專利名稱：用于降低和防止巖石排水中金屬和酸污染的組合物和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種降低或防止廢石排水中污染物形成的組合物和方法，尤其是涉及一種用于處理廢石以及尾礦以降低或防止巖石排水中金屬和酸形成的組合物和方法。
許多開挖位點和所有的采礦廢單元，包括露天開采、地下坑道、廢石堆坑、尾礦積水、堆浸池和采礦廢巖堆，對于本發(fā)明來說總稱為廢石和尾礦，它們都具有變成酸性的可能，這取決材料固有的潛力和所使用的短期和長期處理技術。當聽任經(jīng)受空氣和水時，通常含有鐵和其它金屬的廢石和尾礦，會造成適合于酸形成細菌如T.ferrooxidans生長的環(huán)境。隨著時間過去，由酸形成菌產(chǎn)生的酸能使含于尾礦或廢石中的金屬浸出而進入周圍的環(huán)境中，例如河流、小溪、湖泊等而作為含金屬的酸流出。當用于本發(fā)明時，尾礦是廢的、破碎的巖石，以及采集金屬、礦石、礦物等后留下的廢物等都要排掉的。
在某些情況下，含黃鐵礦、白鐵礦和磁黃鐵礦的尾礦易于氧化，氧化速度取決于硫化物的含量、形態(tài)、細菌的活性、鐵離子濃度、水和氧的可利用性。由這些和類似領域所產(chǎn)生的產(chǎn)物包括酸、金屬、金屬氧化物、金屬鹽等，這些易于使局部的地表和地下水污染。這種破壞性的流出稱為酸性巖石排水，也稱為酸性采礦排水。就排水源位點數(shù)量級而言問題是嚴重的，有許多的廢石坑、尾渣池等所占面積是很大的。
因此，采礦和礦物加工業(yè)面臨主要問題之一是處置和管理廢石、尾礦等。由于釋放毒性重金屬和酸性浸出液和流到自然界以及環(huán)境中地表和地下水的水流，酸性巖石排水的影響，特別嚴重。
從歷史上看，廢石或尾礦很少處理或者不重視或不理解處理而導致產(chǎn)生酸性水。近來，已經(jīng)提出各種和大量的方法，以控制、補救和處理酸性巖石排水，包括試圖除去硫化物、控制細菌的活性、控制氧的擴散、涂覆硫化物的顆粒、沉淀或中和污染物和/或吸附污染物。然而，所有的或結合排除氧和水，或結合中和，這樣就又涉及細菌T.Ferrooxidans所需的特定生長條件。
中和或固定的添加劑的使用以其易得、相當好的作用以及使用經(jīng)濟而得到成功。中和劑和固定劑以及方法都是眾所周知的。它們使用的缺點在于為了成功地中和和固定廢石物料需要巨大體積的原料。在一個成功地降低在廢石或尾渣堆中形成的酸量的固定方法中，在團聚球磨機中的廢石或尾礦中添加粘合劑如波特蘭水泥使混合物形成球狀、堅硬的小球。所得到的小球是堅固的并不會使金屬浸出。
由于前述情況，可以看出提供能抑制、降低或防止酸性巖石排水的組合物和方法將是有利的。
因此，本發(fā)明的目的是能基本上克服現(xiàn)有技術的局限性和缺點所產(chǎn)生的一個或多個問題的組合物和方法。
獲得本發(fā)明的主要優(yōu)點是借助于改進的組合物和方法而實現(xiàn)的，它們能抑制、降低或防止來自廢石和尾礦的酸性巖石排水的影響。
本發(fā)明另外的特征和優(yōu)點將在下面的說明書中予以陳述，部分由說明書將會明白，或可以從本發(fā)明的實踐中學習。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點通過所述說明書及其權利要求中具體指出的組合物和方法將會了解和獲得。
為了達到這些和其它的優(yōu)點并按照本發(fā)明的目的，作為具體的和廣泛地描述，本發(fā)明的目的是一種用于降低或防止由廢石或尾礦產(chǎn)生的排水中污染物的形成的組合物，它是通過將有機或無機硫化合物與中和劑、固定劑或中和劑和固定劑的混合物相組合的組合物，因此，本發(fā)明一方面是提供一種巖石處理組合物，它具有有機或無機硫化合物，并結合下列中的一種中和劑、固定劑或中和劑和固定劑的混合物。
