用于处理固体颗粒在水中的悬浮液的组合物及使用所述组合物的方法技术

本发明专利技术涉及用于处理固体颗粒在水中的悬浮液的组合物及使用所述组合物的方法。用于处理矿物颗粒的水悬浮液的组合物包括至少一种水溶性聚合物和至少一种钙盐、镁盐或钙盐和镁盐两者。所述组合物呈粉末形式。

Composition for treating suspension of solid particles in water and method for using the composition

The invention relates to a composition for treating suspension of solid particles in water and a method for using the composition. Compositions for treating aqueous suspensions of mineral particles include at least one water-soluble polymer and at least one calcium salt, magnesium salt or calcium salt and magnesium salt. The composition is in powder form.

【技术实现步骤摘要】
用于处理固体颗粒在水中的悬浮液的组合物及使用所述组合物的方法分案说明本申请是申请日为2014年3月28日、国家申请号为201480010630.5、专利技术名称为“用于处理固体颗粒在水中的悬浮液的组合物及使用所述组合物的方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及用于处理矿物颗粒(例如矿物尾矿)在水中的悬浮液的组合物及使用所述组合物用于处理所述悬浮液的方法。在第一方面中，本专利技术涉及用于处理矿物颗粒在水中的悬浮液的组合物，所述组合物包含阴离子水溶性聚合物以及钙盐和/或镁盐。本专利技术的第二方面是使用所述组合物用于处理所述悬浮液的方法，包括将所述组合物与所述悬浮液接触。矿物颗粒在水中的悬浮液包括所有类型的尾矿或废料。所述悬浮液得自矿物矿石工艺。例如，它们是工业尾矿和由开采诸如煤矿、钻石矿、磷酸盐矿、金属矿(氧化铝、铂、铁、金、铜、银等)的矿得到的所有矿洗涤产物和废弃产物。悬浮液也可得自钻探泥浆或由处理油砂而得的尾矿。这些悬浮液通常包含诸如粘土、沉淀物、砂、金属氧化物的矿物颗粒，并且可含有与水混合的油。处理这样的尾矿和其它废料已成为技术、环境和公共政策问题。常见做法是，使用合成或天然聚合物(例如混凝剂和絮凝剂)以从液体中分离固体。很长一段时间，甚至现在，通过物理或化学的矿石处理方法生产的矿物尾矿都以半液体形式存储在地面上的滞留塘、池、坝或堤之中。因此，这些大量存储的尾矿造成了真正的危险，尤其是如果溃坝时。涉及池塘和堤坝失事的事故在世界范围内皆有发生并且是不可预知的。-欧洲(14％)是尾矿坝事故的第二世界区，仅落后于美国(43％)。-所有的欧洲尾矿溃坝都发生在小于45米高的坝中，其中三分之一是在高度为20米至30米的坝中。-这些事故大部分涉及气象原因(26％涉及罕见的降雨并且3％涉及雪)。由于地震液化的事故占全球事故的14％。-超过85％的事故发生在活跃的尾矿坝，并且15％的事故涉及废弃坝。因此，改善尾矿的化学和机械处理是一个需要解决的重大挑战。在过去几十年里，为了有效地回收水以及减小尾矿池的体积，做出了各种尝试来增加尾矿的沉降速率。主要的物理处理包括离心、过滤、电泳和电凝。另一方面，化学方法正在兴起。它们包括涉及添加化学物质的工艺，例如硅酸钠、有机絮凝剂、无机混凝剂、氧化剂和还原剂，以及最近的二氧化碳。在1979年至1980年，AlsthomAtlantique和SNF(美国专利第4,347,140号)开发了多步絮凝体系(超级絮凝)，专门设计用于处理来自佛罗里达州的磷酸盐生产的粘土塘。在1986年根据CA1,273,888中描述的方法，随后在1994年专利WO96/05146中，在2000年专利CA2,407,869中，以及在2004年专利CA2,515,581中，接连地研究了悬浮液的处理。在专利CA2682542中，该工艺涉及添加通过共聚和/或支化改性的聚合物。也已经研究了具有疏水基团的聚合物，其表现出一些改善。例如文章“flocculationanddewateringofAlbertaoilsandstailings”(S.RamachandraRao)和“FlocculationoftheSyncrudefinetailings”(A.Sworska)中描述了在添加絮凝剂前预处理具有多价阳离子的尾矿。近来含有多价阳离子混杂的有机-无机PAM受到特别关注。一个实例是由Xu及他们实验室的同事开发并发表于文章“Polymeraidsforsettlingandfiltrationofoilsandstailings”中的Al-PAM。尽管人们一直声称这些聚合物用于油砂成熟细尾矿(MFT)处理是有前途的，但它们的制备、稳定性和性能仍要在较大的规模上进行验证。文章“EffectofmultivalentsaltsCalciumandAluminiumontheflocculationofkaolinsuspensionwithanionicpolyacrylamide”(FeliciaF.Peng)示出了Ca2+和Al3+对絮凝产生不利影响，这意味着，使用多价离子并不能在任何情况下都改善絮凝。WO2012/018514描述了用沸石和通过聚合二丙烯酸钙得到的聚合物来分散并积聚矿物泥浆组分的方法。该单体的聚合在技术上是困难的，并且絮凝效率不是最佳的。尽管研究在过去10年中有了巨大的进步，但仍然需要开发可以提高从尾矿释放的水的速度和量的新且简单的解决方案。也在寻求改善生产的尾矿的物理特性。由于简单工艺与工业密切相关，本专利技术的目的仍是找寻简单的和工业的方法来改善尾矿的絮凝。
技术实现思路
由于水溶性聚合物以及钙盐和/或镁盐的特定组合，本专利技术通过提供用于改善固体颗粒在水中的悬浮液解决了上述需求。本专利技术还涉及使用所述组合物用于处理所述悬浮液的方法，包括将所述组合物与所述悬浮液接触。根据本专利技术，惊讶地发现，使用水溶性聚合物以及钙盐和/或镁盐的特定组合显著改善了尾矿处理的执行，例如增稠器中的尾矿浓度，矿物颗粒在水中的悬浮液的絮凝、干燥和固化阶段，或处理过的尾矿的机械处理。所述组合物的使用增加了排水，尾矿的水释放。这也提高了所释放的流体(也称为液体)的澄清度，允许澄清的水被重新使用并使其可立即用于再循环至工厂。处理过的悬浮液固化快得多，得到改善的干尾矿性能。这也改善了滤饼强度。本专利技术的其它优势是：所述组合物易于输送和/或处理和/或使用，所述方法易于工业化。所有这些特征对于需要简单的和经济上可行的解决方案的工业是非常有利的。具体实施方式本专利技术涉及用于处理矿物颗粒的水悬浮液的组合物，所述组合物包含：-至少一种水溶性聚合物，-至少一种钙盐和/或镁盐，其中所述组合物呈粉末形式。粉末形式包括处于具有可变形式(球形或非球形)和可变粒径的颗粒的形式的固体物质的所有形式。根据本专利技术，所述组合物可包含不影响它的可操作性的低量湿度。已发现，优选水溶性聚合物以及钙盐和/或镁盐之间的特定的重量比以得到尾矿的最佳絮凝。包括的重量比在99/1至20/80之间，优选在90/10至30/70之间，更优选在80/20至40/60之间。当所述组合物相比于所述盐含有过多聚合物时，絮凝的改善不那么显著。然而，如果钙盐和/或镁盐的含量过高，则絮凝的效率降低。优选通过混合粉末形式的聚合物与粉末形式的盐来制备所述组合物。钙盐优选地选自含有氯化钙、醋酸钙、硫酸钙、硝酸钙、氢氧化钙、碳酸钙或它们的混合物的组。镁盐优选地选自含有氯化镁、醋酸镁、硫酸镁、硝酸镁、氢氧化镁、碳酸镁或它们的混合物的组。可以使用钙盐和镁盐的混合物。已发现，钙盐和镁盐的来源的性质对絮凝性能起重要作用。在一个优选的实施方式中，钙盐优选为氯化钙、醋酸钙、硫酸钙、硝酸钙或它们的混合物。更优选地，钙盐为氯化钙或醋酸钙或它们的混合物。在另一个实施方式中，镁盐优选为氯化镁、醋酸镁、硫酸镁或它们的混合物。更优选地，镁盐为氯化镁或醋酸镁或它们的混合物。所述组合物还可含有一价盐，例如氯化钠。在这种情况下，二价阳离子和一价阳离子的摩尔比优选为0.1至40，更优选为0.2至10，更优选为0.5至5。在一个优选的实施方式中，本专利技术的组合物不含有三价阳离子，如Al3+。所述聚合物在这种三价阳离子的存在下倾向于沉淀，导致对絮凝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于处理矿物颗粒的水悬浮液的组合物，所述组合物包含：‑至少一种水溶性聚合物，‑至少一种钙盐和/或镁盐，其中所述组合物呈粉末形式。

