用于處理固體顆粒在水中的懸浮液的組合物及使用所述組合物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于處理礦物顆粒（例如礦物尾礦）在水中的懸浮液的組合物及使用 所述組合物用于處理所述懸浮液的方法。
[0002] 在第一方面中，本發(fā)明設(shè)及用于處理礦物顆粒在水中的懸浮液的組合物，所述組 合物包含陰離子水溶性聚合物W及巧鹽和/或儀鹽。本發(fā)明的第二方面是使用所述組合物 用于處理所述懸浮液的方法，包括將所述組合物與所述懸浮液接觸。
[0003] 礦物顆粒在水中的懸浮液包括所有類(lèi)型的尾礦或廢料。所述懸浮液得自礦物礦石 工藝。例如，它們是工業(yè)尾礦和由開(kāi)采諸如煤礦、鉆石礦、憐酸鹽礦、金屬礦（氧化侶、銷(xiāo)、 鐵、金、銅、銀等）的礦得到的所有礦洗涂產(chǎn)物和廢棄產(chǎn)物。懸浮液也可得自鉆探泥漿或由 處理油砂而得的尾礦。運(yùn)些懸浮液通常包含諸如粘±、沉淀物、砂、金屬氧化物的礦物顆粒， 并且可含有與水混合的油。
[0004] 處理運(yùn)樣的尾礦和其它廢料已成為技術(shù)、環(huán)境和公共政策問(wèn)題。
[0005] 常見(jiàn)做法是，使用合成或天然聚合物（例如混凝劑和絮凝劑）W從液體中分離固 體。
[0006] 很長(zhǎng)一段時(shí)間，甚至現(xiàn)在，通過(guò)物理或化學(xué)的礦石處理方法生產(chǎn)的礦物尾礦都W 半液體形式存儲(chǔ)在地面上的滯留塘、池、巧或堤之中。因此，運(yùn)些大量存儲(chǔ)的尾礦造成了真 正的危險(xiǎn)，尤其是如果潰巧時(shí)。
[0007] 設(shè)及池塘和堤巧失事的事故在世界范圍內(nèi)皆有發(fā)生并且是不可預(yù)知的。
[0008] -歐洲（14% )是尾礦巧事故的第二世界區(qū)，僅落后于美國(guó)（43% )。
[0009] -所有的歐洲尾礦潰巧都發(fā)生在小于45米高的巧中，其中=分之一是在高度為20 米至30米的巧中。
[0010] -運(yùn)些事故大部分設(shè)及氣象原因（26%設(shè)及罕見(jiàn)的降雨并且3%設(shè)及雪）。由于地 震液化的事故占全球事故的14%。 W11]-超過(guò)85%的事故發(fā)生在活躍的尾礦巧，并且15%的事故設(shè)及廢棄巧。
[0012] 因此，改善尾礦的化學(xué)和機(jī)械處理是一個(gè)需要解決的重大挑戰(zhàn)。
[0013] 在過(guò)去幾十年里，為了有效地回收水W及減小尾礦池的體積，做出了各種嘗試來(lái) 增加尾礦的沉降速率。主要的物理處理包括離屯、、過(guò)濾、電泳和電凝。
[0014] 另一方面，化學(xué)方法正在興起。它們包括設(shè)及添加化學(xué)物質(zhì)的工藝，例如娃酸鋼、 有機(jī)絮凝劑、無(wú)機(jī)混凝劑、氧化劑和還原劑，W及最近的二氧化碳。
[0015]在 1979 年至 1980 年，AlsthomAtlantique和SNF(美國(guó)專(zhuān)利第 4, 347, 140 號(hào)）開(kāi) 發(fā)了多步絮凝體系（超級(jí)絮凝），專(zhuān)口設(shè)計(jì)用于處理來(lái)自佛羅里達(dá)州的憐酸鹽生產(chǎn)的粘± 塘。
[0016] 在1986年根據(jù)CA1,273, 888中描述的方法，隨后在1994年專(zhuān)利W0 96/05146中， 在2000年專(zhuān)利CA2, 407, 869中，W及在2004年專(zhuān)利CA2, 515, 581中，接連地研究了懸浮 液的處理。 陽(yáng)017] 在專(zhuān)利CA2 682 542中，該工藝設(shè)及添加通過(guò)共聚和/或支化改性的聚合物。也 已經(jīng)研究了具有疏水基團(tuán)的聚合物，其表現(xiàn)出一些改善。
[0018]例如文章"flocculationanddewateringofA化ertaoilsandstailings"(S. RamachandraRao)和"FlocculationoftheSyncrudefinetailings" (A.Sworska)中 描述了在添加絮凝劑前預(yù)處理具有多價(jià)陽(yáng)離子的尾礦。
[0019] 近來(lái)含有多價(jià)陽(yáng)離子混雜的有機(jī)-無(wú)機(jī)PAM受到特別關(guān)注。一個(gè)實(shí)例是由Xu及他 們實(shí)驗(yàn)室的同事開(kāi)發(fā)并發(fā)表于文章"Polymeraidsforsettlingandfiltrationofoil sandstailings"中的Al-PAM。盡管人們一直聲稱(chēng)運(yùn)些聚合物用于油砂成熟細(xì)尾礦（MFT) 處理是有前途的，但它們的制備、穩(wěn)定性和性能仍要在較大的規(guī)模上進(jìn)行驗(yàn)證。
