CN115927886A - 离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿场淋洗稳定化封场的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿场淋洗稳定化封场的方法，涉及浸矿场污染治理领域。离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿场淋洗稳定化封场的方法，包括：依次使用淋洗用水、含有稳定化剂的淋洗液、含有酸化调节剂的淋洗液对原地浸矿场进行解吸淋洗、稳定化淋洗和酸化调控淋洗，然后进行注液孔密实封孔封场。本申请提供的离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿场淋洗稳定化封场的方法，可有效控制硫酸镁的积留量、镁的赋存形态、镁的释放量、酸的残留量、雨水入渗淋溶尾水量，从源头控制原地浸矿场残留硫酸镁和酸的释放导致下游地下水和地表水污染、土壤盐化和酸化污染等问题。

Description

离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿场淋洗稳定化封场的方法

技术领域

本申请涉及浸矿场污染治理领域，尤其涉及一种离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿场淋洗稳定化封场的方法。

背景技术

离子吸附型稀土矿具有品位低、埋藏浅、分布散等特点，原地浸矿场的地下水具有埋藏浅、径流短、地下水和地表水联系紧密的特点。离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿工艺，采用硫酸镁作浸矿剂，用硫酸调节硫酸镁浸矿剂的pH为4.0左右，浸矿过程加入过量的硫酸镁，每生产1t稀土，约需加入8~15t硫酸镁，导致原地浸矿场积留大量的硫酸镁，在降雨淋溶情况下释放镁、硫酸盐、酸、重金属等污染物，一般浸矿场浸矿结束时的尾水（母液）硫酸盐含量浓度大于3500mg/L，镁浓度大于800mg/L，进入地下水和地表水，导致地下水硬度增加、硫酸盐增加等水体污染，污染原地浸矿场周边水土环境，导致土壤的酸化和盐化等污染。

浸矿结束后的浸矿场积留硫酸镁采用清水淋洗措施存在前期淋洗效果好、后期淋洗效果差、淋洗时间长等问题，在矿山推广应用难，急需高效的淋洗技术。

浸矿结束后注液孔很少进行封孔，封孔也只是将施工过程产生的岩土简单回填，导致大量雨水经注液孔进入矿土层，从而大大增加封场后原地浸矿场淋溶水量，加重水土环境污染。

浸矿结束后如何进行封场，是迫切需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿场淋洗稳定化封场的方法，以解决上述问题。

