CN104254498A

CN104254498A - 酸矿排放的处理

Info

Publication number: CN104254498A
Application number: CN201380015766.0A
Authority: CN
Inventors: J·H·P·雅各布斯; R·G·弗里曼
Original assignee: MINTAILS MINING SA Pty Ltd
Current assignee: MINTAILS MINING SA Pty Ltd
Priority date: 2012-03-20
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2033-03-12
Also published as: PH12014502083A1; WO2013140299A2; EP2828206B1; CA2867653A1; CN104254498B; AU2013237053A1; EP2828206A2; CL2014002474A1; PE20142160A1; EA201491746A1; CO7170159A2; US20150041404A1; EA025955B1; AP2014008006A0; MX2014011286A; WO2013140299A3; BR112014023273A2; US9487419B2

Abstract

本发明公开了一种用于处理酸矿排放的方法，包括将酸矿排放(20)与来自金回收过程(140)的碱性残渣相混合。该酸矿排放由此被中和(12)。

Description

酸矿排放的处理

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(WestRand)，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。

该过程可以包括在AMD流和碱性参照流被供给到混合级中的同时搅拌混合级，并且中和的AMD流从混合级中抽出。搅拌混合级可以是通过机械装置，例如，借助于至少一个涡轮叶片叶轮，该涡轮叶片叶轮保持混合的产品为浆料。可替代的是，混合可以通过将压缩空气注入到适当设计的混合容器中而实现。

本过程可以包括将氧化剂引入到混合级中。氧化剂可以选自于空气、氧气、富氧空气或者过氧化氢。将氧化剂引入到混合级中也可以搅拌混合级中的AMD流和碱性残渣流的混合物。

该过程可以包括将中和剂引入到混合级中。中和剂可以是碱性的，例如氢氧化钠、碳酸钙或者氢氧化钙。优选地，中和剂是氢氧化钙(熟石灰)。

该过程可以包括破坏中和的AMD流中的氰化物含量。中和的AMD流此后可以被销毁。

该过程可以包括在分离或沉淀级中，将中和的AMD流经历液体/固体分离或沉淀，由此在中和AMD流时形成的沉淀物与碱性残渣流的固体成分一起分离或一起沉淀，由此产生包含沉淀物和残渣的浆料和基本上无沉淀物和固体的流。液体/固体分离级可以是重力分离器，例如圆锥底部的增稠器或净化器。

沉淀物和残渣浆料可以具有至少重量上40％，优选地至少重量上50％，更优选地至少重量上60％的固体含量。

基本上无沉淀物的流可以具有大约50mg/l，优选地大约20mg/l，更优选地大约10mg/l的固体含量，以及至少8.5，优选地至少8.0，更优选地至少7.5的pH值。

沉淀物和残渣浆料可以丢弃到残渣处理设施或泥坝。

基本上无沉淀物的流可以例如丢弃到环境中或者丢弃到残渣处理设施或泥坝，或者它可以在金回收过程中再利用，或者它可以被引入到水处理操作中，用于进一步升级为家庭或农业用水可接收的质量。优选地是，无沉淀物的流在金回收过程中再利用，或者进一步升级用于家庭或农业再利用。

南非政府，由水务部(Department of Water Affairs)牵头正着手紧急措施来中和南非地下采矿空穴中产生的AMD。在中期，可以设想到中和的AMD，虽然是含盐的，可以用作工业中。但是，在短期内，中和的AMD有可能简单地排放到环境中。在长期，DWA计划扩展AMD处理方法，来产生用于家庭和/或农业使用的饮用水。

用于中和AMD的传统方法涉及将碳酸钙和氢氧化钙(熟石灰)或者仅氢氧化钙加入到AMD中并在存在空气或氧气的情况下搅拌该混合物，由此将有害的溶解金属盐沉淀为不溶的金属的氢氧化物或者碳酸化物，例如，Fe2(CO3)3。沉淀物作为浆料或者淤泥收集并且典型地沉积在现有的金厂残渣处理设施或者泥坝上。AMD中和过程是成本高的，主要是由于涉及大的体积，所需要的中和化学制品的质量以及供给大量空气的能量成本。此外，在处理AMD中的非常高百分比的水在处理之后不可再利用，这是由于它与沉淀的浆料相关联并与其一起丢弃。

具有大量的在威特沃特斯兰德运行的金回收处理厂。在碳浸法(Carbon-in-leach，CIL)和碳浆法(Carbon-in-pulp，CIP)金回收过程中，氰化物用于将金从带有金的浆料中浸出到溶液中，此后，金-氰化物的络合物被吸附到活性炭上。为了将金通过氰化物高效地浸出到溶液中，需要例如，利用石灰或氢氧化钠将带有金的浆料的pH值增加到大约10.5，并且将空气或氧气引入到系统中，由此氧化反应性铁和氰化物种类，这使得金能够浸出到溶液中并且能够使金-氰化物络合物吸附到活性炭上。

通过将装载的活性炭经历洗脱过程而从装载的活性炭中回收金，在所述洗脱过程中，金-氰化物络合物借助于氢氧化钠溶液从活性炭中解除吸附。带有金的溶液或者洗脱液然后供给到电解沉积回路，在此，金被回收到电解沉积阴极上，从阴极上剥离，焙烧并熔炼，以产生金块。

金回收过程的耗尽金的浆料或残渣被引导到残留或残渣部分，由此，它被泵送到残渣处理设施或者泥坝。CIL残渣具有高pH值，并且相对高溶解的氧气含量，这是由于金从带有金的浆料中提取的过程所致。

附图说明

现在将借助于示例，参照所附的示意性视图和图表来描述本发明。

在图中：

图1是传统AMD中和过程的视图；

图2是传统碳浸法金回收过程的CIL回路的视图；

图3是根据本发明的第一实施方式的AMD处理过程的视图；

图4是根据本发明第二实施方式的AMD处理过程的视图，作为示例，用于利用Mogale金厂残渣中和AMD；

图5是用于该示例的在试验过程中实现的增稠器(即，改进三号淤泥净化器)下溢密度(Underflow densities，RD)的图表或曲线；

图6是用于该示例的在试验中记录的莫加勒金矿(MogaleGold)1残渣对AMD的体积比率的pH值水平的图表或曲线；

图7是用于该示例的在残渣/AMD混合之后的金厂残渣和增稠器处理水的pH值水平的图表或曲线；

图8是用于该示例的在AMD中和过程中的氰化物浓度的图表或曲线；以及

图9是用于该示例的在厂子的各部分处在处理水中监测到的金的图表或曲线。

具体实施方式

参照附图中的图1，参考数字10总地表示传统AMD中和过程。过程10包括通气罐或混合罐12、一个或多个增稠器或净化器14、淤泥收集器16和中和的AMD水罐18。

具有在2和6之间的pH值的AMD流20与作为中和剂的碳酸钙和熟石灰(氢氧化钙)或者仅熟石灰22以及作为氧化剂的空气或氧气24一起供给到通气罐12中。石灰22作用为通过将pH值升高到7和8之间来中和AMD流，同时空气或氧气24作用为氧化溶解的金属种类，由此是随后的沉淀反应得以发生。

在7和8之间的pH值下，AMD流20中的金属阳离子与从加入到AMD流20中的石灰22的溶解得到的碳酸盐和/或氢氧化物阴离子反应，并且作为不可溶的金属碳酸盐和/或氢氧化物从溶液中沉淀出来。在通气罐12中产生的中和的AMD21的悬浮液以及不可溶的金属碳酸盐和/或氢氧化物被供给到一个或多个净化器14中。净化器14典型地为圆锥形底部的液体/固体重力分离容器或者增稠器。典型地，多个净化器14被并行安装，以便为不可溶的金属碳酸盐和/或氢氧化物在每个净化器14中提供充分的驻留时间，以从中和的AMD流21中沉淀出来。将理解到，任何数量的净化器14可以并行或串行安装，这取决于需要处理的AMD20的体积。随着沉淀物在净化器14中沉积，产生了不可溶的金属碳酸盐和/或氢氧化物的增稠的沉淀物浆料，并且该浆料从净化器14的底部沿着流动线路26移除到淤泥收集器16。从淤泥收集器16，浆料被沿着流动线路28泵送到残渣处理设施或泥坝(未示出)。来自净化器14的基本上无金属和无沉淀物的上层液体或溢流沿着流动线路30流动到中和的AMD水罐18。溢流沿着流动线路32被处理到例如环境中，或者再利用，或者经历进一步的下游处理。

