[發明專利]用去離子的硅酸鹽溶液處理尾礦

無效

• 申請號: 201380046111.X
• 申請日: 2013-04-04
• 公開（公告）號: CN104603071A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: R.H.莫菲特;S.S.克里斯特簡斯多蒂爾
• 申請（專利權）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C04B28/26;B09B3/00;C01B33/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄒雪梅;李炳愛

技術領域

本發明涉及一種處理采礦作業中產生的尾礦流以提供適于通行的表面的方法。

背景技術

作為一般術語，尾礦是指來自采礦作業和采出材料的加工的副產物，在采出材料的加工中，從采出材料，即，已從地球移出的材料中分離例如提取有價值的材料，諸如金屬、礦物、煤等。尾礦通常包含巖石、粘土和砂中的一種或多種。尾礦還包含水。水與機械和/或化學工藝結合使用，來從采出材料中移出有價值的材料。采礦作業包括用于貴金屬、賤金屬、礦石、粘土和煤的那些。此外，采礦作業包括從油砂中回收瀝青。

尾礦處理和處置是采礦作業的主要問題。通常期望從尾礦中回收水，用于在提取工藝和運輸中再利用。通常將諸如巖石、粘土、砂和其它固體材料的尾礦固體送至采礦作業當地的儲存設施或處置區域。此類儲存設施或處置區域的管理是一項巨大的任務。

尾礦的儲存或處置涉及構造這樣一種設施，該設施對于儲存(包括永久性儲存)是安全、足夠大并且穩定的，以將尾礦包含在該設施內并且保護當地環境。可期望從尾礦儲存設施中接取水用于在諸如提取和其它處理的采礦作業中使用。

在提取工藝中產生各種尾礦流。尾礦流是包含需要進一步處理的組分的含水流(漿液、懸浮液)，所述進一步處理可包括提取有價值的材料或固體去除和/或純化以使得尾礦流的水分能夠再循環。一些尾礦流將長期(包括永久性地)沉積在尾礦池中。粗固體可快速沉降。池的頂層可隨著時間的推移而變得澄清，以得到適用于在提取工藝中再利用的水。一個層可包含水和細小的固體，這些固體沉降得非常緩慢。該層最終可變成成熟細尾礦(MFT)。

MFT是包含粘土、砂、巖石和水中的一種或多種的穩定的復合漿液。MFT幾乎無強度，不能生長植物，并且可能對動物生命具有毒性，因此必須將其封閉，防止其污染水源。通常，需要若干年的沉降時間來得到MFT，其可為穩定的，并且持續數十年存在極小的另外沉降或固結。

MFT池造成了環境問題。例如，亞伯達(Alberta)的能源保護局(Energy?Resources?Conservation?Board)(ERCB)已公布了指令074，該指令要求減少MFT池和形成用于采礦中產生的MFT的適于通行的沉積物并且由所有油砂作業者從油砂中提取瀝青。

Moffett在US?2010/0104744A1中公開了一種用硅酸鹽源和活化劑處理尾礦流的方法。硅酸鹽源是堿金屬硅酸鹽、聚硅酸鹽微凝膠、或它們的組合。活化劑可為酸、堿土金屬鹽、鋁鹽、有機酯、二醛、有機碳酸酯、有機磷酸酯、酰胺、或它們的組合。

堿金屬硅酸鹽溶液因其二氧化硅與金屬氧化物的比率(SiO₂∶M₂O)而不同于膠態二氧化硅溶膠。例如，硅酸鈉的溶液具有小于4∶1的SiO₂∶Na₂O，如Iler的“The?Chemistry?of?Silica”，Wiley?Interscience(1979)，第116頁所公開。Iler還表述了“不可獲得具有更高比率的硅酸鹽溶液”。

Moffett在2011年12月19日提交的美國專利申請序列號13/329,375中公開了一種用膠凝劑和活化劑處理尾礦流的方法。膠凝劑選自膠態二氧化硅、鋁-改性的膠態二氧化硅、去離子膠態二氧化硅、聚硅氧烷、硅醇鹽、丙烯酰胺、丙烯酸酯、氨基甲酸酯、酚醛塑料、氨基塑料、乙烯基酯-苯乙烯、聚酯-苯乙烯、基于呋喃甲醇的糠醛聚合物、環氧樹脂、硫化油、木質素、木質素磺酸鹽、木質素亞硫酸鹽、蒙旦蠟、聚乙烯吡咯烷酮、以及它們中兩種或更多種的組合。活化劑可以為將引發膠凝作用的任何化合物或化合物的混合物。

尾礦管理的一個重要方面是尾礦固體的固結——即，以在尾礦中產生包含固體的致密材料，例如，以使處置時需要的儲存空間最小化。根據Kotylar等人在Clay?and?Clay?Minerals，第44卷，第1期，第121-131頁(1996)中關于油砂細尾礦、氯化鈉是“尾礦中存在的納米級粘土顆粒聚集的主要促進因素。”類似地，EP?1353876B1要求具有減小量的鹽的二氧化硅溶膠具有減小的附聚或聚集。

雖然在尾礦處理方面已有許多進展，但是仍然需要改進尾礦的脫水(使尾礦中的水更少)、固結(減小尾礦的體積)和強化中的一個或多個。還需要減小加入到尾礦流中的鈉的量，以限制可被引入環境中的鈉。還需要使采礦區恢復至接近其原狀。本發明滿足這些需要。

發明內容