[发明专利]一种利用农作物籽壳原位治理矿山酸性水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿山井下酸性水防治技术领域，具体涉及一种对矿山井下酸性水的原位治理方法。

背景技术

由于矿山地层含有1%-20%的硫黄铁矿(包括白铁矿等)和有机硫，成为煤矿酸性水（AMD，Acid-mine drainage）的重要释放源。矿层在开采扰动后，地表含氧水会间歇渗人而与地层岩石中的黄铁矿等硫化物矿物发生氧化反应生成Fe²⁺与H⁺，当Fe²⁺继续被氧化成Fe³⁺时，Fe³⁺则成为对黄铁矿氧化的重要氧化剂，其氧化产酸的速率比溶解氧要高。此时溶解氧与Fe³⁺一起协同氧化，相互促进，加速酸性水的产生。而且矿山酸性水一旦形成就很难控制，不仅大大增加矿山生产成本，缩短矿山设计服务年限等，其后续支付的环境成本和治理费用则成为不可避免且难以估量的代价。

酸性水产生的主要的化学反应见下式（1）、（2）、（3）：

4Fe²⁺+O₂+4H⁺→4Fe³⁺+2H₂O                （2）

根据上述反应式的相对分子量，可推算出尾矿内每公斤黄铁矿相当于0.74kg的H₂SO₄产量。

另外，AMD环境中的细菌可以催化上述反应式（2），在AMD酸性水环境中，嗜酸的硫铁杆菌的生物作用使Fe²⁺继续被氧化成Fe³⁺的速度要比化学反应速度快100万倍，这使得环境中有效氧化剂迅速增加，从而导致产酸加速，所以环境中细菌是影响硫化物氧化的重要因素，对AMD的防治，必须首先抑制其中的生物作用。

国内外对矿山酸性水的治理方法研究较多，但用于实施的方法主要有：中和法、硫化沉淀浮选法、湿地法及微生物法。中和法处理酸性水会产生大量、难以处理的固体废弃物硫酸钙,引起严重的二次污染。湿地法处理酸性水,虽具有投资少、运行费用低等优点,但湿地法占地面积大,处理受环境影条件响大。微生物法处理酸性矿山废水，是利用硫酸盐还原菌(Sulfate Reducing Bacteria.SRB)通过异化硫酸盐的生物还原反应，微生物法处理酸性矿井废水费用低，并可去除废水中的重金属离子。然而，上述几种矿山酸性水的处理技术几乎都是在酸性水产生后的集中治理，缺乏预防性技术应用。大量事实显示，在实际矿井中AMD一旦形成就很难控制，而后期的治理过程中的经济投入难以估量。因此必须在AMD产生初期就将其有效控制或抑制。

为了抑制硫化物的氧化，一些研究试验了各种有机酸和化合物的杀菌剂。具有一定抑制效果的有十二烷基硫酸钠(SDS)、苯甲酸钠与钾山梨酸酷等，它们都属于表面活性剂，通过抑制环境中细菌附着在黄铁矿表面。这些药剂在降低硫酸盐氧化和酸度方面临时有效，但对于矿山方面实用性不强，因为活性剂本身会被分解，且对于矿山井下大面积连续加药成本很高，也污染地下水。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的就是以预防为主与原位治理相结合的利用农作物籽壳原位治理矿山酸性水的方法。

一种利用农作物籽壳原位治理矿山酸性水的方法，包括下述步骤：

（1）检测出矿山井下有酸性水渗出的产酸点或裂隙面；

（2）在井壁裂隙面或产酸点处表面，用农作物籽壳制成的生物抑制剂进行喷涂或批刷一层3-5毫米厚的抑制剂层，抑制剂层以全面覆盖裂隙面或产酸点为宜；

（3）在（2）中形成的抑制剂层的基础上用碱性絮凝混合液进行喷涂。

进一步，所述步骤（2）中生物抑制剂是将农作物籽壳剪切、磨碎成粉状物，再加入水和增粘剂进行调浆而成，其中农作物籽壳的质量体积比为不小于3-20g/L，所述增粘剂的质量体积比为20-50g/L。

进一步，所述-步骤（3）中碱性絮凝混合液是用碱液与絮凝剂按体积比为1000：1-3进行搅拌混合而成，其pH值为8-10。

进一步，所述步骤（3）中碱性絮凝混合液是间隔喷涂1-3遍。

更进一步，所述农作物籽壳为龙眼壳、核桃壳或茶籽壳；农作物籽壳的粉状物粒径为60-200目。

所述增粘剂为乳胶专用变性淀粉。

所述生物抑制剂的pH值为7-8。

所述碱液是指浓度为10%的NaOH溶液；所述絮凝剂指阴离子聚丙烯酰胺。