【技术特征摘要】
2013.04.25 US 13/870,7461.用于处理矿物颗粒的水悬浮液的组合物，所述组合物包含：-至少一种水溶性聚合物，-至少一种钙盐和/或镁盐，其中所述组合物呈粉末形式。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，包括的所述水溶性聚合物与所述钙盐和/或镁盐之间的比率在99/1至20/80之间，优选在90/10至30/70之间，且更优选在80/20至40/60之间。3.根据权利要求1所述的组合物，其中钙盐和/或镁盐选自含有氯化钙、醋酸钙、硫酸钙、硝酸钙、氢氧化钙、碳酸钙、氯化镁、醋酸镁、硫酸镁、硝酸镁、氢氧化镁、碳酸镁或它们的混合物的组。4.根据权利要求1所述的组合物，其中盐选自包含氯化钙、醋酸钙、氯化镁、醋酸镁或它们的混合物的组。5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种水溶性聚合物为通过聚合至少一种非离子单体和至少一种阴离子单体而得到的合成聚合物，所述至少一种非离子单体选自包含丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺的N-单衍生物、甲基丙烯酰胺的N-单衍生物、丙烯酰胺的N,N衍生物、甲基丙烯酰胺的N,N衍生物、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的组，所述至少一种阴离子单体选自包含具有羧酸官能团及其盐的单体；具有磺酸官能团及其盐的单体；具有膦酸官能团及其盐的单体的组。6.根据权利要求5所述的组合物，其中非离子单体为丙烯酰胺，并且阴离子单体为丙烯酸或丙烯酰胺叔丁基磺酸(ATBS)以及它们的盐。7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种水溶性聚合物为通过聚合至少一种非离子单体和至少一种阴离子单体以及至少一种阳离子单体，和/或含量范围在0.001mol％和1mol％之间的至少一种具有疏水特性的单体和/或N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和/或丙烯酰吗啉(ACMO)而得到的合成聚合物。8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种水溶性聚合物具有优选范围为10mol％至55mol％、且优选20mol％至50mol％的阴离子度以及5百万道尔顿和4...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞德里克·法韦罗，摩根·蒂佐蒂，特龙·当武，
申请(专利权)人：SPCM股份公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR