CZ191296A3

CZ191296A3 - Composition for reduction or prevention of contaminant formation and method of reducing or preventing the formation of contaminants

Info

Publication number: CZ191296A3
Application number: CZ961912A
Authority: CZ
Inventors: Mark E Kravetz; Thomas E Mcneel
Original assignee: Buckman Labor Inc
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1997-01-15
Also published as: NO962746L; EP0737086B1; JPH09510909A; BR9408510A; MX9500426A; DK0737086T3; SK83596A3; EP0737086A1; FI962696L; DE69412142D1; DE69412142T2; CN1139387A; NO962746D0; WO1995017927A1; ES2120722T3; ZA9410123B; ATE168893T1; FI962696A0; FI962696A7; AU1438895A

Description

Oblast techniky cvao

Předložený vynález se týká kompozice a způsobu redukce 9 § .Xi 9 l nebo prevence tvorby kontaminantů při odvodňování hornin al

OKQQ zejména kompozice a způsobu pro zpracování odpadních horniii a * úpravnických odpadů pro redukci nebo prevenci tvorby kovovýcjh _ „ , ξ a kyselých kontaminací při odvodňování hornin. j

Dosavadní stav techniky

Mnohá místa povrchového dobývání a všechny důlní odpadní jednotky, zahrnující otevřené jámy, podzemní tunely, odpadní horninové výsypky, nádrže úpravníckého odpadu, haldy vytěžených buněk a důlní skrývky, označované zde společně jako odpadní horniny a úpravnické odpady mají sklon k tomu, aby se staly kyselými v závislosti na inherentním potenciálu materiálu a použitých krátkodobých a dlouhodobých ukládacích technikách. Jsou-li vystaveny působení vzduchu a vody vytvářejí odpadní horniny a úpravnické odpady prostředí, které je vhodné pro růst kyseliny vytvářejících bakterií jako je např. T.ferrooxidans. Po určité době umožňuje kyselina z kyselinotvorných bakterií kovům, které jsou obsaženy v úpravnických odpadech nebo odpadních horninách, aby se vyluhovaly do okolního prostředí, např. řek, toků, jezer a podobně jako kyselý výtok, obsahující kov. úpravnické odpady, jak je zde použito, znamenají odpady, drcené kamenivo a odpady, které zůstávají po vytěžitelných kovech, zeminách, minerálech a podobně, kdy tyto byly odstraněny.

V některých případech úpravnické odpady, obsahující pyrit, marcasit a pyrrhonit snadněji oxidují a rychlost oxidace závisí na obsahu sulfidu, morfologii, bakteriální aktivitě, koncentraci iontů železa, využitelnosti vody a kyslíku.

Produkty vzniklé z těchto a podobných aktivit zahrnují kyseliny, kovy, oxidy kovů, soli kovů a podobně, které se stávají dostupnými pro kontaminaci jak lokálního povrchu tak spodních vod. Tento škodlivý výtok je označován jako kyselé odvodnění hornin, známé také jako kyselé odvodňování dolu. Problém je monumentální z hlediska rozsahu míst, ve kterých se odvodňování objevuje, mnohé z odpadních horninových výsypek, úpravnických odpadních nádrží a podobně, mají rozměry hor.

Jedním z hlavních problémů souvisejících z hornictvím a průmyslem zpracování je ukládání a správa odpadních hornin, úpravnických odpadů a podobně. Účinky kyselého horninového výtoku jsou zvláště nebezpečné díky uvolňování toxickýxh těžkých kovů a kyselého výluhu a odvodnění do povrchových a podpovrchových vod v přírodě a prostředí.

Dříve byly odpadní horniny a úpravnické materiály odkládány s malým nebo žádným ohledem nebo pochopením pro procesy, vedoucí ke vzniku kyselých vod. V současnosti existuje široký rozsah a mnoho metod navržených pro kontrolu, remediaci a zpracování kyselých důlních odvodnění, obracejících pozornost k odstranění sulfidů, kontrole bakteriální aktivity, kontrole kyslíkové difúze, povlaku sulfidových částic, srážení nebo neutralizaci kontaminantů a/nebo absorbci kontaminantů. Všechny však zahrnují bud vyloučení kyslíku a vody nebo neutralizaci, která se naopak týká specifických růstových podmínek vyžadovaných bakteriemi, T. ferrooxidans.

Použití neutralizačních nebo fixačních aditiv mělo úspěch proto, že jsou snadno dostupná a mohou být aplikována ekonomicky. Neutralizační činidla a fixační činidla jsou v oboru dobře známá. Nevýhodou jejich použití je enormní objem materiálu vyžadovaného k úspěšné neutralizaci nebo fixaci odpadního důlního materiálu. V jednom fixačním procesu, který úspěšně redukuje množství kyseliny, která se tvoří v odpadních důlních nebo úpravnických skládkách, se přidává pojivo jako portlandský cement k odpadní hornině nebo úpravnickým odpadům v aglomeračnim kulovém mlýnu a směs vytváří kulovité, tvrzené pelety. Výsledná peleta je pevná a neumožňuje louhování kovů.

Vzhledem k výše uvedenému je zřejmé, že by bylo výhodné poskytnout kompozice a způsoby, které inhibují, redukují nebo brání kyselému důlnímu odvodnění.

Podstata vynálezu

V souladu s tím je předložený vynález řízen na kompozici a způsob, který v podstatě překonává jeden nebo více z problémů způsobených omezeními a nevýhodami stavu techniky.

Základní výhoda předloženého vynálezu je realizována zlepšenou kompozicí a způsobem, který inhibuje, redukuje nebo brání účinkům kyselého důlního odvodněníu, které pocházejí z odpadních hornin a úpravnických odpadů.

Další rysy a výhody vynálezu budou uvedeny v popise, který následuje a částečně budou z popisu zřejmé nebo mohou být poznány z praktického provedení vynálezu. Cíle a jiné výhody vynálezu budou realizovány a dosaženy kompozicí a způsobem zejména vytčenými v popise a patentových nárocích.

