本发明专利技术涉及一种管线内混合装置以及其用于添加聚合物溶液和使水性矿物质悬浮液脱水的用途。所述方法包含对所述水性矿物质悬浮液与聚(氧化乙烯)(共)聚合物进行静态混合以形成面团样物料。然后使粘稠的混合物物料在管线内反应器40中动态混合以降低混合物粘度且形成微絮体且释放水。所述方法特别适用于处理微粒物料悬浮液，尤其是废弃矿物质浆液，尤其用于处理尾矿和由矿物质处理(具体地说，油砂尾矿处理)产生的其它废物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用聚合物絮凝剂组合物处理水性矿物质悬浮液(特别是废弃物矿物质浆液)的管线内动态混合装置和方法，所述组合物优选包含聚(氧化乙烯)均聚物或共聚物。本专利技术的方法特别适用于处理尾矿和在矿物质处理(具体地说，油砂尾矿处理)中所产生的其它废物。
技术介绍
采矿操作(如油砂采矿操作)所产生的尾矿液流典型地由水和固体颗粒组成。为了回收水且使固体固结，必须应用固/液分离技术。在油砂处理中，典型的新鲜尾矿流包含水、沙子、粉砂、粘土和残余沥青。油砂尾矿典型地包含大量的细颗粒(其定义为小于44微米的固体)。沥青萃取工艺是使用热水和化学添加剂(如氢氧化钠或柠檬酸钠)从矿体中除去沥青。这些化学添加剂的副作用是其会改变固有水化学性。水相中的无机固体以及残余沥青获得负电荷。由于静电排斥力强，因此细颗粒形成不容易通过重力沉降的稳定悬浮液，即使在相当长的时间后。实际上，如果悬浮液单独搁置3-5年，将形成凝胶样层(称为成熟细粒尾矿(MFT))且这种类型的尾矿非常难以固结，即使使用当前技术。最新的MFT脱水方法揭露于WO2011/032258和WO2001/032253中，其描述经由导管(如管道)管线内添加絮凝剂溶液(如聚丙烯酰胺(polyacrylamide，PAM))到油砂尾矿流中。将絮凝剂分散于油砂尾矿中之后，絮凝剂和尾矿在其行进通过管道时继续混合且所分散的粘土、粉砂和沙子粘合在一起(絮凝)而形成较大结构(絮凝体)，所述结构当最后沉积于沉积区域时可以与水分离。然而，混合和剪切的程度依赖于物料通过管道的流速以及管道长度。因此，油砂细粒尾矿的流体性质或流速的任何变化对混合与剪切以及最后的絮凝均有影响。因此，如果有一段开放管道，那么会难以控制絮凝，因为仅通过改变流速难以独立地控制剪切速率与滞留时间。CA专利申请第2,512,324号提出在尾矿作为流体转移到沉积区域期间(例如经由管道或导管将尾矿转移到沉积地点的同时)，向油砂细粒尾矿中添加水溶性聚合物。然而，由于尾矿物料通过管道的流速和流体性质发生变化，因此再次难以控制聚合物絮凝剂与尾矿的适当混合。美国公开第2013/0075340号揭露了一种对油砂尾矿进行絮凝和脱水的方法，所述方法包含：将油砂尾矿作为水性浆液添加到搅拌槽反应器中；向含有油砂尾矿的搅拌槽反应器中添加有效量的聚合物絮凝剂，如带电荷或不带电荷的聚丙烯酰胺；将絮凝剂和油砂尾矿动态混合足以形成凝胶样结构的时间段；使凝胶样结构在搅拌槽反应器中经受剪切条件，经受的时间段足以使凝胶样结构破碎而形成絮凝体且释放水；以及当絮凝的油砂细粒尾矿的最大屈服应力开始下降时，但在絮凝的油砂细粒尾矿的毛细抽吸时间开始从其最低点实质上增加之前，从搅拌槽反应器中移出絮凝的油砂细粒尾矿。虽然聚丙烯酰胺通常适用于尾矿固体的快速固结，但其对于细颗粒的絮凝具有高度的剂量敏感性且很难找到据以使大部分细颗粒絮凝的条件。因此，从PAM固结过程中回收的水通常品质较差且由于水中的细粒含量高，因此对于再循环来说可能不够好。另外，经PAM处理的尾矿对剪切敏感，因此将经处理的增稠尾矿运输到专门的处置区域(dedicateddisposalarea，DDA)和一般物料处理可变得进一步具有挑战性。或者，聚氧化乙烯(PEO)已知为尾矿絮凝剂，相较于PAM，聚氧化乙烯能够产生浊度更低的清液层，参见例如USP4,931,190；5,104,551；6,383,282；WO2011070218；Sharma,S.K.，Scheiner,B.J.，和Smelley,A.G.，(1992)，使用PEO对AlaskaPacer排出物进行脱水(DewateringofAlaskaPacerEffluentUsingPEO)，美国内政部矿务局(UnitedStatesDepartmentoftheInterior,BureauofMines)，调查报告9442；以及Sworska,A.，Laskowski,J.S.，和Cymerman,G.(2000)，合成原油细粒尾矿的絮凝第II部分：流体动力学条件的影响(FlocculationoftheSyncrudeFineTailingsPartII.EffectofHydrodynamicConditions)，《国际采矿工艺杂志(Int.J.Miner.Process)》，60，第153-161页。然而，由于PEO聚合物与粘土基浆液的高粘度导致混合和处理困难，因此尚未发现PEO聚合物在商业上广泛用于油砂尾矿处理。尽管存在很多方法和其中所用的聚合物絮凝剂，但仍然需要进一步改善物料悬浮液的沉降和固结以及进一步改善废弃固体悬浮液脱水的絮凝方法，所述废弃固体已经作为流体或浆液转移到沉降区域进行处置。具体地说，希望提供已转移到处置区域的废弃悬浮液(如油砂尾矿)的更有效处理，从而确保固体浓度提高及所释放的水澄清度改善，同时使剪切稳定性改善且使剂量耐受范围更宽。
