷石膏坝2的坝顶向库内分散均匀排放。在磷石膏库内设置螺旋线状隔坝,所述的螺旋线状隔坝是由最小干滩隔坝8、调洪干滩隔坝8′连接构成,最小干滩隔坝8离磷石膏坝2的坝前、山体岸坡10按照设定的间距自山体岸坡10的左岸或右岸一侧向库内环绕一周,所述的调洪干滩隔坝8′自最小干滩隔坝8终点开始离最小干滩隔坝8按照设定的间距向库内再环绕0.5周;磷石膏渣浆自放浆管3排出后,在最小干滩隔坝8、调洪干滩隔坝8′连接构成的螺旋线状隔坝的控制和引导下,沿着磷石膏渣浆流向9运行,逐步形成螺旋状冲积滩面,最小干滩隔坝8与磷石膏坝2、山体岸坡10之间的冲积滩面为最小干滩6,最小干滩隔坝8与调洪干滩隔坝8′之间的冲积滩面为调洪干滩7,最小干滩6和调洪干滩7之间形成安全调洪的高差,在螺旋线状隔坝的中央形成库内澄清水域5,磷石膏渣浆中的水最终汇集于库内澄清水域5内。在磷石膏坝2的下游设置调节回水池1,防排洪设施4布置在山体岸坡10的右岸,库内澄清水域5通过防排洪设施4与调节回水池1连通,库内澄清水域5中的澄清水通过防排洪设施4排入调节回水池1。
所述的最小干滩6和调洪干滩7的平均坡度为0.26%~0.42%,具体根据磷石膏渣浆的浓度、排放量、平均粒径和磷石膏库所在的山谷地形综合确定。
一般情况下,最小干滩6和调洪干滩7的平均坡度相等。但当山谷为上缓、下陡时,所述的最小干滩6的平均坡度比调洪干滩7的平均坡度的绝对值要小0.04%~0.1%;当山谷为上陡、下缓时,所述的最小干滩6的平均坡度比调洪干滩7的平均坡度的绝对值要大0.04%~0.1%。
这里所述的平均坡度的含义为:以0.3%为例,磷石膏渣浆在最小干滩隔坝8、调洪干滩隔坝8′连接构成的螺旋线状隔坝的控制和引导下,沿着磷石膏渣浆流向9运行,每前进100米,高程下降0.3米。
在实际应用中,磷石膏库内四周均为磷石膏滩面,填筑螺旋线状隔坝时,顺螺旋线状隔坝开挖沟槽,沟槽四周磷石膏滩面会很快固结。
在磷石膏库库内四周形成的磷石膏沉积滩岸坡上,采用HDPE土工膜分段铺设、向上延伸形成防渗层,还可以就近取用磷石膏作为HDPE土工膜的保护垫层材料。
与大型磷石膏库采用上游式湿式堆存方式相比,本发明在某山谷型湿法堆存的磷石膏库应用后,建设和运行总成本下降了25%以上,取得了意想不到的效果。

Claims (3)

1.一种山谷型磷石膏库的安全、环保堆排方法,利用山谷谷口、采用下游法堆筑磷石膏坝(2),在磷石膏坝(2)的坝顶前设置放浆管(3),磷石膏渣浆通过放浆管(3)在磷石膏坝(2)的坝顶向库内分散均匀排放,其特征在于:在磷石膏库内设置螺旋线状隔坝,所述的螺旋线状隔坝是由最小干滩隔坝(8)、调洪干滩隔坝(8′)连接构成,最小干滩隔坝(8)离磷石膏坝(2)的坝前、山体岸坡(10)按照设定的最小干滩(6)宽度自山体岸坡(10)的左岸或右岸一侧向库内环绕一周,所述的调洪干滩隔坝(8′)自最小干滩隔坝(8)终点开始离最小干滩隔坝(8)按照设定的调洪干滩(7)宽度向库内再环绕0.45~0.0.55周;磷石膏渣浆自放浆管(3)排出后,在最小干滩隔坝(8)、调洪干滩隔坝(8′)连接构成的螺旋线状隔坝的引导和控制下,形成螺旋状冲积滩面,最小干滩隔坝(8)与磷石膏坝(2)、山体岸坡(10)之间的冲积滩面为最小干滩(6),最小干滩隔坝(8)与调洪干滩隔坝(8′)之间的冲积滩面为调洪干滩(7),最小干滩(6)和调洪干滩(7)之间形成安全调洪的高差,在螺旋线状隔坝的中央形成库内澄清水域(5),磷石膏渣浆中的水最终汇集于库内澄清水域(5)内;所述的最小干滩(6)和调洪干滩(7)的平均坡度为0.26%~0.42%之间,根据磷石膏渣浆的浓度、排放量、平均粒径和磷石膏库所在的山谷地形综合确定,当山谷为上缓、下陡时,所述的最小干滩(6)的平均坡度比调洪干滩(7)的平均坡度的绝对值要小0.04%~0.1%;当山谷为上陡、下缓时,所述的最小干滩(6)的平均坡度比调洪干滩(7)的平均坡度的绝对值要大0.04%~0.1%;在填筑螺旋线状隔坝时,顺螺旋线状隔坝开挖沟槽,以加速沟槽四周磷石膏滩面的固结。
2.如权利要求1所述的一种山谷型磷石膏库的安全、环保堆排方法,其特征在于:在磷石膏坝(2)的下游设置调节回水池(1),库内澄清水域(5)通过防排洪设施(4)与调节回水池(1)连通。
3.如权利要求1或2所述的一种山谷型磷石膏库的安全、环保堆排方法,其特征在于:在磷石膏库库内四周形成的磷石膏沉积滩岸坡上,采用HDPE土工膜分段铺设、向上延伸形成防渗层。
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