MX2014001796A - Sistema y metodo para tratar una actividad de excavacion. - Google Patents

Abstract

Un sistema para tratar una actividad de excavación incluye una red de distribución en comunicación fluida con la actividad de excavación. Un agente espumante y un reactivo se suministran a la red de distribución para formar una mezcla de reactivo-espuma. El reactivo se selecciona para reaccionar con al menos uno de sulfuros, bacterias, o metales pesados para revestir materiales en partículas. Un método para tratar una actividad de excavación incluye hacer fluir una espuma a través de una red de distribución en comunicación fluida con la actividad de excavación y seleccionar un reactivo para reaccionar con al menos uno de sulfuros, bacterias, o metales pesados o para revestir materiales en partículas. El método además incluye mezclar el reactivo con la espuma que fluye a través de la red de distribución para formar una mezcla de reactivo-espuma y dispersar la mezcla de espuma-reactivo sobre al menos una porción del depósito de excavación.

Description

SISTEMA Y METODO PARA TRATAR UNA ACTIVIDAD DE EXCAVACION CAMPO DE LA INVENCION La presente invención generalmente involucra un sistema y método para tratar una actividad de excavación. En modalidades particulares de la presente invención, los sistemas y métodos pueden utilizarse para tratar subproductos y condiciones asociados con actividades de excavación para reducir drenaje de roca ácida (ARD, por sus siglas en inglés) y/o recuperar recursos valiosos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Se conocen subproductos y condiciones asociados con actividades de excavación para llevar a la generación de varias formas de contaminación ambientalmente dañinas. Como se utiliza aquí, actividades excavación abarcan no solamente operaciones de extracción convencionales para localizar y recuperar recursos naturales bajo la superficie de la tierra, sino también cualquier otra de las operaciones que afectan grandes áreas de la superficie natural y/o contorno de tierra. Por ejemplo, construcción de carretera y otros grandes desarrollos comerciales frecuentemente producen los mismos subproductos y condiciones que operaciones de extracción convencionales y constituyen actividades excavación dentro del alcance de las presentes invenciones.

La Figura 1 proporciona una figura ilustrativa de Ref. 246829 una actividad de excavación 10 para ilustrar varios subproductos y condiciones que pueden llevar a la generación de varias formas de contaminación de agua ambientalmente dañina. Los subproductos pueden incluir, por ejemplo, varias formas de desperdicio de procesamiento mineral, tal como sobrecarga 12, chatarra, desperdicio, y roca que contiene pirita enterrada 14. Las condiciones pueden incluir, por ejemplo, el mismo sitio de excavación, socavones de drenaje, túneles 16, fosas abandonadas 18, y minas. Como se muestra en la Figura 1, agua de lluvia 20, escurrimiento 22, y otras fuentes de agua pueden pasar sobre y a través de varias porciones de la actividad de excavación 10 e interactuar y reaccionar con los subproductos y condiciones para reducir contaminación de agua indeseable 24. La contaminación de agua indeseable 24 generalmente drena por gravedad a través de la actividad de excavación 10 hasta que alcanza una barrera impermeable, tal como un revestimiento 26 natural o hecho por el hombre, que eventualmente guía la contaminación de agua a un desagüe, tal como una corriente o pozo subterráneo o infiltración de agua terrestre/zona de recarga.

La contaminación de agua 24 producida por actividades excavación puede indicarse genéricamente como ARD o drenaje ácido de mina (AMD, por sus siglas en inglés), y en lo sucesivo se indicará colectivamente como ARD. La combinación de agua, bacterias, y minerales de sulfuro expuestos al aire por actividades de excavación produce ácido sulfúrico, sulfatos, hierro y otros metales en el ARD. Por ejemplo, las siguientes cuatro reacciones químicas generalmente aceptadas describen la oxidación de minerales de sulfuro (representados por FeS2 como un agente para todos los minerales de sulfuro reactivos) que produce ARD: 1. FeS2 + 7/2 02 + H20 ? Fe2+ + 2 S042" + 2 H+ 2. Fe2+ + 1/4 02 + H+ ? Fe3+ + ¾ H20 3. Fe3+ + 3 H20 ? Fe (OH) 3 + 3 H+ 4. Fes2 + 14Fe3+ + 8 H20 ? 15 Fe2+ + 2 S042" + 16 H+ Como se muestra por las ecuaciones precedentes, los ingredientes químicos elementales requeridos para la formación de ARD son aire, agua, y materiales de sulfuro. Como se describió a continuación, las bacterias pueden facilitar la formación de ARD. Una vez que está presente cada ingrediente elemental, puede predecirse la producción de ARD por un número de pruebas estándares, incluyendo pruebas de conteo de ácido-base, pruebas de celdas de humedad, y pruebas de lixiviación de columna. Por ejemplo, en un ambiente de pH menos que aproximadamente 4.5, bacterias que ocurren naturalmente, tal como acidithiobacillus ferro-oxidans y microbios relacionados, pueden actuar como un catalizador y acelerar reacciones 1, 2, y 4 anteriores, disminuyendo el pH incluso más. Iones de hidrógeno (H+) e iones de hierro férrico (Fe+3) también pueden acelerar la oxidación de otros sulfuros metálicos que pueden estar presentes, liberando metales adicionales tal como cobre, plomo, zinc, cadmio, mercurio, y manganeso en el ARD.

