Способ образования противофильтрационного экрана

ИЕ ИЗОБРЕТЕ ОПИСАН Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам,(71) Якутский научно-исследовательский и проектный институт алмазодобывающей промышленности(73) Якутский научно-исследовательский и проектный институт алмазодобывающей промышленности(54) СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ЭКРАНА,(19) КУ 11) 2005 И 8 С 1 (Я 1) 5 С 09 К 17 00 ЕО сооружения в условиях Крайнего Севера, противо- фильтрационные экраны накопителей Для повышения зффективности лротивофильтрационного экрана за счет уменьшения молекулярной риффузии сначала на поверхность участка укладывают последовательно в качестве противофильтрационного слоя связный грунт, обработанный водным раствором сернокиоюго натрия или карбоната натрия, затем измельченный природный клиноптилолит в кальциевой форме и сверху помещают защитный слой из супеси или песка 1 зл. ф-лыИзобретение относится к устройствупротивофильтрационных экранов земляныхгидротехнических сооружений в условияхКрайнего Севера,Известен способ образования противофильтрационного экрана на плотине илидамбе из мерзлых пород 1, Способ включает укладку на мерзлое ядро слоя из песчаных, гравелистых и щебнистых грунтов безпылеватых и глинистых примесей, При храненни пресных или слабоминерализованных вод, имеющих температуру замерзанияблизкую к 0 С, никаких проблем с поддержанием гидротехнического сооружения вмерзлом состоянии не возникает. 15Недостатком способа является егонизкая эффективность при работе гидротехнического сооружения с рассоламихлоридно-кальциевого типа, имеющими наиболее низкую температуру замерзания из 20всех распространенных типов минерапизованных вод. Например, при концентрации400 г/л хлоридно-кальциевый рассол имееттемпературу замерзания -55 С, При проникновении через противофильтрационный экран рассолы."разъедают" лед грунтаплотины, что равносильно началу его полного разрушения,Наиболее близким по технической сущности является способ образования противофильтрационного экрана под хранилищедля фторсодержащих отходов 2), Способзаключается в укладке на защищаемую поверхность слоев связного грунта, обработанного солями, например сильвинитом, 35укладку водопроницаемого слоя, песка, аверхний обработанный солью слой покрывают смесью кальцийсодержащих солей:гипса и хлористого кальция. При .фильтрации легкорастворимых фтористых соединений фтор будет связываться с кальцием втруднорастворимые соединения.Недостатком известного способа является его низкая эффективность, обусловленная высоким коэффициентом молекулярной 45диффузии по отношению к рассолам хлоридно-кальциевого типа. При хранении рассолов хлоридно-кальциевого типа непроисходит их связывания в труднорастворимые формы, так как использованные в 50экране химические соединения не взаимодействуют с хлористым кальцием и другими солями, находящимися в рассоле, В,этом случае за счет молекулярной диффузии рассолов будет происходить перенос 55минерализованных вод через грунты.Проведенными опытами установлено, чтокоэффициент диффузии через такой экран хлоридно-кальциевого рассола притемпературе минус 2 - минус б С составляет(0,1-0,2) х 10" м /сут, При такой величине коэффициента диффузии за 50 лет эксплуатации наполнителя глубина проникновения фронта молекулярной диффузии составит 2,6-3,0 м,Целью изобретения является повышение эффективности противофильтрационного экрана за счет уменьшения молекулярной диффузии.Поставленная цель достигается тем, что при способе образования и ротивофильтрационного экрана, заключающемся в укладке на защищаемую поверхность связного грунта, обработанного водным раствором соли натрия, водопроницаемого слоя, например, из песка и кальцийсодержащего слоя, для обработки связного грунта используют раствор сернокислого натрия или карбоната натрия, а в. качестве кальцийсодержащего слоя - измельченный природный клиноптилолит в кальциевой форме, при этом последний укладывают на противофильтрационный слой и сверху - водопроницаемый слой.Причем природный клиноптилолит имеет следующий химический состав,ф;ЯЮ 2 67,42 - 69.32А 120 з 10,34 - 10,87Т 10 0,11-0,12+Н 20 ОстальноеПриродный клиноптилолит обладает ионообменной емкостью и его слой можно рассматривать как катионитовую мембрану. Для катионитовой мембраны можно пренебречь диффузией анионов, Так как природный клиноптилолит содержит в ионообменной емкости катионы кальция, то образованная им мембрана пропускает через себя катионы кальция, препятствуя прохождению других катионов, т.