尾矿的处理制造技术

本申请公开了使诸如来自金属类矿石和非金属类矿石加工的尾矿固结的方法。该方法包括将尾矿与高浓度的高水溶性盐或其水溶液混合以使尾矿中的固形物去稳定化并固结，以及使固结固形物与工艺用水分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】尾矿的处理相关申请的交叉引用本申请要求于2018年7月17日提交的美国临时申请No.62/699,335的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。
本公开涉及包含诸如尾矿之类的固形物的水性组合物的脱水和固结。这种尾矿来自诸如金属类矿石、磷酸盐类矿石和煤类矿石等的加工矿石。
技术介绍
各种采矿和开采工艺产生了尾矿流，其特征为水中的微粒物质的浆液。这些尾矿通常含有不能直接排放至河流和溪流中的有害成分。常规的做法是将尾矿储存在非常大或者具有多个场地的尾矿库中。例如，目前估计加拿大的油砂尾矿库覆盖约200平方公里的面积。在美国，环境保护署确认有超过500个煤灰煤浆库，大部分位于阿巴拉契亚(Appalachian)煤矿地区。在佛罗里达州，磷矿开采每天产生约100,000吨浆液形式的磷酸盐粘土，其也储存在尾矿库中。脱水极为困难，并且磷酸盐工业中约40％的矿区留在不稳定的粘土沉降区域。铝、铜、锌、铅、金、银等矿石的采矿和开采也会产生尾矿流。此外，特别令人感兴趣的是加工矿石以使水再循环，但是这种再循环受到悬浮在废水中的颗粒物质的阻碍。尾矿库的管理和可持续性方面的问题凸显且越来越多。用于形成尾矿库的筑坝或围塘通常由当地的材料构建，这存在严重的潜在危险。西弗吉尼亚州(WestVirginia)的煤浆坝事故导致水牛溪(BuffaloCreek)洪灾，致超过125人遇难。近年来，尾矿围堵池的各种其他溃坝导致严重的、甚至灾难性的环境破坏。例如，在2016年，中国河南省的尾矿坝事故释放了约2,000,000立方米的赤泥，从而淹没了附近的村庄。在2015年，缅甸的玉石开采产生的废石堆发生事故，导致至少113人遇难。在油砂工业中，将直径等于或小于44μm的颗粒定义为细粒。细粒是废物流中沉降速度远小于粗砂的部分，从而在尾矿库表面附近保留携带一些细粒的水层。这些水会在沥青提取工艺中被再利用。最初，大部分细粒(主要是硅石和粘土颗粒)形成被称为流体细粒尾矿(FFT)的中间层。该流体的固形物含量较低，在15％和30％之间，其也被称为薄细粒尾矿(TFT)。随着时间的推移，继续进行沉降，但是矿物颗粒的表面负电荷限制了聚集，并且形成了被称为成熟细粒尾矿(MFT)的不同的层。MFT的固形物含量平均为约30％，但是其固形物含量随深度的不同而改变。MFT具有凝胶状性质，从而难以处理和脱水。据估计，仅依靠重力作用，这些尾矿成分将会耗费数十年至数百年的时间进行固结和沉降以实现土地复垦。在佛罗里达州，来自磷酸盐开采的尾矿形成了类似的凝胶状结构。在表面硬壳之下，这些尾矿的固形物含量为约25％，并且具有流体状粘稠度。将所谓的围塘(impoundmentponds)用于储存来自于煤处理和燃烧的两类废物。作为燃烧残余物的煤灰便是这样一种材料，其包括若干种成分(粉煤灰、底灰等)。EPA估计在2012年，美国产生了一亿吨煤灰。有干式处理方法，并且煤灰也能够再利用为建筑材料，但是由于经济原因，将煤灰排放至沉渣池的湿式处理是常见的做法。EPA估计在超过200个电厂处有超过500座沉渣池。关于这些沉渣池的渗滤液的环境问题越来越多。用于煤加工废物的第二类围塘储存作为选煤厂的产物的材料，在选煤厂中，除去原矿煤中的尘土和石块以降低其灰分并提高其价值。这通过清洗来完成。然而，这种煤炭清理过程会产生污泥或泥浆形式的排出料流。这种泥浆包含非常微细的煤颗粒以及其他物质(如粘土)，并且与上述尾矿流一样，这种泥浆非常难于通过使用标准方法经济地脱水。美国现在约有600座储存这些废料的所谓的泥浆围塘，大多位于阿巴拉契亚采煤区。这些泥浆围塘的尺寸达50英亩，并且包含数十亿加仑的有毒污泥。这些物质在有用资源(煤炭细粒形式)损失以及重大环境危害这两方面都意味着经济成本。华盛顿邮报(2013年4月24日)报道：美国露天采矿复垦执行办公室(OfficeofSurfaceMiningReclamationandEnforcement)研究发现，许多泥浆围塘墙体不牢固，并且已知发生了泄露。历史上，发生过数次煤灰污泥池(ashandsludgepond)的灾难性事故，导致严重伤亡和环境恶化。随着煤炭产业的衰退以及采矿公司申请破产，仍在使用中的围塘以及已废弃的围塘成为严重的且越来越大的问题。由铝土矿开采氧化铝也会产生大的尾矿流。每年会产生约77,000,000吨强碱性废弃物，其主要由氧化铁构成并且被称为赤污泥或赤泥。如上所述，这会产生严重的处理问题以及会导致灾难性后果的尾矿坝事故。一直存在这样的需求：管理并治理包含悬浮固形物的水性组合物(例如，尾矿)以减小此类尾矿的体积以及/或者通过有利于土地复垦、整治和/或再生水的方式使尾矿中的固形物脱水并固结，从而用于采矿作业。
技术实现思路
本公开的优点包括将包含悬浮固形物的水性组合物(例如，尾矿)脱水以产生高固形物含量材料的方法。通过固结尾矿中的固形物的方法从而至少部分地满足了这些优点和其他优点。所述方法包括用高水溶性盐处理尾矿。有利的是，所述方法可包括用至少一种高水溶性盐或其溶液处理尾矿，并且该方法可任选地包括以下中的一者或者两者：(i)至少一种聚合物絮凝剂或其溶液和/或(ii)任选的粗粒，例如砂，从而形成经处理的尾矿。经处理的尾矿可包含工艺用水中的固结材料，随后可有利地将工艺用水与固结材料分离。实施本公开的方法包括(例如)(i)用至少一种高水溶性盐处理尾矿，以形成包含工艺用水中的固结材料的经处理的尾矿；(ii)用至少一种高水溶性盐和至少一种聚合物絮凝剂处理尾矿，以形成包含工艺用水中的固结材料的经处理的尾矿；(iii)用至少一种高水溶性盐和粗粒处理尾矿，以形成包含工艺用水中的固结材料的经处理的尾矿；和(iv)用至少一种高水溶性盐、至少一种聚合物絮凝剂和粗粒处理尾矿，以形成包含工艺用水中的固结材料的经处理的尾矿。这些实施方式均可包括盐和/或聚合物絮凝剂的水溶液以处理尾矿。这些实施方式均可包括将工艺用水与固结材料分离。有利的是，固结材料的密度可以大于工艺用水的密度。这些方法的实施方案包括单独的或组合在一起的一个或多个如下特征。例如，经受处理的尾矿可以来自加工金属类矿石、磷酸盐类矿石或煤类矿石。在一些实施方案中，在20℃时，至少一种高水溶性盐在水中的溶解度(盐/水溶解度)可为至少约5g/100g，例如，20℃时的溶解度为至少约10g/100g。在其他实施方案中，至少一种高水溶性盐为非水解盐。仍在其他实施方案中，至少一种高水溶性盐可具有一价阳离子，并且可包括铵类盐、磷酸盐类盐或硫酸盐类盐或者它们的组合。在某些实施方案中，经处理的尾矿中至少一种高水溶性盐的尾矿盐浓度可为至少0.5重量％，并且优选为不小于约0.70重量％，例如至少约1重量％、1.25重量％、1.5重量％、1.75重量％、2重量％，乃至至少约2.5重量％、3重量％、4重量％、5重量％等。在一些实施方案中，至少一种聚合物絮凝剂为聚丙烯酰胺或其共聚物。经处理的尾矿中至少一种聚合物絮凝剂的尾矿聚合物浓度可为不小于0且至多约0.001重量％，例如，至多约0.003本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固结尾矿的方法，该方法包括：/n用至少一种高水溶性盐处理尾矿，以形成包含工艺用水中的固结材料的经处理的尾矿；以及/n使所述工艺用水与所述固结材料分离，/n其中所述经处理的尾矿中所述至少一种高水溶性盐的尾矿盐浓度为至少0.5重量％。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180717 US 62/699,3351.一种固结尾矿的方法，该方法包括：
用至少一种高水溶性盐处理尾矿，以形成包含工艺用水中的固结材料的经处理的尾矿；以及
使所述工艺用水与所述固结材料分离，
其中所述经处理的尾矿中所述至少一种高水溶性盐的尾矿盐浓度为至少0.5重量％。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种高水溶性盐为非水解盐。