Un método efectivo para reducir y/o prevenir ARD es remover y/o aislar uno o más de los ingredientes elementales, aire, agua, materiales de sulfuro, y/o bacterias, requeridos para producción de ARD. Por ejemplo, un sistema y método generalmente aceptado para para tratar subproductos y condiciones asociados con una actividad de excavación es dispersar uno o más ingredientes activos o reactivos sobre el sitio de excavación para reaccionar con uno o más de los ingredientes elementales. Como se muestra en la Figura 1, sin embargo, los subproductos y condiciones asociados con actividades de excavación frecuentemente se entierran, se dispersan ampliamente, y de otra forma son inaccesibles para aplicación directa de los ingredientes activos, que requieren una combinación de orificios de perforación espaciados de manera cercana, gravedad, y cantidades voluminosas de agua para transportar los ingredientes activos a las áreas afectadas a tratar. Aunque son efectivos al reducir o prevenir ARD para las áreas realmente alcanzadas, los ingredientes activos dispersos en agua f ecuentemente fallan al alcanzar todos los subproductos y condiciones que requieren tratamiento ante se pasar a través del sitio de excavación. Por lo tanto, un sistema y método mejorado para dispersar confiablemente ingredientes activos para tratar actividades de excavación sería útil.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Se describen a continuación aspectos y ventajas de la invención en la siguiente descripción, o pueden ser obvios a partir de la descripción, o pueden aprenderse a través de la práctica de la invención.

Una modalidad de la presente invención es un sistema para tratar una actividad de excavación. El sistema incluye una red de distribución en comunicación fluida con la actividad de excavación. Se suministra un agente espumante a la red de distribución, y se suministró un reactivó a la red de distribución para mezclarse con el agente espumante para formar una mezcla de reactivación-espuma. El reactivo se seleccionó para reaccionar con al menos uno de sulfuros, bacterias, o metales pesados o para revestir materiales en partículas.

Otra modalidad de la presente invención es una composición para tratar una actividad de excavación. La composición incluye un reactivo suspendido en espuma para formar una mezcla de reactivo-espuma. El reactivo se seleccionó para reaccionar con al menos uno de sulfuros, bacterias, o metales pesados o para revestir materiales en partículas.

La presente invención también puede incluir un método para tratar una actividad de excavación. El método incluye hacer fluir una espuma a través de una red de distribución en comunicación fluida con la actividad excavación y seleccionar un reactivo para reaccionar con al menos uno de sulfuros, bacterias, o metales pesados o para revestir materiales en partículas. El método además incluye mezclar el reactivo con la espuma que fluye a través de la red de distribución para formar una mezcla de reactivo-espuma y dispersar la mezcla de espuma-reactivo sobre al menos una porción del depósito de excavación.