K dosažení těchto a jiných výhod a v souladu s účelem vynálezu, jak je zde široce představen a popsán, je vynález řízen na kompozici pro redukci nebo prevenci tvorby kontaminantů v odvodnění z odpadních hornin nebo úpravníckých výluhů kombinováním organických nebo anorganických sloučenin síry s neutralizačním činidlem, fixačním činidlem nebo směsí neutralizačního činidla a fixačního činidla. V souladu s tím jev jednom aspektu předloženého vynálezu poskytnuta kompozice pro zpracování odpadních hornin, obsahující organickou nebo anorganickou sloučeninu síry v kombinaci s jedním z následujících: neutralizační činidlo, fixační činidlo nebo kombinace neutralizačního činidla a fixačního činidla. V dalším aspektu vynálezu je poskytnut způsob redukce nebo prevence tvorby kontaminantů v odvodnění z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů s organickou nebo anorganickou sloučeninou síry v kombinaci s neutralizačním činidlem, fixačním činidlem nebo neutralizačním činidlem a fixačním činidlem.

V ještě dalším aspektu předloženého vynálezu je poskytnut způsob redukce nebo prevence tvorby kontaminantů ve výtocích z odpadních hornin nebo úpravnických odpadech poskytnutím organické nebo anorganické sloučeniny síry a neutralizačního činidla, fixačního činidla nebo směsi neutralizačního činidla a fixačního činidla a aplikaci organické nebo anorganické sloučeniny síry a neutralizačního činidla, fixačního činidla nebo směsi neutralizačního činidla a fixačního činidla na odpadní horniny nebo úpravnické odpady, kde organická nebo anorganická sloučenina síry v kombinaci s neutralizačním činidlem, fixačním činidlem nebo směsí neutralizačního činidla a fixačního činidla je aplikována na odpadni horniny nebo úpravnické odpady v množství účinném k redukci nebo prevenci tvorby kontaminace kovy a kyselinou ve výtocích hornin, pocházejících z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů.

Bylo nalezeno, že kombinace organické nebo anorganické sloučeniny síry a neutralizačního činidla, fixačního činidla nebo směsi neutralizačního činidla a fixačního činidla má synergický účinek na redukci, inhibici nebo prevenci tvorby kontaminantů ve výtocích,tj. vodních výtocích, pocházejících z odpadní horniny nebo úpravníckých odpadů. S výše uvedenými, kombinacemi se dosáhne vynikající inhibice, redukce nebo prevence kyselého odvodněníu z hornin nebo úpravníckých odpadů se kombinovanými složkami podle předloženého vynálezuV-rrež s každou ze složek použitou samotnou. Dále jsou vyžadována pro redukci, inhibici nebo prevenci tvorby kontaminantů ve výtocích z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů podstatně redukovaná množství fixačního činidla a/nebo neutralizačního činidla, jestliže se použije organická nebo anorganická sloučenina síry v kombinaci s fixačním činidlem a/nebo neutralizačním činidlem.

Kontaminanty, které jsou redukovány (v koncentraci nebo množství), inhibovány nebo je prováděna jejich prevence v odvodnění z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů kompozicí a způsobem podle předloženého vynálezu jsou dobře v oboru známé a mohou zahrnovat, ale nejsou tak omezeny, toxické těžké kovy a jejich oxidy a síru, sulfity a sulfáty, které tvoří kyselinu sírovou. Jak je zde používáno, toxické kovy jsou kovy, mající atomové číslo větší než sodík (atomové č. 11), např. měd, zinek, zlato, mangan, hliník, stříbro, kadmium, nikl a podobně s vyloučením alkalických kovů a kovů alkalických zemin.

Jak je zde použito, je-li kontaminací kyselina a dochází k redukci acidity odvodněním, mění se pH odvodněni z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů z vysoce kyselého na méně kyselé, tj. směrem k pH nad 7,0 a často k pH 8 až 14. Ideálně je nebo by mělo pH odvodněníu z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů být asi 7,0,tj. neutrální. Nicméně ve skutečnosti, jestliže pH může být udržováno na nebo nad pH 6,0, je považováno za redukované v souladu s předloženým vynálezem. Například jestliže pH může být udržováno na asi 6,0 až asi 12,0 a výhodně asi 7 až asi 10, je acidita považována za inhibovanou nebo se má za to, že byla provedena prevence kyselé kontaminace ve odvodnění, čímž se podstatně brání odvodnění kyseliny z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů. Jestliže kovové kontaminace, např. toxické těžké kovy, zahrnující jejich oxidy, mohou být redukovány o 25 % nebo více, je toto považováno za redukci v kontaminaci kovy. Obecně bylo zjištěno, že v určitých případech může být 50% nebo větší a výhodně 90% nebo větší redukce v těžkých kovech louhovaných z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů, jestliže se použije způsob a kompozice podle předloženého vynálezu. Přirozeně se účinek různých kombinací sloučeniny síry a fixačního činidla a/nebo neutralizačního činidla mění podle jednotlivých zpracovávaných odpadních hornin nebo úpravnických odpadů.

Sloučeniny síry, které se používají v kompozici a způsobu podle předloženého vynálezu mohou být organické sloučeniny síry, anorganické sloučeniny síry nebo směsi organických a anorganických sloučenin síry. Obecně jsou sloučeniny síry, které se používají v předloženém vynálezu komerčně dostupné nebo mohou být snadno syntetizovány z komerčně dostupných surovin. Sloučeniny síry, které mohou být použity v předloženém vynálezu mohou být ve vodě rozpustné nebo ve vodě nerozpustné a obecně reagují nebo interagují s kovy v odpadních horninách nebo úpravnických odpadech za vzniku stabilních kovových sulfidů nebo sulfidům podobných komplexů, které jsou nerozpustné ve vodě a které nemohou být vyluhovány z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů. Kovy v odpadních horninách a úpravnických odpadech se mění v závislosti na zdroji jejich původu a zahrnují, ale nejsou tak omezeny, kovy a jejich oxidy uvedené výše. Stabilní kovové sulfidy, které jsou nerozpustné ve vodě a které mohou být vytvořeny v souladu s předloženým vynálezem, zahrnují sulfidy takových toxických těžkých kovů jako je měd, zinek, zlato, mangan, kadmium, nikl a podobně.

