專利名稱：延長尾礦池壽命的方法
技術領域：
本發明涉及一種延長尾礦池壽命的方法，所述尾礦池含有來自蘇打灰或者類似的生產設備的吹掃流的無機鹽水。通過用ニ氧化碳對存在于所述尾礦池和/或進料到所述池中的吹掃流中的水進行處理來完成本方法。該方法的另ー個益處是對ニ氧化碳氣體的隔離。
背景技術：
從天然堿生產蘇打灰的エ藝通常導致產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，例如氯化鈉、硫酸鈉以及衍生自存在干天然堿床之間的頁巖層的有機物質。盡管可以應用技術來回收一定量的所述碳酸鈉，但是最終從所述雜質流得到商業級別的碳酸鈉的成本和難度增加使得該回收是商業上不可行的。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間推移而蒸發，留下雜質和碳酸鈉。大多數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晶化合物。由于該高水含量和低密度，十水合碳酸鈉占據了池中相當大的體積，最終迫使礦主采取昂貴的遷移步驟和/或花費較大的支出來建造額外的池。因此，エ業中需要ー種方法來延長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的花費。
發明內容
本發明涉及一種用于延長由吹掃和尾礦漿液流產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機鹽，該方法包括用氣態ニ氧化碳對來自該池的所述物流和/或含水物流(統稱“吹掃流”)進行處理。在本發明的一個實施方式中，當吹掃流在尾礦池中沉積前用ニ氧化碳對其進行處理。在另ー個實施方式中，當吹掃流在尾礦池中沉積之前用ニ氧化碳對其進行處理，即用ニ氧化碳對尾礦池中含碳酸鈉的水進行處理，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。發明詳述本發明涉及一種用于延長由含碳酸鈉的吹掃流產生的尾礦池的壽命的方法，該方法包括用氣態ニ氧化碳對所述吹掃流進行處理。在本發明的一個實施方式中，當吹掃流在尾礦池中沉積之前對其進行處理；而在另ー個實施方式中，在沉積之后對吹掃流進行處理。在后一個實施方式中，將含碳酸鈉的水從池塘中移出，用ニ氧化碳進行處理，循環回到池中；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自與天然堿開采、天然小蘇打開采或者其他含鈉礦物開采相關的任意或數種物流；以及來自與將所述礦物轉化為蘇打灰相關的任意或數種物流。因此，例如，可能由通過本領域技術人員所熟知的方法對天然堿進行溶液開采；對天然堿進行選礦的過程；從已有的廢物流中回收碳酸鈉的過程；或者產生了含碳酸鈉的水性吹掃流的任意其他過程產生所述吹掃流。用含ニ氧化碳的氣體對吹掃流進行處理，從而吹掃流中的碳酸鈉被轉化成結晶時包含較少的水合水的碳酸化物質。碳酸鈉與水和ニ氧化碳反應以形成碳酸化物質，例如碳酸氫鈉和倍半碳酸鈉是早已眾所周知的，本領域的技術人員可以容易地對エ藝參數進行優化，所述參數包括液體pH。進ロ液體的pH可以是高的，在苛性溶液中甚至接近14，但是當碳酸化反 應進行時較低。因為堿度完成轉化為碳酸氫鈉，所以液體碳酸化反應會到達約8. 4的pH。目標PH取決于對本發明應用的優化。壓カ。碳酸鈉/氫氧化鈉轉化為碳酸氫鈉的轉化率隨著ニ氧化碳分壓的增加而增加；因此，當ニ氧化碳直接注入到尾礦池的最深部時，加壓反應器是優選的。溫度。較高的溫度促進了碳酸氫鈉的轉化動力學及其在水溶液中的溶解度。當溫度降低，從液體中分離出來的ニ氧化碳減少，碳酸氫鈉會達到飽和溫度并結晶化。濃度。在高碳酸鈉濃度下，碳酸化反應初始產生倍半碳酸鈉，直至滿足碳酸氫鈉的相界限。每單元的碳酸鈉對應的尾礦池固體沉積與較弱溶液類似，但是消耗的ニ氧化碳的量會下降。為了使得ニ氧化碳的消耗最大化，ニ氧化碳的濃度應該不大于約2/3的飽和溶液。通常通過天然蘇打灰精制エ藝，例如天然堿煅燒過程的廢氣或者現場發電的鍋爐煙氣來制備ニ氧化碳氣體，用吹掃流來吸收ニ氧化碳并降低了現場的溫室氣體排放。本文中所用術語“天然堿煅燒過程” g在包括從堿性鹽水和漿料中提取的ニ氧化碳。但是，可以應用任意來源的ニ氧化碳氣體。用ニ氧化碳對吹掃流進行處理使得吹掃流中所含的大量碳酸鈉轉化成碳酸氫鈉或者倍半碳酸鈉。因此，當水從池中蒸發，鈉的増加的量以碳酸化物質的形式結晶，導致相應的十水合碳酸鈉的形成的減少。例如，倍半碳酸鈉僅占據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ニ氧化碳處理產生的碳酸氫鈉，提供了收入來源并進ー步延長了尾礦池的壽命。此外，如上所述，碳酸氫鈉的形成結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的氣體的量。
實施例實施例I通過將濾紙安裝在其出口上制備了 I. 5升不銹鋼壓カ過濾容器。將用于加入CO2的端部具有燒結玻璃的玻璃管；用于測量碳酸化效果的PH探針；以及追蹤液體溫度的熱電偶通過容器外殼頂部的開ロ插入。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。通過將ニ氧化碳鼓泡通過液體4小時使得液體碳酸化，pH從9. 53下降到7. 51。因為碳酸氫鈉溶液正常的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，因為在燒結玻璃上形成了晶體。碳酸化反應之后，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。然后通過用空氣對過濾器加壓，迫使液體經過過濾介質，使得液體和固體分離。濾餅重297. 20克，液相重986. 64克。對兩個樣品進行分析，結果如下表I所總結。將1，160. I克等分的實施例I中所用的吹掃液體加熱到約37° C并倒入實施例I中所用的壓カ過濾器容器的容器外殼的頂部。然后將過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過過濾介質，使得濾餅與液體分離。對濾餅和液體進行分析，結果見下表I所示。計算為了進行比較，將從實施例I和比較實驗A得到的結果標準化成1000克的起始液體量。該計算表明使用1000克的樣品會在碳酸化樣品(實施例I)中形成233. 9克的固體而在非碳酸化樣品(比較實驗A)中形成308. 6克的固體。這表明來自碳酸化吹掃液體的固體僅為來自未碳酸化的相同液體的質量的0. 76。假定碳酸鈉和硫酸鈉物質以十水合物形式存在，對該標準化結果的體積差進行計 算。在進行所述計算時，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。應用所述假定，計算得到的碳酸化樣品(實施例I)的總餅體積為145. 3cm3,而非碳酸化樣品(比較實驗A)的總餅體積為238. 6cm3。該計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確定碳酸化過程降低在尾礦池中沉積的固體的體積的能力的實驗。樣品樣品重量 Na2CO3 NaHCO3 NaCl Na2SO4
(克)重量％ 重量％ 重量％ 重量％
實施例 I 起始 1270.4210.11% 3.20% 10.84% 1.18%
吹掃液體碳酸化至
權利要求
1.一種用于延長由含無機鹽的吹掃流產生的尾礦池的壽命的方法，該方法包括用氣態ニ氧化碳對所述吹掃流進行處理。
2.如權利要求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該吹掃流進行處理。
3.如權利要求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該吹掃流進行處理。
4.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述吹掃流是蘇打灰吹掃流。
5.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述無機鹽包含碳酸鈉。
6.如權利要求I所述的方法，其特征在于，用ニ氧化碳對所述吹掃流進行處理直至其pH低于約8. 4。
全文摘要
本發明涉及一種用于延長由含無機鹽，例如碳酸鈉的吹掃流產生的尾礦池的壽命的方法，該方法包括用氣態二氧化碳對所述吹掃流進行處理。該處理將碳酸鈉轉化為碳酸氫鈉。隨著池塘的蒸發，碳酸氫鈉僅為通過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C02F1/58GK102791639SQ201180012758
公開日2012年11月21日 申請日期2011年2月3日 優先權日2010年3月9日
發明者G·L·莫特恩, T·R·芬德勞 申請人:Fmc有限公司