Aquellos expertos en la técnica apreciarán mejor las características y aspectos de tales modalidades, y otras, con la revisión de la especificación.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Una descripción completa y de apoyo de la presente invención, incluyendo el mejor modo de la misma para un experto en la técnica, se describe más particularmente en el resto de la especificación, incluyendo referencia a las figuras anexas, en donde: la Figura 1 es una figura transversal simplificada de una actividad de excavación ilustrativa; la Figura 2 es un diagrama de bloque simplificado de un sistema para tratar una actividad de excavación de conformidad con una modalidad de la presente invención; la Figura 3 es una figura transversal simplificada de la actividad de excavación mostrada en la Figura 1 que se trata de conformidad con una modalidad de la presente invención; la Figura 4 es una figura transversal simplificada de un depósito de excavación que se trata de conformidad con una modalidad de la presente invención; y la Figura 5 es una figura transversal simplificada de una fosa de excavación que se trata de conformidad con una modalidad de la presente invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Ahora se hará referencia en detalle a modalidades presentes de la invención, de las cuales se ilustran uno o más ejemplos en las figuras anexas. La descripción detallada utiliza designaciones numéricas y de letra para hacer referencia a características en las figuras. Designaciones iguales o similares en las figuras y descripción se han utilizado para hacer referencia a partes iguales o similares de la invención.

Se proporciona cada ejemplo a manera de explicación de la invención, no de limitación de la invención. De hecho, será evidente para aquellos expertos en la técnica que pueden hacerse modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance o espíritu de la misma. Por ejemplo, características ilustradas o descritas como parte de una modalidad pueden utilizarse en otra modalidad para generar una modalidad incluso adicional. De esa forma, se pretende que la presente invención cubra tales modificaciones y variaciones como vienen dentro del alcance de las reivindicaciones anexas y sus equivalentes .

Varias modalidades de la presente invención proporcionan un sistema y método para transportar y aplicar varios ingredientes activos gaseosos, líquidos, y/o sólidos o reactivos a través de medios porosos y permeables naturales o hechos por el hombre para tratar una actividad de excavación para reducir y/o prevenir contaminación de agua, principalmente ARD, y/o facilitar recuperación de recurso valioso. Puede utilizarse una lechada de espuma estable para transportar y aplicar los ingredientes activos o reactivos gaseosos, líquidos, y/o sólidos. En modalidades particulares, el sistema y método pueden utilizarse en o con una actividad de excavación, incluyendo zonas adyacentes a la actividad de excavación y/o depósitos de excavación, para reducir y/o prevenir la dispersión de ARD. Aunque se describió generalmente en el contexto de tratar y/o prevenir drenaje de roca ácida asociado con actividades de extracción, un experto en la técnica apreciará que pueden adaptarse fácilmente modalidades de la presente invención para tratar virtualmente cualquier excavación o actividad de procesamiento mineral para reducir y/o prevenir la dispersión de contaminación no deseable .

La Figura 2 proporciona un diagrama de bloque simplificado de un sistema 30 para tratar una actividad de excavación 32 de conformidad con una modalidad de la presente invención. Como se describió previamente, la actividad de excavación 32 puede abarcar subproductos y condiciones asociados con operaciones de extracción convencionales así como cualquier otra de las operaciones que afectan grandes áreas de la superficie natural y/o contorno de tierra. Los subproductos y condiciones pueden comprender materiales porosos y permeables, tal como formaciones de roca geológicas rotas o fracturadas, mena, concentrado de mena, carbón, desechos de mina, desperdicio de mina, chatarra, arena, o tierra. Procedimientos metalúrgicos, cambios químicos naturales tal como oxidación, y/o actividad biológica pueden actuar en los materiales porosos y permeables para producir ARD, como se describió previamente. Alternativamente, o además, los subproductos y condiciones pueden contener constituyentes valiosos, tal como oro, plata, los metales de grupo platino, uranio, cobre, plomo, zinc, o cualquier elemento que podría recuperarse económicamente de una mena ya sea encontrada en el lugar o excavada de la tierra y sometida a procedimientos metalúrgicos convencionales para recuperación económica.

Como se mostró, el sistema 30 generalmente incluye una red de distribución 34 en comunicación fluida con la actividad de excavación 32. La red de distribución 34 puede estar cerca de o remota a la actividad de excavación 32 y puede comprender cualquier sistema adecuado para llevar a transportar un fluido a la actividad de excavación 32. Por ejemplo, como se mostró en la Figura 2, la red de distribución 34 puede comprender un sistema de tubería 36 y una o más bombas 38 o sopladores que proporcionan comunicación fluida entre uno o más tanques de suministro y la actividad de excavación 32. El sistema de tubería 36 puede conectar, por ejemplo, uno o más de un tanque de tensioactivo 40, un tanque de reactivo líquido 42, un compresor 44, y/o un tanque de reactivo sólido 46 a la actividad de excavación 32. De esta forma, los varios tanques pueden suministrar uno o más ingredientes activos o reactivos a la actividad de excavación 42 para remover y/o aislar uno o más de los ingredientes elementales, aire, agua, materiales de sulfuro, y/o bacterias, requeridos para producción ARD.

El tanque de tensioactivo 40 puede suministrar un agente espumante 48 a la red de distribución 34 para crear un medio de espuma estable para transportar o llevar uno o más ingredientes activos o reactivos a la actividad de excavación 32. Como se utiliza aquí, "espuma" incluye cualquier fluido de dos fases compuesto de un líquido y un gas divididos por un tensioactivo (por ejemplo, jabón) en burbujas. El agente espumante 48 puede comprender, por ejemplo, lauril sulfato de sodio, lauril sulfato de amonio, lauret sulfato de sodio, tensioactivos naturales derivados de proteínas animales, y/o combinaciones de los mismos. El agente espumante real 48 y los ingredientes activos que transporta se personalizarán para cada aplicación con base en el objetivo de la aplicación, la composición química, condición física, y grupos microbiológicos presentes, y el grado de saturación de los materiales contaminantes o de grado de recurso. Se debe entender por un experto en la técnica que se contemplan varios tensioactivos dentro del alcance de la presente invención, y la presente invención no está limitada a ningún tensioactivo particular a menos que se mencione específicamente en las reivindicaciones.

El tanque de reactivo líquido 42, compresor 44 y/o tanque de reactivo sólido 46 pueden suministrar uno o más ingredientes activos o reactivos para mezclarse con el agente espumante 48, con los ingredientes activos o reactivos reales seleccionados para reaccionar con uno o más de los ingredientes elementales, aire, agua, materiales de sulfuro, y/o bacterias, requeridos para producción de ARD. Por ejemplo, el tanque de reactivo líquido 42, si está presente, pues suministrar uno o más ingredientes activos o reactivos líquidos 50 seleccionados para reaccionar con uno o más de los ingredientes elementales. El tanque de reactivo líquido 42 puede suministra un bactericida líquido seleccionado para reaccionar con bacterias en la actividad excavación 32 para reducir y/o prevenir la producción de ARD. Posibles bactericidas incluyen, por ejemplo, lauril sulfato de sodio, leche residual u otros subproductos lácteos, lípidos bipolares, y/o tiocianato de sodio. Alternativamente o además, el tanque de reactivo líquido 42 puede suministrar soluciones, tal como hidróxido de sodio y/o soluciones de cal hidratada, seleccionadas para ajustar el pH en la actividad de excavación 32. Incluso en modalidades adicionales, el tanque de reactivo líquido 42 puede suministrar soluciones, tal como cianuro de sodio, tiourea, hipoclorito de sodio, y/o peróxido de hidrógeno, seleccionadas para disolver o lixiviar metales preciosos de la actividad de excavación 32. A manera de ejemplo adicional, el tanque de reactivo líquido 42 puede suministrar soluciones seleccionadas para revestir la actividad de excavación 32 y aislar los minerales de excavación de aire y/o agua. Por ejemplo, se ha mostrado una solución de permanganato de potasio disuelto para revestir materiales residuales de mina en partículas con una capa de dióxido de manganeso y de esa forma aislar rocas que contienen pirita de aire y agua para prevenir la producción de ARD. Similarmente , se han mostrado soluciones de fosfato disuelto para combinarse con hierro disuelto y privarse de bio-oxidación de pirita a través de interrupción de la cinética de ecuaciones 2, 3, y 4 previamente discutidas.

El compresor 44, si está presente, puede suministrar similarmente uno o más ingredientes activos o reactivos gaseosos 52 seleccionados para reaccionar con uno o más de los ingredientes elementales. Por ejemplo, el compresor 44 puede suministrar dióxido de carbono, nitrógeno, u otros gases inertes que pueden desplazar oxígeno cerca de los subproductos y condiciones asociados con la actividad de excavación 32, interfiriendo de esa forma con o previniendo que una o más de las reacciones químicas conocidas produzcan ARD . Alternativamente o además, el compresor 44 puede suministrar sulfuro de hidrógeno que, además de desplazar oxígeno, también puede inmovilizar metales pesados presentes en la solución en la actividad de excavación 32.

