Хвостохранилище для хранения отходов горнодобывающих предприятий

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для длительного хранения отходов переработки руд, содержащих в своем составе сульфидные минералы, которые при хранении в окислительных условиях разлагаются с образованием токсичных веществ. Хвостохранилище содержит отделенные друг от друга секции. Дно секций экранировано прочной пленкой из полимерного материала, на котором помещен слой известняка толщиной 300-400 мм с размерностью зерна 3-10 мм, при этом на слой известняка установлены дренажные трубы диаметром 200-300 мм из материала, устойчивого к кислотному воздействию. Изобретение позволяет повысить экологическую безопасность хранения хвостов путем удаления растворенных токсичных веществ из толщи песков через дренажные колодцы в слой известняка, расположенный на дне хвостохранилища и в пруд-отстойник. Заполнение хвостохранилища производится методом мокрого складирования, а хранение песков в сухом состоянии. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, предназначено для повышения безопасности хранения отходов переработки и снижения техногенной нагрузки на природные экосистемы при освоении минеральных ресурсов. Оно может быть использовано также для длительного хранения отходов переработки руд, содержащих в своем составе сульфидные минералы, которые при хранении в окислительных условиях разлагаются с образованием в растворе токсичных веществ.

Известны грунтовые емкости в форме котлована с достаточно высокой непроницаемостью стенок для хранения жидкостей, преимущественно аммиачной воды. В качестве грунтового заполнителя используют суглинок, а в качестве сложного вяжущего - состав, содержащий портланд-цемент, гашеную известь и ангидрид [АС СССР № 167171, МПК В65С 5/00, БИ № 24, 1964 г.].

Недостатком хранилища, выполненного в естественных грунтах, является сложная по структуре и дорогая изоляция, а также невозможность очистки в процессе хранения твердых отходов хромового производства.

Известно хранилище для нефтепродуктов, выполненное в виде котлована с изоляцией стенок и дна, причем изоляция имеет двойной слой, состоящий из мелкозернистого гидрофобного песка и слоя глины, насыщенного катионами магния или кальция или натрия [пат. РФ № 2028972, В65G 5/00, 1994 г.]. Недостатком хранилища, является использование его только для хранения жидких промышленных отходов, а также невозможность использования его для самоочистки твердых отходов хромового производства от шестивалентного хрома.

Известен способ обустройства хранилища для промышленных отходов [Патент РФ №2130820, 1996], предусматривающий сооружение емкости-хранилища промышленных отходов в естественных грунтах и может быть использован для сооружения системы техногенных барьеров, которые ограничивают распространение в грунтах шестивалентного хрома. Хранилище, выполненное с многослойной изоляцией из механической смеси песка с глиной и золы с добавлением порошка гетита и торфа (сапропеля) с мелким щебнем гипса или ангидрита, позволяет не только хранить, но и очищать твердые отходы хромового производства от шестивалентного хрома.

Недостатком названного способа является то, что складирование отходов требует устройства геохимического барьера на границе хранилища. Однако не исключено его разрушение, что приводит к последующему техногенному химическому загрязнению экосистем на сопредельных территориях.

Известен способ переработки и захоронения отходов промышленных предприятий, который предусматривает смешивание отходов с карбонатами [Патент РФ №2277020]. Последующее их хранение осуществляется без строительства дамб или ограничивающих насыпных отвалов.

Недостатком такого способа хранения является то, что карбонаты необходимо тщательно перемешивать с техногенными песками, что требует больших финансовых затрат, кроме этого в условиях муссонного климата и горного рельефа хвостохранилище может быть подвержено разрушению атмосферными и поверхностными водами, размыванию песков на значительной площади и загрязнению почв, растительности на окружающей территории.

По существу решаемой задачи наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ формирования насыпного отвала [SU 1740535 А1]. Возводится ограждающая дамба по периметру площадки, заполнение твердыми отходами производится по секциям. На поверхность заполненной части отвала отсыпают консервирующий слой из слабопроницаемого глинистого грунта, по которому чистые атмосферные осадки отводят за пределы отвала.

Недостатком такого способа хранения, является то, что загрязненные сточные воды и образующиеся при разложении сульфидной минерализации токсичные вещества остаются в порах складируемого материала. При длительном хранении их токсичность и агрессивность по отношению к дамбам возрастает. Возникает угроза прорыва дамб и рассеивания токсичных веществ на окружающей территории.

Технической задачей изобретения является устранение негативного воздействия "хвостов" переработки рудных месторождений, содержащих в своем составе сульфидные минералы, на окружающую природную среду.

Технический результат изобретения осуществляется за счет осушения отходов переработки рудных месторождений, содержащих в своем составе сульфидные минералы и перевода токсичных отходов в малоподвижное в экзогенных условиях состояние.

