用于处理水性矿物质悬浮液的聚合絮凝剂制造技术

本发明专利技术涉及使水性矿物质悬浮液脱水的方法，其包含将絮凝系统引入悬浮液中，所述絮凝系统包含聚(环氧乙烷)共聚物，尤其环氧乙烷与一种或多种硅烷或硅氧烷官能化缩水甘油醚单体的共聚物。所述聚(环氧乙烷)共聚物适用于处理粒状材料的悬浮液，尤其废弃的矿物质浆料。本发明专利技术尤其适用于处理尾矿和由矿物加工产生的其它废料，具体来说，处理油砂尾矿。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及聚合絮凝剂，确切地说，包含环氧乙烷和硅烷或硅氧烷官能化缩水甘油醚单体的聚(环氧乙烷)共聚物，以及其用于处理粒状材料的悬浮液，尤其废弃的矿物质浆料的用途。本专利技术尤其适用于处理尾矿和由矿物加工产生的其它废料，具体来说，处理油砂尾矿。
技术介绍
在一些情况下，包括回收烃的处理矿石以提取矿物质价值的过程将通常产生废料。通常废料由水性浆料或包含粒状矿物质材料的沉淀物(例如泥土、页岩、砂、粗砂、金属氧化物等)与水和可能的残余烃的掺合物组成。在一些情况下，可适宜地在地下矿场中安置废料(如尾矿)以形成回填。对于其它应用，可能无法在矿场中安置废料。在这些情况下，惯例是通过将水性浆料泵送到开放的矿场、凹坑、污水塘、废料堆或垃圾堆并且使其通过沉积、排放、蒸发和固结而逐渐脱水来安置这种材料。对于最小化新的用于安置目的的陆地的配置和更有效地使用现有废料区存在巨大的环境压力。通常，油砂尾矿修复的目标是回收水以在过程中再次使用以及获得足够干燥以便适于通行的固体，使得干燥的尾矿/固体可用于再生陆地。最终陆地再生和恢复所需的确切要求将通常由地区或国家条例管控。一种方法是在一块地上负载多个废料层，由此形成更高的废料堆。然而，这存在以下困难：确保废料可仅在可接受的边界内在先前固结的废料表面上流动、固定形成废料堆以及废料充分固结以负载多个固结材料层，并且无崩溃或滑动的风险。因此，总而言之，提供具有用于堆叠的正确特征分类的废料的要求与其它安置形式(如在相对封闭区域内回填)所需的要求不同。在典型矿物加工操作中，在水性过程中从含有矿物质价值的材料分离废料固体。开采的材料还可以涵盖烃的回收。废料固体的水性悬浮液通常含有粘土和其它矿石，并且通常称为尾矿。这在多种矿物质固体中是真实的，包括来自油砂的尾矿。这些固体可通过稠化器中的絮凝过程聚集以得到较高密度底流，并且回收一些程序用水。通常将底流泵送到表面固定区域，通常称为尾矿坑或尾矿坝。其它处理凝聚固体的方式包括例如薄层处理法(thin-lift)，其涉及在进行脱水和蒸发的同时在斜坡上沉积、深窖藏、过滤器挤压、传送带挤压或离心。一旦在这一表面固定面积沉积，水将持续从水性悬浮液释放，在某一时间段上引起固体的进一步浓缩。一旦已收集足够体积的水，其通常泵送回矿物加工厂。一旦脱水固体中的固体含量足够高，则陆地再生变成有可能的。有时，固体含量在第一次处理之后不够高并且可能需要再次处理尾矿以进一步增加其固体含量。絮凝剂也用于处理传统尾矿，有时称为成熟细尾矿(MFT)，如在池塘中收集和浓缩的尾矿。先前技术含有对絮凝过程的大量参考和多种所提出的絮凝剂，例如参见USP 7,901,583。聚合絮凝剂包括丙烯酸钠的聚合物，例如参见USP 4,342,653，和磺酸盐聚合物，例如参检USP 4,704,209。丙烯酰胺的聚合物通常用作絮凝剂。然而，丙烯酰胺具有多种缺点，例如在碱性溶液中快速水解(使得其不适用于许多涉及碱性溶液的应用)、对处理剂量敏感(使得其易于剂量不足或过剂量)、絮凝物剪应力不稳定性和/或无法完全脱水的絮凝物结构。USP 4,678,585描述使用丙烯酸或丙烯酸钠的均聚物或丙烯酸或丙烯酸酯与丙烯酰胺的共聚物在拜耳(Bayer)氧化铝过程中絮凝红泥浆悬浮液。Li等人,《能量和燃料(Energy&Fuels)》,2005,第19卷,第936-943页披露水解聚丙烯酰胺(HPAM)对沥青提取和油砂矿石的尾矿处理的作用。必须小心控制HPAM剂量以获得沥青提取和固体细料絮凝的功效。通常使用聚氧化乙烯的聚合物作为絮凝剂，例如参见USP 4,931,190；5,104,551；6,383,282；以及WO 2011070218。这类使用聚氧化乙烯聚合物的主要缺点为其产生小型絮凝物结构。美国公开案第20120160776号披露使用聚氧化乙烯/聚丙烯嵌段共聚物的刺激剂敏感性絮凝。尽管存在许多聚合絮凝剂，但仍需要可进一步改良材料悬浮液的固结以及进一步改良以流体或浆料形式转移到沉降区以用于安置的废料固体悬浮液的脱水的絮凝剂。具体来说，需要提供转移到安置区的废料悬浮液(如油砂尾矿)的更有效处理，以确保固体的快速、有效浓缩和更环保的储存以及所释放的水的改良的澄清度。
技术实现思路