3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述至少一种高水溶性盐为铵类盐。


4.根据权利要求1所述的方法，其中用至少一种高水溶性盐处理所述尾矿包括用海水处理所述尾矿。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述经处理的尾矿中的所述至少一种高水溶性盐的尾矿盐浓度为至少1重量％。


6.根据权利要求1所述的方法，还包括在用所述至少一种高水溶性盐处理所述尾矿的同时或之后，用至少一种聚合物絮凝剂处理所述尾矿以形成所述经处理的尾矿。


7.根据权利要求6所述的方法，其中所述至少一种聚合物絮凝剂为聚丙烯酰胺或其共聚物。


8.根据权利要求6或7中任一项所述的方法，其中所述经处理的尾矿中所述至少一种聚合物絮凝剂的尾矿聚合物浓度为至多约0.05重量％。


9.根据权利要求1所述的方法，其中处理所述尾矿包括将尾矿流与包含所述至少一种高水溶性盐的水溶液的料流合并，以生成经处理的尾矿流。


10.根据权利要求6所述的方法，其中处理所述尾矿包括将尾矿流与包含所述至少一种高水溶性盐和所述至少一种聚合物絮凝剂的溶液合并，以生成经处理的尾矿流。


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【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·C·佩因特，布鲁斯·G·米勒，阿龙·卢普金斯基，
申请(专利权)人：提取过程解决方案有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US