参照附图中的图2，参考数字100总地表示传统碳浸法(carbon-in-leach，CIL)金回收过程的碳浸法部分。该部分100包括预先处理级102、碳浸法回路104、氰化物破坏级106和残渣罐110。

来自浆料制备设施(未示出)的带有金的浆料112被供给到预先处理级102。典型地，两个机械搅拌的预先处理罐(未示出)设置在预先处理级102中，并且石灰114加入到这两个罐的第一个中，以将带有金的浆料的pH值提高到大约10.5，这对于金溶解来说是最佳的pH值。通过将氧气116注入罐中或浆料流中，氧气116被加入到预先处理级102的两个预先处理罐中，由此氧化浆料112中的反应性硫化物种类。在减少氰化物消耗并增加金回收方面，预先氧化是重要的步骤。根据下列一组化学方程式，预先氧化将反应性铁硫化物种类氧化成在氰化物溶液中稳定的氢氧化铁种类：

预先氧化也将硫种类转变成硫酸盐种类：

S^2-→S₂ ^2-→S0→S₂O₃ ^2-→SO₃ ^2-→SO₄ ^2-.......... (9)

预先氧化的浆料沿着流动线路118供给到CIL回路104。CIL回路包括五个或更多机械搅拌罐(未示出)。氰化物120、颗粒状活性炭122以及空气或氧气124被引入到CIL罐中，以利于金从带有金的浆料112中浸出到溶液中，也利于随后溶解的金被吸附到活性炭122上。根据下列的化学反应金被浸出到溶液中。

4Au+8NaCN+O₂+2H₂O→4Na[Au(CN)₂]+4NaOH.... (10)

CIL罐操作，使得带有金的浆料在重力作用下或者通过泵送连续地从回路中的第一罐穿行到回路中的最后一个罐，而活性炭通过级间筛网(未示出)保留在每个单独的罐内。随着浆料穿过CIL回路104，金逐渐从浆料中浸出并吸附到活性炭上。

在CIL回路中的活性炭被仔细管理。随着装载在活性炭上的金增加，活性炭被向CIL回路104中的上游泵送，即，与带有金的浆料的向下流动逆流。装载的活性炭被分批地从CIL回路104中的第一罐沿着流动线路126泵送到洗脱回路(未示出)。在洗脱回路，氢氧化钠溶液用于将金从活性炭中解除吸附或洗脱。洗脱在升高的温度和压力下在洗脱柱中发生，由此完全剥去吸附金的活性炭。被剥离的碳在单独的过程(未示出)中化学和热再生，并返回到CIL回路104中作为活性炭122。来自洗脱柱的含金溶液或者洗脱液被送到电解沉积回路(未示出)。在电解沉积回路，金被回收到电解沉积阴极上，然后，随后从阴极上剥离，焙烧并熔炼以产生金块。

离开CIL回路104的现在贫瘠的浆料沿着流动线路128穿行到氰化物破坏级106。氰化物破坏级106包括罐，贫瘠的浆料流动到该罐中并且氰化物破坏产品130被引入到该罐中，由此减少贫瘠浆料中的氰化物浓度。氰化物破坏产品130的典型例子是偏亚硫酸钠、过氧化氢或者硫酸亚铁。减少了氰化物的贫瘠浆料沿着流动线路132流动到残渣罐110，由此，它被沿着流动线路138泵送到残渣处理设施(未示出)。减少了氰化物的贫瘠浆料具有高pH值，例如在9.5和10.5之间，并且具有例如在2mg/l和10mg/l之间的溶解的氧气浓度，这是由于在过程100的CIL回路104中使用了石灰114并引入了空气124。

参照附图中的图3，参考数字150总地表示根据本发明第一实施方式的AMD的处理过程。过程150在一些方面类似于过程10和过程100，且除非另有说明，在图1和2中使用的参考数字标记在图3中用于表示相同或类似的特征。

过程150被分成两个主要部分：碳浸法金回收部分155和AMD处理部分160。过程150的金回收部分155包括预先处理级102、碳浸法回路104、氰化物破坏级106和残渣罐110，如前面参照图2所描述的。

部分155如前面参照过程100(图2)所描述的那样操作。来自氰化物破坏级106的减少了氰化物的贫瘠浆料沿着流动线路132流动到残渣罐110，由此，它被沿着流动线路140引入到酸矿排放处理部分160中。减少了氰化物的贫瘠浆料具有大约10.5的pH值，并且溶解的氧气含量大约为5mg/l。

