【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于矿山水土资源防治，涉及一种离子型稀土矿山氨氮污染治理方法，尤其是涉及一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗及资源化回收方法。
技术介绍
1、自1969年我国首次在江西龙南地区发现离子吸附型稀土矿以来，至今已有60余年的开采历史，其间为推动战略性矿产资源绿色可持续发展，其开采工艺先后升级，逐步经历了池浸、堆浸和原地浸矿三个发展阶段。原地浸矿工艺的专利技术和应用，最大限度地减少了资源提取对山体植被的破坏和水土流失的发生，使其成为工信部唯一允许的离子型稀土资源生产方法。原地浸矿开采在不开挖矿土情况下，将电解质溶液经浅井直接注入矿体，其中阳离子将吸附在土壤矿物表面的稀土离子交换解吸，稀土离子随溶液形成浸出母液流出，而阳离子反被吸附在矿土中。离子型稀土矿原地溶浸开采早先通常使用硫酸铵为浸矿剂，长期大面积粗放式无序开采积累了突出的环境问题。由于退役历史采区风化矿岩中铵根离子大量存在并不断向外释放，导致了大面积的矿区土壤酸化及周边环境水体氨氮超标。铵根离子进入周边水体后，会持续带来藻类疯长和水体富营养化的恶性循环。一方面，藻类疯长导致水体溶解氧减少，造成鱼类和其他水生生物死亡；另一方面，微生物在腐蚀分解藻类的过程中产生大量有机物，进一步加剧富营养化。同时，土壤中残留氨氮作为一种潜在浸矿剂，随降雨淋滤入渗致使酸性土壤中重金属不断释放，加剧水体污染。
2、经预测，硫酸铵浸矿后形成的稀土采空区中的残留氨氮随大气降雨释放至少需要30年，这将长期影响矿区及周边环境。有鉴于此，如何大幅度缩短稀土历史采区氨氮释放周期，解决氨氮残留长期
3、现行的氨氮废水处理方法主要有微生物处理法、折点氯法、(污泥、纤维)吸附法、膜分离法、鸟粪石沉淀法、喷淋蒸氨法、离子交换法、臭氧氧化法等。其中微生物处理法因现有菌株对碳源的需求量高，稀土尾水中又不含碳元素，因此需要大量补入糖质碳源，成本高昂，难以在产业中推广应用。折点加氯法和喷淋蒸氨法的副产物氯胺、氯代、氨气等会造成二次污染。离子交换法的处理能力小，因而很难工业化应用。
4、有鉴于此，为满足离子型稀土矿铵盐历史采区土壤及尾水氨氮高效治理与稀有元素综合回收等多重需求，本专利技术提供一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗及资源化回收。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗及资源化回收的方法，其特征在于，采用原地浸矿的工艺模式，选择对环境相对友好的电解质溶液作为淋洗剂，通过对离子型稀土铵盐浸矿退役采区复灌的方式淋洗解吸风化矿岩中游离态氨氮和离子相稀土，收集采区淋出尾水，采用碱性化合物调节尾水ph，回收尾水中微量稀有元素后，再向其中添加磷酸盐以回收氨氮。淋出尾水经资源化处理达标后重新泵送至退役采区注液原位淋洗，如此重复直至采区尾水和风化矿岩满足风化矿岩中氨氮含量降至80mg/kg、淋出尾水中氨氮浓度降至15mg/l、淋出尾水ph为6.0～9.0等尾矿闭坑条件后停止。
2、上述过程具体分为以下步骤：
3、(1)采用泵送的方式将采区淋出尾水抽排至ph调节池，同时加入碱性化合物浆液，采用通气或机械搅拌的方式对调节池中溶液进行充分混匀，混匀过程中持续监测ph，待调节池内ph持续稳定在8～8.5时停止搅拌，静置陈化5～10小时待沉淀分层后抽排上清至氨氮沉淀池，沉淀物置于池中；
4、(2)采集氨氮沉淀池中水样，测试溶液氨氮浓度；在沉淀池中先加入磷酸二氢钠调节溶液ph至6.5～7.0，再缓慢添加磷酸三钠水溶液以沉淀氨氮，整个溶液添加过程持续通气搅拌或机械搅拌；磷酸三钠水溶液加入结束后继续搅拌1～3小时，使其充分反应，静置陈化5～10小时，待其沉淀完全固液分层后，沉淀后测试上清中氨氮含量，如果氨氮浓度值低于15mg/l直接排至配液池；如果浓度值高于15mg/l则重复步骤二直至沉淀后上清氨氮浓度低于15mg/l；沉淀物抽至板框压滤机进行压榨得到磷酸铵镁产品；
5、(3)将步骤(2)得到的上清液在配液池中通过添加浓硫酸和硫酸镁进行调节ph、硫酸镁浓度后作为淋洗剂使用；
6、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术参数：
7、所述碱性化合物为氧化镁，所述电解质溶液为硫酸镁溶液；所述浆液质量浓度为3％～5％，所述浆液加入量为调节池中淋出尾水质量的0.1％～0.5％；