本發(fā)明第二個方面是提供一種用于降低或防止來自廢石或尾礦的排水中污染物的形成的方法，它通過將廢石或尾礦與組合有中和劑、固定劑或中和劑和固定劑的有機或無機硫化合物相接觸向進行。
本發(fā)明第三個方面是提供一種用于降低或防止來自廢石或尾礦排水中的污染物形成的方法，它通過提供一種有機或無機硫化合物和中和劑、固定劑或中和劑與固定劑的混合物，并將有機或無機硫化合物和中和劑、固定劑或中和劑與固定劑的混合物施用于廢石或尾礦中，組合有中和劑、固定劑或中和劑與固定劑的混合物的有機或無機硫化合物，以能降低或防止來自廢石與尾礦的巖石排水中金屬污染和酸形成的有效量施用于廢石或尾礦中。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有機或無機硫化合物和中和劑、固定劑或中和劑與固定劑的混合物相組合在降低、抑制或防止來自廢石或尾礦的排水，即水流出中污染物形成方面具有協(xié)同效應。由于上述的組合，使用本發(fā)明的組合成分對酸性巖石或尾礦排水的抑制、降低或防止作用優(yōu)于單獨使用各成分。此外，當使用組合有固定劑和/或中和劑的有機或無機硫化合物時，可顯著減少用于降低、抑制或防止廢石或尾礦中污染物形成所必需的固定劑和/或中和劑的量。
通過本發(fā)明的組合物和方法而降低(以濃度或量的形式)、抑制或防止廢石或尾礦排水中的污染物是眾所周知的并且可包括，但不限于，有毒的重金屬及其氧化物，以及能形成硫酸的硫、亞硫酸鹽和硫酸鹽。本發(fā)明使用時，毒性金屬是原子序數(shù)大于鈉(原子序數(shù)11)的金屬，例如銅、鋅、金、錳、鋁、銀、鎘、鎳等，但堿金屬和堿土金屬不予考慮。
本發(fā)明使用時，污染是酸性的且排水的酸度不減少時，廢石或尾礦排水的pH由較高的酸度變到較低的酸度，即接近pH 7.0以上，經(jīng)常是pH8.14。理想的是，廢石或尾礦排水的pH是或者大約是7.0，即中性的。然而，事實上，如果pH能保持在pH6.0或pH6.0以上時，即可認為按本發(fā)明是降低的。例如，如果pH能維持在約6.0以上到約12.0且優(yōu)選約7-約10，則可以認為酸度已得到抑制或者認為排水中的酸污染已得到了防止，由此可防止由廢石或尾礦大量酸的流出。當金屬污染時，例如毒性重金屬，包括其氧化物，可降低25％或更多，可認為金屬的污染有降低。一般來說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在某些情況下，當使用本發(fā)明的方法和組合物時，從廢石或尾礦浸出的毒性金屬可降低50％或更多，優(yōu)選的90％或更多。當然，硫化合物和固定劑和/或中和劑各種組合的效果根據(jù)要處理的具體廢石或尾礦而有變化的。
用于本發(fā)明的組合物和方法中的硫化合物可以是有機硫化合物、無機硫化合物或有機或無機硫化合物的混合物。一般來說，用于本發(fā)明的硫化合物是市場上可以買到的或者從市場上可買到的原料很容易被合成。用于本發(fā)明的硫化合物可以是水溶性的或水不溶性的，通?？膳c廢石或尾礦中的金屬相互反應而形成穩(wěn)定的金屬硫化物或類硫化物的配合物，它們在水中是不溶性的并且不會從廢石或尾礦中被浸出。廢石和尾礦中的金屬根據(jù)其來源而變化并且包括，但不限于，上面討論的金屬及其氧化物。這樣，在水中不溶的且按本發(fā)明所形成的穩(wěn)定金屬硫化物包括這種毒性重金屬如銅、鋅、金、錳、銀、鎘、鎳等的硫化物。
