[发明专利]包含细粒的水性组合物的处理

说明书

披露了将包含细粒和工艺用水的水性组合物固结的方法。所述方法包括将组合物与高水溶性盐或其水溶液混合，以使组合物中的固形物去稳定化并固结，例如使细粒去稳定化并固结，并使固结固形物与工艺用水分离。还可将水溶性聚合物和粗粒如砂用于组合物的处理中。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年1月31日提交的美国临时申请No.62/452784、于2017年7月21日提交的美国临时申请No.62/535398、于2017年9月5日提交的美国临时申请No.62/554220以及于2017年11月8日提交的美国临时申请No.62/583360的权益，这些专利申请的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本公开涉及包含细粒的水性组合物(例如，来自选矿的尾矿)的脱水和固结。

背景技术

各种采矿和开采工艺产生了尾矿流，其特征为水中的微粒物质的浆液。这些尾矿通常含有不能直接排放至河流和溪流中的有害成分。常规的做法是将尾矿储存在非常大或者具有多个场地的尾矿库中。例如，目前估计加拿大的油砂尾矿库覆盖约200平方公里的面积。在美国，环境保护署确认有超过500个煤灰煤浆库，大部分位于阿巴拉契亚(Appalachian)煤矿地区。在佛罗里达州，磷矿开采每天产生约100,000吨浆液形式的磷酸盐粘土，其也储存在尾矿库中。脱水极为困难，并且磷酸盐工业中约40％的矿区留在不稳定的粘土沉降区域。铝、铜、锌、铅、金、银等矿石的采矿和开采也会产生尾矿流。

尾矿库的管理和可持续性方面的问题凸显且越来越多。用于形成尾矿库的筑坝或围塘通常由当地的材料构件，这存在严重的潜在风险。西弗吉尼亚州(West Virginia)的煤浆坝失事导致水牛溪(BuffaloCreek)洪灾，致超过125人遇难。近年来，尾矿限制池的溃坝导致严重的、甚至灾难性的环境破坏。例如，在2016年，中国河南省的尾矿坝失事排放了约2,000,000立方米的赤泥，从而淹没了附近的村庄。在2015年，缅甸的玉石开采产生的废石堆发生事故，导致至少113人遇难。

在油砂工业中，将直径等于或小于44μm的颗粒定义为细粒。细粒是废物流中沉降速度远小于粗砂的部分，从而在尾矿库表面附近保留携带一些细粒的水层。这些水会在沥青提取工艺中被再利用。最初，大部分细粒(主要是硅石和粘土颗粒)形成被称为流体细粒尾矿(FFT)的中间层。该流体的固形物含量较低，在15％和30％之间，其也被称为薄细粒尾矿(TFT)。随着时间的推移，继续进行沉降，但是矿物颗粒的表面负电荷限制了聚集，并且形成了被称为成熟细粒尾矿(MFT)的不同的层。MFT的固形物含量平均为约30％，但是其固形物含量随深度的不同而改变。MFT具有凝胶状性质，从而难以处理和脱水。据估计，仅依靠重力作用，这些尾矿成分将会耗费数十年至数百年的时间进行固结和沉降以实现土地复垦。在佛罗里达州，来自磷酸盐开采的尾矿形成了类似的胶状结构。在表面硬壳之下，这些尾矿的固形物含量为约25％，并且具有类似于流体的粘稠度。

所谓的“围塘(impoundment ponds)”用于储存来自于煤处理和燃烧的两类废物。作为燃烧残余物的煤灰便是这样一种材料，其包括若干种成分(粉煤灰、底灰等)。EPA估计在2012年，美国产生了一亿吨煤灰。有干式处理方法，并且煤灰也能够再利用为建筑材料，但是由于经济原因，将煤灰排放至沉渣池的湿式处理是常见的做法。EPA估计在超过200个电厂处有超过500座沉渣池。关于这些沉渣池的渗滤液的环境问题越来越多。