[0020] 文章"EffectofmultivalentsaltsCalciumandAluminiumonthe flocculationofkaolinsuspensionwithanionicpolyacrylamide"(FeliciaF.Peng) 示出了Ca2嘴A13+對(duì)絮凝產(chǎn)生不利影響，運(yùn)意味著，使用多價(jià)離子并不能在任何情況下都改 善絮疑。
[0021]W0 2012/018514描述了用沸石和通過(guò)聚合二丙締酸巧得到的聚合物來(lái)分散并積 聚礦物泥漿組分的方法。該單體的聚合在技術(shù)上是困難的，并且絮凝效率不是最佳的。
[0022] 盡管研究在過(guò)去10年中有了巨大的進(jìn)步，但仍然需要開(kāi)發(fā)可W提高從尾礦釋放 的水的速度和量的新且簡(jiǎn)單的解決方案。也在尋求改善生產(chǎn)的尾礦的物理特性。由于簡(jiǎn)單 工藝與工業(yè)密切相關(guān)，本發(fā)明的目的仍是找尋簡(jiǎn)單的和工業(yè)的方法來(lái)改善尾礦的絮凝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0023] 由于水溶性聚合物W及巧鹽和/或儀鹽的特定組合，本發(fā)明通過(guò)提供用于改善固 體顆粒在水中的懸浮液解決了上述需求。本發(fā)明還設(shè)及使用所述組合物用于處理所述懸浮 液的方法，包括將所述組合物與所述懸浮液接觸。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，驚訝地發(fā)現(xiàn)，使用水溶性聚合物W及巧鹽和/或儀鹽的特定組合顯 著改善了尾礦處理的執(zhí)行，例如增稠器中的尾礦濃度，礦物顆粒在水中的懸浮液的絮凝、干 燥和固化階段，或處理過(guò)的尾礦的機(jī)械處理。
[00巧]所述組合物的使用增加了排水，尾礦的水釋放。運(yùn)也提高了所釋放的流體（也稱(chēng) 為液體）的澄清度，允許澄清的水被重新使用并使其可立即用于再循環(huán)至工廠。處理過(guò)的 懸浮液固化快得多，得到改善的干尾礦性能。運(yùn)也改善了濾餅強(qiáng)度。
[00%] 本發(fā)明的其它優(yōu)勢(shì)是：所述組合物易于輸送和/或處理和/或使用，所述方法易于 工業(yè)化。所有運(yùn)些特征對(duì)于需要簡(jiǎn)單的和經(jīng)濟(jì)上可行的解決方案的工業(yè)是非常有利的。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 本發(fā)明設(shè)及用于處理礦物顆粒的水懸浮液的組合物，所述組合物包含： 陽(yáng)02引-至少一種水溶性聚合物，
[0029]-至少一種巧鹽和/或儀鹽，
[0030] 其中所述組合物呈粉末形式。
[0031] 粉末形式包括處于具有可變形式（球形或非球形）和可變粒徑的顆粒的形式的固 體物質(zhì)的所有形式。根據(jù)本發(fā)明，所述組合物可包含不影響它的可操作性的低量濕度。
[0032] 已發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選水溶性聚合物W及巧鹽和/或儀鹽之間的特定的重量比W得到尾礦 的最佳絮凝。包括的重量比在99/1至20/80之間，優(yōu)選在90/10至30/70之間，更優(yōu)選在 80/20 至 40/60 之間。
[0033] 當(dāng)所述組合物相比于所述鹽含有過(guò)多聚合物時(shí)，絮凝的改善不那么顯著。然而，如 果巧鹽和/或儀鹽的含量過(guò)高，則絮凝的效率降低。
[0034] 優(yōu)選通過(guò)混合粉末形式的聚合物與粉末形式的鹽來(lái)制備所述組合物。
[0035] 巧鹽優(yōu)選地選自含有氯化巧、醋酸巧、硫酸巧、硝酸巧、氨氧化巧、碳酸巧或它們的 混合物的組。儀鹽優(yōu)選地選自含有氯化儀、醋酸儀、硫酸儀、硝酸儀、氨氧化儀、碳酸儀或它 們的混合物的組。可W使用巧鹽和儀鹽的混合物。
[0036] 已發(fā)現(xiàn)，巧鹽和儀鹽的來(lái)源的性質(zhì)對(duì)絮凝性能起重要作用。
[0037] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，巧鹽優(yōu)選為氯化巧、醋酸巧、硫酸巧、