е, является ионоселективной. Навстречу потоку ионов кальция из пастообразной массы в рассол переходят ионы натрия (в соответствии с условием электронейтральности), Проведшие через мембрану катионы кальция будут взаимодействовать с анионами 304 или СОз из грунта обработанного солями натрия. Так как карбонаты или сульфаты кальция обладают малой растворимостью в водных растворах, то они выпадают в осадок и за счет кольматации свободных пор уменьшают пористость грунта. Ионоселективная мембрана из природного клинопти2005118 лолита и выпадение карбонатов или сульфатов кальция в осадок приводит к уменьшению диффузии хлоридов и общего потокамолекулярной диффузии, что позволяетуменьшить глубину фронта проникновения 5молекулярной диффузии рассола в 14,1 -25,8 раза,П р и м е р. На плотину или дамбу,сооруженную из мерзлых грунтов; по обыч-.ной технологии укладывают защитный слой 10(30-50 см) песка или любого другого грунта;: супеси и т,п. Защитный слой разравниваюти на него укладывают противофильтрационный экран,Противофильтрационный экран готовят 15следующим. образом. Местный связныйгрунт любой естественной влажности доводят до 300 -ной влажности и добавляют внего соль; сернокислый натрий или карбонат натрия. Необходимое количество соли 20(0) рассчитывают по формуле в У25 где )Фр, - объемный вес используемого грунта, г/см;Ч - объем используемого грунта,м;з,ув - удельный вес используемой воды для доведения до 300 -ной влажности; 30С 1 - концентзоация соли в паровом пространстве, кг/м, выбирается из условия С 1Сг, где Сг - максимальная концентрация рассола, который будет храниться.Смесь местного связного грунта, воды и 35 сернокислого натрия (углекислого натрия) тщательно перемешивают в бетоносмесителе или глиномешалке до состояния однородной пастообразной массы. Потом пасту транспортируют и укладывают в виде акра на слоем 40-50 см на защитный слой из песка или супеси, Далее пэстообразную массу прикрывают слоем 25-35 см) природного клиноптилолита в кальциевой форме45 Форму,лолит в кальциевой форме, приследний укладываютпротивофильтрационный слой иводопроницаемый слой.2, Способ по п,1, отличающийсячто используют клиноптилолит следу55 го состава, мас.:ЗЮгА 1 гОзТЮ1 ЕегОзРеО зобретен линоптиэтом панасверхутем, ще 67,42 - 69,32 10,34 - 10,870,11 - 0,12 1,07- 1,18 0,46 - 0,50 1. СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЙ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ЭКРАНА, заключающийся в укладке на поверхность участка противофильтрационного слоя из связного грунта, обработанного водным раствором соли натрия, водопроницаемого слоя. например из песка, и кальцийсЬдержащего слоя, отличающийся тем, что для обработки связного грунта используют раствор сернокислого натрия или карбоната натрия, э в качестве кальцийсодержащего месторождения Хонгуруу Я - С ССР следующего химического состава,%: 3 Ог 67,59,АгОз 10,85; Т 0 0,12; ГегОз 1,09: РеО 0,49:М 90 1,71; СаО 3,72; ИэгО 0,97; КгО 1.02;НгО 4,26; НгО 8,18.Клиноптилолит предварительно размельчают до фракции : 1,2 мм. Затем слойклиноптилолита прикрывают защитнымслоем 30-40 см из песка или супеси, Созданный таким образом экран находится в контакте с хлоридно-кальциевым рассолом втечение трех месяцев при температуре окружающей среды минус 5-минус б С. Послеэтого определяют коэффициент диффузиирассолов через экран который находился впределах (0,3-0,5) 10 м /сут,Для сравнения в аналогичных условияхбыли проведены опыты по определению коэффициента диффузии рассола через противофильтрационный экран, созданный поописанной в прототипе технологии, В этомслучае коэффициент уифузии рассоловбыл равен (0,1-0,2) 10 м /сут,Таким образом, по сравнению с известным способом использование предложенного экрана позволяют уменьшитькоэффициент молекулярной диффузии хлоридно-кальциевого рассола при температуре минус 2 - минус б С с (0,1 - 0,2) 10 до(0,3-0,5) 10 м /сут; т.е, в 200-667 раз, Вэтом случае глубина проникновения фронта диффузии снизится в 14,1 - 25.8 раза. За50 лет .эксплуатации накопителя глубиназасоления пород хлориднокальциевымирассолами составит всего 10-21 см, что приемлемо для практического использования.56) Рекомендации по проектированию истроительству плотин из грунтовых материалов для производственного и питьевого водоснабжения в условиях Крайнего Севера ивечной мерзлоты. М,: Стройиздат, 1976, с,21(п,5.27).Авторское свидетельство СССР йт 403809,кл. Е 02 В 3/16, 1973.,Редактор А, Бер Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 3422