Jakákoliv sloučenina síry, která inhibuje, redukuje nebo brání tvorbě kontaminantů v odvodnění z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů, je-li kombinována s neutralizačními činidly a/nebo fixačními činidly podle předloženého vynálezu, může být použita v kompozicích a způsobu podle předloženého vynálezu. Obecně zahrnují organické a anorganické sloučeniny síry podle předloženého vynálezu jakoukoliv sloučeninu síry, která má thiolovou skupinu (-SH) nebo ionizovanou thiolovou skupinu (-S(-l)). Sloučeniny, obsahující thiolovou a ionizovanou thiolovou skupinu zahrnuji sirovodík a anorganické sloučeniny, obsahující sulfidový iont, hydrosulfidový iont nebo trithiokarbonátový iont jakož i organické sloučeniny jako jsou dithiokarbamáty, xantháty, merkaptany a rozpustné soli těchto sloučenin, tj. soli alkalických kovů a kovů alkalických zemin. Dále mohou být použity sloučeniny síry, které jsou schopné produkovat thiolové nebo ionizované thiolové skupiny, v kompozici a způsobu podle předloženého vynálezu a zahrnují takové sloučeniny síry jako jsou thioacetamid a redukovatelné disulfidy. Síru obsahující aminokyseliny (jako je cystein, cystin a glutahion) a peptidy (syntetické jakož i přirozeně se vyskytující) nebo proteiny, které zahrnují siru obsahující aminokyseliny, jsou také sloučeniny síry, které mají thiolové nebo ionizované thiolové skupiny a mohou být použity jako sloučeniny síry v předloženém vynálezu.

Příklady organických sloučenin síry, které mohou být použity v předloženém vynálezu, zahrnují sodné, draselné a vápenaté soli následujících iontů: ethylxanthátového iontu, glukozoxanthátového iontu, isopropylxanthátového iontu, dimethyldithiokarbamátového iontu nebo diethyldithiokarbamátového iontu. Příklady anorganických sloučenin síry, které mohou být použity v předloženém vynálezu, zahrnují trithiokarbonát sodný, trithiokarbonát draselný, trithiokarbonát vápenatý, sulfid sodný, sulfid draselný nebo sulfid vápenatý, tj. sloučeniny síry a kovů, které mají obecně relativně nízkou toxicitu ve vodě jak je známo v oboru. Jak je zde použito, jsou toxické těžké kovy a jejich oxidy obecně definovány jako kovy a oxidy kovů, kde kov je těžší než sodík jak je diskutováno výše a kterým se přičítá, jak známo to, že se podílejí na toxicitě vody. Jiné organické nebo anorganické sloučeniny síry mohou být vybrány odborníky, aniž by byly nutné další pokusy.

Neutralizační činidla, která mohou být použita v kompozici a procesu podle předloženého vynálezu mohou být v jakékoliv fyzické formě, např. pevné nebo kapalné. Jak je zde použito, je neutralizační činidlo to, které neutralizuje kyselinu a má pH nad 7,0. V souladu s předloženým vynálezem je možné použití jednoho nebo více neutralizačních činidel v kompozici nebo způsobu, např. směs vápence a hydroxidu horečnatého, hydratovaného vápna a hydroxidu sodného a podobně. Výhodně se použije dostačující množství neutralizačního činidla tak, že jakékoliv odvodnění vzniklé z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů bude mít vysoké pH, to je pH asi 6 až asi 12 a výhodně pH od asi 7 do asi 10. Neutralizační činidlo také výhodně udržuje pH nad hodnotou, při které se objevuje působení bakterií, například, pH, při kterém je růst bakterie, T.ferrooxidans inhibován nebo je mu bráněno.

Běžná neutralizační činidla jsou dobře známá v oboru a mohou být použita ve způsobu a kompozici podle předloženého vynálezu. Jakýkoliv alkalický materiál, jako jsou oxidy kovůnebo hydroxidy, může být použit v předloženém vynálezu. Obecně jsou neutralizační činidla uhličitanové sloučeniny, oxidové nebo hydroxidové sloučeniny, např. uhličitany kovů, oxidy kovů nebo hydroxidy kovů, kde preferovanými kovy obecně jsou alkalické kovy nebo kovy alkalických zemin. Preferovaná neutralizační činidla zahrnují vápenec, uhličitan vápenatý, pálené vápno, hydratované vápno, oxid hořečnatý, hydroxid hořečnatý, hydroxid sodný, hydroxid vápenatý, hydroxid draselný nebo vápenný prach z pecí a podobně. Jako neutralizační činidla mohou být také v kompozici a způsobu podle předloženého vynálezu použity amoniak, organické aminy, kvarterní amoniové hydroxidy a kvarterní amoniové uhličitany. Neutralizační činidla podle předloženého vynálezu nejsou sloučeniny síry.

Fixační činidla jsou také běžné materiály a jsou v oboru dobře známá. Fixační činidlo, které může být použito ve způsobu a kompozice podle předloženého vynálezu může být v jakékoliv fyzické formě, která vede k fyzické izolaci odpadních hornin nebo odvodnění od kyslíku a vody, tj. činidlo fixuje odpadní horniny nebo odvodňování tak, že jsou zduch (kyslík) a voda v podstatě vyloučeny z odpadní horniny nebo odvodnění. Fixační činidla také fixují kovy, které reagovaly se sloučeninami síry z předložené kompozice a způsobu. Jak je v oboru známo, používají se fixační činidla pro tvorbu cihel nebo pelet nebo jiných pevných konfigurací odpadních hornin nebo odvodnění, takže materiály, které normálně tvoří kontaminanty v odvodnění jsou uzavřeny v cihle nebo peletě.