过程150的AMD处理部分160包括通气或混合罐12、一个或多个增稠器14、增稠浆料收集器16和中和的AMD水罐18，如前面参照图1所描述的。过程10的净化器14不适于金回收过程残渣的重负荷液体/固体分离，并因此过程150中的净化器14被转变成更强健的浆料增稠器14或者由后者替代。

初始处于大约10.5的pH值的来自部分155的残渣流140与pH值在大约2至6的AMD水20一起加入到混合罐12中。通过将流140和20混合，AMD流20被残渣流140中和成大约7.5的pH值。通过混合残渣流140和AMD流20，在残渣流140中的残留氰化物也得以减少。

流140具有固有的充分高的pH值以及相应的溶解氧气含量，以中和和氧化AMD流20，由此将AMD流20中的有害金属盐作为不可溶金属碳酸盐和/或氢氧化物沉淀出来，而不需要加入石灰或者氧气(如前面描述的过程10的情况下所需要的)。但是，可以理解到，即便需要加入了石灰22和/或空气或氧气24来中和和/或氧化AMD流20以便帮助金属种类从其中沉积的话，由于从部分155得到的残渣流140的有利的化学性质，石灰22和/或空气或氧气24的质量或体积也大大减少。

在混合罐12内产生的金回收过程残渣140、中和的AMD以及不可溶的金属碳酸盐和/或氢氧化物的混合物被沿着流动线路21供给到一个或多个增稠器14。增稠器14是圆锥形底部的重力分离容器，其适用于将固体从金回收过程浆料中沉淀出来。典型地，增稠器14并行安装，以便为不可溶的金属碳酸盐和/或氢氧化物提供充分的驻留时间以从中和的AMD流21中沉淀出来。将理解到，任何数量的增稠器14可以并行地布置，这取决于需要被处理的AMD20的体积。随着固体在增稠器14中沉淀，贫瘠的金回收过程残渣和不可溶的金属碳酸盐和/或氢氧化物的增稠的沉淀浆料产生并从增稠器14的底部沿着流动线路26被移除到增稠浆料收集器16。从增稠浆料收集器16，浆料沿着流动线路28被泵送到残渣处理设施或泥坝(未示出)。来自增稠器14的基本上无金属和无固体的上层液体或溢流沿着流动线路30流动到中和的AMD水罐18。由于溢流适用于普通工业使用，例如用在冶金过程中，如部分155，溢流被沿着流动线路32回收作为供水。如果符合废水质量规定，例如，如果其中的残留氰化物含量对于安全丢弃来说充分低的话，将溢流排出到环境中也是可行的。

在本发明的另一实施方式(未示出)中，空气或氧气24和/或氰化物破坏产品130可以加入到部分160的混合罐12中，由此破坏中和的AMD流中的残留氰化物。将理解到的是，AMD流的低pH值及其硫酸亚铁已经明显地降低了流的氰化物含量，这是因为AMD流的较低的pH值和硫酸亚铁含量均作用为破坏氰化物的有效方法。这里暗示了对于容器106或者级160的上游氰化物破坏产品130的需要通过AMD的有效氰化物破坏能力而明显减少。

发明人确信将过程10和100整合以产生过程150，如图所示，具有如下的协同作用，并与现有技术的传统AMD处理过程相比将产生如下的惊人益处：

1.与中和AMD相关的试剂成本，尤其是石灰成本，将借助于残渣流的特性而急剧降低或者得以避免，该残渣流的特性使得它适用于用作AMD处理中的中和剂；

2.需要注入以促进AMD中的金属种类氧化的氧气/空气的质量/体积借助于残渣流的特性而急剧减少或得以避免，所述残渣流的特性使得它适用于用作AMD处理中的氧化剂；

3.在残渣流和酸矿排放流之间可以实现紧密混合，导致中和的AMD流的改善的pH值控制，同时导致在管线水垢形成方面的减少；

4.随着来自金回收过程残渣流的固体，从AMD流中沉积金属碳酸盐和/或氢氧化物导致产生一个浆料流用于丢弃，由此避免重复处理步骤并且最大化中和水的可利用性；

5.AMD与金厂残渣流的混合将有助于残留氰化物的破坏，由此或是缓解在金回收过程中单独氰化物破坏级中的试剂需求或是减少该试剂需求，并具有相关的成本效益；

6.将空气/氧气加入到中和的AMD中将实际上将所有残留氰化物破坏到允许将中和的AMD流直接排放到环境中的程度，或者直接排放到其他处理设施的程度，而不需要进一步的下游处理。

示例

介绍

在试验工厂试验中调查根据本发明的，通过与Mogale Gold 1工厂残渣浆料(也已知为残留物)混合来中和酸矿排放(AMD)水。试验工厂试验是在根据本发明的第二实施方式的过程200中执行(见图4)，用于处理AMD。

200的部件与图3的过程150中的那些相同或类似，并且用相同的参考数字来标识。

过程200包括碾磨级或工厂202，且具有碾磨矿石传输线路204，该碾磨矿石传输线路204从级202通向预先处理级102。

过程200由此包括预先处理级102，并也包括CIL回路或者级联104。

过程200还包括洗脱回路206，具有装载的活性炭线路208，该线路208从CIL级联104通向洗脱回路206，并具有再生活性炭线路210，该再生活性炭线路210从洗脱回路206通向CIL级联104。

过程200还包括氰化物破坏级106以及AMD中和级212，具有从氰化物破坏级直接通向AMD中和级212的流动线路132。

原料AMD供给线路214通向级212，而中和的水提取线路216从级212引出。贫瘠的浆料提取线路218从级212引出。

便利地位于莫加勒(Mogale)水处理厂附近的560m3冗余罐被转变成作用为混合罐，用于将Mogale Gold 1残渣与进入的AMD水混合。混合罐由此形成AMD中和级212的一部分。

Mogale Gold 1残留管线132被工程设计为在需要时将残渣供给转移到混合罐。包含从West Wits Pit的南部隔间提取的AMD的管线214被修改以在需要时将AMD供给到混合罐。

混合罐配备有搅拌器(未示出)，以影响残渣和AMD的混合。罐或容器装配有泵(未示出)，以将混合的浆料传送到改进的Mogale水厂第3号净化器(未示出)，以作用为浆料增稠器并实现所需的液体/固体分离。

第3号净化器被改进以作用为增稠器，来接收浆料并提供液体固体分离的手段。净化器的驱动器被升级，以使能力最大化，以将沉淀的固体耙到下溢排放口。上层溢流并加入到Mogale Gold 1操作的下游处理水系统。

现有的水处理厂第3号净化器由此被修改用于试验的目的。Mogale Gold 1残渣的部分被转移到混合罐并且与进来的South PitAMD水混合，之后将混合的流引导到改进的第3号净化器，该净化器现在作为浆料增稠器，用于液体固体分离。

试验在2012年8月21日至2012年9月4日期间运行。机械故障间歇性地中断该试验。

过程

在试验过程中，特定的参数被测量以有助于评估AMD与残渣中和的整体有效性。这些参数在下面的表1中描述

表1：AMD与残渣中和：采样点：

表1的采样点的进一步解释如下：

●碳浸法(CIL5)罐溢流：CIL5表示Mogale Gold 1厂浸出回路在排放到残留物(残渣)丢弃部分之前的最后一级；

●残渣传输罐：这个样本是从残留物传输泵吸取阀门提取。这个采样点因此是在浆状物已经与17Winze AMD水接触之后，所述17Winze AMD水用于去除浆料中的氰化物的毒性。

●流槽供给增稠器(即，改进的第3号净化器)：这个采样点是在在水处理厂处的AMD混合罐之后，并因此是在AMD已经从West Wits Pit引入之后。

●增稠器下溢口：取自将下溢固体传输到增稠器之下的腔室的阀门。

●增稠器溢流：取自将处理水传输到Mogale Gold 1操作的处理水回路的增稠器(即，改进的第3号净化器)溢流流槽。

结果和讨论

表2和3记录了属于将AMD与Mogale Gold 1厂残渣混合的预试验的所有相关信息：

参照这些表，给出下面的评价：

操作性能：

出于预试验的目的，将第3号水处理厂淤泥净化器改进成作为处理残渣/AMD浆料混合物的完全在线增稠器是充分成功的。

试验最初运行了四天的时间段(2012年8月21日至2012年8月24日)。在那时，增稠器耙变得完全下陷并且净化器下溢腔淹没。试验在六天后在2012年8月30日重新开始，并且在试验最终在2012年9月4日停止之前经历的另一个两天的中止。

