含多价阳离子的共聚物、其制备方法及其用于处理水分散体的用途技术

本发明专利技术公开了一种衍生自一种或多种烯属不饱和酸的含多价阳离子的共聚物。所述共聚物具有以下特征：(a)当在25℃下在1M NaCl溶液中测量时，特性粘度为至少约3dl/g；(b)所述共聚物衍生自包含烯属不饱和酸和至少一种共聚单体的单体混合物，所述烯属不饱和酸以约50‑约65重量％的量存在；和(c)当所述共聚单体为丙烯酰胺时，残余共聚单体含量小于1000ppm。所述共聚物尤其可用作用于处理包含颗粒材料，优选来自采矿操作的尾矿的含水浆料的絮凝剂。

Copolymers containing polyvalent cations, methods for their preparation and their use for treating aqueous dispersions

The invention discloses a copolymer containing polyvalent cations derived from one or more unsaturated olefins. The copolymer has the following characteristics: (a) when measured at 25 C in 1M NaCl solution, the characteristic viscosity is at least 3dl/g; (b) the copolymer is derived from a monomer mixture containing unsaturated acids and at least one copolymerized monomer, and the unsaturated acid is present with about 50% of the weight of about 65%; and (c) as described. When the monomer was acrylamide, the content of residual comonomer was less than 1000ppm. The copolymers are particularly useful for treating flocculants containing granular materials and preferably aqueous tailings from tailings of mining operations.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含多价阳离子的共聚物、其制备方法及其用于处理水分散体的用途
在其一个方面中，本专利技术涉及一种含多价阳离子的共聚物。在其另一个方面中，本专利技术涉及一种制备含多价阳离子的共聚物的方法。在其又一个方面中，本专利技术涉及含多价阳离子的共聚物用于处理含水浆料如来自矿物加工操作的尾矿流的用途。现有技术描述处理矿石、煤或油砂以提取有价值矿物的方法或者在油砂的情况下提取烃的方法或者处理煤的方法通常会导致来自选矿工艺的废弃材料。废弃材料通常由包含与水混合的颗粒状矿物材料(例如粘土、页岩、砂、砂砾、油砂尾矿，金属氧化物等)的含水浆料或污泥组成。在一些情况下，诸如矿井尾矿的废弃材料可方便地在地下矿井中处置以形成回填。回填废弃物通常包含高比例的大尺寸粗颗粒以及其他较小尺寸的颗粒，并且作为浆料泵入矿井中，偶尔加入火山灰，在矿井中使其脱水，从而使沉降的固体留在原位。通常的做法是使用絮凝剂通过絮凝细料以提高沉降速率来辅助该过程。然而，在这种情况下，粗料通常会以比絮凝细料更快的速率沉降，从而导致粗细固体的不均匀沉积。对于其他应用，可能无法在矿井中处置废弃物。在这些情况下，通常的做法是通过将含水浆料泵入贮留池、堆或叠并通过沉降、排水和蒸发的作用使其逐渐脱水来处置该材料。在这些情况下，通常的做法是在地面上或者开放的矿井空隙中，或者甚至在专门建造的堤坝或容纳区域中处置该材料。采矿废弃物的最初放置到处置区可以以自由流动的液体、增稠的膏形式进行，或者可对材料进一步处理以除去大部分水，从而使其作为固体状材料堆叠和处理。将采矿废弃物通过沉降、排水和蒸发作用逐渐进一步脱水。例如，在尾矿以液体和流体形式送至处置区的情况下，必须借助堤坝或类似的蓄水结构将其容纳在贮留池中。尾矿可通过添加絮凝剂进行预处理，并在重力浓密机中增稠以除去和回收一些水分，然而总固体含量使得流体不再具有或具有低屈服应力，因此材料在沉积时主要表现为液体形式。这些贮留池可能较浅或很深，这取决于可用土地的多少、建造蓄水区的方法和矿区附近的其他岩土因素。取决于废弃物中的固体颗粒的特性，颗粒通常逐渐从含水浆料中沉降并在沉积区的底部形成密实床。释放的水可通过泵送回收，或者通过蒸发流失到大气中，以及通过排水回收到地下水中。希望从尾矿中除去水相，由此其重量水容度更接近尾矿固体的液体极限，以便管理主要具有固体或半固体处理特性的剩余尾矿。该目的可采用许多方法来实现，当尾矿的材料性质允许时，最常见的做法是在尾矿坝中自重固结，由此尾矿的渗透性足以克服坝的填充速率且水可从尾矿中自由释放。当尾矿的渗透性不足以使水自由逸出时，通常使用聚合物来改善渗透性，由此使尾矿适合自重固结工艺。