專(zhuān)利名稱(chēng)：延長(zhǎng)尾礦池壽命的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種延長(zhǎng)尾礦池壽命的方法，所述尾礦池含有來(lái)自蘇打灰或者類(lèi)似的生產(chǎn)設(shè)備的吹掃流的無(wú)機(jī)鹽水。通過(guò)用ニ氧化碳對(duì)存在于所述尾礦池和/或進(jìn)料到所述池中的吹掃流中的水進(jìn)行處理來(lái)完成本方法。該方法的另ー個(gè)益處是對(duì)ニ氧化碳?xì)怏w的隔離。
背景技術(shù)：
從天然堿生產(chǎn)蘇打灰的エ藝通常導(dǎo)致產(chǎn)生了大量水性エ藝吹掃和尾礦漿液流，所述吹掃和尾礦漿液流含有碳酸鈉和可溶性雜質(zhì)，例如氯化鈉、硫酸鈉以及衍生自存在干天然堿床之間的頁(yè)巖層的有機(jī)物質(zhì)。盡管可以應(yīng)用技術(shù)來(lái)回收一定量的所述碳酸鈉，但是最終從所述雜質(zhì)流得到商業(yè)級(jí)別的碳酸鈉的成本和難度增加使得該回收是商業(yè)上不可行的。通常，該吹掃和尾礦漿液流在可能占很多畝的尾礦池中沉積。所述池中的水隨著時(shí)間推移而蒸發(fā)，留下雜質(zhì)和碳酸鈉。大多數(shù)的所述碳酸鈉以碳酸鈉十水合物(十水合碳酸鈉)的形式沉積，這是ー種每一摩爾碳酸鈉含有十摩爾水的結(jié)晶化合物。由于該高水含量和低密度，十水合碳酸鈉占據(jù)了池中相當(dāng)大的體積，最終迫使礦主采取昂貴的遷移步驟和/或花費(fèi)較大的支出來(lái)建造額外的池。因此，エ業(yè)中需要ー種方法來(lái)延長(zhǎng)所述尾礦池的壽命從而避免或者減少與該十水合碳酸鈉累積有關(guān)的花費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于延長(zhǎng)由吹掃和尾礦漿液流產(chǎn)生的尾礦池的壽命的方法，所述吹掃和尾礦漿液流含有例如碳酸鈉的無(wú)機(jī)鹽，該方法包括用氣態(tài)ニ氧化碳對(duì)來(lái)自該池的所述物流和/或含水物流(統(tǒng)稱(chēng)“吹掃流”)進(jìn)行處理。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)吹掃流在尾礦池中沉積前用ニ氧化碳對(duì)其進(jìn)行處理。在另ー個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)吹掃流在尾礦池中沉積之前用ニ氧化碳對(duì)其進(jìn)行處理，即用ニ氧化碳對(duì)尾礦池中含碳酸鈉的水進(jìn)行處理，然后將其返回到尾礦池中，或者將ニ氧化碳直接加入到池中含碳酸鈉的水中。發(fā)明詳述本發(fā)明涉及一種用于延長(zhǎng)由含碳酸鈉的吹掃流產(chǎn)生的尾礦池的壽命的方法，該方法包括用氣態(tài)ニ氧化碳對(duì)所述吹掃流進(jìn)行處理。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)吹掃流在尾礦池中沉積之前對(duì)其進(jìn)行處理；而在另ー個(gè)實(shí)施方式中，在沉積之后對(duì)吹掃流進(jìn)行處理。在后一個(gè)實(shí)施方式中，將含碳酸鈉的水從池塘中移出，用ニ氧化碳進(jìn)行處理，循環(huán)回到池中；或者將ニ氧化碳直接加入到池塘中的水中。含碳酸鈉的吹掃流可以來(lái)自與天然堿開(kāi)采、天然小蘇打開(kāi)采或者其他含鈉礦物開(kāi)采相關(guān)的任意或數(shù)種物流；以及來(lái)自與將所述礦物轉(zhuǎn)化為蘇打灰相關(guān)的任意或數(shù)種物流。因此，例如，可能由通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方法對(duì)天然堿進(jìn)行溶液開(kāi)采；對(duì)天然堿進(jìn)行選礦的過(guò)程；從已有的廢物流中回收碳酸鈉的過(guò)程；或者產(chǎn)生了含碳酸鈉的水性吹掃流的任意其他過(guò)程產(chǎn)生所述吹掃流。用含ニ氧化碳的氣體對(duì)吹掃流進(jìn)行處理，從而吹掃流中的碳酸鈉被轉(zhuǎn)化成結(jié)晶時(shí)包含較少的水合水的碳酸化物質(zhì)。