尽管麻烦的操作，试验仍产生了如下面描述的与几个关键操作参数相关的信息。

试验不幸地也揭示了现有的水厂淤泥净化器(三个单元)不能有效地转变成作为增稠器，以在原矿残渣供给上对液体/固体分离起作用。作为替代，可以考虑在溢流供给到改进的净化器之前对残渣进行上游旋流分离。

对于该记录，图5绘制了被转变的第3号净化器的平均增稠器下溢密度。在此，可以看出不能实现优选的较高的下溢密度(这使得残渣中水的排放最小化)。这单纯是归因于改进的净化器的机械限制，并且不是由于在残渣/AMD混合中的任何固有的沉淀困难所导致。

重要的是，增稠器溢流的净化在整个试验中一贯良好。这个支持了用工厂残渣沉淀中和的AMD淤泥的益处。

AMD/残渣混合比率

从预试验中需要的重要参数是Mogale Gold 1厂残渣的中和能力的程度，更具体地说，可以从将AMD与工厂残渣混合中产生的中和AMD的数量。在这个情况下考虑的AMD是从17Winze提取的AMD以及从WestWits Pit的南部部分提取的AMD二者。这些水源都直接连接到南部盆地地下采矿空穴，并且都具有类似的特性，包括相对高的pH值(大约pH5到pH6)，这是由于正在进行的将工厂残渣沉积在West Wits Pit中所致。

没有体积测量仪器可供预试验使用。因此，数据是从在以下点处测量的浆料的相对密度推得：

离开CIL5的最后一级并且在加入17Winze水以用于氰化物破坏之前的浆料的密度；

离开工厂残留物部分的浆料的密度，即，在17Winze水加入之后但是在South West Wits Pit水加入之前的浆料的密度；

供给增稠器(转化的第3号净化器)的浆料的密度，即，在将South Pit水加入混合罐之后的浆料的密度。

在图6中总结从试验确定的信息。记录的比率是基于中和从17Winze和West Wits South Pit产生的AMD的工厂残渣的体积数量。

要指出的是展开的比率有些不稳定。这些与估计体积流的方法更相关。下面的表4归纳了在试验中记录的残渣和AMD的平均量。这个表反映了平均来说一个立方米的残渣将中和大约两个立方米的17Winze和WestWits Pit水的组合。一旦使用整个Mogale Gold 1残渣流(基于5000吨/天，估计每天7800立方米)，那么将中和估计14-16兆升/天的AMD。当Mogale Gold 1和Mogale Glod 2工厂二者都在线时，潜在有可能产生超过每天40兆升的中和的AMD。这些量将取决于从空穴提取的AMD的酸性程度而变化。

表4：在试验时间段过程中中和的17Winze和West Wits Pit AMD的平均量

pH水平

在AMD与Mogale Gold 1残渣中和的各个级过程中记录的pH水平在表2中报告。图7反映了残渣的初始pH值，在加入17Winze AMD之后的中间pH值以及增稠器溢流的最终pH值，后者由最终残渣/AMD混合表示。在图表中没有记录的是来自17Winze和West Wits Pit的AMD的初始pH值。这些值在pH5至pH6之间保持恒定。

在这种情况下的重要参数是增稠器溢流的最终pH值。目标pH值是pH值7.5至pH值8.0，该值是用于处理水产生和用于排放到环境(如果这样需要的话)的理想范围。在这些pH水平下，重金属盐将已经沉淀并且大部分残留氰化物被破坏。较低的pH水平将导致不完全的沉淀，较高的水平将导致更高的残留氰化物水平，并导致在处理水罐和管路中的不必要的结垢。

图7表示实现了pH7～9。对于在试验过程中存在的有限控制来说这是满意的，并且表示利用更仔细设计的回路改善的控制将是有可能的。

AMD与金厂残渣的混合将导致最终发送到West Wits Pit残渣处理设施(tailings disposal facility，TDF)的残渣流的酸中和能力的损失。这种降低的程度以及TDF对环境的潜在影响对于工厂试验来说没有评估。已知为废物特性评估的这项工作将需要完成残渣/AMD处理的整体评估。但是，后者的程序应该延展到包括对沉淀残渣的浸出测试，如地球科学委员会(Council of Geoscience)所进行的方法。在残渣中存在完全混合的沉淀淤泥有可能减缓溶液的透射率，并也由于非常细的凝胶状淤泥占据残渣颗粒的空穴而降低不期望的氧化，二者能够减少TDF对环境的影响。

自由和WAD氰化物

在金回收操作中，氰化物是关键试剂。涉及氰化物的所有实施由实施规程(Code of Practice)支配。Mogale Gold规程是基于对氰化物管理的国际和南非矿业协会指南(International和South Africa Chamber of MinesGuidelines)的。

幸运的是，AMD被发现用作氰化物溶液和浆料的脱毒剂，使用的AMD越多，在溶液或浆料中的氰化物退化越大。在考虑当前的预试验之前，这个实践已经在Mogale Gold进行。在Mogale Gold残渣中需要作为NaCN(100％)测量的低于20ppm的弱酸分离(WAD)氰化物的目标水平，这是对任何回填操作的标准。这个水平已经通过在残留物部分处添加17Winze AMD并然后后续地排放到残渣处理设施(即，West Wits Pit)，来实现的。

图8跟踪整个试验的自由氰化物的水平。在工厂测量的最终测得的自由氰化物水平在4ppm到6ppm自由氰化物(作为NaCN(100％)测量)的区域内。这些自由氰化物水平通常通过提交到官方认可的实验室、DD科学实验室和环境监控的单独样本来确认。

虽然自由氰化物的测量是通过样本滴定法来确定的，WAD氰化物的测量表示氰化物水平必须通过其被测量的标准。WAD氰化物考虑自由氰化物和具有释放氰化物毒素的可能的氰化物盐二者。因此，增稠器溢流水中的WAD氰化物含量在实验过程中在两个场合进行测量，并且通过DD科学实验室和环境监控确定为4.3和4.6ppm NaCN(100％)WAD。

虽然20ppm WAD氰化物对于回填操作来说是允许的，但是用于释放到环境中的标准目前是显著小于1ppm WAD。这个水平在试验中未实现。浆料的氧化被预期显著降低氰化物水平。可替代的，可以加入以各种试剂形式存在的其他氰化物破坏产品，如二氧化硫(SO2)，例如偏亚硫酸钠(Na2S2O5)，但是应注意由于通过加入AMD已经实现了大部分氰化物的破坏，将需要减少的量。

金含量

在试验过程中，针对金含量，增稠器溢流的两个样本被分析。金含量被确定为0.011和0.013gAu/t。这些值类似于在金厂残渣流中可溶解金的日常记录金含量。

但是，在试验之前和试验过程中，整个Mogale Gold处理水的金含量在增稠器水与普通处理水流混合之后测量。所选择的采样点是从Rock Millsilos的排放处，其距离混合点6km。数据在图9中表示。

显然，在试验过程中溶解的金的量有所增加。不能结论性地说明这是试验的结果。但是，进一步减少氰化物含量的任何努力将有助于防止在CIL浸出回路外侧的不期望的金溶解。

铁含量

17Winze和West Wits Pit提取的AMD的铁(总Fe)含量当前是390ppm总Fe。在预试验过程中在残渣与AMD混合之后，取得两个增稠器溢流样本。Fe含量被测量为1.9ppm和4.0ppm，由此反映了金属几乎完全沉淀。

结论：

从使用Mogale Gold 1工厂残渣中和AMD的试验工厂试验确定以下结论：

(i)试验揭示了Mogale Plant水处理净化器不能被有效改进以作为用于与AMD混合的原矿残渣的沉淀的增稠器。需要替代的液体/固体分离设备/方法。

(ii)尽管增稠器的不稳定操作，与选择的操作参数有关的相关信息仍被获得。

(iii)利用现有的工厂凝聚剂，实现混合的残渣和AMD的混合物的良好沉淀。上层(增稠器溢流)的净化是良好的。

(iv)试验揭示了金厂残渣的一份体积足以中和两份体积的AMD，该AMD提取于位于17Winze或West Wits Pit提取点处的西部盆地地下采矿空穴。这暗示了当仅Mogale Gold 1在线时，Mogale Gold残渣具有中和14-16兆升/天的AMD的可能，并且在Mogale Gold 1和Mogale Gold 2工厂都在线时具有超过每天40兆升AMD的可能。这些量将根据从空穴提取的AMD的酸性水平而变化。

(v)在残渣与AMD混合之后所形成的浆料的pH值在pH7至pH9之间变化。这与利用石灰作为中和剂的现有高密度淤泥AMD处理厂相当。

(vi)AMD与金厂残渣的混合将导致残渣的中和能力的损失。在残渣中存在充分混合的沉积的淤泥有可能阻碍溶液的透射率，并也减少由于非常细的凝胶状淤泥占据残渣颗粒的空穴所导致的不期望的氧化，二者将减少TDF对环境的影响。

(vii)在混合过程中，WAD氰化物被减小到大约4ppm NaCN。这很好地处于残渣沉积的可允许水平内。但是，在将溶液排放到环境中之前这个水平必须进一步减小。提出氧化作用或二氧化硫(例如利用偏亚硫酸钠)测试来实现所需的水平。

(viii)Mogale Cold处理水的溶解金含量在实验过程中显现出增加。这个参数应该在随后的试验中继续监视。利用改进的氰化物破坏，有可能减小这个值。

总结

试验揭示了能够实现混合浆料的有效沉淀(并由此液体/固体分离)。上层的净化是良好的。

确定了体积上一份金厂残渣能够中和体积上两份的当前AMD，该AMD从17Winze和West Wits Pit提取点处的西部盆地地下采矿空穴提取。这推得：如果Mogale Gold 1工厂以完全容量工作，每天大约15兆升的AMD中和能力。Mogale Gold 2操作的期望的再次服役将为Mogale Gold提供中和每天超过40兆升来自空穴的AMD的潜能。

AMD/残渣浆料混合物的pH值被保持在pH7至pH8的满意水平。

所形成的溶液的弱酸分离(Weak Acid Dissociable，WAD)氰化物水平在混合过程中被减小到低于4ppm。这个水平完全处于Tailings DisposalFacility(残渣处理设施)沉积需求之内。但是对于溶液向环境排放来说，氰化物水平需要进一步减小。这有可能通过例如将氧气注入混合罐内来实现。这个方面在试验过程中未开发。

在与AMD接触之后导致的残渣中和能力的损失必须仍被实现。在这方面推荐特定的废物特性测试工作。

整个试验已经在所提出的利用金厂残渣中和AMD方面提供了提高程度的把握，足以允许该过程的商业方面更彻底地实施，尽管应注意到这个报告中提到的显著要求。

因此发明人已经令人惊讶地发现了用于处理酸矿排放的方法或过程，其利用金回收处理残渣流的有益的化学特性。

Claims

1.一种用于处理酸矿排放的方法，所述方法包括：

将酸矿排放和来自金回收过程的碱性残渣相混合，由此中和所述酸矿排放。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述酸矿排放AMD是AMD流的形式，而所述碱性残渣是从所述金回收过程排出的碱性残渣流的形式。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述碱性残渣流具有至少9.5的pH值以及从所述金回收过程排出的残留溶解的氧气浓度。

4.如权利要求2或3所述的方法，其中，随着所述AMD流和所述碱性残渣流被连续供给到混合级中，所述混合在所述混合级中实现，并且中和的AMD流被从所述混合级中连续提取。

5.如权利要求4所述的方法，其包括：

在所述AMD流和所述碱性残渣流被供给到所述混合级中并且中和的AMD流从所述混合级中提取的同时，搅拌所述混合级。

6.如权利要求3或4所述的方法，其包括：

将氧化剂引入到所述混合级中。

7.如权利要求4至6中任一项所述的方法，其包括：

将中和剂引入到所述混合级中。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述中和剂选自氢氧化钠、碳酸钙或氢氧化钙构成的组。

9.如权利要求4至8中任一项所述的方法，其包括：

破坏所述中和的AMD流中的氰化物含量，并此后处置所述中和的AMD流。

10.如权利要求4至9中任一项所述的方法，其包括：

使所述中和的AMD流在分离级中经历液体/固体分离，由此在中和所述AMD流时产生的沉淀物与所述碱性残渣流的固体成分一起分离，从而产生包含沉淀物和残渣的浆料以及基本上无沉淀物和无固体的流。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述包含沉淀物和残渣的浆料具有重量上至少40％的固体含量。

12.如权利要求10或11所述的方法，其中，所述基本上无沉淀物和无固体的流具有大约50mg/l的固体含量以及至少8.5的pH值。