文摘
本研究的目的是调查的影响铁矿石尾矿(物联网)压实红土的渗透系数。物联网符合ASTM C 618 - 15型F名称。在目前的研究中,可见混有0 - 20%的土壤物联网和压实成型水分从10 - 25%使用四种类型的compactive努力。液压压实soil-IOT混合物的导率测定使用去离子水和城市固体垃圾渗滤液渗透的液体,分别。去离子水是参考浸透的液体。本研究的结果表明,水力传导率降低,提高物联网内容由于土壤力学性能的改善。soil-IOT混合物的渗透渗滤液导致渗透系数下降到小于1×10−9m / s尤其是compactive更高的努力。同时,土壤bioclogging毛孔由于细菌和酵母生物量的积累中渗滤液渗透系数会显著降低。从经济的角度来看,它已经从这项研究的结果发现,土壤标本处理物联网和压实20%英国标准光(声波测井)compactive工作遇到的最大管理渗透系数小于或等于1×10−9m / s为液压系统的障碍。
1。介绍
指导方针已经编译了选择合适的土壤特性和压实方法,可能会导致低渗透系数的衬垫和覆盖1,2]。这些指南是基于经验和一般包括最小值或可接受范围的属性描述土壤成分(如界限含水量、粒度分布)(3]。在垃圾填埋场衬垫的主要功能是防止污染物的释放从单位到邻近的土壤,因此水力传导率应小于1×10−9m / s的控制是有效的城市固体垃圾(4]。Borgadi et al。5)在工作中指出,渗透系数是设计的基本参数和表征垃圾的性能和可靠性。
材料选择垃圾填埋场建设通常是基于当地的可用性和许多不同的土壤类型。土壤障碍含有明显的粘土矿物材料广泛用于构建衬垫,覆盖控制浪费单位由于其渗透系数低。罗等。6)表示,原状粘土质障碍有很长的记录的性能对容器的化学物种经常发现在废物处理网站。然而,巨大的裂缝可以发生在潮湿、压实粘土,可以干7]。为此,有必要研究压实的工程性质laterite-IOT混合物液压屏障系统的衬管。压实红土土壤已被证明具有良好的导水率和低收缩(8]。
Yellishetty和马德9)报道,铁是一个丰富的元素在地壳沉积岩平均2至3%至8.5%在玄武岩和辉长岩。在300矿物质含有铁,但五铁矿石矿物质的主要来源:磁铁矿、针铁矿、赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿。适当的处置尾矿因铁矿石产量已成为环境保护的关键,导致需要开发机制来降低成本参与这活动10]。Yellishetty et al。10)调查的可能性从铁矿石的浓度回收尾矿砖混凝土和建筑陶瓷的生产。几个研究小组研究了高炉矿渣等工业废料的影响,原硼砂矿废物,铸造型砂,造纸厂污泥,和轮胎浪费班轮和求职系统的水力传导率控制固体废物(11- - - - - -14]。
本研究的主要目的是探讨物联网对水力特性的影响红土使用四种不同的压实压实能量。soil-IOT混合物的渗透系数是决定使用两种类型的渗透的液体:去离子水,城市固体垃圾(垃圾)渗滤液。去离子水是参考浸透的液体。
2。材料的表征
2.1。红土
土壤样本用于本研究从网站获得包奇,尼日利亚,扰动采样的方法。土壤的silica-sesquioxide比率是1.21表明这是红土。土壤可以归类为中等塑性粘土类型a - 6按照美国国家公路运输官员协会(145年AASHTO M) (15)和CL按照美国和材料试验学会(ASTM D 2487) (16]。粒度分布,总结了土壤的物理性质表1和2,分别。土壤的氧化成分是由x射线荧光(光谱仪)光谱学方法在全国钢铁原材料开发机构(NSRMEA)在卡杜纳和表中给出3。
2.2。铁矿石尾矿
