一种离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法 |
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| 申请号 | CN202410211498.X | 申请日 | 2024-02-27 | 公开(公告)号 | CN117772773A | 公开(公告)日 | 2024-03-29 |
| 申请人 | 矿冶科技集团有限公司; | 发明人 | 祝怡斌; 刘子齐; 鞠丽萍; 陈斌; 陈玉福; 周士捷; | ||||
| 摘要 | 本 申请 提供一种离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法，涉及矿山环境保护领域。将淋洗液通过淋洗孔注入浸矿场，在渗漏扩散路径上设置截获措施进行收集，得到淋洗尾 水 ，淋洗尾水的淋洗终点为 碱 性；淋洗尾水和 氧 化剂混合，加沉淀剂得到沉泥和上清液；将矿化剂通过淋洗孔滴注注入浸矿场中；通过淋洗孔将施工弃土进行回填和恢复植被。本申请提供的方法，对浸矿场进行原位淋洗、淋洗尾水铊处理、原位矿化稳定及回填修复的综合治理方法，改变了溶浸结束后浸矿场的酸性环境，矿化稳定铊，从源头上控制铊的释放，并充填了浸矿场矿土的孔/裂隙，实现了铊污染的源头治理。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法技术领域[0001] 本申请涉及矿山环境保护领域，尤其涉及一种离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法。 背景技术[0002] 稀土元素矿物主要有3种赋存状态：一是参与矿物晶格，是构成矿物不可缺少的成分，以独立稀土矿物形式存在，如独居石、褐帘石、氟碳铈矿等；二是以类质同相置换存在于造岩矿物与副矿物，如长石、萤石等；三是呈吸附状赋存于粘土矿物和云母类矿物表面。 [0003] 离子型稀土矿是稀土元素呈离子吸附状态赋存于某些矿物的表面或颗粒之间，属于风化壳淋积型矿物，离子型稀土成矿母岩主要为花岗岩和中酸性火山岩，其次为浅变质岩和灰岩风化壳。离子型就是稀土离子以离子形式吸附在矿物上，如高岭土，蒙脱，大多像土，含量在0.05‑0.3%。 [0004] 离子型稀土矿山采用溶浸开采，先后采用过池浸工艺、堆浸工艺和原地浸矿工艺，目前允许的开采工艺为原地浸矿工艺。原地浸矿工艺是在地表打注液孔，坡脚采用收液巷、导流孔、集液沟等进行收液，收液率为75%‑85%，约20%‑25%母液会渗漏进入地下。 [0006] 离子型稀土溶浸采矿的浸矿液为酸性，浸矿液的加入会改变了浸矿场的酸碱环境，导致浸矿场内金属以离子形式进入稀土母液，常规金属离子为铝、钙、镁、铁等，重金属离子铜、铅、铊、锌、锰等，金属离子不仅对母液处理、后续的稀土分离和提取造成干扰，而且金属离子会造成矿区水体重金属污染。金属离子通过母液渗漏进入水体环境，在浸矿结束后浸矿场未淋洗或淋洗不充分时，浸矿场会继续维持酸性环境，金属离子在酸性环境下持续释放进入地下水和地表水，造成水体重金属污染。 [0007] 铊是一种有毒的重金属污染物，一旦进入到表生环境中，容易通过食物链而危害人体健康。铊是一种分散元素，具有亲硫和亲石双重地球化学特征。在超基性岩中铊的含量一般为0.05‑0.6μg/g；在基性岩中的含量为0.1‑0.27μg/g；在中性岩中的含量为0.15‑0.83μg/g；在绝大多数花岗岩中铊的含量为0.73‑3.2μg/g；在碱性岩石中铊的含量为1.2‑1.5μg/g。铊在变质岩中的平均含量一般为0.65μg/g，在沉积岩中的含量一般为0.1‑3.0μg/g，平均含量为0.27‑0.48μg/g，其中铊在粘土岩、砂岩和页岩中的含量最高，粘土岩中铊的含量可高达2.2‑3.0μg/g，粘土矿物成分越高，铊含量也就越高。自然界发现的铊矿物以铊的硫化物和硫盐为主，自然矿化和人为活动加速了铊向环境中的扩散。 [0008] 离子型稀土成矿母岩主要为花岗岩和中酸性火山岩，主要吸附在高岭土、蒙脱石等粘土矿物上。绝大多数花岗岩中铊的含量较高，尤其在粘土岩中含量高。离子型稀土矿往往伴生有铊，铊在酸性环境下极易转化为离子态。离子型稀土矿采用溶浸开采，是在酸性环境下浸出，铊矿物释放的铊离子进入母液，随母液渗漏进入环境，浸矿结束后浸矿场雨水淋溶尾水亦进入环境，造成离子型稀土矿区铊污染。 [0009] 离子型稀土矿区铊污染不仅存在于浸矿期，浸矿结束后铊污染长期存在，采用末端治理方法，含铊尾水收集处理时间很长，处理成本很高，企业难以承受。