[发明专利]酸矿排放的处理

说明书

技术领域

本发明涉及酸矿排放。尤其是，本发明涉及用于处理酸矿排放的过程。

背景技术

在南非的威特沃特斯兰德(Witwatersrand)和其他地方，在现在废弃的地下采矿空隙内包含大量的酸矿排放(acid mine drainage，AMD)。AMD产生于矿物质硫化物(例如，硫化铁或黄铁矿)与水和氧气的接触，这化学上产生稀硫酸。AMD因此典型化为低pH值、腐蚀性含水物质，其具有高浓度的溶解的金属盐。

虽然大量的化学过程有助于酸矿排放的形成，但是黄铁矿氧化却是最大的贡献者。黄铁矿氧化的一般方程是：

2FeS₂(s)+7O₂(g)+2H₂O(l)→2Fe²⁺(aq)+4SO₄^2-(aq)+4H⁺(aq)...(1)

根据方程，硫化物氧化成硫酸盐使得铁II(二价铁)溶解，这然后被随后氧化成铁III(三价铁)：

4Fe²⁺(aq)+O₂(g)+4H⁺(aq)→4Fe³⁺(aq)+2H₂O(l).................(2)

硫化物向硫酸盐的氧化以及二价铁向三价铁的氧化可以或是化学上自然地发生，或是它可以通过从氧化反应获得能量的微生物催化。根据如下反应，所产生的三价铁能够进一步氧化额外的黄铁矿并且自身形成额外的二价铁：

FeS₂(s)+14Fe³⁺(aq)+8H₂O(l)→15Fe²⁺(aq)+2SO₄^2-(aq)+16H⁺(aq)...(3)

这些反应的净效应是增加溶液中氢离子的浓度，由此降低pH值并保持三价铁的可溶解性。

作为酸性介质，AMD能够溶解并且聚集其他有毒金属盐，所述其他有毒金属盐，例如铜、镍、锌、镁和铝的盐，存在于残渣堆、岩石和矿石堆以及其中形成AMD的地下空腔内。将理解到AMD由此将包含各种溶解的金属盐，如果允许它们排放到环境中将是有害的。

在地下采矿盆地内、包括在南非的威特沃特斯兰德区域中的那些盆地内的水平面具有累积的AMD并且年复一年地持续增涨。水平面现在非常高并且在特定区域中，例如在南非的西兰德(West Rand)，AMD溢出。在大的中心威特沃特斯兰德盆地中，AMD被广泛预计在大约下两年或四年后从采矿空腔中溢出。

因此，本发明的目的是提供一种缓解这些AMD问题的手段。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于处理酸矿排放的方法，该方法包括将酸矿排放与来自金回收过程的碱性残渣(tailings)混合，由此中和酸矿排放。

由此，酸矿排放(acid mine drainage，AMD)可以如前面所描述的，即，产生于矿物质硫化物与水和氧气接触，尤其是，在残渣堆、废物和矿石仓并在地下采矿空穴中。AMD典型地包括稀硫酸，并具有在2至6范围内的pH值。

用于本发明的AMD由此典型地处于AMD流的形式，例如，从地下采矿空穴排出的AMD流。

碱性残渣也典型地为从金回收过程中排出的碱性残渣流的形式。

碱性残渣流可以具有最小至少9.5的pH值，优选地至少10.5，这处于用来高效金回收的金回收过程中的工作范围内。

碱性残渣流可以具有从金回收过程排出的残留溶解氧气浓度；该残留溶解氧气浓度可以是至少2mg/l，优选地至少10mg/l，更优选地至少14mg/l。

金回收过程可以包括碳浸法(carbon-in-leach，CIL)回路或者分离的浸出和碳浆法(circuit-in-pulp，CIP)回路，并且碱性残渣流由此可以是CIL或CIP回路残渣流。

混合可以在混合级，例如，在混合容器中，同时AMD流和碱性残渣流连续供给到混合级中而实现，并且中和的AMD流连续从混合级中抽出，例如，用于进一步处理或销毁。