CN102413892B - 用于除去液流中均匀分散的颗粒物质的系统、方法、流程和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于除去流体中颗粒物质的系统，包括通过连接至少一种激活基团或胺功能团而被功能化的颗粒，其中被修饰的颗粒与流体内的颗粒物质复合形成可移除的复合物。颗粒物质优选与固定剂接触、复合或反应。该系统特别有利于除去尾矿中的颗粒物质。

Description

用于除去液流中均匀分散的颗粒物质的系统、方法、流程和装置

相关申请

本申请要求享有2009年2月27日提交的美国临时申请No.61/156,321的利益。上述申请的全部教导在本发明中被引入作为参考。

发明领域

本申请普遍涉及用于除去液流中均匀分散的颗粒物质的系统、方法、颗粒和装置。

背景

从采矿活动中产生的优良材料通常被发现均匀分散在水性环境中，例如废水。均匀分散的物质可包括诸如各种类型的粘土材料、可回收材料、细砂和粉砂的固体。将这些物质从水性环境中分离可能很困难，因为除非采用特殊的能量密集的脱水过程或长期沉降处理，否则即使分离出来，它们也倾向于保留大量的水。

大容量水消费过程的一个实例是自然出现的矿石，例如煤和油砂。自然出现的矿石是疏水性有机分子或材料和固体无机物质的异构混合物。在这类矿石的加工过程中，胶体颗粒例如粘土和矿物粉通常由于引入了机械剪切而被释放到水相中。在某些实施例中，这种剪切与碳氢化合物的提取过程有关。除机械剪切外，有时还在提取过程中添加碱水，创造出更适合胶体悬浮液的环境。一种处置所得“尾”液(含有粘土和矿物、水、氢氧化钠和少量残留碳氢化合物的细胶体悬浮液)的常规方法，是将它们贮存在“尾矿池”中。这些池子需要数年时间来沉降污染粉末，使得水不适合循环再造。

某些使用大容量水的工业过程过分使用当地的供水系统。例如，在油砂提取工业中，抽取加工水的附近河流已观察到流速减小。作为一个具体的实例，在位于加拿大阿尔伯塔省北部的阿萨巴斯卡河附近的阿萨巴斯卡十分关注对水的需求。来自阿萨巴斯卡矿床的油砂以每天大约1000千吨的速度被开采加工。用以加工该数量矿石的需水量增加到大约每年500kdam³，占该省用水量的8％。随着绝大多数水进入尾矿池，最终周围的河流将不再能维持该行业的用水需求。为了该行业的长期生存，一种有效和高效再生水的方法至关重要。

此外，某些工业过程会产生大颗粒无机固体的废物流。使用油砂的例子，诸如石英的无机固体在从油砂矿石中提取碳氢化合物后残留。由于被加工的矿石只含有约8-12％理想的碳氢化合物，在提取碳氢化合物后残留有大量的大颗粒无机物质。这种残留物由于其尺寸、不溶解性和易螯合性，通常在加工的初步分离阶段被除去。这种废料的处置或贮存已成为油砂行业的一个问题，这仍然归因于许多工业过程的大容量。已尝试使用这种大而粗的固体作为尾矿池中细胶体悬浮液的絮凝稳定剂，但是，没有持续观察到团聚。对这种材料进行修饰，使得它能原位用于废水处理目的将十分有利。

一种将分散在水中的粉末材料整合的典型方法是使用混凝剂或絮凝剂。该技术通过使用多价金属盐(例如钙盐、铝化合物等)或高分子量聚合物(例如部分水解的聚丙烯酰胺)，将分散的颗粒连接在一起而作用。通过使用这些物质，悬浮颗粒团的整体尺寸增加，而且，它们表面的荷电呈中性，使颗粒不稳定。总的结果是加速了被处理颗粒的沉淀。尽管如此，在处理后，相当数量的水仍然保留在沉淀颗粒中。这些技术通常不会从沉淀物质中释放足够的水使得该物质变得机械稳定。此外，用以絮凝/凝聚的物质可能不符合成本效益，尤其是需要处理大量废水时，它们需要大量的絮凝和/或凝聚剂。虽然还记载了稳定的絮凝系统，这些系统在充分除去许多种类的细颗粒时效率低下，例如在油砂开采中产生的那些细颗粒。

在油砂行业中存在特殊的需要来除去流态溶液中悬浮的颗粒。直接来自油砂加工的尾矿(称为“全尾矿”)可能含有悬浮在碱水溶液中的细粘土颗粒(称为“粘土粉”)，一起还有悬浮的沙子和其它颗粒物质。全尾矿通过诸如旋流过程可被分离成两个液流，其中一个液流(称为潜流)含有沙，而另一个液流(称为溢流)含有悬浮的细粘土颗粒。所述来自旋流的含有细粘土颗粒的溢流被称为细尾矿。细尾矿可被导入到大的人造尾矿池中，使得粘土颗粒通过重力逐渐沉降。该沉降过程可花费数年。

当应用于石油工业时，理想的是在被导入到尾矿池前全尾矿已被处理，使得水从悬浮固体中分离。如果这种分离在加工油砂后立即进行，回收的水将仍然是热的，这样可以保存需要将再生水加热到加工温度的能源。此外，将全尾矿加工来回收水和固体能减少必须贮存在如尾矿池设施中的废料量。

本领域的另一种需求涉及现有尾矿池的管理。在它们目前的形式中，它们具有环境依赖性，可能需要在未来努力广泛地清洁。阻止它们的扩张是所希望的。进一步希望的是改善它们的存在状态，从而使它们内容物的沉降更加有效且充分。尾矿池中的固体物质自液体溶液中更彻底、迅速的分离，可允许获得可再生水和可压缩的废料，整体减少了它们占据的空间。

在采矿活动中产生的优良材料常常被发现均匀分散于水性环境中，例如废水。均匀分散的材料科包括诸如各种类型的粘土材料、可回收材料、细砂和粉砂的固体。将这些材料从水性环境中分离可能很困难，因为除非采用特殊的能量密集的脱水过程或长期沉降处理，否则即使分离出来，它们也倾向于保留大量的水。

因此，本领域仍然存在整体需要一种处理系统，其能迅速、成本效益高且高效地除去流体溶液中的悬浮颗粒。还希望的是，该处理系统产生的回收(或可回收的)固体材料所保留的水最少，使得其易于加工成机械稳定的物质，有可能承重或支持交通，即“可通行的”。进一步希望的是，该处理系统产生的澄清水易于再生用于进一步的工业用途。

本领域的另一种需求涉及现有尾矿池的管理。在它们目前的形式中，它们具有环境依赖性，可能需要在未来努力广泛地清洁。阻止它们的扩张是所希望的。进一步希望的是改善它们的存在状态，从而使它们内容物的沉降更加有效且充分。尾矿池中的固体物质自液体溶液中更彻底、迅速的分离，可允许获得可再生水和可压缩的废料，整体减少了它们占据的空间。

概述

本文公开了除去流体中颗粒物质的过程和装置。在实施方式中，公开了用于除去颗粒物质的系统，其包含第一液流、含颗粒物质的液流、与颗粒物质相互作用的激活聚合物、将激活聚合物插入到第一液流中形成第一已处理液流的第一导管；含锚颗粒的第二液流；包覆锚颗粒且能与激活聚合物相互作用的固定聚合物；将固定聚合物插入到第二液流中形成第二已处理液流的第二导管；混合第一已处理液流和第二已处理液流的混合装置，使得激活聚合物与固定聚合物结合形成包含颗粒物质和锚颗粒的复合物，以及除去流体中复合物的分离装置。在实施方式中，锚颗粒可包含沙。在实施方式中，分离系统可包含传送带。在实施方式中，分离系统可包含振动筛。

本文公开了用于除去流体中颗粒物质的过程，其包含提供能与颗粒物质复合的激活聚合物；用激活聚合物处理第一液流，形成包含与颗粒物质复合的激活聚合物的第一已处理液流；提供能与激活聚合物相互作用的固定聚合物；向含锚颗粒的第二液流中添加固定聚合物，使得固定聚合物包覆锚颗粒，从而形成包含包衣锚颗粒的第二已处理的液流；以及混合第一已处理的液流和第二已处理的液流，形成包含颗粒物质和通过相互作用与激活聚合物和固定聚合物连接在一起的锚颗粒的可移除复合物。在实施方式中，该过程可进一步包括除去流体中的可移除复合物。在实施方式中，可移除复合物可通过过滤除去。在实施方式中，可移除复合物可通过离心被除去。在实施方式中，可移除复合物可通过重力沉降除去。

本文公开了用于除去液流中颗粒物质的过程，其包括提供能与颗粒物质复合的激活聚合物；用激活聚合物处理液流，形成包含与颗粒物质复合的激活聚合物的已处理液流；提供用能与激活聚合物相互作用的固定聚合物包覆的锚颗粒；向已处理液流中添加包衣锚颗粒，从而形成包含颗粒物质和通过相互作用与激活聚合物和固定聚合物连接在一起的锚颗粒的可移除复合物；以及除去液流中的可移除复合物。在实施方式中，液流可包含成熟的细尾料。

本发明涉及除去流体中细颗粒物质的系统，包含：

包含悬浮的细颗粒物质和粗颗粒物质的流入液流[300]，

用于将进入液流分离到包含悬浮细颗粒物质的上溢通道[COF]以及一种或多种包含悬浮粗颗粒物质的下溢通道[CUF]的初步分离器，例如旋流器，

将能附着于细颗粒物质上形成被激活颗粒的激活材料[A]导入到上溢通道的激活注射器[310]，所述的被激活颗粒悬浮在第一已处理的液流[316]中，

将能附着于粗颗粒上形成锚颗粒的固定材料导入到下溢通道的固定注射器[326]，所述的锚颗粒悬浮在第二已处理的液流[338]中，

所述的被激活颗粒和所述的锚颗粒能发生相互作用形成可移除复合物，

混合器[C]，其中将第一已处理的液流和第二已处理的液流混合，形成联合的已处理液流[320]，并且其中的被激活颗粒与锚颗粒复合形成可移除复合物，以及

沉降设备[324或328]，其中可移除复合物被从联合的已处理液流分离出来，从而除去流体中的细颗粒物质。

分离器中的下溢流体通道可分裂成多个下溢流体通道。任选地，第一种下溢子通道包含未处理的气旋下溢流体，和/或第二种能被导入到产生气旋溢流和气旋潜流的第二分离器中的下溢子通道。每个分离器可以是相同的或不同的，优选水力旋流器。任选地，任意一种或每种下溢通道/子通道用固定材料处理。进一步地，每个分离器中的气旋上溢通道可单独或组合使用。本发明进一步涉及除去流体中细颗粒物质的方法，包括：