最终，当其充分干燥且密实时，可以修复含有脱水固体的土地。然而，在其他情况下，废弃固体的特性使得颗粒过细而无法完全沉淀至密实床中，并且尽管浆料随时间的流逝将变稠且变得更浓，然而其仍会达到稳定的平衡，由此材料粘稠但仍然为流体，这使得土地非常难以修复。已知的是，有时使用絮凝剂来处理尾矿，然后将其置于处置区中，以便提高沉积速率并提高用于回收或蒸发的水的释放。在另一种处置方法中，通常可通过用聚合物试剂处理而使尾矿额外增稠以使得材料的屈服应力增大，从而当浆料被泵入处置区时形成堆或叠。可使用专门的增稠设备如膏体浓密机或深锥浓密机来产生具有所需性能的底流。或者，可在转移或排放到处置区期间将聚合物试剂添加到尾矿浆料中，以便使材料硬化并获得所需的屈服应力。这种堆积的几何形状有助于使材料更快地脱水和干燥，从而形成固体状稠度，因为水通过流失和排水更快地除去和回收，并且固体的压实可通过固体在形成堆或叠时的重量和压力增加而更快地发生。在一些情况下，控制固体的沉积以形成较窄的尾矿带，这也可在顶部添加新的经处理废弃材料层之前通过蒸发快速脱水。多年以来，该方法已广泛用于处置来自氧化铝加工的赤泥尾矿。当环境具有一定的蒸发潜力并且有足够的面积来将尾矿铺展地足够薄以使该方法有效时，可大有裨益地使用尾矿的空气干燥。当蒸发面积有限时，可将聚合物添加到尾矿中以改善该方法。聚合物的添加能提高尾矿的渗透性，由此通常可允许排出～20重量％的水，而通常与颗粒表面和粘土基质更紧密结合的另外20％的水可通过蒸发除去。为了使得对环境的影响最小化，通常有用的是尾矿池或堤坝具有有限的尺寸。此外，由于移动土地和建造容纳墙的成本很高，因此提供较大的尾矿池可能很昂贵。这些池往往具有缓坡底部，这允许从固体中释放的任何水收集在一个区域中，然后可将其泵送回工厂。经常发生的问题是尾矿池或堤坝的尺寸不足以应付来自矿物加工操作的尾矿排量。经常发生的另一个问题是固体细颗粒被流出的水带走，由此导致水污染且对水的后续使用产生不利影响。处置矿井尾矿的另一种方法是使用机械脱水设备如过滤器和离心机，以便从含水矿物浆料中除去显著量的水，从而使得废弃材料可直接在处置区中以固体状稠度沉积。在许多情况下，必须在紧临机械脱水步骤之前用聚合物絮凝剂处理尾矿，以使该装置能有效地运行并达到所需的脱水程度。处置矿井废弃物的另一种方法是在中过滤，由此将含水浆料泵入可渗透的土工织物袋中，该土工织物袋保留固体颗粒，并且一些水通过过滤工艺释放，经由土工布袋的壁逸出。在一些情况下，当矿井尾矿的起始渗透性低时，可能需要添加絮凝剂来提高过滤速率，并改善中的固体细颗粒保留。例如，在油砂加工中，对该矿砂进行加工以回收烃级分，剩余物(包括工艺材料和脉石)构成待处置的尾矿。在油砂加工中，主要工艺材料为水，而脉石大多为砂和一些淤泥和粘土。在物理上，尾矿由固体部分(尾矿砂)和或多或少的流体部分(污泥)组成。这些尾矿的最令人满意的处置地方当然是地下现有的开挖孔。然而，事实证明，仅来自一立方英尺矿石的尾矿砂就占据一立方英尺。取决于矿石质量和工艺条件，污泥量是可变的，但平均为约0.3立方英尺。尾矿不能简单地回填至地下的孔中。在典型的矿物或油砂加工操作中，废弃固体在含水工艺中与含有价值矿物的固体分离。废弃固体的水悬浮液通常包含粘土和其他矿物，通常称为尾矿。这些固体通常在重力浓密机中通过絮凝工艺浓缩以提供更高密度的底流并回收一些工艺用水。通常将底流泵送至地表保持区，通常称为尾矿坑或坝，或者在油砂的情况下更通常地称为尾矿池。一旦在该地表保持区中沉积，则水持续从水悬浮液中释放，从而导致固体在一段时间内进一步浓缩(如上文段落所述)。一旦收集到足够体积的水，则通常将其泵送回矿物或油砂加工厂。在油砂工业中，存在可能需要用聚合物试剂进行处理的许多不同类型的工艺尾矿流。一个实例为“流体细粒尾矿”(FFT)，其是来自烃含量已被回收后且砂级分已基本上回收(通常通过使“全尾矿”(WT)通过旋风分离器实现)的工艺的细粒级分(主要为淤泥和粘土)。取决于材料是否因重力沉降而增稠，流体细粒尾矿的固体含量可能会显著变化。另一个实例为“混合尾矿”(CT)，其中存在所有粒度范围(砂、淤泥和粘土)。这可为除去砂之前的全尾矿，或者为可通过随后将细粒尾矿不同程度地与砂级分混合而形成的其他尾矿流。另一个实例为将流体细粒尾矿或者在某些情况下组合尾矿在尾矿池中储存数年后形成的“熟细粒尾矿”(MFT)。在油砂尾矿池中，工艺用水、未回收的烃和矿物自然沉降，从而形成不同的层。上层可主要为水，其可作为工艺用水再循环至提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种衍生自一种或多种烯属不饱和酸的含多价阳离子的共聚物，所述共聚物具有以下特征：(a)当在25℃下在1M NaCl溶液中测量时，特性粘度为至少约3dl/g；(b)所述共聚物衍生自包含烯属不饱和酸和至少一种共聚单体的单体混合物，所述烯属不饱和酸以约5‑约65重量％的量存在；和(c)当所述共聚单体为丙烯酰胺时，残余共聚单体含量小于1000ppm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.16 US 62/255,8981.一种衍生自一种或多种烯属不饱和酸的含多价阳离子的共聚物，所述共聚物具有以下特征：(a)当在25℃下在1MNaCl溶液中测量时，特性粘度为至少约3dl/g；(b)所述共聚物衍生自包含烯属不饱和酸和至少一种共聚单体的单体混合物，所述烯属不饱和酸以约5-约65重量％的量存在；和(c)当所述共聚单体为丙烯酰胺时，残余共聚单体含量小于1000ppm。