Хвостохранилище дамбового типа для осушения и хранения отходов горнодобывающих предприятий содержит отделенные друг от друга секции, дно секций экранировано прочной пленкой из полимерного материала, на котором помещен слой известняка толщиной 300-400 мм с размерностью зерна 3-10 мм, при этом на слой известняка установлены дренажные трубы диаметром 200-300 мм из материала, устойчивого к кислотному воздействию.

Дренажные трубы установлены по одной на площади 25 м².

Дренажные трубы диаметром 200-300 мм выполнены из отдельных звеньев.

В дренажных трубах просверлены фильтрационные отверстия диаметром 2-3 мм, расположенные по спирали.

Хвостохранилище содержит отстойник для отвода очищенной в слое известняка поровой воды.

Изобретение поясняется представленными чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен вид сверху на хвостохранилище: 1 - дамба; 2 - техногенные пески; 4 - пруд-отстойник; 5 - оголовок дренажного колодца; 8 - стенки ограждений, разделяющие хвостохранилище на секции.

Фиг. 2 - разрез хвостохранилища: 1 - дамба; 2 - техногенные пески; 3 - крошка известняка; 4 - пруд-отстойник; 5 - оголовок дренажного колодца; 6 - звено дренажного колодца; 7 – трубопровод, соединяющий известковый слой хвостохранилища с отстойником; 8 – стенка, разделяющая хвостохранилище на секции; 9 - кольцо, предохраняющее дренажный колодец от захлестывания неосветленных вод при заполнении хвостохранилища.

Фиг. 3 - размещение дренажного колодца в хвостохранилище. 2 - техногенные пески; 3 - крошка известняка; 5 - оголовок дренажного колодца; 6 - звено дренажного колодца; 9 - кольцо, предохраняющее дренажный колодец от захлестывания неосветленных вод при заполнении хвостохранилища.

Хвостохранилище разделяют на секции ограждающими перемычками, в которых поочередно производят размещение отходов переработки (фиг. 1, 2). Разделение хвостохранилища на секции позволяет равномерно осушать толщу отходов переработки. Дно секции заполняют крошкой известняка, измельченного до размерности 3-10 мм, мощность слоя известняка 300-400 мм. Слой измельченного известняка укладывают на прочную водонепроницаемую пленку. Каждую секцию оборудуют дренажными колодцами (фиг. 3). Дренажный колодец представляет собой пустотелую трубу-колонну диаметром 200-300 мм, изготовленную из устойчивого к кислоте материала, состоящую из отдельных звеньев. Фильтрационные отверстия имеют размер 2-3 мм и размещаются вкруговую на всей засыпаемой песками части колонны колодца. Колонну колодца в основании закрепляют на подставку. Звенья дренажного колодца наращивают по мере заполнения секции. Складирование хвостов переработки в секции ведется с учетом формирования уклона в сторону дренажного колодца. В секциях хвосты разделяются на твердую и жидкую фазы, пески складируются, а технологические воды направляются для повторного использования. Для предохранения слива технологических вод с поверхности песков вокруг колодцев устанавливают кольца из полимерного материала, которые по мере заполнения секции приподнимают к поверхности. Дренаж вод из порового пространства песков в колодец производится по всей толще, в результате чего она постепенно осушается. Для сбора воды, профильтровавшейся через слой известняка, у внешней стороны дамбы сооружается пруд-отстойник, он предназначен для отделения взвешенных веществ от жидкой фазы. Из пруда-отстойника осветленную воду сбрасывают в принимающий водный объект. Осадок из отстойника периодически извлекают, в нем концентрируются химические элементы, которые изначально находились в рассеянном состоянии в руде и хвостах переработки.

Изобретение может быть использовано для длительного хранения отходов переработки руд, содержащих в своем составе сульфидные минералы, разлагающиеся при хранении в окислительных условиях с образованием токсичных веществ.

1. Хвостохранилище дамбового типа для осушения и хранения отходов горнодобывающих предприятий, содержащее отделенные друг от друга секции, отличающееся тем, что дно секций экранировано прочной пленкой из полимерного материала, на котором помещен слой известняка толщиной 300-400 мм с размерностью зерна 3-10 мм, при этом на слой известняка установлены дренажные трубы диаметром 200-300 мм из материала, устойчивого к кислотному воздействию.

2. Хвостохранилище по п. 1, отличающееся тем, что дренажные трубы установлены по одной на площади 25 м².

3. Хвостохранилище по п. 1, отличающееся тем, что дренажные трубы диаметром 200-300 мм выполнены из отдельных звеньев.

4. Хвостохранилище по п. 1, отличающееся тем, что в дренажных трубах просверлены фильтрационные отверстия диаметром 2-3 мм, расположенные по спирали.

5. Хвостохранилище по п. 1, отличающееся тем, что содержит отстойник для отвода очищенной в слое известняка поровой воды.