为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：

一种离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿场淋洗稳定化封场的方法，包括：

依次使用淋洗用水、含有稳定化剂的淋洗液、含有酸化调节剂的淋洗液对原地浸矿场进行解吸淋洗、稳定化淋洗和酸化调控淋洗，然后进行注液孔密实封孔封场。

优选地，所述淋洗用水包括处理后的淋洗尾水；

所述处理后的淋洗尾水中硫酸盐的浓度不大于800mg/L、镁的浓度不大于100mg/L。

优选地，所述解吸淋洗结束时，解吸淋洗出水中的硫酸盐的浓度不大于900-1000mg/L、镁的浓度不大于200-250mg/L。

优选地，所述稳定化剂包括碳酸盐和/或碳酸氢盐。

优选地，所述碳酸盐包括碳酸钠、碳酸钾和碳酸铵中的一种或多种；

所述碳酸氢盐包括碳酸氢钠、碳酸氢钾和碳酸氢铵中的一种或多种。

优选地，所述含有稳定化剂的淋洗液中氨氮浓度不大于15mg/L。

优选地，所述稳定化淋洗结束时，稳定化淋洗出水中的硫酸盐的浓度800-850mg/L、镁的浓度不大于100-120mg/L。

优选地，所述酸化调节剂包括氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种；

所述含有酸化调节剂的淋洗液中钠离子浓度不大于200mg/L，钾离子浓度不大于200mg/L。

优选地，所述酸化调控淋洗结束时淋洗出水中的pH6.5-8，硫酸盐的浓度不大于800mg/L、镁的浓度不大于100mg/L。

优选地，所述注液孔密实封孔封场后，岩土密实度不低于浸矿前岩土密实度，封场地面坡度与浸矿前地面坡度一致。

与现有技术相比，本申请的有益效果包括：

基于浸矿场稀土离子不断溶出，矿土间微细颗粒被浸矿液不断带出，矿土孔隙增加，透水性增强，浸矿结束后雨水淋溶的尾水量比浸矿前明显增加。本申请提出浸矿场采用稳定化淋洗形成的碳酸镁沉淀物将充填浸矿场内部分孔隙，减小孔隙，减少封场后雨水淋溶的尾水量。

鉴于浸矿场积留大量硫酸镁，镁赋存形态有离子态（水溶态）、弱吸附态、碳酸盐结合态、铁锰结合态、硅酸盐结合态等多种形态，镁的各种形态之间存在动态平衡，在弱酸存在情况下，碳酸盐结合态不稳定，极易转化为离子态和弱吸附态，即浸矿场积留镁在弱酸情况下极易释放，从而进入地下水和地表水中，造成水体污染。本申请提出浸矿场淋洗后期采用酸化调控淋洗可以提高浸矿场矿土的pH，将矿土中游离酸中和，减少矿土中酸残留量，控制在弱酸情况下镁的释放。

采用解吸淋洗、稳定化淋洗、酸化调控淋洗三个不同阶段淋洗，可以极大缩短淋洗时间，减小浸矿场矿土的孔隙，减少封场后雨水淋溶的尾水量，提高镁的稳定态含量，减少积留镁的释放量。

本申请提供的离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿场淋洗稳定化封场的方法，通过将淋洗过程分为解吸淋洗、稳定化淋洗、酸化调控淋洗三个不同的阶段，先利用淋洗用水进行解吸淋洗，然后利用淋洗用水和稳定化剂形成的淋洗液进行稳定化淋洗，再利用淋洗用水和酸化调节剂形成的淋洗液进行酸化调控淋洗，最后进行注液孔密实封孔封场，有效减少硫酸镁的积留量、提高镁的稳定态占比、降低酸残留量，减少雨水入渗淋溶的尾水量，与清水淋洗相比，淋洗时间显著缩短，从源头解决原地浸矿场积留硫酸镁和酸的释放导致下游地下水和地表水污染、土壤盐化和酸化污染等问题。

鉴于上述离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿场淋洗稳定化封场的方法所具有的优势，使得其在原地浸矿场污染治理领域具有良好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。

图1为实施例提供的离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿场淋洗稳定化封场的方法的流程示意图。

具体实施方式

如本文所用之术语：

“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。

“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK（K为任意数，表示倍数因子）。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。

“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。

一种离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿场淋洗稳定化封场的方法，包括：

依次使用淋洗用水、含有稳定化剂的淋洗液、含有酸化调节剂的淋洗液对原地浸矿场进行解吸淋洗、稳定化淋洗和酸化调控淋洗，然后进行注液孔密实封孔封场。

由于原地浸矿场中积留高浓度浸矿剂硫酸镁且积留高浓度浸矿剂硫酸镁易于释放的特点，故先采用淋洗用水对原地浸矿场进行解吸淋洗，使得大部分游离的和弱吸附的镁随解吸淋洗出水排出。

由于解吸淋洗后的原地浸矿场积留浸矿剂硫酸镁释放的镁浓度不大于250mg/L，故向淋洗用水中加入稳定化剂，稳定化剂的作用是加入的稳定化剂与游离的和弱吸附态的镁离子形成碳酸镁难溶物。

由于稳定化淋洗后的原地浸矿场中残留酸，故向淋洗用水中加入酸化调节剂，酸化调节剂的作用是中和原地浸矿场中游离和弱吸附的酸。

进行注液孔密实封孔，控制雨水入渗淋溶，将残留浸矿剂基本控制在岩土体内，防止其随雨水或者地下水大量外流，实现封场后原地浸矿场降雨淋溶尾水中硫酸盐浓度小于800mg/L、镁小于100mg/L，pH不小于6.5。

在一个可选的实施方式中，所述淋洗用水包括处理后的淋洗尾水；

所述处理后的淋洗尾水中硫酸盐的浓度不大于800mg/L、镁的浓度不大于100mg/L。

处理达标的淋洗尾水可以理解为原地浸矿尾水采用化学沉淀法、膜法等技术对处理后并达到国家或地方排放标准限值要求后的出水。利用处理达标的淋洗尾水作为淋洗用水对原地浸矿场进行解吸淋洗，可实现淋洗尾水的循环利用。

在一个可选的实施方式中，所述解吸淋洗结束时，解吸淋洗出水中的硫酸盐的浓度900-1000mg/L、镁的浓度不大于200-250mg/L。

采用淋洗用水对原地浸矿场进行解吸淋洗，解吸淋洗不限于一次淋洗，可以进行多次淋洗，直至解吸淋洗出水的硫酸盐的浓度900-1000mg/L、镁的浓度不大于200-250mg/L。

解吸淋洗结束时，解吸淋洗出水中的硫酸盐的浓度为900 mg/L、620 mg/L、940mg/L、960 mg/L、980mg/L、1000mg/L等900-1000mg/L的任一值，镁的浓度为200 mg/L、220mg/L、240mg/L、250mg/L等200-250mg/L的任一值。

在一个可选的实施方式中，所述稳定化剂包括碳酸盐和/或碳酸氢盐。

在一个可选的实施方式中，所述碳酸盐包括碳酸钠、碳酸钾和碳酸铵中的一种或多种；

所述碳酸氢盐包括碳酸氢钠、碳酸氢钾和碳酸氢铵中的一种或多种。

在一个可选的实施方式中，所述含有稳定化剂的淋洗液中氨氮浓度不大于15mg/L。

可选的，所述含有稳定化剂的淋洗液中氨氮浓度为1mg/L、3mg/L、5mg/L、7mg/L、9mg/L、11mg/L、13mg/L或15mg/L等不大于15mg/L的任一值。

在一个可选的实施方式中，所述稳定化淋洗结束时，稳定化淋洗出水中的硫酸盐的浓度800-850mg/L、镁的浓度100-120mg/L。

采用淋洗用水和稳定化剂形成的淋洗液对解吸淋洗后的原地浸矿场进行稳定化淋洗，稳定化淋洗不限于一次淋洗，可以进行多次淋洗，直至稳定化淋洗出水中的硫酸盐的浓度800-850mg/L、镁的浓度不大于100-120mg/L。

可选的，稳定化淋洗出水中的硫酸盐的浓度为800 mg/L、810 mg/L、8300 mg/L、840 mg/L、850 mg/L等800-850mg/L的任一值，镁的浓度为100 mg/L、105 mg/L、110 mg/L、115 mg/L、120 mg/L等100-120mg/L的任一值。

在一个可选的实施方式中，所述酸化调节剂包括氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种；

所述含有酸化调节剂的淋洗液中钠离子或钾离子浓度不大于200mg/L。

可选的，所述含有酸化调节剂的淋洗液中钠离子或钾离子浓度为80mg/L、90mg/L、100mg/L、110mg/L、120mg/L、130mg/L、140mg/L、145mg/L、150mg/L、160mg/L、170mg/L、180mg/L、190mg/L、200mg/L等不大于200mg/L的任一值。

在一个可选的实施方式中，所述酸化调控淋洗结束时淋洗出水中的pH为6.5-8、硫酸盐的浓度不大于800mg/L、镁的浓度不大于100mg/L。

采用淋洗用水和酸化调节剂形成的淋洗液对稳定化淋洗后的原地浸矿场进行酸化调控淋洗，酸化调控淋洗不限于一次淋洗，可以进行多次淋洗，直至酸化调控淋洗出水的pH6.5-8、硫酸盐的浓度不大于800mg/L、镁的浓度不大于100mg/L。

