扎塘赤泥库岩溶渗漏水动力弥散问题研究

本文以扎塘赤泥库为例,把岩溶渗漏污染问题概化为一维水动力弥散数学模型,在解析解的基础上,根据赤泥库废水含碱浓度的变化特征,推导出了岩溶管道中污染质运移迭加模型和随机模型,用总碱度指标进行了扎塘—S407渗漏通道的弥散模拟,取得了比较满意的结果。      

扎塘赤泥库渗漏污染评价及治理研究

通过水文地质勘察,查清了扎塘赤泥库向牟老泉和百花湖方向的岩溶渗漏通道,根据弥散试验和长期水质监测资料,建立了水动力弥散叠加模型,进行了渗漏污染预测评价。对岩溶渗漏通道采取了垂直帷幕注浆、库内封堵落水洞、赤泥铺盖等综合防渗措施,历时10年,实现了在岩溶发育地区对高浓度碱水进行防渗治理的预定目标,杜绝了扎塘赤泥库废水外排,治理工程取得了显著的效果,保护了岩溶水资源环境。      

烧结法赤泥的物质组成与颗粒特征研究

运用X射线荧光光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪、X射线粉晶衍射仪(XRD)、透射电子显微镜和激光粒度分析仪等手段,对贵州烧结法赤泥主量元素和微量元素的化学组成、物质组成、微观形态和粒度分布等基本特征进行系统研究,并将烧结法赤泥的组成与拜耳法赤泥进行对比。结果表明,烧结法赤泥的主要化学成分是CaO、Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、Na2O、K2O和MgO,与拜耳法赤泥相比具有高钙低铝的特征。透射电子显微镜分析烧结法赤泥中部分矿物的颗粒形态与特征,XRD分析其主要物相有硅酸二钙、铝酸三钙、方解石、钙钛矿等,还有少量分散的含铁矿物、黏土类铝硅酸矿物。根据微观形态的不同,将烧结法赤泥的组成矿物划分为三类:薄片状或者大块状聚集体;片状、柱状、颗粒状等规则形态;毛发状、细丝状聚集体。通过激光粒度分析仪测量烧结法赤泥的粒径分布情况,表明粒径细小是赤泥的重要特征,同时也是影响赤泥在选矿等领域综合利用的重要因素之一。通过对赤泥物相组成与粒度特征的综合分析,为烧结法赤泥综合利用提供了必要的基础资料和科学依据。     

正构烷烃在海湾沉积物与悬浮颗粒物中的粒径分布及其环境行为

为初步探讨粒径大小对污染物迁移循环机制的影响,分析了广东省海陵湾水体中的悬浮颗粒与表层沉积物中不同粒径颗粒的质量分布特征和正构烷烃的空间分布。结果表明,此区域水体中的悬浮物的絮凝临界粒径约在细颗粒(Φ30μm)范围内。悬浮颗粒与表层沉积物中的正构烷烃的富集能力受多种因素作用,其中不同粒径组分的有机质的组成与类型及污染物的来源是重要的影响因素。水体底层细粒径中nC31的浓度增加说明水流作用与颗粒物粒径大小是影响海底沉积物再悬浮的重要参数。     

某碳酸盐岩型赤泥库地下水环境预测研究

广西、贵州和四川等地区广泛发育碳酸盐岩岩石,碳酸盐岩岩石暴露地表时,形成"喀斯特",时空上形成三个阶段,每个阶段地下水运动规律不同.根据每个阶段地下水运动特点,预测碳酸盐岩赤泥库防渗泄漏和岩溶塌陷地下水被污染行为,指出岩溶塌陷条件下,赤泥库泄漏到地下水中,对地下水水质的影响较大.     

