[发明专利]使用沸石从矿物加工装置的工艺用水或其它物流去除有机化学品和有机金属络合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用沸石从矿物加工装置的工艺用水或尾渣(tailing)物流去除有机化学品和有机金属络合物（有机重金属络合物）的方法，其中使用二亚乙基三胺（DETA）或三亚乙基四胺（TETA）作为浮选剂并且在工艺用水或尾渣物流中发现DETA金属络合物。

发明背景

自从二十世纪九十年代以来，在Clarabelle Mill,Vale Ontario Operations一直使用二亚乙基三胺（DETA）来辅助从废磁黄铁矿（pyrrhotite）选择性地分离有价值的镍黄铁矿矿物。在加工复杂的硫化物矿时，它是以期望的回收率获得目标精矿品位的关键试剂。DETA是强的螯合剂，在溶液中它可以与重金属离子(Cu²⁺和Ni²⁺)形成非常稳定的络合物。

常规的废水处理方法涉及将pH提高在9.5以上与石灰形成金属氢氧化物沉淀物，当存在DETA-Cu/Ni络合物时，即使pH为12，该方法也不是有效的。为了在矿物加工步骤中能够使用得到理想的磁黄铁矿排斥（rejection）水平而在排放物中没有产生过量重金属的DETA剂量，需要有效的方法以去除来自工艺用水的DETA和其络合物或在尾渣区遏制(contain)它。

天然沸石是具有已知结构的微孔晶体硅铝酸盐，因为硅原子和铝原子通过共用氧原子彼此呈四面体地进行络合以形成规则的构架。它们独特的孔性质、广泛的可获得性、低成本和高效性，天然沸石在多种应用中使用，每年全球市场有数百万吨。

天然沸石的主要用途是在石油化工裂解中作为催化剂、气体和溶剂的分离和去除以及在水软化、纯化、重金属去除及核排放物的处理中的离子交换应用，这是因为沸石中的可交换离子（钠、钙和钾离子）是相对无害的。

在水产业、农业及畜牧业中也发现其它应用，如过滤、气味控制、和干燥。例如，斜发沸石（典型的天然沸石）作为离子交换剂被广泛地研究，并且被商业化地在工业和市政废水的处理中使用，以降低氨的浓度。

然而，关于使用沸石的离子交换的大多数研究，集中在从电镀车间废水去除游离金属/铵离子，在一些情况下是通过向废水中加入如DETA的多胺。

例如，美国专利号US4,167,482公开了一种从含金属的溶液去除金属的方法，该方法包括向该溶液中加入多胺并且使溶液与选自网状硅酸盐或层状硅酸盐的阳离子交换剂接触；美国专利号US5,500,126公开了一种从金属电镀废物流去除金属离子的方法，该方法包括向溶液中以金属浓度的0.1－0.5倍的量加入多胺，并且使含水溶液与阳离子交换剂接触。

值得注意的是，现有技术没有记载使用沸石去除来自矿物加工装置的工艺用水或淤浆尾渣物流中的有机化学品，如DETA，和螯合金属有机分子，如DETA-Cu/Ni络合物。在此情况下，由于使得添加DETA作为部分矿物加工步骤，所以在工艺用水和淤浆尾渣物流中存在DETA和DETA金属络合物，并且需要去除或控制。工艺用水和淤浆尾渣物流通常包含残余量的浮选化学品和相当高水平的钙和镁离子，这会影响重金属在沸石上的吸附。

发明内容

本发明的目的是使用沸石从矿物加工装置的工艺用水或淤浆尾渣物流去除DETA和DETA-金属络合物。

在第一实施方案中，本发明提供了从矿物加工装置的工艺用水或淤浆尾渣物流去除有机化学品和有机金属络合物的方法，该工艺用水或淤浆尾渣物流包含DETA（二亚乙基三胺）和DETA-重金属络合物，该方法包括：(a)使包含DETA和DETA-重金属络合物的工艺用水或淤浆尾渣物流与沸石接触，以吸附所述DETA、DETA-重金属络合物和任何残余的游离重金属离子；和(b)丢弃具有来自矿物加工装置的尾渣的负载的沸石。

步骤(a)中工艺用水或淤浆尾渣物流与沸石之间的接触，优选地通过使用机械搅拌或通过泵送和运输期间产生的湍流来加强，并且可以在矿物加工装置原位，或在专用的离子交换柱或逆流间歇反应器中完成。

沸石优选为选自斜发沸石、菱沸石，丝光沸石，毛沸石和钙十字沸石的天然沸石。在优选的实施方案中使用斜发沸石。

在优选实施方案中，有机金属络合物中的重金属主要是Cu和Ni。然而，其它金属离子包括Cd、Co、Cr、Zn、Pb、Hg、Ag、Cs、Rb、Ba、Sr。

有机化学品可包括来自胺族的其它有机化学品，如TETA（三亚乙基四胺）和其它多胺，它们在不同pH值下在溶液中离解后带正电荷，并且高度可交换地进入沸石中。

待处理的物流的pH值范围为约2－12，覆盖矿物加工装置以及尾渣区中的典型条件。