[发明专利]脱除酸性矿水中矿物质的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理酸性排出废矿水的方法，该方法可以降低其中溶解和悬浮的颗粒，从而使得产物水适于排出或可用作电厂等的补充水。

背景技术

当黄铁矿暴露于空气时，表层采矿、深层采矿或尾矿堆积都会产生酸性排出矿水(AMD水)。通常，在矿层(如金矿层、铜矿层、煤层等)中或与这些矿层相邻的岩石层中会有黄铁矿。在采矿和矿物回收过程中，黄铁矿会暴露于空气中。黄铁矿与氧气和水接触会产生二价、三价铁离子以及硫酸。所得水的较低PH值会溶解许多不期望的重金属，例如铁、锰、铝以及铅、锌、钙和水银。此外，水中悬浮固体量也较高。通常，这些水中含有过量的Ca²⁺和SO₄^2-离子，在特定条件下，在与水接触的表面上会形成CaSO₄沉淀。

可以用多种方法来处理AMD水。例如在进入机械分离系统(例如混合介质过滤等等)前，添加化学品以沉淀水中溶解的金属物质，接着凝结并将沉淀固体从AMD中分离出来。

对于排出水的再应用以及污染标准都变得日趋严格，这就需要进一步降低目前AMD水处理的溶解固体总含量以及硫酸浓度，从而使其低于目前常用的处理方法所能达到的降低程度。例如，在一个规划中的AMD水处理工程中，处理后的水将用作电厂补充水。在这种情况下，必须降低溶解固体总量(TDS)使其小于330ppm、SO₄^2-小于60ppm、Ca²⁺小于50ppm并且铁、锰和铝必须降低至低于0.1ppm。

发明内容

本发明提供了一种处理酸性矿水(acid mine water)的方法，其中首先利用石灰或其他中和剂来中和酸性水并沉淀金属，在澄清器中处理中和水以产生具有降低的溶解固体的澄清器排出液，将氧化剂添加到该澄清器排出液中以氧化残留的溶解金属，从而形成了含有悬浮金属颗粒的澄清器排出液，再经微过滤来处理上述澄清器排出液从而形成了具有降低了悬浮颗粒含量的微过滤滤液。接着，可以利用反渗透系统对该微过滤滤液进行进一步净化。

在本发明的另一种实施方式，在反渗透系统上游和微过滤单元下游之间设置一过滤筒。此外，将结垢控制剂及其类似物添加到系统中以阻止反渗透膜上结垢的形成。特别是硫酸钙的膦酸盐控制剂特别有效，将其添加到RO(反渗透)单元中以抑制RO膜上硫酸钙结垢的形成。

下面将结合附图进一步详细描述本发明。

附图说明

图1是本发明示例性实施方式的工艺流程图，和

图2是本发明方法的反渗透(RO)系统的一种示例性实施方式工艺流程图。

实施方式详述

图1表示了处理AMD水的工艺流程。如图所示，AMD水在泵4作用下流入到除碳酸气/充气罐6中。在一种示范性实施方式中，除碳酸气/充气过程包括一个具有足够体积的罐6以提供足够的停留时间。该罐具有一个表面充气机，其为铁的氧化来提供空气。脱去AMD中的CO₂以减少石灰的消耗。

来自除碳酸气/充气罐6的流出物流过内溢流堰，然后再进入到分流器中，将来自淤浆增浓罐16的石灰浆混合物添加到该分离器内用于中和水。在石灰加入后，流出物流进两个平行反应罐8、10中。每个反应罐中均装有表面充气机从而为铁的进一步氧化提供足够的氧气。来自罐8、10的流出物流过一个内溢流堰，然后再进入到一个槽中，在该槽中水与聚合物凝结剂合并，其中该凝结剂来自源20和补充水稀释站22。作为常规方法，澄清器18的流入槽和中心内凹(center well)为聚合物促进颗粒的聚集提供了足够的絮凝时间。

澄清器流出物沿流出物管线24流入到澄清流出物罐32中。固体沉积在澄清器中，形成了淤浆或底流，将其沿管线28循环流到淤浆增浓罐中，或可能将其通过管线26和27泵入进矿钻孔(mine borehole)等中以便处置。

在一种示范性实施方式中，石灰系统包括料槽12和石灰消和器14，将水引入其中以提供石灰浆液。在浆液中可以加入额外的水以形成浓度为5-20％的石灰浆液，该浆液溢流进到增浓罐16中，在其中该浆液与来自澄清器的循环浆液进行混合。在重力作用下，在除碳酸气/充气罐中，将该石灰和浆液混合物添加到AMD流中，以中和酸度。