碳酸鈉與水和ニ氧化碳反應(yīng)以形成碳酸化物質(zhì)，例如碳酸氫鈉和倍半碳酸鈉是早已眾所周知的，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地對(duì)エ藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，所述參數(shù)包括液體pH。進(jìn)ロ液體的pH可以是高的，在苛性溶液中甚至接近14，但是當(dāng)碳酸化反 應(yīng)進(jìn)行時(shí)較低。因?yàn)閴A度完成轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉，所以液體碳酸化反應(yīng)會(huì)到達(dá)約8. 4的pH。目標(biāo)PH取決于對(duì)本發(fā)明應(yīng)用的優(yōu)化。壓カ。碳酸鈉/氫氧化鈉轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉的轉(zhuǎn)化率隨著ニ氧化碳分壓的增加而增加；因此，當(dāng)ニ氧化碳直接注入到尾礦池的最深部時(shí)，加壓反應(yīng)器是優(yōu)選的。溫度。較高的溫度促進(jìn)了碳酸氫鈉的轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)及其在水溶液中的溶解度。當(dāng)溫度降低，從液體中分離出來(lái)的ニ氧化碳減少，碳酸氫鈉會(huì)達(dá)到飽和溫度并結(jié)晶化。濃度。在高碳酸鈉濃度下，碳酸化反應(yīng)初始產(chǎn)生倍半碳酸鈉，直至滿足碳酸氫鈉的相界限。每單元的碳酸鈉對(duì)應(yīng)的尾礦池固體沉積與較弱溶液類(lèi)似，但是消耗的ニ氧化碳的量會(huì)下降。為了使得ニ氧化碳的消耗最大化，ニ氧化碳的濃度應(yīng)該不大于約2/3的飽和溶液。通常通過(guò)天然蘇打灰精制エ藝，例如天然堿煅燒過(guò)程的廢氣或者現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電的鍋爐煙氣來(lái)制備ニ氧化碳?xì)怏w，用吹掃流來(lái)吸收ニ氧化碳并降低了現(xiàn)場(chǎng)的溫室氣體排放。本文中所用術(shù)語(yǔ)“天然堿煅燒過(guò)程” g在包括從堿性鹽水和漿料中提取的ニ氧化碳。但是，可以應(yīng)用任意來(lái)源的ニ氧化碳?xì)怏w。用ニ氧化碳對(duì)吹掃流進(jìn)行處理使得吹掃流中所含的大量碳酸鈉轉(zhuǎn)化成碳酸氫鈉或者倍半碳酸鈉。因此，當(dāng)水從池中蒸發(fā)，鈉的増加的量以碳酸化物質(zhì)的形式結(jié)晶，導(dǎo)致相應(yīng)的十水合碳酸鈉的形成的減少。例如，倍半碳酸鈉僅占據(jù)具有等量鈉的十水合碳酸鈉的40%的體積；該處理可以顯著地延長(zhǎng)尾礦池的壽命。此外，可以在其引入到尾礦池之前，或者在其沉積到池塘中之后回收通過(guò)ニ氧化碳處理產(chǎn)生的碳酸氫鈉，提供了收入來(lái)源并進(jìn)ー步延長(zhǎng)了尾礦池的壽命。此外，如上所述，碳酸氫鈉的形成結(jié)合并隔離了大量的ニ氧化碳，使得エ廠操作人員顯著地降低了排放到大氣中的引起溫室效應(yīng)的氣體的量。
實(shí)施例實(shí)施例I通過(guò)將濾紙安裝在其出口上制備了 I. 5升不銹鋼壓カ過(guò)濾容器。將用于加入CO2的端部具有燒結(jié)玻璃的玻璃管；用于測(cè)量碳酸化效果的PH探針；以及追蹤液體溫度的熱電偶通過(guò)容器外殼頂部的開(kāi)ロ插入。將1，272. 42克吹掃液體(包含表I所示的重量百分比的Na2CO3、NaHCO3、NaCI以及Na2SO4)的樣品加熱到37° C，并倒入容器外殼的頂部。通過(guò)將ニ氧化碳鼓泡通過(guò)液體4小時(shí)使得液體碳酸化，pH從9. 53下降到7. 51。因?yàn)樘妓釟溻c溶液正常的pH在8. 3附近，因此假定溶液中存在的碳酸鈉被完全碳酸化了。在這段時(shí)間，液體的溫度稍微下降，從37° C下降到32° C。移除ニ氧化碳噴射器井清洗兩次，因?yàn)樵跓Y(jié)玻璃上形成了晶體。碳酸化反應(yīng)之后，將該容器放入冰水浴中直到碳酸化的液體冷卻到5. 6攝氏度。然后通過(guò)用空氣對(duì)過(guò)濾器加壓，迫使液體經(jīng)過(guò)過(guò)濾介質(zhì)，使得液體和固體分離。濾餅重297. 20克，液相重986. 64克。對(duì)兩個(gè)樣品進(jìn)行分析，結(jié)果如下表I所總結(jié)。