[发明专利]以改进的植物生长修复处理矿物浆料

说明书

本发明涉及提供用于颗粒状矿物材料的修复的沉积区域，特别地具 有改进的植物生长修复特性，其中所述矿物材料已经从悬浮液(特别是废 弃的矿物浆料)中脱水。本发明特别适用于处置源于矿物加工和选矿过程 的尾矿和其它废弃材料，包括以均质混合物的形式共同处置粗和细固 体。颗粒状矿物材料包括各种其中存在矿物材料的基材。这将包括例如 红泥，来自各种矿物加工操作的尾矿，和油砂尾矿的加工。

处理矿物矿石以便提取矿物有用成分的方法将通常产生废弃材料。 通常，废弃材料由以下组成：包括颗粒状矿物材料的含水浆料或污泥， 例如与水混合的粘土、页岩、砂、砂砾、金属氧化物等。

在有些情况，废弃材料如矿山尾矿可以便利地在地下开采的矿山中 进行处置来形成回填料。通常，回填料废弃物包括高比例的粗的大尺寸 的颗粒以及其它较小尺寸的颗粒并且以浆料的形式被泵送到矿山，在那 里允许进行脱水而在适当的位置留下沉降的固体。通常的做法是使用絮 凝剂通过使细材料絮凝来促进这一过程，从而增加了沉降速率或者将水 泥(cement)保留在混合物中。然而，在这一情况下，相比于絮凝的细材 料，粗材料将通常以更快的速率沉降，产生粗和细固体的非均质的沉积。

对于其它应用，未必能够在矿山中处置废弃物。在这些情况下，通 常的做法是通过将含水浆料泵送到池沼(lagoons)、堆场(heaps)或堆叠物 (stacks)并且通过沉降、排泄和蒸发的作用使其逐渐脱水来处置这种材 料。

存在着许多环境压力来最小化用于处置目的的新的土地的分配并 且更有效地利用现有的采空区。一个方法是将多层的废弃物堆放在一片 区域上而由此形成较高的废弃物的堆叠物。然而，这表现出确保以下方 面的困难：废弃材料仅仅在可接受的边界内在先前硬化的废弃物的表面 上流动，使其硬化而形成堆叠物，以及将废弃物充分压实而支撑多层硬 化材料却没有坍陷或滑动的危险。因此，对于为堆叠而提供具有恰当特 性等级的废弃材料的要求完全不同于其他形式的处置所要求的那些，如 在相对封闭区域中进行回填。通常认为这种处置区域不适合于任何形式 的修复，因为其中所处置的废弃材料通常不适于任何形式的建筑工程或 者支撑植物，并且常常是地下的。

在典型矿物加工操作中，在含水工艺中将废弃固体与包含矿物有用 成分的固体分离。废弃固体的水悬浮液常常包含粘土和其它矿物，并且 通常称为尾矿。在各种包括来自油砂的尾矿的矿物固体中的确如此。在 稠化器中，这些固体常常通过絮凝工艺来浓缩而得到较高密度底流稠泥 并且回收一些工艺用水。通常将底流稠泥泵送到表面容纳区域，常常称 为尾矿池或尾矿坝。一旦在这种表面容纳区域沉积，水将继续从水悬浮 液中释放，导致在一段时间内固体的进一步浓缩。一旦已经收集足够体 积的水，这通常被泵送回到矿物加工装置。

尾矿坝常常具有有限的尺寸以便最小化对环境的影响。另外，提供 较大的尾矿坝可能是昂贵的，因为运土和建筑拦集壁的成本高。这些尾 矿坝往往具有逐渐倾斜的底部，其允许任何从固体中释放的水收集在一 个区域中并且因此能够泵送回到所述装置。往往发生的问题是当固体的 微细颗粒随着流出水带走时，因此污染了水并且对水的后续使用具有有 害影响。

在许多矿物加工操作中，例如矿砂选矿过程，通常还产生了第二种 废弃物物流，其主要包括粗(>0.1mm)矿物颗粒。特别令人期望的是以均 匀混合物的形式处置粗和细的废弃的颗粒，因为这改进了脱水固体的机 械性能，大大降低了修复土地最终所要求的时间和成本。然而，这通常 不是可行的，因为即使粗的废弃材料充分混入细的废弃材料的水悬浮 液，然后在处置区域中沉积，相比于细的材料，粗的材料将快得多地沉 淀，导致在脱水固体中的分带。此外，当粗材料相比于细材料的数量较 高时，粗材料的快速沉降可能产生过度的坡面角，这促进了含高比例的 细颗粒的含水废弃物的流掉，进一步污染了所回收的水。结果，一旦脱 水过程完成的话，常常需要单独地处理粗和细的废弃物物流，并通过机 械再作用将这些材料重组。

已经尝试通过使用混凝剂或絮凝剂来处理尾矿坝的进料来解决全 部上述问题，从而提高沉降的速率和/或改进所释放的水的透明度。然而， 这没有成功，因为这些处理以常规的剂量施加并且在细废弃材料的压实 速率或者所回收的水的透明度方面这产生了极小益处或者限制了粒度 分离(segregation)。