因此如何治理离子型稀土矿区铊污染是稀土行业必须解决的难题。发明内容 [0010] 本申请的目的在于提供一种离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法，以解决铊污染治理的问题。 [0011] 为实现以上目的，本申请提供了一种离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法，包括：淋洗剂制备得到淋洗液，所述淋洗液通过淋洗孔注入浸矿场，在渗漏扩散路径上 设置截获措施进行收集，得到淋洗尾水，所述淋洗尾水的淋洗终点为碱性； 所述淋洗尾水和氧化剂混合，加沉淀剂得到沉泥和上清液； 将矿化剂通过所述淋洗孔滴注注入所述浸矿场中； 通过所述淋洗孔将施工弃土进行回填和恢复植被。 [0012] 可选地，所述离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法，满足以下条件中的任意一个：A.所述淋洗孔包括注液孔； B.所述淋洗液的配液用水包括所述上清液； C.所述淋洗尾水进入尾水铊处理设施和所述氧化剂混合。 [0014] 可选地，所述淋洗液的pH为9.0‑10.5。 [0015] 可选地，所述碱性的pH为7.0‑8.0。 [0016] 可选地，所述氧化剂包括臭氧、双氧水、次氯酸钠、次氯酸钙中的一种或多种。 [0017] 可选地，所述离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法，满足以下条件中的任意一个：A.加入所述沉淀剂后体系的pH为8.0‑9.0； B.所述沉淀剂包括氢氧化钠、碳酸氢钠、氢氧化钾中的一种或多种。 [0019] 可选地，所述矿化剂A和所述矿化剂B进行交替滴注。 [0020] 可选地，所述滴注的终点渗出液的pH为7.5‑8.5，铊浓度小于5ug/L。 [0021] 与现有技术相比，本申请的有益效果包括：本申请提供的离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法，对浸矿场铊污染 进行铊原位矿化稳定，对浸矿场进行原位淋洗、淋洗尾水铊处理、原位矿化稳定及回填修复的综合治理方法，改变了溶浸结束后浸矿场的酸性环境，矿化稳定铊，从源头上控制铊的释放，同时控制其他金属离子的释放，并充填了浸矿场矿土的孔/裂隙，实现了铊污染的源头治理，避免了含铊尾水末端治理的时间长且不可控的难题。 附图说明 [0022] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。 [0023] 图1为实施例提供的离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法示意图。 具体实施方式[0024] 如本文所用之术语：“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。 [0025] 连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。 [0026] 当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。 [0027] 在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。 [0028] “质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK（K为任意数，表示倍数因子）。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。 [0029] “和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。 [0031] 因此，本申请实施例提供了一种离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法，包括：淋洗剂制备得到淋洗液，所述淋洗液通过淋洗孔注入浸矿场，在渗漏扩散路径上 设置截获措施进行收集，得到淋洗尾水，所述淋洗尾水的淋洗终点为碱性； 所述淋洗尾水和氧化剂混合，加沉淀剂得到沉泥和上清液； 将矿化剂通过所述淋洗孔滴注注入所述浸矿场中； 通过所述淋洗孔将施工弃土进行回填和恢复植被。 [0032] 在一些可选的实施例中，所述离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法，满足以下条件中的任意一个：A.所述淋洗孔包括注液孔； B.所述淋洗液的配液用水包括所述上清液； C.所述淋洗尾水进入尾水铊处理设施和所述氧化剂混合。 [0033] 在一些可选的实施例中，所述淋洗剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、石灰水中的一种或多种。 [0034] 在一些可选的实施例中，所述淋洗液的pH为9.0‑10.5。 [0035] 可选的，淋洗液的pH可以为9.0、9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、9.6、9.7、9.8、9.9、10.0、10.1、10.2、10.3、10.4、10.5或者9.0‑10.5之间的任意值。 [0036] 在一些可选的实施例中，所述碱性的pH为7.0‑8.0。 [0037] 可选的，碱性的pH可以为7.0、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8.0或者7.0‑8.0之间的任意值。 [0038] 在一些可选的实施例中，所述氧化剂包括臭氧、双氧水、次氯酸钠、次氯酸钙中的一种或多种。 [0039] 在一些可选的实施例中，所述离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法，满足以下条件中的任意一个：A.加入所述沉淀剂后体系的pH为8.0‑9.0； 可选的，加入沉淀剂后体系的pH可以为8.0、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、 8.9、9.0或者8.0‑9.0之间的任意值。 [0040] B.所述沉淀剂包括氢氧化钠、碳酸氢钠、氢氧化钾中的一种或多种。 [0042] 在一些可选的实施例中，所述矿化剂A和所述矿化剂B进行交替滴注，不仅矿化稳定铊，钙镁铝铁等也协同矿化稳定，充填孔裂隙。 [0043] 在一些可选的实施例中，所述滴注的终点渗出液的pH为7.5‑8.5，铊浓度小于5ug/L。 [0044] 可选的，滴注的终点渗出液的pH可以为7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5或者7.5‑8.5之间的任意值。 [0045] 下面将结合具体实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。 [0046] 实施例1本实施例提供一种离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法，包括： 某离子型稀土矿山，采用原地浸矿开采，残留浸矿剂淋洗结束后淋溶尾水中离子 浓度随降雨变化而波动，铊在10 100ug/L之间、pH在3.6 4.2之间变化； ~ ~ （a）淋洗剂淋洗 氢氧化钠作为淋洗剂，淋洗剂配制的淋洗液pH为9.5，淋洗时间为1.5个月，淋洗尾水的淋洗终点pH为7.5； （b）淋洗尾水铊处理 淋洗尾水铊的平均浓度为50ug/L，加氧化剂双氧水进行氧化，加沉淀剂氢氧化钠 和碳酸氢钠后尾水体系pH为9.0，沉淀得到沉泥和上清液，上清液中铊浓度约8ug/L，上清液作淋洗剂配制用水利用； （c）铊矿化稳定 矿化剂A和矿化剂B进行交替滴注，直至终点渗出液的pH为8.0，铊浓度小于4.5ug/L； 其中矿化剂A为碳酸钠和硫化钠复配，矿化剂B为氯化钙； （d）回填修复 弃土回填，恢复植被。 [0047] 具体的步骤如图1所示。 [0048] 通过持续淋洗、滴注矿化剂，淋洗2个月后浸矿场的终点渗出液的pH为8.0，铊浓度小于4.2ug/L，满足环保要求。 [0049] 实施例2本实施例提供一种离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法，包括： 某离子型稀土矿山，采用原地浸矿开采，残留浸矿剂淋洗结束后淋溶尾水中离子 浓度随降雨变化而波动，铊在10 100ug/L之间、pH在3.6 4.2之间变化。 ~ ~ [0050] （a）淋洗剂淋洗氢氧化钙作为淋洗剂，淋洗剂配制的淋洗液pH为9.0，淋洗时间为1.5个月，淋洗尾水的淋洗终点pH为8.0； （b）淋洗尾水铊处理 淋洗尾水加氧化剂次氯酸钙进行氧化，加沉淀剂氢氧化钠和碳酸氢钠后尾水体系 pH为8.5，沉淀得到沉泥和上清液，上清液中铊浓度约9ug/L，上清液作淋洗剂配制用水利用； （c）铊矿化稳定 矿化剂A和矿化剂B进行交替滴注，直至终点渗出液的pH为8.5，铊浓度小于4ug/L； 其中矿化剂A为碳酸钾和硫化钠复配，矿化剂B为氯化钙和氯化铝复配； （d）回填修复 弃土回填，恢复植被； 通过持续淋洗、滴注矿化剂，淋洗2个月后浸矿场的终点渗出液的pH为7.5，铊浓度小于4.5ug/L，满足环保要求。 [0051] 实施例3本实施例提供一种离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法，包括： 某离子型稀土矿山，采用原地浸矿开采，残留浸矿剂淋洗结束后淋溶尾水中离子 浓度随降雨变化而波动，铊在10 100ug/L之间、pH在3.6 4.2之间变化。 ~ ~ [0052] （a）淋洗剂淋洗氢氧化钠与氢氧化钙作为淋洗剂，淋洗剂配制的淋洗液pH为9.5，淋洗时间为1.5 个月，淋洗尾水的淋洗终点pH为7.0； （b）淋洗尾水铊处理 淋洗尾水加氧化剂次氯酸钙进行氧化，加沉淀剂碳酸氢钠后尾水体系pH为8.0，沉淀得到沉泥和上清液，上清液中铊浓度约10ug/L，上清液作淋洗剂配制用水利用； （c）铊矿化稳定 矿化剂A和矿化剂B进行交替滴注，直至终点渗出液的pH为7.5，铊浓度为4.5ug/L； 其中矿化剂A为硅酸钠和碳酸钠复配，矿化剂B为硫酸镁； （d）回填修复 弃土回填，恢复植被； 通过持续淋洗、滴注矿化剂，淋洗2个月后浸矿场的终点渗出液的pH为7.5，铊浓度小于4.5ug/L，满足环保要求。 [0053] 对比例1本对比例提供一种离子型稀土矿浸矿场铊污染原位淋洗的方法，包括： 某离子型稀土矿山，采用原地浸矿开采，开采结束后淋溶尾水中离子浓度随降雨 变化而波动，铊在10 100ug/L之间，pH在3.6 4.2之间变化。 ~ ~ [0054] （a）淋洗尾水铊氧化沉淀处理淋洗铊平均浓度为50ug/L，加入氧化剂次氯酸钙氧化，加沉淀剂碳酸氢钠后尾水 体系pH为9.0，沉淀得到沉泥和上清液，上清液中铊浓度约8ug/L，上清液进入深度处理设施处理； （b）上清液吸附解吸深度处理 上清液进入铊专用吸附解吸深度处理，处理后出水铊浓度约4ug/L。 [0055] 通过含铊淋溶尾水采用氧化沉淀+吸附解吸深度处理的工艺进行治理，淋溶尾水达到排放标准，治理2个月后，浸矿场淋溶尾水铊在10 100ug/L之间、pH在3.6 4.2之间变~ ~化，治理1年后淋溶尾水铊和pH变化不大，估计需要治理15年以上。 [0056] 对比例2本对比例提供一种离子型稀土矿浸矿场铊污染原位淋洗的方法，包括： 某离子型稀土矿山，采用原地浸矿开采，开采结束后淋溶尾水中离子浓度随降雨 变化而波动，铊在10 100ug/L之间，pH在3.6 4.2之间变化。 ~ ~ [0057] （a）淋洗尾水膜处理淋洗尾水铊平均浓度为50ug/L，加入氧化剂次氯酸钠氧化，经膜浓缩得到浓缩液 和产水，产水加碱调节pH至6.0‑7.0后排放，浓缩液进后续沉淀出； （b）浓缩液沉淀处理 加沉淀剂氢氧化钠和碳酸氢钠后浓缩液体系pH为9.0，沉淀得到沉泥和上清液，上清液达标排放。 [0058] 通过淋溶尾水铊采用氧化+膜浓缩+浓缩液沉淀的工艺进行治理，淋溶尾水达到排放标准，治理2个月后，淋溶尾水铊仍在10 100ug/L之间、pH在3.6 4.2之间变化，治理1年后~ ~淋溶尾水铊和pH变化不大，估计需要治理15年左右。 [0059] 由实施例1‑3和对比例1‑2可知，本申请提供的一种离子型稀土矿浸矿场铊原位淋洗矿化稳定的方法，对浸矿场铊污染的源头进行原位淋洗、铊矿化稳定的综合治理方法，改变了溶浸结束后浸矿场的酸性环境，矿化稳定铊，源头控制铊的释放。 [0060] 本申请提供的对比例1跟实施例相比，未进行淋洗剂淋洗和铊矿化稳定，未从源头控制铊的释放，淋溶尾水采用氧化沉淀+吸附解吸深度处理，铊污染治理需要约15年，处理时间长，成本高。 [0061] 本申请提供的对比例2与实施例相比，未进行淋洗剂淋洗和铊矿化稳定，未从源头控制铊的释放，淋溶尾水采用氧化+膜浓缩+浓缩液沉淀处理，铊污染治理需要约15年，处理时间长，成本高。 [0062] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。 [0063] 此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。 |
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