Спосіб ригідифікації водних суспензій

1. Спосіб ригідифікації матеріалу зі збереженням його текучості під час перенесення, згідно з яким матеріал, що містить водну рідину з диспергованими частинками твердої речовини, переносять у формі рідини до зони осадження, після чого залишають для відстоювання і ригідування, у якому під час перенесення матеріал комбінують з ефективною ригідифікуючою кількістю водного розчину водорозчинного полімеру, що має внутрішню в’язкість принаймні 5 дл/г, визначену в 1 М NaCl при 25 оС. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що водорозчинний полімер має внутрішню в'язкість принаймні 5 дл/г і утворений з етиленоненасиченого водорозчинного мономеру 3. Спосіб за п. 1 або п. або суміші мономерів. 2, який відрізняється тим, що водорозчинний полімер є аніонним. 4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що полімер утворений з мономеру(ів), вибраного(их) із групи, яка складається з (мет)акрилової кислоти, алілсульфонової кислоти та 2-акриламідо-2метилпропансульфонової кислоти як вільних кислот або їх солей, необов'язково в комбінації з неіонними співмономерами, вибраними з групи, яка складається з (мет)акриламіду, гідроксіалкілових естерів (мет)акрилової кислоти та Nвінілпіролідону. 5. Спосіб за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що водорозчинний полімер є неіонним. 2 (19) 1 3 78436 4 16. Спосіб за будь-яким з пп. 1-15, який відрізня22. Спосіб за будь-яким з пп. 1-21, який відрізняється тим, що вміст твердих речовин у матеріалі ється тим, що ефективну ригідифікуючу кількість становить від 15 % до 80 % за масою, бажано - від водного розчину водорозчинного полімеру змішу40 % або 50 % до 70 % за масою. ють з матеріалом перед етапом перекачування. 17. Спосіб за будь-яким з пп. 1-16, який відрізня23. Спосіб за будь-яким з пп. 1-21, який відрізняється тим, що включає флокуляцію водної сується тим, що ефективну ригідифікуючу кількість спензії твердих речовин у резервуарі для утворенводного розчину водорозчинного полімеру змішуня надосадового шару, який містить водну рідину, ють з матеріалом під час або після етапу переката шару згущеного продукту, який містить згущені чування. тверді частинки, що утворюють матеріал, відокре24. Спосіб за будь-яким з пп. 1-21, який відрізнямлення надосадового шару від згущеного продукється тим, що ефективну ригідифікуючу кількість ту, де згущений продукт, який містить частинки водного розчину водорозчинного полімеру змішуматеріалу, тече з резервуара, та у якому матеріал ють з матеріалом при його виході з випускного потім перекачують до зони осадження, де його отвору. залишають для відстоювання та ригідування, при25. Спосіб за будь-яким з пп. 1-24, який відрізнячому ефективну ригідифікуючу кількість водного ється тим, що матеріал зневоднюють під час ригірозчину водорозчинного полімеру змішують з мадифікування, вивільнюючи рідину. теріалом після флокуляції суспензії та перед від26. Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що стоюванням. рідину рециркулюють на процес збагачення кори18. Спосіб за п. 17, який відрізняється тим, що до сних копалин. згущеного продукту з резервуара додатково до27. Спосіб за п. 25 або п. 26, який відрізняється дають вологі або сухі крупні частинки до або під тим, що прозорість рідини поліпшують шляхом час додавання ефективної ригідифікуючої кількості додавання водного розчину водорозчинного поліводорозчинного полімеру. меру. 19. Спосіб за п. 17 або п. 18, який відрізняється 28. Спосіб за будь-яким з пп. 25-27, який відрізнятим, що матеріал переносять до резервуара для ється тим, що рідина містить розчинені цінні мавитримування перед перекачуванням до зони осатеріали і рідину піддають подальшій обробці для дження. вилучення або повторного застосування цінних 20. Спосіб за будь-яким з пп. 12-19, який відрізняматеріалів. ється тим, що забезпечує одержання геометрич29. Застосування водного розчину водорозчинного ної форми терикона та разом фіксує крупні й дрібні полімеру, що має внутрішню в’язкість принаймні 5 фракції твердих речовин у матеріалі, а вивільнена дл/г, визначену в 1 М NaCl при 25 оС, для ригідивода має більшу рушійну силу для її відділення від фікації матеріалу зі збереженням його текучості матеріалу за рахунок гідравлічного стікання. під час перенесення у способі, згідно з яким мате21. Спосіб за будь-яким з пп. 1-20, який відрізняріал, що містить водну рідину з диспергованими ється тим, що матеріал перекачують до випускночастинками твердої речовини, переносять у формі го отвору, де йому дають розтектися по поверхні рідини до зони осадження і потім залишають для попередньо ригідифікованого матеріалу, причому відстоювання і ригідування. матеріал залишають відстоюватися та ригідифікувати для утворення скирти. Даний винахід стосується обробки мінерального матеріалу, зокрема, відпрацьованих мінеральних суспензій. Винахід є особливо придатним для утилізації залишків та інших відходів у результаті процесів обробки та збагачення корисних копалин, включаючи утилізацію крупних та дрібних твердих речовин, як гомогенної суміші. Способи обробки мінеральних руд для видобування мінеральних цінностей зазвичай призводять до утворення відходів. Часто відходи складаються з водної суспензії або шламу, що містить мінеральний матеріал у формі частинок, наприклад, глину, сланець, пісок, гравій, оксиди металів і т. ін., змішані з водою. У деяких випадках відходи, такі як відходи шахтного видобутку, простим способом поміщають у підземну ша хту для утворення зворотної засипки. Як правило, відходи зворотної засипки включають велику частку крупних частинок великого розміру разом з іншими дрібнішими частинками, і їх закачують у шахту у вигляді гідросуміші й там вона зневоднюється, залишаючи осаджені тверді речовини. Зазвичай застосовують флокулянти для сприяння процесові шляхом флокуляції дрібного матеріалу з метою підвищення швидкості осадження. Однак, у цьому разі крупний матеріал зазвичай осаджується з більшою швидкістю, ніж флокульовані дрібні частинки, що призводить до неоднорідного осадження крупних та дрібних твердих частинок. В інших випадках поміщення відходів у ша хту може бути неможливим. У таких випадках загальною практикою є захоронення цього матеріалу, яке полягає у закачуванні водної суспензії у відстійники, териконники або скирти, де вона поступово зневоднюється під дією осадження, дренажу та випарювання. Існує великий тиск з боку екологів, які вимагають якомога меншого відведення нових земель для захоронення відходів і більш ефективного використання існуючих п устирів. Один спосіб полягає у розміщенні багатьох шарів відходів на ділянку, 5 78436 6 щоб утворювалися більш високі скирти з відходів. може створювати надмірні кути намиву, що сприяє Однак це створює труднощі, пов'язані з забезпестіканню водних відходів, які мають високий вміст ченням умов, коли відходи заливають поверхню дрібних частинок, що додатково забруднюють випопередньо затвердлих відходів у допустимих медобуту воду. В результаті часто буває необхідною жах, мають можливість затвердіння для утворення окрема обробка протоків крупних та дрібних відхоскирти, і коли відходи є достатньою мірою зміцнідів і рекомбінація цих матеріалів шляхом механічлими для того, щоб утримувати кілька шарів заної додаткової обробки відразу після завершення твердлого матеріалу без ризику руйнування або процесу зневоднення. сповзання. Таким чином, вимоги щодо забезпеРобилися спроби подолання всіх ви щезгадачення відходів з належними характеристиками для них проблем шляхом обробки матеріалу, який поскиртування є цілком відмінними від тих, які вимадають до хвостової дамби, з застосуванням коагугаються для інших форм поводження з відходами, лянта або флокулянта для підвищення швидкості наприклад, для зворотної засипки у межах віднососадження і/або поліпшення прозорості відокремно закритої площі. леної води. Однак, вони не мали успіху, оскільки У типовому процесі збагачення корисних копатаку обробку здійснювали з застосуванням традилин тверді відходи відокремлюють від твердих ційних доз, і це не приносило або майже не приноречовин, які містять цінні мінерали, шляхом водної сило переваг ні щодо швидкості згущення дрібних обробки. Водна суспензія твердих відходів часто відходів, ні щодо прозорості видобутої води. містить глини та інші мінерали, і її зазвичай назиТаким чином, існує потреба у забезпеченні обвають хвостами. Ці тверді речовини часто конценробки, яка забезпечує більш швидке відокремлентрують шля хом флокуляції у концентраторі для ня води від суспензії твердих речовин. Крім того, забезпечення більшої густини згущеного продукту і бажаною є можливість зберігання концентрованих для видобування певної кількості технічної води. твердих речовин зручним способом, який запобіЗазвичай закачують згущений продукт у поверхнегає відокремленню будь-яких крупних та дрібних ву зону зберігання, яку часто називають хвостосфракцій і запобігає забрудненню відокремленої хови щем або хвостовою дамбою. Відразу після води, водночас мінімізуючи вплив на навколишнє осадження у цій поверхневій зоні зберігання вода середовище. продовжує видалятися з водної суспензії, що в У процесі видобування глинозему з бокситу за результаті забезпечує подальшу концентрацію Байєром (Bayer) боксит варять у водному лужному твердих речовин за період часу. Щойно збираєтьрозчині для утворення алюмінату натрію, який ся достатній об'єм води, її зазвичай відкачують відокремлюють від нерозчинного залишку. Цей знову до установки для збагачення корисних козалишок складається з піску та дрібних частинок палин. здебільшого оксиду заліза. Відомо, що водна суХвостову дамбу часто обмежують у розмірах з спензія останнього являє собою шлам червоного метою мінімізації впливу на навколишнє середокольору. вище. Крім того, забезпечення великих дамб може Після первинного відокремлення розчину вимагати багато коштів через високу вартість земалюмінату натрію від нерозчинного залишку пісок лерийних робіт та зведення захисних стін. Ці дам(крупні відходи) відокремлюють від червоного би зазвичай мають дещо скісне дно, яке дозволяє шламу. Надосадову рідину піддають подальшій будь-якій воді, яка відокремлюється від твердих обробці для видобування алюмінату. Червоний речовин, збиратися в одному місці для відкачушлам після цього промивають шляхом певної кільвання її назад до збагачувальної установки. Прокості послідовних етапів промивання, у яких черблема, яка часто трапляється, полягає в тому, що воний шлам контактує з промивальною рідиною, а дрібні частинки твердих речовин виносяться разом потім флокулюють шляхом додавання агента зі стічною водою, таким чином, забруднюючи воду флокуляції. Після кінцевого етапу промивання гіді негативно впливаючи на подальше використання росуміш червоного шламу якомога більше загуводи. щують, а потім захоронюють. Загущення у конУ багатьох процесах зі збагачення корисних тексті цього опису означає збільшення вмісту копалин, наприклад, процесі збагачення мінеральтвердих речовин у червоному шламі. Кінцевий них пісків, також звичним є утворення другого поетап загущення може включати лише осадження току відходів, який включає, головним чином, круфлокульованої гідросуміші або іноді включає етап пні (>0,1мм) частинки мінералів. Особливо фільтрації. В альтернативному або додатковому бажаним є захоронення крупних та дрібних частиваріанті шлам піддають більш тривалому осанок відходів як гомогенної суміші, оскільки це подженню у відстійнику. У будь-якому разі цей кінцеліпшує як механічні властивості зневоднених твевий етап загущення обмежується часом, коли вирдих речовин, значно зменшуючи витрати часу та магається перекачування загущеної водної коштів, які зрештою вимагаються для відновлення суспензії на територію захоронення. землі. Однак, це не завжди є можливим, оскільки Шлам може бути захоронений і/або підданий навіть якщо крупні відходи ретельно перемішати у подальшому висушуванню для подальшого заховодну суспензію дрібних відходів перед відкладенронення на території скиртування шламу. Для тоням на території захоронення, крупний матеріал го, щоб бути придатним для скиртування, шлам осідає значно швидше, ніж дрібний матеріал, в повинен мати високий вміст твердих речовин і при результаті чого виникає шаруватість у зневоднескирдуванні не текти, а бути відносно жорстким них твердих речовинах. Крім того, якщо кількість для того, щоб кут скиртування був якомога вищим, крупного матеріалу відносно дрібного матеріалу є таким чином, щоб скирта займала якомога меншу високою, то швидке осадження крупного матеріалу площу для даного об'єму. Вимога щодо високого 7 78436 8 вмісту твердих речовин суперечить вимозі щодо полімеру є неефективним. Завдяки цьому процеможливості закачування матеріалу у формі рідини, сові, досягають дуже ефективного вивільнення і, таким чином, навіть за можливості утворення води і зручного зберігання твердих відходів, зокшламу, що має потрібний високий вміст твердих рема, при застосуванні до згущеного продукту речовин для скиртування, через це шлам може червоного шламу після одержання глинозему спостати непридатним для закачування. собом Байєра. Фракцію піску, видалену з залишку, також Однак, незважаючи на поліпшення, які забезпромивають і переносять на територію захороненпечує [WO-A-0192167], зокрема, в обробці червоня для окремого зневоднення та захоронення. ного шламу, все одно існує потреба у подальшому У [патенті ЕР-А-388108] описано додавання удосконаленні затверднення суспензій матеріалів водовбирного, водонерозчинного полімеру до мата подальшому поліпшенні прозорості вивільненої теріалу, який містить водну рідину з дисперговарідини. Зокрема, метою даного винаходу є знахоними частинками твердої речовини, такої як чердження більш придатного способу обробки відховоний шлам, перед закачування та наступне дів з крупними та/або дрібними частинками від закачування матеріалу, що дозволяє надати матезбагачення мінеральних пісків, глинозему або інріалові стійкого стану з наступним його затвердших корисних копалин з метою забезпечення краненням і набуттям придатної для скиртування твещого вивільнення рідини та більш ефективного рдої форми. Полімер абсорбує водну рідину засобу поводження з концентрованими твердими гідросуміші, що сприяє зв'язуванню частинок тверречовинами. Крім того, існує потреба в удосконадої речовини, а отже, затвердненню матеріалу. ленні зневоднення суспензій твердих відходів, Однак, цей процес має недолік, який полягає в перенесених у формі рідини до зони відстоювання тому, що він вимагає великих доз абсорбуючого для захоронення, і забезпеченні поліпшення прополімеру для досягнення достатнього затверднензорості стічної води. Зокрема, бажаним є забезпеня. Для досягнення достатньо затвердлого матечення більш ефективної обробки суспензій відхоріалу часто буває необхідно застосовувати дози дів, які переносять на території захоронення, від 10 до 20 кілограмів на тонну шламу. Хоча занаприклад хвостові дамби, яка забезпечує швидку, стосування абсорбуючого полімеру, що розбухає у ефективну концентрацію та більш безпечне з еководі, для затверднення матеріалу нібито може логічної точки зору зберігання твердих речовин і забезпечити збільшення вмісту твердих речовин, поліпшення прозорості вивільненої рідини. водна рідина фактично утримується в абсорбуюВ одному аспекті даного винаходу автори прочому полімері. Недолік цього полягає в тому, що понують спосіб, згідно з яким матеріал, який вклюякщо водну рідину фактично не видалити з затвечає водну рідину з диспергованими частинками рдлого матеріалу, за певних умов водна рідина твердої речовини, переносять у формі рідини до згодом може десорбуватися, і це може викликати зони осадження, потім залишають для відстоюризик повторного розрідження відходів, з неодмінвання і затверднення, причому затверднення поним ризиком дестабілізації скирти. ліпшується при збереженні текучості матеріалу під У [патенті WO-A-96/05146] описано спосіб скичас перенесення завдяки комбінуванню з матеріартування водної суспензії частинок твердої речолом ефективної затверджуючої кількості водного вини, який включає змішування емульсії водорозрозчину водорозчинного полімеру. чинного полімеру, диспергованого в однорідній У другому аспекті даного винаходу автори олійній фазі, з гідросумішшю. Перевагу віддають пропонують спосіб, згідно з яким водна рідина місрозведенню емульсії полімеру розріджувачем, тить дисперговані частинки твердої речовини з який в оптимальному варіанті є вуглеводневою бімодальним розподілом розмірів частинок, і після рідиною або газом і не обертає емульсію. Таким обробки ефективною кількістю водного розчину чином, процес вимагає, щоб полімер не додавався водорозчинного полімеру у стані спокою твердне до гідросуміші у формі водного розчину. без значного відокремлення крупних та дрібних У [патенті WO-A-0192167] описано процес, згіфракцій частинок твердої речовини. дно з яким матеріал, який включає суспензію часДодавання водного розчину водорозчинного тинок твердої речовини, закачують у формі рідини полімеру до матеріалу дозволяє йому зберігати і залишають для затверднення. Затверднення додостатню текучість під час перенесення, а потім, сягають шляхом введення у суспензію частинок після залишення матеріалу у стані спокою, він водорозчинного полімеру, який має характерну утворює тверду масу, достатньо міцну для утрив'язкість принаймні 3дл/г. Ця обробка дозволяє мання наступних шарів затвердлого матеріалу. закачуваному матеріалові зберігати його текучість, Авторами було несподівано виявлено, що додаале після перебування у нерухомому стані спривання водного розчину полімеру до матеріалу не чинює затверднення матеріалу. Цей процес має викликає негайного затверднення або значного перевагу, яка полягає в тому, що концентровані осадження твердих речовин до відстоювання. тверді речовини легко піддаються скиртуванню, Зазвичай суспендовані тверді речовини конщо мінімізує площу землі, яка вимагається для центрують у концентраторі, і цей матеріал зализахоронення. Цей процес також має перевагу над шає концентратор у вигляді згущеного продукту застосуванням зшитих водопоглинаючих полімеякий перекачують через канал до зони осадження. рів, яка полягає в тому, що вода з суспензії вивіКанал може бути будь-яким зручним засобом пельнюється, а не абсорбується й утримується поліреміщення матеріалу до зони осадження, напримером. Підкреслюється значення застосування клад, трубою або канавою. Матеріал залишається частинок водорозчинного полімеру і вказується, рідким і придатним для перекачування під час пещо застосування водних розчинів розчиненого реміщення, доки матеріал не залишають у стані 9 78436 10 спокою. якому зручному співвідношенні за умови, що маВ оптимальному варіанті спосіб згідно з винатеріал залишається придатним для перекачуходом є частиною процесу збагачення корисних вання. копалин, у якому водну суспензію твердих відходів Дисперговані частинки твердої речовини монеобов'язково флокулюють у резервуарі для утвожуть мати бімодальний розподіл розмірів частирення надосадового шару, який включає водну нок. Як правило, цей бімодальний розподіл може рідину, та шар у згущеного продукту, який включає включати дрібну фракцію та крупну фракцію, призгущені тверді речовини, які утворюють матеріал. чому пік дрібної фракції є значно меншим за 25 Надосадовий шар відокремлюють від згущеного мікронів, а пік крупної фракції є значно більшим за продукту в резервуарі й зазвичай рециркулюють 75 мікронів. або піддають подальшій обробці. Водну суспензію Авторами було виявлено, що кращі результати твердих відходів або, необов'язково, згущений досягаються, коли матеріал є відносно концентропродукт переносять, як правило, шляхом перекаваним і гомогенним. Також може бути бажаним чування, до зони осадження, якою може бути, накомбінування додавання розчину полімеру з іншиприклад, хвостова дамба або відстійник. Матеріал ми добавками. Наприклад, властивостям текучості може складатися лише зі здебільшого дрібних чаматеріалу через канал може сприяти включення стинок або суміші дрібних та крупних частинок. диспергатора. Як правило, у разі включення дисНеобов'язково додаткові крупні частинки комбінупергатора його включають у традиційних кількосють з водною суспензією у будь-який зручний мотях. Однак, авторами було несподівано виявлено, мент до відвантаження до зони осадження. Щойно що присутність диспергаторів або інших добавок матеріал досягає зони осадження, його залишають не перешкоджає затвердненню матеріалу у споу стані спокою, і відбувається затверднення. Водкійному стані. Також може бути бажаною поперений розчин полімеру додають до матеріалу в ефедня обробка матеріалу неорганічним або органічктивній кількості в будь-який зручний момент, заним коагулянтом для попередньої коагуляції звичай під час перенесення. У деяких випадках дрібного матеріалу з метою сприяння утриманню водну суспензію спочатку переносять до резервузатвердлих твердих частинок. ара для витримування перед перенесенням до Таким чином, у даному винаході розчин полізони осадження. меру додають прямо до вищезгаданого матеріалу. Прийнятні дози полімеру становлять від 10 Розчин полімеру може складатися повністю або грамів до 10000 грамів на тонну твердих матеріачастково з водорозчинного полімеру. Таким чином, лів. Як правило, прийнятна доза може змінюватирозчинний полімер може включати суміш зі зшитося, залежно від конкретного матеріалу та вмісту го полімеру та водорозчинного полімеру, за умови, твердого матеріалу. Оптимальні дози становлять що достатня кількість полімеру перебуває у розвід 30 до 3000 грамів на тонну, а ще більш придачині або поводиться як у розчині для забезпечення тні дози становлять від 60 до 200 або 400 грамів затверднення у спокійному стані. на тонну. Це може бути фізична суміш полімеру, який Частинки матеріалу зазвичай є неорганічними піддається набуханню, та розчинного полімеру, і/або зазвичай є мінеральними. Як правило, матеабо, в альтернативному варіанті, злегка зшитий ріал може мати як джерело або містити осад на полімер, наприклад, такий як описано у патенті фільтрі, хвости, згущені продукти концентраторів ЕР202780. Хоча полімерні частинки можуть вклюабо потоки незгущених виробничих відходів, начати певну кількість зшитого полімеру, для даного приклад, інші мінеральні хвости або мули, вклювинаходу суттєвою є присутність значної кількості чаючи фосфат, алмазні, золоті мули, мінеральні водорозчинного полімеру. Якщо полімерні частинпіски, хвости від обробки цинкової, свинцевої, мідки включають певну кількість полімеру, який підданої, срібної, уранової, нікелевої, залізної руди, вується набуханню, бажано, щоб принаймні 80% гілля або червоний шлам. Матеріали можуть бути полімеру були водорозчинними. твердими речовинами, осадженими на кінцевому В оптимальному варіанті водний розчин поліетапі концентрації або промивання процесу збагамеру включає полімер, який повністю або принайчення корисних копалин. Таким чином, бажано, мні значною мірою є водорозчинним. Водорозчинщоб матеріал був результатом процесу збагаченний полімер може бути розгалужений через ня корисних копалин. В оптимальному варіанті присутність засобу розгалуження, наприклад, як матеріал включає хвости. описано у WO-A-9829604, наприклад, у пункті фоДрібні хвости або інший матеріал, який піддармули 12, або, в альтернативному варіанті, водоють перекачуванню, можуть мати вміст твердих розчинний полімер є практично лінійним. речовин у межах від 10% до 80% за масою. ГідроВ оптимальному варіанті водорозчинний полісуміші часто складають від 20% до 70% за масою, мер має молекулярну масу від помірної до високої. наприклад, від 45% до 65% за масою. Розміри всіх Бажано, щоб він мав внутрішню в'язкість принаймчастинок у типовому зразку дрібних хвостів зазвині 3дл/г (виміряну у 1 М NaCI при 25°С), зазвичай чай є меншими за 25 мікронів, наприклад, приблипринаймні 5 або 6дл/г, хоча полімер може мати зно 95% за масою матеріалу складають частинки, досить високу молекулярну масу і виявляти внутменші за 20 мікронів, і приблизно 75% є меншими рішню в'язкість 25дл/г або 30дл/г або навіть вищу. за 10 мікронів. Крупні хвости є значно більшими за В оптимальному варіанті полімер має внутрішню 100 мікронів, наприклад, приблизно 85% є більв'язкість у межах від 8дл/г до 25дл/г. у ще кращому шими за 100 мікронів, але зазвичай меншими за варіанті - від 11дл/г або 12дл/г до 18дл/г або 10000 мікронів. Дрібні хвости та крупні хвости мо20дл/г. жуть бути присутніми або комбінованими у будьВодорозчинний полімер може бути природним 11 78436 12 полімером, наприклад, полісахаридом, таким як в'язково також із застосуванням прийнятних ініціакрохмаль, гуарова смола або декстран, або напівторів опромінення. Відразу після завершення поприродним полімером, таким як карбоксиметилцелімеризації й достатнього охолодження люлоза або гідроксіетилцелюлоза. В оптимальнополімерного гелю гель обробляють стандартним му варіанті полімер є синтетичним і в способом спочатку шляхом подрібнення гелю на оптимальному варіанті утвореним з етиленоненабільш дрібні частинки, висушування до значно сиченого водорозчинного мономеру або суміші зневодненого полімеру та наступного розтирання мономерів. на порошок. В альтернативному варіанті полімерні Водорозчинний полімер може бути катіонним, гелі можуть бути у формі полімерних гелів, напринеіонним, амфотерним або аніонним. Полімери клад, як нейтронного типу гелеві полімери. можуть бути утворені з будь-яких придатних водоТакі полімерні гелі одержують прийнятними розчинних мономерів. Як правило, водорозчинні способами полімеризації, як описано вище, напримономери мають розчинність у воді принаймні клад, шляхом опромінення. Гелі подрібнюють до 5г/100см 3 при 25°С. Найкращі аніонні полімери відповідного розміру, як це вимагається, а потім за утворюють із мономерів, вибраних з-поміж монопотребою змішують з матеріалом як частково гідмерів етиленоненасичених карбонових кислот та ратовані водорозчинні полімерні частинки. сульфонових кислот, в оптимальному варіанті Полімери виробляють як кульки шляхом полівибраних з-поміж (мет)акрилової кислоти, алілсумеризації суспензії або як емульсію або дисперсію льфонової кислоти та 2-акриламідо-2"вода в олії" шляхом полімеризації емульсії "вода метилпропансульфонової кислоти (AMPS) та їх в олії", наприклад згідно з процесом, визначеним у солей, необов'язково у комбінації з неіонними спі[патентах ЕР-А-150933, ЕР-А-102760 або ЕРвмономерами, в оптимальному варіанті - вибраА126528]. ними з-поміж (мет)акриламіду, гідроксіалкілових В альтернативному варіанті водорозчинний естерів (мет)акрилової кислоти та Nполімер може бути передбачений як дисперсія у вінілпіролідону. водному середовищі. Це може бути, наприклад, Оптимальні неіонні полімери утворюють з етидисперсія частинок полімеру у принаймні 20 мікленоненасичених мономерів, вибраних з-поміж ронів у водному середовищі, яке містить врівнова(мет)акриламіду, гідроксіалкілових естерів жуючий агент, представлений у патенті ЕР-А(мет)акрилової кислоти та N-вінілпіролідону. 170394. Вона також, наприклад, може включати Оптимальні катіонні полімери утворюють із водні дисперсії частинок полімеру, одержані шляетиленоненасичених мономерів, вибраних з-поміж хом полімеризації водних мономерів у присутності диметиламіноетил(мет)акрилату - метилхлориду, водного середовища, що містить розчинені полі(DMAEA.MeCI) quat, діалілдиметиламонійхлориду мери групи IV, такі як полідіалілдиметиламонійх(DADMAC), триметиламінопролорид і, необов'язково, інші розчинені матеріали, піл(мет)акриламідхлориду (АТРАС), необов'язково наприклад, електроліт та/або багатокомпонентні в комбінації з неіонними співмономерами, в оптигідрокси-сполуки, наприклад, поліалкіленгліколі, мальному варіанті вибраними з-поміж представлені у [WO-A-9831749 або WO-A(мет)акриламіду, гідроксіалкілових естерів 9831748]. (мет)акрилової кислоти та N-вінілпіролідону. Водний розчин водорозчинного полімеру, як У деяких випадках перевагою вважали окреме правило, одержують шляхом розчинення полімеру додавання комбінацій типів полімерів. Таким чиу воді або шляхом розведення більш концентроном, водний розчин аніонного, катіонного або неваного розчину полімеру. Зазвичай твердочастиніонного полімеру додають до вищезгаданого матековий полімер, наприклад, у формі порошку або ріалу першим, а потім додають другу дозу такого кульок, диспергують у воді й залишають для розсамого або іншого водорозчинного полімеру будьчинення при перемішуванні. Цього досягають, заякого типу. стосовуючи традиційне обладнання для складання У даному винаході водорозчинний полімер композицій. Бажано, щоб розчин полімеру можна утворюють за допомогою будь-якого прийнятного було одержати, застосовуючи Auto Jet Wet (торгоспособу полімеризації. Полімери одержують, навельна марка) від Ciba Specialty Chemicals. В альприклад, як гелеві полімери шляхом полімеризації тернативному варіанті полімер може бути передрозчину, полімеризації суспензії "вода в олії" або бачений у формі емульсії або дисперсії з шляхом полімеризації емульсії "вода в олії". При оберненням фаз, яку потім перетворюють на вододержання гелевих полімерів шляхом полімеризану. ції розчину ініціатори зазвичай вводять у розчин Водний розчин полімеру додають у будь-якій мономеру. прийнятній концентрації. Бажаним може бути заНеобов'язково включають систему термічного стосування відносно концентрованого розчину, ініціатора. Як правило, термічний ініціатор вклюякий містить, наприклад, до 10% або більше за чає будь-яку прийнятну ініціюючу сполуку, яка вимасою полімеру, з метою мінімізації кількості води, вільнює радикали при підвищеній температурі, яку вводять у матеріал. Як правило, хоча бажаним наприклад, азосполуки, такі як азо-бісє додавання розчинного полімеру в низькій концеізобутиронітрил. Температура під час полімеризантрації для мінімізації проблем, які виникають у ції має бути підвищена до принаймні 70°С, але в результаті високої в'язкості розчинного полімеру оптимальному варіанті не більше 95°С. В альтерта для сприяння розподілові полімеру по матеріанативному варіанті полімеризацію здійснюють лу. Розчин полімеру додають у відносно розведешляхом опромінення (ультрафіолетовим світлом, ній концентрації полімеру, наприклад, 0,01% за мікрохвильовою енергією, теплом і т. ін.), необомасою. Як правило, розчин полімеру зазвичай за 13 78436 14 стосовують у концентрації полімеру від 0,05 до 5% потік мінімізувався, і затверднення матеріалу відза масою. В оптимальному варіанті концентрація бувалося швидко. Якщо матеріал є надто текучим, полімеру становить від 0,1% до 2 або 3%. У ще то він не утворить ефективної скирти, а також іскращому варіанті концентрація становить від нує ризик того, що він забруднить воду, яка виві0,25% до приблизно 1 або 1,5%. льнюється з матеріалу. Також необхідно, щоб заУ процесі збагачення корисних копалин, коли твердлий матеріал був достатньо міцним для того, суспензію, яка містить тверді речовини, флокулющоб залишатися неушкодженим і витримувати ють у концентраторі з метою розділення суспензії масу наступних шарів затвердлого матеріалу, які на надосадовий шар та матеріал згущеного продуукладають на нього. кту і матеріал, як правило, обробляють у будь-який В оптимальному варіанті спосіб згідно з винавідповідний момент після флокуляції в концентраходом дозволяє досягти геометричної форми теторі, але до того, як матеріал залишають у стані риконника і разом фіксує дрібні та крупні фракції спокою. Відповідну ефективну затверджуючу кільтвердих речовин у матеріалі, а також дозволяє кість водорозчинного розчину полімеру змішують з вивільненій воді мати вищу рушійну силу для відоматеріалом до етапу перекачування. Таким чином кремлення від матеріалу під дією гідравлічного розчин полімеру розподіляють по всьому матеріасамопливу. Форма териконника забезпечує ви щий лу. В альтернативному варіанті розчин полімеру спрямований донизу тиск ущільнення розташовавводять і змішують з матеріалом під час етапу них знизу твердих речовин, який зумовлює збільзакачування або згодом. Найбільш ефективний шення швидкості зневоднення. Авторами було момент додавання залежить від субстрату та відвиявлено, що ця геометрична форма в результаті стані від концентратора до зони осадження. Якщо дає більший об'єм відходів на площу поверхні, що канал є відносно коротким, і перевагою може бути є вигідним як з точки зору екології, так і з точки дозування розчину полімеру поблизу місця, де зору економії. матеріал витікає з концентратора. З іншого боку, Цілей винаходу неможливо досягти шляхом якщо зона осадження є значно віддаленою від пристосування етапу флокуляції у концентраторі. концентратора, може бути бажаним введення розНаприклад, флокуляція суспензії у концентраторі чину полімеру ближче до випускного отвору. У для забезпечення згущеного продукту, достатньо деяких випадках зручним може бути введення концентрованого для того, щоб його можна було розчину полімеру в матеріал тоді, коли він вихоскиртувати, не дає великої користі, оскільки буде дить з випускного отвору. неможливо перекачувати такий концентрований Коли водні суспензії дрібних та крупних частизгущений продукт. Натомість авторами було виявнок матеріалів комбінують з метою спільного захолено, що суттєвою є обробка утвореного матеріаронення, ефективну затверджуючу кількість розлу як згущеного продукту у концентраторі. Виявичину водорозчинного полімеру зазвичай додають лося, що окрема обробка згущених твердих під час або після змішування різних потоків відхоречовин у згущеному продукті дозволяє матеріадів у гомогенну гідросуміш. лові ефективно затверднути без шкоди для текуВ оптимальному варіанті матеріал перекачучості під час перенесення. ють у формі рідини до випускного отвору в зоні Найкращою особливістю даного винаходу є осадження й дають матеріалові розтектися по повивільнення водної рідини, яка часто трапляється верхні затвердлого матеріалу. Матеріал залишапід час етапу затверднення. Таким чином, в оптиють у стані спокою для затверднення і, таким чимальній формі винаходу матеріал зневоднюють ном, утворення скирти затвердлого матеріалу. Цей під час затверднення для вивільнення рідини, яка процес повторюють кілька разів для утворення містить значно менше твердих речовин. Рідину скирти, яка включає кілька шарів затвердлого мапісля цього повертають у процес, таким чином, теріалу. Утворення скирт затвердлого матеріалу зменшуючи необхідний об'єм внесеної води, а отмає перевагу, яка полягає в тому, що для захороже, важливо, щоб рідина була прозорою і практичнення вимагається менше площі. но вільною від забруднювачів, зокрема, мігруючих Реологічні характеристики матеріалу, коли він тонких частинок. В оптимальному варіанті рідину, тече через канал до зони осадження, є важливинаприклад, переробляють у концентраторі, з якого ми, оскільки будь-яке значне зниження характериодержують матеріал у формі згущеного продукту. стик текучості може серйозно зашкодити ефективВ альтернативному варіанті рідину переробляють ності процесу. Важливо не допустити значного у змійовику або іншим способом у тій самій устаосадження твердих речовин, оскільки це може новці. призвести до блокування, що може означати неУ ще одному аспекті даного винаходу автори обхідність закриття установки для усунення блокупропонують спосіб, згідно з яким матеріал, який вання. Крім того, важливо, щоб не було значного включає водну рідину з диспергованими частинказниження характеристик текучості, оскільки це ми твердої речовини, переносять у формі рідини може надмірно зашкодити придатності матеріалу до зони осадження, потім залишають для зневоддо перекачування. Такий шкідливий вплив може нення і вивільнення рідини, яка містить розчинені призвести до значного підвищення витрат на енерцінні мінерали, причому зневоднення поліпшуєтьгію, оскільки перекачування стає важчим, та ймося при збереженні текучості матеріалу під час певірності підвищеного зношування насосного обларенесення завдяки комбінуванню з матеріалом днання. ефективної зневоднюючої кількості водного розчиРеологічні характеристики матеріалу при його ну водорозчинного полімеру. затвердненні є важливими, оскільки після залиУ цій формі винаходу водний розчин полімеру шення матеріалу у стані спокою є важливим, щоб застосовують до матеріалу способом, подібним до 15 78436 16 описаного вище. У цьому разі розчин полімеру тече з резервуара, необов'язково комбінується з застосовують в ефективній зневоднюючій кількості крупними частинками додаткового матеріалу, і і подібним чином, оскільки у першому аспекті виматеріал після цього перекачується до зони осанаходу важливим є збереження текучості матеріадження, де його залишають для зневоднення. Волу під час перенесення. Матеріал переносять до дний розчин полімеру змішують у матеріал після зони осадження, якою може бути, наприклад, хвофлокуляції суспензії і до того, як матеріал залистова дамба або відстійник. Етап зневоднення шають для затверднення та зневоднення. здійснюють якомога швидше, таким чином, щоб Водний розчин полімеру може включати будьтверді речовини могли сконцентруватися, і щоб який з полімерів, і його застосовують способом, водна рідина могла вивільнитися. Важливо, щоб подібним до вищеописаного. рідина мала високу прозорість і не була забруднеВинахід пояснюється на представлених нижче на твердими речовинами, зокрема, дрібними, які прикладах. можуть перешкодити подальшій обробці. Приклад 1 Як правило, у процесі збагачення корисних коОдержання полімеру палин суспензію твердих речовин флокулюють у Зразки полімерів, показані у Таблиці 1, було резервуарі для утворення надосадового шару, одержано способом гель-полімеризації. Полімери який включає водну рідину, та шару згущеного домішували до води для забезпечення водного продукту, який включає згущені тверді речовини, і розчину у концентрації 0,25%. утворює матеріал. Суспензія згущеного продукту Таблиця 1 Зразок А В С D Ε F G Η I J К L Μ Полімер (% маса/маса) гомополімер 100% акриламіду співполімер акрилату натрію/акриламіду 15/85 співполімер акрилату натрію/акриламіду 30/70 співполімер акрилату натрію/акриламіду 30/70 співполімер акрилату натрію/акриламіду 45/55 співполімер акрилату натрію/акриламіду 75/25 гомополімер 100% акрилату натрію співполімер AMPS натрію /акриламіду 10/90 співполімер AMPS натрію /акриламіду 40/60 співполімер DMAEA.MeCI/акриламіду 25/75 співполімер DMAEA.MeCI/акриламіду 60/40 співполімер DMAEA.MeCI/акриламіду 80/20 полімер DMAEA.MeCI/акриламіду/акрилату натрію 35/60/5 Деталі експерименту Випробування здійснювали згідно з представ Внутрішня в'язкість (дл/г) 16 18 12 24 16 19 18 16 14 14 12 12 20 леними нижче процедурами з застосуванням гідросуміші хвості в, одержаної з мінеральних пісків. Таблиця 2 Вміст твердих речовин (% маса/маса) Тверді речовини 1000 95 23 89 57 43 23 46 116 57 23 25 24 50 19 54 20 27 72 61 179 47 119 56 51 57 25 47 95 41 119 71 69 45 108 85 29 45 547 80 21 52 14 75 14 35 117 68 20 51 208 60 108 Приклад 2 Одержання полімеру Зразки полімерів, показані у Таблиці 1, одержували багатьма способами полімеризації. Полімери домішували до води для забезпечення водного розчину в концентрації 0,25% активного полімеру. Таблиця 4 Зразок N O Ρ Форма Кульки Зворотна емульсія Дисперсія Q Розчин R S Τ U V W Χ Зворотна емульсія Кульки Дисперсія Гель порошок розчин порошок Полімер (% маса/маса) Внутрішня в'язкість (дл/г) співполімер акрилату натрію/акриламіду 30/70 12 співполімер акрилату натрію/акриламіду 30/70 17 співполімер акрилату натрію/акриламіду 30/70 16 100% одержаного шляхом реакції Манніха полі14 акриламіду співполімер DMAEA.MeCI/акриламіду 25/75 16 співполімер DMAEA.MeCI/акриламіду 25/75 8 співполімер DMAEMA.MeCI/акриламіду 80/20 8 співполімер АРТАС/акриламіду 5/95 16 поліоксіетилен немає полісахарид декстран немає гуарова смола немає 19 78436 Деталі експерименту Випробування здійснювали згідно з процеду 20 рами і з застосуванням гідросуміші хвостів, де тально описаних у прикладі 1. Таблиця 5 Зразок Чистий N O Ρ Q R S Τ U V W Доза (г/т) г (мм) с (мм) е (мм) Осідання (%) 0 62 125 44 87 62 125 55 90 175 350 125 250 125 250 250 375 250 500 375 83 28 23 40 24 23 24 48 25 29 24 48 26 30 23 29 24 29 28 65 4 37 52 28 54 52 53 22 49 39 51 22 50 38 52 37 53 39 34 10 2 12 16 9 51 7 51 6 21 17 23 7 26 17 40 19 23 15 15 5 2 89 157 48 13 196 8 33 112 76 117 31 92 70 52 62 125 83 68 8 Приклад 3 Зразок С з прикладу 1 випробували згідно з процедурами і з застосуванням гідросуміші хвос Вивільнена вода Об'єм (мл) Каламутність (NTU) 10 >1000 38 23 73 31 38 181 60 44 36 124 40 48 52 285 76 26 44 32 52 158 36 124 57 10 38 34 44 72 33 24 71 18 53 29 32 113 35 271 тів, де тально описаних у прикладі 1, разом з деякими добавками, які додають до гідросуміші з іншими цілями. Таблиця 6 Зразок X Υ Ζ Добавка органічний коагулянт - полі-DADMAC неорганічний коагулянт - поліхлорид алюмінію органічний диспергатор - поліакрилат натрію Таблиця 7 Зразок Чистий X С Υ С Ζ С J С Доза (г/т) 0 250 94 250 94 250 125 62 62 Зразок Чистий С Χ С Υ С Z С J Доза (г/т) 0 94 250 94 250 125 250 62 62 Приклад 4 Вибрані зразки, взяті з прикладу 1, оцінювали згідно з процедурами, детально описаними у при г (мм) 93 23 24 28 30 23 23 28 23 с (мм) 7 52 51 43 45 49 51 43 51 е (мм) 3 29 26 11 17 19 21 15 26 Осідання(%) 4 100 104 114 93 130 130 100 109 кладі 1, з застосуванням гідросуміші хвостів від латеритового нікелю у процесі кислотного вилуговування. 21 78436 22 Таблиця 8 Вміст твердих речовин (% маса/маса) Тверді речовини 100 80 50 30 68 30 25 58 25 2 11 17 34 11 29 47 11 43 немає 3 6 17 3 15 44 4 23 1000 10 >1000 55 800 19 604 35 NT 19 >1000 80 349 97 233 92 222 91 >1000 79 950 29 143 кладі 1, застосовуючи гідросуміш хвостів від CIL/CIP-обробки золота Таблиця 12 Вміст твердих речовин (% маса/маса) Тверді речовини 100 49 52 45 40 28 39 25 39 25 39 2 14 12 18 22 38 22 40 22 40 22 немає 7 7 7 8 21 8 23 8 23 8 100 53 29 40 34 26 33 зо 29 2 3 16 44 22 33 45 31 40 41 немає немає 10 36 10 19 40 14 25 26