将包含悬浮细颗粒物质和粗颗粒物质的进入液流分离到包含悬浮细颗粒物质的上溢通道[COF]和包含悬浮粗颗粒物质的下溢通道[CUF]中，

向上溢通道中导入能附着于细颗粒物质上形成被激活颗粒的激活材料[A]，所述的被激活颗粒被悬浮在第一已处理的液流[316]中，向下溢通道中导入能附着于粗颗粒物质上形成锚颗粒的固定材料，所述的锚颗粒被悬浮在第二已处理的液流[338]中，

其中所述的被激活颗粒和所述的锚颗粒能相互作用形成可移除复合物，

将第一已处理的液流和第二已处理的液流组合，形成联合的已处理液流[320]，其中被激活颗粒与锚颗粒复合形成可移除复合物，以及

将可移除复合物从联合的已处理液流中分离出来，从而除去流体中的细颗粒物质。

附图简述

图1.显示了流体分离过程的示意图。

图2.显示了流体分离过程的示意图。

图3a-b显示了流体分离过程的示意图。

发明详述

A.系统和方法

本发明公开了增加分散粉末材料沉降速率的系统和方法，其是通过将分散的粉末材料合并到粗颗粒基质中，使得固体能从水性悬浮液中作为具有机械稳定性的材料被除去。本发明公开的系统和方法包括三个部分：激活细颗粒、将激活的细颗粒固定到锚颗粒上，以及沉降细颗粒-锚颗粒复合物。

1.激活

本文中所使用的术语“激活“是指激活材料(例如聚合物)与液体介质(例如水性溶液)中悬浮颗粒的相互作用。“激活聚合物”可实施这种激活。在实施方式中，将高分子量的聚合物导入到颗粒分散物中作为激活聚合物，使得这些聚合物与细颗粒相互作用或复合。聚合物-颗粒复合物与其它相同的复合物或与其它的颗粒相互作用，形成团聚物。

该“激活”步骤可作为预处理来预备细颗粒的表面，用于本发明公开的系统和方法中后续阶段的相互作用。例如，激活步骤可预备细颗粒的表面，如上所述在随后的“固定”步骤中与其它被理性设计用来相互作用的聚合物发生相互作用。不欲被理论所约束，认为当细颗粒被激活材料(例如聚合物)包覆时，这些被包覆的材料可具有聚合物或其它包衣的部分表面性质。这种自身改变的表面性质对于沉降、合并和/或脱水是有利的。在另一个实施方式中，激活可通过对颗粒化学修饰来实现。例如，氧化剂或碱基/碱能增加颗粒的负表面能，而酸能减少负表面能甚至引起悬浮颗粒上的正表面能。在另一个实施方式中，电化学氧化或还原过程可用来影响颗粒的表面电荷。这些化学修饰可产生对下述固定的锚颗粒具有较高亲和力的被激活颗粒。

适合用来修饰或激活的颗粒可包括有机或无机的颗粒，或其混合物。无机颗粒可包括一种或多种物质，例如碳酸钙、白云石、硫酸钙、高岭土、滑石、二氧化钛、沙、硅藻土、氢氧化铝、硅石、其它金属氧化物等。从开矿过程中回收的沙或其它固体粉末部分本身是优选的用于激活的颗粒来源。有机颗粒可包括一种或多种材料，例如淀粉、改性淀粉、聚合球(固体和中空)等。颗粒的尺寸可由几纳米至几百微米。在某些实施方式中，毫米级的宏观粒子是适宜的。

在实施方式中，颗粒(例如胺修饰的颗粒)可包含例如木质纤维材料、纤维材料、矿物质、玻璃材料、胶凝材料、碳材料、塑料、弹性体材料等的材料。在实施方式中，纤维素和木质纤维材料可包括木质材料，例如木材薄片、木纤维、木材废料、木粉、木素或来自木本植物的纤维。

无机颗粒的粒子包括粘土，例如凹凸棒石粘土和膨润土。在实施方式中，无机化合物可以是玻璃体材料，例如陶瓷颗粒、玻璃、粉煤灰等。颗粒可以是固体，也可以是部分或完全空心的。例如，可使用玻璃或陶瓷微球作为颗粒。玻璃体材料，例如玻璃或陶瓷也可形成纤维被用作颗粒。胶凝材料可包括石膏、硅酸盐水泥、高炉水泥、高铝水泥、硅水泥等。碳材料可包括炭黑、石墨、碳纤维、碳微粒和碳纳米粒，例如碳纳米管。

在实施方式中，塑料材料可用作颗粒。热固性和热塑性树脂均可用来形成塑料颗粒。塑料颗粒可形成实心体、空心体或纤维，或者任意其它适合的形状。塑料颗粒可由多种聚合物形成。用作塑料颗粒的聚合物可以是均聚物或共聚物。共聚物可包括嵌段共聚物、接枝共聚物和异分子聚合物。在实施方式中，适宜的塑料可包括例如加聚物(如烯属不饱和单体的聚合物)、聚酯、聚氨酯、芳纶树脂、聚甲醛树脂、甲醛树脂等。加聚物可包括例如聚烯烃、聚苯乙烯和乙烯聚合物。在实施方式中，聚烯烃可包括由C₂-C₁₀烯烃单体制备的聚合物，例如乙烯、丙烯、丁烯、环戊二烯等。在实施方式中，可使用聚(氯乙烯)聚合物、丙烯腈聚合物等。在实施方式中，用于生成颗粒的聚合物可通过多羟基化合物(例如烯乙二醇、聚醚醇等)与一个或多个多聚羧酸发生缩合反应形成。聚对苯二甲酸乙二醇酯是聚酯树脂一个合适的例子。聚氨酯树脂可包括例如聚醚聚氨酯和聚酯聚氨酯。用于这些用途的塑料还可来自废塑料，例如消费后的废品，包括由高密度聚乙烯制得的塑料袋、容器、瓶子，聚乙烯食杂店袋等。

在实施方式中，塑料颗粒能形成可膨胀的聚合小球。这种小球具有适用于具体应用的任意几何形状，无论是球形、圆柱形、卵形或不规则形。可膨胀的小球在使用前可预先膨胀。预膨胀可通过将小球加热到它们软化点以上的温度来进行，直到它们变形并起泡产生具有特定密度和体积的松散组合物。在预膨胀后，颗粒被铸造成特定的形状和尺寸。例如，可用蒸汽对它们加热，使它们融合到一起形成与铸模腔相一致的尺寸和形状的轻重量多孔材料。膨胀的小球可比没有膨胀的小球大2-4倍。例如，可膨胀的聚合小球可由聚苯乙烯和聚烯烃形成。可膨胀的小球能以各种未膨胀的颗粒尺寸提供。小球的尺寸沿小球的最长轴加权平均可为约0.1至6mm。

在实施方式中，可膨胀小球通过存在有一种或多种膨胀剂时在水性悬浮液中聚合小球材料形成，或者通过向材料的均匀细分颗粒的水性悬浮液中添加膨胀剂形成。膨胀剂也称做“起泡剂”，是一种不溶于膨胀聚合物且在聚合物软化点以下沸腾的气体或液体。起泡剂可包括低级烷烃和卤化低级烷烃，例如丙烷、丁烷、戊烷、环戊烷、正己烷、环己烷、二氯二氟甲烷和三氟氯甲烷等。根据所用起泡剂的量和膨胀技术，任何特定的未膨胀小球系统均存在一系列膨胀能力。膨胀能力关系着小球加热到其膨胀温度时能膨胀多少。在实施方式中，弹性材料可用作颗粒。例如，可使用天然或合成的橡胶颗粒。

在实施方式中，颗粒可以显著大于从工业生产液流中分离出的细颗粒。例如，为了除去近似直径小于50微米的颗粒物质，可以选择较大尺寸的颗粒来修饰。在另一个实施方式中，颗粒可远小于从工业生产液流中分离出来的颗粒物质，且大量这种颗粒相互作用以与更大的颗粒物质复合。当对比目标颗粒物质时，还可以选择形状更适合沉降的颗粒：例如，球形颗粒可有利地用来除去片状颗粒物质。在另一个实施方式中，可选择稠密的颗粒来修饰，使得它们与工业生产液流中的细颗粒物质复合时快速沉降。在另一个实施方式中，可选择极有浮力的颗粒来修饰，使得它们与细颗粒物质复合后上升到流体表面，允许通过撇除过程而不是沉降过程除去复合物。在实施方式中，使用经修饰的颗粒形成滤器，当在滤饼中时，选择用于修饰的颗粒可根据它们的低堆密度或孔隙度来选择。有利地，可选择发生颗粒除去过程的特定地理区域的天然颗粒。例如，可使用沙作为被修饰的颗粒，来除去油砂开采中废液流(尾矿)内的颗粒物质。

可以设想，复合物可由经修饰的颗粒形成，而颗粒物质可被回收用于其它应用。例如，当使用沙作为修饰颗粒时可以捕截尾矿中的细粘土，根据复合物与其它当地可用材料相比较低的压缩性，沙/粘土组合物可用于采矿点附近的道路建设。