赤泥开发利用技术回顾与展望

赤泥是从铝土矿中提取氧化铝生产过程中产生的残渣。赤泥的产率取决于氧化铝在铝土矿中的品位,据统计每生产1t氧化铝产出的赤泥为0.6～2.5t。由于赤泥的产量大,无论开放或封闭型堆放都将造成环境问题,且占用土地;同时,对于封闭型或赤泥库堆放,赤泥库的建造和维护将提高氧化铝的生产成本。另一方面,赤泥中含有多种有价金属和组分。因此,已有相当多的研究和开发工作在开展,以寻求有效的方法和技术从赤泥中提取有价金属和利用赤泥作为原料生产不同产品。然而,由于赤泥本身含高碱、重金属和放射性元素等,已开发的技术应用非常有限。文章就这些问题进行了评述,另外,就利用赤泥对将来研发方面,提出综合全回收和消耗掉赤泥的初步建议。     

赤泥渗沥液对黏性土和固化赤泥影响的试验研究

赤泥渗沥液具有强碱性,首先对赤泥渗沥液的碱性进行分析,利用碱溶液模拟赤泥渗沥液,研究了山西某赤泥堆场黏性土样在强碱的腐蚀作用下物理性质的变化及其微观结构特征,重点考察不同的作用时间效应的影响。对利用水泥(或粉煤灰)固化的赤泥样的受碱腐蚀所引起的强度变化规律进行研究表明,在碱溶液作用下不同的固化时间时固化样的强度变化过程主要体现在整个过程的早期,固化样在经过较长时间的凝结过程和腐蚀效应的共同作用后强度逐渐趋于稳定,无侧限抗剪切强度不会有明显的衰减,利用水泥和粉煤灰对赤泥进行固化处理是可行的。     

铝土矿赤泥的开发利用

赤泥耕层土是一种大量消纳赤泥,同时又将其转化为二次资源的赤泥产品。该技术以农作物废弃物为改性剂,通过改性剂在赤泥中发酵腐化的产物改性赤泥成适宜植物生长的土壤。该技术应用不受赤泥组分、结构差异等因素限制,具有广泛适用性,尤其是有价金属元素含量低、又不适宜于制作建材的赤泥以及堆场防渗、防溃（堤）能力弱,需迅速消减的赤泥库的赤泥土可优先选用该技术处理。     

赤泥中氟迁移转化的影响因素分析

为了研究赤泥中氟向下运移过程中的影响因素,根据堆场周围的水文地质条件,设计了7组动态淋溶试验,并对试验数据进行了灰色关联度分析。结果表明,排放7天后的赤泥其表面下700 mm处的温度仍达78℃,而刚排放到堆场的冲灰水温度更高,可达87.5℃,高温赤泥和冲灰水有利于氟的迁移;赤泥的pH值为10.29～11.83,浸出液的pH值为12.00～13.20,碱性很大,致使氟易随水迁移;赤泥的其它污染组分,如总硬度、Cl-、SO42-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+,均对氟的迁移有一定的影响,且Na+、SO42-和Ca2+为主要控制因素,即溶液中Na+、SO42-、Ca2+含量越高,赤泥中的F-离子越易淋出。      

拜耳法干式赤泥基本特性及堆场运行特征分析

拜耳法赤泥矿物成分特殊,力学性能较差,平果铝赤泥堆场利用拜耳法赤泥筑坝在国内尚属首次。通过对拜耳法赤泥颗分情况、矿物及化学组成、物理力学特性等进行试验研究,认为赤泥中Fe2O3含量较高、粒径较细且属于级配不良的土;结合平果铝赤泥堆场目前的运行情况,分析了赤泥堆场目前运行时存在的排水系统、赤泥固结等几个问题,指出了赤泥堆场堆存后期有可能由于赤泥排水缓慢而导致堆场底部赤泥长期被水浸泡,从而对堆场的稳定性造成一定影响。     

黔中铝土矿及其赤泥中钪的某些特征

本文论述了黔中铝土矿和其紧密伴生硬质粘土岩及其炼铝残渣赤泥中的钪和稀土元素含量与分布特征，通过淋滤实验、酸处理实验、人工合成方钠石及电子探针分析等手段，探讨了钪在赤泥中的赋存特征。     

