1、中美赤泥库 80 万吨氧化铝初步设计中美赤泥库 80 万吨氧化铝初步设计第二章 工程概述2.1 工程概况2.1.1 企业基本情况中美铝业有限公司是由永城煤电（集团）有限责任公司和河南五洲铝业有限公司及登封电厂集团有限公司共同出资组建的股份有限公司。中美铝业有限公司旨在“本着优势互补、强强联合”的原则，充分利用登封丰富的铝土矿资源和各方的优势，将当地的资源优势转化成为经济优势。该公司主要从事氧化铝生产，项目规划建设年产 80 万吨，其中一期年产氧化铝 30 万吨。河南中美铝业有限公司氧化铝项目于 2001 年 5 月 24 日由原河南省经济贸易委员会以豫经贸投资【2001】557 号文批准立项，
2、厂址在河南登封告成镇，2003 年 9 月开工建设，占地面积 460 亩，2003 年至 2005 年底完成投资 4200 万元。2006 年 2 月，原河南中美铝业有限公司进行了股权变更，由永城煤电集团有限公司控股 70%，河南五洲铝业有限公司、登封电厂集团有限公司分别参股 20%、10%。新组建的河南中美铝业有限公司，于 2006 年 2 月重新开始续建改氧化铝项目，2008 年 11 月份全线试车运行，现有职工 1022 名，专业技术人员 680 名，主要从事氧化铝生产工作，项目规划建设年产 80 万吨，其中一期年产氧化铝 30 万吨，采用石灰拜耳法生产工艺，主要生产车间有原料、溶出、沉
3、降、分解、中美赤泥库 80 万吨氧化铝初步设计蒸发、焙烧、煤气厂、供电、化验等。公司自成立以来，在政府和各级安监部门领导下，深入学习贯彻安全生产法 ，全面落实国家、省、市有关安全生产法律法规，加大各项安全管理及投入，实现了安全生产的平稳运行。公司下设财务部、销售部、办公室、总工程师室、工程部、安全环保部等机构，其中安环部专职负责安全、环保工作，并配备了 14 名专职安全管理人员，已形成现代企业管理体系。2.1.2 赤泥库地理位置中美铝业有限公司氧化铝厂位于河南省登封市大冶镇西南部告城镇曲河村东侧，该厂配套赤泥库“川口赤泥库”位于西南部川口东坡一山沟内，距赤泥库约 3.5km。有乡级公路通往大冶
4、镇、告城镇、卢店镇，距大冶镇约 4.5km，距告城镇约 6km，交通十分便利。地理位置详见图 2-1-1。中美赤泥库 80 万吨氧化铝初步设计图 2-1-1 赤泥库地理位置图2.1.3 自然环境赤泥库下游状况：经现场踏勘，川口赤泥库位于大冶镇川口村中间的山沟内。现场查看，赤泥库覆盖范围内的住户已搬迁。拟建新扩容库区沟内无居民。在现有库区下游位置，有两户居民住户，位置正好在扩容新建坝体位置，已与地方政府协商，对其进行搬迁，现正在实施当中。其余住户约有25 户，人口约 80 人，均离拟建坝体较近，最近的一户距新建坝体坝脚位置的直线距离约 100m，该区域居民居住房屋所处高程与沟底高差约赤泥堆场中美
5、赤泥库 80 万吨氧化铝初步设计14m。赤泥库所在的沟谷为一干沟，东西走向，沟内为黄土地貌，主要种植有杨树、梧桐树和松树等，树龄 25 年不等，局部地段种植有农作物。从大冶镇到告城镇的柏油路从库区南侧通过，从柏油路到川口村委村村通道路，路面结构为水泥硬化路面，宽约 4m。从村村通道路有泥结土路可进入库内。在赤泥库主坝下游 1km 处有一公路桥，过桥长约 800m 沟内山坡上有一耐火粘土加工厂。赤泥库东北方向 2km 处为向阳热电厂，并有铁路专用线通过，由于处于赤泥库上游方向，赤泥库对其没有影响。2.1.4 地形条件川口赤泥库处于大冶镇川口村中间山沟内，地貌单元属嵩山南麓的低山区。沟宽 100m
6、 左右，随地形变化沟深 1624m 不等，沟底标高为+307m+318m 不等，地势东高西低。沟内地形崎岖不平，场地岩性差异不大，土层厚度不均，自然边坡坡度达25%以上，多为陡坎，基岩界面两侧坡率为 5060%，基岩岩层平均倾角 1524，倾向 300330。2.1.6 气象条件该中美赤泥库 80 万吨氧化铝初步设计区属大陆性气候，四季分明，年平均气温 14.5，最低气温-21.3，最高气温 43.8。年降雨量 417867mm，全年多东北风，冬季多西北风，最大风速 40m/s，地面最大冻土深度 212cm，全年无霜期 216 天，地震裂度为 6 级。2.1.7 地震据中国地震动峰值加速度区划
7、图 （2001 年） ，本区基本地震烈度为 6度区，历史上未发生过大的地震，矿区及其附近不存在活断层，地层稳定。2.2 赤泥库原设计概况2008 年 12 月，长沙有色冶金设计研究院编制了河南中美铝业公司300kt/a 氧化铝工程川口赤泥库初步设计安全专篇 。现将设计的主要内容叙述如下：2.2.1 赤泥基础资料（1）赤泥产量赤泥是氧化铝厂生产系统排放量最大的固体废弃物，是铝土矿提取氧化铝后的残渣，其产生量因生产方法、铝土矿品位不同而有所差异，一般生产 1.0t 氧化铝大约产出 1.2t 赤泥，根据河南中美铝业有限公司提供的资料，目前氧化铝生产规模最大为 30104t/a，则年产赤泥约为 331
8、04t。中美赤泥库 80 万吨氧化铝初步设计（2）赤泥物理性质赤泥真比重：2.8t/m 3堆存后赤泥容重：1.5t/m 3赤泥的颗粒分布、温度：见表 2-2-1。表 2-2-1 赤泥的颗粒分布和温度表项目粒径分布赤泥类别+100 目100200 目-200 目温度拜耳赤泥4.0728.8467.0990（3）赤泥矿物组成和化学成分对照危险废物鉴别标准腐蚀性鉴别 （GB5085.1-2007）和危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别 （GB5085.3-2007） ，河南中美铝业有限公司产出的赤泥不属于危险废物，而属于一般固体废物。拜耳法赤泥是一种高铁低硅、高碱低铝活性材料，主要化学成分主要化学成分为 F
9、e2O3、SiO2、AL2O3、CaO、Na2O、TiO2。赤泥附液主要化中美赤泥库 80 万吨氧化铝初步设计学成分为 K+、Na+、SO4-2、CO3-2、OH、F，总碱度 7615，pH高达 12.0。赤泥比重为 2.8，天然密度 14.5 KN/m3，干密度 7.6KN/m3,空隙比 2.532.95，堆积平均干容重 1.5t/m3。粒径分布：+100 目4.07%，100200 目 28.84%，-200 目 67.09%。 ，赤泥高空隙率、高含水但在干燥失水后不会收缩同时也没有膨胀性。赤泥的地基承载力为fk=250kPa，综合连续强度介于 177280kPa 之间，抗剪强度介于243
10、3之间相当于粉质粘土或细沙。无侧限抗压强度在19.753.5kPa 之间，小于黄土大于淤泥。饱和度在完全饱和的情况下达到 91.599.6%。比表面积，总体上偏高，其最大值为 186.9m2/kg，最小值为 64.09m2/kg。熔点 12001250。赤泥是一种较好的筑坝材料。赤泥的 PH 值较高，其中赤泥附液 PH 值为 12.113.0，赤泥 PH 值为10.311.8，按一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准 （GB 18599-2001）的规定，赤泥属于一般固体废渣，赤泥附液 PH 值大于12.5，属于超标废水。因此，含附液的赤泥属于有害废渣（强碱性土） ，长期堆放会对地下水及生态
11、环境造成影响，赤泥堆场需要进行防渗处理。（4）氧化铝厂基础资料氧化铝工艺：石灰-拜耳法；氧化铝规模：300kt/a；中美赤泥库 80 万吨氧化铝初步设计工作制度：365da；赤泥量：330kt/a，22.010 4m3/a；赤泥比重：2.8；赤泥堆积平均干容重：1.5t/m 3；输送赤泥含水率：30%，输送方式：干法输送；PH 值：13.0；2.2.2 库容赤泥库工程位于川口东坡的一山沟内，离厂区约 3.5km，沟长 1.26km，汇水面积 0.646km2，占地面积约 225 亩，流域坡降 0.087。设计赤泥库总库容为 182.5104m3，有效库容 164.3104m3，主坝高 38m，
12、副坝高25m。2.2.3 坝体赤泥库建基本坝两座（即主坝和副坝） ，设计在沟底 302m（原设计标注错误沟底标高+307.0m）标高处建主坝，坝型为碾压式土石坝，坝顶标高按 340m 考虑，坝高 38m，坝顶宽 6.0m，坝轴线长 215.0m，外坡比中美赤泥库 80 万吨氧化铝初步设计1：2.0，内坡比 1：2.2。主坝外坝趾设置排水棱体，排水棱体顶宽1.5m，高 7m，外坡比 1：2.0，内坡比 1：1.0。在沟底 315.0m 处标高建副坝，坝型为碾压式土石坝，坝顶标高 340m，坝高 25.0m，坝顶宽6.0m，坝轴线长 170.0m，外坡比 1：2.0，内坡比 1：2.2。2.2.4
13、 等别根据尾矿库安全技术规程 （AQ2006-2005）规定，尾矿库各使用期的设计等别应根据该期的全库容和坝高分别确定，当两者的等差为一等时，以高者为准；当等差大于一等时，按高者降低一等。尾矿库的等别划分见表 2-2-2。表 2-2-2 尾矿库等别划分表等别全库容 V（10 4m3）坝高 H（m）一二等库具备提高等别条件者二V10000H100三1000V1000060H100四100V100030H60五V100H30中美赤泥库 80 万吨氧化铝初步设计该堆场库容大于 100 万 m3 而小于 1000 万 m3,坝高不小于 30m、小于60m，本设计坝高 38 m，库容 182.5104m
14、3，则赤泥堆场等级为四等。2.2.5 排洪系统本工程排洪系统设计采用排水井排水管的方式，排水井采用圆型钢筋混凝土窗口式排水井，内径 3.0m，井筒高 33m，排水井筒壁厚 0.3m，井座壁厚 0.8m。圆型钢筋混凝土排水管长 641.0m，内径 1.5m，排水管壁厚 0.3m，基座厚 0.45m。排水井直径距离西侧主坝体直线距离约248m，距上游截洪坝约直线距离 208m。排水井直接接在坝底排洪管道上，排洪管道内径 1.5m，全长 608m。在排水井窗口处和上游拦洪坝进水口处需设钢丝网等拦截杂物，以防止洪水来临时树枝、垃圾等杂物将排水系统堵死使排水系统失效。生产用水排水系统设计采用 D=0.6m、L=291m 的钢管排水，将赤泥库附液引入回水池，回水池采用钢筋混凝土结构，尺寸BLH=20m30m2m。为防止雨水冲刷基本坝坡和环库公路，在基本坝（即主坝和副坝）下游坝坡上和库周环库道路内设设排水沟，排水沟采用浆砌石结构，断面尺寸 BH=0.5m0.5m。2.2.6 防渗设施由备注尾矿库失事将使下游重要城镇、工矿企业或铁路干线遭受严重灾害者，其设计等别可提高一等。