當與本發(fā)明的中和劑和/或固定劑組合時，任何能抑制、降低或防止廢石或尾礦排水中污染物形成的硫化合物，都可用于本發(fā)明的組合物和方法中。一般來說，本發(fā)明有機和無機硫化合物包括具有巰基(-SH)或離子化巰基(-S(-1))的任何硫化合物。含巰基或離子化巰基的化合物包括硫化氫和含硫化物離子、氫硫化物離子或三硫代碳酸鹽離子的無機化合物，以及諸如二硫代氨基甲酸酯、黃原酸酯、硫醇的有機化合物以及這些化合物可溶性金屬鹽，即堿金屬和堿土金屬鹽。此外，能產(chǎn)生巰基或離子化巰基的硫化合物可用于本發(fā)明的組合物和方法中，并且還包括像硫代乙酰胺和可還原的二硫化物的硫化合物。含硫氨基酸(如半胱氨酸、胱氨酸和谷胱甘肽)和肽(合成的和天然存在的)或包括含硫氨基酸的蛋白也是含巰基或離子化巰基硫化合物因而也可根據(jù)本發(fā)明用作硫化合物。
能用于本發(fā)明的有機硫化合物實例，包括下列離子的鈉、鉀或鈣鹽乙基黃原酸鹽離子、葡萄糖黃原酸鹽離子、異丙基黃原酸鹽離子、二甲基二硫代氨基甲酸鹽離子或二乙基二硫代氨基甲酸鹽離子。可用于本發(fā)明的無機硫化合物的實例，包括三硫代碳酸鈉、三硫代碳酸鉀、三硫代碳酸鈣、硫化鈉、硫化鉀或硫化鈣，即通常在現(xiàn)有技術中熟知的在水中毒性相當?shù)偷慕饘倭蚧衔铩１景l(fā)明所用的，毒性重金屬及其氧化物一般定義如上所述的為金屬和金屬氧化物，其中金屬重于鈉而且已知會引起水的毒性，其它的有機或無機硫化合物可由所屬領域一般技術人員進行選擇而無需過多的實驗。
能用于本發(fā)明組合物和方法的中和劑可以是任意物理形態(tài)的，例如固體或液體。用于本發(fā)明時，中和劑是一種可中和酸且pH7.0以上的試劑。按照本發(fā)明，在組合物或方法中可使用一種或多種中和劑，例如石灰石和氫氧化鎂、水合石灰和氫氧化鈉等等混合物。優(yōu)選使用足夠量的中和劑以使任何由廢石或尾礦所產(chǎn)生的排水的pH都高，也就是說pH約6-約12，優(yōu)選pH約7-約10。中和劑優(yōu)選的還要保持高于細菌進行作用的pH值，例如抑制或防止細菌T.Ferroox-idans生長的pH。
常規(guī)中和劑在現(xiàn)有技術中是已知的，并且可用于本發(fā)明的方法和組合物中。任何堿性物質(zhì)，如金屬氧化物或氫氧化物都可用于本發(fā)明。通常，中和劑是碳酸鹽化合物、氧化物或氫氧化物的化合物，例如金屬碳酸鹽、金屬氧化物或金屬氫氧化物，優(yōu)選的金屬一般是堿金屬或堿土金屬。優(yōu)選中和劑包括石灰石、碳酸鈣、熟石灰、水合石灰、氧化鎂、氫氧化鎂、氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鉀或石灰窯粉塵等。氨、有機胺、氫氧化季胺和碳酸季銨鹽也可作為中和劑用于本發(fā)明的組合物和方法中。本發(fā)明的中和劑不是硫化合物。
固定劑也是常規(guī)物質(zhì)并且在現(xiàn)有技術中是眾所周知的?？捎糜诒景l(fā)明方法和組合物中的固定劑可以是有助于廢石或尾礦與氧和水的物理分離的任意物理形式，即該試劑能固定廢石或尾礦以便基本上阻止空氣(氧)和水進入廢石或尾礦。固定劑也可固定已與本發(fā)明組合物和方法中的硫化合物起反應的金屬。作為已知技術，固定劑是用于使廢石或尾礦成形為磚或小球或其它的固定構型，以便使通常在排水形成污染物的材料能被封閉在磚或小球中。
各式各樣的材料都可用作固定劑，優(yōu)選的固定劑選自基于其本身的可用性以及位置的條件。按照本發(fā)明，有可能在組合物或方法中使用一種或多種固定劑，例如粘土和混凝土、混凝土和煅燒爐煙塵等的混合物。正如上面所說明的，現(xiàn)有技術中眾所周知的任何固定劑都可用于本發(fā)明組合物和方法中并且包括土壤、粘土、粘土和土壤的混合物、磷酸鹽粘土、混凝土、鋁硅酸鈣、瀝青、煅燒爐煙塵(飛灰)、石灰窯粉塵、硫酸鈣(石膏/熟石膏)等?；谄渌鼔A土金屬鹽的類似材料，如鋁硅酸鎂、鋁硅酸鍶、鋁硅酸鋇、硫酸鍶和硫酸鋇，也可用作本發(fā)明的固定劑。
