本申請是申請?zhí)枮?01380042268.5、申請日為2013年6月21日、發(fā)明名稱為“提高的用于使稠細(xì)粒尾礦脫水的技術(shù)”的專利申請的分案申請。

本發(fā)明涉及脫水稠細(xì)粒尾礦(thickfinetailings)的領(lǐng)域。

發(fā)明背景

通常將得自采礦作業(yè)(如油砂開采)的尾礦放置在專門處理池中，以進(jìn)行沉降。

在尾礦池中細(xì)固體從水中沉降是相對慢的過程。已開發(fā)了某些技術(shù)用于脫水細(xì)粒尾礦。細(xì)粒尾礦的脫水可以包括使細(xì)粒尾礦與絮凝劑接觸，然后使絮凝的細(xì)粒尾礦沉積在沉積區(qū)域中，在沉積區(qū)域中沉積的物質(zhì)可以釋放水，并且最終干燥。在脫水稠細(xì)粒尾礦的情況中，存在許多涉及稠細(xì)粒尾礦本身的性質(zhì)的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

以下描述了用于提高稠細(xì)粒尾礦的脫水的各種技術(shù)。

在一些實施方式中，提供了用于處理油砂成熟細(xì)粒尾礦(mft)的方法，包括：

預(yù)剪切稀化所述mft以產(chǎn)生剪切稀化的mft流體；

將絮凝劑混合到所述剪切稀化的mft流體中從而產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物；和

將所述混合物脫水以使得水與所述絮凝物分離。

在一些實施方式中，實施所述預(yù)剪切稀化以便降低絮凝劑劑量。

在一些實施方式中，實施所述預(yù)剪切稀化以便增加水從所述混合物中的釋放。

在一些實施方式中，所述方法還包括：監(jiān)測所述剪切稀化的mft的粘度或屈服應(yīng)力；和根據(jù)所測量的粘度或屈服應(yīng)力調(diào)節(jié)所述絮凝劑的劑量。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化至少施加了等同于約360s^-1的剪切速率70分鐘的剪切。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化至少施加了等同于約400s^-1的剪切速率2小時的剪切。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化至少部分地通過至少一個高剪切混合器或超高剪切混合器實施。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化至少部分地通過管路混合器(in-linemixer)或罐式混合器或它們的組合實施。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化至少部分地通過管線輸送所述mft來實施。

在一些實施方式中，實施所述預(yù)剪切稀化，緊接著進(jìn)行將所述絮凝劑混合進(jìn)入所述剪切稀化的mft的步驟。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化足以使所述mft的屈服應(yīng)力降低至低于約20pa。在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化足以使所述mft的屈服應(yīng)力降低至低于約10pa。在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化足以使所述mft的屈服應(yīng)力降低至低于約5pa。在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化足以使所述mft的屈服應(yīng)力降低至低于約2pa。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化足以使所述mft的屈服應(yīng)力降低至少50％。在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化足以使所述mft的屈服應(yīng)力降低至少70％。在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化足以使所述mft的屈服應(yīng)力降低至少90％。

在一些實施方式中，所述方法還包括從尾礦池中回收所述mft。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

在一些實施方式中，提供了用于處理油砂成熟細(xì)粒尾礦(mft)的系統(tǒng)，包括：

用于從尾礦池中回收mft的回收組件；

用于提供mft流體流的流體輸送組件；

用于剪切稀化所述mft流體流以產(chǎn)生剪切稀化的mft流體的預(yù)剪切設(shè)備；

用于將絮凝劑混合到所述剪切稀化的mft流體中從而產(chǎn)生混合物的混合器；和

用于接收所述混合物和使水與絮凝的尾礦固體分離的脫水單元。

在一些實施方式中，設(shè)置和操作所述預(yù)剪切設(shè)備以使得能夠?qū)崿F(xiàn)足以降低絮凝劑劑量的剪切稀化。

在一些實施方式中，設(shè)置和操作所述預(yù)剪切設(shè)備以使得能夠?qū)崿F(xiàn)足以增加水從所述混合物中的釋放的剪切稀化。

在一些實施方式中，所述系統(tǒng)還包括：用于監(jiān)測所述剪切稀化的mft的粘度或屈服應(yīng)力的監(jiān)測設(shè)備；和用于根據(jù)所測量的粘度或屈服應(yīng)力調(diào)節(jié)所述絮凝劑劑量的控制器。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切設(shè)備包括至少一個高剪切混合器或至少一個超高剪切混合器。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切設(shè)備包括至少一個管路混合器或至少一個罐式混合器或它們的組合。

在一些實施方式中，所述脫水單元包括用于接收所述混合物、容許形成絮凝的尾礦沉積物和從所述絮凝的尾礦沉積物中釋放水的沉積地點。

在一些實施方式中，提供了用于處理具有至少2pa的屈服應(yīng)力和觸變行為的細(xì)粒尾礦的方法，包括：

預(yù)剪切稀化所述細(xì)粒尾礦以產(chǎn)生剪切稀化的尾礦流體；

將絮凝劑混合進(jìn)入所述剪切稀化的尾礦流體從而產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

在一些實施方式中，所述細(xì)粒尾礦包括成熟細(xì)粒尾礦(mft)。

在一些實施方式中，所述細(xì)粒尾礦包括油砂mft。

在一些實施方式中，所述細(xì)粒尾礦包括得自油砂提取操作的尾礦。

在一些實施方式中，所述細(xì)粒尾礦包括稠細(xì)粒尾礦。

在一些實施方式中，所述脫水步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積和使所述混合物釋放水和干燥。

在一些實施方式中，提供了在使稠細(xì)粒尾礦絮凝和脫水中降低絮凝劑劑量的方法，包括在所述細(xì)粒尾礦與所述絮凝劑混合之前對所述細(xì)粒尾礦施加足夠的剪切稀化以降低劑量。

在一些實施方式中，提供了增加水從絮凝的稠細(xì)粒尾礦中的釋放的方法，包括在所述細(xì)粒尾礦與所述絮凝劑混合之前對所述稠細(xì)粒尾礦施加足夠的剪切稀化以增加水釋放。

所述方法可以包括如在本申請所討論的其它實施方式中所述的一個或多個特征。

在一些實施方式中，提供了用于處理稠細(xì)粒尾礦的方法，其包括：

預(yù)剪切稀化所述稠細(xì)粒尾礦以產(chǎn)生剪切稀化的稠細(xì)粒尾礦流體；

將絮凝劑混合到所述剪切稀化的稠細(xì)粒尾礦流體中從而產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

在一些實施方式中，實施所述預(yù)剪切稀化以便降低絮凝劑劑量。

在一些實施方式中，實施所述預(yù)剪切稀化以便增加水從所述混合物中的釋放。

在一些實施方式中，所述方法還包括：監(jiān)測所述剪切稀化的稠細(xì)粒尾礦流體的粘度或屈服應(yīng)力；和根據(jù)所測量的粘度或屈服應(yīng)力調(diào)節(jié)所述絮凝劑的劑量。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化至少施加了等同于約360s^-1的剪切速率70分鐘的剪切。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化至少施加了等同于約400s^-1的剪切速率2小時的剪切。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化至少部分地通過至少一個高剪切混合器或超高剪切混合器實施。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化至少部分地通過管路混合器或罐式混合器或它們的組合實施。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化至少部分地通過管線輸送所述稠細(xì)粒尾礦來實施。

在一些實施方式中，實施所述預(yù)剪切稀化，緊接著進(jìn)行將所述絮凝劑混合到所述剪切稀化的稠細(xì)粒尾礦中的步驟。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化足以使所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力降低至低于約20pa。在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化足以使所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力降低至低于約10pa。在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化足以使所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力降低至低于約5pa。在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化足以使所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力降低至低于約2pa。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化足以使所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力降低至少50％。在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化足以使所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力降低至少70％。在一些實施方式中，所述預(yù)剪切稀化足以使所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力降低至少90％。

在一些實施方式中，所述方法包括從尾礦池中回收所述稠細(xì)粒尾礦。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

在一些實施方式中，提供了用于處理稠細(xì)粒尾礦的系統(tǒng)，包括：

用于從尾礦池中回收稠細(xì)粒尾礦的回收組件；

用于提供稠細(xì)粒尾礦流體流的流體輸送組件；

用于剪切稀化所述稠細(xì)粒尾礦流體流以產(chǎn)生剪切稀化的流體的預(yù)剪切設(shè)備；

用于將絮凝劑混合到所述剪切稀化的流體中從而產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物的混合器；和

用于接收所述混合物和使水與絮凝的尾礦固體分離的脫水單元。

在一些實施方式中，設(shè)置和操作所述預(yù)剪切設(shè)備以使得能夠?qū)崿F(xiàn)足以降低絮凝劑劑量的剪切稀化。

在一些實施方式中，設(shè)置和操作所述預(yù)剪切設(shè)備以使得能夠?qū)崿F(xiàn)足以增加水從所述混合物中的釋放的剪切稀化。

在一些實施方式中，所述系統(tǒng)還具有用于監(jiān)測所述剪切稀化的稠細(xì)粒尾礦流體的粘度或屈服應(yīng)力的監(jiān)測設(shè)備；和用于根據(jù)所測量的粘度或屈服應(yīng)力調(diào)節(jié)所述絮凝劑劑量的控制器。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切設(shè)備包括至少一個高剪切混合器或至少一個超高剪切混合器。

在一些實施方式中，所述預(yù)剪切設(shè)備包括至少一個管路混合器或至少一個罐式混合器或它們的組合。

在一些實施方式中，所述脫水單元包括用于接收所述混合物、容許形成絮凝的尾礦沉積物和從所述絮凝的尾礦沉積物中釋放水的沉積地點。

在一些實施方式中，提供了用于處理油砂成熟細(xì)粒尾礦(mft)的方法，包括：

稀化所述mft以產(chǎn)生具有降低的屈服應(yīng)力的稀化的mft流體；

將絮凝劑混合到所述稀化的mft流體中從而產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

在一些實施方式中，所述稀化包括機械剪切所述mft。

在一些實施方式中，所述稀化包括將化學(xué)添加劑引入到所述mft中。

在一些實施方式中，所述稀化包括減少或除去在所述mft中的游離二價陽離子。在一些實施方式中，所述二價陽離子包括鈣離子。在一些實施方式中，所述稀化包括增加與所述mft中的粘土片締合的鈣陽離子。

在一些實施方式中，所述方法還包括將一定量的鈣陽離子添加到所述mft中并且提供足夠的時間使所述鈣陽離子與mft中的粘土片締合。

在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

在一些實施方式中，所述方法包括從尾礦池中回收所述mft。

在一些實施方式中，提供了用于處理稠細(xì)粒尾礦的方法，包括：

稀化所述稠細(xì)粒尾礦以產(chǎn)生具有降低的屈服應(yīng)力的稀化的流體；

將絮凝劑混合到所述稀化的流體中從而產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

在一些實施方式中，提供了用于處理油砂成熟細(xì)粒尾礦(mft)的方法，包括：

將所述mft控制在瀝青含量低于5wt％，基于總固體，以提供低瀝青含量的mft；

混合絮凝劑和所述低瀝青含量mft，以產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

在一些實施方式中，控制所述mft的步驟包括從所述mft中除去殘留的瀝青，從而以瀝青含量低于5wt％的貧瀝青mft的形式提供低瀝青含量的mft，基于總固體。

在一些實施方式中，所述除去殘留的瀝青的步驟包括進(jìn)行浮選。

在一些實施方式中，所述除去殘留的瀝青的步驟還包括：預(yù)剪切所述mft以產(chǎn)生具有降低的屈服應(yīng)力的預(yù)剪切mft；和使所述預(yù)剪切的mft經(jīng)受分離階段以從所述mft中除去瀝青。

在一些實施方式中，所述分離階段包括：將所述預(yù)剪切的mft供給到分離容器中；回收富含瀝青的溢流；和將所述貧瀝青mft作為底流移出。

在一些實施方式中，所述控制mft的步驟包括選擇所述待處理的mft具有低于5wt％的瀝青含量，基于總固體。

在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

在一些實施方式中，實施所述控制mft的步驟，以使得對于粘土與水之比(cwr)為至少0.4的mft而言所述瀝青含量低于2wt％，基于總固體，或者對于cwr為0.2-0.35的mft而言所述瀝青含量低于4wt％，基于總固體。

在一些實施方式中，所述方法還包括監(jiān)測在所述mft中的瀝青含量和cwr；和基于所測量的瀝青含量和cwr調(diào)節(jié)對所述瀝青含量的控制。

在一些實施方式中，實施所述控制mft的步驟，以使得所述mft的瀝青含量低于閾值，從而能夠?qū)崿F(xiàn)水凈釋放率(nwr)為至少15％。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

在一些實施方式中，提供了用于增加水從絮凝的稠細(xì)粒尾礦中釋放的方法，包括在混合絮凝劑與所述稠細(xì)粒尾礦和使所述絮凝的稠細(xì)粒尾礦經(jīng)受脫水之前，降低在所述稠細(xì)粒尾礦中的瀝青含量。

在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

在一些實施方式中，提供了用于處理包含烴的稠細(xì)粒尾礦的方法，包括：

從所述稠細(xì)粒尾礦中除去一定量的烴，以提供烴含量低于5wt％的貧烴尾礦，基于總固體；

將絮凝劑混合到所述貧烴尾礦中，以產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

在一些實施方式中，所述烴包含重?zé)N。在一些實施方式中，所述烴包含瀝青。

在一些實施方式中，所述除去烴的步驟包括進(jìn)行浮選。

在一些實施方式中，所述除去烴的步驟包括：預(yù)剪切所述稠細(xì)粒尾礦，以產(chǎn)生具有降低的屈服應(yīng)力的預(yù)剪切細(xì)粒尾礦；和使所述預(yù)剪切細(xì)粒尾礦經(jīng)受分離階段，以從所述細(xì)粒尾礦中除去烴。

在一些實施方式中，所述分離階段包括：將所述預(yù)剪切的細(xì)粒尾礦供給到分離容器中；回收富含烴的溢流；和將所述貧烴細(xì)粒尾礦作為底流移出。

在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

在一些實施方式中，實施所述除去烴的步驟，以使得對于cwr為至少0.4的稠細(xì)粒尾礦而言所述烴含量低于2wt％，基于總固體，或者對于cwr為0.2-0.35的稠細(xì)粒尾礦而言所述烴含量低于4wt％，基于總固體。

在一些實施方式中，所述方法包括監(jiān)測在所述稠細(xì)粒尾礦中的烴含量和cwr；和基于所測量的烴含量和cwr調(diào)節(jié)對烴含量的控制。

在一些實施方式中，所述稠細(xì)粒尾礦的烴含量低于使得水凈釋放率(nwr)為至少15％的閾值。

在一些實施方式中，提供了用于增加水從絮凝的稠細(xì)粒尾礦中釋放的方法，包括在混合絮凝劑與所述細(xì)粒尾礦和使所述絮凝的稠細(xì)粒尾礦經(jīng)受脫水之前，降低在所述細(xì)粒尾礦中的烴含量。

在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

在一些實施方式中，提供了用于處理油砂成熟細(xì)粒尾礦(mft)的方法，包括：

測定所述mft的粘土含量；

根據(jù)所述mft的粘土含量投配絮凝劑并且混合所述絮凝劑和所述mft，以產(chǎn)生混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

在一些實施方式中，所述粘土含量為高于80％，基于總固體。

在一些實施方式中，所述mft具有0.2-0.4的粘土與水之比(cwr)和低于1的砂與細(xì)粒之比(sfr)。

在一些實施方式中，所述測定mft的粘土含量的步驟包括進(jìn)行亞甲基藍(lán)測試或使用基于所述mft的粘度測量的估計值。

在一些實施方式中，所述方法還包括在所述測定粘土含量的步驟之前預(yù)剪切所述mft，以產(chǎn)生預(yù)剪切的mft。

在一些實施方式中，所述測定mft的粘土含量的步驟包括使用基于所述預(yù)剪切的mft的粘度測量的估計值。

在一些實施方式中，所述方法包括根據(jù)所測定的粘土含量調(diào)節(jié)絮凝劑的投配劑量。

在一些實施方式中，提供了用于處理稠細(xì)粒尾礦的方法，包括：

測定所述稠細(xì)粒尾礦的粘土含量；

根據(jù)所述稠細(xì)粒尾礦的粘土含量投配絮凝劑并且將所述絮凝劑混合到所述稠細(xì)粒尾礦中，以產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

在一些實施方式中，所述粘土含量為高于80％，基于總固體。

在一些實施方式中，所述稠細(xì)粒尾礦具有0.2-0.4的粘土與水之比(cwr)和低于1的砂與細(xì)粒之比(sfr)。

在一些實施方式中，所述測定稠細(xì)粒尾礦的粘土含量的步驟包括進(jìn)行亞甲基藍(lán)測試或使用基于所述稠細(xì)粒尾礦的粘度測量的估計值。

在一些實施方式中，所述方法還包括在測定粘土含量的步驟之前預(yù)剪切所述稠細(xì)粒尾礦，以產(chǎn)生預(yù)剪切的細(xì)粒尾礦。

在一些實施方式中，所述測定稠細(xì)粒尾礦的粘土含量的步驟包括使用基于所述預(yù)剪切的稠細(xì)粒尾礦的粘度測量的估計值。

在一些實施方式中，所述方法還包括根據(jù)所測定的粘土含量調(diào)節(jié)絮凝劑的投配劑量。

在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

在一些實施方式中，提供了用于處理稠細(xì)粒尾礦的方法，包括：

提供所述稠細(xì)粒尾礦的砂與細(xì)粒之比(sfr)低于1；

將絮凝劑混合到所述稠細(xì)粒尾礦中，以產(chǎn)生混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

在一些實施方式中，所述方法包括提供低于0.5的稠細(xì)粒尾礦的砂與細(xì)粒之比(sfr)。

在一些實施方式中，所述方法包括提供0.2-0.4的稠細(xì)粒尾礦的粘土與水之比(cwr)。

在一些實施方式中，所述方法包括將混凝劑添加到稠細(xì)粒尾礦中以降低sfr。

在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

在一些實施方式中，所述稠細(xì)粒尾礦包括成熟細(xì)粒尾礦(mft)。在一些實施方式中，所述稠細(xì)粒尾礦包括得自油砂提取操作的尾礦。

在一些實施方式中，提供了用于處理稠細(xì)粒尾礦的方法，包括：

將砂和鈣共同添加到所述稠細(xì)粒尾礦中；

將絮凝劑混合到所述稠細(xì)粒尾礦中，以產(chǎn)生混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

在一些實施方式中，所述共同添加砂和鈣的步驟包括同時添加砂和鈣。

在一些實施方式中，所述共同添加砂和鈣的步驟包括在混合所述絮凝劑之前在不同的時間添加砂和鈣。

在一些實施方式中，所述砂的添加提供了砂與細(xì)粒之比(sfr)為至少0.5的稠細(xì)粒尾礦。

在一些實施方式中，所述砂的添加提供了砂與細(xì)粒之比(sfr)為0.5至2的稠細(xì)粒尾礦。

在一些實施方式中，所述砂的添加提供了砂與細(xì)粒之比(sfr)為1至2的稠細(xì)粒尾礦。

在一些實施方式中，將每克粘土至少0.006克的鈣添加到所述稠細(xì)粒尾礦中。

在一些實施方式中，在將所述絮凝劑混合到所述稠細(xì)粒尾礦中之前將鈣添加到所述稠細(xì)粒尾礦中，反應(yīng)時間為至少12小時。

在一些實施方式中，以石膏形式添加鈣。

在一些實施方式中，以含砂的尾礦流的形式添加砂。

在一些實施方式中，所述稠細(xì)粒尾礦包括成熟細(xì)粒尾礦(mft)。在一些實施方式中，所述稠細(xì)粒尾礦包括得自油砂提取操作的尾礦。

在一些實施方式中，提供了增加水從絮凝的稠細(xì)粒尾礦中的釋放的方法，包括在將絮凝劑混合到所述稠細(xì)粒尾礦中和使絮凝的稠細(xì)粒尾礦經(jīng)受脫水之前，提供具有足夠的砂和鈣含量的稠細(xì)粒尾礦。

在一些實施方式中，通過將砂和鈣添加到從尾礦池中回收的所述稠細(xì)粒尾礦中，來提供砂和鈣的含量。

在一些實施方式中，通過從具有所述砂和鈣含量的尾礦池中的位置回收所述稠細(xì)粒尾礦，來提供砂和鈣的含量。

在一些實施方式中，所述稠細(xì)粒尾礦包括成熟細(xì)粒尾礦(mft)。在一些實施方式中，所述稠細(xì)粒尾礦包括得自油砂提取操作的尾礦。

在一些實施方式中，提供了用于處理稠細(xì)粒尾礦的方法，包括：

在絮凝之前將鈣以一定量添加到所述稠細(xì)粒尾礦中并且進(jìn)行足夠的反應(yīng)時間，以使鈣與所述稠細(xì)粒尾礦中的粘土片締合；

將絮凝劑混合到所述稠細(xì)粒尾礦中，以產(chǎn)生混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

在一些實施方式中，在絮凝之前，將鈣以一定量添加到所述稠細(xì)粒尾礦中并且進(jìn)行足夠的反應(yīng)時間，以使釋放的水能夠比不添加鈣時澄清。

在一些實施方式中，在絮凝之前，將鈣以一定量添加到所述稠細(xì)粒尾礦中并且進(jìn)行足夠的反應(yīng)時間，以使得能夠相較于不添加鈣時增加水的釋放。

在一些實施方式中，在絮凝之前，將鈣以一定量添加到所述稠細(xì)粒尾礦中并且進(jìn)行足夠的反應(yīng)時間，以使得能夠相較于不添加鈣時降低絮凝劑劑量。

在一些實施方式中，將鈣以一定量添加到所述稠細(xì)粒尾礦中并且進(jìn)行足夠的反應(yīng)時間，以最小化在所述稠細(xì)粒尾礦的間隙水中的游離鈣陽離子。

在一些實施方式中，將鈣以一定量添加到所述稠細(xì)粒尾礦中并且進(jìn)行足夠的反應(yīng)時間，以避免所述絮凝劑的沉淀。

在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

在一些實施方式中，鈣的添加量為20ppm至2000ppm。在一些實施方式中，鈣的添加量為40ppm至1000ppm。在一些實施方式中，鈣的添加量為60ppm至500ppm。在一些實施方式中，鈣的添加量為100ppm至200ppm。

在一些實施方式中，在絮凝之前添加鈣，且進(jìn)行至少12小時的充足反應(yīng)時間。在一些實施方式中，在絮凝之前添加鈣，且進(jìn)行至少24小時的充足反應(yīng)時間。在一些實施方式中，在絮凝之前添加鈣，且進(jìn)行至少2天的充足反應(yīng)時間。在一些實施方式中，在絮凝之前添加鈣，且進(jìn)行至少2周的充足反應(yīng)時間。

在一些實施方式中，以石膏形式添加鈣。

在一些實施方式中，以具有高于所述稠細(xì)粒尾礦的鈣水平的尾礦流的形式添加鈣。

在一些實施方式中，所述稠細(xì)粒尾礦包括成熟細(xì)粒尾礦(mft)。在一些實施方式中，所述稠細(xì)粒尾礦包括得自油砂提取操作的尾礦。

在一些實施方式中，存在用于處理稠細(xì)粒尾礦的方法，其包括：

測繪含有稠細(xì)粒尾礦的尾礦池，以識別具有測定的粘土與水之比(cwr)、砂與細(xì)粒之比(sfr)、鈣含量、重?zé)N或瀝青含量、水含量、屈服應(yīng)力和/或粘土含量的多個池位置；

從所述池位置之一回收稠細(xì)粒尾礦，以產(chǎn)生具有測定性質(zhì)的稠細(xì)粒尾礦流；

基于所測定的性質(zhì)用脫水化學(xué)品處理所述稠細(xì)粒尾礦流，以產(chǎn)生混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

在一些實施方式中，所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

在一些實施方式中，所述方法還包括從池位置回收所述稠細(xì)粒尾礦，所述池位置具有的深度使得所述稠細(xì)粒尾礦具有0.2-0.4的cwr和低于1的sfr。

在一些實施方式中，所述方法還包括從池位置回收所述稠細(xì)粒尾礦，使得所述稠細(xì)粒尾礦的烴或瀝青含量低于5wt％。

在一些實施方式中，所述方法還包括從池位置回收所述稠細(xì)粒尾礦，使得所述稠細(xì)粒尾礦的鈣含量足以提高釋放的水的澄清度和/或增加水的釋放。

在一些實施方式中，所述方法還包括從池位置回收所述稠細(xì)粒尾礦，以使得所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力低于20pa。

在一些實施方式中，所述方法還包括從池位置回收所述稠細(xì)粒尾礦，以使得所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力低于15pa。

在一些實施方式中，所述方法還包括從池位置回收所述稠細(xì)粒尾礦，以使得所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力低于10pa。

在一些實施方式中，所述方法還包括從池位置回收所述稠細(xì)粒尾礦，以使得所述稠細(xì)粒尾礦具有基本上恒定的cwr，并且基于所述cwr投配所述脫水化學(xué)品。

在一些實施方式中，所述測繪包括從所述多個池位置獲得多個樣品，測量所述樣品的性質(zhì)，并且對每一個所述池位置記錄所述性質(zhì)。

在一些實施方式中，所述測繪包括監(jiān)測供給到所述尾礦池中的新尾礦的組成和流速。

在一些實施方式中，所述測繪包括在三個維度上測定池位置。

在一些實施方式中，所述方法還包括測繪多個尾礦池和在不同的含有稠細(xì)粒尾礦的尾礦池中測定池位置。

在一些實施方式中，所述方法還包括將來自不同尾礦池的具有補足性質(zhì)的稠細(xì)粒尾礦共混在一起，以產(chǎn)生共混的稠細(xì)粒尾礦混合物，然后用所述脫水化學(xué)品處理所述共混的稠細(xì)粒尾礦混合物。

在一些實施方式中，所述脫水化學(xué)品包括絮凝劑。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。在一些實施方式中，所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

在一些實施方式中，所述稠細(xì)粒尾礦包括成熟細(xì)粒尾礦(mft)。在一些實施方式中，所述稠細(xì)粒尾礦包括得自油砂提取操作的尾礦。

還應(yīng)注意到，上述各種特征、步驟和實施方式可以與以上或此處所述的其它特征、步驟和實施方式結(jié)合。例如，可以根據(jù)所給定的稠細(xì)粒尾礦性質(zhì)選擇一種或多種預(yù)處理方法。例如，在待處理的稠細(xì)粒尾礦具有較高瀝青含量(如高于5wt％)的情況下，可以包括瀝青去除步驟，而在待處理的稠細(xì)粒尾礦的瀝青含量低于5wt％的情況下可以選擇不實施瀝青去除步驟。同樣地，在待處理的稠細(xì)粒尾礦具有低初始屈服強度(如，低于5pa至15pa)的情況下，可以不實施預(yù)剪切步驟，然而仍然可以實施它來進(jìn)一步降低聚合物劑量。在一些方案中，待處理的稠細(xì)粒尾礦可以具有一個或多個其中某些所選擇的預(yù)處理將會有利的特征，因而可以基于稠細(xì)粒尾礦的初始分析進(jìn)行選擇。

附圖說明

圖1是方框圖。

圖2是尾礦池的透視示意圖。

圖3是屈服應(yīng)力與在共混機中的時間的關(guān)系圖。

圖4是屈服應(yīng)力與粘土與水之比(cwr)的關(guān)系圖。

圖5是基于粘土的劑量與cwr的關(guān)系圖。

圖6是對于預(yù)剪切的稠細(xì)粒尾礦和未預(yù)剪切的稠細(xì)粒尾礦，水凈釋放率(nwr)與基于粘土的劑量的關(guān)系圖。

圖7是nwr與基于粘土的劑量的關(guān)系圖。

圖8是nwr與基于粘土的劑量的關(guān)系圖。

圖9是屈服應(yīng)力與固體重量百分?jǐn)?shù)(sbw)的關(guān)系圖。

圖10是基于礦物固體的劑量與百分?jǐn)?shù)sbw的關(guān)系圖。

圖11是屈服應(yīng)力與在320rpm的混合時間的關(guān)系圖。

圖12是屈服應(yīng)力與基于礦物固體的劑量的關(guān)系圖。

圖13是測試方法的方框圖。

圖14是基于粘土的劑量與屈服應(yīng)力的關(guān)系圖。

圖15是對于預(yù)剪切樣品和未預(yù)剪切樣品，水凈釋放率與基于礦物固體的劑量的關(guān)系圖。

圖16是基于粘土的劑量與屈服應(yīng)力的關(guān)系圖。

圖17是屈服應(yīng)力與cwr的關(guān)系圖。

圖18是基于粘土的劑量與屈服應(yīng)力的關(guān)系圖。

圖19是在不同cwr時nwr與瀝青含量的關(guān)系圖。

圖20是屈服應(yīng)力與在混合器中的時間的關(guān)系圖。

圖21是砂與細(xì)粒之比(sfr)和cwr與時間的關(guān)系圖。

圖22是基于粘土或礦物固體的絮凝劑劑量與比重的關(guān)系圖。

圖23是屈服應(yīng)力與cwr的關(guān)系圖。

圖24是nwr與cwr的關(guān)系圖。

圖25是nwr與sfr的關(guān)系圖。

圖26是nwr與sfr的關(guān)系圖。

圖27是池深度與硫酸鹽濃度的關(guān)系圖。

圖28是池深度與水化學(xué)的關(guān)系圖。

圖29是nwr與cwr的關(guān)系圖。

圖30a和30b是絮凝的油砂mft的圖像。

圖31是絮凝的稠細(xì)粒尾礦(如油砂mft)的反應(yīng)階段的圖。

圖32是對于預(yù)剪切樣品和未預(yù)剪切樣品，基于粘土或礦物固體的絮凝劑劑量與比重的關(guān)系圖。

圖33是礦物和細(xì)粒含量與得自一個脫水裝置的取樣時間的關(guān)系圖。

圖34是礦物和細(xì)粒含量與得自另一脫水裝置的取樣時間的關(guān)系圖。

具體實施方式

稠細(xì)粒尾礦脫水技術(shù)可以包括多個步驟，以用于預(yù)處理稠細(xì)粒尾礦，通過添加脫水化學(xué)品(如聚合物絮凝劑)來化學(xué)改性稠細(xì)粒尾礦，以及監(jiān)測或處理稠細(xì)粒尾礦的物理和化學(xué)性質(zhì)。

可以使用本申請所述的技術(shù)中的一種或多種來處理許多不同類型的尾礦。在一些實施方式中，所述技術(shù)可用于“稠細(xì)粒尾礦”，其中稠細(xì)粒尾礦是得自采礦作業(yè)的懸浮體，且主要包括水和細(xì)粒。該細(xì)粒是具有至多約44微米的多種尺寸的小固體顆粒。稠細(xì)粒尾礦具有細(xì)粒比例足夠高的固體含量，從而使得該細(xì)粒傾向于以懸浮的方式保持在水中，且該物質(zhì)具有慢的固結(jié)速率。更具體而言，稠細(xì)粒尾礦可以具有小于或等于1的粗顆粒與細(xì)粒之比。稠細(xì)粒尾礦具有足夠高的細(xì)粒含量，以使得細(xì)粒的絮凝和絮凝物質(zhì)的調(diào)節(jié)可以獲得兩相物質(zhì)，其中釋放的水可以從絮凝物中流過和流出。例如，稠細(xì)粒尾礦可以具有10wt％至45wt％的固體含量和至少50wt％的細(xì)粒含量(基于全部固體)，從而得到具有相對低的砂或粗固體含量的物質(zhì)。稠細(xì)粒尾礦可以回收自例如尾礦池，且可以包括通常稱為“成熟細(xì)粒尾礦”(mft)的物質(zhì)。

“mft”指通常在尾礦池中以層形式形成且含有水和提高的細(xì)固體含量的尾礦流體，所述細(xì)固體顯示出相對慢的沉降速率。例如，當(dāng)將整個尾礦(包括粗固體物質(zhì)、細(xì)固體和水)或稀(thin)細(xì)粒尾礦(其包括相對低的細(xì)固體含量和高的水含量)供應(yīng)到尾礦池中時，尾礦通過重力隨時間分成不同的層。底層主要是粗粒物質(zhì)，如砂，頂層主要是水。中間層是相對貧砂的，但仍具有一定量的懸浮在水相中的細(xì)固體。該中間層常常被稱為mft。mft可以由各種不同類型的礦物尾礦形成，所述各種不同類型的礦物尾礦得自不同類型的開采礦石的處理。盡管當(dāng)?shù)米詮奶崛〔僮鞴?yīng)的某些整個尾礦時mft的形成通常要花費一定量的時間(如，在池中于重力沉降條件下1-3年)，應(yīng)注意到mft和類似mft的物質(zhì)可以依靠尾礦的組成和后提取處理(其可包括在將經(jīng)處理的尾礦供應(yīng)到尾礦池之前，進(jìn)行稠化或可除去一定量粗固體和/水的其它分離步驟)而較快速地形成。

還應(yīng)注意到，本申請所述的脫水技術(shù)的某些方面可適合于不同類型的稠細(xì)粒尾礦。例如，可以根據(jù)與具體類型的稠細(xì)粒尾礦的親合性來改變和提供脫水化學(xué)品(如聚合物絮凝劑)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和劑量范圍。此外，對于具有某些性質(zhì)和組成的稠細(xì)粒尾礦可以實施某些預(yù)處理步驟。例如，可以使含有會干擾絮凝的烴(例如，重?zé)N如瀝青)量的稠細(xì)粒尾礦經(jīng)受初始的將烴去除至低于閾值濃度的步驟。在另一實例中，具有相對高的靜態(tài)屈服應(yīng)力的稠細(xì)粒尾礦例如由于具有細(xì)粒含量和密度相對高的組成，所以可以使其在添加脫水化學(xué)品之前經(jīng)受預(yù)剪切稀化處理。

通常，稠細(xì)粒尾礦具有的性質(zhì)取決于它的處理歷史和它所得自的所開采礦石的性質(zhì)。

脫水技術(shù)可受到所被處理的稠細(xì)粒尾礦的各種性質(zhì)的影響?？梢杂绊懺撨^程的一些性質(zhì)為屈服應(yīng)力、粘度、粘土與水之比(cwr)、砂與細(xì)粒之比(sfr)、粘土含量、瀝青含量、鹽含量、以及各種其它化學(xué)性質(zhì)和流變學(xué)性質(zhì)。

可以根據(jù)稠細(xì)粒尾礦的某些性質(zhì)來實施各種技術(shù)以改進(jìn)脫水操作。

稠細(xì)粒尾礦的稀化預(yù)處理

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在與脫水化學(xué)品(如聚合物絮凝劑)混合之前，為了降低稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力或粘度而預(yù)處理該稠細(xì)粒尾礦可改進(jìn)脫水操作。例如，稀化稠細(xì)粒尾礦可以降低絮凝劑劑量要求和/或增加水從絮凝物質(zhì)中的釋放。

稀化預(yù)處理可以以許多方式進(jìn)行，包括機械和化學(xué)處理。機械處理可包括剪切稀化?；瘜W(xué)處理可包括化學(xué)品添加、在稠細(xì)粒尾礦中產(chǎn)生某些流變行為(如高粘度或高屈服應(yīng)力)的組分的去除、調(diào)節(jié)或中和。

稠細(xì)粒尾礦的剪切稀化預(yù)處理

在一些實施方式中，對于處理具有升高的初始屈服應(yīng)力和觸變性質(zhì)的稠細(xì)粒尾礦而言，用于分離水和稠細(xì)粒尾礦(如油砂mft)的脫水操作可以包括在添加和混合聚合物絮凝劑以產(chǎn)生絮凝物質(zhì)之前進(jìn)行預(yù)剪切步驟，用于產(chǎn)生剪切稀化的尾礦流體。然后，可以使絮凝物質(zhì)沉積以用于水釋放和干燥。在一些實施方式中，剪切稀化步驟可以使得能夠降低產(chǎn)生用于脫水的絮凝的沉積物質(zhì)所需的絮凝劑，和/或可增加水從絮凝物質(zhì)中的釋放。

參照圖1，在一些實施方式中，脫水操作包括稠細(xì)粒尾礦源100(其可以是例如尾礦池)，尾礦流102通過挖泥機或其它類型的泵送裝置回收自稠細(xì)粒尾礦源100。例如，稠細(xì)粒尾礦102可以是得自油砂提取操作的油砂稠細(xì)粒尾礦。此外，油砂稠細(xì)粒尾礦可以是油砂成熟細(xì)粒尾礦(mft)。圖2例示了可以回收用于脫水操作中的處理的尾礦池中的油砂mft。

還應(yīng)理解的是，得自其它采礦作業(yè)的其它類型的成熟細(xì)粒尾礦也可以在脫水操作中進(jìn)行處理。例如，由于具有相對高的細(xì)粒含量和高密度以及固體和液體組分的化學(xué)性質(zhì)而具有升高的初始屈服應(yīng)力和觸變性質(zhì)的稠細(xì)粒尾礦。觸變性是粘度的可逆的時間依賴性降低(areversibletimedependentdecreaseinviscosity)。可以獲得給定的稠細(xì)粒尾礦樣品，并在實施剪切稀化預(yù)處理之前測試其屈服應(yīng)力和觸變行為。觸變行為遠(yuǎn)比流凝行為(剪切稠化響應(yīng))更普遍。例如，已經(jīng)觀察到一些煤-水淤漿顯示出流凝行為?？梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)實驗室測試方法容易地測定給定的稠細(xì)粒尾礦的剪切響應(yīng)。當(dāng)使用剪切稀化預(yù)處理來促進(jìn)脫水時，應(yīng)對具有升高的初始屈服應(yīng)力和觸變性質(zhì)的稠細(xì)粒尾礦實施剪切稀化預(yù)處理。

仍然參照圖1，可以使尾礦102在預(yù)剪切單元104中經(jīng)受預(yù)剪切，以產(chǎn)生剪切稀化的尾礦流106，隨后將剪切稀化的尾礦流106供應(yīng)至化學(xué)品添加單元108，以用于與脫水化學(xué)品110(如絮凝劑)接觸和混合。一旦將剪切稀化的尾礦106與絮凝劑110混合，則可以將絮凝的混合物112管線輸送至排放組件114，排放組件114將混合物排放到地面(sub-aerial)沉積地點116上，以用于水釋放。該混合物可以包括已經(jīng)從絮凝物質(zhì)中釋放出來的水，即包括水和絮凝物。因此，當(dāng)混合物沉積時，水例如通過重力排水而與絮凝物分離和蒸發(fā)。在一些實施方式中，沉積地點可以是傾斜的，從而使得重力排水有助于水與絮凝物分離。釋放的水可以排出和通過水回收管道組件118來回收，以用于循環(huán)至各種采礦作業(yè)(如提取操作、水處理裝置或需要生產(chǎn)用水的其它操作)中。

在一些實施方式中，預(yù)剪切單元104包括在上游且與絮凝劑添加單元108相對接近的管路混合單元?？梢圆贾煤筒僮鞴苈坊旌蠁卧瑥亩谛跄齽┨砑又?，提供足以降低用于脫水的最佳絮凝劑劑量的劇烈的稠細(xì)粒尾礦的混合。

稠細(xì)粒尾礦(如mft)的劇烈剪切降低了屈服應(yīng)力、粘度，且還可降低絮凝劑劑量。剪切稀化還可以增加水從絮凝物質(zhì)中的釋放。剪切稀化包括相對高的剪切速率，可以根據(jù)稠細(xì)粒尾礦來源及其觸變性質(zhì)來提供和調(diào)節(jié)剪切速率。例如，發(fā)現(xiàn)施加于不同油砂mft源的相同剪切速率導(dǎo)致了不同的最終靜態(tài)屈服應(yīng)力值(例如，約2pa相比于約7pa)。還發(fā)現(xiàn)施加于不同油砂mft源的相同剪切速率導(dǎo)致不同的絮凝劑需求降低率(例如，約34％相比于約40％)。

在一些實施方式中，剪切稀化系統(tǒng)還包括用于測量稠細(xì)粒尾礦112的流變性質(zhì)(例如，諸如屈服應(yīng)力和粘度的性質(zhì))的第一測量設(shè)備120。第一測量設(shè)備120可以正好串列在預(yù)剪切單元104之前，以便測量稠細(xì)粒尾礦102的初始屈服應(yīng)力且還可能測量稠細(xì)粒尾礦102的粘度。可存在與第一測量設(shè)備120和預(yù)剪切單元104連接的第一控制設(shè)備122，以便調(diào)節(jié)預(yù)剪切單元104施加給稠細(xì)粒尾礦的剪切水平。預(yù)剪切單元104可以包括靜態(tài)或動態(tài)設(shè)備且可以連續(xù)調(diào)節(jié)該剪切或可以不連續(xù)調(diào)節(jié)該剪切。可以提供預(yù)剪切單元的工藝操作條件(如稠細(xì)粒尾礦的流速)和設(shè)計，以確保足夠的剪切來使稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力降低至低于某個閾值。

在一些實施方式中，剪切稀化系統(tǒng)還包括在化學(xué)品添加單元108之前的第二測量設(shè)備124，其用于測量剪切稀化的細(xì)粒尾礦106的流變性質(zhì)，化學(xué)品添加單元108可以是絮凝劑注入設(shè)備?？梢源嬖谂c第二測量設(shè)備124和化學(xué)品添加單元108連接的第二控制設(shè)備126，以便容許基于流變性質(zhì)(例如，諸如屈服應(yīng)力和粘度的性質(zhì))調(diào)節(jié)絮凝劑劑量。

第一和/或第二測量設(shè)備可以測量稠細(xì)粒尾礦的其它性質(zhì)(如粘土含量、組成等)。某些組成性質(zhì)的測量可與測定稠細(xì)粒尾礦的其它性質(zhì)(如，流變性質(zhì))相關(guān)聯(lián)。

在一些實施方式中，預(yù)剪切單元104可以包括管路混合器。例如，預(yù)剪切單元104可包括至少一個靜態(tài)混合器(如靜態(tài)葉片式混合器如komax^tm混合器)、葉輪式罐式混合器、或設(shè)置用于對稠細(xì)粒尾礦施加足夠的剪切的泵，或它們的組合。預(yù)剪切單元104可以包括具有轉(zhuǎn)軸和罐體底部的間歇式高剪切混合器、具有轉(zhuǎn)子-定子裝置的管路高剪切混合器、和/或超高剪切管路混合器(其中高剪切混合通過轉(zhuǎn)子-定子陣列發(fā)生在單通路或多通路中(singleormultiplepassesthrougharotor–statorarray))、和/或施加剪切且使稠細(xì)粒尾礦稀化的其它類型的混合器。一個或多個混合器還可以串聯(lián)或并聯(lián)使用。

化學(xué)品添加單元108可以是任意類型的用于在剪切稀化的細(xì)粒尾礦的情況下分散脫水化學(xué)品的設(shè)備?；瘜W(xué)品添加單元108的類型取決于分散在稠細(xì)粒尾礦中的脫水化學(xué)品的狀態(tài)和性質(zhì)。例如，可以以溶解于水溶液中、分散在水中、或作為固體顆?；蚍勰┑男问教砑用撍瘜W(xué)品?；瘜W(xué)品添加單元108可以包括作為固-液混合器、液-液混合器、管路靜態(tài)混合器、葉輪式混合器、罐式混合器、t接頭混合器、y接頭混合器或其它類型的混合器的形式提供的注射器/混合器。在一些情況下，可以選擇和操作化學(xué)品添加單元108，以提供化學(xué)品在經(jīng)預(yù)處理的稠細(xì)粒尾礦中的快速分散?；瘜W(xué)品添加單元可以包括一個或多個化學(xué)品注射器，它們可以串聯(lián)或并聯(lián)使用。

以下提供了關(guān)于在脫水操作中剪切稀化稠細(xì)粒尾礦的許多實例和測試：

在一組實驗中，將得自不同池的兩種高屈服應(yīng)力油砂mft在共混機組中剪切超過30分鐘。圖3顯示了作為對該劇烈剪切的響應(yīng)，屈服應(yīng)力的降低是顯著的。還可以看到，兩個樣品的靜態(tài)屈服應(yīng)力均看上去在最初的5分鐘內(nèi)在約3至4pa/min的類似速率已經(jīng)降低，然后分別達(dá)到約2pa和7pa的兩個不同的平臺區(qū)。

在另一組實驗中，將具有不同粘土與水之比(cwr)的多個油砂mft樣品進(jìn)行比較，其中使用未預(yù)剪切和不同類型的預(yù)剪切。一些樣品在共混機中剪切15分鐘并測量其靜態(tài)屈服應(yīng)力。其它樣品在共混機中剪切并且隨后在實驗室混合器中于320rpm混合5分鐘。如圖4所示，相較于未預(yù)剪切樣品，在兩種剪切情況下均觀察到屈服應(yīng)力的顯著降低。這說明通過劇烈剪切(例如，共混)達(dá)到的剪切稀化可以隨時間用溫和剪切(例如，實驗室混合器)得到保持。

在描述一些其它實例之前，以下將描述與剪切稀化稠細(xì)粒尾礦的背景相關(guān)或提供剪切稀化稠細(xì)粒尾礦的背景的一些實驗方法。參照圖13，已使用以下實驗室工序：

(i)劑量尋找試驗(階段i)；

(ii)劑量掃描試驗(階段ii)；和

(iii)屈服應(yīng)力和相應(yīng)的水釋放試驗(階段iii)。應(yīng)注意，可以實施各種不同的水釋放試驗，如以下將進(jìn)一步描述的毛細(xì)管吸升時間(cst)試驗或水凈釋放率(nwr)試驗。

階段i、ii和iii試驗將參照一些實例在下文中談及。

在一個實例中，以絮凝本身進(jìn)行進(jìn)一步的試驗。

對油砂mft樣品進(jìn)行階段i試驗以評價絮凝劑劑量要求。在這些試驗中，遞增地將1-5ml絮凝劑溶液添加到先前已經(jīng)共混(預(yù)剪切)和未共混(未剪切)的mft中。根據(jù)圖5，觀察到劑量要求(基于礦物)上的顯著差異。在寬范圍的cwr中出現(xiàn)了劑量的降低。

進(jìn)行階段ii試驗，其中同時注入所設(shè)定的劑量(在階段i中所測定)的聚合物絮凝劑。測定得自階段i的劑量任一側(cè)100ppm的劑量，以產(chǎn)生每個樣品的劑量曲線(dosages100ppmeithersideofthedosefromphaseiweredeterminedtoproduceadosagecurveforeachsample)。階段ii劑量結(jié)果是實地中劑量要求的合理指標(biāo)。階段ii試驗(見圖6、7和8)顯示出，與未剪切樣品相比，預(yù)剪切樣品具有降低的絮凝劑劑量要求來達(dá)到類似或更大的水釋放率。

在另一實例中，可以看到，在0.3-0.45的粘土與水之比(cwr)的通常操作范圍內(nèi)，預(yù)剪切對水釋放具有有利的效果，從而使水釋放率增加至與較低屈服應(yīng)力mft所達(dá)到的水釋放率相當(dāng)。一個令人驚訝的結(jié)果在于剪切稀化顯著降低了基于粘土的絮凝劑劑量(例如，為約1000ppm，而非約2300ppm)。

在描述以下實例之前，脫水操作的性能的一個重要指標(biāo)是稱為水凈釋放率(nwr)的指標(biāo)。nwr是已經(jīng)開發(fā)的度量，且是對稠細(xì)粒尾礦起始固體和在給定排水時間之后經(jīng)處理和排水的稠細(xì)粒尾礦固體之間的水的差異的度量。排水時間例如可以是24小時、12小時、20分鐘或10分鐘或在實地中其他代表性的排水時長。用于計算nwr的公式示例如下：

水量可以基于體積進(jìn)行測量?？梢允褂胢arcyscale試驗測定在初始稠細(xì)粒尾礦中的水體積，并且可以通過測定在得自干燥試驗的經(jīng)處理的稠細(xì)粒尾礦中的固體含量，來測定回收的水體積?？梢允褂闷渌囼灧椒?，如快速體積法，該方法測量從經(jīng)處理樣品中釋放的水體積并且根據(jù)工藝數(shù)據(jù)(可獲得更為頻繁的數(shù)據(jù)(如，以小時為基礎(chǔ)))測定經(jīng)處理的稠細(xì)粒尾礦固體。

nwr試驗可以使用經(jīng)處理的稠細(xì)粒尾礦樣品的直接排水(排水時間為約20分鐘)來進(jìn)行。在這方面，對于最佳的劑量范圍和良好的絮凝而言，在20分鐘中的水釋放率可以為會在12-24小時時間內(nèi)發(fā)生的水釋放率的約80％。對于劑量不足或劑量過量的樣品而言，在20分鐘中的水釋放率可以為會在12-24小時時間內(nèi)發(fā)生的水釋放率的約20％-60％。因此，20分鐘的nwr試驗之后可以是更長時間的nwr試驗，如12小時排水時間，其可以使用水體積或固體含量測量方法。還應(yīng)注意到，本申請所述的實驗室試驗和提出的試驗使用了測定體積的24小時nwr試驗。

在另一實例中，進(jìn)行進(jìn)一步的試驗以評價預(yù)剪切對得自不同位置的稠細(xì)粒尾礦的效果(相較于先前的實例)。收集了不同固體含量的三個樣品。這些樣品不同于先前的mft樣品。剪切新的不同的樣品，并且如圖9所示，確實觀察到屈服應(yīng)力的降低。還實施階段i劑量試驗并且再次發(fā)現(xiàn)預(yù)剪切的mft的最佳劑量低于未預(yù)剪切的mft的最佳劑量。絮凝劑劑量與％sbw的關(guān)系示于圖10中。對于這些樣品，在試驗條件下水釋放率降低。對具有28wt％固體(sbw)的mft的樣品實施瀝青提取，并且所得的貧瀝青的稠細(xì)粒尾礦以較高的水平絮凝和釋放水(增加約20％-約30％的nwr)。

在另一實例中，測試在320rpm運行的實驗室混合器，并且測定得到，該混合器在320rpm使用約70分鐘來使樣品mft剪切(360s^-1剪切速率)達(dá)到與在約15分鐘的共混機類似的狀態(tài)(見圖11)。采用320rpm混合進(jìn)行的測試還表明，對于共混樣品而言，得自來源之一的mft的屈服應(yīng)力(具有約5.5pa的初始值)可以降低至接近0，這暗示了絮凝劑劑量可以進(jìn)一步降低。實際上的情況是，對29％sbwmft在實驗室混合器中進(jìn)一步剪切1.5小時(完全預(yù)剪切)，并且相較于在部分預(yù)剪切后的約700ppm和未預(yù)剪切的900ppm，其需要320ppm的劑量用于最佳絮凝(見圖11和12)。

注意到，將mft剪切稀化至牛頓流體類似狀態(tài)所花的時間可以解釋當(dāng)在典型流速下的管道中的剪切速率可以為約533s^-1(假定為湍流，9”內(nèi)徑和2500usgpm的情況下，層流(laminar)為95s^-1)時，為何實地中的劑量可以類似于未預(yù)剪切的方案。較大的mft的剪切稀化可受益于持續(xù)兩小時的至少約1400s^-1的剪切速率。

在絮凝之前進(jìn)行預(yù)剪切以改變mft的狀態(tài)，可以對劑量和水釋放具有重大影響。一旦mft已經(jīng)進(jìn)行剪切，例如達(dá)到牛頓類似流體，則看上去在兩種不同類型的mft中都存在顯著的絮凝劑劑量降低效果。

在奶昔共混機和phippsandbird混合器中于320rpm或360s^-1實施預(yù)剪切實驗。采用絮凝劑的劑量、水釋放率和對mft的處理能力取決于靜態(tài)屈服應(yīng)力。鑒于使屈服應(yīng)力高于20pa的稠細(xì)粒尾礦絮凝和脫水存在挑戰(zhàn)，所以將稠細(xì)粒尾礦預(yù)剪切至低于該水平提供了優(yōu)勢和更大的可靠性。具有較高屈服應(yīng)力的稠細(xì)粒尾礦導(dǎo)致了較大的基于粘土的劑量并且水釋放量降低(見圖14)。

此外，一些尾礦池具有屈服應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它稠細(xì)粒尾礦的稠細(xì)粒尾礦。這樣的稠細(xì)粒尾礦可以絮凝，但可能需要高劑量并且釋放出較低量的水。最終所測定的一個較高屈服應(yīng)力的樣品得自指定池中的指定駁船(barge)，且其屈服應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對于其cwr所預(yù)期的屈服應(yīng)力。盡管cwr可以是屈服應(yīng)力的指標(biāo)，但是稠細(xì)粒尾礦的其它化學(xué)性質(zhì)也可以影響其流變性質(zhì)。

在另一實例中，mft樣品一旦用手動混合器勻化5分鐘，則具有12pa的屈服應(yīng)力、1000ppm的最佳劑量和17％的水凈釋放率(nwr)，這對于得自這些池的0.4cwr樣品是典型的。當(dāng)不用手動混合器將該樣品勻化時，其具有22pa的屈服應(yīng)力、1500ppm的劑量和1％的水釋放率。

在另一實例中，發(fā)現(xiàn)得自某個池位置的油砂mft在1pa至20pa的靜態(tài)屈服應(yīng)力范圍中具有約1800ppm的基于粘土的最佳聚合物絮凝劑劑量。結(jié)果表明，預(yù)剪切油砂mft導(dǎo)致了最佳的聚合物絮凝劑劑量為約850ppm至約1000ppm。此外，結(jié)果表明，預(yù)剪切還可以實現(xiàn)nwr的增加，這對于具有較高密度的油砂mft是更普遍的。

圖15顯示了對于mft的樣品而言，預(yù)剪切對絮凝劑劑量和nwr的影響。

圖16顯示了對于mft的樣品而言，不同水平的預(yù)剪切對絮凝劑劑量和nwr的影響。

圖32顯示了池a的階段i劑量與采用預(yù)剪切的階段i劑量的比較，表明基于粘土的劑量從2200ppm降低至約1000ppm。

在另一實例中，對含有一定量粗粒物質(zhì)(如砂)的稠細(xì)粒尾礦的預(yù)剪切促進(jìn)了砂組分與其余流體的分離。觀察到，通過幫助砂從稠細(xì)粒尾礦中脫離出來，來實現(xiàn)砂分離。通過降低屈服應(yīng)力，砂可以更容易地脫離流體。在一些方案中，預(yù)剪切因而還可以有助于通過從具有較高細(xì)粒含量的大量流體中分離部分砂，來制備包括砂或其它相對粗顆粒的物質(zhì)的稠細(xì)粒尾礦。

在另一實例中，含有一定量重?zé)N(例如，瀝青)的稠細(xì)粒尾礦的預(yù)剪切促進(jìn)了瀝青與其余流體的分離。觀察到，預(yù)剪切使瀝青從流體中漂浮出來。通過降低屈服應(yīng)力，瀝青可以上浮且更容易與其余流體分離。在一些方案中，預(yù)剪切因而還可以有助于通過從大量流體中分離部分瀝青來制備包括瀝青或其它重?zé)N的稠細(xì)粒尾礦。

在一些實施方式中，在絮凝之前將稠細(xì)粒尾礦預(yù)剪切至具有20pa或更低的靜態(tài)屈服應(yīng)力。然而應(yīng)注意到，一些其它實施方式可以使用屈服應(yīng)力超過20pa的稠細(xì)粒尾礦?？梢灶A(yù)剪切稠細(xì)粒尾礦，以使其靜態(tài)屈服應(yīng)力降低至至多15pa、10pa、5pa或2pa。在一些方案中，預(yù)剪切使靜態(tài)屈服應(yīng)力降低至約0?？梢灶A(yù)剪切稠細(xì)粒尾礦，以使其靜態(tài)屈服應(yīng)力降至其初始水平的至多50％、60％、70％、80％、90％或95％。

在一些實施方式中，可以預(yù)剪切稠細(xì)粒尾礦，以使經(jīng)剪切流體的屈服應(yīng)力低于絮凝的最大閾值。

回到圖1，還可以存在用于從稠細(xì)粒尾礦102中除去粗巖屑的預(yù)篩分或巖屑去除步驟，且預(yù)篩分可以在剪切稀化步驟之前完成。還可以實施預(yù)篩分，以便通過去除粗巖屑或可以破壞或阻礙剪切單元的其它組分來促進(jìn)稠細(xì)粒尾礦的剪切稀化。

在另一實施方式中，可以將流體注射到稠細(xì)粒尾礦中，以實現(xiàn)至少一部分的預(yù)剪切。例如，可以將空氣注射到稠細(xì)粒尾礦中，以對流體施加剪切?？諝庾⑸淇梢跃哂衅渌Ч?，如增加流體體積并由此降低屈服應(yīng)力。

在另一實施方式中，可以充分地實施預(yù)剪切，以便降低對泵的功率需求，所述泵用于向預(yù)剪切流體提供液壓能。

在另一實施方式中，可以實施預(yù)剪切，以使稠細(xì)粒尾礦物質(zhì)的屈服應(yīng)力降低至足以使得能夠?qū)崿F(xiàn)粘度測量，以便計算稠細(xì)粒尾礦的某些組成特征，這可以有助于絮凝劑劑量投配和過程控制。例如，當(dāng)實施預(yù)剪切以使屈服應(yīng)力降低至0或降低至接近0時，可以采用具有更大精確度的粘度測量并且使用該粘度測量來測定稠細(xì)粒尾礦流體的粘土與水之比(cwr)。關(guān)于稠細(xì)粒尾礦的組成的該測定可用于更快速和/或更準(zhǔn)確地進(jìn)行劑量調(diào)節(jié)和過程控制。

稠細(xì)粒尾礦的稀釋和流體組合預(yù)處理

在一些實施方式中，可以將稠細(xì)粒尾礦稀釋至足以改進(jìn)與絮凝劑的混合以及絮凝物質(zhì)的脫水。可以通過例如使用生產(chǎn)用水或較高水含量的尾礦稀釋，來處理高屈服應(yīng)力的稠細(xì)粒尾礦?？梢詫嵤┫♂?，以降低流體的粘度和/或屈服應(yīng)力，并由此提高絮凝劑的混合，從而使得盡管添加了水，但總水釋放率增加。

圖17和18顯示了比較稀釋的稠細(xì)粒尾礦和未稀釋的稠細(xì)粒尾礦的結(jié)果。這些圖還解釋了cwr對屈服應(yīng)力的影響以及屈服應(yīng)力對增加水釋放所需劑量的影響。它們表明，稀釋高屈服應(yīng)力的mft破壞了會產(chǎn)生高屈服應(yīng)力的粘土之間的粘合，從而使屈服應(yīng)力降低至低于相同cwr的天然池mft，由此降低基于粘土的劑量。作為比較，圖14說明了類似的關(guān)系：屈服應(yīng)力、水釋放率和基于粘土的劑量彼此相關(guān)。對于稠細(xì)粒尾礦，如mft，流變性和cwr之間存在關(guān)系。完全預(yù)剪切的mft仍具有這一關(guān)系。圖17和18幫助說明了，例如，被稀釋至較低cwrmft的約27pa，0.45cwrmft與一些在池中的天然mft的比較。

稀釋的水可以取自油砂或其它采礦作業(yè)，或可以作為部分的釋放水循環(huán)自脫水操作本身。

在一些實施方式中，可以通過將較高水含量的稠細(xì)粒尾礦與另一稠細(xì)粒尾礦流或其它尾礦流合并，來完成稀釋。例如，可以將第一稠細(xì)粒尾礦與第二稠細(xì)粒尾礦合并，以產(chǎn)生合并的稠細(xì)粒尾礦。第一和第一稠細(xì)粒尾礦可以具有不同的性質(zhì)和組成，且當(dāng)其中一個具有低于另一個的水含量時，它們的合并可等效于有效的稀釋。這種方法可以用于快速降低具有高初始屈服應(yīng)力的稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力。

稠細(xì)粒尾礦的化學(xué)稀化預(yù)處理

在一些實施方式中，可以將添加劑引入到稠細(xì)粒尾礦中，以便降低其屈服應(yīng)力和/或粘度，或者以便改性稠細(xì)粒尾礦的化學(xué)性質(zhì)，從而提高絮凝和脫水操作。

在一些實施方式中，可以在添加絮凝劑之前，將化學(xué)添加劑添加到稠細(xì)粒尾礦中?？梢赃x擇化學(xué)添加劑來降低稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力和/或粘度?？梢詫⒒瘜W(xué)添加劑以固體或液體溶液的形式引入到稠細(xì)粒尾礦中?；瘜W(xué)添加劑可以在接近于絮凝劑添加點時添加，只要給化學(xué)添加劑提供了足夠的時間來具有降低屈服應(yīng)力和/或粘度的期望效果即可。還可以遠(yuǎn)在絮凝之前添加它，如添加在從池中泵送的尾礦流中或添加到尾礦貯槽中，從而提供足夠的時間來具有期望的化學(xué)效果。在一些實施方式中，化學(xué)添加劑可以是用于提供期望的離子效果的化學(xué)物，所述期望的離子效果與在稠細(xì)粒尾礦中分散的帶電固體顆粒(如，分散的粘土片(clayplatelets))有關(guān)。例如，稠細(xì)粒尾礦可含有初始量的鈣陽離子，一部分鈣陽離子與粘土片的帶電表面離子締合。在鈣陽離子濃度超過它們可以離子締合的可用粘土的情況下，在稠細(xì)粒尾礦的間隙水(interstitialwater)中可存在一定量的游離鈣陽離子。這樣的游離鈣陽離子可以對于可能使用例如陰離子型絮凝劑的絮凝具有不利的影響。在一些情況下，可以以鈉鹽的形式添加絮凝劑，如陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑，且游離鈣陽離子可以導(dǎo)致一些陰離子型絮凝劑沉淀。因此，在一些實施方式中，可以選擇化學(xué)添加劑來除去或減少游離鈣陽離子。

在一些實施方式中，用于除去或減少游離鈣陽離子的化學(xué)添加劑可以包括通常用于除垢應(yīng)用的化學(xué)添加劑。

在一些實施方式中，化學(xué)添加劑可以包括ph調(diào)節(jié)劑，以降低稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力。例如，可以添加堿性化合物，如naoh，以增加ph達(dá)到足以降低屈服應(yīng)力。應(yīng)當(dāng)注意的是，應(yīng)進(jìn)行ph調(diào)節(jié)，從而使得聚合物絮凝劑在經(jīng)調(diào)節(jié)的ph范圍中不產(chǎn)生不利影響。

以下將進(jìn)一步討論更多關(guān)于在稠細(xì)粒尾礦中的鈣含量及其對脫水操作的影響的內(nèi)容。

在稠細(xì)粒尾礦中的烴含量

在一些稠細(xì)粒尾礦(如油砂稠細(xì)粒尾礦)中，可能存在烴如瀝青。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，油砂稠細(xì)粒尾礦的瀝青含量是可以在一些脫水操作中影響水釋放的因素。

例如，發(fā)現(xiàn)超過5wt％的瀝青含量可以抑制使用陰離子型聚合物絮凝劑(如30％陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑)的絮凝。瀝青還可以在沉積物質(zhì)上形成墊(mats)，該墊可以阻礙蒸發(fā)干燥。

圖19顯示了瀝青含量對于水凈釋放率(nwr)的影響，其得自不同cwr水平的經(jīng)絮凝的油砂mft。增加瀝青含量，則nwr降低。此外，瀝青含量的影響看上去隨著稠細(xì)粒尾礦的cwr的增加而增加，這是因為隨著瀝青含量的增加，nwr的降低是更顯著的。

在一些實施方式中，脫水操作可以包括對包含殘留瀝青的稠細(xì)粒尾礦進(jìn)行預(yù)處理的步驟，以便使瀝青含量降低至低于閾值，如低于5wt％。對于具有至少0.4cwr的稠細(xì)粒尾礦而言，瀝青減少步驟可以使瀝青含量降低至低于2wt％、1.5wt％或1wt％，對于具有至少0.2-0.35cwr的稠細(xì)粒尾礦而言，瀝青減少步驟可以使瀝青含量降低至低于4wt％或3wt％、2wt％或1wt％。瀝青減少步驟可以使瀝青含量降低至低于閾值，從而能夠達(dá)到至少15％、20％、25％、30％、40％、50％、60％或70％的nwr。根據(jù)在脫水操作的商業(yè)應(yīng)用中的觀察，已經(jīng)達(dá)到約70％的高nwr。通常，對于給定cwr的稠細(xì)粒尾礦而言，降低瀝青含量有助于獲得較高或最大的水釋放率。

此外，還可以監(jiān)測稠細(xì)粒尾礦以確保其瀝青含量低于脫水操作的某個閾值。還可以監(jiān)測cwr以確保瀝青含量低于給定cwr范圍的某個閾值。可以通過許多方法來實現(xiàn)瀝青的去除或減少，如浮選、親脂珠分離技術(shù)、蒸去輕油(skimming)等。

稠細(xì)粒尾礦的粘土與水之比(cwr)和粘土含量

稠細(xì)粒尾礦的粘土與水之比(cwr)和粘土含量在脫水操作的一些方面(例如用于處理mft)是其它相關(guān)的因素。

可以實施亞甲基藍(lán)試驗來測定粘土含量。cwr可以如下進(jìn)行計算：

cwr＝(％粘土)(％礦物)/(％水)

圖20顯示了在0.23-0.42的不同cwr的經(jīng)絮凝劑處理的稠細(xì)粒尾礦的流變性變化。靜態(tài)屈服應(yīng)力響應(yīng)通常隨著稠細(xì)粒尾礦的cwr的增高而增加。

對于含有顯著量的粘土(相較于砂)的稠細(xì)粒尾礦(如mft)，cwr和粘土含量對于脫水操作可能是特別有用的指標(biāo)。

在一些實施方式中，脫水操作處理其中粘土含量和cwr控制流變行為的稠細(xì)粒尾礦。這可能與砂含量控制流變行為的其它“常規(guī)”尾礦流相反，所述其它“常規(guī)”尾礦流可以處于高于3的砂與細(xì)粒之比(sfr)，其中具有砂的顆粒與顆粒接觸。常規(guī)尾礦流通?？梢跃哂屑s6的sfr和約0.05的cwr，然而根據(jù)工廠條件sfr可以有高度的變化。稠細(xì)粒尾礦(如mft)具有較高cwr和較低的sfr，例如mft可以具有0.1-0.4的cwr和小于1的典型sfr，這可以取決于池的深度。

在一些實施方式中，脫水操作處理cwr為0.25-0.4的mft，其可以得自或可以不得自油砂尾礦池。粘度可以為約6-約12mpa.s，8.2-22.8cp，屈服應(yīng)力可以為0.5-20pa。mft進(jìn)料可以通過變化挖泥機刀頭(dredgecutterhead)或潛水泵的深度來提供，從而得到一致類型的具有相對恒定cwr的mft?？梢杂靡阎跄齽﹦┝刻幚韒ft，從而導(dǎo)致穩(wěn)定的進(jìn)料。

圖21顯示了挖泥機的mft進(jìn)料的sfr和cwr的實例。其顯示了在0.25-0.35cwr和低sfr的脫水操作范圍中cwr的穩(wěn)定性>0.05。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具體mft體積的cwr看來對于nwr具有巨大影響。cwr通常隨著尾礦來源而變化。例如，cwr可以在尾礦池和給定池內(nèi)的深度或某個池位置之間變化。如果稠細(xì)粒尾礦得自提取操作(如作為增稠劑底流)，cwr可以隨著上游處理而變化。在mft中，越高的cwr通常導(dǎo)致越高的屈服應(yīng)力。此外，當(dāng)cwr可以與屈服應(yīng)力相關(guān)聯(lián)時，粘土含量可以是聚合物絮凝劑劑量要求的有效指標(biāo)，以用于確定脫水操作的操作條件。

在一些實施方式中，可以基于對從其中回收mft的尾礦池的勘測來測定和/或估計cwr和/或粘土含量?？梢詼y繪尾礦池以便在不同的位置和深度測定cwr和/或粘土含量。然后可以根據(jù)所測定或估計的mft的cwr和/或粘土含量來進(jìn)行脫水操作。例如，對于還具有較高屈服應(yīng)力的較高cwr稠細(xì)粒尾礦，可以實施預(yù)剪切步驟。此外，可以基于未剪切的mft或預(yù)剪切的mft的粘土含量來投配絮凝劑。

在一些實施方式中，脫水操作可以包括粘土分析儀，其安裝用于分析粘土含量和根據(jù)粘土含量來調(diào)節(jié)絮凝劑劑量。還可以使用粘度測量作為指示和粘土含量的間接量度。已知不同的cwr具有不同的粘度，粘度測量可以用于估計粘土含量和屈服應(yīng)力，從而提供近似的劑量。

參照圖22，顯示了比重對基于不同基礎(chǔ)的劑量的影響。隨著比重增加，基于礦物的劑量降低，這是因為通過亞甲基藍(lán)測量的粘土含量降低。然而，基于粘土的劑量保持相對恒定。此外，基于粘土的劑量隨著屈服應(yīng)力增加至一個點，然而這是相當(dāng)輕微的。這說明了基于粘土的劑量投配(而非基于礦物固體的劑量投配)的適宜性。

在一個實例中，對屈服應(yīng)力關(guān)于cwr的變化實施一系列試驗。將mft的樣品與聚合物絮凝劑合并，并使其經(jīng)受快速剪切混合和稠化步驟(320rpm)，接著進(jìn)行慢速混合和剪切稀化步驟(100rpm)。具有較低cwr的mft樣品顯示出較低的峰強度和較大的絮凝物破壞速率?？梢岳L制峰強度的值、最佳水釋放區(qū)和過剪切區(qū)，以提供與cwr的良好關(guān)聯(lián)性。圖20和23例示了如下所述的曲線：在所述曲線上，可以基于cwr設(shè)計脫水操作的一些工藝條件。

現(xiàn)參照圖24，mft的水釋放率可以是cwr的函數(shù)。已經(jīng)在較低的密度或較低的cwr觀察到較高的nwr。圖25是基于采用未預(yù)剪切的mft的試驗，因而較高的cwr樣品具有較高的初始屈服應(yīng)力。還應(yīng)注意的是，實地nwr通常高于實驗室中的nwr。

此外，可以基于粘土投配絮凝劑，且該劑量也可以是基于mft的靜態(tài)屈服應(yīng)力和sbw近似的。如上進(jìn)一步所討論的，還可以預(yù)剪切mft，以便降低屈服應(yīng)力和絮凝劑劑量。

當(dāng)在稠細(xì)粒尾礦應(yīng)用中絮凝劑可以基于克每公噸固體來添加且這對于均勻的淤漿可以是足夠的時，mft形成自分離池中的沉降，且mft的礦物尺寸分布可取決于取樣深度。因此，簡單地基于固體的絮凝劑劑量投配可以導(dǎo)致對于最大的水釋放率而言劑量不足或劑量過量的狀況。

在一個實例中，試驗了三個樣品，并且顯示了基于固體或細(xì)粒的最佳絮凝劑劑量的巨大變化，而在基于粘土含量的劑量上顯示出一致性。mft樣品來源于深度不同且具有類似水化學(xué)的兩個池。

在一些實驗中，mft樣品得自多個不同深度的尾礦池，以用于測定絮凝劑劑量。這些研究確定了，在水凈釋放率(nwr)和cwr之間存在聯(lián)系。還確定了，絮凝的mft的屈服應(yīng)力峰值由cwr控制。

在一些實施方式中，在絮凝和脫水操作期間，可以控制稠細(xì)粒尾礦的cwr或通常使其保持恒定。供給至絮凝步驟的稠細(xì)粒尾礦進(jìn)料中的cwr的巨大變化可導(dǎo)致絮凝劑劑量投配和按規(guī)格(on-spec)絮凝的物質(zhì)用于持續(xù)脫水的操作困難。例如，可以通過從尾礦池的恒定深度回收稠細(xì)粒尾礦，或與具有較高或較低cwr的稠細(xì)粒尾礦的第二流合并(其比例使得能夠保持cwr通常恒定的供給至絮凝的物質(zhì))，來保持cwr。

可以測試將其回收用于處理的稠細(xì)粒尾礦，以測定其cwr?？梢詫嵤╇x線或在線粘土測量試驗，并且通過變化挖泥深度或位置或用其它方法調(diào)節(jié)cwr，來將其用于控制稠細(xì)粒尾礦的進(jìn)料。

稠細(xì)粒尾礦的砂與細(xì)粒之比(sfr)和鈣含量

相比于粘土，砂是相對大且粗顆粒的物質(zhì)。砂與細(xì)粒之比(sfr)可以通過測量砂含量和稠細(xì)粒含量來確定。

sfr＝(％砂)/(％細(xì)粒)

雖然在一些實施方式中在脫水操作之前不將砂添加到稠細(xì)粒尾礦中，但是在一些實施方式中可以添加砂或稠細(xì)粒尾礦可以以使得它含有一定量的砂的方式回收。

參照圖25和26，砂是單獨添加的和與鈣組合添加的，以評價對nwr的影響。在測試條件下，在所有測試的cwr時，僅添加砂增加sfr導(dǎo)致了nwr的降低，而添加砂和鈣二者導(dǎo)致了nwr的增加。通過在添加絮凝劑之前將鈣混合到稠細(xì)粒尾礦樣品中1小時，來實施砂和鈣的共同添加。

還研究了鈣含量和鈣添加的影響。確定了，可以在絮凝之前以一定量添加鈣并且進(jìn)行足夠的反應(yīng)時間，以使得能夠?qū)崿F(xiàn)釋放的水澄清、水的釋放增加，并且不增加絮凝劑劑量(相較于不添加鈣)?？梢砸砸欢刻砑逾}并且進(jìn)行足夠的反應(yīng)時間，以降低或最小化在稠細(xì)粒尾礦的間隙水中的游離鈣陽離子，并且促進(jìn)鈣與粘土片締合?？梢砸砸欢刻砑逾}并且進(jìn)行足夠的反應(yīng)時間，以避免聚合物絮凝劑的沉淀，所述聚合物絮凝劑可以是陰離子型聚合物的單價離子鹽(例如基于聚丙烯酰胺鈉(sodiumpolyacrilamide)的聚合物絮凝劑)。

參照圖29，顯示了對于不同的cwr，水釋放率對鈣添加的響應(yīng)。

在一個實例中，將具有0.35cwr的mft樣品與1000ppm的石膏混合。將mft樣品中的一個靜置8周，然后使其絮凝。在這種情況下，水釋放率從正好低于20％nwr顯著地增加到剛好高于30％nwr。這例示了在鈣添加后提供足夠的反應(yīng)時間的優(yōu)點。絮凝的mft的外觀也與8周前絮凝的樣品的外觀相比發(fā)生了很大變化：經(jīng)8周絮凝的樣品顯示出大的松軟絮凝物，在絮凝物之間具有相對大的水間隙。圖30a(立即絮凝)和30b(在8周后絮凝)例示了根據(jù)鈣反應(yīng)時間而不同的絮凝的稠細(xì)粒尾礦的外觀。

在另一實例中，相較于池b，從池f回收的稠細(xì)粒尾礦樣品在絮凝之后具有較高的屈服應(yīng)力，并且還傾向于釋放更清澈的水。池f含有先前用石膏處理的尾礦，并且在間隙水中的鈣水平為約60ppm。樣品取自池f，其特征在于在絮凝劑劑量范圍中的水釋放率和屈服應(yīng)力。相較于具有與池b類似的比重的稠細(xì)粒尾礦樣品，池f樣品使得能夠?qū)崿F(xiàn)較寬的絮凝劑劑量范圍和較大的水釋放率。屈服應(yīng)力數(shù)據(jù)顯示，盡管峰強度和水釋放區(qū)強度在該比重的預(yù)期范圍中，但是與池b樣品所預(yù)期的相比，它需要較長的時間來使絮凝劑分散在mft中，這可能是由于cwr的差異引起的。

在另一實例中，將池a的稠細(xì)粒尾礦與池b或池f的稠細(xì)粒尾礦共混，以便提高池a尾礦的絮凝和脫水。池f稠細(xì)粒尾礦由于足夠水平的鈣的存在而釋放出較多的水。結(jié)果顯示，共混不同的mft可以改進(jìn)脫水。例如，將池amft與用于有效稀釋的較低cwr的mft共混可以提高池amft的絮凝和脫水。

在一些實施方式中，鈣的添加量可以為20ppm至2000ppm、40ppm至1000ppm、60ppm至500ppm、或100ppm至200ppm。

在一些實施方式中，可以添加鈣并且將其與稠細(xì)粒尾礦充分混合。在添加和混合鈣之后，在絮凝之前可以提供給混合物至少12小時、24小時、2天、4天、1周、2周、4周或8周的反應(yīng)時間?？梢詫⑩}添加到稠細(xì)粒尾礦中，并且使其在貯槽中靜置足夠的時間。在其它方案中，可以將鈣直接添加到尾礦池中。在這方面，一些尾礦池先前已經(jīng)用鈣(如石膏)進(jìn)行了處理。從這些池中回收的稠細(xì)粒尾礦可以已經(jīng)具有用于提高絮凝和脫水操作的有效鈣含量。

在一些實施方式中，兩種稠細(xì)粒尾礦可以根據(jù)它們不同的cwr或鈣含量共混在一起，以便提高絮凝和脫水操作。因此，向一個稠細(xì)粒尾礦流添加鈣可以通過將它與具有較高鈣含量的另一稠細(xì)粒尾礦共混來進(jìn)行。在一種方案中，將具有低鈣含量的一個稠細(xì)粒尾礦流與具有過高鈣含量的另一稠細(xì)粒尾礦共混，持續(xù)足夠的反應(yīng)時間，從而使得合并的稠細(xì)粒尾礦具有能夠改進(jìn)絮凝和脫水的鈣含量。

在一些實施方式中，可以根據(jù)上述方案和實例中的任意一種將二價陽離子(如鈣陽離子)添加到稠細(xì)粒尾礦中，以改進(jìn)絮凝和脫水操作。例如，可以通過將石膏添加到稠細(xì)粒尾礦中來添加鈣陽離子。可以以淤漿的形式添加石膏。其它含鈣化合物(如礬)可以單獨添加或可以與石膏淤漿組合添加。石膏添加可以以一定量完成并進(jìn)行足夠時間，以容許吸附到粘土上而不會超過吸附能力并且不會在稠細(xì)粒尾礦的水中產(chǎn)生過量的游離鈣陽離子。

混凝預(yù)處理

可以在添加絮凝劑之前，將混凝劑添加到細(xì)粒尾礦中。在絮凝之前的混凝劑添加可以增加nwr?？梢砸怨腆w、分散體或水溶液的形式添加混凝劑。也可以在絮凝階段之前提供足夠的混凝時間，以促進(jìn)預(yù)混凝的好處?？梢允褂酶鞣N常規(guī)的混凝劑產(chǎn)品。

稠細(xì)粒尾礦的回收和供應(yīng)技術(shù)

可以根據(jù)待通過脫水操作處理的稠細(xì)粒尾礦的性質(zhì)，來提供稠細(xì)粒尾礦的供應(yīng)裝置和方法。

例如，可以根據(jù)稠細(xì)粒尾礦的性質(zhì)提供和操作挖泥機、駁船、潛水泵和管道布局以及預(yù)處理單元。在處理從尾礦池抽回的尾礦的情況下可以使用挖泥機或潛水泵，可以操作所述挖泥機或潛水泵來從某個深度或位置回收稠細(xì)粒尾礦，從而獲得在期望的性質(zhì)范圍(如cwr、sfr和/或瀝青含量范圍)之內(nèi)的稠細(xì)粒尾礦。

此外，對稠細(xì)粒尾礦進(jìn)料的監(jiān)測可以使得能夠基于所測量的性質(zhì)調(diào)整脫水操作或調(diào)節(jié)回收方法。例如，可以測量水化學(xué)、流變性質(zhì)和組成。監(jiān)測稠細(xì)粒尾礦進(jìn)料可以使得能夠?qū)崿F(xiàn)改進(jìn)的絮凝劑劑量和其它好處。

根據(jù)多個因素(如稠細(xì)粒尾礦的類型和用于產(chǎn)生尾礦的提取方法、通入池中的尾礦進(jìn)料線的位置和排列、池的歷史和年代、可以被排入給定池中的不同類型的尾礦，等等)，在池的不同位置和深度，尾礦池可以具有多種組成。可以存在某些化合物，它們在一些池的某些位置或深度是普遍的。

在一個實例中，測定了不同深度的mft樣品的水化學(xué)。參照圖27，在池a中，硫酸鹽濃度隨著深度增大而急劇下降。對于池b，樣品取自使用駁船1和2的兩個不同位置。在駁船1中，在約3m至12m的所有深度，硫酸鹽濃度是相對低且恒定的，這表明硫酸鹽已經(jīng)通過細(xì)菌作用被消耗。對于這一觀察現(xiàn)象的解釋是被排入池b的接近駁船1的尾礦包括較高水平的生物可降解化合物，這在該位置導(dǎo)致了更具活性的微生物群落以及相應(yīng)的硫酸鹽消耗。一些細(xì)菌可以產(chǎn)生能夠增加稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力的方解石。圖28顯示了從駁船1和2收集的其它水化學(xué)數(shù)據(jù)。

在另一實例中，歷時若干小時以5min間隔取樣(對mft進(jìn)料供應(yīng)實施)來進(jìn)行變化性研究。該研究表明，當(dāng)從單個池供給mft時，除了細(xì)粒含量在取樣期間內(nèi)顯示出輕微的波動之外，大部分mft性質(zhì)可以被保留，幾乎沒有顯示出變化。研究還表明，在取樣期間，共混的來自不同池的mft樣品顯示出恒定的礦物含量，但顯示出明顯變化的細(xì)粒和粘土含量。因此，當(dāng)將來自不同來源的稠細(xì)粒尾礦共混時，應(yīng)監(jiān)測粘土含量，而非采用測定最佳絮凝劑劑量的礦物含量來近似。見圖33和34。

在另一實例中，在脫水操作方面比較來自池a、c和f的稠細(xì)粒尾礦。池a是最容易絮凝的，釋放出清澈的水，并且在沉積時顯示出較高的屈服應(yīng)力。存在于池a尾礦中的極細(xì)粒由于尾礦的鈣含量而混凝。池c具有強度較低的稠細(xì)粒尾礦，這導(dǎo)致了在沉積時的層狀沉積流，并且水釋放包括一定量的極細(xì)粒。池f較難絮凝，顯示出高屈服應(yīng)力并且釋放出清澈的水。存在于池f尾礦的極細(xì)粒由于尾礦的鈣含量而混凝。

在另一實例中，將在池b中在不同深度的稠細(xì)粒尾礦樣品挖出(見下表)。測試這些樣品的bmw、亞甲基藍(lán)、％細(xì)粒和水化學(xué)。應(yīng)注意的是，隨著深度的增加，粘土含量下降且sfr增加。

在一些實施方式中，脫水操作包括獲得在不同位置和/或深度關(guān)于一個或多個尾礦池中稠細(xì)粒尾礦的組成的信息。這可以包括尾礦池的測繪。然后mft回收方法可以是基于所測繪的尾礦池的，以便提供對于絮凝步驟而言的改進(jìn)進(jìn)料和/或根據(jù)該mft進(jìn)料調(diào)節(jié)脫水操作中的各個步驟。可以定期更新測繪，從而考慮新的進(jìn)入的尾礦并且變化尾礦池中的體積和組成。

脫水化學(xué)品處理操作，例如絮凝

在一些實施方式中，使預(yù)處理的稠細(xì)粒尾礦經(jīng)受化學(xué)品處理操作。預(yù)處理的稠細(xì)粒尾礦可以經(jīng)由管線輸送至化學(xué)處理單元。預(yù)處理的稠細(xì)粒尾礦可以已經(jīng)進(jìn)行篩分以除去粗巖屑，進(jìn)行充氣或使其經(jīng)受空氣注射，和/或剪切稀化。

可以進(jìn)行各種不同的化學(xué)品處理。例如，可以使預(yù)處理的稠細(xì)粒尾礦經(jīng)受化學(xué)品輔助的脫水操作?？商鎿Q地，可以使預(yù)處理的稠細(xì)粒尾礦經(jīng)受回收過程，以回收一種或多種包括在尾礦中的有價值物質(zhì)，如金屬、烴、殘留礦石等，它們受益于預(yù)處理操作。可以使預(yù)處理的稠細(xì)粒尾礦經(jīng)受化學(xué)品處理，以改變其化學(xué)，如其ph或鹽含量，以便制備用于再生(reclamation)、沉積或進(jìn)一步加工的尾礦。在預(yù)處理之后，經(jīng)預(yù)處理的稠細(xì)粒尾礦具有容許改進(jìn)的混合和用化學(xué)添加劑處理的組成。

在一些實施方式中，脫水操作可包括添加化學(xué)品，以使其與在尾礦中的細(xì)固體顆粒反應(yīng)，接著沉積尾礦?；瘜W(xué)品添加可以包括以固體顆粒、水溶液或顆粒在液體介質(zhì)中的分散體的形式添加絮凝劑，如長鏈聚合物。

參照圖1，將預(yù)處理的稠細(xì)粒尾礦106供應(yīng)至化學(xué)品添加單元108中?？梢詫⒒瘜W(xué)添加劑110，如絮凝劑，添加到預(yù)處理的尾礦中，以用于在化學(xué)品添加單元中混合。可以以水溶液的形式添加絮凝劑，在所述水溶液中，絮凝劑是至少部分溶解的。隨后輸送絮凝的混合物112并且使其作為尾礦沉積物沉積。

在一些實施方式中，可以用絮凝劑溶液處理預(yù)處理的稠細(xì)粒尾礦。圖31例示了絮凝和脫水的反應(yīng)階段。由于絮凝反應(yīng)的程度和質(zhì)量取決于絮凝劑與稠細(xì)粒尾礦的混合，所以預(yù)處理的稠細(xì)粒尾礦通過被剪切稀化而提供改進(jìn)的混合能力。因此，促進(jìn)了絮凝劑溶液在稠細(xì)粒尾礦中的初始分散階段。脫水操作的下一階段包括：通過輸入足夠的能量以導(dǎo)致絮凝的細(xì)粒尾礦固體的形成和重排，從而增加屈服剪切強度，來調(diào)節(jié)稠細(xì)粒尾礦。還可以通過預(yù)處理來提高調(diào)節(jié)階段。下一階段是水釋放階段。因此，使絮凝的尾礦經(jīng)受足夠的能量，從而使得絮凝物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)容許水釋放。輸入的能量不應(yīng)如此之大，以至于過度剪切絮凝的物質(zhì)。應(yīng)在不過度剪切隨后可進(jìn)行沉積的絮凝結(jié)構(gòu)的情況下，達(dá)到水釋放階段?？梢允剐跄某砑?xì)粒尾礦沉積，從而容許水釋放并且容許形成沉積物，使所述沉積物通過排水和蒸發(fā)而干燥。

化學(xué)品添加單元可以是任意種類的用于混合化學(xué)品與預(yù)處理的尾礦的設(shè)備，且可以是固-液混合器、液-液混合器、管路靜態(tài)混合器、葉輪式混合器、罐式混合器、t接頭混合器、y接頭混合器、或其它類型的混合器。可以選擇和操作所述混合器，以提供化學(xué)品在預(yù)處理的稠細(xì)粒尾礦中的快速混合。一個或多個混合器還可以串聯(lián)或并聯(lián)使用。

混合器布置的一個示例性實施方式是能夠快速混合非牛頓流體(如mft)或剪切稀化的流體的管線反應(yīng)器設(shè)計。mft從上游的管線被供應(yīng)至混合區(qū)中?；旌蠀^(qū)包括用于注射絮凝劑溶液的注射設(shè)備。注射設(shè)備還可以稱為“混合器”。注射設(shè)備可以包括環(huán)形板、分布在該環(huán)形板周圍的注射器和限定在該環(huán)形板之內(nèi)的中央孔。mft加速通過中央孔，并且形成順流區(qū)(forward-flowregion)和由湍流漩渦構(gòu)成的環(huán)形渦流區(qū)。注射器直接將絮凝劑溶液引入到渦流區(qū)中，以用于與湍流mft混合。mft渦流再循環(huán)返回孔導(dǎo)致了絮凝劑溶液與mft順流的混合。順流區(qū)隨著它繼續(xù)沿著下游管道而擴展。對于一些混合器實施方式，順流區(qū)可以是由孔或擋板產(chǎn)生的噴射流的縮流區(qū)(vena-contraregion)。mft的主流由此吸入并且與絮凝劑溶液混合，導(dǎo)致絮凝劑溶液的分散，從而在管道的短距離中開始發(fā)生絮凝。這種示例性注射設(shè)備還可以稱為“孔口混合器”?？字睆健癲”與下游管道直徑“d”之比的范圍可以為0.25–0.75。

在一些實施方式中，添加到預(yù)處理的稠細(xì)粒尾礦(如預(yù)處理的mft)中的絮凝劑可以是具有高分子量的聚合物絮凝劑。聚合物絮凝劑在總電荷上可以是陰離子型的，例如約30％陰離子度(anionicity)，所述聚合物絮凝劑可以包括一定量的陽離子型單體且可以是兩性的。聚合物絮凝劑可以是水溶性的，從而形成其中聚合物完全溶解的溶液。還可能的是，聚合物大部分或部分溶解于溶液中。聚合物絮凝劑可以由以下物質(zhì)構(gòu)成：選自烯屬不飽和羧酸和磺酸單體的陰離子型單體，其可以選自丙烯酸、甲基丙烯酸、烯丙基磺酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(amps)等以及這些單體的鹽；非離子型單體，選自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸的羥基烷基酯、n-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸酯等；以及陽離子型單體，選自dmaea、dmaea.meci、dadmac、atpac等。聚合物絮凝劑還可以具有能夠?qū)崿F(xiàn)相互作用的單體，所述相互作用導(dǎo)致絮凝的mft的較高屈服應(yīng)力?？梢允褂煤铣删酆衔?，如增稠劑，且合成聚合物可以具有疏水基團(tuán)，以制備締合型聚合物，從而使得在水溶液中疏水基團(tuán)結(jié)合在一起以限制水的相互作用，并且固著在一起，以提供在溶液中以及當(dāng)與mft反應(yīng)時的期望的剪切、屈服應(yīng)力或粘度響應(yīng)。為了一定的絮凝反應(yīng)性和脫水潛力，聚合物絮凝劑還可以具有期望的高分子量，例如超過10,000,000。根據(jù)期望的剪切和過程響應(yīng)以及與給定mft的反應(yīng)性，聚合物絮凝劑通?？梢允蔷€性的或可以不是線性的。

還可以使用其它化學(xué)品提高的脫水操作，其可以使用有機和/或無機和/或有機-無機混合化學(xué)添加劑。例如，可以將預(yù)處理的稠細(xì)粒尾礦與砂和石膏混合，以形成“固結(jié)尾礦”。通常的固結(jié)尾礦混合物可以是約60wt％的礦物(其余為生產(chǎn)用水)和約600-1000ppm的石膏，所述礦物的砂與細(xì)粒之比為約4比1。當(dāng)沉積在尾礦池中以用于固結(jié)時，該組合可以導(dǎo)致不分離的混合物。在另一方案中，可以將預(yù)處理的稠細(xì)粒尾礦與有機-無機混合絮凝劑混合，以產(chǎn)生絮凝的尾礦材料，所述絮凝的尾礦材料可以進(jìn)行沉積且可以使其排水。

稠細(xì)粒尾礦和懸浮體

盡管在本申請中已經(jīng)描述和例示了與油砂mft相關(guān)的若干實施方式，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，所述方法、系統(tǒng)、設(shè)備和技術(shù)還可用于包括細(xì)固體顆粒和粗巖屑的其它懸浮體。

根據(jù)待脫水的稠細(xì)粒尾礦的類型，可以使用不同的技術(shù)或本申請所述的技術(shù)的組合。例如，對于具有升高的屈服應(yīng)力和觸變行為的稠細(xì)粒尾礦，可以實施剪切稀化。此外，可以由于處理或尾礦所得自的原始礦石而包含烴的稠細(xì)粒尾礦，可以在絮凝和脫水之前進(jìn)行烴去除。而且，可以使具有高細(xì)粒含量和升高的cwr且具有相對低的sfr的稠細(xì)粒尾礦(如mft)經(jīng)受本申請所述的多種處理技術(shù)。得自油砂處理的mft是可以使用本申請所述的多種技術(shù)進(jìn)行處理的mft的一個實例。本申請所述技術(shù)中的一種或多種的可行性可以通過依照已經(jīng)概述的測試方法來測定。這樣的測試可以包括測定流變行為(如觸變性流體)、組成(如粘土含量、cwr、sfr、烴含量和類型)、絮凝劑相容性和劑量范圍，以上全部是對于給定的稠細(xì)粒尾礦樣品而言。

稠細(xì)粒尾礦可以包括礦業(yè)尾礦(miningtailings)(如得自煤尾礦或其它烴尾礦的那些)、金屬礦石尾礦、赤泥、高嶺土淤漿、磷酸鹽尾礦，等等。稠細(xì)粒尾礦可以回收自尾礦池或直接從提取工廠提供。

應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管本申請所述的各種實施方式涉及mft或稠細(xì)粒尾礦，但是這些技術(shù)也可以適配于和適用于通常的各種其它懸浮體。

懸浮體可以是包括細(xì)固體顆粒的水性懸浮體，所述細(xì)固體顆粒懸浮在水性介質(zhì)中，并且還可以包括各種類型的粗巖屑。

例如在整個稠細(xì)粒尾礦脫水操作中，各種預(yù)處理技術(shù)中的任意一種可以與一種或多種其它技術(shù)組合使用。

本發(fā)明還包括以下實施方式：

1.用于處理油砂成熟細(xì)粒尾礦(mft)的方法，包括：

預(yù)剪切稀化所述mft以產(chǎn)生剪切稀化的mft流體；

將絮凝劑混合到所述剪切稀化的mft流體中從而產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物；和

將所述混合物脫水以使得水與所述絮凝物分離。

2.項1的方法，其中實施所述預(yù)剪切稀化以便降低絮凝劑劑量。

3.項1或2的方法，其中實施所述預(yù)剪切稀化以便增加水從所述混合物中的釋放。

4.項1至3中任一項的方法，還包括：

監(jiān)測所述剪切稀化的mft的粘度或屈服應(yīng)力；和

根據(jù)所測量的粘度或屈服應(yīng)力調(diào)節(jié)所述絮凝劑的劑量。

5.項1至4中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化至少施加了等同于約360s^-1的剪切速率70分鐘的剪切。

6.項1至4中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化至少施加了等同于約400s^-1的剪切速率2小時的剪切。

7.項1至6中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化至少部分地通過至少一個高剪切混合器或超高剪切混合器實施。

8.項1至7中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化至少部分地通過管路混合器或罐式混合器或它們的組合實施。

9.項1至8中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化至少部分地通過管線輸送所述mft來實施。

10.項1至9中任一項的方法，其中實施所述預(yù)剪切稀化，緊接著進(jìn)行將所述絮凝劑混合進(jìn)入所述剪切稀化的mft的步驟。

11.項1至10中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化足以使所述mft的屈服應(yīng)力降低至低于約20pa。

12.項1至11中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化足以使所述mft的屈服應(yīng)力降低至低于約10pa。

13.項1至12中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化足以使所述mft的屈服應(yīng)力降低至低于約5pa。

14.項1至13中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化足以使所述mft的屈服應(yīng)力降低至低于約2pa。

15.項1至14中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化足以使所述mft的屈服應(yīng)力降低至少50％。

16.項1至15中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化足以使所述mft的屈服應(yīng)力降低至少70％。

17.項1至16中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化足以使所述mft的屈服應(yīng)力降低至少90％。

18.項1至17中任一項的方法，還包括：

從尾礦池中回收所述mft。

19.項1至18中任一項的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

20.項1至18中任一項的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

21.用于處理油砂成熟細(xì)粒尾礦(mft)的系統(tǒng)，包括：

用于從尾礦池中回收mft的回收組件；

用于提供mft流體流的流體輸送組件；

用于剪切稀化所述mft流體流以產(chǎn)生剪切稀化的mft流體的預(yù)剪切設(shè)備；

用于將絮凝劑混合到所述剪切稀化的mft流體中從而產(chǎn)生混合物的混合器；和

用于接收所述混合物和使水與絮凝的尾礦固體分離的脫水單元。

22.項21的系統(tǒng)，其中設(shè)置和操作所述預(yù)剪切設(shè)備，以使得能夠?qū)崿F(xiàn)足以降低絮凝劑劑量的剪切稀化。

23.項21或22的系統(tǒng)，其中設(shè)置和操作所述預(yù)剪切設(shè)備，以使得能夠?qū)崿F(xiàn)足以增加水從所述混合物中的釋放的剪切稀化。

24.項21至23中任一項的系統(tǒng)，還包括：

用于監(jiān)測所述剪切稀化的mft的粘度或屈服應(yīng)力的監(jiān)測設(shè)備；和

用于根據(jù)所測量的粘度或屈服應(yīng)力調(diào)節(jié)所述絮凝劑劑量的控制器。

25.項21至23中任一項的系統(tǒng)，其中所述預(yù)剪切設(shè)備包括至少一個高剪切混合器或至少一個超高剪切混合器。

26.項21至23中任一項的系統(tǒng)，其中所述預(yù)剪切設(shè)備包括至少一個管路混合器或至少一個罐式混合器或它們的組合。

27.項21至26中任一項的系統(tǒng)，其中所述脫水單元包括用于接收所述混合物、容許形成絮凝的尾礦沉積物并且容許從所述絮凝的尾礦沉積物中釋放水的沉積地點。

28.用于處理具有至少2pa的屈服應(yīng)力和觸變行為的細(xì)粒尾礦的方法，包括：

預(yù)剪切稀化所述細(xì)粒尾礦以產(chǎn)生剪切稀化的尾礦流體；

將絮凝劑混合進(jìn)入所述剪切稀化的尾礦流體從而產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物；和

脫水所述混合物以使得水與所述絮凝物分離。

29.項28的方法，其中所述細(xì)粒尾礦包括成熟細(xì)粒尾礦(mft)。

30.項29的方法，其中所述細(xì)粒尾礦包括油砂mft。

31.項28的方法，其中所述細(xì)粒尾礦包括得自油砂提取操作的尾礦。

32.項28的方法，其中所述細(xì)粒尾礦包括稠細(xì)粒尾礦。

33.項28的方法，其中所述脫水步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積和使所述混合物釋放水和干燥。

34.在使稠細(xì)粒尾礦絮凝和脫水中降低絮凝劑劑量的方法，包括在所述細(xì)粒尾礦與所述絮凝劑混合之前對所述細(xì)粒尾礦施加足夠的剪切稀化以降低劑量。

35.增加水從絮凝的稠細(xì)粒尾礦中的釋放的方法，包括在所述稠細(xì)粒尾礦與所述絮凝劑混合之前對所述稠細(xì)粒尾礦施加足夠的剪切稀化以增加水的釋放。

36.用于處理稠細(xì)粒尾礦的方法，包括：

預(yù)剪切稀化所述稠細(xì)粒尾礦以產(chǎn)生剪切稀化的稠細(xì)粒尾礦流體；

將絮凝劑混合到所述剪切稀化的稠細(xì)粒尾礦流體中從而產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

37.項36的方法，其中實施所述預(yù)剪切稀化以便降低絮凝劑劑量。

38.項36或37的方法，其中實施所述預(yù)剪切稀化以便增加水從所述混合物中的釋放。

39.項36至38中任一項的方法，還包括：

監(jiān)測所述剪切稀化的稠細(xì)粒尾礦流體的粘度或屈服應(yīng)力；和

根據(jù)所測量的粘度或屈服應(yīng)力調(diào)節(jié)所述絮凝劑的劑量。

40.項36至39中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化至少施加了等同于約360s^-1的剪切速率70分鐘的剪切。

41.項36至39中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化至少施加了等同于約400s^-1的剪切速率2小時的剪切。

42.項36至41中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化至少部分地通過至少一個高剪切混合器或超高剪切混合器實施。

43.項36至42中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化至少部分地通過管路混合器或罐式混合器或它們的組合實施。

44.項36至43中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化至少部分地通過管線輸送所述稠細(xì)粒尾礦來實施。

45.項36至44中任一項的方法，其中實施所述預(yù)剪切稀化，緊接著進(jìn)行將所述絮凝劑混合到所述剪切稀化的稠細(xì)粒尾礦中的步驟。

46.項36至45中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化足以使所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力降低至低于約20pa。

47.項36至46中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化足以使所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力降低至低于約10pa。

48.項36至47中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化足以使所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力降低至低于約5pa。

49.項36至48中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化足以使所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力降低至低于約2pa。

50.項36至49中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化足以使所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力降低至少50％。

51.項36至50中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化足以使所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力降低至少70％。

52.項36至51中任一項的方法，其中所述預(yù)剪切稀化足以使所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力降低至少90％。

53.項36至52中任一項的方法，還包括：

從尾礦池中回收所述稠細(xì)粒尾礦。

54.項36至53中任一項的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

55.項36至53中任一項的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

56.用于處理稠細(xì)粒尾礦的系統(tǒng)，包括：

用于從尾礦池中回收稠細(xì)粒尾礦的回收組件；

用于提供稠細(xì)粒尾礦流體流的流體輸送組件；

用于剪切稀化所述稠細(xì)粒尾礦流體流以產(chǎn)生剪切稀化的流體的預(yù)剪切設(shè)備；

用于將絮凝劑混合到所述剪切稀化的流體中從而產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物的混合器；和

用于接收所述混合物和使水與絮凝的尾礦固體分離的脫水單元。

57.項56的系統(tǒng)，其中設(shè)置和操作所述預(yù)剪切設(shè)備，以使得能夠?qū)崿F(xiàn)足以降低絮凝劑劑量的剪切稀化。

58.項56或57的系統(tǒng)，其中設(shè)置和操作所述預(yù)剪切設(shè)備，以使得能夠?qū)崿F(xiàn)足以增加水從所述混合物中的釋放的剪切稀化。

59.項56至58中任一項的系統(tǒng)，還包括：

用于監(jiān)測所述剪切稀化的稠細(xì)粒尾礦流體的粘度或屈服應(yīng)力的監(jiān)測設(shè)備；和

用于根據(jù)所測量的粘度或屈服應(yīng)力調(diào)節(jié)所述絮凝劑劑量的控制器。

60.項56至59中任一項的系統(tǒng)，其中所述預(yù)剪切設(shè)備包括至少一個高剪切混合器或至少一個超高剪切混合器。

61.項56至60中任一項的系統(tǒng)，其中所述預(yù)剪切設(shè)備包括至少一個管路混合器或至少一個罐式混合器或它們的組合。

62.項56至60中任一項的系統(tǒng)，其中所述脫水單元包括用于接收所述混合物、容許形成絮凝的尾礦沉積物和從所述絮凝的尾礦沉積物中釋放水的沉積地點。

63.用于處理油砂成熟細(xì)粒尾礦(mft)的方法，包括：

稀化所述mft以產(chǎn)生具有降低的屈服應(yīng)力的稀化的mft流體；

將絮凝劑混合到所述稀化的mft流體中從而產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

64.項63的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

65.項63的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

66.項63至65中任一項的方法，其中所述稀化包括機械剪切所述mft。

67.項63至66中任一項的方法，其中所述稀化包括將化學(xué)添加劑引入到所述mft中。

68.項63至67中任一項的方法，其中所述稀化包括減少或除去在所述mft中的游離二價陽離子。

69.項68的方法，其中所述二價陽離子包括鈣陽離子。

70.項63至67中任一項的方法，其中所述稀化包括增加與所述mft中的粘土片締合的鈣陽離子。

71.項70的方法，包括將一定量的鈣陽離子添加到所述mft中并且提供足夠的時間使所述鈣陽離子與mft中的粘土片締合。

72.項63至71中任一項的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。

73.項72的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。

74.項72或73的方法，其中所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

75.項63至74中任一項的方法，還包括：

從尾礦池中回收所述mft。

76.用于處理稠細(xì)粒尾礦的方法，包括：

稀化所述稠細(xì)粒尾礦以產(chǎn)生具有降低的屈服應(yīng)力的稀化的流體；

將絮凝劑混合到所述稀化的流體中從而產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

77.項76的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

78.項76的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

79.用于處理油砂成熟細(xì)粒尾礦(mft)的方法，包括：

將所述mft控制在瀝青含量低于5wt％，基于總固體，以提供低瀝青含量的mft；

將絮凝劑混合到所述低瀝青含量的mft中，以產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

80.項79的方法，其中控制所述mft的步驟包括從所述mft中除去殘留的瀝青，從而以瀝青含量低于5wt％的貧瀝青mft的形式提供所述低瀝青含量的mft，基于總固體。

81.項80的方法，其中所述除去殘留的瀝青的步驟包括進(jìn)行浮選。

82.項80或81的方法，其中所述除去殘留的瀝青的步驟還包括：

預(yù)剪切所述mft以產(chǎn)生具有降低的屈服應(yīng)力的預(yù)剪切mft；和

使所述預(yù)剪切的mft經(jīng)受分離階段以從所述mft中除去瀝青。

83.項82的方法，其中所述分離階段包括：

將所述預(yù)剪切的mft供給到分離容器中；

回收富含瀝青的溢流；和

將所述貧瀝青mft作為底流移出。

84.項80至83中任一項的方法，其中所述控制mft的步驟包括選擇所述待處理的mft具有低于5wt％的瀝青含量，基于總固體。

85.項80至83中任一項的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。

86.項85的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。

87.項85或86的方法，其中所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

88.項79至83中任一項的方法，其中實施所述控制mft的步驟，以使得對于粘土與水之比(cwr)為至少0.4的mft而言所述瀝青含量低于2wt％，基于總固體，或者對于cwr為0.2-0.35的mft而言所述瀝青含量低于4wt％，基于總固體。

89.項88的方法，還包括：

監(jiān)測在所述mft中的瀝青含量和cwr；和

基于所測量的瀝青含量和cwr調(diào)節(jié)對所述瀝青含量的控制。

90.項79至88中任一項的方法，其中實施所述控制mft的步驟，以使得所述mft的瀝青含量低于閾值，從而能夠?qū)崿F(xiàn)水凈釋放率(nwr)為至少15％。

91.項78至90中任一項的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

92.項78至90中任一項的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

93.用于增加水從絮凝的稠細(xì)粒尾礦中釋放的方法，包括在混合絮凝劑與所述稠細(xì)粒尾礦和使所述絮凝的稠細(xì)粒尾礦經(jīng)受脫水之前，降低在所述稠細(xì)粒尾礦中的瀝青含量。

94.項91的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。

95.項92的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。

96.項91或92的方法，其中所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

97.用于處理包含烴的稠細(xì)粒尾礦的方法，包括：

從所述稠細(xì)粒尾礦中除去一定量的烴，以提供烴含量低于5wt％的貧烴尾礦，基于總固體；

將絮凝劑混合到所述貧烴尾礦中，以產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

98.項97的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

99.項97的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

100.項97至99中的任一項的方法，其中所述烴包含重?zé)N。

101.項97至99中的任一項的方法，其中所述烴包含瀝青。

102.項97至101中的任一項的方法，其中所述除去烴的步驟包括進(jìn)行浮選。

103.項97至102中的任一項的方法，其中所述除去烴的步驟包括：

預(yù)剪切所述稠細(xì)粒尾礦，以產(chǎn)生具有降低的屈服應(yīng)力的預(yù)剪切細(xì)粒尾礦；和

使所述預(yù)剪切細(xì)粒尾礦經(jīng)受分離階段，以從所述細(xì)粒尾礦中除去烴。

104.項103的方法，其中所述分離階段包括：

將所述預(yù)剪切的細(xì)粒尾礦供給到分離容器中；

回收富含烴的溢流；和

將所述貧烴細(xì)粒尾礦作為底流移出。

105.項97至104中的任一項的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。

106.項105的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。

107.項105或106的方法，其中所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

108.項97至107中的任一項的方法，其中實施所述除去烴的步驟，以使得對于cwr為至少0.4的稠細(xì)粒尾礦而言所述烴含量低于2wt％，基于總固體，或者對于cwr為0.2-0.35的稠細(xì)粒尾礦而言所述烴含量低于4wt％，基于總固體。

109.項108的方法，還包括：

監(jiān)測在所述稠細(xì)粒尾礦中的烴含量和cwr；和

基于所測量的烴含量和cwr調(diào)節(jié)對烴含量的控制。

110.項97至109中的任一項的方法，其中所述稠細(xì)粒尾礦的烴含量低于使得水凈釋放率(nwr)為至少15％的閾值。

111.用于增加水從絮凝的稠細(xì)粒尾礦中釋放的方法，包括在混合絮凝劑與所述細(xì)粒尾礦和使所述絮凝的稠細(xì)粒尾礦經(jīng)受脫水之前，降低在所述細(xì)粒尾礦中的烴含量。

112.項111的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。

113.項112的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。

114.項112或113的方法，其中所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

115.用于處理油砂成熟細(xì)粒尾礦(mft)的方法，包括：

測定所述mft的粘土含量；

根據(jù)所述mft的粘土含量投配絮凝劑并且將所述絮凝劑混合至所述mft中，以產(chǎn)生混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

116.項115的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

117.項115的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

118.項115至117中任一項的方法，其中所述粘土含量為高于80％，基于總固體。

119.項115至118中任一項的方法，其中所述mft具有0.2-0.4的粘土與水之比(cwr)和低于1的砂與細(xì)粒之比(sfr)。

120.項115至119中任一項的方法，其中所述測定mft的粘土含量的步驟包括進(jìn)行亞甲基藍(lán)測試或使用基于所述mft的粘度測量的估計值。

121.項115至120中任一項的方法，還包括在所述測定粘土含量的步驟之前預(yù)剪切所述mft，以產(chǎn)生預(yù)剪切的mft。

122.項115至121中任一項的方法，其中所述測定mft的粘土含量的步驟包括使用基于所述預(yù)剪切的mft的粘度測量的估計值。

123.項115至122中任一項的方法，包括根據(jù)所測定的粘土含量調(diào)節(jié)所述絮凝劑的投配劑量。

124.用于處理稠細(xì)粒尾礦的方法，包括：

測定所述稠細(xì)粒尾礦的粘土含量；

根據(jù)所述稠細(xì)粒尾礦的粘土含量投配絮凝劑并且將所述絮凝劑混合到所述稠細(xì)粒尾礦中，以產(chǎn)生包含水和絮凝物的混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

125.項124的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

126.項124的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

127.項124至126中任一項的方法，其中所述粘土含量為高于80％，基于總固體。

128.項124至127中任一項的方法，其中所述稠細(xì)粒尾礦具有0.2-0.4的粘土與水之比(cwr)和低于1的砂與細(xì)粒之比(sfr)。

129.項124至128中任一項的方法，其中所述測定稠細(xì)粒尾礦的粘土含量的步驟包括進(jìn)行亞甲基藍(lán)測試或使用基于所述稠細(xì)粒尾礦的粘度測量的估計值。

130.項124至129中任一項的方法，還包括在測定粘土含量的步驟之前預(yù)剪切所述稠細(xì)粒尾礦，以產(chǎn)生預(yù)剪切的細(xì)粒尾礦。

131.項124至130中任一項的方法，其中所述測定稠細(xì)粒尾礦的粘土含量的步驟包括使用基于所述預(yù)剪切的稠細(xì)粒尾礦的粘度測量的估計值。

132.項124至131中任一項的方法，包括根據(jù)所測定的粘土含量調(diào)節(jié)所述絮凝劑的投配劑量。

133.項124至132中任一項的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。

134.項124至133中任一項的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。

135.項124至133中任一項的方法，其中所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

136.用于處理稠細(xì)粒尾礦的方法，包括：

提供低于1的所述稠細(xì)粒尾礦的砂與細(xì)粒之比(sfr)；

將絮凝劑混合到所述稠細(xì)粒尾礦中，以產(chǎn)生混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

137.項136的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

138.項136的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

139.項136至138中任一項的方法，包括提供低于0.5的所述稠細(xì)粒尾礦的砂與細(xì)粒之比(sfr)。

140.項136至139中任一項的方法，包括提供0.2-0.4的所述稠細(xì)粒尾礦的粘土與水之比(cwr)。

141.項136至140中任一項的方法，包括將混凝劑添加到所述稠細(xì)粒尾礦中，以降低sfr。

142.項136至141中任一項的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。

143.項136至142中任一項的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。

144.項136至143中任一項的方法，其中所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

145.項136至144中任一項的方法，其中所述稠細(xì)粒尾礦包括成熟細(xì)粒尾礦(mft)。

146.項136至145中任一項的方法，其中所述稠細(xì)粒尾礦包括得自油砂提取操作的尾礦。

147.用于處理稠細(xì)粒尾礦的方法，包括：

將砂和鈣共同添加到所述稠細(xì)粒尾礦中；

將絮凝劑混合到所述稠細(xì)粒尾礦中，以產(chǎn)生混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

148.項147的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

149.項148的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

150.項147至149中任一項的方法，其中所述共同添加砂和鈣的步驟包括同時添加砂和鈣。

151.項147至149中任一項的方法，其中所述共同添加砂和鈣的步驟包括在混合所述絮凝劑之前在不同的時間添加砂和鈣。

152.項147至151中任一項的方法，其中所述砂的添加提供了砂與細(xì)粒之比(sfr)為至少0.5的稠細(xì)粒尾礦。

153.項147至152中任一項的方法，其中所述砂的添加提供了砂與細(xì)粒之比(sfr)為0.5至2的稠細(xì)粒尾礦。

154.項147至153中任一項的方法，其中所述砂的添加提供了砂與細(xì)粒之比(sfr)為1至2的稠細(xì)粒尾礦。

155.項147至154中任一項的方法，其中將每克粘土至少0.006克的鈣添加到所述稠細(xì)粒尾礦中。

156.項147至155中任一項的方法，其中在將所述絮凝劑混合到所述稠細(xì)粒尾礦中之前，將鈣添加到所述稠細(xì)粒尾礦中，反應(yīng)時間為至少12小時。

157.項147至156中任一項的方法，其中以石膏的形式添加鈣。

158.項147至157中任一項的方法，其中以含砂的尾礦流的形式添加砂。

159.項147至158中任一項的方法，其中所述稠細(xì)粒尾礦包括成熟細(xì)粒尾礦(mft)。

160.項147至159中任一項的方法，其中所述稠細(xì)粒尾礦包括得自油砂提取操作的尾礦。

161.增加水從絮凝的稠細(xì)粒尾礦中的釋放的方法，包括在將絮凝劑混合到所述稠細(xì)粒尾礦中和使絮凝的稠細(xì)粒尾礦經(jīng)受脫水之前，提供具有足夠的砂和鈣含量的稠細(xì)粒尾礦。

162.項161的方法，其中通過將砂和鈣添加到從尾礦池中回收的所述稠細(xì)粒尾礦中，來提供砂和鈣的含量。

163.項161的方法，其中通過從具有所述砂和鈣含量的尾礦池中的位置回收所述稠細(xì)粒尾礦，來提供砂和鈣的含量。

164.項161至163中任一項的方法，其中所述稠細(xì)粒尾礦包括成熟細(xì)粒尾礦(mft)。

165.項161至164中任一項的方法，其中所述稠細(xì)粒尾礦包括得自油砂提取操作的尾礦。

166.用于處理稠細(xì)粒尾礦的方法，包括：

在絮凝之前，將鈣以一定量添加到所述稠細(xì)粒尾礦中并且進(jìn)行足夠的反應(yīng)時間，以使鈣與所述稠細(xì)粒尾礦中的粘土片締合；

將絮凝劑混合到所述稠細(xì)粒尾礦中，以產(chǎn)生混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

167.項166的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

168.項166的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

169.項166至168中任一項的方法，其中在絮凝之前，將鈣以一定量添加到所述稠細(xì)粒尾礦中并且進(jìn)行足夠的反應(yīng)時間，以使釋放的水能夠比不添加鈣時澄清。

170.項166至169中任一項的方法，其中在絮凝之前，將鈣以一定量添加到所述稠細(xì)粒尾礦中并且進(jìn)行足夠的反應(yīng)時間，以使得能夠相較于不添加鈣時增加水的釋放。

171.項166至170中任一項的方法，其中在絮凝之前，將鈣以一定量添加到所述稠細(xì)粒尾礦中并且進(jìn)行足夠的反應(yīng)時間，以使得能夠相較于不添加鈣時降低絮凝劑劑量。

172.項166至171中任一項的方法，其中將鈣以一定量添加到所述稠細(xì)粒尾礦中并且進(jìn)行足夠的反應(yīng)時間，以最小化在所述稠細(xì)粒尾礦的間隙水中的游離鈣陽離子。

173.項166至172中任一項的方法，其中將鈣以一定量添加到所述稠細(xì)粒尾礦中并且進(jìn)行足夠的反應(yīng)時間，以避免所述絮凝劑的沉淀。

174.項166至173中任一項的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。

175.項166至174中任一項的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。

176.項166至175中任一項的方法，其中所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

177.項166至176中任一項的方法，其中鈣的添加量為20ppm至2000ppm。

178.項166至177中任一項的方法，其中鈣的添加量為40ppm至1000ppm。

179.項166至178中任一項的方法，其中鈣的添加量為60ppm至500ppm。

180.項166至179中任一項的方法，其中鈣的添加量為100ppm至200ppm。

181.項166至180中任一項的方法，其中在絮凝之前添加鈣，且進(jìn)行至少12小時的充足反應(yīng)時間。

182.項166至181中任一項的方法，其中在絮凝之前添加鈣，且進(jìn)行至少24小時的充足反應(yīng)時間。

183.項166至182中任一項的方法，其中在絮凝之前添加鈣，且進(jìn)行至少2天的充足反應(yīng)時間。

184.項166至183中任一項的方法，其中在絮凝之前添加鈣，且進(jìn)行至少2周的充足反應(yīng)時間。

185.項166至184中任一項的方法，其中以石膏的形式添加鈣。

186.項166至185中任一項的方法，其中以具有高于所述稠細(xì)粒尾礦的鈣水平的尾礦流的形式添加鈣。

187.項166至186中任一項的方法，其中所述稠細(xì)粒尾礦包括成熟細(xì)粒尾礦(mft)。

188.項166至187中任一項的方法，其中所述稠細(xì)粒尾礦包括得自油砂提取操作的尾礦。

189.用于處理稠細(xì)粒尾礦的方法，包括：

測繪含有稠細(xì)粒尾礦的尾礦池，以識別具有測定的粘土與水之比(cwr)、砂與細(xì)粒之比(sfr)、鈣含量、重?zé)N或瀝青含量、水含量、屈服應(yīng)力和/或粘土含量的多個池位置；

從所述池位置之一回收稠細(xì)粒尾礦，以產(chǎn)生具有測定性質(zhì)的稠細(xì)粒尾礦流；

基于所測定的性質(zhì)用脫水化學(xué)品處理所述稠細(xì)粒尾礦流，以產(chǎn)生混合物；和

將所述混合物脫水以使水與所述絮凝物分離。

190.項189的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物在沉積地點處沉積。

191.項189的方法，其中所述脫水的步驟包括使所述混合物經(jīng)受稠化和/或過濾。

192.項189至191中任一項的方法，包括從池位置回收所述稠細(xì)粒尾礦，所述池位置具有的深度使得所述稠細(xì)粒尾礦具有0.2-0.4的cwr和低于1的sfr。

193.項189至192中任一項的方法，包括從池位置回收所述稠細(xì)粒尾礦，使得所述稠細(xì)粒尾礦的烴或瀝青含量低于5wt％。

194.項189至193中任一項的方法，包括從池位置回收所述稠細(xì)粒尾礦，使得所述稠細(xì)粒尾礦的鈣含量足以提高釋放的水的澄清度和/或增加水的釋放。

195.項189至194中任一項的方法，包括從池位置回收所述稠細(xì)粒尾礦，以使得所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力低于20pa。

196.項189至195中任一項的方法，包括從池位置回收所述稠細(xì)粒尾礦，以使得所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力低于15pa。

197.項189至196中任一項的方法，包括從池位置回收所述稠細(xì)粒尾礦，以使得所述稠細(xì)粒尾礦的屈服應(yīng)力低于10pa。

198.項189至197中任一項的方法，包括從池位置回收所述稠細(xì)粒尾礦，以使得所述稠細(xì)粒尾礦具有基本上恒定的cwr，并且基于所述cwr投配所述脫水化學(xué)品。

199.項189至198中任一項的方法，其中所述測繪包括從所述多個池位置獲得多個樣品，測量所述樣品的性質(zhì)，并且對每一個所述池位置記錄所述性質(zhì)。

200.項189至199中任一項的方法，其中所述測繪包括監(jiān)測供給到所述尾礦池中的新尾礦的組成和流速。

201.項189至200中任一項的方法，其中所述測繪包括在三個維度上測定池位置。

202.項189至201中任一項的方法，包括測繪多個尾礦池和在不同的含有稠細(xì)粒尾礦的尾礦池中測定池位置。

203.項189至202中任一項的方法，還包括將來自不同尾礦池的具有補足性質(zhì)的稠細(xì)粒尾礦共混在一起，以產(chǎn)生共混的稠細(xì)粒尾礦混合物，然后用所述脫水化學(xué)品處理所述共混的稠細(xì)粒尾礦混合物。

204.項189至203中任一項的方法，其中所述脫水化學(xué)品包括絮凝劑。

205.項204的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑。

206.項205的方法，其中所述絮凝劑包括陰離子型聚合物絮凝劑的鈉鹽。

207.項204至206中任一項的方法，其中所述絮凝劑包括30％的陰離子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸鈉聚合物絮凝劑。

208.項189至207中任一項的方法，其中所述稠細(xì)粒尾礦包括成熟細(xì)粒尾礦(mft)。

209.項189至208中任一項的方法，其中所述稠細(xì)粒尾礦包括得自油砂提取操作的尾礦。