Изучение прочности фосфогипса с примесями нефелинового шлама в конструкциях ограждающих дамб гипсонакопителей

Рассмотрен вопрос об использовании фосфогипса и его смесей с отходами глиноземного производства для строительства ограждающих дамб гипсонакопителей. Вопрос актуален для ряда крупных предприятий химической промышленности. Отмечается необходимость формирования информационной базы данных о физико-механических свойствах фосфогипса в конструкциях ограждающих дамб для разработки технических требований к фосфогипсу, используемому в гидротехническом строительстве. Применительно к условиям гипсонакопителя АО «Метахим» (г. Волхов Ленинградской области) выполнена оценка фосфогипса и нефелинового шлама на предмет соответствия требованиям гидротехнического проектирования, в том числе получены регламентируемые проектом показатели качества укладки фосфогипсового материала в тело ограждающих дамб — оптимальная влажность, максимальная плотность, и соответствующие им параметры прочности. Приведена инженерно-геологическая оценка техногенных грунтов в теле пригруза на дамбе гипсонакопителя, полученная по результатам бурения скважин, полевых и лабораторных исследований. Выделены основные факторы, определяющие физико-механические свойства фосфогипса и его смесей с нефелиновым шламом в теле пригруза. Установлена зависимость параметров сопротивления сдвигу фосфогипсового материала от процентного содержания в нем нефелинового шлама и степени обводнения. Рекомендуется при разработке проектных решений предусматривать мероприятия, предотвращающие водонасыщение фосфогипса в теле дамб в процессе эксплуатации гипсонакопителей.

Кутепова Н. А., Кутепов Ю. И., Кудашов Е. С., Данильев С. М. Изучение прочности фосфогипса с примесями нефелинового шлама в конструкциях ограждающих дамб гипсонакопителей // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2020. – № 10. – С. 67–78. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-10-0-67-78.

Кутепова Надежда Андреевна¹ — д-р техн. наук, главный научный сотрудник, e-mail: koutepovy@mail.ru,
Кутепов Юрий Иванович¹ — д-р техн. наук, профессор, зав. лабораторией, e-mail: koutepovy@mail.ru,
Кудашов Егор Сергеевич¹ — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, e-mail: eskudashov@mail.ru,
Данильев Сергей Михайлович¹ — канд. геол.-минерал. наук, доцент, e-mail: daniliev@mail.ru,
¹ Санкт-Петербургский горный университет.

Кудашов Е.С., e-mail: eskudashov@mail.ru.

1. Dasic G. Development of hazardous waste management system, including the identification and management of «hot spot sites» in Croatia. Zagreb: PHARE, 2009. 49 p.

2. Conklin C. Potential uses of phosphogypsum and associated risks. Background information document. Washington: Florida Institute of Phosphate Research, 1992. 114 p.

3. Gennari R. F., Garcia I., Medina N. H., Silveira M.A. G. Phosphogypsum analysis: total content and extractable element concentrations // International Nuclear Atlantic Conference, 2011, p. 9.

4. Иваницкий В. В., Классен П. В., Новиков А. А. и др. Фосфогипс и его использование. — М.: Химия, 1990. — 224 с.

5. Фосфогипс: хранение и направления использования как крупнотоннажного вторичного сырья: материалы Второй международной конференции / Сост. В. И. Суходолова. — М.: ОАО «НИУИФ», 2010. —192 с.

6. Papageorgiou F., Godelitsas A., Mertzimekis T. J. et al. Environmental impact of phosphogypsum stockpile in remediated Schistos waste site (Piraeus, Greece) using a combination of -ray spectrometry with geographic information systems // Environmental Monitoring and Assessment. 2016. No 188. [Электронный ресурс]. URL: http:// https://link.springer.com/ article/10.1007%2Fs10661-016-5136-3#citeas (дата обращения: 12.01.2020).

7. Ali K. K., Awad Y. Dh. Radiological assessment of Iraqi phosphorites and phosphate fertilizers // Arabic Journal of Geoscience. 2015. Vol. 8. No 11. Pp. 9481—9488.

8. Методические рекомендации по применению фосфодигидрата сульфата кальция при строительстве автомобильных дорог. — М.: СОЮЗДОРНИИ, 1989. — 15 с.

9. СТО 24406528-01-2016. Рекомендации по устройству расчетных слоев дорожных одежд из фосфогипса дорожного. Стандарт организации АО «Апатит» (согласован Росавтодор на 1 год от 29.12.2016 № 01-29/43425).

10. Кудашов Е. С. Инженерно-геологическое обоснование устойчивости намывных гипсонакопителей: Дис. … канд. техн. наук. — СПб.: НМСУ «Горный», 2015. — 210 с.

11. Кутепова Н. А., Кутепов Ю. И., Ивочкина М. А., Кудашов Е. С., Легина Е. Е. Инженерно-геологическая характеристика намывного фосфогипса как материала для строительства ограждающих дамб гипсонакопителей // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. — 2014. — т. 274. — С. 85—95.

12. Кутепова Н. А., Кутепов Ю. И., Кудашов Е. С. Обоснование оптимальных физико-механических характеристик фосфогипса при его использовании для строительства ограждающих дамб гипсонакопителей // Маркшейдерия и недропользование. — 2014. — № 6 (74). — С. 60—62.

13. СП 39.13330.2012. Плотины из грунтовых материалов. Утв. Минрегион России 29.12.2011.

14. СП 45.13330.2012. Земляные сооружения, основания и фундаменты. Утв. Минрегион России 29.12.2011.

15. Мещеряков И. В. Применение нефелиновых шламов в дорожном строительстве // Современные научные исследования и инновации. 2012. № 10 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2012/10/17755 (дата обращения: 07.02.2019).

16. Мухаррянов И. Р. Вопросы использования нефелиновых шламов в дорожных конструкциях // Вестник гражданских инженеров. — 2017. — № 1 (60). — С. 192—197.

17. Шепелев И. И., Жижаев А. М., Бочков Н. Н. Применение отходов глиноземного производства с целью улучшения эксплуатационных свойств дорожных смесей // Вестник ТГАСУ. — 2015. — № 1. — С. 182—193.

18. Шепелев И. И., Стыглиц И. С., Еськова Е. Н., Жижаев А. М. Исследование химических и токсичных свойств нефелиновых шламов для использования в сельском хозяйстве // Вестник КрасГАУ. — 2016. — № 2. — С. 13—18.

19. Межгосударственный стандарт ГОСТ 22733-2016. Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности (введен в действие в качестве национального стандарта РФ с 01.01.2017 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28.07.2016 № 981-ст.)

20. Межгосударственный стандарт ГОСТ 5180-2015. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик (введен в действие в качестве национального стандарта РФ с 01.04.2016 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 03.11.2015 № 1694-ст).

21. Межгосударственный стандарт ГОСТ 12248-2010. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости (введен в действие в качестве национального стандарта РФ с 01.01.2012 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19.04.2011 № 46-ст).

22. Межгосударственный стандарт ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация (с поправками) (введен в действие в качестве национального стандарта РФ с 01.01.2013 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12.07.2012 № 190-ст).

23. Bituh T., Petrinec B., Skoko B., Vucic Z., Markovic G. Measurement and modeling of the radiological impact of the phosphogypsum deposition site on the environment // Archives of Industrial Hygiene and Toxicology. 2015. No 66. Pp. 31—40.

24. Kayode O. T., Odukoya A. M., Adagunodo T.A., Adeniji A.A. Monitoring of seepages around dams using geophysical methods: a brief review // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2018. No 173. Pp. 1—8.