2.如权利要求1所定义的含多价阳离子的共聚物，其呈钙共聚物形式。3.如权利要求1所定义的含多价阳离子的共聚物，其呈镁共聚物形式。4.如权利要求1-3中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其中所述至少一种共聚单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺及其任意混合物。5.如权利要求1-3中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其中所述至少一种共聚单体为丙烯酰胺。6.如权利要求1-5中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其中所述烯属不饱和酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、富马酸、丙烯酰胺基叔丁基磺酸(ATBS)以及这些中两种或更多种的任意混合物。7.如权利要求1-5中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其中所述烯属不饱和酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺基叔丁基磺酸(ATBS)以及这些中两种或更多种的任意混合物。8.如权利要求1-3中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其中所述烯属不饱和酸为丙烯酸。9.如权利要求1-3中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其中所述烯属不饱和酸以约15-约65重量％的量存在。10.如权利要求1-3中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其中所述烯属不饱和酸以约20-约65重量％的量存在。11.如权利要求1-3中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其中所述烯属不饱和酸以约35-约65重量％的量存在。12.如权利要求1-11中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其中当在25℃下在1MNaCl溶液中测量时，特性粘度为约4-约25dl/g。13.如权利要求1-11中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其中当在25℃下在1MNaCl溶液中测量时，特性粘度为约4-约20dl/g。14.如权利要求1-11中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其中当在25℃下在1MNaCl溶液中测量时，特性粘度为约5-约15dl/g。15.如权利要求1-14中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其呈固体形式。16.如权利要求1-14中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其呈颗粒形式。17.如权利要求1-14中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其呈基本上球形颗粒的形式。18.如权利要求1-14中任一项定义的含多价阳离子的共聚物，其呈粉末形式。19.如权利要求1-14中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其呈珠粒形式。20.如权利要求1-14中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其呈反相乳液形式。21.如权利要求1-14中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其呈反相分散体形式。22.如权利要求1-14中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其呈水溶液形式。23.如权利要求1-14中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其呈水分散体形式。24.如权利要求1-23中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其中当所述共聚单体为丙烯酰胺时，残余共聚单体(ACM)含量小于约500ppm。25.如权利要求1-23中任一项所定义的含多价阳离子的共聚物，其中当所述共聚单体为丙烯酰胺时，残余共聚单体(ACM)含量为约300pmm至约500p...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·J·阿德金斯，H·米斯里茨，M·L·凯特灵，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE