CN102676199A - 油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统，其中，该处理系统包括：沥青采收装置，该沥青采收装置用于将油砂尾矿或油砂矿浆分离为沥青浮渣、粗砂和细土尾矿；油砂尾矿稠化装置，该油砂尾矿稠化装置用于将所述细土尾矿稠化形成细土泥；油砂尾矿固化步骤：将所述的细土泥和所述粗砂一起固化；以及沥青浮渣处理装置(130)，该沥青浮渣处理装置(130)用于从所述沥青浮渣中提取出沥青。还公开了一种油砂尾矿或油砂矿浆的处理方法。通过上述技术方案，能够从油砂尾矿或油砂矿浆中回收残余沥青，并能够将油砂尾矿固化，以便能够容易地用经济和环保的方式处置。

Description

油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统和方法

技术领域

本发明涉及油砂处理领域，具体地，涉及一种油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统和一种油砂尾矿或油砂矿浆的处理方法。

背景技术

加拿大阿尔伯塔省北部储有全球85％的油砂矿藏。根据加拿大官方统计，阿尔伯塔油砂的储量约为1,750亿桶原油，其中20％适合大型露天开采。所开采的油砂通常含有68-83％的砂子，3-16％的粘土，4-5％的水分和10-11％的沥青。在采矿作业中，需要利用两吨左右的油砂和2-5桶河水来生产一桶合成原油(Synthetic Crude Oil)和1.5-2.0桶陈化细土尾矿(Mature FineTailings)，其中含有30％的固体和70％的水分(重量比)。目前，阿尔伯塔省油砂矿区有8亿多立方米的尾矿储存于142平方公里的尾矿池中。且尾矿库存在以每年5,000万立方米的速度增加。基于离心机模拟研究，尾矿池中的陈化细土尾矿需要超过130年才能自由沉降分离，它不仅储存了大量的水也占据了广大的土地。表面油砂企业正面临着三大挑战：水资源利用、尾矿处理和搅动土地的恢复。阿尔伯塔省立法要求对因油砂开采活动所扰动的土地(520平方公里)及尾矿池占用的土地(142平方公里)进行恢复，达到能自我维持生态系统的水平。2009年2月，阿尔伯塔能源资源保护委员会，即阿尔伯塔省政府机构石油工业管理部，发布了第074号指令-尾矿性能标准和油砂开采计划要求。根据074号指令，截止到2013年之前，油砂公司各自需要处理其所产生的50％的尾矿，并使其处理过的尾矿沉积物在5年内达到可以承载履带式重型机械(从事恢复植被活动)。具体来说，074号指令要求采矿公司处理过的尾矿沉积物在5年内其表面的不排水抗剪强度应达到10千帕。

中国拥有约60亿吨的油砂石油储备，其最大的储量主要分布于新疆克拉玛依的四个区域内，预计有1.4亿吨的油砂油。据目前从不同渠道获得的信息，克拉玛依油砂中的细粘土含量超过阿尔伯塔省油砂矿的细粘土含量；此外，细粘土的类型也有着显著的差异。阿尔伯塔省油砂矿中的粘土以高岭土为主，而克拉玛依油砂矿中的粘土以伊利土为主。很显然，阿尔伯塔省的油砂技术仅可用作中国油砂采矿的参考技术，而不能全盘被照搬应用。中国表面油砂的开发应尽力避免阿尔伯塔省所遇到的麻烦，不让这些问题在中国出现；中国油砂的开发应该既是可以持续的也是符合环境保护要求的。

为改善油砂工艺，现已在两个方面做了一些尝试：1)调整沥青提取工艺，使细粘土在中间相的分散降到最低，如美国专利US 4,414,117和US5,723,042；2)在尾矿处理中使用絮凝剂，如美国专利US 4,225,433和US5,723,042。

美国专利US 4,414,117和US 5,723,042披露了通过控制沥青提取过程中的碳酸根和碳酸氢根离子的方法使粘土的分散降至最低。美国专利US4,414,117提出了几种去除碳酸根和碳酸氢根离子的方法，如使用离子交换树脂和离子沉淀，或使用矿物酸(如盐酸)将碳酸根和碳酸氢根离子转换成CO₂溢出。据该专利指出，最好的结果是基本上将所有的碳酸根和碳酸氢根离子从系统中去除，在此条件下固体在污泥中的沉降速率得到显着加快。美国专利US 5,723,042指出，在温水中碳酸氢根离子的浓度宜保持在小于约6毫克当量/升。由于碳酸氢根离子在pH值高于7时在溶液中形成，在pH值低于7时离开溶液，最好用加入酸的方式控制温水中的碳酸氢根离子浓度，以降低其pH值。

美国专利US 4,225,433和US 5,723,042披露了在悬浮液中加入絮凝剂的方法，以促进分散在悬浮液中的固体颗粒沉降，这涉及到加入的絮凝剂与在沥青提取过程中产生的固体物质在悬浮液中混合并结合在一起的过程，从而使固体物质和水分开。在该过程中，细颗粒形成粗颗粒，进而形成团块，其团块的沉降速度远比细颗粒的沉降速度快。

其它一些努力都集中在将固体尾矿和污泥尾矿合为一个整体，并利用其特性，探索一种更容易处治的混合废物的可行性。Cymerman，G.J.，在一个研讨会论文集：《沉降固化模型》(ASCE/1984年10月，旧金山，加利福尼亚)中发表了“可行的尾矿处理方法预测”。该文表明，加拿大Syncrude有限公司在阿尔伯塔福特麦克默里地区生产的尾矿是一种倾向于离析的混合物，该混合物中的固体物质很快从尾矿中沉积出来而离开污泥。离析是污泥处置过程中非常有害的问题。为了防止细土离析，有必要降低尾矿中的水含量，增加尾矿中的细土含量，或两者都做。根据这种分析，作者得出结论，有前途的建议方案包括将尾矿池底部抽取的陈化细土尾矿与稠化的粗砂尾矿混合，产生一种非离析的混合物，或将砂、污泥和从油砂矿区剥离的盖层土混合，产生一种非离析的混合物。

为了加快尾矿处置，Suncor和Syncrude两家石油公司都使用复合尾矿(Composite tailings)工艺。这个工艺需要将石膏加入到陈化细土尾矿中，并加入粗砂混合，用部分粗砂固定细土尾矿，形成一种非离析的混合物，另一部分粗砂用于建筑尾矿堤坝。复合尾矿是按岩土工程的方式处置，使其进一步脱水，最终干化后恢复植被。另一家公司Albian Sands使用旋流器将沥青提取车间产生的尾矿分离成细土尾矿和粗砂尾矿，细土尾矿再泵送至稠化器经絮凝剂稠化后泵送至尾矿池，而粗砂尾矿则直接泵送至尾矿池。这三个经营油砂的公司考虑过使用糊膏技术(Paste technology)，复合尾矿(Composite tailings)技术，或将两者合并，使水快速析出，循环给沥青分离提取车间。

困难之处在于含20％水分的尾矿沉积物很难进一步干化，它的柔软表面会保持十年以上。近来，Suncor公司开发出一种大气干燥工艺，并正在实施名称为尾矿减少操作(Tailing Reduction Operation)工艺。在这个工艺中，陈化细土尾矿与一种高分子絮凝剂混合，然后将絮凝沉积物以薄层摊放在尾矿池周边有浅斜坡的沙滩上。沉积尾矿中的水析出，流回尾矿池，产生的沉积物经大约一个月的大气干燥变成一种干料。然后，干燥的沉积物可以搬运至一个新地方，以便腾出空间为铺摊新的湿尾矿沉积物薄层。预计这种大气干燥工艺可以改善尾矿管理向前发展，也可用于减少Suncor公司现有尾矿库存。然而，它有季节依赖性，在夏天的雨季它的干燥性能会有妥协，在整个冬季它的操作只得停止。现在急需开发一种可以在所有季节使用的尾矿处理技术。壳牌加拿大(Shell Canada)公司也已有意使用Suncor公司的技术。最大的七家石油砂公司(Canadian Natural Resources，Imperial Oil，ShellCanada，Suncor Energy，Syncrude Canada Ltd.，Teck Resources and Total E&PCanada)于2010年12月成立了一个联盟，以解决业界最棘手的挑战之一：清理他们的巨大的有毒尾矿池塘。这意味着油砂公司将共同努力，统一力量，推动尾矿管理和交换技术诀窍，而不是试图出售或许可他人使用其知识产权。

作为一般规则，在油砂矿床的细土含量越高，油砂沥青提取过程就越困难；在油砂矿中的细土含量越高，提取过程产生的污泥也就越多，污泥处置就越加困难。有约2-5％的沥青残留在尾矿中，很显然，从尾矿中回收残留沥青远比从油砂矿中分离提取沥青困难。据信并且已通过实验证实，正是残余沥青阻止了复合尾矿中的水进一步析出，从而阻止了复合尾矿的固化。

因此，可以看到存在两方面的挑战，一个是最大限度地从油砂尾矿中回收残余沥青，另一种是尽量减少和控制污泥的物理特性，以致它可以固化，也更容易用经济和环保的方式处置。

发明内容

本发明的目的是提供一种油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统和处理方法，该处理系统和处理方法能够从油砂尾矿或油砂矿浆中回收沥青，并能够将油砂尾矿固化，以便能够容易地用经济和环保的方式处置。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统，其中，该处理系统包括：沥青采收装置，该沥青采收装置用于将油砂尾矿或油砂矿浆分离为沥青浮渣、粗砂和细土尾矿；油砂尾矿稠化装置，该油砂尾矿稠化装置用于将所述细土尾矿稠化形成细土泥；油砂尾矿固化装置，该油砂尾矿固化装置将稠化形成的细土泥与所述粗砂一起固化；以及沥青浮渣处理装置(130)，该沥青浮渣处理装置(130)用于从所述沥青浮渣中提取出沥青。

另一方面，本发明提供了一种油砂尾矿或油砂矿浆的处理方法，其中，该处理方法包括：沥青采收步骤：将油砂尾矿或油砂矿浆分离为沥青浮渣、粗砂和细土尾矿；油砂尾矿稠化步骤：将所述细土尾矿稠化形成细土泥；油砂尾矿固化步骤：将所述的细土泥和所述粗砂一起固化；以及沥青浮渣处理步骤，从所述沥青浮渣中提取沥青。

通过上述技术方案，能够从油砂尾矿或油砂矿浆中回收沥青，并能够将油砂尾矿固化，以便能够容易地用经济和环保的方式处置。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的一种优选实施方式的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统的原理流程图；

图2是如图1所示的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统的沥青采收装置和沥青浮渣处理装置的结构示意图；

图3是如图2所示的沥青采收装置简化的流程示意图；

图4是如图2所示的沥青采收装置的分配器的结构示意图；

图5是如图1所示的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统的油砂尾矿稠化装置的稠化器和外置式螺旋挤压脱水器的结构示意图；

图6是根据本发明的另一种优选实施方式的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统的原理流程图；

图7是如图6所示的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统的沥青采收装置的结构示意图；

图8是如图6所示的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统的稠化脱水器的结构示意图；

图9是如图6所示的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统的粗砂和细土泥以层混的方式固化的示意图；

图10是如图6所示的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统的油砂尾矿固化装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

根据本发明的一方面，提供了一种油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统，其特征在于，该处理系统包括：沥青采收装置，该沥青采收装置用于将油砂尾矿或油砂矿浆分离为沥青浮渣、粗砂和细土尾矿；油砂尾矿稠化装置，该油砂尾矿稠化装置用于将所述细土尾矿稠化形成细土泥；油砂尾矿固化装置，该油砂尾矿固化装置将稠化形成的细土泥与所述粗砂一起固化；以及沥青浮渣处理装置130，该沥青浮渣处理装置130用于从所述沥青浮渣中提取出沥青。

本发明的第一种优选实施方式可参照图1描述如下，这是一个具有三种功能的油砂尾矿或油砂矿浆的处理装置的原理流程图。该三种功能分别为：1)采收沥青；2)最小化或消除用于尾矿处理的化学剂(絮凝剂/凝结剂)对沥青提取的不利影响；3)形成尾矿沉积物使其在处置后不久表面能承载履带式重型机械。

如图1所示，该优选实施方式的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统包括沥青采收装置100，从进料罐1接收油砂尾矿或油砂矿浆，分离出沥青、细土尾矿和粗砂。该进料罐1是可选配置，用作进料的缓冲罐，该进料罐1可以包括进料口、物料排出口、用于保持罐中物料成泥砂浆状的搅拌器和用于维持物料稳定在一定的温度的加热器。是否需要进料罐1取决于现场的具体情况，以下两种进料情况不需要进料罐1：1)进料由沥青提取车间提供；2)进料是一种已经泥浆化的油砂矿浆。但是，当进料是一种抽自于尾矿池的陈化细土尾矿时，进料罐就是必须的，因为从尾矿池抽来的尾矿一般情况下是冷的，需要将其加热至40-50℃才有利于更好地回收残余沥青。

尾矿或油砂浆通过管路2进入集成式沥青采收装置100，然后分成三股支流：采收的富含沥青的沥青浮渣3、粗砂和细土尾矿。该沥青浮渣3含有沥青、水和细固体颗粒，需要进一步用沥青浮渣处理装置130提纯，以满足下游工艺的要求。粗砂用螺杆传送机4送到团块混合器90，细土尾矿则经管路7用泥浆泵6泵送至下游的油砂尾矿稠化装置进行处理。

图2是如图1所示的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统的沥青采收装置和沥青浮渣处理装置的结构示意图。

所述沥青采收装置包括：第一级浮选柱：该第一级浮选柱包括第一浮选柱体101、第一搅拌器126、第一撇油器125、空气压缩机107、进料泵120、分配器102、第一急速射流气浮喷头110，所述空气压缩机107的出口和进料泵120的出口与所述分配器102的入口连通，所述分配器102的出口伸入所述第一浮选柱体101内，所述第一搅拌器126和第一撇油器125同轴设置在所述第一浮选柱体101内，所述第一急速射流气浮喷头110的入口与所述空气压缩机107的出口连通，所述第一急速射流气浮喷头110的出口伸入所述第一浮选柱体101内(例如伸入所述第一浮选柱体101内下部20-40％柱高的位置)，所述第一浮选柱体101上设置有位于上部的沥青浮渣出口、位于中部的细土尾矿出口和位于下部的粗砂出口，所述沥青浮渣出口与所述沥青浮渣处理装置130的入口连通；第二级重力分离罐121：该第二级重力分离罐121的中部的入口与所述第一浮选柱体101的细土尾矿出口连通，该第二级重力分离罐121的底部的出口与所述进料泵120的入口连通，该第二级重力分离罐121的顶部的出口与泥浆泵6的入口连通，该泥浆泵6的出口分为第一支路114和第二支路7，第一支路114与所述进料泵120的出口和所述分配器102的入口之间的管路连通，第二支路7与所述油砂尾矿稠化装置的入口连通；以及粗砂传送装置，该粗砂传送装置的入口与所述第一浮选柱体101的粗砂出口连通。