El tanque de reactivo sólido 46, si está presente, puede suministrar simi larmente uno o más ingredientes activos o reactivos sólidos 54 seleccionados para reaccionar con uno o más de los ingredientes elementales. Por ejemplo, caliza, dolomita, polvo de horno de cemento, chatarra de acero, bicarbonato de sodio, ceniza volátil, y varios materiales puzolánicos pueden proporcionar alcalinidad neutralizadora de ácido a materiales de roca que contienen sulfuro propensos a producir ARD. Alternativamente, o además, pueden utilizarse bactericidas de liberación lenta para suprimir bacterias oxidantes de pirita, y/o materiales orgánicos, tal como celulosa, madera, y papel, bio-sólidos, y/o proteínas animales y vegetales pueden utilizarse para suprimir oxidación de pirita. Turba procesada, turba natural, minerales de zeolita, óxidos de manganeso, y productos hechos por el hombre similares tal como resinas, pueden agregarse para absorber metales pesados. Ingredientes activos o reactivos sólidos adicionales dentro del alcance de la presente invención pueden incluir hierro valente cero, hierro de nano-escala, oxi -hidróxidos de hierro en polvo, y cobre en polvo que tienen la capacidad de alterar químicamente o desintoxicar contaminantes disueltos.

Como se muestra en la Figura 2, los varios ingredientes activos o reactivos líquidos, gaseosos, y/o sólidos 50, 52, 54 se mezclan o agregan al agente espumante 48 para formar una composición o mezcla de reactivo-espuma 56. Por ejemplo, puede incluirse un tubo de espuma 58 y/o un mezclador 60 en la red de distribución 34, como sea necesario, para mezclar o preparar homogéneamente la mezcla de reactivo-espuma 56. El ingrediente activo o reactivo real mezclado con el agente espumante 48 dependerá de las condiciones reales en la actividad de excavación 32. Por ejemplo, la Tabla I a continuación identifica varios ingredientes activos o reactivos que pueden seleccionarse para reaccionar con uno o más ingredientes elementales, aire, agua, materiales de sulfuro, y/o bacterias, requeridos para producción de ARD : Tabla I Alternativamente, o además, la Tabla II a continuación identifica varios ingredientes activos o reactivos que pueden seleccionarse para reaccionar con uno o más metales pesados u otros contaminantes para facilitar recuperación, desintoxicación, y/o inmovilización: Tabla II Como se muestra en la Figura 2, la composición o mezcla de reactivo-espuma 56 puede dispersarse sobre la actividad de excavación 32 utilizando tecnología de lechada estándar tal como tapones, revestimiento de lechada especializado, o mamparas de retención de espuma para grandes vacíos de minas subterráneos, como se desee. En el punto de introducción, la mezcla de reactivo-espuma 56 se expande cognición omni -direccionalmente (hacia arriba, hacia abajo, y circunferencialmente) como un frente que avanza, que reviste y satura los materiales porosos y permeables presentes en la actividad de excavación 32. La tubería o tapones de lechada pueden reubicarse como sea necesario para permitir que varíe (n) el (los) punto (s) de inyección para dispersar la mezcla de reactivo-espuma 56 en la zona deseada.

Pruebas preliminares han mostrado que el agente espumante 48 penetra efectivamente materiales porosos y permeables comúnmente encontrados en actividades de excavación 32, dejando un revestimiento sobre los materiales cuando se disipa la espuma. Por ejemplo, las reacciones exotérmicas asociadas con la oxidación de sulfuros frecuentemente resulta en zonas calientes, secas que rápidamente dispersarán la humedad de la espuma, precipitando una concentración superior de ingredientes activos o reactivos en esa ubicación particular que suprime oxidación química o bacteriana adicional. Además, los ingredientes activos o reactivos precipitados no obstruyen o de otra forma tapan los materiales porosos y permeables, permitiendo aplicaciones subsecuentes con el tiempo sin una pérdida de efectividad. Como un resultado, pueden aplicarse múltiples reactivos en secuencia, si se desea, utilizando el mismo punto de inyección o redistribución 34. Estos y otros beneficios indican que el agente espumante 48 proporciona características de transporte y deposición superiores comparadas con técnicas de dispersión de líquido convencionales, mientras se requiere substancialmente menos agua .

Como además se muestra en la Figura 2, el sistema 30 además puede incluir un revestimiento 62 y/o una red de recolección 64 en comunicación fluida con la actividad de excavación 32. El revestimiento 62 puede comprender una superficie natural o hecha por el hombre bajo al menos una porción de la actividad de excavación 32 que proporciona una barrera para cualquier drenaje de agua de la actividad de excavación 32. Alternativamente, o además, la red de recolección 64 puede comprender tuberías de drenaje perforadas que recolectan y canalizan drenaje de agua de la actividad de excavación 32 o un punto de recolección 66 para procesamiento y desechó adicionales.

Las Figuras 3-5 proporcionan figuras simplificadas de varias actividades de excavación que se tratan de conformidad con modalidades de la presente invención. Por ejemplo, la Figura 3 muestra el uso de múltiples puertos de inyección 68 para distribuir y dispersar la mezcla de reactivo-espuma 56 dentro de un depósito de excavación enterrado 70. La expansión omni -direccional de la mezcla de reactivo-espuma 56 a través del depósito de excavación 70 permite cobertura completa del depósito de excavación 70 utilizando menos puertos de inyección 68, con una reducción correspondiente en consumo de agua. Como se muestra en la Figura 4, la expansión omni-direccional de la mezcla de reactivo-espuma 56 permite que el sistema 30 trate un depósito de excavación de superficie 72 desde el fondo. La expansión de la mezcla de reactivo-espuma 56 inyectada bajo el depósito de excavación 72 causa dispersión y distribución ascendentes de los ingredientes activos o reactivos seleccionados. Finalmente, la Figura 5 muestra uso del sistema 30 para tratar económicamente actividades de excavación localizadas o aisladas tal como fracturas 74 u otras interrupciones geológicas superficiales en una fosa de excavación 76. Como se muestra, la red de distribución 34 puede facilitar aplicación precisa de la mezcla de reactivo-espuma 56, reduciendo con ello el consumo de agua e ingredientes activos en el proceso.

Un experto en la técnica puede terminar fácilmente con experimentación mínima combinaciones y relaciones preferidas de los varios agentes espumantes e ingredientes activos o reactivos dependiendo de la actividad de excavación particular. Con base en las características de distribución y dispersión mejoradas del agente espumante 48 comparadas con métodos de distribución y dispersión convencionales, se anticipó que el porcentaje fraccionario de ingredientes activos o reactivos en la mezcla de reactivo-espuma será substancialmente menor a lo necesario en métodos convencionales. Por ejemplo, se anticipó que los ingredientes activos o reactivos, particularmente los ingredientes activos o reactivos sólidos, comprenderán menos de 10%, y en algunas modalidades menos de 5%, 2%, o 1%, en volumen de la mezcla de reactivo-espuma, resultando en ahorros substanciales. Sin embargo, se proporcionan los siguientes ejemplos hipotéticos para ilustración y no limitación de la presente invención.

Ejemplo 1: Una actividad de excavación comprende un depósito de excavación de 0.08 km2 (veinte acres) que contiene una zona de roca que contiene pirita que genera contaminación que se ha delineado a través de orificio de perforación y datos geofísicos. El depósito de excavación tiene un volumen total de aproximadamente 2.4 millones de m3 (3.2 millones de yardas cúbicas) , de los cuales aproximadamente una tercera parte o 0.8 millones de m3 (1.1 millones de yardas cúbicas) es espacio vacío. Aproximadamente 25% del volumen del depósito de excavación (es decir, aproximadamente 616,231.25 m3 (806,000 yardas cúbicas)) contiene la roca que contiene pirita que genera contaminación, con aproximadamente 203,371.6 m3 (266,000 yardas cúbicas) de vacíos en esta zona que genera contaminación.

La red de distribución diseñada incluye un compresor de aire comercial con una capacidad de 2.83 m3 (100 pies cúbicos) por minuto y una presión estándar de 689.47 kilo pascales (100 libras por pulgada cuadrada) , una bomba con una capacidad de 18.92 a 75.70 litros (5 a 20 galones) por minuto, tanques, y otro equipo que genera espuma convencional conectado generalmente como se muestra en la Figura 2. El sistema de tubería diseñado incluye tubería de diámetro de 10.16 cm (4 pulgadas) de diámetro instalada en una pluralidad de orificios de perforación perforados en los centroides geométricos aproximados de las zonas de roca que contienen pirita. El anillo entre la tubería y las zonas de roca que contienen pirita circundantes se rellena con arena o concreto.

Los ingredientes activos o reactivos para esta aplicación se seleccionan para proporcionar una acción antibacteriana, acciones de neutralización de pH ácido, y acciones de agotamiento de oxígeno. Los reactivos antibacterianos seleccionados incluyen lauril sulfato de sodio (que también es el agente espumante) ; leche residual (nutriente para bacterias benéficas para ser bacterias de oxidación de pirita más competitiva) ; y bio-sólidos (inoculo bacteriano) . El reactivo neutralizador de pH ácido seleccionado es polvo de cal finalmente triturado que tiene un tamaño de grano de aproximadamente malla 20 (0.84 mm) a aproximadamente malla 200 (0.074 mm) . El reactivo de agotamiento de oxígeno seleccionado es un producto residual de aserrín en grano fino que tiene un diámetro nominal de aproximadamente malla 20 (0.84 mm) . La prueba de laboratorio y/o pruebas de campo hipotéticas indican las siguientes interrelaciones del agente espumante e ingredientes activos o reactivos que producen la mezcla de reactivo-espuma deseada: La mezcla de reactivo-espuma resultante contiene aproximadamente 3.85% de sólidos en volumen o aproximadamente 7,827.51 m3 (10,238 yardas cúbicas) de ingredientes activos sólidos para todo el tratamiento descrito en este ejemplo.

Ejemplo No. 2 : Una actividad de excavación comprende un sitio de mina de fosa abierta abandonado de 0.80 km2 (200 acre) que expone una zona de roca que contiene pirita, fracturada que ha sido delineada a través de orificio de perforación, datos bioquímicos, e interpretación geológica. La zona de fractura es una combinación de condiciones geológicas naturales y sobrefractura de actividad destructiva al crear la excavación. La zona de fractura intensa se extiende al menos 30.48 m (100 pies) dentro de la roca de pared de excavación y a través del suelo de cada banco, como se muestra en la Figura 5. La estructura constituye menos de 1% del volumen másico de roca total. Cada 0.30 m (pie lineal) de banco de excavación incluye un estimado de 114.68 m3 (150 yardas cúbicas) de roca, de los cuales 1.1 m3 (1.5 yardas cúbicas) son espacio vacío. Existen 3.21 km (2 millas) de banco a la exposición de roca de pirita, que resulta en 12,110.55 m3 (15,840 yardas cúbicas) de fractura que requiere tratamiento en esta zona que genera contaminación.

La red de distribución diseñada incluye un compresor de aire comercial con una capacidad de 2.83 m3 (100 pies cúbicos) por minuto y una presión estándar de 689.47 kilo pascales (100 libras por pulgada cuadrada) , una bomba con una capacidad de 18.92 a 75.70 litros (5 a 20 galones) por minuto, tanques, y otro equipo que genera espuma convencional conectado generalmente como se muestra en la Figura 2. El sistema de tubería diseñado incluye tubería de 5.08 cm (2 pulgadas) de diámetro instalada en una pluralidad de orificios de perforación perforados dentro de las zonas de roca fracturadas que contienen pirita. El anillo entre la tubería y las zonas de roca que contienen pirita circundantes se llena con lechada cementosa para sellar la tubería en la masa de roca.

Los ingredientes activos o reactivos para esta aplicación se seleccionan para proporcionar una acción antibacteriana y acciones que neutralizan pH ácido. Los ingredientes antibacterianos incluyen lauril sulfato de sodio (que también es el agente espumante) ; leche residual (nutriente para bacterias benéficas para hacer más competitivas las bacterias de oxidación de pirita) ; y bio- sólidos (inoculo bacteriano) . El reactivo neutralizador de pH ácido seleccionado es polvo de cal finamente triturado que tiene un tamaño de grano de aproximadamente malla 200 (0.074 mm) a aproximadamente malla 400 (0.037 mm) y una solución de hidróxido de sodio que tiene un pH de 12.0. Esta mezcla de reactivación-espuma se seleccionó para permitir la colocación de cal en partículas en fracturas más grandes y la inyección de ingredientes activos líquidos en zonas de fracturas pequeñas. El hidróxido de sodio proporciona reducción de pH inmediata, y la cal proporciona control de pH a largo plazo. Prueba de laboratorio y/o pruebas de campo hipotéticas indican las siguientes relaciones del agente espumante e ingredientes activos o reactivos que producen la mezcla de reactivo-espuma deseada: La mezcla de reactivo-espuma resultante contiene aproximadamente 0.93% de sólidos en volumen o aproximadamente 2,782.97 m3 (3,640 yardas cúbicas) de ingredientes activos sólidos para todo el tratamiento descrito en este ejemplo.

Esta descripción escrita utiliza ejemplos para describir la invención, incluyendo el mejor modo, y también para permitir a cualquier experto en la técnica practicar la invención, incluyendo hacer y utilizar cualquiera de los dispositivos o sistemas y realizar cualquiera de los métodos incorporados. El alcance patentable de la invención se define por las reivindicaciones, y puede incluir otros ejemplos que ocurren para aquellos expertos en la técnica. Tales otros ejemplos pretenden estar dentro del alcance de las reivindicaciones si incluyen elementos estructurales que no difieren del lenguaje literal de las reivindicaciones, o se incluyen elementos estructurales equivalentes con diferencias substanciales de los lenguajes literales de las reivindicaciones .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (20)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. - Un sistema para tratar una actividad de excavación, caracterizado porque comprende: a. una red de distribución en comunicación fluida con la actividad de excavación; b. un agente espumante suministrado a la red de distribución; y c. un reactivo suministrado a la red de distribución para mezclarse con el agente espumante para formar una mezcla de reactivo-espuma, en donde el reactivo se selecciona para reaccionar con al menos uno de sulfuros, bacterias, o metales pesados o para revestir materiales en partículas .

2. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la red de distribución comprende un sistema de tubería y al menos una bomba en comunicación fluida con el sistema de tubería.

3. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el agente espumante comprende al menos uno de lauril sulfato de sodio, lauril sulfato de amonio, o lauret sulfato de sodio.

4. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla de reactivo- espuma comprende menos de aproximadamente 10% en volumen de reactivo.

5. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el reactivo comprende dióxido de carbono o un gas inerte que desplaza oxígeno.

6. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el reactivo comprende al menos uno de cal, dolomita, bicarbonato de sodio, chatarra de acero, ceniza volátil, o hidróxido de sodio.

7. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el reactivo comprende al menos uno de leche, tiocianato de sodio, bio-sólidos, aserrín, papel, o estiércol de animal compostado.

8. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el reactivo comprende al menos uno de hierro, cobre, óxido de manganeso, materiales de zeolita, turba, carbón activado, o resinas orgánicas.

9. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende una red de recolección en comunicación fluida con la actividad de excavación.

10. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un revestimiento bajo al menos una porción de la actividad de excavación .

11. - Una composición para tratar una actividad de excavación, caracterizada porque comprende: a. un reactivo suspendido en espuma para formar una mezcla de reactivo-espuma, en donde el reactivo se selecciona para reaccionar con al menos uno de sulfuros, bacterias, o metales pesados o para revestir materiales en partículas .

12. - La composición de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque la espuma comprende al menos uno de lauril sulfato de sodio, lauril sulfato de amonio, o lauret sulfato de sodio.

13. - La composición de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque la mezcla de reactivo-espuma comprende menos de aproximadamente 10% en volumen de reactivo.

14. - La composición de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque el reactivo comprende al menos uno de cal, dolomita, bicarbonato de sodio, ceniza volátil, chatarra de acero, o hidróxido de sodio.

15. - La composición de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque el reactivo comprende al menos uno de leche, tiocianato de sodio, bio-sólidos, o estiércol de animal compostado.

16. - La composición de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque el reactivo comprende al menos uno de hierro, cobre, manganeso, óxido, turba, minerales de zeolita, carbón activado, o resinas orgánicas.

17. - Un método para tratar una actividad de excavación, caracterizado porque comprende: a . hacer fluir una espuma a través de una red de distribución en comunicación fluida con actividad de excavación; b. seleccionar un reactivo para reaccionar con al menos uno de sulfuros, bacterias, o metales pesados o para revestir materiales en partículas; c. mezclar el reactivo con la espuma que fluye a través de la red de distribución para formar una mezcla de reactivo-espuma; y d. dispersar la mezcla de espuma-reactivo sobre al menos una porción del depósito de excavación.

18. - El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque además comprende mezclar menos de aproximadamente 10% en volumen del reactivo en la mezcla de reactivo-espuma .

19. - El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque además comprende extraer metales pesados de la actividad de excavación.

20.- El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque además comprende recolectar un escurrimiento de fluido bajo la actividad de excavación.