可选的，所述酸化调控淋洗结束时淋洗出水中的pH可以为6.5、7.0、7.5、8.0等。

在一个可选的实施方式中，所述注液孔密实封孔封场后，岩土密实度不低于浸矿前岩土密实度，封场地面坡度与浸矿前地面坡度一致。

淋洗结束后对注液孔进行密实封孔，注液孔回填土密实度不小于浸矿前的密实度，地表坡度与浸矿前相当，完善地表排水系统，控制地表径流的入渗淋溶，从源头控制原地浸矿场积留硫酸镁和酸的释放污染地下水和地表水、以及土壤盐化和酸化污染，控制积留浸矿剂污染问题。

下面将结合具体实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

镁盐原地浸矿场浸矿结束时母液（尾水）水质pH约4.1，硫酸盐浓度约3600mg/L、镁浓度约850 mg/L，需对浸矿场进行淋洗，要求淋洗结束的淋洗出水pH约6.8，硫酸盐浓度约780mg/L、镁浓度约90mg/L。

如图1所示，本实施例提供了一种离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿场淋洗稳定化封场的方法，包括以下步骤：

（a）提供淋洗用水：采用化学沉淀或膜处理设施对原地浸矿场尾水或淋洗尾水进行处理，处理出水硫酸盐浓度不大于600mg/L、镁浓度不大于50 mg/L，处理出水（即处理达标的淋洗尾水）作为淋洗用水；

原地浸矿场淋洗前淋溶水（自然降雨形成的淋溶水）硫酸盐浓度约3500mg/L、镁浓度约800mg/L，采用淋洗用水按不大于原地浸矿场注液强度的速度对原地浸矿场进行解吸淋洗，淋洗出水进入水处理设施处理，用处理出水反复多次淋洗，至解吸淋洗出水中硫酸盐浓度达到980mg/L、镁浓度240mg/L，解吸淋洗结束；

（b）将解吸淋洗出水进行水处理后得到的达标尾水作为淋洗用水，将淋洗用水和稳定化剂（碳酸氢钠）形成的淋洗液按不大于原地浸矿场注液强度的速度对解吸淋洗后的原地浸矿场进行稳定化淋洗，淋洗出水进入水处理设施处理，用处理出水作为淋洗用水和稳定化剂形成的淋洗液反复多次淋洗，至稳定化淋洗出水中硫酸盐浓度为820mg/L、镁浓度为110mg/L，稳定化淋洗结束；

（c）将稳定化淋洗出水进行水处理后得到的达标尾水作为淋洗用水，将淋洗用水和酸化调节剂（氢氧化钙）形成的淋洗液按不大于原地浸矿场注液强度的速度对稳定化淋洗后的原地浸矿场进行酸化调控淋洗，淋洗出水进入水处理设施处理，用处理出水作为淋洗用水和酸化调节剂形成的淋洗液反复多次淋洗，至酸化调控淋洗出水pH为7.0，硫酸盐浓度为780mg/L、镁浓度为90mg/L，酸化调控淋洗结束，即原地浸矿场淋洗结束；

（d）注液孔封孔：将注液孔施工产生的岩土回填至注液孔内，逐层夯实，回填至地表100cm，回填黏土，厚度50cm；将注液孔施工产生的表土回填在注液孔黏土段上，厚度50cm；

封场平整，注液孔回填后，对注液孔周边地表进行平整，地面坡度恢复为原始坡度，完善地表径流排水系统，使雨水径流及时排出。

实施例2

本实施例提供了一种离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿场淋洗稳定化封场的方法。步骤（a）同实施例1；步骤（b）中稳定化剂为碳酸钠，其他同实施例1；步骤（c）中酸化调节剂为氢氧化钠，钠离子浓度为150mg/L，其他同实施例1；步骤（d）同实施例1。

实施例3

本实施例提供了一种离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿场淋洗稳定化封场的方法。

步骤（a）同实施例1；步骤（b）中稳定化剂为碳酸氢钠和碳酸氢铵，氨氮浓度为12mg/L，其他相同；步骤（c）中酸化调节剂为氢氧化钠和氢氧化钙，钠离子浓度为150mg/L，其他同实施例1；步骤（d）同实施例1。

对比例1

本对比例提供了一种离子吸附型稀土矿原地浸矿场淋洗封场技术，仅采用解吸淋洗直至淋洗结束，未进行稳定化淋洗和酸化调控淋洗，淋洗结束时淋洗出水水质与实施例1相同。

对比例2

本对比例提供了一种离子吸附型稀土矿原地浸矿场淋洗封场技术，采用解吸淋洗和稳定化淋洗至淋洗结束，未采用酸化调控淋洗，淋洗结束淋洗出水水质与实施例1相同。

对比例3

本对比例提供了一种离子吸附型稀土矿原地浸矿场淋洗封场技术，采用解吸淋洗和酸化淋洗至淋洗结束，未进行稳定化淋洗，淋洗结束淋洗出水水质与实施例1相同。

为验证各实施例和对比例的技术效果，特进行以下实验。

采用实施例1和对比例1-3提供离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿场淋洗稳定化封场技术解吸淋洗、稳定化淋洗和酸化调控淋洗所用时间进行统计，具体结果如表1所示。

表1  实验结果

从表1中数据可以看出，本发明各实施例提供的离子吸附型稀土矿镁盐工艺原地浸矿场淋洗稳定化封场技术，在达到原地浸矿采场淋洗结束时淋洗出水pH为7.0，硫酸盐浓度达到780mg/L、镁浓度达到90mg/L的条件下，本发明解吸淋洗-稳定化淋洗-酸化调控淋洗所用的时间最少，时间只有仅采用解吸淋洗所用时间的一半。

具体的，解吸淋洗时间越长，淋洗出水硫酸盐和镁浓度越低；前期淋洗出水硫酸盐和镁下降快，后期淋洗出水硫酸盐和镁浓度下降慢；淋洗出水硫酸盐和镁浓度相同的情况下，稳定化淋洗和酸化调控淋洗比只采用解吸淋洗所需时间要大大缩短。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种离子吸附型稀土矿镁盐原地浸矿场淋洗稳定化封场的方法，其特征在于，包括：

依次使用淋洗用水、含有稳定化剂的淋洗液、含有酸化调节剂的淋洗液对原地浸矿场进行解吸淋洗、稳定化淋洗和酸化调控淋洗，然后进行注液孔密实封孔封场。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述淋洗用水包括处理后的淋洗尾水；

所述处理后的淋洗尾水中硫酸盐的浓度不大于800mg/L、镁的浓度不大于100mg/L。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述解吸淋洗结束时，解吸淋洗出水中的硫酸盐的浓度900-1000mg/L、镁的浓度不大于200-250mg/L。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稳定化剂包括碳酸盐和/或碳酸氢盐。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述碳酸盐包括碳酸钠、碳酸钾和碳酸铵中的一种或多种；

所述碳酸氢盐包括碳酸氢钠、碳酸氢钾和碳酸氢铵中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述含有稳定化剂的淋洗液中氨氮浓度不大于15mg/L。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稳定化淋洗结束时，稳定化淋洗出水中的硫酸盐的浓度800-850mg/L、镁的浓度100-120mg/L。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸化调节剂包括氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种；

所述含有酸化调节剂的淋洗液中钠离子和钾离子浓度不大于200mg/L。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸化调控淋洗结束时淋洗出水中的pH6.5-8，硫酸盐的浓度不大于800mg/L、镁的浓度不大于100mg/L。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述注液孔密实封孔封场后，岩土密实度不低于浸矿前岩土密实度，封场地面坡度与浸矿前地面坡度一致。

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