所述沥青采收装置还可以包括进料罐，该进料罐设置有搅拌器和加热器，该进料罐的出口与所述进料泵120的入口连通。

作为一种实施方式，所述粗砂传送装置可以包括螺旋传送机4，该螺旋传送机4的入口与所述第一浮选柱体101的粗砂出口连通。作为另一种实施方式，所述粗砂传送装置可以包括第二喷射式砂浆泵5，该第二喷射式砂浆泵5的入口与所述第一浮选柱体101的粗砂出口连通。

沥青采收装置包括：第一级浮选柱101，用于分离沥青、细土尾矿和粗砂；第二级重力分离罐121，用于接收在界面中间悬浊液/底部固体粗砂床上富集的富含沥青的固体颗粒；和螺杆传送机4，用于从第一级浮选柱101底部抽出沉降的粗砂。该集成式沥青采收装置100集成了多种浮选机制(溶气气浮、诱导气浮、急速射流气浮)和淘“黑金”机制来分离沥青、粗砂和细土尾矿。常规的浮选方法是无法回收附着在粒径50微米以下颗粒上的沥青。多机制浮选提供了广泛的从纳米至微米的气泡，发挥大小气泡的协同作用，有效地浮起表面附着有沥青的颗粒。淘“黑金”机制富集沥青颗粒和附着有沥青的粗沙粒，通过一个循环过程使难以被浮起的变为可浮起的。该循环过程包括第一级浮选柱101、倾斜通道128、第二级重力分离罐121、管路123、进料泵120和进料分配器102。沉降在第一级浮选柱101底部的粗砂由螺杆传送机4在出口140处排出。该螺杆传送机4倾斜安装，由支腿141支撑稳定。

图3是一个简化的沥青采收装置的流程示意图，包括物料进料及空气供给剖视图。参照图2和图3，空气压缩机107产生的压缩空气由阀108B控制，经管路109B在空气注入点111注入尾矿进料管路。引入的空气在进料泵120产生的压力作用下可以部分溶解在尾矿进料中。多相沥青/细土尾矿/粗砂/水/空气混合物通过多个(例如大于等于三个)旋转流分配器102(具体为102A、102B、102C和102D)进入第一级浮选柱101。多个分配器102位于第一级浮选柱101的中部，对称排列在第一级浮选柱101的四周。如图4所示，分配器102都具有一种特殊的设计，该设计有利于物料在分配时产生旋流。分配器102具有进料口106和出料口104，该进料口106和出料口104都垂直于分配器102的主体103，所述主体103的下端具有封头105。进料口106的直径大约是其主体103直径的1/4，出料口104的直径大约是其主体103直径的1/2。在分配器内产生的旋转涡流将普通气泡剪切成微气泡，该微气泡有利于在第一级浮选柱101内浮选沥青。

参考图2至图4，第一急速射流气浮喷头110(例如可以选用Eriez矿物浮选集团加拿大公司的产品)位于分配器102的下方，产生较大量的微气泡，发挥协同浮选作用，可以直接附着和携带沥青颗粒，也可以附着和携带粘有沥青的微气泡，到达第一级浮选柱101的顶端。诱导气体或溶解气体一旦在分配器102的出口104释放，就会变成微气泡。空气压缩机107既通过阀108A和空气软管109A给第一急速射流气浮喷头110供应空气，也通过阀108B和空气管路109B给细土尾矿进料提供空气。根据第一级浮选柱101通量的要求，可选用多个按轴对称方式安装的第一急速射流气浮喷头110。

进一步参考图2至图4，分配器102的出口104有一定的轴向角度，使排出液流在第一级浮选柱101内产生缓慢的轴向流动。与此同时，与第一撇油器125联动的第一搅拌器126也辅助地在第一级浮选柱101内产生缓慢的轴向流动。该缓慢的轴向流动能将富含沥青的固体颗粒富集在界面(悬浊液/固体粗砂床)处，并在剪切作用下溢流通过倾斜通道128，进入第二级重力分离罐121，进而粗砂从细土悬浊液中沉降下来。在第二级重力分离罐121沉降下来的富含沥青的固体颗粒由进料泵120从其底部出口122抽出，经管路123循环，在交汇点118与进料流合并，得到进一步的分离处理。在第二级重力分离罐121中的细土尾矿悬浮液则由泥浆泵6从上部抽出，然后分成两个支路：第一支路114与尾矿进料在交汇点113混合；第二支路7则进入后续的油砂尾矿稠化装置处理。第一支路114和第二支路7的分流比例是由两个阀门116和117控制。利用缓慢轴向流在第一级浮选柱101内富集和分离富含沥青的固体颗粒机制与淘“黑金”工艺富集和分离“黑金”极为相似。附着有沥青的粗砂颗粒的密度要小于粗砂颗粒本身的密度，但却大于细土尾矿的密度，结果是附着沥青的固体颗粒在界面(细土悬浮液/固体粗砂床)上富集。该累积的富含沥青的固体颗粒在第一级浮选柱101内在缓慢轴向流的剪切作用下，溢流通过倾斜通道128，进入第二级重力分离罐121。此外，第一级浮选柱101内缓慢轴向流使得沥青脱离固体颗粒，成为沥青皮层，像毯子一样浮于液体中，增大了接触面积，有利于微气泡粘附、携带和浮选。

