基于硫化矿物表面原位快速成膜的矿物氧化产酸抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于硫化矿物表面原位快速成膜的矿物氧化产酸抑制方法，包括在目标硫化矿物表面先后均匀喷涂第一疏水性膜溶液和第二疏水性膜溶液，使目标硫化矿物表面原位形成疏水性双层钝化膜，有效抑制目标硫化矿物氧化产酸。该方法能在黄铁矿、磁黄铁矿和砷黄铁矿等硫化矿物表面快速原位形成疏水性双层钝化膜，利用疏水性双层膜的隔绝作用，避免水分、空气和微生物与硫化矿物表面的接触，从而抑制硫化矿物在微生物、空气和水分等作用下的氧化作用，能从源头上根除酸性矿山废水产生的方法。本发明专利技术在尾矿库、尾矿渣堆场环境中可以快速、原位生成疏水性双层钝化膜，从源头上根除酸性矿山废水的产生，对于尾矿治理和环境保护具有重要意义。护具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
基于硫化矿物表面原位快速成膜的矿物氧化产酸抑制方法


[0001]本专利技术涉及一种基于硫化矿物表面原位快速成膜的矿物氧化产酸抑制方法，属于尾矿治理


技术介绍

[0002]矿石和矿山开采过程中堆积而成的尾矿库等在自然条件下会产生酸性矿山废水(Acid mine drainage,AMD)。我国的金属矿山大部分是原生硫化物矿床(黄铁矿、磁黄铁矿、砷黄铁矿等)，大量遗弃的硫化矿物和尾矿经过风化、淋溶等作用，极易形成酸性矿山废水，这是因为硫化矿物暴露于环境中，在水、氧气和微生物的作用下极易氧化。酸性矿山废水pH极低，硫酸盐和重金属离子(Cd,Cu,Mn,Pb,Zn,As)的含量较高，对周边环境造成了严重破坏，矿山关闭数十年后酸性矿山废水问题也一直困扰着当地居民。矿山酸性废水治理和修复过程中一个非常重要的方面就是开展源头控制和治理，尽可能将硫化矿物隔绝起来，避免空气、水和微生物引发的氧化反应。
[0003]表面钝化法是一种新型酸性矿山废水源头控制方法。向矿山表面施加钝化剂，通过一系列化学反应在矿物表面形成一层惰性膜，阻碍氧气和水分与矿物的接触，抑制酸性矿山废水的产生。目前的研究主要集中在硅烷等有机物钝化法、包括磷酸盐钝化法、有机酸钝化法在内的微胶囊钝化法和载体
‑
微胶囊钝化。如中国专利CN202011565100.0公开了一种气固相硫化结晶微囊钝化尾矿重金属的方法和装置，主要是以还原性含硫气体为气态硫化/钝化剂，通过硫化还原结晶消除尾矿颗粒内部的自氧化的风险，同时基于有氧和无氧条件下还原性含有在气体与金属氧化物和硫化物反应产物的差异，通过反应条件调控，在同一反应设备中实现硫化结晶与微囊包裹钝化。但是该方法操作条件较为复杂，且钝化效果一般。
[0004]因此，亟需提供一种基于在硫化矿物表面原位快速成膜，从而抑制矿物氧化产酸，进而能够从源头上根除酸性矿山废水产生的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种基于硫化矿物表面原位快速成膜的矿物氧化产酸抑制方法。该方法能在黄铁矿、磁黄铁矿和砷黄铁矿等硫化矿物表面快速原位形成疏水性双层钝化膜，利用疏水性双层膜的隔绝作用，避免水分、空气和微生物与硫化矿物表面的接触，从而抑制硫化矿物在微生物、空气和水分等作用下的氧化作用，能从源头上根除酸性矿山废水产生的方法。本专利技术在尾矿库、尾矿渣堆场环境中可以快速、原位生成疏水性双层钝化膜，从源头上根除酸性矿山废水的产生，对于尾矿治理和环境保护具有重要意义。
[0006]本专利技术所采用的具体技术方案如下：
[0007]本专利技术提供了一种基于硫化矿物表面原位快速成膜的矿物氧化产酸抑制方法，具体如下：在目标硫化矿物表面先后均匀喷涂第一疏水性膜溶液和第二疏水性膜溶液，使目
标硫化矿物表面原位形成疏水性双层钝化膜，有效抑制目标硫化矿物氧化产酸；
[0008]所述第一疏水性膜溶液的制备方法如下：将十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠、石灰石粉末和丙烯酸酯共聚乳液三者混合均匀，随后调节pH为6.3～8.0，得到第一混合溶液；将所述第一混合溶液充分搅拌使其充分反应，稀释后得到第一疏水性膜溶液；
[0009]所述第二疏水性膜溶液的制备方法如下：利用含有十八烷基二甲基三甲氧硅丙基氯化铵或N,N
‑
二甲基
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N
‑
十二烷基氨丙基三甲氧基硅烷氯化铵的第一水溶液，对微纳米级二氧化硅颗粒进行改性处理，得到改性二氧化硅颗粒；利用含有环己烷和SEBS的第二水溶液，在超声条件下对所述改性二氧化硅颗粒进行修饰，得到第一混合产物；将所述第一混合产物中加入丙烯酸酯共聚乳液，混合均匀后得到第二疏水性膜溶液。
[0010]作为优选，所述硫化矿物包括黄铁矿、磁黄铁矿、砷黄铁矿中的一种或多种。其中，作为进一步的优选，黄铁矿的粒径优选为20μm～5cm，磁黄铁矿的粒径优选为50μm～3cm，砷黄铁矿的粒径优选为15μm～2cm。这里的粒径选择是考虑到环境中存在的矿物颗粒大部分是较大尺寸的，以毫米级及以上矿物颗粒为主，因此本专利技术选取以微米级到毫米级的黄铁矿、磁黄铁矿和砷黄铁矿颗粒进行实验，并也得到了相应效果的验证。
[0011]作为优选，所述喷涂的速度为25～150m2/h。
[0012]作为优选，将35～285g L
‑1的十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠、50～270g L
‑1的石灰石粉末和15～180g L
‑1的丙烯酸酯共聚乳液按照1～3:0.2～2:0.1～1的体积比例混合，随后调节pH为6.3～8.0，得到所述第一混合溶液。
[0013]作为优选，所述第一混合溶液的搅拌温度为25～40℃，搅拌转速为150～230rpm，搅拌时间为30～90min。
[0014]作为优选，经过充分搅拌的所述第一混合溶液与水按照1:1～1:15的体积比进行稀释。
[0015]作为优选，将粒径为5nm～2μm的所述微纳米级二氧化硅颗粒置于所述第一水溶液中，在25～50℃和130～200rpm转速的条件下震荡5～45min，以对微纳米级二氧化硅颗粒进行改性处理；其中，第一水溶液与微纳米级二氧化硅颗粒的改性混合比为20～100g L
‑1。
[0016]进一步的，所述第一水溶液中，十八烷基二甲基三甲氧硅丙基氯化铵或N,N
‑
二甲基
‑
N
‑
十二烷基氨丙基三甲氧基硅烷氯化铵的浓度为15～180g L
‑1。
[0017]作为优选，将环己烷和0.50～40g L
‑1的SEBS以10～20:1～10的体积比混合后，得到所述第二水溶液；在60～300W的超声条件下对50～300g L
‑1的所述改性二氧化硅颗粒修饰5～30min，得到第一混合产物。
[0018]作为优选，按照1～3:1～2的体积比，向所述第一混合产物中加入0.5～80g L
‑1的丙烯酸酯共聚乳液，混合均匀后得到第二疏水性膜溶液。
[0019]本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
[0020](1)本方法所用到的疏水性双层膜的原材料性价比高、容易获得，污染较小；(2)本方法可以在黄铁矿、磁黄铁矿、砷黄铁矿等硫化矿物表面迅速成膜，且成膜效果好；(3)本方法在黄铁矿、磁黄铁矿、砷黄铁矿等硫化矿物表面原位生成的疏水性双层膜能够有效抑制黄铁矿、磁黄铁矿、砷黄铁矿等硫化矿物的氧化，适用于尾矿库等干燥环境中对尾矿的防氧化治理。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步阐述和说明。本专利技术中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
[0022]实施例1
[0023](1)将50g L
‑1的十二烷基磺酸钠、120g L
‑1的石灰石粉末和70g L
‑1的丙烯酸酯共聚乳液(购自北京宏亚建业建材有限公司)按照1：1：1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于硫化矿物表面原位快速成膜的矿物氧化产酸抑制方法，其特征在于，具体如下：在目标硫化矿物表面先后均匀喷涂第一疏水性膜溶液和第二疏水性膜溶液，使目标硫化矿物表面原位形成疏水性双层钝化膜，有效抑制目标硫化矿物氧化产酸；所述第一疏水性膜溶液的制备方法如下：将十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠、石灰石粉末和丙烯酸酯共聚乳液三者混合均匀，随后调节pH为6.3～8.0，得到第一混合溶液；将所述第一混合溶液充分搅拌使其充分反应，稀释后得到第一疏水性膜溶液；所述第二疏水性膜溶液的制备方法如下：利用含有十八烷基二甲基三甲氧硅丙基氯化铵或N,N
‑
二甲基
‑
N
‑
十二烷基氨丙基三甲氧基硅烷氯化铵的第一水溶液，对微纳米级二氧化硅颗粒进行改性处理，得到改性二氧化硅颗粒；利用含有环己烷和SEBS的第二水溶液，在超声条件下对所述改性二氧化硅颗粒进行修饰，得到第一混合产物；将所述第一混合产物中加入丙烯酸酯共聚乳液，混合均匀后得到第二疏水性膜溶液。2.根据权利要求1所述的矿物氧化产酸抑制方法，其特征在于，所述硫化矿物包括黄铁矿、磁黄铁矿、砷黄铁矿中的一种或多种，其中，黄铁矿的粒径优选为20μm～5cm，磁黄铁矿的粒径优选为50μm～3cm，砷黄铁矿的粒径优选为15μm～2cm。3.根据权利要求1所述的矿物氧化产酸抑制方法，其特征在于，所述喷涂的速度为25～150m2/h。4.根据权利要求1所述的矿物氧化产酸抑制方法，其特征在于，将35～285gL
‑1的十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠、50～270g L
‑1的石灰石粉末和15～180g L
‑1的丙烯酸酯共聚乳液按照1～3:0.2～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王潇男，郑洁琰，范丽俊，张道勇，潘响亮，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：