本专利技术是聚(环氧乙烷)共聚物，其是使95到5重量百分比环氧乙烷与5到95重量百分比一种或多种硅烷或硅氧烷官能化缩水甘油醚单体在锌醇盐催化剂或经改性的碱土六氨络合物催化剂(优选经改性的钙六氨络合物催化剂)存在下聚合的反应产物，其中硅烷或硅氧烷官能化缩水甘油醚单体由以下结构中的一个或多个描述：其中R1是-CH3或-OCH3，R2是-CH3或-CH2CH3或-Si(CH3)3k等于1到4，和n等于1到50；其中R3是-CH3或-CH2CH3和m等于1到4；或其中R3和R4独立地是-CH3或-CH2CH3，p等于0到2，和r等于1到4。在本专利技术之一个实施例中，上文所公开的聚(环氧乙烷)共聚物的硅烷或硅氧烷官能化缩水甘油醚单体是3-缩水甘油基氧基丙基聚二甲基硅氧烷，其中n是1到50；3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷；或3-缩水甘油基氧基丙基二甲基乙氧基硅氧烷。本专利技术的另一实施例是使粒状材料的水性悬浮液脱水的方法，其包含以下步骤：i.向粒状材料的水性悬浮液中添加上文所描述的聚(环氧乙烷)共聚物；ii.使悬浮液絮凝；和iii.使悬浮液脱水。在上文所公开的方法中，粒状材料的水性悬浮液优选包含尾矿和由磷酸盐、钻石、金、矿物质砂子、锌、铅、铜、银、铀、镍、铁、矿石、煤或红泥浆的矿物加工产生的其它废料，最佳是由处理油砂产生的尾矿和其它废料。具体实施方式根据本专利技术，我们提供使水性矿物质悬浮液脱水的方法，其包含将包含聚(环氧乙烷)共聚物的絮凝系统引入悬浮液中。本专利技术的聚(环氧乙烷)共聚物可在其以流体姓氏转移到沉积区(中间处理区)时和/或在其转移到沉积区后应用于粒状矿物质材料的水性悬浮液。沉积区意指其中可沉积前述粒状材料的任何区域。这可以是例如由矿物加工操作沉积废料的任何区域。或者，其可以是任何经挖掘以例如提取适用的材料(例如矿物质价值，包括沥青)并且其中挖掘区填充有根据本专利技术处理的粒状材料的区域。悬浮固体可在增稠剂中浓缩并且这一材料将例如以底流形式离开增稠剂，所述材料将沿导管泵送到沉积区。导管可以任何用于将材料转移到沉积区的适宜构件并且可以例如是管道或沟槽。材料在转移阶段期间仍然是流体并且可泵送直到允许材料静置。其它机械处理手段包括使用薄层沉积、过滤器挤压、传送带挤压和/或离心机。在一个实施例中，本专利技术的方法是矿物加工操作的一部分，其中废料固体的水性悬浮液任选地在容器中凝聚以形成包含水性液体的上清液层和包含增稠固体(其形成材料)的底流层。上清液层将在容器中与底流层分离并且通常再循环或经历进一步处理。废料固体的水性悬浮液或任选地，增稠底流通常通过泵送转移到沉积区，所述沉积区可以例如是尾矿坑、围坝或池塘。材料可仅由主要细颗粒组成，或由细颗粒与粗颗粒的混合物组成。一旦材料到达沉积区，使其沉降并且脱水且此外优选进行固结。共聚物可在任何便利时间，通常在转移期间以有效量添加到材料中。在一些情况下，水性悬浮液可首先转移到保持容器，随后转移到沉积区。在粒状矿物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚(环氧乙烷)共聚物，其包含使95到5重量百分比的环氧乙烷与5到95重量百分比的一种或多种硅烷或硅氧烷官能化缩水甘油醚单体在锌醇盐催化剂或经改性的碱土六氨络合物催化剂存在下聚合的反应产物，其中所述硅烷或硅氧烷官能化缩水甘油醚单体由以下结构中的一个或多个描述：其中R1是‑CH3或‑OCH3，R2是‑CH3或‑CH2CH3或‑Si(CH3)3k等于1到4，并且n等于1到50；其中R3是‑CH3或‑CH2CH3并且m等于1到4；或其中R3和R4独立地是‑CH3或‑CH2CH3，p等于0到2，并且r等于1到4。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.30 US 61/9861311.一种聚(环氧乙烷)共聚物，其包含使95到5重量百分比的环氧乙烷与5到95重量百分比的一种或多种硅烷或硅氧烷官能化缩水甘油醚单体在锌醇盐催化剂或经改性的碱土六氨络合物催化剂存在下聚合的反应产物，其中所述硅烷或硅氧烷官能化缩水甘油醚单体由以下结构中的一个或多个描述：其中R1是-CH3或-OCH3，R2是-CH3或-CH2CH3或-Si(CH3)3k等于1到4，并且n等于1到50；其中R3是-CH3或-CH2CH3并且m等于1到4；或其中R3和R4独立地是-CH3或-CH2CH3，p等于0到2，并且r等于1到4。2.根据权利要求1所述的聚(环氧乙烷)共聚物，其中所述经改性的碱土六氨络合物催化剂是经改性的钙六氨络合物催化剂。3.根据权利要求1所述的聚(环氧乙烷)共聚物，其中所述硅烷或硅氧烷官能化缩水甘油醚单体是3-缩水甘油基氧基丙基聚二甲基硅氧烷，其中n是1到50；3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷；或3-缩水甘油基氧基丙基二甲基乙氧烷硅烷。4.根据权利要求1所述的聚(环氧乙烷)共聚物，其进一步包含一种或多种其它单体。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·A·威瑟姆，M·J·汉森，J·E·希特，C·E·莫勒，M·K·波因德克斯特，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US