铁矿石尾矿(物联网)应用于本研究来自Itakpe Ajaokuta,科吉人的州,尼日利亚。Itakpe铁矿业项目是一个含铁石英岩矿床地质储备总计2亿吨,成立于1971年利用铁矿床。在全国铁矿石开采项目(NIOMP) Itakpe旨在每年供应215.5万吨63 - 64%的铁(Fe)级超级集中Ajaokuta钢铁有限公司和550000吨67 - 68%的超级集中三角洲钢铁有限公司、Aladja Warri打来的电话。剥采比(浪费/矿石比率)的存款将达约2800万吨17]。物联网是地面和已筛筛大小为425μ米的理化性质见表4。物联网符合ASTM C 618 - 15 (18F]类型的名称。
2.3。城市固体垃圾渗滤液
城市固体垃圾(垃圾)收集在旱季的Yelwa积极开放的垃圾场的包奇州。准备使用的垃圾是渗滤液用于这项研究和渗滤液的化学成分测定通过原子吸收分光光度计(AAS)公共卫生工程实验室Abubakar Tafawa Balewa大学包奇州。渗滤液有机物含量的样本估计通过测量生化需氧量(BOD5)和化学需氧量(COD)。表5总结了垃圾渗滤液的物理和化学性质。
3所示。方法
3.1。确定的最佳含水量和最大干密度
在执行测试压实,土壤风干在实验室和粉尺寸足够小,通过我们4号筛(4.76毫米孔径)按照头中概述的过程(19]。五混合使用和派生通过增加0%,5%,10%,15%,和20%土壤的物联网。控制混合只包含土壤材料,其余四个混合准备通过增加5 - 20%土壤的物联网。土壤标本准备使用7砂含水量从10到25%重量的土壤和压实使用英国标准降低光(RBSL)、英国标准(声波测井),西非标准(是),和英国标准重型(BSH) compactive努力,分别。RBSL(减少proctor)和声波测井(标准proctor)压实利用15 - 27吹,分别每一个2.5公斤的夯锤自由下落的高度300毫米到3层1000厘米3模具。compactive努力利用10吹的4.5公斤夯锤自由下落的高度450毫米到五层的土壤在1000厘米3模具。compactive努力是传统能源水平常用的在这个地区。BSH或修改学监compactive努力利用27吹的4.5公斤夯锤自由下落的高度450毫米到5层1000厘米的土壤3模具。添加物联网三个样本准备每个百分比和平均最佳水分含量(OMCs)和最大的干密度(mdd)。总共有45个样本准备soil-IOT混合物的水分关系的决心。
3.2。渗透系数的确定
图1实验设置用于渗透系数测试。这是刚性井壁落差渗透仪仪器。渗透系数测试的标本是由向土壤中添加物联网比例为0%,5%,10%,15%,和20%,分别为压实测试的情况。OMCs获得的水分关系和增加了2%按照推荐使用构成的20.]。在执行测试,红土土壤风干在实验室和粉尺寸足够小,通过我们4号筛分孔径(4.76毫米)。使用RBSL五混合使用和压实,声波测井,是和BSH compactive努力,分别。压实土壤标本,并为每个添加物联网第一次模具放置在塑料浸坦克和蒸馏水,介绍了压实土壤的顶部布满了5厘米的水。浸没式压实土壤样品和模具的蒸馏水是防止干燥标本的低开模具。设置了站24小时达到完全饱和的土壤。
浸泡时间后,蒸馏浸槽的水位降低,整个落差设置是在准备组装渗透。渗透进行了使用去离子水和渗滤液渗透的液体,分别。渗透是终止在24小时内从测试的毕业典礼时,约等于流入流出。均衡成立时没有明显趋势在竖管阅读测试。最后三个读数的几何平均水力传导率计算和报告。共有120个标本准备渗透系数的确定。液压导率计算使用 在哪里渗透系数(m / s),竖管管面积(m2),样品盘厚度沿流路径(m),样品盘横截面积(m2),时间在流的发生(s),在竖管水位高于基准时间吗(m)在竖管水位高于基准时间吗(m)。
4所示。结果与讨论
4.1。压实特性
压实土的mdd样品含有5%,10%,15%,和20%相比,物联网的参考样本(土壤没有添加物联网)呈现在图2。从图可以看出2,有明确的证据表明,MDD soil-IOT混合物压实的四个compactive努力增加几乎呈线性增加比例添加物联网。一般来说,每个compactive的MDD落在狭窄的范围内努力:1.75至1.82毫克/米3RBSL, 1.77至1.83毫克/米3对声波测井,1.80至1.86毫克/米3是,1.83至1.91毫克/米3BSH。MDD的土壤压实无添加物联网范围从1.71至1.80毫克/米3。一般土壤标本含有20%物联网展示明显改善力学性能导致改进在MDD中为每个compactive努力。OMC结果绘制对物联网内容如图3。从图可以看出3,结果表现出趋势减少OMC的增加比例添加物联网。正如所料,OMCs减少比例增加的物联网和compactive努力增加而增加。引用的OMC土壤样本从16.4%至14.7不等。soil-IOT的混合物,OMCs也属于一个狭窄的范围为每个compactive努力:RBSL 13.0 - 15.3%, 14.8%至12.9为声波测井,12.8 13.5%和12.2 13.8% BSH。
这项研究的结果符合的结果Abichou et al。12]报告OMC的降低和增加在MDD中铸造用砂的压缩减少学监,标准的学监,普氏compactive努力修改。其他调查人员21)也显示增加MDD的砖红壤性soil-blast炉熔渣混合物与高炉矿渣的添加比例增加。MDD的增加的原因和相应的减少OMC的土壤调查研究与提高物联网内容是由于物联网的低吸湿特性归因于高浓度的三氧化二铁(Fe2O3)。此外,对土壤产生重凝聚的粒子密度和服务员上升导致的增加的总体表面积soil-IOT混合物。
4.2。砂含水量对渗透系数的影响
渗透系数的变化与砂含水量对压实土壤标本洋溢着去离子水在图所示4。土壤没有显示添加物联网液压导率稍高于获得soil-IOT混合物的值。一样的压实试验结果,渗透系数下降一个狭窄的范围内为每个compactive努力:1.7×10−75.6×10−8RBSL m / s。然而,soil-IOT混合物压实压实能量(即更高。,WAS and BSH) yielded lower hydraulic conductivity values ranging from 2.6 × 10−104.0×10−9m / s, 7.2×10−111.7×10−9分别m / s。
渗透系数的结果压实soil-IOT混合物洋溢着渗滤液在图所示5。从图可以看出5,与渗滤液渗透导致低渗透系数值与去离子水渗透相比。渗透系数一般随砂含水量增加和减少compactive努力。渗透系数介于5.3×10−92.1×10−8RBSL m / s, 6.8×10−109.3×10 m / s−9对声波测井m / s, 7.7×10−116.8×10 m / s−10是m / s, 7.7×10−121.1×10−11BSH m / s。砂含水量从18.7%至14.4不等的四compactive努力使用。
渗透系数这一研究获得的结果,然而,相反的,其他作者报道的12,21]谁注意到减少soil-additive混合物的渗透系数与砂含水量的增加。Abichou et al。12]报道减少水力传导率与压实砂含水量的增加铸造用砂。同样,Osinubi和Eberemu [21)报道,砖红壤性soil-blast炉熔渣混合物压实含水量的增加会导致压实土的渗透系数下降标本。因此,增加soil-IOT混合物的压实含水量2%湿最佳含水量没有有益的水力传导率的减少可能由于温和的土壤中粘土含量。很明显,soil-IOT混合物可以在OMC达到压实渗透系数小于或等于1×10−9m / s尤其是compactive更高的努力。经济的观点、土壤标本包含物联网在10 - 20%物联网可以准备成型水分含量从14.9到16.8%,压实使用声波测井compactive努力实现最大的监管控制液压屏障系统建设水力传导率的市政固体废物。
4.3。铁矿石尾矿对渗透系数的影响
结果的差异压实土的渗透系数与物联网内容标本洋溢着去离子水如图6。土壤添加物联网,导致较低的土壤的平均渗透系数计算值相比,自然土壤。有趣的是,渗透系数的压缩soil-IOT混合物compactive努力减少与增加。报告的结果是一致的与Edil et al。4为压实沙蝇灰混合物。作者报道,变量,除了compactive努力和水分含量,影响渗透系数的类型和比例的粉煤灰。压实土处理5 - 20%物联网了渗透系数值略低于获得自然的土壤。
渗透系数测试的结果绘制对物联网的百分比压实土壤标本洋溢着渗滤液在图所示7。渗透系数的变化趋势则与土壤标本洋溢着去离子水。稳步减少渗透系数随着物联网内容可能是由于高浓度的铁2O3在物联网,导致土壤的力学性能的改善。根据Shadfan et al。22),铁之间的相互作用2O3与粘土矿物取决于环境的博士在低pH值,粘土矿物的表面氧化物沉淀,一旦形成,这些涂料在高pH值是稳定的。在胶结soil-IOT混合物、铁2O3随着土壤矩阵之间的晶体。这些晶体的共生导致非常稳定和nondispersible土壤矩阵之间的联系(22]。
渗透系数结果基于soil-IOT混合物的渗透渗滤液符合Glatstein和堡的结果23]报告渗透系数的变化可以忽略不计silt-bentonite混合物渗透与去离子水的时间和观察到的导水率下降浸透的流体时转向营养解决方案。他们报告说,营养负荷出现在营养解决方案负责增加细菌和酵母的形成和发展殖民地导致部分或永久的毛孔阻塞。Yeheyis et al。24]也展示了一种水力传导率下降的压实soil-fly灰混合物由于降水新矿物的化学酸性矿山废水和飞灰之间的相互作用。
4.4。液压Soil-Iron矿尾矿混合物的性能
渗透系数值的确定比较的实验结果基于渗透压实soil-IOT与去离子水混合基于渗透与渗滤液与总结表6。结果在某种程度上相似但compactive努力增加水力传导率降低。土壤标本含有20%物联网产生水力传导率最低的4.6×10的价值−12m / s。的水力性能,土壤标本处理20%的物联网和压实四compactive努力带来的性能指标的值从61.1到93.2%。液压soil-IOT混合物的性能计算 在哪里渗透系数的标本洋溢着去离子水(m / s)和是洋溢着渗滤液渗透系数的标本(米/秒)。
屏障系统组件的性能取决于组件本身的性能和单个组件作为一个系统互动的方式包含污染物运输。Takai et al。25)表示,渗透系数的soil-bentonite混合物具有良好的相关性与塑性指数和肿胀压力和得出结论,这些属性有可能对评估指标的水力屏障soil-bentonite混合物的性能。
5。结论
(我)silica-sesquioxide摩尔比铝和铁的土壤是1.21表明土壤是红土。化学成分由光谱仪光谱显示,物联网符合ASTM C 618 - 15型F的名称。(2)土壤标本含有20%物联网展示明显改善力学性能主要为四compactive努力改进在MDD中使用。经济上,土壤含20%物联网可以在成型压实含水量12.9%使用声波测井compactive努力实现渗透系数小于或等于1×10−986.1%的m / s和水力性能。(3)增加soil-IOT混合物的压实含水量2%最佳含水量湿没有有益的改善水力传导率由于温和的土壤中粘土含量。(iv)减少水力传导率与土壤增加比例添加物联网是由于高浓度的铁2O3在物联网导致土壤的力学性能的改善。(v)Soil-IOT混合物洋溢着低渗滤液给液压导率与去离子水渗透相比可能由于细菌和酵母生物量的积累,会显著降低土壤水力传导率和阻塞毛孔。(vi)有益的属性可以使用物联网生产红土土壤具有改善水力特性,可以用作密封衬垫材料的都市固体废物液压屏障系统。
相互竞争的利益
作者宣称没有利益冲突有关的出版。