Jako fixační činidla je možno použít mnoho materiálů a výhodně je fixační činidlp vybráno podle jeho lokální dostupnosti a místních podmínek. V souladu s předloženým vynálezem je možné použít jedno nebo více fixačních činidel v kompozici nebo způsobu, např. směs hlinky a betonu, betonu a polétavého prachu ze spalování odpadků a podobně. Jak je vysvětleno výše, může být v kompozici nebo způsobu použito jakékoliv z fixačních činidel dobře v oboru známých a tato zahrnují půdy, hlinky, směs hlinky a půdy, fosfátové hlinky, beton, hlinitokřemičitan vápenatý, asfalt, polétavý prach ze spalování odpadků (popílek), cementový pecní prach, síran vápenatý (sádra/pálená sádra) a podobně. Analogické materiály na bázi jiných solí alkalických kovů, např. hlinitokřemičitan hořečnatý, hlinitokřemičitan strontnatý, hlinitokřemičitan barnatý, síran stroncia a síran barnatý, mohou být také použity jako fixační činidla v předloženém vynálezu.

Je také možné využít syntetické membrány v souvislosti se způsobem podle předloženého vynálezu pro izolaci odpadních hornin nebo úpravnických materiálů, které jsou zpracovány kompozicí nebo způsobem podle předloženého vynálezu. Mohou být izolovány v zádržových prostorech použitím plastového deskového materiálu jak je dobře známo v oboru.

Množství organické a/nebo anorganické sloučeniny síry kombinované s neutralizačním činidlem a/nebo fixačním činidlem v ompozici a způsobu podle předloženého vynálezu je množství sloučeniny síry a neutralizačního činidla a/nebo fixačního činidla v kompozici, které je účinné pro redukci nebo prevenci tvorby kontaminace v odpadních horninách, např. kontaminaci kovem nebo oxidem kovu (zejména toxickými těžkými kovy) a/nebo kyselé kontaminace v horninových odvodněních. V určitých aspektech předloženého vynálezu, jsou-li složky kompozice aplikovány odděleně, tj. když jsou brganická a/nebo anorganická sloučenina síry a neutralizační činidlo a/nebo fixační činidlo spojeny až po tom, co byly aplikovány na odpadní horninu nebo úpravnický odpad, jsou organické a/nebo anorganické sloučeniny síry aplikovány v množství asi 10 % až asi 60 % hmotnosti vztaženo na celkovou hmotnost všech složek aplikovaných na odpadní horniny nebo úpravnícké odpady a ve více preferovaném provedení, jsou organické a/nebo anorganické sloučeniny síry aplikovány v množství asi 40 % až asi 55 % hmotnostně vztaženo na celkovou hmotnost všech složek aplikovaných na odpadní horniny nebo úpravnícké odpady. V některých aspektech předloženého vynálezu by měly být organické a/nebo anorganické sloučeniny síry aplikovány v množství asi 10 % až asi 60 % hmotnostních a neutralizační činidlo a/nebo fixační činidlo by mělo být aplikováno v množství asi 90 % až asi 40 % hmotnostních, vztaženo na celkovou hmotnost všech složek aplikovaných na odpadní horninu nebo úpravnické odpady.

V určitých dalších aspektech předloženého vynálezu, když jsou složky kompozice aplikovány v předem smísené formě, tj. organická a/nebo anorganická sloučenina síry jsou spojeny smísením před tím, než jsou aplikovány na odpadní horninu nebo úpravnické odpady, jsou organické a/nebo anorganické sloučeniny síry přítomny v předem smísené kompozici v asi 10 % až asi 60 X hmotnosti kompozice a ve více preferovaném provedení je organická a/nebo anorganická sloučenina síry přítomna v množství asi 40 % až asi 55 % hmotnosti předem smísené kompozice. V určitých aspektech předloženého vynálezu by tak měla předem smísená kompozice obsahovat asi 10 % až asi 60 % hmotnosti organické a/nebo anorganické sloučeniny síry a asi 90 % až asi 40 % hmotnostních neutralizačního činidla a/nebo fixačního činidla.

V předloženém vynálezu, je-li organická a/nebo anorganická sloučenina síry použita ve spojení s odpadní horninou nebo úpravnickými odpady, je množství organické a/nebo anorganické sloučeniny síry v kombinaci s množstvím neutralizačního činidla a/nebo fixačního činidla dostačující k redukci, inhibici nebo prevenci tvorby kontaminantů odvodnění z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů. Jak je uvedeno výše, mění se množství neutralizačního činidla a/nebo fixačního činidla v závislosti na typu materiálu odpadní horniny nebo úpravnických odpadů, na které jsou činidla aplikována. Obecně, v souladu se způsobem podle předloženého vynálezu, je množství sloučeniny síry, tj. anorganické a/nebo organické sloučeniny síry asi 0,5 % hmotnostních až asi 20 % hmotnostních a množství neutralizačního činidla a/nebo fixačního činidla je asi 1 % hmotnostní až asi 50 % hmotnostních a výhodněji asi 1 % hmotnostní až asi 15 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost odpadní horniny nebo úpravnických odpadů. V určitých jiných aspektech předloženého vynálezu je množství sloučeniny síry asi 1 % hmotnostní až asi 5 % hmotnostních a množství neutralizačního činidla a/nebo fixačního činidla je asi 1 % hmotnostní až asi 30 % hmotnostních a výhodněji asi 1 % hmotnostní až asi 8 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost odpadní horniny nebo úpravnických odpadů. Jak je uvedeno výše, jsou-li tato množství sloučenin síry a neutralizačního činidla a/nebo fixačního činidla použita v kompozicích podle předloženého vynálezu, existuje zde syncrgický účinek v redukci, inhibici nebo prevenci tvorby kontaminantů v odvodněni z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů. Bylo například zjištěno, že když jsou určité sloučeniny síry použity ve spojení s fixačním činidlem a/nebo neutralizačním činidlem ve způsobu podle předloženého vynálezu je množství neutralizačního činidla nebo fixačního činidla, které se běžně používá ke kontrole kontaminace v odvodnění z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů, sníženo z asi 15 % hmotnostních na asi 5 X hmotnostních vztaženo na hmotnost odpadních hornin nebo úpravnických odpadů.

V dalším aspektu předloženého vynálezu vede synergický účinek kombinace sloučeniny síra a fixačního činidla k podstatné redukci množství cementu, tj. fixačního činidla, z asi 15 X hmotnostních na asi 5 X hmotnostních při použití pouze 1 X BUFLOC 528, obchodního označení používaného Buckman Laboratoires, International, lne., pro 40X roztok dimehyldithiokarbamátu. I když mohou být použita větší množství sloučenin síry a fixačních činidel a/nebo neutralizačních činidel než jsou diskutována výše ve způsobu a kompozici podle předloženého vynálezu, například v množstvích větších než 20 X hmotnostních sloučeniny síry a větších než 50 % hmotnostních (nebo více) neutralizačního činidla a/nebo fixačního činidla, nepřináší použití takového přebytku žádnou výhodu, protože použití takového přebytku spíše přispívá k nákladům (jak pokud jde o fyzicky/pracovní tak ekonomické) na redukci kontaminantú v odvodnění z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů.

Směs sloučenin síry, zahrnující směs organických a/nebo anorganických sloučenin síry může být použita v kompozici a způsobu podle předloženého vynálezu. Například může být použit jeden nebo více xanthátů a mohou být kombinovány např. se sulfidem sodným. Kombinace neutralizačních činidel a kombinace fixačních činidel mohou být také použity v kompozici a způsobu podle předloženého vynálezu. Navíc může být použita jedna nebo více sloučenin síry ve spojení s jedním nebo více fixačními činidly a jedním nebo více neutralizačními činidly v souladu ze způsobem podle předloženého vynálezu. Například v jednom preferovaném provedení předloženého vynálezu se aplikují sodný xanthát glukózy, vápno a cement na odpadní horninu pro redukci tvorby kontaminantů v odvodnění, které se objevuje při kontaktu vody s odpadní horninou. V dalších výhodných provedeních předloženého vynálezu se aplikují na odpadní horniny nebo úpravnické odpady pro redukci kontaminantů v odvodnění z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů sodný xanthát glukózy a vápno, draselný xantát glukózy a vápnu, sodný xanthát glukózy a portladský cement, draselný xantát glukózy a portlandský cement, sodný xanthát glukózy a vápnenný pecní prach, draselný xanthát glukózy a vápenný pecní prach, sodný xanthát glukózy a cementový pecní prach nebo draselný xanthát glukózy a cementový pecní prach.

V souladu s předloženým vynálezem mohou být sloučenina síry a neutralizační činidlo a/nebo fixační činidlo aplikovány jakýmkoliv vhodným způsobem a v jakékoliv fyzické formě tj. kapalné a/nebo pevné. Například mohou být sloučenina síry, neutralizační činidlo a/nebo fixační činidlo smíseny před aplikací na odpadní horninu nebo úpravnické odpady. V určitých jiných aspektech předloženého vynálezu mohou být sloučenina síry a neutralizační činidlo a/nebo fixační činidlo aplikovány odděleně, tj. v oddělených aplikacích, např. ve vrstvách, na odpadní horniny nebo úpravnické odpady. Dále může být sloučenina síry aplikována jako kapalná nebo pevná látka a neutralizační činidlo a/nebo fixační činidlo mohou být aplikovány v kapalné formě nebo v pevné formě nebo jejich jakékoliv kombinaci.

Sloučenina síry a neutralizační činidlo a/nebo fixační činidlo mohou být aplikovány jako homogenní premix nebo jako oddělené složky ve vrstvách na odpadní horninu nebo úpravnické odpady nebo mohou být smíseny jako homogenní p^mix nebo jako oddělené složky s odpadními horninami nebo úpravnickými odpady nebo jejich jakýmikoliv kombinacemi. Může být také aplikováno více vrstev na nebo být v kontaktu s odpadními horninami nebo úpravnickými odpady v souladu s předloženým vynálezem, pokud zde je kombinace sloučeniny síry a fixačního činidla, sloučeniny síry a neutralizačního činidla nebo sloučeniny síry, fixačního činidla a neutralizačního činidla.

Jestliže sloučenina síry a neutralizační činidlo a/nebo fixační činidlo nejsou předem smíseny, mohou být sloučenina síry a neutralizační činidlo a/nebo fixační činidlo aplikovány na nebo být smíseny s odpadní horninou nebo úpravnickými odpady v jakémkoliv pořadí nebo kombinaci vrstev pokud kombinace splňuje všechna následující kriteria:

1. Fixační činidlo je nebo bude těsně smíseno se sráženými kovy, tj. sloučeniny kov-síra, jakékoliv hydroxidy kovů, např. hydroxid hlinitý a uhličitany kovů, které se sráží jako výsledek reakce mezi grganiokem sloučeninou síry nebo neutralizačním činidlem a kovy v odpadních horninách nebo úpravnických odpadech.

2. Sloučenina síry bude v kontaktu s rozpuštěným kovem před tím, než tento může kontaminovat okolí. Jestliže sloučenina siry není (nebo nebude) těsně smísena s odpadni horninou, potom výluh (odvodnění) z odpadní horniny musí projít oblastí, obsahující sloučeninu síry před tím, než opustí kontaminovaný prostor. Například výluh (odvodnění) by mohl být zachycen a zpracován v externím tanku (který je v tomto použití prostorem, ve kterém přichází sloučenina síry do kontaktu s rozpuštěnými kovy).

3. Neutralizační činidlo přijde do kontaktu s výluhovou vodou (odvodněním) v určité době před tím, než opustí kontaminovaný prostor tak, že pH vody, opouštějící systém bude nad 6,0, výhodně nad 7,0.

Například mohou být na odpadní horninu nebo úpravnické odpady aplikovány vrstva nebo vrstvy sloučeniny síry a pak vrstva fixačního činidla nebo vrstva neutralizačního činidla. Alternativně může být vrstva neutralizačního činidla aplikována na odpadní horninu a následována vrstvou fixačního činidla nebo sloučeniny síry a podobně. Jakýkoliv počet vrstev může být uložen v jakémkoliv pořadí podle potřeby pokud je zachována kombinace sloučeniny síry a neutralizačního činidla a/nebo fixačního činidla a pokud vrstva nebo vrstvy netvoří pro vodu nepropustnou barieru a brání vodě před průtokem vrstvou nebo vrstvami do odpadních hornin nebo úpravnických odpadů.

Odborníkovi bude zřejmé použití přísad a aditiv, která jsou běžně používána při zpracování kyselých důlních odvodnění a důlních odpadních vod, s kompozicí a ve způsobu podle předloženého vynálezu.

Za účelem testování různých organických nebo anorganických sloučenin síry v kombinaci s neutralizačními činidly a/nebo fixačními činidly pro stanovení optimálních množství jednotlivé kombinace sloučeniny síry a neutralizačního činidla a/nebo fixačního činidla, která může být použita v redukci, prevenci nebo inhibici kontaminace v odvodňovacích vodách z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů, je nezbytné umístit odpadní horniny nebo úpravnické odpady, které mají být zpracovávány do kolony, např. plastové nebo skleněné kolony, mající délku asi tři stopy a vnitřní průměr asi tři palce, a aplikovat určitou kombinaci sloučeniny síry a neutralizačního činidla a/nebo fixačního činidla ve specifických množstvích na materiál odpadních hornin nebo úpravnický odpadní materiál, nechat vodu procházet tímto materiálem a zkoušet výluh na různé toxické těžké kovy a na aciditu. Sloučenina síry a neutralizační činidlo a/nebo fixační činidlo mohou být vrstveny na odpadní horninu nebo úpravnické odpadní materiály nebo mohou být smíseny s odpadními horninami nebo úpravnickými materiály podle potřeby a různá množství materiálů mohou být použita pro stanovení optimálních množství pro dosažení redukované kontaminace nebo pro odstranění kontaminace. I když zde není stanovena žádná přesná délka doby potřebné pro průběh testování, obecně se doporučuje, aby test trval od asi 90 dnů do asi 180 dnů pro stanovení účinnosti určité kombinace sloučenin použitých v různých množstvích. Takové testy jsou obecně označovány jako testy vlhkosti buňka/kolona a jsou dobře v oboru známé. Standardní testy pro kovy a aciditu jsou také v oboru dobře známé.

Následující specifické příklady popisují kompozici a způsob podle vynálezu v souladu s určitými provedeními. Tyto jsou míněny pro ilustrativní účely a nebyly konstruovány jako omezující předložený vynález.

Pokud není uvedeno jinak, jsou v příkladech a v popise všechny díly a procenta hmotnostní.

Příklady provedení vynálezu

V následujících příkladech byly použity různé kombinace činidel pro odpadní horniny pocházející z vytěžených zlatých dolů pro stanovení účinnosti jednotlivého činidla nebo kombinace činidel, účinnosti činidla byly stanoveny analýzou výluhu, konkrétně analýzou používající běžné testy dobře známé v oboru pro potenciální toxické těžké kovy často se vyskytující v kyselých horninových odvodněních.

Test vlhkosti buňka/kolona byl použit pro získání výluhu z odpadních hornin. Válec byl naplněn odpadní horninou kombinovanou s různými činidly a/nebo mající různé vrstvy činidel jak je uvedeno dále. Voda procházela naplněným válcem. Testy byly provedeny na výluhu na kovy uvedené v tabulce dále běžnými testy dobře v oboru známými. Bylo také stanoveno pH a množství síranu (SO4) ve výluhu.

Příklad 1

Odpadní hornina byla umístěna do kolony (jak popsána výše) ve dvou vrstvách, základní vrstvě, která obsahuje celkem 2,5 % (hmotn.) odpadní horniny a horní vrstvě, která obsahuje zbytekodpadní horniny, tj. 97,5 % (hmotn.). Základní vrstva, která obsahuje 2,5 % hmotn. odpadní horniny byla homogenně promísena se 2,5 % hmotn. cementového pecního prachu (cement kiln dust - CKD) a 0,15 % hmotn. dimethyldithiokarbamátu sodného dostupného jako BUFLOC 528 od Buckman Laboratoires International, lne. vztaženo na hmotnost odpadní horniny ve vrstvě. Horní vrstva odpadní horniny (97,5 % hmotnosti odpadní horniny) byla umístěna na homogenně promísenou základní vrstvu. Horní vrstva byla homogenně smísena se 2,5 % hmotn. cementového pecního prachu (CKD), 0,15 % hmotn. vápenného pecního prachu (lime kiln dust - LKD) a 0,85 % hmotn. dimethyldithiokarbamátu sodného, (BUFLOC 528), vztaženo na hmotnost odpadní horniny ve vrstvě. Konfigurace kolony může být shrnuta násedovně:

základní vrstva: 2,5 % odpadní horniny + 2,5 % CKD + 0,15 % BUFLOC 528 ( homogenně smí seno)

Horní vrstva: 97,5 % odpadní horniny + 2,5 % CKD + 0,15 % LKD + 0,85 % BUFLOC 528 (homogenně smí seno)

Voda procházela kolonou pro získání výluhu a analýza výluhu je uvedena v tabulce dále.

Příklad 2

Kolona (jak popsána výše) byla naplněna homogenní směsí odpadní horniny, 1,0 % hmotn. vztaženo na hmotnost odpadní horniny vápna v 25% suspenzi s vodou a 0,5 % hmotn. vztaženo na hmotnost odpadní horniny dimethyldithiokarbamátu sodného (BUFLOC 528). Konfigurace kolony může být shrnuta jako: odpadní hornina + 1,0 % vápna (15% suspenze) + 0,5 % BUFLOC 528 (homogenně smiseno).

Voda prochází kolonou pro získání výluhu a analýza výluhu je uvedena v tabulce dále.

Příklad 3 (srovnávací)

Odpadní hornina a 15 % hmotn. vztaženo na hmotnost odpadní horniny byly homogenně smíseny. Kolona jak je popsána výše byla naplněna směsí a voda procházela kolonou pro získáni výluhu. Konfigurace kolony může být shrnuta následovně:

odpadní hornina + 15 % LKD (homogenně smiseno)

Analýza výluhu je uvedena dále v tabulce.

Příklad 4 (srovnávací)

Odpadní hornina byla umístěna do kolony ve dvou vrstvách jak je popsáno v příkladu 1. Základní vrstva obsahuje celkem

7,5 % (hmotn.) odpadní horniny a horní vrstva obsahuje zbytek odpadní horniny, tj. 92,5 % (hmotn.). Základní vrstva obsahuje ý,5 % hmotn. vztaženo na hmotnost odpadní horniny, vápenného pecního prachu (LKD) homogenně smíšeného s odpadní horninou. Horní vrstva obsahuje 7,5 % hmotn. vztaženo na hmotnost odpadni horniny, vápenného pecního prachu (LKD) homogenně smíšeného s odpadní horninou. Konfigurace kolony může být shrnuta následovně:

základní vrstva: 7,5 % odpadní horniny + 7,5 % LKD (homogenně smí seno) horní vrstva 92,5 % odpadní hornina + 7,5 % LKD (homogenně smí seno)

Tabulka

Analýzy výluhu z příkladů 1 až 4

Příklad

č.	PH	Cu	Zn	Au	Mn
1	11,80	0,034	0,326	0,019	0,019
2	8,99	0,018	0,084	0,033	0,121
3	12,67	0,178	0,032	0,036	0,011
4	12,67	0,169	0,006	0,028	0,012

Tabulka (pokračování)

Fe	Al	SO4	Ag	Cd	Ni
0,268	NR	599	ND	0,002	0,033
0,286	NR	1263,5	ND	0,004	0,065
0,239	NR	0,04	0,005	1,53	ND
0,271	NR	0,0	0,017	0,002	ND

Kovy a sírany (SO4) jsou uvedeny v tabulce jako parts per mi 11 ion (ppm).

Příklady 3 a 4 jsou srovnávací příklady a nevyužívají kombinovanou sloučeninu síry a fixačního činidla a/nebo neutralizačního činidla podle předloženého vynálezu. Příklady 1 a 2 demonstrují, že v podstatě stejné výsledky se získají při použití sloučeniny, obsahující síru tj.

dimethyldithiokarbamátu sodného v kombinaci s nižší dávkou vápenného pecního prachu a cementového pecního prachu a když se použije velká dávka samotného vápenného pecního prachu a cementového pecního prachu, tj. bez sloučeniny síry podle předloženého vynálezu jako v příkladech 3 a 4. Stejné nebo lepší výsledky se získají, jestliže se kombinuje velmi malá dávka vápna a sloučeniny síry, dimethyldithiokarbamátu sodného, s odpadní horninou jako v příkladu 2, který také vykazuje vysoké pH (ne kyselé).

Odborníkům v oboru bude zřejmé, že je možno provést různé modifikace a variace v kompozici a způsobupodle předloženého vynálezu aniž by byla porušena myšlenka nebo rozsah vynálezu. Předložený vynález tak pokrývá modifikace a variace, které mohou být poskytnuty v rozsahu připojených nároků a jejich ekvivalentů.

?(/ - %

Změněný list (čl. 34)

Claims

EATENTOVÉ

MAROKY

-n 3/u;

ovy o

1. Kompozice pro redukci nebo prevenci tvorby kontaminantů ^v odvodněních z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů, 36 ý| 9 vyznačující se tím, že j obsahuje v podstatě organickou nebo anorganickou sloučeninu síry v kombinaci s neutralizačním činidlem, fixačním činidlem

I 6 Z > o nebo směsí neutralizačního činidla a fixačního činidla, j sloučeniny síry a fixačního činidla, neutralizačního činidla -r-g nebo směsi neutralizačního činidla· a fixačního činidla v množství účinném pro redukci nebo prevenci tvorby kontaminace kovem a kyselinou v odvodněních z uvedených pevných odpadních hornin nebo úpravnických odpadů s tou podmínkou, že jsou toxické těžké kovy obsahující sloučeniny síry a jejich oxidy vyloučeny jako organická nebo anorganická sloučenina síry.
2. Kompozice podle nároku l.vyznačující se t í m, že organická nebo anorganická sloučenina síry je sloučenina síry, mající thiolovou skupinu nebo ionizovanou thiolovou skupinu nebo sloučenina síry, která je schopna produkce thiolové skupiny nebo ionizované thiolové skupiny.
3. Kompozice podle nároku l.vyznačující se t í m, že organická nebo anorganická sloučenina síry představuje 10 % až 60 % hmotnosti kompozice.
4. Kompozice podle nároku l.vyznačující se t í m, že organická nebo anorganická sloučenina síry představuje 40 % až 55 % hmotnosti kompozice.
5. Kompozice podle nároku l.vyznačující se

Změněný list (čl. 34) t í m, že organická sloučenina síry je ethylxanthát sodný, ethylxanthát draselný, ethylxanthát vápenatý, sodný xanthát glukózy, draselný xanthát glukózy, vápenatý xanthát glukózy, sodný isopropylxanthát, isopropylxantát vápenatý, isopropylxanthát draselný, dimethyldithiokarbamát vápenatý, dimethyldithiokarbamát sodný, dimethyldithiokarbamát draselný, diethyldithiokarbamát sodný, diethyldithiokarbamát vápenatý, diethyldithiokarbamát draselný, cystein, cystin nebo glutathion.