將1，160. I克等分的實(shí)施例I中所用的吹掃液體加熱到約37° C并倒入實(shí)施例I中所用的壓カ過(guò)濾器容器的容器外殼的頂部。然后將過(guò)濾器外殼放入冰水浴中并冷卻到 5.4° C，然后將其從冰水浴中取出，使用空氣壓カ迫使液體經(jīng)過(guò)過(guò)濾介質(zhì)，使得濾餅與液體分離。對(duì)濾餅和液體進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)下表I所示。計(jì)算為了進(jìn)行比較，將從實(shí)施例I和比較實(shí)驗(yàn)A得到的結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)化成1000克的起始液體量。該計(jì)算表明使用1000克的樣品會(huì)在碳酸化樣品(實(shí)施例I)中形成233. 9克的固體而在非碳酸化樣品(比較實(shí)驗(yàn)A)中形成308. 6克的固體。這表明來(lái)自碳酸化吹掃液體的固體僅為來(lái)自未碳酸化的相同液體的質(zhì)量的0. 76。假定碳酸鈉和硫酸鈉物質(zhì)以十水合物形式存在，對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果的體積差進(jìn)行計(jì) 算。在進(jìn)行所述計(jì)算時(shí)，假定Na2CO3 IOH2O的密度為I. 460g/cm3 ;假定Na2SO4 IOH2O的密度為2. 165g/cm3 ;假定NaHCO3的密度為2. 200g/cm3 ;假定NaCl的密度為2. 165g/cm3 ;剩余的固體表示游離水，密度為l.OOOg/cm3。應(yīng)用所述假定，計(jì)算得到的碳酸化樣品(實(shí)施例I)的總餅體積為145. 3cm3,而非碳酸化樣品(比較實(shí)驗(yàn)A)的總餅體積為238. 6cm3。該計(jì)算表明碳酸化液體中的固體僅需要非碳酸化液體中的固體體積的約61%。表I確定碳酸化過(guò)程降低在尾礦池中沉積的固體的體積的能力的實(shí)驗(yàn)。樣品樣品重量 Na2CO3 NaHCO3 NaCl Na2SO4
(克)重量％ 重量％ 重量％ 重量％
實(shí)施例 I 起始 1270.4210.11% 3.20% 10.84% 1.18%
吹掃液體碳酸化至
權(quán)利要求
1.一種用于延長(zhǎng)由含無(wú)機(jī)鹽的吹掃流產(chǎn)生的尾礦池的壽命的方法，該方法包括用氣態(tài)ニ氧化碳對(duì)所述吹掃流進(jìn)行處理。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述吹掃流在尾礦池中沉積前對(duì)該吹掃流進(jìn)行處理。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述吹掃流在尾礦池中沉積之后對(duì)該吹掃流進(jìn)行處理。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述吹掃流是蘇打灰吹掃流。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述無(wú)機(jī)鹽包含碳酸鈉。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，用ニ氧化碳對(duì)所述吹掃流進(jìn)行處理直至其pH低于約8. 4。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于延長(zhǎng)由含無(wú)機(jī)鹽，例如碳酸鈉的吹掃流產(chǎn)生的尾礦池的壽命的方法，該方法包括用氣態(tài)二氧化碳對(duì)所述吹掃流進(jìn)行處理。該處理將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉。隨著池塘的蒸發(fā)，碳酸氫鈉僅為通過(guò)干燥碳酸鈉形成的碳酸鈉十水合物的體積的約40%。
文檔編號(hào)C02F1/58GK102791639SQ201180012758
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2011年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月9日
發(fā)明者G·L·莫特恩, T·R·芬德勞 申請(qǐng)人:Fmc有限公司