還有可能利用與本發(fā)明方法有關的合成膜以分離用本發(fā)明組合物或方法處理的廢石或尾礦物料。例如，用本發(fā)明組合物或方法已處理過的廢石或尾礦，通過使用技術上周知的塑料片材而在儲存區(qū)內(nèi)進行分離。
在本發(fā)明的組合物和方法中組合有中和劑和/或固定劑的有機和/或無機硫化合物的用量是要有效于降低或防止在巖石排水中污染的形成，例如巖石排水中金屬和金屬氧化物(尤其是毒性重金屬)污染和/或酸污染的硫化合物和中和劑和/或固定劑的量。在本發(fā)明的某些情況下，當組合物的各成分分開使用時，即當有機和/或無機硫化合物和中和劑和/或固定劑只是在它們施用于廢石或尾礦后才進行組合，有機和/或無機硫化合物的使用量為用于廢石或尾礦所有成分的總重量的約10％-約60％(重量)，在較優(yōu)選的實施方案中，有機和/或無機硫化合物的使用量按用于廢石或尾礦所有成分的總重量的約40％-約55％(重量)。因此，在本發(fā)明的某些情況下，按用于廢石或尾礦所有成分的總重量計，有機和/或無機硫化合物使用量約為10％-約60％(重量)，中和劑和/或固定劑的使用量約90％-約40％(重量)。
在本發(fā)明的某些情況下，當組合物的成分以預混形式使用時，即當有機和/或無機硫化合物和中和劑和/或固定劑在用于廢石或尾礦之前經(jīng)混合而組合時，有機和/或無機硫化合物在預混合物中存在量為組合物的約10％-約60％(重量)，在較好的實施方案中，有機和/或無機硫化合物存在量為預混合物重量的約40％-約55％。這樣，在本發(fā)明的一些情況下，預混組合物應含有10％-60％左右(重量)的有機和/或無機硫化合物和約90％-約40％(重量)的中和劑和/或固定劑。
在本發(fā)明中，當有機和/或無機硫化合物與廢石或尾礦組合使用時，組合有中和劑和/或固定劑的有機和/或無機硫化合物的量是要足以能降低、抑制或防止廢石或尾礦產(chǎn)生的排水中污染物形成的量。正如上面所指出的，硫化合物對中和劑和/或固定劑的量依試劑所施用的廢石或尾礦材料的類型而不同。通常，按本發(fā)明的方法，基于廢石或尾礦的重量，硫化合物的量，即無機和/或有機化合物約0.5％(重量)一約20％(重量)，中和劑和/或固定劑的量為約1％(重量)-約50％(重量)。更優(yōu)選的是約1％(重量)-約15％(重量)。在本發(fā)明的另外一些情況下，基于廢石或尾礦的重量計，硫化合物的量為約1％(按重量計)-約5％(重量)，中和劑和/或固定劑的量為約1％(重量)-約30％(重量)，更好的是約1％(重量)-約8％(重量)。如上所述，當硫化合物和中和劑和/或固定劑的這些量用于本發(fā)明組合物中時，在降低、抑制和防止廢石或尾礦排水中污染物形成方面具有協(xié)同效應。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當某些硫化合物與固定劑和/或中和劑組合而用于本發(fā)明方法中時，按常規(guī)用于控制廢石或尾礦產(chǎn)生的排水中污染的固定劑和/或中和劑的量，基于廢石或尾礦的重量計，從約15％(重量)降低到約5％(重量)。
在本發(fā)明另外的情況下，硫化合物和固定劑組合的協(xié)同效應，通過使用僅1％BUFLOC 528，Buckman Laboratories，Internati-onal公司所用商品名，對于40％的二甲基二硫代氨基甲酸鈉溶液來說，導致水泥，即固定劑的量從約15％(重量)顯著地降低到5％(重量)。盡管以大于上述討論的硫化合物和固定劑和/或中和劑的量用于本發(fā)明的方法和組合物中，例如大于20％(重量)硫化合物的量和大于50％(重量)(或超過)固定劑和/或中和劑的量，但使用這樣的過量是沒有優(yōu)點的，這種過量僅在降低廢石或尾礦產(chǎn)生的排水中污染物方面影響成本(在體力/操作和經(jīng)濟兩方面)。
