[实用新型]用三水铝矿生产氧化铝产生的赤泥为材料的堆场堤坝结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用赤泥筑坝的堆场堤坝结构，特别是一种用三水铝矿生产氧化铝产生的赤泥为筑坝材料的堆场堤坝结构，属于氧化铝生产中赤泥处置技术领域。

背景技术

赤泥是用碱从铝土矿中提取氧化铝后的固体残渣。赤泥主要组份是SiO₂、CaO、Fe₂O₃、A1₂O₃、Na₂O、TiO₂、K₂O等，此外还含灼碱成份和微量其它有色金属等。由于铝土矿成份和生产工艺的不同，赤泥的成份和物理力学性质差异很大。

我国铝土矿以一水硬铝石为主，采用烧结法及联合法工艺生产，赤泥中氧化铝残存量不高，氧化硅和氧化钙较高，氧化铁含量除中铝广西分公司外均很低(因矿石中原始含量低)。国外铝矿主要是三水铝石和一水软铝石，生产工艺以拜耳法为主，赤泥成份的特点是氧化铝残存量和氧化铁含量很高，钙含量较低。国内氧化铝厂除少部分采用进口三水铝矿石外，大都采用国内一水硬铝石矿石生产氧化铝。

在赤泥还不能大量利用而必须堆存的情况下，目前主要有三种堆存工艺。

第一种堆存工艺是湿法堆存工艺。湿法堆存是较为传统的赤泥堆存方式，将赤泥及附液以3.0～4.0的液固比(固体含量为20％一25％左右)用隔膜泵和管道由氧化铝厂送到赤泥堆场，附液经澄清后返回氧化铝厂。即赤泥经多次洗涤，由沉降槽沉降分离并进一步脱水得到赤泥滤饼，经加水稀释后，由隔膜泵或活塞泵经管道送到赤泥堆场，赤泥浆由排放口排入赤泥库内，浆体中的泥粒子借重力自然沉降分离，湿法赤泥堆场采用回水塔收集澄清附液。约80％左右的附液可通过回水系统返回氧化铝厂回收利用。湿法堆存工艺中，有两种筑坝方式。一种是用联合法生产氧化铝的企业所采用的初期坝加多级子坝的方式，先用土石等材料建设一定高度的初期坝，然后将烧结法赤泥排放在堆场外围，拜耳法赤泥排放在堆场中部，待初期坝堆满后，利用烧结法赤泥所特有的水硬自凝性冲填构筑多级赤泥子坝，继续向上堆存赤泥。该筑坝方式的前提条件是要有足够数量的烧结法赤泥用作子坝的筑坝材料。第二种是用纯拜耳法以进口三水铝矿石生产氧化铝的企业采用的一次性建坝方式，用土石等材料建设一定高度的初期坝，然后堆放拜耳法赤泥，由于拜耳法赤泥在高含水量条件下呈流塑态，不具有力学强度，故无法构筑子坝，只能一次性建土石坝堆存，初期坝堆满后，即废弃另建堆场。该堆存方式的土地利用效率较低。

第二种堆存工艺是半干法堆存工艺，目前国内仅在少数以一水硬铝石为原料的纯拜尔法氧化铝厂采用。半干法堆存工艺的赤泥附液约为湿法的1/5，其流程是：多次洗涤后经沉降槽分离的赤泥浆固体含量在30％～40％左右，再经进一步脱水，使固体含量提高到55％左右，赤泥滤饼经机械强力搅拌，使其动力粘滞数由100Pa稴左右降至10Pa稴以下，用隔膜泵经管道送到赤泥堆场。赤泥堆场表面一般无积水，水分在堆场内一部份(约60％)由于表面蒸发而损失。另一部分通过底部砂石排水层疏排进入附液收集系统。赤泥经翻晒后逐渐干燥固结为可塑态，力学指标增加，初期坝堆满后可以用干赤泥构筑子坝继续向上堆存，其缺点是需要选择晾晒面积较大的场址，占地面积较大。

第三种堆存工艺是干法堆存工艺。将赤泥过滤到固体含量67％左右后，将滤饼用汽车运送到堆场堆存。目前国内仅在一些年产能小于20万吨的以一水硬铝石为原料的小型拜耳法氧化铝厂采用。干法堆存工艺赤泥含水量最低，经适当晾晒后即具有较好的力学强度，初期坝堆满后可以用干赤泥构筑子坝继续向上堆存，是目前最具发展前景的赤泥堆存工艺。

目前国内以进口三水铝矿石为原料采用纯拜耳法生产氧化铝的企业，在生产实践中其湿法赤泥堆场存在安全、环保上的隐患而有向干法堆存工艺转变的趋势。同时，其采用湿法堆存、一次性建坝的方式堆存高度有限、单位面积获得的库容小、土地利用效率低，在国家土地政策越来越严格、征地成本和难度越来越大的形势下，赤泥堆场的投资费用越来越高。

解决三水铝赤泥堆存费用高的根本途径在于改变堆存工艺，即将湿法堆存工艺改为干法堆存工艺。要在有限的堆存面积上获得最多的库容，实现采用纯拜耳法工艺的三水铝赤泥筑坝。三水铝赤泥筑坝的前提，是让赤泥具有长期的、不受气候条件变化影响的力学强度，以保持赤泥堆积坝的边坡稳定性。