【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
专利
本专利技术涉及一种处理水中矿物颗粒悬浮液的方法。更准确地说，本专利技术采用“原位”交联经聚合物处理的矿物固体(如存在于尾矿浆料中)的形式。
技术介绍
1、水中矿物颗粒的悬浮液，或尾矿浆料，也称为矿物浆料残余物，是具有分散的矿物颗粒固体的水性液体，并且包括所有类型的尾矿或废料。悬浮液是由矿石加工过程产生的。例如，它们是工业尾矿以及开采矿山如煤矿、钻石矿、磷酸盐矿、金属矿(氧化铝、铂、铁、金、铜、银等)产生的所有洗矿产物和废物。从油砂中提取沥青所产生的钻井泥浆或尾矿也可能产生悬浮液。这些悬浮液通常包含矿物颗粒如粘土、沉积物、沙子、金属氧化物，并且可能包含与水混合的油。
2、本专利技术特别致力于油砂尾矿的处理。
3、尾矿处理已成为一个技术、环境和公共政策问题。通常的做法是使用合成或天然聚合物(如凝结剂和絮凝剂)将固体从液体中分离。
4、长期以来，甚至现在，通过物理或化学矿石处理方法产生的矿物尾矿，一直以半液体形式储存在地面上的滞留泻湖、池塘、水坝或堤坝中。因此，这些大量储存的尾矿会造成真正的危险，特别是如果堤坝破裂的话。
5、因此，尾矿化学和机械处理的改进是一个需要解决的巨大挑战。
6、过去几十年来，人们进行了各种尝试来改进尾矿处理，以有效回收水并减少尾矿池的体积。基本上，已经开发出两种类型的方法处理尾矿并将固体从水中分离：物理处理和化学处理。
7、主要的物理处理方法包括离心、过滤、电泳和电凝。
8、另一方面，化学方法包括涉及添加化学物质(
9、聚合物处理尾矿的工艺效率受到聚合物处理(絮凝)的正面和负面影响。其优点已被充分记录，然而其负面影响是已知的，但并未得到广泛认识。此类问题与残留在水相中的絮凝固体和/或残留(未吸附)聚合物的物理和化学特性有关，并采取以下形式(没有特定顺序，也不是详尽的列表)：
10、-受阻碍的矿物固结的速度；
11、-降低的絮凝体密度；
12、-无效的细粒捕获；
13、-截然相反的性能响应(例如增稠器操作中的细粒捕获和固结固体)；
14、-降低的水力传导率；
15、-过滤性能较差/无效(例如过滤器堵塞、循环时间过长、滤饼薄、滤布释放不良)；
16、-对物理降解(破碎)敏感的絮凝体；
17、-絮凝体表面上/絮凝体表面中的聚合物会导致处理系统内产生不需要的物理特性(例如，屈服应力增加、孔隙率降低、承受负载时变形)。
18、在通过压力带式过滤处理煤尾矿时，阴离子聚合物和阳离子聚合物组合的使用已有充分记录。通常，它采用阴离子聚合物的形式来絮凝固体，并随后进行阳离子处理以改善待加工材料的过滤性能。化学添加的具体顺序并不固定，并且阳离子处理先于阴离子处理的情况并不罕见。在这种情况下，处理机制有显著不同。
19、阳离子预处理(凝结；矿物表面电荷减少)，以无机多价金属盐的形式(例如，fe3+、al3+、ca2+)或阳离子聚合物(例如聚dadmac、聚胺均聚物)使矿物表面的负电荷减少，提高其对絮凝剂吸附和絮凝的接受性。然而，此类处理并不能消除上述与絮凝基质相关的“问题”。
20、阳离子后处理可以用无机多价金属盐(例如，fe3+、al3+、ca2+、cr3+)或阳离子聚合物(例如dadmac、胺、mannich、aetac、dma-epi、metac的均聚物和基于丙烯酰胺的共聚物聚合物)。随着絮凝固体的表面被阴离子聚合物封闭/覆盖，引入的上述阳离子化学物质与吸附的聚合物链内的阴离子官能团发生反应，在可用的絮凝体之上、之内和之间产生不溶/有限溶解度的宏观结构。
21、关于使用阳离子化学品处理矿物浆料的历史文献经常被歪曲，将化学品定义为凝结剂，而其应用不会直接影响矿物表面电荷，并且反应机制不同(例如凝结相对于交联)。
技术实现思路
1、本专利技术涉及一种处理水中矿物颗粒悬浮液的方法。更准确地说，本专利技术采用“原位”交联经聚合物处理的矿物固体(如存在于尾矿浆料中)。本专利技术的方法为所有类型的尾矿处理提供了技术优势，如下文所述。
2、尾矿沉积(例如pass(永久水生储存系统)、深倾、水下)
3、絮凝尾矿自然地在处理过的材料(絮凝体)内部和表面保留大量的水。此类处理不能接受有效的压缩脱水(孔隙率降低、絮凝体变形等的作用，从而降低系统水力传导率)。原位交联的使用使得絮凝体表面上和絮凝体结构内的水溶性聚合物不溶(或溶解度有限，取决于所使用的聚合物离子度、交联剂官能度和剂量的组合)，导致在絮凝固体上、其内部和之间产生前面提到的“宏观结构”。所述结构以及与这种形式的聚合物相关的额外强度的顺序，产生了高度可压缩的多孔系统(“海绵状”)，其中负载导致立即且显著的水释放并改善细粒捕获，这是由交联絮凝体内部的颗粒固定引起的。反过来，这可以在更短的时间内显著减少沉积材料的体积；更快地将额外的水释放回工艺中，并显著改善经处理的系统内固体的固定(抵抗物理剪切力)。
4、所述工艺经常需要将经过聚合物处理的尾矿运输不同的距离，导致絮凝剂处理不理想(在浆料调节之下/之上)。用传统阴离子絮凝剂处理的浆料的原位交联，显著提高了经处理的材料的物理强度，降低了其对物理降解的敏感性，并在更广泛的操作条件下保持其有效性。除了强度之外，所产生的聚合物宏观结构还有益地改变了物理降解发生的方式。在传统阴离子絮凝的情况下，任何给定的絮凝体的形状和完整性都会导致不对称破碎，从而导致随后产生大范围的较小的骨料尺寸；这些反过来又阻碍了如固结、水力传导率、细粒释放到径流水中等工艺的效率。整个经处理的系统中存在的高强度、低溶解度结构，导致了“分形”的结构性质的形式。如前所述，这提供了更大的物理剪切阻力，但此外，当发生骨料破裂时，会产生更小的骨料，从而保持整体的物理性能。
5、离心
6、通常在离心机之前立即将聚合物施加到浆料中，其中固/液分离的条件极其苛刻且“短暂”，通常导致次优的聚合物/浆料调节以及相关的次优的离心机性能。人们普遍认为，在离心机之前最大限度地减少聚合物/浆料的接触时间，可以保持更大比例的潜在有效性。如前所述，原位交联剂的使用为经聚合物处理的浆料产生了许多有益的特性，这些特性得到改善：
7、-絮凝体对物理降解的抵抗力；
8、-絮凝体孔隙率；
9、-絮凝体密度；
10、-絮凝体压缩脱水；
11、-经处理的材料内的细粒遏制；
12、……
13、从而全面提高离心机性能。原位交联还通过将矿物表面上的水溶性阴离子聚合物转变为不溶性柔韧固体，消除了絮凝体的负面表面特性。
14、通过在工艺的早期阶段应用聚合物，可以优化聚合物/浆料调节，以便当发生原位交联时，最有效的预处理条件被“锁定”到浆料中，有利于后续的固/液分离工艺。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种原位交联来自矿物加工操作的经聚合物处理的矿物浆料残余物的方法，其中所述矿物浆料残余物包含具有分散的矿物颗粒固体的水性液体，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子水溶性聚合物是阴离子型的，并且所述离子交联剂是阳离子型的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子水溶性聚合物是阳离子型的，并且所述离子交联剂是阴离子型的。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤(c)：对步骤(b)中获得的原位交联矿物浆料残余物进行离心或加压过滤。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述矿物浆料残余物源自矿砂加工的尾矿。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述分散的矿物颗粒固体具有小于100μm的粒径，且其中优选至少80％的颗粒具有小于25μm的粒径。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述矿物浆料残余物的矿物颗粒固体含量为按重量计15％至80％，优选按重量计30％至70％。
8.根据权利要求1-7中任一项所
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中将所述离子水溶性聚合物与所述矿物浆料残余物组合，并且所述矿物浆料残余物中的矿物颗粒固体含量为50g/t至2000g/t。
10.根据权利要求1-2和4-9中任一项所述的方法，其中所述离子交联剂是阳离子型的，并且选自含有Fe3+、Al3+或Cr3+作为抗衡离子的水溶性无机化合物。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述离子交联剂与所述经处理的矿物浆料残余物组合，并且所述矿物浆料残余物中的矿物颗粒固体含量为50g/t至2000g/t。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中步骤(a)和步骤(b)之后的矿物浆料残余物的交联结构的特征在于形成宏观结构。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中步骤(a)和步骤(b)之后的矿物浆料残余物的交联结构的特征在于形成分形宏观结构。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中步骤(a)和步骤(b)之后的原位交联矿物浆料残余物的特征在于屈服应力为500Pa至5000Pa，所述屈服应力用SST流变仪在25℃下测量。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其中步骤(a)和步骤(b)之后的矿物浆料残余物的交联结构的特征在于抗絮凝性，使得平均絮凝体尺寸的最大值为150μm至350μm，所述平均絮凝体尺寸是通过配备直径19mm探头的聚焦光束反射测量仪(FBRM)在25℃、以320rpm混合的条件下实时测量的。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种原位交联来自矿物加工操作的经聚合物处理的矿物浆料残余物的方法，其中所述矿物浆料残余物包含具有分散的矿物颗粒固体的水性液体，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子水溶性聚合物是阴离子型的，并且所述离子交联剂是阳离子型的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子水溶性聚合物是阳离子型的，并且所述离子交联剂是阴离子型的。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤(c)：对步骤(b)中获得的原位交联矿物浆料残余物进行离心或加压过滤。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述矿物浆料残余物源自矿砂加工的尾矿。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述分散的矿物颗粒固体具有小于100μm的粒径，且其中优选至少80％的颗粒具有小于25μm的粒径。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述矿物浆料残余物的矿物颗粒固体含量为按重量计15％至80％，优选按重量计30％至70％。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述离子水溶性聚合物是通过至少一种非离子单体和至少一种阴离子单体聚合获得的合成离子水溶性聚合物，或者所述离子水溶性聚合物是通过至少一种非离子单体和至少一种阳离子单体聚合获得的合成离子型水溶性聚合物。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中将所...
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