硫化合物的混合物，包括無機和/或有機硫化合物的混合物可用于本發(fā)明的組合物和方法中。例如，可以使用一種或多種黃原酸鹽也可與例如硫化鈉組合使用。固定劑的組合物和中和劑的組合物也可用于本發(fā)明的組合物和方法中。此外，按本發(fā)明方法一種或多種硫化合物可與一種或多種固定劑和一種或多種中和劑相結合而使用。例如，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，將葡萄糖黃原酸鈉、石灰和水泥施用于廢石以降低當水與廢石接觸時在排水中所產(chǎn)生的污染物的形成。在本發(fā)明另外一個最佳實施方案中，葡萄糖黃原酸鈉和石灰、葡萄糖黃原酸鉀和石灰、葡萄糖黃原酸鈉和波特蘭水泥、葡萄糖黃酸鉀和波特蘭水泥、葡萄糖黃原酸鈉和石灰窯粉塵、萄萄糖黃原酸鉀和石灰窯粉塵、葡萄糖黃原酸鈉和水泥窯粉塵或葡萄糖黃原酸鉀和水泥窯粉塵可用于廢石或尾礦以降低由廢石或尾礦產(chǎn)生的排水中的污染物。
根據(jù)本發(fā)明，硫化合物和中和劑和/或固定劑可以任何常規(guī)方式和任何常規(guī)物理形態(tài)，即液體和/或固體進行使用。例如，硫化合物、中和劑和/或固定劑在用于廢石或尾礦之前可進行預混。在某些其它的本發(fā)明情況下，硫化合物和中和劑和/或固定劑可以分開使用，即以分開使用的形式，例如以多層形式用于廢石或尾礦中。此外，硫化合物可按液體或固定使用，固定劑和/或中和劑可按液體形式或固體形式或其任何組合形式使用。
硫化合物、中和劑和/或固定劑可以按均勻的預混物或以多層狀的分開成分施用于廢石或尾礦上或者將它們與廢石或尾礦或其任何組合物混合成為均勻的預混物或分開的各成分。只要有硫化合物和固定劑、硫化合物和中和劑或硫化合物、固定劑和中和劑的組合，就可以按照本發(fā)明將多層用于或接觸廢石或尾礦。
當硫化合物和中和劑和/或固定劑不經(jīng)預混時，硫化合物和固定劑和/或中和劑可以按任何次序或?qū)拥慕M合，只要組合能符合所有下列標準就可用于或與廢石或尾礦混合1.固定劑是與，或?qū)⑦m合與沉淀的金屬均勻混合，所述沉淀金屬，即金屬-硫化合物，任何金屬氫氧化物，例如氫氧化鋁，以及金屬碳酸鹽，它們由于硫化合物或中和劑和廢石或尾礦中的金屬間反應而得的沉淀。
2.溶解的金屬離開污染區(qū)前，硫化合物將與所述溶解的金屬接觸。假若硫化合物不是(或不適合)與廢石均勻混合的話，那么廢石的浸取液(排水)必須在離開污染區(qū)之前流經(jīng)含硫化合物的區(qū)。例如，將浸出液(排水)收集并在外置槽(在本申請中，該槽是硫化物在其中與溶解的金屬接觸的“區(qū)”)內(nèi)處理。
3.中和劑在浸出水(排水)離開污染區(qū)前與其接觸一段時間，致使離開體系的水流pH在6.0以上，優(yōu)選在7.0以上。
例如，在廢石或尾礦上施加一層或多層硫化合物，接著再施加一層固定劑或一層中和劑?；蛘?，在廢石上先施加一層中和劑接著再加一層固定劑或硫化合物等?？砂匆笠匀魏未涡虺练e任意數(shù)目的層數(shù)，只要維持硫化合物和固定劑和/或中和劑組合并且只要使一層或多層不形成水不能透過的障礙物并阻止水流過一層或多層而進入廢石或尾礦。
在使用本發(fā)明的組合物和方法的情況下，可使用通常用于處理酸性廢石排水和礦業(yè)廢水的輔劑和添加劑，這是在所屬領域技術人員的范圍內(nèi)。
為了檢測各種組合有固定劑和/或中和劑的有機或無機硫化合物，以確定用于降低、防止或抑制由廢石或尾礦產(chǎn)生的排水中污染的硫化合物和固定劑和/或中和劑具體組合的優(yōu)化量，必須將待處理的廢石或尾礦物料放入柱中，如塑料或玻璃柱中，其長度約3英尺，內(nèi)徑約3英寸，以及將硫化合物和固定劑和/或中和劑的特定組合以特定量施加到廢石物料或尾礦物料中，使水由此流過并檢測浸出液的各種毒性重金屬和酸度。硫化合物和中和劑和/或固定劑可按層置于廢石或尾礦物料上面或者可以與廢石或尾礦按要求混合，且可利用各種數(shù)量的物料以確定為達到降低污染或消除污染的最佳用量。盡管沒有必要對連續(xù)檢測所需的持續(xù)時間，但通常建議檢測從約90天-約180天，以確定使用各種量的化合物特定組合的有效性。這種檢測一般稱為濕度室/柱(humidity cell/column)試驗并且是熟知的。標準檢測金屬和酸度法也是眾所周知的。