6. Kompozice podle nároku 1, v y t í m, že organickou sloučeninou dimethyldithiokarbamát sodný. znač síry je u j í c í s e 7. Kompozice podle nároku 1, v y znač u j í c í s e t í m, že organickou sloučeninou glukózy. síry je sodný xanthát 8. Kompozice podle nároku 1, v y znač u j í c í s e

t í m, že anorganickou sloučeninou síry je trithiokarbonát sodný, trithiokarbonát draselný, trithiokarbonát vápenatý, sulfid sodný, sulfid draselný nebo sulfid vápenatý.
9. Kompozice podle nároku 1,vyznačující se t í m, že neutralizačním činidlem je vápenac, pálené vápno, hydratované vápno, oxid hořečnatý, hydroxid hořečnatý, hydroxid sodný, hydroxid draselný nebo vápenný pecní prach.
10. Kompozice podle nároku 1,vyznačující se t í m, že fixačním činidlem je zemina, hlinka, směs zeminy a hlinky, fosfatické hlinky, beton, portlandský cement, asfalt, polétavý prach ze spaloven odpadků nebo cementový pecní prach.

i

Změněný list (čl. 34)
11. Způsob redukce nebo prevence tvorby kontaminantů v odvodnění z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů, vyznačující se t 1 m, že zahrnuje kontaktování odpadní horniny nebo úpravnických odpadů s organickou nebo anorganickou sloučeninou síry v kombinaci s neutralizačním činidlem, fixačním činidlem nebo neutralizačním činidle>a fixačním činidlem, kde množství sloučeniny síry v kombinaci s množství neutralizačního činidla, fixačního činidla nebo neutralizačního činidla a fixačního činidla je dostačující pro redukci nebo prevenci tvorby kontaminantů v odvodněních z odpadních hornin nebo úpravnických odpadů.
12. Způsob podle nároku 11, vyznačuj ící se t í tn, že organická nebo anorganická sloučenina síry je sloučenina síry, mající thiolovou skupinu nebo ionizovanou thiolovou skupinu nebo sloučenina síry, která je schopna tvorby thiolové skupiny nebo ionizované thiolové skupiny.
13. Způsob podle nároku 11,vyznačuj ící setí ni, že množství sloučeniny síry je 0,5 % hmotnostních až 20 % hmotnostních a množství neutralizačního činidla, fixačního činidla nebo neutralizačního činidla a fixačního činidla je 1 % hmotnostní až 50 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost odpadní horniny nebo úpravnických odpadů.
14. Způsob podle nároku 11, vyznačuj ící se ti tn, že množství sloučeniny síry je 1 % hmotnostních až 5 % hmotnostních a množství neutralizačního činidla, fixačního činidla nebo neutralizačního činidla, a fixačního činidla je 1 % hmotnostní až 15 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost odpadní horniny nebo úpravnických odpadů.

Změněný list (čl. 34)
15. Způsob podle nároku 11, vyznačuj ící se t í m, že sloučenina síry a neutralizační činidlo, fixační činidlo nebo neutralizační činidlo a fixační činidlo jsou předem smíseny před kontaktováním odpadní horniny nebo úpravnické odpady.
16. Způsob podle nároku 11, vyznačuj ící setím, že se sloučenina síry a neutralizační činidlo, * fixační činidlo nebo neutralizační činidlo a fixační činidlo aplikují odděleně na odpadní horninu nebo úpravnické odpady.
17. Způsob podle nároku 11, vyznačuj ící se t í m, že organickou sloučeninou síry je ethylxanthát sodný, ethylxanthát draselný, ethylxanthát vápenatý, sodný xanthát glukózy, draselný xanthát glukózy, vápenatý xanthát glukózy, sodný isopropylxanthát, isopropylxantát vápenatý, isopropylxanthát draselný, dimethyldithiokarbamát vápenatý, dimethyldithiokarbamát sodný, dimethyldithiokarbamát draselný, diethyldithiokarbamát sodný, diethyldithiokarbamát vápenatý, diethyldithiokarbamát draselný, cystein, cystin nebo glutathion.
18. Způsob podle nároku 11,vyznačující se t í m, že organickou sloučeninou síry je dimethyldithiokarbamát sodný.
19. Způsob podle nároku 11,vyznačuj ící se t í m, že organickou sloučeninou síry je sodný xanthát

I ' glukózy.
20. Způsob podle nároku 11,vyznačuj ící se t í m, že anorganickou sloučeninou síry je trithiokarbonát sodný, trithiokarbonát draselný, trithiokarbonát vápenatý,

Změněný list (čl. 34) sulfid sodný, sulfid draselný nebo sulfid vápenatý.
21. Způsob podle nároku 11,vyznačuj ící se t í m, že neutralizačním činidlem je vápenec, pálené vápno, hydratované vápno, oxid hořečnatý, hydroxid hořečnatý, hydroxid sodný, hydroxid draselný nebo vápenný pecní prach.
22. Způsob podle nároku 11,vyznačuj ící se t í m, že fixačním činidlem je zemina, hlinka, směs zeminy a hlinky, fosfatické hlinky, beton, portlandský cement, asfalt, polétavý prach ze spaloven odpadků nebo cementový pecní prach.