“激活”步骤可使用絮凝剂或其它的聚合物质进行。优选地，聚合物或絮凝剂可以是荷电的，包括阴离子或阳离子聚合物。

在实施方式中，可使用阴离子聚合物，包括例如：烯烃聚合物，诸如由聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、部分水解的聚丙烯酰胺，及其盐、酯和共聚物(例如丙烯酸钠/丙烯酰胺共聚物)制成的聚合物；磺化聚合物，诸如磺化聚苯乙烯，及其盐、酯和共聚物。适宜的聚阳离子包括：聚乙烯胺、聚烯丙基胺、聚二烯二甲基铵(例如氯盐)、支链或直链的聚乙烯、交联胺(包括环氧氯丙烷/二甲胺与环氧氯丙烷/烷撑二胺)；季铵取代聚合物，例如(丙烯酰胺/二甲基氨基乙基丙烯酸酯甲基四氯化物)共聚物和三甲基铵亚甲基取代的聚苯乙烯等。适于氢键相互作用的离子聚合物包括聚乙烯氧化物、聚丙烯氧化物、聚羟乙基丙烯酸酯、聚羟基乙基丙烯酸甲酯等。在实施方式中，诸如聚乙烯氧化物的激活剂可用作参照下述固定材料所述的阳离子固定材料的激活剂。在实施方式中，可使用具有疏水修饰的激活剂聚合物。絮凝剂可使用例如由Ciba Specialty Chemicals以商标Magnafloc销售的那些。

在实施方式中，可使用诸如含羧酸酯、磺酸酯、磷酸酯或羟肟基团的聚合物或共聚物的激活剂。这些基团可以在生产时并入到聚合物中，或者它们可通过用相应的酸基团中和生产，或者通过诸如酯、酰胺、酸酐或腈基团的前提水解得到。中和或水解步骤可在现场使用前进行，或者可以在工业生产液流原位出现。

被激活的颗粒还可以是胺官能或修饰的颗粒。本文中所使用的术语“被修饰颗粒”可包括连接此处描述的一种或多种胺官能团来修饰的任意颗粒。颗粒表面的官能团可以是使用多功能偶联剂或聚合物的修饰。多功能偶联剂可以是例如氨基硅烷偶联剂。这些分子可以键合到颗粒表面(例如金属氧化物表面)，然后提供它们的胺基于颗粒物质相互作用。在聚合物的情形下，颗粒表面的聚合物使用其它的任何力，例如静电、疏水性或氢键相互作用，可以共价结合到颗粒和/或纤维的表面或与表面相互作用。在聚合物共价结合到表面的情形中，多功能偶联剂可使用例如硅烷偶联剂。适宜的偶联剂包括异氰基硅烷或环氧硅烷作为例子。然后，多胺与例如异氰基硅烷或环氧硅烷反应。多胺包括聚烯丙基胺、聚乙酰胺、壳聚糖和聚乙烯亚胺。

在实施例中，聚胺(含伯胺、仲胺、叔胺和/或季胺的聚合物)还可以自组装到颗粒或纤维的表面，无需偶联剂即可使它们功能化。例如，聚胺可通过静电相互作用自组装到颗粒的表面。例如，在壳聚糖的情形中，它们还可沉淀到表面。由于壳聚糖在酸性水性条件下不溶，其可通过将颗粒悬浮在壳聚糖溶液中，然后升高溶液的pH来沉淀到颗粒表面。

在实施方式中，胺或大多数胺是荷电的。某些多胺，例如季胺不论任何pH都完全荷电。其它的胺可根据环境带电或不带电。多胺通过用酸性溶液处理使胺质子化被加成到颗粒上而荷电。在实施方式中，酸性溶液可以是非水性的，以防止没有共价连接到颗粒上的多胺回到溶液中。

聚合物和颗粒可通过形成一个或多个例如离子键、共价键、氢键及其组合来复合。优选离子复合。

为获得被激活粉末材料，可通过几种不同的方式将激活剂引入到液体介质中。例如，可使用大型搅拌罐来混合激活材料和来自油砂加工带有细颗粒物质的尾矿。另外，激活材料可沿着运输管道添加，并且通过例如流体运输中的湍流混合，任选地用静态混合器或挡板系列辅助。被激活颗粒可用一种或多种固定和锚分离的后续步骤处理来制备。将激活剂引入到液流介质中并与细颗粒物质接触的过程和装置的实例如图1-3所示，并且在下文有详细描述。

可被激活的颗粒通常是耐沉降的细颗粒。可被过滤或用本发明的其它方式除去的颗粒实例包括金属、沙、无机或有机颗粒。本发明的方法和产品特别适用于分离采矿作业中产生的颗粒，例如油砂处理或其它矿物回收作业或其它沥青相关的固体。颗粒一般是细颗粒，例如平均直径小于50微米的颗粒，或者用例如325目的滤器(例如Tyler筛)过滤后滤液中残留的颗粒部分。这里描述的在过程中被除去的颗粒还被称为“粉末”。

2.固定

本文中所使用的术语“固定”是指被激活细颗粒与锚颗粒(如下文所述)之间的相互作用。锚颗粒可用固定剂处理或包覆。固定材料，例如聚合物，在锚颗粒的表面形成复合物或涂层，使得固定的锚颗粒对被激活粉末具有亲和力。在实施方式中，固定和激活材料的选择是为了让两种固体流互补，从而被激活细颗粒被固定、连接或以其它方式连接到锚颗粒上。当通过固定连接到被激活细颗粒上时，锚颗粒增强了细颗粒沉降或除去的速率和完全性。

根据这些系统和方法，固定材料充当复合剂将被激活颗粒附着到锚颗粒上。在实施方式中，和下文具体列举的许多其它物质一样，沙子可用作锚颗粒。在实施方式中，固定材料可以是与激活材料发生强烈相互作用并且连接到锚颗粒上的任何类型的物质。

本文中所使用的术语“锚颗粒”是指有助于分离细颗粒的颗粒。一般情况下，锚颗粒的密度大于液体加工流。例如，可使用密度大于1.3g/cc的锚颗粒。另外，或者锚颗粒的密度可大于细颗粒或被激活颗粒。或者，密度小于分散基质或液体或水性液流的密度。或者，锚颗粒仅大于细颗粒或被激活细颗粒。密度或粒径的不同有助于将固体从介质中分离。

例如，为了除去近似平均直径小于50微米的颗粒物质，可选择具有较大尺寸的锚颗粒，例如平均直径大于70微米。对于给定系统的锚颗粒可具有与目标颗粒物质相比更易于沉降的形状。例如，球形颗粒可有利地被用作锚颗粒，以除去具有片状或针状形态的颗粒。在另一个实施方式中，增加锚颗粒的密度可导致更加快速的沉降。另外，使用用于除去的表面撇去过程，较小密度的锚可提供使细颗粒漂浮的方式。再该实施方式中，可以选择密度小于约0.9g/cc的锚颗粒，例如0.5g/cc，以除去水性加工流中的细颗粒。

有利的是，锚颗粒可以选择发生特定除去过程的特定地理区域所自有的颗粒。例如，可使用沙子作为锚颗粒来除去油砂开采废液(尾矿)中的细颗粒物质。

适宜的锚颗粒可由有机或无机材料或其混合物形成。适合用作锚颗粒的颗粒可包括有机或无机颗粒，或其混合物。无机颗粒可包括一种或多种例如碳酸钙、白云石、硫酸钙、高岭土、滑石粉、钛白粉、沙子、硅藻土、氢氧化铝、二氧化硅、其它金属氧化物等的材料。从开矿过程自身中回收的粗固体部分是锚颗粒优选的颗粒来源。有机颗粒可包括一种或多种例如淀粉、变性淀粉、聚合球(实心或空心)等的材料。颗粒的尺寸可从几纳米到几百微米。在某些实施方式中，毫米级的宏观颗粒是合适的。

在实施方式中，颗粒，例如胺修饰的颗粒，可包含例如木质纤维材料、纤维材料、矿物质、玻璃材料、胶凝材料、碳材料、塑料、弹性体材料等的材料。在实施方式中，纤维和木质纤维材料科包括例如木材薄片、木纤维、木材废料、木粉、木素或木本植物纤维的木质材料。

无机颗粒的实例包括粘土，例如凹凸棒石粘土和膨润土。在实施方式中，无机化合物可以是玻璃材料，例如陶瓷颗粒、玻璃、粉煤灰等。这些颗粒可以是实心的，或者是部分或完全空心的。例如，玻璃或陶瓷微球可用作颗粒。玻璃材料，例如玻璃或陶瓷，也可以形成纤维，被用作颗粒。胶凝材料科包括硅酸盐水泥、石膏、高炉水泥、高铝水泥、硅水泥等。碳材料可包括炭黑、石墨、碳纤维、碳微粒、碳纳米粒子(例如碳纳米管)。

在实施方式中，塑料材料可用作颗粒。热固性和热塑性树脂均可用来形成塑料颗粒。塑料颗粒可塑型为实心体、空心体或纤维，或者任意其它适宜的形状。塑料颗粒可由多种聚合物形成。可用作塑料颗粒的聚合物是均聚物或共聚物。共聚物可包括嵌段共聚物、接枝共聚物和异分子聚合物。在实施方式中，适宜的塑料可包括例如加聚物(如烯属不饱和单体的聚合物)、聚酯、聚氨酯、芳纶树脂、聚甲醛树脂、甲醛树脂等。加聚物可包括例如聚烯烃、聚苯乙烯和乙烯聚合物。在实施方式中，聚烯烃可包括由C₂-C₁₀烯烃单体制备的聚合物，例如乙烯、丙烯、丁烯、环戊二烯等。在实施方式中，可使用聚(氯乙烯)聚合物、丙烯腈聚合物等。在实施方式中，用于生成颗粒的聚合物可通过多羟基化合物(例如烯乙二醇、聚醚醇等)与一个或多个羧酸发生缩合反应形成。聚对苯二甲酸乙二醇酯是聚酯树脂一个合适的例子。聚氨酯树脂可包括例如聚醚聚氨酯和聚酯聚氨酯。用于这些用途的塑料还可来自废塑料，例如消费后的废品，包括由高密度聚乙烯制得的塑料袋、容器、瓶子，聚乙烯食杂店袋等。

在实施方式中，塑料颗粒可形成可膨胀的聚合小球。这种小球有适用于具体应用的任意几何形状，无论是球形、圆柱形、卵形或不规则形。可膨胀的小球在使用前可预先膨胀。预膨胀可通过将小球加热到它们软化点以上的温度来进行，直到它们变形并起泡产生具有特定密度和体积的松散的组合物。在预膨胀后，颗粒被铸造为特定的形状和尺寸。例如，可用蒸汽对它们加热，使它们融合到一起形成与铸模腔相一致的尺寸和形状的轻重量多孔材料。膨胀的小球可比没有膨胀的小球大2-4倍。作为例子，可膨胀的聚合小球可由聚苯乙烯和聚烯烃形成。可膨胀的小球能以各种未膨胀的颗粒尺寸提供。小球的尺寸沿小球的最长轴加权平均可为约0.1至6mm。

在实施方式中，可膨胀小球通过存在有一种或多种膨胀剂时在水性悬浮液中聚合小球材料形成，或者通过向材料的均匀细分颗粒的水性悬浮液中添加膨胀剂形成。膨胀剂也称做“起泡剂”，是一种不溶于膨胀聚合物且在聚合物软化点以下沸腾的气体或液体。起泡剂可包括低级烷烃和卤化低级烷烃，例如丙烷、丁烷、戊烷、环戊烷、正己烷、环己烷、二氯二氟甲烷和三氟氯甲烷等。根据所用起泡剂的量和膨胀技术，任何特定的未膨胀小球系统均存在一系列膨胀能力。膨胀能力关系着小球加热到其膨胀温度时能膨胀多少。在实施方式中，弹性材料可用作颗粒。例如，可使用天然或合成的橡胶颗粒。

在实施方式中，颗粒可以显著大于从工业生产液流中分离出的细颗粒。例如，为了除去近似直径小于50微米的颗粒物质，可以选择较大尺寸的颗粒来修饰。在另一个实施方式中，颗粒可远小于从工业生产液流中分离出来的颗粒物质，且大量这种颗粒相互作用以与更大的颗粒物质复合。当对比目标特殊物质时，还可以选择形状更适合沉降的颗粒：例如，球形颗粒可有利地用来除去片状颗粒物质。在另一个实施方式中，可选择稠密的颗粒来修饰，使得它们与工业生产液流中的细颗粒物质复合时快速沉降。在另一个实施方式中，可选择极其活跃的颗粒来修饰，使得它们与细颗粒物质复合后上升到流体表面，允许通过撇除过程而不是沉降过程除去复合物。在实施方式中，使用经修饰的颗粒形成滤器，当在滤饼中时，选择用于修饰的颗粒可根据它们的低堆密度或孔隙度来选择。有利地，可选择发生颗粒除去过程的特定地理区域天生的颗粒。例如，可使用沙作为被修饰的颗粒，来除去油砂开采中废液流(尾矿)内的颗粒物质。

可以设想，复合物可由经修饰的颗粒形成，而颗粒物质可被回收用于其它应用。例如，当使用沙子作为修饰颗粒时，可以捕截尾矿中的细粘土，根据复合物与其它当地可用材料相比较低的压缩性，沙子/粘土组合物可用于采矿点附近的道路建设。

锚颗粒的尺寸(测定为平均直径)可具有高达几百微米的尺寸，优选大于约70微米。在某些实施方式中，宏观锚颗粒高达并大于约1mm是适宜的。回收的材料或废品，特别是回收的具有适合生产修建道路产品的机械强度和耐用性的材料等是特别有利的。

作为根据这些系统和方法的锚颗粒中使用的固定材料的例子，例如，壳聚糖通过pH-改变行为可沉淀到沙颗粒上。壳聚糖对用于激活细颗粒的阴离子系统具有亲和力。在一个实例中，部分水解的聚丙烯酰胺聚合物可用来激活颗粒，赋予颗粒荷负电的性质。壳聚糖的正电荷将吸引被激活颗粒的负电荷，将沙子颗粒连接到被激活细颗粒上。

在实施方式中，可使用各种相互作用，例如静电、氢键或疏水行为，来将被激活颗粒或颗粒复合物附着在与锚颗粒复合的固定材料上。在上述的实例中，静电相互作用可支配被激活细颗粒复合物的组装，该被激活细颗粒复合物含有阴离子部分水解的聚丙烯酰胺聚合物和与壳聚糖固定材料复合的阳离子沙颗粒。

在实施方式中，诸如直链或支链聚乙烯的聚合物可用作固定材料。应理解的是，其它的阴离子或阳离子聚合物，例如聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚(DADMAC))，也可用作固定剂。

在另一个实施方式中，可使用阳离子固定剂例如环氧氯丙烷二甲胺(epi/DMA)、苯乙烯马来酸酐酰亚胺(SMAI)、聚酰亚胺(PEI)、聚乙烯胺、聚烯丙基胺、胺醛缩聚物、聚(二甲氨基丙烯酸甲基四氯化物)聚合物等。有利的是，用作固定剂的阳离子聚合物可包括季铵或磷基团。有利的是，具有季铵基团例如聚(DADMAC)或epi/DMA的聚合物可用作固定剂。在另一个实施方式中，多价金属盐(例如钙、镁、铝、铁盐等)可用作固定剂。在另一个实施方式中，阳离子表面活性剂，例如二甲基二烷基(C8-C22)铵卤化物、烷基(C8-C22)三甲基铵卤化物、烷基(C8-C22)二甲基苯甲基铵卤化物、十六烷基吡啶氯化物、脂肪胺、质子或季铵脂肪胺、脂肪酸酰胺和烷基膦化合物可用作固定剂。在实施方式中，具有疏水修饰的聚合物可用作固定剂。

但是，固定材料的效果取决于激活材料。固定材料和激活材料之间的高亲和力会导致两者之间出现强烈和/或迅速的相互作用。对固定材料适宜的一种选择是能保持结合在锚的表面，但是能赋予利于与激活聚合物生成强复合物的表面性质。例如，聚阴离子激活剂可与聚阳离子固定材料匹配，或者聚阳离子激活剂可与聚阴离子固定材料匹配。在一个实施方式中，聚(丙烯酸那-CO-丙烯酰胺)激活剂与壳聚糖固定材料相匹配。

对于氢键，氢键供体应与氢键受体相结合。在实施方式中，固定材料与所选激活剂可以是互补的，并且两种材料对它们各自的沉积表面都具有强烈的亲和力，同时保留这种表面性质。

在其它的实施方式中，可安排在被激活细颗粒和固定锚颗粒之间有阳离子-阴离子相互作用。激活剂可以是阳离子或阴离子材料，只要它对欲连接的细颗粒具有亲和力。互补的固定材料可以选择对本系统中使用的特定锚颗粒具有亲和力。在另一个实施方式中，可在激活-固定系统中采用疏水相互作用。

锚颗粒材料优选以允许流动性泥浆的量添加。例如，颗粒材料可以大于1克/升的量但小于会导致非流动性淤泥或泥浆的量添加，用量在约1至约1000克/升之间，通常优选5至100g/l是适宜的。在一些实施方式中，理想的是将锚颗粒的浓度保持在20g/l或更高。锚颗粒可以是新鲜的(未使用的)材料、回收的清洗石块，或者回收的未清洗石块。

在实施方式中，例如当选择沙子作为锚颗粒时，可添加较大量的颗粒材料。例如，沙子可添加的范围在1-300gm/l之间，优选在50-300gm/l之间，例如240gm/l的剂量水平。

在某些实施方式中，如图3所描述的，粉流自身可提供锚颗粒。例如，含有粉的液流(例如成熟的粉尾流或气旋上溢液流)可分裂成两个流动通道，其中激活剂被添加到一个液流中，而固定材料被添加到另一个中。当这两个液流重新合并时，会出现激活剂-固定-锚复合物，使得粉末从流体中分离。

3.沉降

可以设想，由锚颗粒和被激活颗粒物质形成的复合物可以被除去并用于其它的应用。例如，当使用沙子作为修饰颗粒时，其捕截尾矿中的细粘土，由于复合物与其它当地可用材料相比较低的压缩性质，沙/粘土组合物可用于采矿点周边地区的道路建设。

在实施方式中，被激活细颗粒和固定锚颗粒之间的相互作用可以加强它们所形成复合物的机械性质。例如，被激活细颗粒或其集合物可永久的结合到一个或多个固定锚颗粒上，使得它们不会从它们收集颗粒的位置分开或移动。这种复合物的性质可使其机械更稳定。

被激活细颗粒与用适宜固定聚合物修饰的较密集(锚)基质之间相容性的增加，可导致所得复合物材料更进一步的机械稳定性。然后，该复合物材料可进一步被用于道路修建工程、堤防建设、或者甚至是土地复垦，而不仅仅是留在池子内以慢得多的速率沉降。

多种技术可用于除去液流中的激活-固定-锚(ATA)复合物。例如，固定锚颗粒可混入到含有被激活细颗粒的液流中，然后通过沉降过程(例如重力或离心)分离复合物。在其它方法中，含有被激活细颗粒的加工液流可流过矿床或固定锚颗粒的滤饼。在任意的这些方法中，经修饰的颗粒与细颗粒相互作用，并将它们从悬浮液中引出，使得后来的分离同时除去经修饰颗粒和细颗粒。

如所属技术领域的技术人员能理解的，可使用多种分离过程来除去经修饰颗粒与细颗粒的复合物。例如，如果锚颗粒具有磁性，固定锚颗粒和被激活细颗粒相互作用所产生的复合物可使用磁场分离。又例如，如果固定锚颗粒被制备成具有导电性，那么由固定锚颗粒和被激活细颗粒相互作用形成的复合物可通过电场分离。

如所属技术领域的技术人员能理解的，固定锚颗粒可设计为与特定类型的被激活颗粒物质复合。例如，这里公开的系统和方法可用来与有机废颗粒复合。其它的激活-固定-锚系统预期可用来除去液流中悬浮的颗粒物质，包括气流。