下面具體實施例描述按照某些實施方案的本發(fā)明的組合物和方法。它們僅用以說明目的并不構成對本發(fā)明的限制。
在實施例和通篇說明書中除另有規(guī)定外，所有的分數(shù)和百分比都按重量計。
實施例在以下的實施例中，將試劑的各種組合物用于來自廢棄金礦的廢石上以確定特定試劑或試劑組合的有效性。試劑的有效性測定是通過浸出液的分析，尤其是用熟知的常規(guī)檢測法分析酸性巖石排水中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的可能的毒性重金屬。
使用濕度室/柱檢測法以獲得從巖石所產(chǎn)生的浸出液。將結合有下面所列出的各種試劑和/或具有各種試劑層的廢石裝填柱子。水流經(jīng)填充的柱子。通過常規(guī)的眾所周知的檢測方法對浸出液進行測試示于下表的金屬。也測定了在浸出液中的pH值和硫酸鹽(SO4)的量。實施例1廢石被置于柱中(如上所述)，分兩層，含有總廢石2.5％(重量)的底層和含廢石剩余部分的頂層，即97.5％(重量)。含2.5％(重量)的廢石底層均勻地與基于該層廢石重量的2.5％(重量)的水泥窯粉塵(CKD)和由Buckman Laboratories International公司以BUFLOC528商品名出售的0.15％(重量)的二甲基二硫代氨基甲酸鈉混合。廢石的頂層(廢石重量的97.5％)置于均勻混合的底層的上面。頂層均勻地與基于該層廢石重量的2.5％(重量)的水泥窯粉塵(CKD)，0.15％(重量)石灰窯粉塵(LKD)和0.85％(重量)的二甲基二硫代氨基甲酸鈉(BUFLOC528)混合。柱的結構綜述如下底層2.5％廢石＋2.5％CKD＋0.15％BUFLOC528(均勻地混合)頂層97.5％廢石＋2.5％CKD＋0.15％LKD＋0.85％BUFLOC528(均勻地混合)使水流經(jīng)該柱以獲得浸出液，浸出液的分析列于下表中。實施例2將廢石、基于廢石重量1.0％(重量)的石灰(呈15％含水漿料的形式)，和基于廢石重量0.5％(重量)的二甲基二硫代氨基甲酸鈉(BUFLOC528)的均勻混合物裝填柱子(如上所述)。該柱的結構綜述如下廢石＋1.0％石灰(15％漿料)＋0.5％BUFLOC528(均勻地混合)使水流經(jīng)該柱以獲得浸出液，該浸出液的分析結果列于下面的表中。實施例3(對比)將廢石和基于廢石重量的15％(重量)的石灰窯粉塵(LKD)均勻地混合。如上所述，用混合物裝填所述柱再使水流經(jīng)該柱以獲得浸出液。柱結構概述如下廢石＋15％LKD(均勻地混合)浸出液分析示于下表中。實施例4(對比)廢石如實施例1所述分兩層置于柱中。底層含總廢石的7.5％(重量)而頂層含廢石的剩余部分，即92.7％(重量)。底層含有基于廢石重量的7.5％(按重量計)的石灰窯粉塵(LKD)，均勻地與廢石混合。頂層含有基于廢石重量的7.5％(按重量計)的石灰窯粉塵(LKD)，均勻地與廢石混合。柱的結構摘要如下底層7.5％廢石＋7.5％LKD(均勻地混合)頂層92.5％廢石＋7.5％LKD(均勻地混合)使水流經(jīng)該柱以獲得浸出液，該浸出液的分析示于下面的表中。
表實施例1-4浸出液的分析實施例序號 pH Cu Zn Au Mn Fe1 11.80 0.034 0.326 0.036 0.019 0.2682 8.990.018 0.084 0.033 0.121 0.2863 12.67 0.176 0.032 0.036 0.011 0.2394 12.67 0.169 0.006 0.028 0.012 0.271實施例序號 A1 SO4Ag Cd Ni1 NR 599 未測0.0020.0332 NR 1263.5 未測0.0040.0653 NR 0.040.005 1.53 未測4 NR 0.0 0.017 0.002未測在表中金屬和硫酸鹽(SO4)以每百萬分數(shù)(ppm)表示。
實施例3和4是對比例并且不用本發(fā)明組合的硫化合物和固定劑和/或中和劑。實施例1和2證明當含硫化合物，即二甲基二硫代氨基甲酸鈉是以組合有低劑量的石灰窯粉塵和水泥窯粉塵使用時，可以得到基本相同的結果，而當單獨地使用大劑量的石灰窯粉塵和水泥窯粉塵時，即如實施例3和4沒有本發(fā)明的硫化合物。如也有高pH值(非酸性的)的實施例2所述，當很低劑量的石灰和硫化合物，二甲基二硫代氨基甲酸鈉組合而與廢石一起使用時，可獲得相等或更好的結果。
在本發(fā)明的組合物和方法中在不偏離本發(fā)明的精神或范圍的條件下可以進行各種改進和變化這對于所屬領域的技術人員來說是顯然的。因此，可以認為本發(fā)明包括本發(fā)明的改進和變化方案，只要它們是在所附權利要求書及其等同物的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種用于降低或防止來自廢石或尾礦的排水中污染物形成的組合物，該組合物包含有機或無機的硫化合物并組合有中和劑，固定劑或中和劑和固定劑的混合物。
2.權利要求1的組合物，其中，硫化合物和固定劑、中和劑或中和劑和固定劑的混合物是以有效降低或防止在尾礦排水中金屬和酸污染物形成的量存在于組合物中。
3.權利要求1的組合物，其中，有機或無機的硫化合物是具有巰基或離子化巰基的硫化合物或是能產(chǎn)生巰基或離子化巰基的硫化合物。
4.權利要求1的組合物，其中，有機或無機硫化合物為組合物重量的約10％-約60％。
5.權利要求1的組合物，其中，有機或無機硫化合物為組合物的重量約40％-約55％。
6.權利要求1的組合物，其中，有機硫化合物是乙基黃原酸鈉、乙基黃原酸鉀、乙基黃原酸鈣、葡萄糖黃原酸鈉、葡萄糖黃原酸鉀、葡萄糖黃原酸鈣、異丙基黃原酸鈉、異丙基黃原酸鈣、異丙基黃原酸鉀、二甲基二硫代氨基甲酸鈣、二甲基二硫代氨基甲酸鈉、二甲基二硫代氨基甲酸鉀、二乙基二硫代氨基甲酸鈉、二乙基二硫代氨基甲酸鈣、二乙基二硫代氨基甲酸鉀、半胱氨酸、胱氨酸或谷胱甘肽。
7.權利要求1的組合物，其中，有機硫化合物是二甲基二硫代氨基甲酸鈉。
8.權利要求1的組合物，其中，有機硫化合物是葡萄糖黃原酸鈉。
9.權利要求1的組合物，其中無機硫化合物是三硫代碳酸鈉、三硫代碳酸鉀、三硫代碳酸鈣、硫化鈉、硫化鉀或硫化鈣。
10.權利要求1的組合物，其中，中和劑是石灰石、熟石灰、水合石灰、氧化鎂、氫氧化鎂、氫氧化鈉、氫氧化鉀或石灰窯粉塵。
11.權利要求1的組合物，其中，固定劑是土壤、粘土、粘土和土壤的混合物，磷酸鹽粘土、混凝土、波特蘭水泥、瀝青、煅燒爐煙塵或水泥窯粉塵。
12.一種用于降低或防止來自廢石或尾礦排水中的污染物形成的方法，該法包括將廢石或尾礦與組合有中和劑、固定劑或中和劑和固定劑的有機或無機硫化合物相接觸。
13.按權利要求12的方法，其中，組合有和劑、固定劑或中和劑和固定劑量的硫化合物量要足以能降低或防止來自廢石或尾礦排水中污染物的形成。
14.按權利要求12的方法，其中，有機或無機硫化合物是具有巰基或離子化的巰基硫化合物或是產(chǎn)生巰基或離子化巰基的硫化合物。
15.按權利要求13的方法，其中，基于廢石或尾礦的重量，硫化合物的量為約0.5％(重量)-約20％(重量)，中和劑、固定劑或中和劑與固定劑的量為約1％(重量)-約50％(重量)。
16.按權利要求13的方法，其中，基于廢石或尾礦的重量，硫化合物的量為約1％(重量)-約5％(重量)，中和劑、固定劑或中和劑與固定劑的量為約1％(重量)-約15％(重量)。
17.按權利要求12的方法，其中硫化合物和中和劑、固定劑或中和劑與固定劑在與廢石或尾礦接觸之前進行預混。
18.按權利要求12的方法，其中，硫化合物和中和劑、固定劑或中和劑與固定劑是分開施用于廢石或尾礦中。
19.按權利要求12的方法，其中，有機硫化合物是乙基黃原酸鈉、乙基黃原酸鉀、乙基黃原酸鈣、葡萄糖黃原酸鈉、葡萄糖黃原酸鉀、葡萄糖黃原酸鈣、異丙基黃原酸鈉、異丙基黃原酸鈣、異丙基黃原酸鉀、二甲基二硫代氨基甲酸鈣、二甲基二硫代氨基甲酸鈉、二甲基二硫代氨基甲酸鉀、二乙基二硫代氨基甲酸鈉、二乙基二硫代氨基甲酸鈣、二乙基二硫代氨基甲酸鉀、半胱氨酸、胱氨酸或谷胱甘肽。
20.按權利要求12的方法，其中，有機硫化合物是二甲基二硫代氨基甲酸鈉。
21.按權利要求12的方法，其中，有機硫化合物是葡萄糖黃原酸鈉。
22.按權利要求12的方法，其中，無機硫化合物是三硫代碳酸鈉、三硫代碳酸鉀、三硫代碳酸鈣、硫代鈉、硫化鉀或硫化鈣。
23.按權利要求12的方法，其中，中和劑是石灰石、熟石灰、水合石灰、氧化鎂、氫氧化鎂、氫氧化鈉、氫氧化鉀或石灰窯粉塵。
24.按權利要求12的方法，其中，固定劑是土壤、粘土、粘土和土壤的混合物、磷酸鹽粘土、混凝土、波特蘭水泥、瀝青、煅燒爐煙塵或水泥窯粉塵。
25.一種用于降低或防止來自廢石或尾礦排水的污染物形成的方法，該方法包括提供有機或無機硫化合物和中和劑、固定劑或中和劑與固定劑的混合物，和把有機或無機硫化合物和中和劑、固定劑或中和劑與固定劑的混合物施用于廢石或尾礦，施用于所述廢石或尾礦的硫化合物和中和劑、固定劑或中和劑與固定劑的混合物的量要有效于降低或防止來自所述廢石或尾礦的巖石排水中的金屬污染和酸的形成。
26.按權利要求25的方法，其中，有機或無機硫化合物是具有巰基或離子化巰基的硫化合物或是能產(chǎn)生巰基或離子化巰基的硫化合物。
27.按權利要求25的方法，其中，基于所術廢石或尾礦的重量，用于所述廢石或尾礦的硫化合物的量為約0.5％(重量)-約20.0％(重量)，用于所述廢石或尾礦的固定劑或中和劑或中和劑和固定劑的量為約1％(重量)-約50％(重量)。
28.按權利要求25的方法，其中，基于所述廢石或尾礦的重量，用于所述廢石或尾礦的硫化合物的量為約1％(重量)-約5％(重量)，用于所述廢石或尾礦的中和劑、固定劑或中和劑與固定劑的量為1％(重量)-約15％(重量)。
29.按權利要求25的方法，其中，硫化合物和中和劑、固定劑或中和劑與固定劑在用于所述廢石或尾礦前進行預混。
30.按權利要求25的方法，其中，硫化合物和中和劑、固定劑或中和劑與固定劑是分開施用于所述廢石或廢礦中。
31.按權利要求25的方法，其中，有機硫化合物是二甲基二硫代氨基甲酸鈉。
32.按權利要求25的方法，其中，有機硫化合物是葡萄糖黃原酸鈉。
全文摘要
通過廢石或尾礦與組合有中和劑、固定劑或中和劑與固定劑的有機或無機硫化合物相接觸，而降低或防止來自廢石或尾礦排水中污染物形成。當有機或無機硫化合物與中和劑或固定劑一起使用時，為降低或防止來自廢石或尾礦的排水中污染物形成所必須的中和劑的量和/或固定劑的量大大地降低?；趶U石或尾礦的重量，用于廢石或尾礦的硫化合物量約為1％-5％(重量)，用于廢石或尾礦的中和劑和/或固定劑的量約為1％-15％(重量)。有機或無機硫化合物是具有巰基或離子化巰基的硫化合物或是能產(chǎn)生巰基或離子化巰基的硫化合物。
文檔編號C09K3/00GK1139387SQ94194699
公開日1997年1月1日 申請日期1994年12月16日 優(yōu)先權日1993年12月29日
發(fā)明者馬克.E.克拉維茨, 托馬斯.E.麥克尼爾 申請人:巴科曼實驗室國際公司