参照图2，沥青浮渣处理装置130与第一级浮选柱101相连，在第一撇油器125的帮助下从倾斜通道3接收第一级浮选柱101顶部累积的沥青浮渣。所述沥青浮渣处理装置130包括处理罐、喷嘴分配器136和循环泵135，该处理罐包括从上至下布置的富有机相段、水相段和污泥相段，所述富有机相段和所述喷嘴分配器136的入口通过所述循环泵135连通，所述喷嘴分配器136的出口伸入到所述水相段内，所述处理罐还设置有稀释剂入口、位于底部的污泥出口和与所述沥青采收装置的沥青浮渣出口连通的沥青浮渣入口。

所述沥青浮渣处理装置130采用稀释剂137稀释沥青浮渣，并将稀释的沥青浮渣在中部水相132循环洗涤来处理富含沥青的浮渣。在该沥青浮渣处理装置130中具有三相：上层的富有机相131，其中的有机成分纵向垂直减少；中间的水相132；以及底部的污泥相133。从倾斜通道3接收的沥青浮渣被所述稀释剂137稀释，该稀释剂优选地采用石脑油，可以按稀释剂对沥青的重量比为0.7的方式来添加。在沥青浮渣处理装置130内，上部石脑油稀释的沥青浮渣由泵135抽出，经管路134循环进入中间的水相132，并使它通过喷嘴分配器136，产生大量1-5毫米的稀释沥青液滴。该沥青液滴在水相132内上浮的过程中被水清洗，洗净的稀释沥青则由出口139抽出。沉降的污泥则由锥体出口138排出。在沥青浮渣处理装置130内的有机相/水相界面则由阀67调节管路68中的循环水流量来控制。

油砂尾矿稠化装置的处理方式包含了使化学剂对沥青提取的不利影响最小化的工艺，该工艺使在油砂尾矿处理中加入的化学剂(絮凝剂/凝结剂)对沥青提取的不利影响降到最低或消除。油砂尾矿稠化装置包括：稠化器50、反应器(或反应池)60、第一在线静态混合器30、第二在线静态混合器40以及相关的阀门和管道。细土尾矿被分成两个支流，第一支流8经过第一在线静态混合器30、第二在线静态混合器40到达稠化器50，第二支流9去往反应器60。第一支流8与第二支流9的流量分流比由两个阀门10和11控制在3-12的范围内。第一支流8与第二支流9的体积流量比应这样确定：缓慢增加第二支流9的流速，使排入反应器60的流体引起反应器60内的混合物由清晰开始略微浑浊。稠化器50用于絮凝浓缩细土尾矿中的固体，而反应器60是用来消耗稠化器50排出液体中的残留絮凝剂，以便没有多余的残留絮凝剂随循环水进入沥青提取车间。从沥青采收装置排出的细土尾矿通过第一支流8，经第一在线静态混合器30、第二在线静态混合器40进入稠化器50。细土尾矿在经过第一线静态混合器30、第二在线静态混合器40之前，需加入化学剂(絮凝剂或絮凝剂的混合物)。该化学剂可以从化学剂储罐13通过管路14由化学剂注射泵12通过两个管路17和18在两个注射点15和16添加入第一支流8。化学剂量的控制是通过调整两个阀门19和20使其达到最佳的絮凝性能，它以产生大而紧密并可压缩的块状絮凝物为准。该化学剂是在化学剂配制罐21内用工艺循环水配制，循环水则从反应器60通过分支线61和阀门22进入化学剂配制罐21。反应器60接收并储存来自第二支流9的细土尾矿和来自稠化器50并含有残留絮凝剂的水，该水由泵45从稠化器50抽取，经管路44并入管路9后进入反应器60，水中残留的化学剂在反应器60中被消耗。反应器60中的絮状物或沉淀物由泵64经管路63和阀65抽出，在交汇点23合并到第一支流8，再一起经第二在线静态混合器40混合后进入稠化器50。反应器60上部的清水由水泵66抽取，经管路62循环回流进沥青提取车间，还有一支流61由阀22控制进入化学剂配制罐21，另一支流68由阀67控制进入沥青浮渣处理装置130。大而紧密并可压缩的块状絮凝物由外置式螺旋挤压脱水器70抽出并挤压脱水，随后进入团块混合器90与来自螺杆传送机4的粗砂混合后形成团块状混合物(LF&C)91，最后由履带传送机92运到一个指定的排放区93。在螺旋挤压过程析出的水71则流回稠化器50。

所述油砂尾矿稠化装置包括：第一在线静态混合器30、第二在线静态混合器40、稠化器50、外置式螺旋挤压脱水器70、反应器60和絮凝剂输入装置；所述稠化器50包括罐体和设置在罐体内网板51，该网板51将所述罐体的内部空间分为上部空间和下部空间，所述罐体的顶部设有入口，所述罐体的侧壁上设置有与所述上部空间连通的第一液体出口，所述罐体的底部设置有与所述下部空间连通的第二液体出口，所述罐体的侧壁上还设置有与所述上部空间连通并位于所述网板51附近的细土泥出口；所述外置式螺旋挤压脱水器70包括倾斜设置的外套管74、设置在该外套管74内的多孔内套管73，轴向设置在该多孔内套管73内的中心轴78、设置在该中心轴78上的多段可变螺距螺旋片72和与所述多孔内套管73的上端连通的细土泥出口；所述油砂尾矿稠化装置的入口分为第一支流8和第二支流9，所述第一支流8与所述第一在线静态混合器30的入口连通，所述第二支流9与所述反应器60的入口连通，所述第一在线静态混合器30的出口与所述第二在线静态混合器40的入口连通，所述第二在线静态混合器40的出口与所述稠化器50的入口连通，所述稠化器50的第一液体出口和第二液体出口与所述反应器60的入口连通(例如如图所示，通过与所述第二支流9至所述反应器60入口之间的管路连通，从而间接地与反应器60的入口连通。当然稠化器50的第一液体出口和第二液体出口可以直接与所述反应器60的入口连通)，所述外置式螺旋挤压脱水器70的下端伸入所述稠化器50的细土泥出口，所述絮凝剂输入装置与所述第一支流8以及所述第一在线静态混合器30的出口与所述第二在线静态混合器40的入口之间的管路连通，所述反应器60的上部的液体出口与水泵66的入口连通，所述水泵66的出口与所述絮凝剂输入装置和所述沥青浮渣处理装置130连通，所述反应器60的下部的沉淀物出口与所述第一在线静态混合器30的出口和所述第二在线静态混合器40的入口之间的管路连通。所述外置式螺旋挤压脱水器70的细土泥出口处还可以设置有可调出口门75和穿孔板76。

如图5所示为稠化器50和外置式螺旋挤压脱水器70的结构示意图。细土尾矿在加入的絮凝剂作用下在管路41内经过阀42排入稠化器50。在该稠化器50内具有网板51，将絮块阻留在网板51上而容许水通过网板51。累积于网板51上的絮团块，大而紧密，含有不少于25％重量的固体物，由外置螺旋挤压脱水器70抽出稠化器50。网板51下的水以及絮团块上面的水都由泵45从出口52和54经阀53和55由管路44送往反应器60。稠化器50内网板51上方和下方的水位由调节阀53和55控制。在第二线静态混合器40和稠化器50之间的管路41的长度设计为能够使得絮凝过程可在管路41中完成。稠化器50实际上是一种絮状物/水分离器。

外置螺旋挤压脱水器70主要包括多段(至少两段)可变螺距螺旋片72、中心轴78、多孔内套管73和外套管74组成。内套管73上的小孔径大小优选地在0.5-5.0毫米范围内；中心轴78与驱动电机79上的轴77连接。至少两段可变螺距螺旋片72可以合并成一个螺旋，直接连接到轴77上，形成一个无轴螺旋。重复段的数量以及各段可变螺距螺旋片72由大螺距逐渐到小螺距的变化依赖于整体的压缩比，通常将含固体重量不低于25％的絮状物挤压脱水至含固体重量大于40％的絮状物，优选地挤压脱水至含固体重量大于60％的絮状物。可变螺距螺旋片72与多孔内套管73之间的间距可以小于3mm。多孔内套管73与外套管74之间形成的壳层通道允许挤出的水71回流进入稠化器50。为了容易将积累在网板51上的絮状物有效地传送进外置式螺旋挤压脱水器70，第一段可变螺距螺旋片72有一小段固定螺距螺旋插入稠化器50内。外置式螺旋挤压脱水器70上可以设置有可调出口门75，用于调整施加在絮状物和穿孔板76间的压力，该穿孔板76象一个挤出模具，将压过的絮块团挤成条型80，有利于随后的团块混合。该穿孔板76上的小孔径可以在5-50毫米的范围，它取决于压实和栽培用履带式拖拉机的皮带宽度，一般在356-762毫米或14-30英寸的范围。外置式螺旋挤压脱水器70由支柱和腿81支撑，安装时与地面保持一定的倾斜，以便挤出的水71能倒流回到稠化器50。

所述油砂尾矿固化装置用于将稠化形成的细土泥与所述粗砂一起固化，优选地，如下文所述，通过将细土尾矿和粗砂块混堆放的方式或层叠堆放的方式将稠化形成的细土泥与所述粗砂一起固化。可以将固化后的细土泥和粗砂混合物通过运送装置(例如带式输送机92)输送至指定位置排放，也可以先将沥青采收装置分离出的粗砂和油砂稠化装置稠化形成的细土泥先通过运送装置运送到指定位置后再利用油砂尾矿固化装置进行固化。

下面简单说明一下细土尾矿和粗砂(LF&C)块混堆放的技术原理。在一种絮凝剂作用下，细土尾矿形成的絮凝块能够被有轴或无轴的螺旋挤压脱水器挤压成致密的泥团。该絮凝剂有助于细土尾矿形成致密泥团。形成的致密泥团在工艺水中既不膨胀也不分散，且含固体物重量大于60％。致密泥团被分成小的湿泥块。用有轴或无轴的螺杆传送机从沥青采收装置的底部抽取的湿粗砂沉积物含固体物重量在75-80％之间。该湿粗砂沉积物对于支撑重型机械没有任何问题，就像支撑在一个湿的沙滩上。当把湿泥块和湿粗砂稍微混合，形成一种细土尾矿(湿泥块)和粗砂(LF&C)的混合沉积物，此LF&C混合沉积物在承载重物方面可与湿粗砂沉积物相当。然而，一旦将此块状混合沉积物彻底混合，形成一种细土尾矿和粗砂的均匀混合物后，其产生的混合物就变成了一种软的泥状沉积物，它看上去非常像一种复合尾矿沉积物(Composite tailings deposit)，无法承载履带式重型机械。其背后的原因是，在处于充分混合状态的泥状沉积物中，细土尾矿取代了粗砂空隙中保有水的位置，并在受压作用下起到润滑粗砂粒滑动的作用。然而，在稍微混合状态下，湿的细土团块只是被湿粗砂层包裹，粗砂空隙中的水仍基本保持在粗砂粒间，与潮湿的粗砂沉积物相同。沉积物中的水在稍微混合状态下比充分混合状态下更容易释放或蒸发，从而大幅减少沉积物处置后达到能承载履带式重型机械所需的时间。LF&C技术即可以应用于夏天也可以在寒冷的冬天应用；与大气干燥技术相比，它是一种与季节无关，完全独立的操作。最好在块状混合沉积物上面放一层从未来采矿区收集的表层泥炭和植被材料。另外，也可将尾矿中的材料(砂、粘土和淤泥)配成合成土壤，放于块状混合沉积物表面。LF&C混合沉积物不适合任何植被，因为细土是以块状分散在粗砂中。

作为一种实施方式，所述油砂尾矿固化装置包括团块混合器90，该团块混合器90的入口与所述沥青采收装置的粗砂出口和所述油砂尾矿稠化装置的细土泥出口连通。所述团块混合器90的出口可以与所述带式输送机92的入口连通，以便将从团块混合器90的出口排出的粗砂和细土泥的团块混合物运送至指定位置。当然，也可以将带式输送机92等其他运送装置设置在所述沥青采收装置的粗砂出口和所述油砂尾矿稠化装置的细土泥出口与团块混合器90的入口之间，而将团块混合器90设置在指定位置，从而先将粗砂和细土泥运送到指定位置后再进行固化。

对从外置式螺旋挤压脱水器70的出口80挤出来的挤成泥条的细土尾矿(图5)和从螺杆传送机4的出口140出来的粗砂(图2)来说，它们二者经过团块混合器90生成混合物91后由履带传送机92送至指定排放区93处置。如上文所述，块混堆放的细土尾矿和粗砂(LF&C)可以立刻承载履带式重型机械。

图6是根据本发明的另一种优选实施方式的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统的原理流程图；它由本发明的如图1所示的优选实施方式变化而来。沥青采收装置101’由单浮选柱换成了双浮选柱，螺杆传送机4由第二喷射式砂浆泵5和驱动水泵85取代，其细节变化如图7所示。稠化脱水器50′替代了如图1所示实施方式中的稠化器50和外置式螺旋挤压脱水器70，其细节如图8所示。粗砂和细土尾矿分别由管路84和83泵送至指定排放区93，并按一种特殊方式处置排放，细节如图9所示。从处置的细土尾矿沉积物析出的水由泵85经管路86抽回并分成两股支流，一股主支流86a用于驱动喷射式砂浆泵5，另一股剩余的支流86b则与细土尾矿在交汇口15混合。

图7是如图6所示的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统的沥青采收装置的结构示意图。所述沥青采收装置包括：第一级浮选柱：该第一级浮选柱包括第一浮选柱体101、第一搅拌器126、第一撇油器125、空气压缩机107、进料泵120、分配器102、第一急速射流气浮喷头110，所述空气压缩机107的出口和进料泵120的出口与所述分配器102的入口连通，所述分配器102的出口伸入所述第一浮选柱体101内，所述第一搅拌器126和第一撇油器125同轴设置在所述第一浮选柱体101内，所述第一急速射流气浮喷头110的入口与所述空气压缩机107的出口连通，所述第一急速射流气浮喷头110的出口伸入所述第一浮选柱体101内(例如伸入所述第一浮选柱体101内下部20-40％柱高的位置)，所述第一浮选柱体101上设置有位于上部的沥青浮渣出口、位于中部的细土尾矿出口和位于下部的粗砂出口，该沥青浮渣出口与所述沥青浮渣处理装置130的入口连通；第二级浮选柱：该第二级浮选柱包括第二浮选柱体121’、第二搅拌器126’、第二撇油器125’和第二急速射流气浮喷头110’，所述第二搅拌器126’、第二撇油器125’同轴设置在所述第二浮选柱体121’内，所述第二急速射流气浮喷头110’的入口与所述空气压缩机107的出口连通，所述第二急速射流气浮喷头110’的出口伸入所述第二浮选柱体121’内并低于所述第一急速射流气浮喷头110的位置(例如伸入所述第二浮选柱体121’内底部10-20％柱高的位置)，所述第二浮选柱体121’的入口与所述第一浮选柱体101的细土尾矿出口连通，所述第二浮选柱体121’设置有位于上部的沥青浮渣出口、位于中部的细土尾矿出口和位于下部的细土尾矿出口，该沥青浮渣出口与所述沥青浮渣处理装置130的入口连通，所述第二浮选柱体121’的位于下部的细土尾矿出口与第一喷射式砂浆泵127的入口连通，该第一喷射式砂浆泵127的出口与所述进料泵120的出口和所述分配器102的入口之间的管路连通，所述第二浮选柱体121’的位于中部的细土尾矿出口与泥浆泵6的入口连通，该泥浆泵6的出口分为第一支路114和第二支路7，第一支路114与所述第一喷射式砂浆泵127的驱动流体入口连通，第二支路7与所述油砂尾矿稠化装置的入口连通；以及粗砂传送装置，该粗砂传送装置的入口与所述第一浮选柱体101的粗砂出口连通。