4.应用

a.在线尾矿加工

从油砂中提取沥青涉及使用热水以及将腐蚀剂应用于开采的油砂矿。在该过程中，在油砂矿中结合的粘土颗粒物质可以被剥落，产生细粉状悬浮在废液流中的荷正电粘土颗粒(“粉末”)。废液流可被导入到机械分离器中，例如能将液流分离到两个组件中的旋风分离器、包含含细粉(＜近似50微米)粘土颗粒的粉流的上溢液流，以及含有粗尾流、主要是沙子、少量细粘土颗粒的下溢液流。

在实施方式中，公开的系统和方法可处理各种液流(包括但不限于来自沥青提取方法的污水液流)、上溢流体和/或下溢流体。激活剂(例如上述的聚阴离子)优选可被导入到上溢液流中，使得其中的细颗粒絮凝，往往形成柔软的海绵团。下溢液流可用来制备固定锚颗粒。但是，很明显也可以使用其它来源(例如沙子)作为锚颗粒。如上所述的，下溢液流中的沙子可充当“锚颗粒”。如上所述的，阳离子固定剂可被导入到下溢液流中，使其自组装到锚颗粒的表面，产生大量固定锚颗粒。

对每个液流进行这种处理，可以同批、半间歇或连续的方式重新混合两个液流。固定锚颗粒可与被激活，优选与絮凝的细粘土颗粒，优选通过静电相互作用形成易于从所得流体混合物中除去或沉降的固体材料大团聚物。

在实施方式中，上述系统和方法都可以被纳入到现有的尾矿分离系统中。例如，处理过程可在线添加到来自上溢液流和下溢液流的每个分流中，然后已处理的流体重新汇聚形成单流体通道，从这里可将所得团聚物除去。团聚物的去除可通过例如过滤、离心或其它类型的机械分离来进行。

在一个实施方式中，含有团聚固体的流体通道随后可用传送带系统处理，类似于在造纸行业中使用的那些系统。在示例的传送带系统中，由上述静电作用得到的流体和团聚固体的混合物可通过流浆箱进入系统。含有机械分离器的移动带可穿过流浆箱移动，或者流浆箱的内容物被分散到移动带上，使得湿团聚物沿移动带分散。一种类型的机械分离器可以是孔径小于团聚颗粒平均尺寸的滤器。团聚颗粒的尺寸可根据锚颗粒(即沙子)组分的尺寸变化。例如，对于沙子组分尺寸在50/70目之间的系统，可使用80目的滤器。其它的分离器是所属技术领域的普通技术人员可想象的。团聚颗粒可在移动带上被传送，并进一步被脱水。任选地，可使用机械压力来使团聚泥浆在例如压带机中进一步地脱水。从团聚颗粒中除去的水和用以除去团聚物的流浆箱中的残留水，可全部或部分被收集在系统中，并且任选地再生用于随后的油砂加工。

在实施方式中，过滤机械装置可以是移动带的组成部分。在此类实施方式中，被捕截的团聚物可被从移动带中物理除去，从而滤器可被清洗并再生用于进一步的活动。在另一个实施方式中，可将过滤机械装置从移动带中移走。在此类实施方式中，失效的滤器可从带中移走，并应用新的滤器。在此类实施方式中，失效的滤器可任选地作为被除去团聚颗粒的容器。

有利的是，一旦团聚颗粒沿着移动带排列，它们可被脱水和/或干燥。这些过程可使用例如加热、气流或真空来进行。被脱水和干燥的团聚物可形成适用于垃圾填埋、建筑目的等的固体团。

理想地，上述的在线尾矿处理被优化用于被激活尾矿和固定锚颗粒之间静电相互作用的稳定性和效率。有利地，在线尾矿处理中，水被迅速从新鲜的尾矿中除去，将热损失降到最小。再生这种热水节省了能量：已经热的水不需要加热到运作加工的温度，而再生的冷水，例如在尾矿池中所发现的，需要大量加热和由此产生的能量应用。

在线处理的说明性实例见图1-3，并描述如下。

b.处理池

本文所使用的系统和方法可在远离油砂生产厂房或池子的设施来处理尾矿。所涉及的相似原则有：具有细尾矿的液流可用阴离子激活剂(优选初步絮凝)处理。然后，可将固定锚颗粒系统导入到被激活尾流中，或者将被激活尾流导入到固定锚颗粒系统中。在实施方式中，含有能用激活剂处理的粉末的尾流，如上所述地，可应用到固定锚颗粒的固定或移动床。例如，固定锚颗粒的固定床可安装为扁平床，将被激活尾流倾倒在该扁平床上。固定锚颗粒可在容器或外壳内，使得它们能充当滤器来捕获通过它们的被激活尾矿。大规模地，固定锚颗粒被弃置在大表面上，例如扁平或倾斜的表面(例如海滩)，从而被激活尾矿能流过并穿过它，例如朝着池子的方向。

例如，由下溢液流中回收的沙颗粒可用作锚颗粒，其上连接有阳离子固定剂。这些固定锚颗粒的团可设计成产生理想厚度的表面，形成可应用被激活尾矿的“人造海滩”。所属领域的普通技术人员能理解的是，被激活尾矿对固定锚颗粒的应用可通过喷雾、浇注、泵送、流过或其它使含被激活尾矿的流体与固定锚颗粒接触的方式进行。然后，将被激活尾矿与固定锚颗粒相连，而流体剩余物流过表面浸入采集池子或容器。

c.尾矿池整治

在实施方式中，此处公开的激活剂-固定-锚系统的变型可应用到整治现有的尾矿池中。尾矿池包含四层材料，反映了新鲜尾矿在长期残留在池中后重力引起的沉降。尾矿池的最上层包含澄清的水。下一层是像细尾矿的细粘土颗粒的流体悬浮液。第三层被称为“成熟的细尾矿(MFTs)”，是流体细尾矿的稳定悬浮液，其在沉积后经过自重固结/脱水至约30-45％固体含量的密度，并且缺乏足够的力量形成可通行表面。在初始的自重固结期后，MFTs的固结速率显著减小，并且悬浮液像未沉降的含悬浮细粘土颗粒的粘性流体那样作用。最底层主要由因重力沉降的沙子形成。

理想地，成熟的细尾矿(MFTs)可被处理分离出它们从悬浮的细粘土颗粒中包含的水。如果MFTs可被处理，所得的澄清水也可以被抽走，且固体材料可被回收。这可以减少尾矿池的整体规模，或者阻止它们在加入新鲜的未处理尾矿时不会变得更大。

在实施方式中，本文公开的系统和方法可调节用来处理MFTs，例如在尾矿池中所包含的。这些系统和方法因此提供了整体处理尾矿池的机会。在一个实施方式中，激活剂例如本文公开的阴离子聚合物之一，可添加到池子或者尾矿池内的MFT层中，例如通过任选的搅拌或搅动注入。然后，可将固定锚颗粒添加到池子或含被激活MFTs的层中。例如，可将固定锚颗粒添加到上述的池子中，使得它们通过被激活MFT层下沉。当被激活MFT层暴露于固定锚颗粒时，絮凝的粉末可粘附到锚颗粒上，并通过重力被拉低到池子的底部，留下澄清水。因此，尾矿池可被分离成两个部分，顶层的澄清水和底层的凝结固体材料。然后，顶层的澄清水例如可在进一步的油砂加工中被回收利用。底层的固体可被回收、脱水，并用于建筑用途、垃圾填埋场等。在另一个实施方式中，可使用挖泥机将MFT层从池子中泵出，并在将已处理材料沉积到相同的池子或其它处置或填海区前，使其与激活剂和固定锚颗粒接触。

d.用胺改性颗粒处理废液或加工流

根据这些系统和方法修饰的颗粒可添加到液流中与其内悬浮的颗粒材料复合，使得复合物能从流体中除去。在实施方式中，改性颗粒与颗粒材料通过静电、疏水性、共价或任意其它类型的相互作用来作用，藉以形成能从液流中分离的复合物。使用各种技术，可将改性颗粒导入到加工或尾矿中，使得它们与颗粒材料复合形成可移除的复合物。也可使用多种技术来除去液流中的复合物。例如，改性颗粒能混入液流中，然后通过沉降过程例如重力或离心分离。如果使用有浮力的或低密度的改性颗粒，它们可与液流混合，并通过从表面撇除来分离。在另一种方法中，加工液流可流过矿床或改性颗粒的滤饼。在任意的这些方法中，改性颗粒与细颗粒相互作用，并将它们离开悬浮液，使得后面的分离同时除去改性颗粒和细颗粒。

所属技术领域的普通技术人员能理解的是，可使用各种分离过程来除去改性颗粒和细颗粒的复合物。例如，如果改性颗粒被修饰成具有磁性，那么可使用磁场分离改性颗粒和细颗粒的复合物。作为另一个例子，如果改性颗粒被修饰成具有电导性，可使用电场分离改性颗粒和细颗粒的复合物。

B.工序和装置

本文公开了用于除去液流中分散粉末材料的工序和装置。本文所公开的工序和装置可用于除去悬浮在油砂加工污水中的粉末材料。对所述技术领域的普通技术人员而言可以理解的是，由油砂提取物产生的全尾矿都可注入到将全尾矿分离成两个液流的旋流单元，即含有悬浮粘土粉末的所谓“溢出”液流，以及含被分离沙子的所谓“下溢”流体。根据本发明的一个实施方式，“溢出”流体可用能将悬浮粉末从它们悬浮的水中分离的化学系统处理，得到澄清的水产品和机械稳定的固体产品。

如实施例所示的，图1描述了根据本发明分离全尾矿的过程。如图1所示的，全尾矿102进入旋流或等价的分离器104，并被分离成两个液流，上溢液流108和下溢液流110。上溢液流108含有由油砂提取过程产生的悬浮粘土粉末。下溢液流110含有同是从油砂提取过程中产生的沙子。上溢液流108可用化学添加剂系统112处理，其能将上溢液流108分离成回收水114和机械稳定的固体118。

