根据已有的实践经验,一旦在不希望结垢的部位产生了垢,可采取如下去垢方法。
一、矿堆表面结垢,一般采用机械或人工的方法,松动0.3~0.5m厚的表层,国外多采用带0.5m长耙子的耕作机,国内有些矿如河南老湾金矿堆浸场采用人工翻动的方法,使已结垢的坚硬表层成为碎屑,以保证溶浸液的均匀渗流。
二、喷头结垢,可在喷淋的间歇时间内取下喷头,用稀盐酸或硝酸洗涤,待垢去尽后,再用清水洗去残酸,装上待用。
三、泵的叶片和泵体内壁结垢,只有拆卸下来,用化学或机械的办法去垢,为保持生产,应有备用泵随时更换。
四、管子的内壁结垢,如系钢管,问题比较麻烦,如系塑料管,尤其是聚乙烯管,可用敲打的方法,让附着在管壁的垢自动剥落,然后用水冲洗。经验说明,聚氯乙烯管在这方面的性能不如聚乙烯管。
五、对活性炭床层内的结垢多采用流态化吸附和解吸来预防,以减少结垢。结垢的活性炭,通常采用稀盐酸或硝酸洗涤,以除去炭上的碳酸钙垢。
六、铀矿堆浸时矿堆底部经常发生金属离子的水解沉淀,应以预防为主,严格控制介质的pH值,严密注视介质电位的波动情况。浸出液中的电位由低逐渐升高,或保待在定值均属正常,一旦浸出液的电位突然大幅度下降时,矿堆底部一定发生了金属离子的大量水解沉淀结垢。沉淀结垢的程度与电位值下降幅度紧密相关,电位下降越多,沉淀结垢越严重。因为浸出液中的电位表征溶液中Fe3+∕Fe2+的比值。 电位下降, 说明溶液中的Fe3+浓度降低了, Fe3+∕Fe2+比值小了。Fe3+此时不可能被还原成Fe2+,而只能是水解沉淀了。
浸出液的pH值是否可以作为矿堆底部发生沉淀结垢的判据,一般情况下是不可以的。因为这种水解是局部地、缓慢地发生的,而非在某一断面整个发生水解;另外,金属离子的水解反应式如下:
Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+
水解结果产生H+弥补了溶液中的酸度不足。因而溶液中的pH值从灵敏性来讲不如溶液中电位那样明确昭示Fe3+的水解沉淀过程。当然发生灾难性的全矿堆或矿堆大部分都有金属离子水解时,pH值也能起判据作用。
一旦发现矿堆底部发生金属离子水解沉淀,应立即暂时性地采取加大喷淋强度,增加酸度来溶解去垢。
七、既然防结垢剂能使垢变疏软松散,并能在一定的时间内将垢的晶核分散,因此,它也就有了去垢的性能。实际上,堆浸中多数是采用这种办法。如美国卡林金矿,采用磷酸盐溶液(11%),仅14天,就使因垢堵塞的管道恢复到原有的流量,据说14天之内,用这种办法,去垢达50~75t之多。杜兰斯基矿采用聚丙烯酸盐(3×10-5),佐特曼矿采用0.5×10-5的苹果酸酐,使原来已结垢成白色硬壳的矿堆表面,在2~3月之后,恢复到矿石的本色,矿堆渗流速度也恢复到应有的水平。
美国大多数金矿堆浸场的经验证明,长期使用防结垢剂,而且加入部位恰当,堆浸中的结垢问题是可以避免的。
陈明阳等对去垢做过一些试验,试验方法是:烧杯中加入过饱和的Ca2+和CO32-,产生大量白色CaCO3沉淀,然后放置数天,倒出全部溶液和沉淀物,让烧杯自然风干。烧杯壁上和杯底结成白色的硬的薄层。往烧杯中加入不含钙的防结垢剂溶液,静止15h,取样测定溶液中的Ca2+浓度。结果如下表所示。
表 几种防结垢剂去垢效果比较
试验号 | 形成结垢的时间(d) | 防结垢剂 | 溶解时间(h) | 溶液中钙离子浓度 (mg∕L) | |
种类 | 浓度(×10-6) | ||||
1 | 10 | FG601 | 10 | 15 | 53.12 |
2 | 10 | FG602 | 10 | 15 | 28.19 |
3 | 10 | FG603 | 10 | 15 | 56.22 |
4 | 10 | FG605 | 10 | 15 | 52.30 |
该工业试验从开始就出现管道、泵、吸附塔内树脂层等处的白色碳酸钙垢,采用酸洗,经过3个月后,注液井增加注液压力,而抽液井的抽液量依然下降,说明在矿层中发生了沉淀堵塞,致使矿层渗透性降低。这种情况达20个月之久。1991年7月13日起开始加入601防结垢剂,直到8月25日止。其中分为两个阶段,7月13~31日,加入量为2×10-6,8月1~25日,加入量为8×10-6。图1和2是加入601防结垢剂前后逐日对抽出液中Ca2+和CO32-的分析结果。
图1 加防结垢剂前后浸出液中CO32-浓度的变化
图2 加防结垢剂前后浸出液中Ca2+浓度的变化
由图1和图2可见,加入防结垢剂后,抽出液中Ca2+和CO32-的浓度明显增加,一旦停止加入防结垢剂以后,Ca2+和CO32-的浓度又降低。
还应该指出,在已结垢的情况下,要想去垢,必须加入高浓度的防结垢剂,像前面提到的美国卡林金矿那样做。但由于这次试验者缺乏经验,仅仅加入了通常情况下也嫌不足的量(2~8)×10-6。