技术实现思路
本专利技术是一种对油砂细粒尾矿进行絮凝和脱水的方法，所述方法包含以下步骤：i)使得油砂细粒尾矿的水性悬浮液在管线内流动通过管道，所述管道具有内径；ii)向油砂细粒尾矿的水性悬浮液中引入絮凝剂组合物，所述絮凝剂组合物包含聚(氧化乙烯)(共)聚合物，优选聚(氧化乙烯)均聚物、聚(氧化乙烯)共聚物，或其混合物；ⅲ)在不使用动态混合器(例如不存在移动部件，如输入额外能量t的旋转叶轮)、不输入能量的情况下，将絮凝剂组合物与油砂细粒尾矿水性悬浮液混合足以形成面团样物料的时间段；iv)经由管道将面团样物料引入管线内反应器中，其中管线内反应器的内径等于或小于管道内径的五倍；v)使面团样物料在管线内反应器内经受动态混合，经受的时间段足以破碎面团样物料以形成微絮体且释放水，其中所得絮凝油砂尾矿具有等于或小于1,000cP的粘度以及等于或小于300Pa的屈服应力，且所述微絮体具有1微米到500微米的平均尺寸；vi)使絮凝油砂细粒尾矿从管线内反应器流经管道或一或多个静态混合器或管道与一或多个静态混合器的组合；以及vii)进一步处理所絮凝的油砂细粒尾矿或使所絮凝的油砂细粒尾矿沉积。上文所述的本专利技术方法的一个实施例进一步包含以下步骤：viii)将絮凝的油砂细粒尾矿添加到至少一个离心机中以使絮凝的油砂细粒尾矿脱水且形成高含固量滤饼和低含固量离心分离液。上文所述的本专利技术方法的另一个实施例进一步包含以下步骤：viii)将絮凝的油砂细粒尾矿添加到增稠器中，以使絮凝的油砂细粒尾矿脱水且产生增稠的油砂细粒尾矿和澄清水。上文所述的本专利技术方法的另一个实施例进一步包含以下步骤：viii)将絮凝的油砂细粒尾矿添加到至少一个沉积槽中，如用于脱水的加速脱水槽。上文所述的本专利技术方法的另一个实施例进一步包含以下步骤：viii)将絮凝的油砂细粒尾矿在倾斜的沉积地点铺展成薄层。在上文所揭露的本专利技术方法的一个实施例中，聚合物絮凝剂是环氧乙烷与以下各物中的一或多种的聚(氧化乙烯)均聚物或聚(氧化乙烯)共聚物：表氯醇、环氧丙烷、环氧丁烷、氧化苯乙烯、环氧基官能化疏水性单体、缩水甘油醚官能化疏水性单体、硅烷官能化缩水甘油醚单体或硅氧烷官能化缩水甘油醚单体。在上文所揭露的本专利技术方法的一个实施例中，聚(氧化乙烯)(共)聚合物具有等于或大于本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于对聚合物絮凝剂和油砂细粒尾矿水性悬浮液的面团样混合物进行动态混合的管线内装置，其中一或多个连接到混合器轴杆(44)的转子(41)通过驱动机(43)旋转，所述转子配置于管线内反应器(40)中，所述面团样混合物通过第一管道(14)流入管线内反应器中且通过第二管道(17)离开管线内反应器，其中一或多个具有供所述混合器轴杆(44)穿过且不附接的定子轮轴(46)的固定定子(42)与所述一或多个转子(41)按交替方式配置。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.31 US 62/031358;2015.04.24 US 62/1522771.一种用于对聚合物絮凝剂和油砂细粒尾矿水性悬浮液的面团样混合物进行动态混合的管线内装置，其中一或多个连接到混合器轴杆(44)的转子(41)通过驱动机(43)旋转，所述转子配置于管线内反应器(40)中，所述面团样混合物通过第一管道(14)流入管线内反应器中且通过第二管道(17)离开管线内反应器，其中一或多个具有供所述混合器轴杆(44)穿过且不附接的定子轮轴(46)的固定定子(42)与所述一或多个转子(41)按交替方式配置。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述管线内反应器(40)具有内径，所述第一管道(14)具有内径，且所述管线内反应器(40)的所述内径等于或小于所述第一管道(14)的所述内径的五倍。3.根据权利要求1所述的装置，其特征是存在1到100个转子(41)并且独立于所述转子(41)数目，存在1到100个定子(42)。4.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述一或多个转子(41)由从轮轴(45)伸出的圆销、刀刃型刀片、方销或其组合组成。5.根据权利要求1所述的装置，其特征是一或多个定子(...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·A·吉利斯，J·S·摩尔，B·G·史密斯，M·D·克卢特，M·K·波因德克斯特，I·卡恩，
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
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。