化学添加剂系统112包括三个组分：(1)加到上溢液流108中的少量激活剂聚合物；(2)对激活剂聚合物具有高亲和力的固定聚合物；和(3)其上用固定聚合物涂覆的锚颗粒。在实施方式中，首先将激活剂聚合物添加到液流108中，然后将用固定聚合物涂覆的锚颗粒添加到上溢液流中。在另一个实施方式中，可同时加入两种聚合物。加入到上溢液流108中的激活剂聚合物导致液流108中分散的粘土粉末松散团聚。然后加入含固定聚合物的锚颗粒。当被激活尾矿与修饰后的锚颗粒组合时，尾矿中的团聚物迅速与锚颗粒上的固定剂结合，形成大而稳固的固体簇。

被激活粉末材料和用适宜固定聚合物改性的较密集(锚)基质的相容性增加，可导致所得复合物材料进一步的机械稳定性。这在处理从采矿得到的尾矿时变得非常重要。这样，复合物材料可进一步地用于道路修建工程、堤防建设或甚至是土地复垦，而不是简单的留在池子中以慢得多的速率沉降。

上述的激活剂-固定-锚(“ATA”)化学添加剂系统可用于将全尾矿分离成回收水和机械稳定性固体的工序中。

作为另一个示例性的实施方式，图2给出一个图表，显示ATA系统是如何被用来将回收水和机械稳定的固体从液流例如全尾矿或成熟细尾矿中分离出来。

如图2所示的，来自油砂加工的全尾矿202的液流可通过旋流204或相似的分离仪器分离成两个液流，含悬浮细粘土颗粒的遗留208和含沙子的下溢液流210。在所描述的流程中，上溢液流208可用如上所述的激活剂聚合物212处理，其可与悬浮的粘土粉末相互作用形成松散的团聚物。激活剂颗粒212通过所属领域的普通技术人员熟悉的导管(未显示)导入到上溢液流208中。例如，激活剂颗粒212可通过注射器或分离的流体通道导入到上溢液流中。松散的团聚物被携带在第一已处理液流214的悬浮液中。如图2进一步所示的，下溢液流210可用固定聚合物218处理，其与所述的下溢液流210结合。固定聚合物218可通过所属领域的普通技术人员熟悉的导管(未显示)导入到下溢液流210中。例如，固定颗粒218可通过注射器或分离的流体通道导入到下溢液流中。涂覆沙子的固定聚合物作为第二已处理的液流220被一起携带。将第一已处理的液流214和第二已处理的液流220组合，并在线或用任选的混合仪器222，例如流浆箱、搅拌器或其它搅拌装置混合在一起。当在混合仪器222中时，两种液流使得松散的团聚物和固定锚颗粒相互作用。松散团聚物与固定锚颗粒的相互作用产生了持久的固体材料，其中粘土粉末通过激活剂-固定反应被包裹在与沙子的复合物中。这种持久的固体材料可被从支持它的流体中分离，得到澄清的再生水。

图2进一步描述了可与上述的尾矿处理仪器相连的分离系统224。分离系统可包括多孔传送带仪器，类似于在造纸行业中使用的那些系统。在一个示例的多孔传送带仪器中，流体和由上述相互作用得到的团聚固体的混合物可通过流浆箱进入系统。含有机械分离器的移动带可随着流浆箱或者分散在移动带上的流浆箱内容物移动，使得湿团聚物沿着移动带分散。分离可通过各种方式完成，包括通过多孔带的排水、应用加热、应用负压等。在另一个实施方式中，可使用其它的分离设备。例如，在石油钻机中可能发现的振摇筛，可用于适应根据本发明公开流程的分离。在实施方式中，分离系统可通过过滤来操作，并通过监测压差优化分离。

其它从液流中除去激活-固定-锚复合物的技术也是可用的。例如，固定-锚颗粒可混入携带被激活细颗粒的液流中，然后通过沉降过程例如重力或离心将复合物分离。在另一种方法中，携带被激活细颗粒的加工液流可流过矿床或固定-锚颗粒的滤饼。在任一种这些方法中，改性颗粒与细颗粒相互作用，并使它们离开悬浮液，从而后面的分离能同时除去改性颗粒和细颗粒。

所属领域的普通技术人员可理解的是，可使用各种分离过程来除去改性颗粒和细颗粒的复合物。例如，可使用浓缩容器，包括糊状物浓缩器。可使用各种机械分离器，例如离心机、带式压滤机、板框过滤器、海滩堆积等。在另一个实施方式中，可操纵各种颗粒的物理性质来帮助分离。例如，如果锚颗粒具有磁性，可使用磁场来分离由固定锚颗粒和被激活细颗粒相互作用形成的复合物。又如，如果将固定锚颗粒制备成具有电导性，可使用电场来分离由固定锚颗粒和被激活细颗粒相互作用形成的复合物。

普通技术人员进一步可理解的是，固定锚颗粒可设计用来与特定类型的被激活颗粒材料复合。例如，本文公开的系统和方法可用来与有机废颗粒复合。其它的激活-固定锚系统可设想用于除去液流中悬浮的颗粒材料，包括气流。

在实施方式中，分离系统可通过重力排水操作，使得当固体沉降时，水自发地从混合仪器222的流体中分离。在实施方式中，来自混合仪器222的流体通过过滤可分离为回收水和稳定的固体。在实施方式中，来自混合仪器222的流体可被运输到远程位置，其中水自发地排走，留下固体残留物。本领域可理解的是，分离技术的任意组合均可用于本文所公开的尾矿处理过程。

图2还显示了成熟细尾矿228的处理过程，其适合于全尾矿的处理整合，或者适合独立运作。目前，在油砂加工过程中产生的全尾矿被分成两个液流，上溢液流和下溢液流。下溢液流中的粗沙可被分离出来并用于建设或矿山复垦。但是，上溢液流包含悬浮的粘土粉末，并且具有液状流变特性。通常，将其泵到防护设施，例如尾矿池中，以允许随时间的重力沉降。当流体尾矿的上溢液流稳定下来，其最终随时间分离成层。其中的一层已知为成熟的细尾矿(MFTs)，沥青和水的一种持久的粉末悬浮液。现有的尾矿池占地超过50km2的面积，被认为是严重环境破坏的来源。处理MFTs的能力可允许油砂制造商减少现有尾矿池的大小。

如图2所描述的，MFTs228流可被导入到处理设备200中。然后，MFT流228可用激活剂聚合物212处理，形成含有上述粉末和激活剂聚合物212松散团聚物的已处理MFT流216。无论是从下溢液流210还是从其它方式获得而供应的沙230，都可用固定聚合物218处理形成锚-固定复合物206。将锚-固定复合物206添加到已处理的MFT流216中，两种成分混合在一起后形成混合管道226.混合管道226可包括一个或多个发生混合的容器(未显示)。将已处理的MFT流216与锚-固定复合物206混合，使得锚-结合的固定剂紧密连接到松散团聚物上，形成持久的固体材料，其中粘土粉末通过激活剂-固定反应的方式被包裹在与沙子的复合物中。然后，将持久的固体材料分离出来，剩下澄清的回收水。持久的固体材料可使用例如本文公开的脱水系统进行脱水。

作为另一个示例性实施方式，图3a描述了用于除去流体中细颗粒物质的系统，在这里是根据本发明的一种用于全尾矿(WT)分离的系统。如图3所示的，包含全尾矿流300的进入流进入到水力旋流器或等价的分离器306中，并被分离成两个液流，即上溢液流COF和下溢液流CUF。进入流包含细颗粒物质和悬浮在内的过程颗粒物质。正如所描述的，进入流包含全尾矿，其中粘土粉末作为细颗粒物质悬浮，而沙子作为粗颗粒物质悬浮。在分离进入液流后，上溢液流COF含有油砂提取过程产生的悬浮粘土粉末，并且下溢液流CUF含有仍然由油砂提取过程产生的沙子。

如该图所示的，流动通道312被称为上溢通道，其携有悬浮的细颗粒物质，通过将细颗粒物质与能附着到细颗粒物质上形成被激活颗粒的激活材料接触进行处理。在A点通过激活剂注射器310将激活材料注入到上溢通道312，激活剂注射器310应理解为是一个配置用来将预选量的激活材料导入到上溢通道，来与细颗粒物质复合形成被激活颗粒的设备或系统。在引入激活材料后，上溢通道中的悬浮物形成第一已处理液流316。

如该图所示的，流动通道302被称为下溢通道，其携有悬浮的粗颗粒物质，通过将粗颗粒物质与能附着到粗颗粒物质上形成锚颗粒的固定材料接触进行处理。在T点通过固定注射器326将固定材料注入到下溢通道302，固定注射器326应理解为是一个配置用来将预选量的固定材料导入到下溢通道，来与粗颗粒物质复合形成锚颗粒的设备或系统。在将固定材料引入后，下溢通道中的悬浮物形成第二已处理液流338。应理解的是，还可以进行额外的下溢通道处理，例如pH调节。

如图3a所示，第一已处理液流316和第二已处理液流338可在混合器C中混合，形成联合液流320，其中来自第一已处理液流316的被激活颗粒与来自第二已处理液流338的锚颗粒复合，形成根据本文公开原理的可移除复合物。然后，可将联合液流320导入到一个或多个沉降设备324和/或328，在这里可移除复合物与其所悬浮的流体分离。当可移除复合物含有最初悬浮在流体中的细颗粒物质时，将可移除复合物从联合液流320中分离可除去流体中的细颗粒物质。在某些实施方式中，可将联合液流320全部导入到单独的沉降设施324中，而联合液流的剩余物流入到处置通道322中，并被导入到用于蓄水的第二设施328内，或者可移除复合物被分离出来的地方，或者可进一步处理的地方。对于公开的此目的，术语沉降设施可包括任何使可移除复合物从流体滞留的位置被分离的系统、设备、仪器、过程或静态设施。

作为另一个示例性实施方式，图3b描述了用于除去流体中细颗粒物质的系统，这里的系统被用于本文公开的全尾矿(WT)的分离。如图3b所示的，进入流包含进入到水力旋流器或等价分离器306中的全尾流300，并被分离成两个液流，上溢液流COF和下溢液流CUF。

在某些情形下，根据WT的组成，CUF含有某些残留的粉末。例如，在2-20％重量之间的CUF固体可包含残留的粉末。例如，CUF可用9∶1沙-粉末(SFR)表征。

在一个描述的实施方式中，CUF的下溢通道302被分裂成两个下溢子通道304和308，其中部分CUF被导入到每个流动通道中。例如，50％CUF可导入到每个流动通道，尽管基于特定分离过程的操作参数，也可指定其它的CUF流比例用于每个流动通道。部分导入到流动通道304的下溢通道302，取决于用来处理被激活COF或MFT流所需要的固定CUF固体的量。为了公开的目的，每个下溢子通道及其被进一步分成的下溢子通道被看做下溢通道。例如，图3b中的流动通道304和318都是下溢通道。

在一个优选的实施方式中，部分CUF流动通道302被转换成第一下溢子通道308，其接着用于在设施328处理或蓄水而没有进一步化学处理的处置通道322。该功能使需要化学处理的固体的量减到最少，使得过程更加经济可行。转换成第一下溢子通道308的流体的量，可由需要用来制造适宜激活剂-固定-锚(ATA)沉积物的可接受最少水平的固定CUF固体决定。

在所描述的实施方式中，第二下溢子通道304中的CUF被导入到第二水力旋流器或等价分离器314中进一步使CUF流澄清，从下溢通道304的CUF流中除去更多的粉末。应理解的是，第二分离器的好处是使需要用来处理CUF固体的固定材料的量减到最少，因为CUF的残留粉末部分对固定材料具有高需求。当所描述的实施方式含有两个旋流器时，应理解为可以使用两个以上预选顺序的旋流器，例如，串联或并联。在实施方式中，来自第二分离器的溢流可被沿着流动通道336导入，并与流动通道312合并，使得来自第二分离器溢流的粉末固体被激活。在实施方式中，从第二水力旋流器314中出来的澄清CUF可具有约9∶1的SFR。在较高的SFR处理CUF，可允许更低和更符合成本效益的固定剂给予量。

在实施方式中，下溢通道302中的CUF可以在下溢通道302分裂成子通道前后调节pH来处理。在所述的实施方式中，来自第二分离器314的CUF可通过如示例的在pH点调节pH来处理，例如沿着流动通道318。在实施方式中，pH调节在将流动通道302分离成其子通道304和308后的点添加，例如沿着通道304或沿着318，使pH调节化学品的所需量最少。pH调节可改变根据所述过程的处理CUF流使用的处理聚合物的量。例如，将CUF的pH从8.5减小到6.5，可减少系统使用的固定聚合物的量。在一个优选的实施方式中，pH调节在pH点第二(或最后)分离器步骤之后和T点添加固定材料之前进行，例如沿着流动通道318。在一个实施方式中，pH调节物质和固定材料可作为混合物添加，使得pH点和T点基本上一致。在一个实施方式中，pH点和T点沿着流动通道分离，它们之间存在预选的距离。

在处理第二分离器314后，澄清的CUF接着流动通道318，其在这里用在T点添加的固定聚合物326处理，例如通过注射器设备的方式。本文所使用的术语“注射器设备”是指任何能降化学成分添加到流动通道的设备或系统。如先前所描述的，固定聚合物326是化学添加剂系统中用来除去悬浮粉末的成分。如先前所描述的，该化学添加剂系统包括三种成分：1)以小伎俩添加到含粉末的液流中的激活剂聚合物；2)对激活剂聚合物具有高亲和力的固定聚合物；和3)其上用固定聚合物涂覆的锚颗粒。在所述的过程中，CUF中的沙子作为锚颗粒，固定聚合物通过连接在T点的固定注射器326添加到其上，形成含锚颗粒的已处理液流338.

在将固定聚合物326连接到CUF的沙上后，将已处理液流338中的已处理CUF导入与含被激活细颗粒的已处理上溢液流316混合，如下所述。已处理液流316中的被激活细颗粒生产如下。在将分离器306中的全尾矿进入液流300初步分离后，从全尾矿中产生含有大多数悬浮粘土粉末的COF流。在所述的实施方式中，COF接着图中的上溢通道312，通过上溢通道312其可以与通过在A点的激活剂注射器310添加的激活剂聚合物给予。在通过激活剂注射器310添加激活剂聚合物后，将接着流动通道316的已处理COF与已处理CUF材料混合。

接着流动通道316的已处理COF与接着流动通道318的已处理CUF在交接点或混合器C汇合，形成联合的处理流320，在此，由已处理CUF中的固定聚合物涂覆的锚颗粒，与已处理COF中的被激活粉末相互作用，生成可移除复合物。如前所述的，锚-固定-激活剂系统中这些成分的相互作用导致生成大而结实的固体簇(即可移除复合物)。含这些簇(未显示)的液流可沿着流体通道320导入到沉降设施或其它的指定区域324，所述簇在此被从回收水中分离。在324的沉降过程中回收的可再生水，能通过流体通道330引入到X点的系统中，或者被用于该系统的其它点。在实施方式中，部分联合液流320可沿着处置通道322被导入到用于蓄水的第二设施328，或者将可移除复合物分离出来的位置，或者能做进一步处理的位置。

在实施方式中，与可能含有约4∶1的SFR的全尾矿流300相比，在区域324沉积的ATA固体具有2∶1的沙-粉比(SFR)。这种较低的SFR使得能以较低的固定材料总量处理。在另一个实施方式中，未处理液流308可与液流320中的ATA固体组合形成液流322。这使得能对未处理的CUF308进行共同处置，而不会破坏处置区域328中ATA固体的特征。区域328中沙子与粉末的完全组合比例(SFR)可以为约4∶1。根据沉积物的沙质性质(即80％沙子)，在处置区域328中4∶1 SFR的固体应具有良好的排水性。SFR值如实施例所列，并且这些值应理解为是可调的。

实施例

材料：

下列化学品被用于下面的实施例：

经冲洗的海砂，50+70目

Sigma Aldrich

圣路易斯，密苏里州

壳聚糖CG 800

Primex

Siglufjodur，冰岛

支链聚乙烯亚胺(BPEI)(50％w/v)

Sigma Aldrich

圣路易斯，密苏里州

聚乙烯醇胺-Lupamin 1595，Lupamin9095

Sigma Aldrich

路德维希港，德国

聚(二烯丙基/二甲基氯化铵)(20％w/v)

Sigma Aldrich

圣路易斯，密苏里州

聚(环氧氯丙烷/二甲胺)(50％w/v)

Polymer Ventures公司

查尔斯顿，SC

FD&C蓝色#1

Sigma Aldrich

圣路易斯，密苏里州

盐酸

Sigma Aldrich

圣路易斯，密苏里州

来自低级焦油矿的尾液

硅藻土，矽藻土

Grefco Minerals公司

伯尼，CA

3-异氰基丙基三乙氧基硅烷

Gelest

莫里斯维尔，PA

氢氧化钠

Sigma Aldrich

圣路易斯，密苏里州

异丙醇(IPA)

Sigma Aldrich

圣路易斯，密苏里州

Magnafloc LT30

Ciba

巴塞尔，瑞士

实施例1：BPEI涂覆的硅藻土

使用硅烷偶联剂，生成与BPEI偶联的硅藻土(DE)颗粒。将100g的DE以及1000mL异丙醇(IPA)和磁力搅拌棒置于锥形瓶中。向该溶液中加入1mg 3-异氰基丙基三乙氧基硅烷，使其反应2小时。2小时后，加入2mL的BPEI，并在用IPA 2x’s和去离子水(DI水)过滤和冲洗颗粒前额外地搅拌5小时。然后，将颗粒在异丙醇(IPA)中用0.12M HCl溶液过滤并冲洗，然后干燥。

实施例2：1％壳聚糖CG800母液

将10g壳聚糖(片)分散在1000mL去离子水中，制得壳聚糖母液。向该溶液中添加盐酸，连续监测pH下缓慢递增地加入12M HCl，直至最终pH为5。该溶液成为壳聚糖沉积物的母液。

实施例3：硅藻土-1％壳聚糖涂层

将10g硅藻土加入到100mL去离子水中，用搅拌棒得到10％泥浆。向该泥浆中加入10mL的1％壳聚糖CG800母液。将泥浆搅拌1小时。一旦泥浆变得均匀，缓慢加入0.1N氢氧化钠直到pH稳定在7以上，聚合物从溶液中沉淀，壳聚糖沉积到硅藻土颗粒的表面。将该泥浆过滤，并用含0.05M HCl的异丙醇(IPA)溶液冲洗，然后干燥。

实施例4：对尾矿的颗粒处理

在实验中使用经涂覆和未经涂覆的硅藻土颗粒，测试它们对水性溶液中分散的粘土粉末的沉降能力。对每种类型的颗粒使用下述的程序，同时进行了略去颗粒添加步骤的对照实验。

将1克颗粒添加到离心管中。然后，通过注射器使离心管装满45ml含分散粘土的尾矿。另一支试管中仅装满尾矿而没有硅藻土颗粒。手摇试管30秒，然后置于平坦的工作台上。接着，观察试管10分钟，使得粘土粉末沉降。

结果：

未添加DE(对照样品)：尾矿显示没有明显改善浑浊度。

壳聚糖涂覆的DE：与对照样品相比，尾矿明显较不浑浊。

BPEI涂覆的DE：与对照样品相比，尾矿明显较不浑浊。

未涂覆的DE：与对照样品相比，尾矿没有显示明显的浑浊度改善。

实施例5：聚阳离子涂覆的经冲洗海砂的制备

经冲洗的海砂用下述的各种聚阳离子涂覆：壳聚糖、聚乙烯胺(lupamin)、BPEI和PDAC。为进行涂覆，用候选聚阳离子制得基于其分子量浓度为0.01M的水性溶液。然后，将50g经冲洗的海砂置于250ml罐中，添加100ml候选聚阳离子溶液。然后，将罐密封并滚动3小时。此后，通过真空过滤将沙子从溶液中分离，然后冲洗沙子除去多余的聚合物。接着，通过用以证实沉积的阴离子染料(FD&C蓝色#1)以及聚合涂层的阳离子性质的溶液消耗来测定经涂覆海砂中的阳离子含量。然后，将涂覆有候选聚合物的海砂用作固定连接的锚颗粒，并与用激活剂处理使其激活的细颗粒物质相互作用。

实施例6：使用聚合物涂覆的海砂除去溶液中的细颗粒

在该实施例中，用激活聚合物(Magnafloc LT30，70ppm)对45ml粉末材料(7％固体)的分散体进行处理。将粉末与激活聚合物充分混合。向含被激活粉末的溶液中添加10gm根据实施例1方法用PDAC涂覆的海砂。搅拌该混合物，并立即倒入通过尺寸为70目的不锈钢滤器。在短暂脱水后，回收得到机械稳定的固定。还分析了滤液的总固体，发现其总固体含量低于1％。

实施例7(对照实施例)：用没有聚合物涂层的海砂除去溶液 中的细颗粒

在该实施例中，用激活聚合物(Magnafloc LT30，70ppm)对45ml粉末材料(7％固体)的分散体进行处理。将粉末与激活聚合物充分混合。向含被激活粉末的溶液中添加10gm未涂覆的海砂。搅拌该混合物，并立即倒入通过尺寸为70目的不锈钢滤器。分析滤液的总固体，发现其总固体含量为2.6％。

实施例8：尾矿处理

典型的全尾矿引入液流可包括下列成分：沙(＞44微米)53％(质量)、粉末6％(＜44微米)、水41％和沥青0.5％。使用旋流或等效的分离器，可将全尾矿液流分裂成气旋上溢液流(COF)-细尾矿(通常10％粉末，2％沙子)，以及气旋下溢液流(CUF)-流动尾矿(通常74％沙子，24％水，2％粉末)。COF随后可通过添加范围为5ppm-250ppm(g/立方米溶液)的激活剂聚合物处理，优选的给予量为80ppm。CUF液流(或部分该液流)随后可与给予量范围为5ppm-2000ppm(g/公吨固体)的固定聚合物混合，优选的给予量为1000ppm。CUF和COF的给予量通常用沙粉比(SFR)表示，其定义为下溢液流质量(“沙”)和CUF液流中固体粉末质量的比例。典型的全尾矿具有约4∶1的SFR，这表示能与COF混合的CUF的最大比例。激活剂和固定剂均可通过在线注入聚合物或专用搅拌罐与它们各自的液流混合。在充分混合聚合物及其液流下，两个液流可重新组合。典型的重组SFR在0.5∶1至4∶1之间(CUF全部液流与COF的重组)。理想地，SFR对于ATA过程是1.1∶1。在该比例下，有过量的CUF可供使用。在将ATA处理的CUF与COF混合后，可将混合物脱水。

实施例9：脱水

通过将固体沉积到覆盖有孔大到足以允许过滤但又小到足以滞留固体成分的网的传送带上——通常筛为80目，通过过滤可迅速完成脱水。此外，可使用真空帮助过滤和脱水的速度。仅通过重力在1-5分钟内的脱水可回收70-75％系统中的水。在传送带的末端，可使用刮刀片从滤网上除去固体，并收集运输到固体填海区的固体。另外，在脱水前，CUF和COF的混合物可被液压运输到填海区，并通过过滤在该地点脱水，或者通过重力在现场脱水(堆放固体并收集用于回收的槽或堤防内的水)。

实施例10：成熟细尾矿(MFT)输入液流：

成熟细尾矿(MFT)的液流可用作粉末材料的来源。MFT通常为占粉末材料重量的30％固体；当在激活前，用水稀释使得COF浓度在约10％，MFT可用激活剂聚合物处理。MFT液流可用适宜给予量的聚合物结合来自全尾矿的过量CUF激活。如果尚未完成，CUF需要在与MFT相互作用前用聚合物“固定”。所得固体物质上与实施例8中描述的全尾矿液流的出口相同——在终材料中有60-65％固体，70-75％回收水。脱水可通过如实施例9所述的相同方法完成。

实施例11：分开处理的全尾矿液流

全尾矿液流通过将SFR为4∶1、具有35％固体的粗砂和细流组合产生。全尾矿被分裂成两个单独的液流，240g全尾矿用500ppm PDAC处理，而52g全尾矿用800ppm激活剂MagnaflocLT30激活。两个液流组合到一起后被加入到250mL量筒中沉降。所得上清液具有250NTU的浊度，而包床沉降至155mL。

实施例12：用被激活全尾矿涂覆的沙子

一部分70％固体的CUF用500ppm PDAC固定，而全尾矿用800ppm Magnafloc LT30激活。两个液流以1∶1的重量比组合，并混合至均匀。用泥浆将250mL量筒装满，沉降30分钟。所得上清液具有755NTU的浊度，而包床沉降至约150mL。

实施例13：用被激活上溢液流固定的下溢液流

将组成为约95％沙和5％粉末的气旋下溢液流样品制备成含70％的固体。泥浆用500ppm的PDAC涂覆。将组成为100％粉末的气旋上溢液流样品制备成含10％的固体。上溢液流样品用800ppm的Magnafloc LT30激活。被固定的上溢液流和被激活的下溢液流组合后得到4∶1的最终SFR。搅拌泥浆直到均匀，然后转移到250mL量筒中沉降。所得上清液具有约100NTU的浊度，包床沉降至约130mL。

实施例14：用固定上溢液流固定的下溢液流

将组成为约95％沙和5％粉末的气旋下溢液流样品制备成含70％的固体。泥浆用400ppm的PDAC涂覆。将组成为100％粉末的气旋上溢液流样品制备成含10％的固体。上溢液流样品用500ppm的PDAC固定，然后用800ppm的Magnafloc LT30激活。被固定的上溢液流和被激活且固定的下溢液流组合后得到4∶1的最终SFR。搅拌泥浆直到均匀，然后转移到250mL量筒中沉降30分钟。固体保持完整，并且不分离。上清液在剪切前具有0.30％的固体，剪切后为0.32％。

实施例15：用被激活上溢液流剪切的固定下溢液流

将组成为约95％沙和5％粉末的气旋下溢液流样品制备成含70％的固体。泥浆用500ppm的PDAC涂覆。将组成为100％粉末的气旋上溢液流样品制备成含10％的固体。上溢液流样品用800ppm的Magnafloc LT30激活。被固定的上溢液流和被激活的下溢液流组合后得到4∶1的最终SFR。搅拌泥浆直到均匀，然后转移到200mL罐中。将泥浆剪切30秒，然后沉降30分钟。固体分离成顶层的粉末和底层的絮状的粉末和沙。上清液在剪切前具有0.28％的固体，剪切后为0.82％。

等同方式

虽然讨论了主题发明的具体实施方式，但上述的详述只是示例性的，不具有约束性。在阅读该详述后，本发明的许多变型对于所属领域的技术人员而言是显而易见的。除非另有说明，在详述中使用的所有数字表示的成分数量、反应条件等以及权利要求应理解为通过术语“约”在所有情况下调整。因此，除非有相反的说明，这里列举的数字参数是可以根据本发明预获得的期望性质改变的近似值。

Claims (7)

1.一种从流体中除去颗粒物质的方法，包含：

提供能与颗粒物质复合的激活聚合物；

用激活聚合物处理第一液流，形成包含与颗粒物质复合的激活聚合物的第一处理液流；

提供能与激活聚合物反应的固定聚合物；

将固定聚合物添加到含锚颗粒的第二液流中，使得固定聚合物包覆锚颗粒，从而形成包含经包覆的锚颗粒的第二处理液流；以及

混合第一处理液流和第二处理液流，形成包含颗粒物质和通过相互作用结合到激活聚合物和固定聚合物上的锚颗粒的可移除复合物；

其中所述的激活聚合物是阴离子或阳离子聚合物；其中当所述激活聚合物是阴离子聚合物时，所述固定聚合物是阳离子聚合物；并且，当所述激活聚合物是阳离子聚合物时，所述固定聚合物为一种阴离子聚合物；以及

其中所述方法进一步包括从流体中去除包含颗粒物质的可移除复合物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中可移除复合物通过过滤除去。

3.根据权利要求1所述的方法，其中可移除复合物通过离心除去。

4.根据权利要求1所述的方法，其中可移除复合物通过重力沉降除去。

5.一种从液流中除去颗粒物质的方法，包含：

提供能与颗粒物质复合的激活聚合物；

用激活聚合物处理液流，形成包含与颗粒物质复合的激活聚合物的处理液流；

提供用能与激活聚合物反应的固定聚合物包覆的锚颗粒；

向已处理的液流中添加经包覆的锚颗粒，从而形成其内包含颗粒物质和通过反应与激活聚合物和固定聚合物结合到一起的锚颗粒的可移除复合物；以及

从液流中除去可移除复合物；

其中所述的激活聚合物是阴离子或阳离子聚合物；其中当所述激活聚合物是阴离子聚合物时，所述固定聚合物是阳离子聚合物；并且，当所述激活聚合物是阳离子聚合物时，所述固定聚合物为一种阴离子聚合物。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述液流包含成熟细尾矿。

7.一种从流体中除去细颗粒物质的方法，包含：

将包含细颗粒物质和其内悬浮有粗颗粒物质的流入液流分离到包含悬浮细颗粒物质的上溢通道和包含悬浮粗颗粒物质的下溢通道；

将能附在细颗粒物质上形成被激活颗粒的激活聚合物导入到上溢通道，所述的被激活颗粒悬浮在第一已处理的液流中；

将能附在粗颗粒物质上形成锚颗粒的固定聚合物导入到下溢通道中，所述的锚颗粒悬浮在第二已处理的液流中；

其中所述的被激活颗粒和所述的锚颗粒能反应形成可移除复合物；

将第一已处理的液流和第二已处理的液流混合，形成结合的已处理液流，其中被激活颗粒与锚颗粒复合形成可移除复合物；以及

将可移除复合物从结合的已处理液流中分离出来，从而将细颗粒物质从流体中除去；

其中所述的激活聚合物是阴离子或阳离子聚合物；其中当所述激活聚合物是阴离子聚合物时，所述固定聚合物是阳离子聚合物；并且，当所述激活聚合物是阳离子聚合物时，所述固定聚合物为一种阴离子聚合物。