堆石颗粒压缩破碎强度的尺寸效应

目前在颗粒材料的尺寸效应研究中,极少考虑颗粒的复杂形状和内部结构非均匀性。采用随机散粒体不连续变形分析方法(SGDD),引入无厚度界面单元和凝聚力模型模拟颗粒破碎,对5组不同粒径的堆石颗粒进行单颗粒压缩试验的数值模拟,分析了颗粒内界面单元强度对颗粒破碎的影响,并采用Weibull分布模型分析颗粒破碎强度的尺寸效应。通过与室内单颗粒压缩试验对比,试验的数值模拟能真实地再现单颗粒压缩下的破碎过程,不同颗粒的压缩曲线规律相似,达到峰值荷载前,承载力曲线急剧上升,随后颗粒发生致命破碎,承载能力骤降。不同粒径组的单颗粒破碎强度均服从Weibull分布,平均Weibull模数为2.48。不同粒径组的颗粒特征强度存在明显的尺寸效应,特征强度随着颗粒尺寸的增大而减小,与颗粒尺寸呈幂指数关系,但小于Weibull模型的预测值。     

赤泥治理地表水体与底泥磷污染的研究进展

赤泥是制铝工业提炼氧化铝过程产生的固体废弃物。目前,全球累计排放的赤泥约40亿吨,并仍以1亿2000万吨的年排放量不断增加。赤泥现在主要依靠堆场或填海处置,不仅占用大量土地资源、耗费较多维护费用,而且对周边的生态环境造成巨大的污染,因此迫切需要进行赤泥的综合利用。由于赤泥具有颗粒分散性好、比表面积大、吸附性能优、在溶液中稳定性高等优点,近年来在污染控制与环境修复中应用广泛。本文概述了赤泥的种类、矿物组成与理化特性,总结了赤泥在控制地表污水与底泥中磷的应用研究进展,重点探讨了赤泥的不同改性方法、作用机制和除磷效果,并指出了未来可能发展的研究方向。     

扎塘赤泥库岩溶渗漏的环境水文地质研究

本文在赤泥库岩溶渗漏评价的基础上,对赤泥废水的污染效应作了分析,并用模糊数学综合评判法进行水质评价。根据一维水动力弥散理论,建立了岩溶裂隙——管道域污染质运移迭加模型,研究结果为渗漏治理提供了依据。     

大位移剪切下钙质砂破碎演化特性

为了揭示钙质砂在大位移剪切作用下的破碎及形状演化规律,对南海钙质砂进行了系列不同剪切位移下的环剪试验。首先,利用筛分和激光粒度分析获取试验后的颗粒粒径分布,分析颗粒分布变化情况;其次,通过粒径分布对破碎进行定量分析;最后,运用图像处理技术计算颗粒圆度和扁平度,分析了颗粒形状的变化情况。试验结果表明,在不同的竖向压力下,颗粒会达到不同的稳定级配,但达到稳定所需的剪切位移相同;经历大位移剪切后,出现粒径为0.01～0.075 mm钙质砂破碎严重的现象;随剪切位移的增加,颗粒的圆度和扁平度减小。针对细小颗粒破碎严重的现象,修正了相对破碎率;修正后的相对破碎率能考虑粒径为0.01～0.075 mm颗粒发生的破碎。剪切后的钙质砂颗粒更为规则,整体轮廓趋于圆形、表面更光滑。     

广西平果铝土矿赤泥库三稀矿产资源初步评价

赤泥是铝土矿生产过程中产生的固体废弃物,富含战略性关键金属Zr、Nb、Sc、Ga、REE等,对其进行评价,可以为资源综合利用提供科学依据。本文对广西平果铝土矿赤泥库的赤泥进行分析研究,结果表明赤泥的主要化学成分为Fe₂O₃、Al₂O₃、CaO、SiO₂、TiO₂、Na₂O,相比于原生矿石,赤泥中Li元素含量相对贫乏,Be、Zr、Hf、Nb、Ta、Sc、Ga、LREE、HREE元素含量相对富集,赤泥中Fe、Ti、Zr、Nb、Sc、Ga、REE元素含量达到了综合回收利用的要求。估算平果铝土矿赤泥库含铁(TFe)928.2万吨、钛(TiO₂)174.3万吨、锆(ZrO₂)11.81万吨、铌(Nb₂O₅)1.71万吨、钪3954吨、镓1452吨、轻稀土氧化物3.62万吨、重稀土氧化物1.67万吨。平果铝土矿赤泥库铌资源量达到了大型矿床规模,钪资源量远超过大...     

基于物理模型试验的碎屑流流态化运动特征分析

流态化运动是高速远程滑坡的主要运动形式,是揭示高速远程滑坡运动机理的重要基础。基于粒子图像测速（PIV）分析方法,采用物理模型试验对不同粒径组成条件下的颗粒流内部的速度分布、剪切变形及流态特征进行了研究,并对高速远程滑坡流态化运动特征进行了讨论分析。结果表明:碎屑流流态化运动特征与颗粒粒径呈显著的相关性,随着粒径的减小或细颗粒含量的增加,颗粒流底部相对于边界的滑动速度以及整体的运动速度均呈逐渐减小的趋势,颗粒流内部剪切变形程度增加,颗粒的运动形式由“滑动”向“流动”转变;当颗粒粒径较小或细颗粒含量较高时,颗粒流内部剪切速率增大的趋势在颗粒流底部更加显著,反映了粒径减小有助于促进颗粒流内部剪切向底部的集中;在同一颗粒流的不同运动阶段及不同纵向深度,其流态特征具有显著差别,颗粒流前缘及尾部主要呈惯性态,颗粒间以碰撞作用为主,而主体部分则主要呈密集态,颗粒间以摩擦接触作用为主;在颗粒流表面及底部,颗粒间相互作用方式主要是碰撞作用,中间部分则以摩擦作用为主;对于不同粒径的颗粒流,随着粒径的增大或粗颗粒含量的增加,颗粒流内部颗粒的碰撞作用加强,颗粒流整体趋于向惯性态转变。     

化学改良对拜耳法赤泥击实特性的影响研究

拜耳法赤泥具有特殊的物理、水理特性,经过改良处理可用于路基填筑。选择石灰、水泥、磷石膏、复合改性材料对赤泥进行化学改良处理,并分析不同改良材料对赤泥击实特性的影响。试验结果表明:不同材料改良赤泥击实特性差异较大,并随着掺加剂量的变化,每种材料改良赤泥的最佳含水率和最大干密度均呈现不同的增减变化趋势,为拜耳法赤泥改良方法的选择和工程应用提供参考。     

平均粒径对砂土剪切特性的影响及细观机理

针对平均粒径对砂土剪切特性的影响作用,结合室内试验和离散元模拟方法对不同平均粒径砂土进行了细观研究。基于3种不同平均粒径砂土的直剪试验结果,通过建立反映砂土剪切试验特征的PFC（particle flow code）颗粒流模型,详细研究了不同粒径砂土在剪切过程中土样体积变化、力链网络、孔隙率和配位数等细观结构参数的变化特征和规律,并从细观角度分析了颗粒粒径对土样宏观剪切特性的影响机制。结果表明：具有不同平均粒径砂土的细观结构参数在剪切过程中存在显著差异,并且其细观参数差异主要集中体现在剪切带处;剪切力学特性的影响主要体现在抗剪强度和剪胀效应方面,砂土平均粒径越大,抗剪强度越高,剪胀效应越明显;具有不同平均粒径的砂土在剪切过程中土颗粒运动规律及剪切带形态变化特征存在一定的差异,平均粒径越大,剪切带内上跨式颗粒占比越大,剪切带厚度越大。     

赤泥与13X沸石混合使用去除废水中砷

对福建沙县钾长石粉合成的13X沸石及其与取自山东铝业公司的赤泥混合使用时除砷的效果和适宜条件进行实验。结果表明，以单一的13X沸石为吸附剂时，改变沸石用量和溶液的酸度均不能有效去除砷；赤泥和沸石混合使用时对低浓度砷（〈5mg／L）具有良好的去除效果。适宜的吸附条件为赤泥用量2g／L，沸石用量1．5g／L，pH值约为8，平衡时间1h。实验表明，赤泥在混合吸附剂除砷过程中起着重要的作用，沸石与赤泥的合理混合使用，对于含砷重金属废水处理具有重要意义。对可能的机理进行了探讨。