8、在实施所述步骤(2)时，需提前将磷酸二氢钠和磷酸三钠配成质量浓度为5％～10％的溶液备用；所述氨氮沉淀池上设置有5～10个喷淋头，每个喷淋头端部呈花洒状分布；所述磷酸三钠溶液采用喷淋的方式加入，添加时间控制在0.5～1.5小时；
9、在实施所述步骤(2)时，根据溶液氨氮浓度，按照总氮磷比1:0.8～1:1加入磷酸二氢钠和磷酸三钠，所述磷酸二氢钠和磷酸三钠添加比例为1:12～1:16；所述磷酸二氢钠为磷酸二氢钠二水合物；所述磷酸三钠为磷酸三钠十二水合物；
10、在实施所述步骤(2)时，为保证达到最佳的去除率和沉淀效率，反应结束时，所述氨氮沉淀池中溶液最终ph控制在8.5～9.5，所述反应过程可通过添加浓硫酸和氢氧化钠的方式进行调节ph；
11、在实施所述步骤(3)时，为保证淋洗效率和资源回收率，且满足矿土中离子相稀土和铵根离子的浸出条件，当淋出尾水中稀土离子浓度持续大于150mg/l时，采用浓硫酸调节配液池中淋洗剂ph为3.5～4.0；当淋出尾水中稀土离子浓度持续小于150mg/l时，加入浓硫酸控制淋洗剂ph为7.0～8.0，此时尽量利用风化矿岩中残留的余酸调节浸出条件；当淋出尾水中稀土离子浓度持续小于10mg/l时，控制淋洗剂ph为8.0～9.5，以彻底固化风化矿岩中已扰动的重金属离子；
12、在实施所述步骤(3)时，为充分利用风化矿岩中残留的镁离子，当淋出尾水中铵根离子浓度大于500mg/l时，控制淋洗剂中硫酸镁质量浓度为3％；当淋出尾水中铵根离子浓度小于500mg/l、大于300mg/l时，控制淋洗剂中硫酸镁浓度为1.5％；当淋出尾水中铵根离子浓度小于300mg/l、大于150mg/l时，控制淋洗剂中硫酸镁质量浓度为1％；当淋出尾水中铵根离子浓度小于150mg/l时，淋洗剂中不再添加硫酸镁。
13、和现有技术相比，本专利技术的优点在于：
14、(1)本专利技术提供的方法工艺，是一种从源头上高效处理氨氮污染问题的系统方法。传统的尾水处理站的方式，将被氨氮污染的地表水集中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗及资源化回收的方法，其特征在于，采用原地浸矿的工艺模式，选择对环境相对友好的电解质溶液作为淋洗剂，通过对离子型稀土铵盐浸矿退役采区复灌的方式淋洗解吸风化矿岩中游离态氨氮和离子相稀土，收集采区淋出尾水，采用碱性化合物调节尾水pH，回收尾水中微量稀土元素后，再向其中添加磷酸盐以沉淀回收氨氮。淋出尾水经资源化处理达标后重新泵送至退役采区注液原位淋洗，如此重复直至采区尾水满足尾矿闭坑条件后停止。
2.据权利要求1所述的一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗及资源化回收的方法，其特征在于，所述淋出尾水资源化处理包括以下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗及资源化回收的方法，其特征在于，所述碱性化合物为氧化镁，所述电解质溶液为硫酸镁溶液；所述浆液质量浓度为3％～5％，所述浆液加入量为调节池中淋出尾水质量的0.1％～0.5％。
4.根据权利要求1或2所述的一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗及资源化回收的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，需提前将磷酸二氢钠和磷酸三钠配成质量浓度为5％～10％
5.根据权利要求1或2所述的一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗及资源化回收的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，根据溶液氨氮浓度，按照总氮磷比1:0.8～1:1加入磷酸二氢钠和磷酸三钠，所述磷酸二氢钠和磷酸三钠添加比例为1:12～1:16；所述磷酸二氢钠为磷酸二氢钠二水合物；所述磷酸三钠为磷酸三钠十二水合物。
6.根据权利要求1或2所述的一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗及资源化回收的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，为保证达到最佳的去除率和沉淀效率，反应结束时，所述氨氮沉淀池中溶液最终pH控制在8.5～9.5，所述反应过程可通过添加浓硫酸和氢氧化钠的方式进行调节pH，所述沉淀池中沉淀物需每次沉淀结束后及时压滤。
7.根据权利要求1或2所述的一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗及资源化回收的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，为保证淋洗效率和资源回收率，且满足矿土中离子相稀土和铵根离子的浸出条件，当淋出尾水中稀土离子浓度持续大于150mg/L时，采用浓硫酸调节配液池中淋洗剂pH为3.5～4.0；当淋出尾水中稀土离子浓度持续小于150mg/L时，加入浓硫酸控制淋洗剂pH为7.0～8.0，此时尽量利用风化矿岩中残留的余酸调节浸出条件；当淋出尾水中稀土离子浓度持续小于10mg/L时，控制淋洗剂pH为8.0～9.5，以彻底固化风化矿岩中已扰动的重金属离子。
8.根据权利要求1或2所述的一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗及资源化回收的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，为充分利用风化矿岩中残留的镁离子，当淋出尾水中铵根离子浓度大于500mg/L时，控制淋洗剂中硫酸镁质量浓度为3％；当淋出尾水中铵根离子浓度小于500mg/L、大于300mg/L时，控制淋洗剂中硫酸镁浓度为1.5％；当淋出尾水中铵根离子浓度小于300mg/L、大于150mg/L时，控制淋洗剂中硫酸镁质量浓度为1％；当淋出尾水中铵根离子浓度小于150mg/L时，淋洗剂中不再添加硫酸镁。
9.根据权利要求1所述的一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗及资源化回收的方法，其特征在于，所述尾矿闭坑条件为：风化矿岩中氨氮含量降至80mg/kg，淋出尾水中氨氮浓度降至15mg/L，淋出尾水pH为6.0～9.0。
...【技术特征摘要】
1.一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗及资源化回收的方法，其特征在于，采用原地浸矿的工艺模式，选择对环境相对友好的电解质溶液作为淋洗剂，通过对离子型稀土铵盐浸矿退役采区复灌的方式淋洗解吸风化矿岩中游离态氨氮和离子相稀土，收集采区淋出尾水，采用碱性化合物调节尾水ph，回收尾水中微量稀土元素后，再向其中添加磷酸盐以沉淀回收氨氮。淋出尾水经资源化处理达标后重新泵送至退役采区注液原位淋洗，如此重复直至采区尾水满足尾矿闭坑条件后停止。
2.据权利要求1所述的一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗及资源化回收的方法，其特征在于，所述淋出尾水资源化处理包括以下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗及资源化回收的方法，其特征在于，所述碱性化合物为氧化镁，所述电解质溶液为硫酸镁溶液；所述浆液质量浓度为3％～5％，所述浆液加入量为调节池中淋出尾水质量的0.1％～0.5％。
4.根据权利要求1或2所述的一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗及资源化回收的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，需提前将磷酸二氢钠和磷酸三钠配成质量浓度为5％～10％的溶液备用；所述氨氮沉淀池上设置有5～10个喷淋头，每个喷淋头端部呈花洒状分布；所述磷酸三钠溶液采用喷淋的方式加入，添加时间控制在0.5～1.5小时。
5.根据权利要求1或2所述的一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗及资源化回收的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，根据溶液氨氮浓度，按照总氮磷比1:0.8～1:1加入磷酸二氢钠和磷酸三钠，所述磷酸二氢钠和磷酸三钠添加比例为1:12～1:16；所述磷酸二氢钠为磷酸二氢钠二水合物；所述磷酸三钠为磷酸三钠十二水合物。
6.根据权利要求1或2所述的一种离子型稀土铵盐退役历史采区淋洗...
【专利技术属性】
技术研发人员：万印华，孙东江，于宏东，王怡，邓杨，王静若，孙贵东，叶泰汕，钟化瑞，杨杰，康世杰，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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