该沥青采收装置用于分离沥青、细土尾矿和粗砂。水泵85从指定排放区93抽回析出的水，用于驱动第二喷射式砂浆泵5，将粗砂从第一级浮选柱101底部抽出，经管路84直接运送至尾矿指定排放区93。第二级浮选柱121’用于采收更多的沥青。与第一级浮选柱101中的第一急速射流气浮喷头110相比，第二级浮选柱121’中的第二急速射流气浮喷头110’位于第二级浮选柱121’的下部。与第一级浮选柱101中的第一搅拌器126相似，第二搅拌器126‘与第二撇油器125’联动，产生一种缓慢轴向流，促进沥青浮选效果。从两个浮选柱撇出的沥青浮渣分别通过倾斜通道3和3’合并于浮渣处理装置130。泥浆泵6泵送细土尾矿，驱动第一喷射式砂浆泵127，从第二级浮选柱121’的底部抽出富沥青颗粒，通过管路123，并使其在第一级浮选柱101的进料线上，于交汇点113进入循环。泥浆泵6的作用是驱动第一喷射式砂浆泵127，也将细土尾矿传送至下游的油砂尾矿稠化装置。

所述油砂尾矿稠化装置包括：第一在线静态混合器30、第二在线静态混合器40、稠化脱水器50’、反应器60和絮凝剂输入装置；所述稠化脱水器50’包括筒体、伸入到该筒体内的传动轴78’、设置在该传动轴78’上的搅拌桨56和螺旋片72’，该搅拌桨56位于所述筒体的上部空间内，所述螺旋片72’位于所述筒体的下部空间内，所述稠化脱水器50’设置有入口、液体出口和细土泥出口，该入口和液体出口与所述筒体的上部空间连通，所述细土泥出口设置在所述筒体的底部；所述油砂尾矿稠化装置的入口分为第一支流8和第二支流9，所述第一支流8与所述第一在线静态混合器30的入口连通，所述第二支流9与所述反应器60的入口连通，所述第一在线静态混合器30的出口与所述第二在线静态混合器40的入口连通，所述第二在线静态混合器40的出口与所述稠化脱水器50’的入口连通，所述稠化脱水器50’的液体出口与所述反应器60的入口连通(例如如图所示，通过与所述第二支流9至所述反应器60入口之间的管路连通，从而间接地与反应器60的入口连通。当然稠化脱水器50’的液体出口可以直接与所述反应器60的入口连通)，所述絮凝剂输入装置与所述第一支流8以及所述第一在线静态混合器30的出口与所述第二在线静态混合器40的入口之间的管路连通，所述反应器60的上部的液体出口与水泵66的入口连通，所述水泵66的出口与所述絮凝剂输入装置和所述沥青浮渣处理装置130连通，所述反应器60的下部的沉淀物出口与所述第一在线静态混合器30的出口和所述第二在线静态混合器40的入口之间的管路连通。

图8是如图6所示的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统的稠化脱水器的结构示意图。该稠化脱水器将细土尾矿挤压脱水形成密实块。所述稠化脱水器50’包括筒体、伸入到该筒体内的传动轴78’、设置在该传动轴78’上的搅拌桨56和螺旋片72’，该搅拌桨56位于所述筒体的上部空间内，所述螺旋片72’位于所述筒体的下部空间内，所述稠化脱水器50’设置有入口、液体出口和细土泥出口，该入口和液体出口与所述筒体的上部空间连通，所述细土泥出口设置在所述筒体的底部。搅拌桨56用于进一步混合从管路41’来的进料(细尾矿和絮凝剂的混合物)；所述螺旋片72’用于混合并向下挤压下部58的絮块，使其析出更多的水。搅拌桨56和螺旋片72’设计成同轴相连，能向下移动物料，协助泥浆泵82从稠化脱水器50’锥型出口52’经阀门53’移出挤压过的密实絮块，并将其通过管路83送往尾矿指定排放区93。稠化脱水器50’上部57的清水则由泵45从出口44’抽出，送往反应器60。

图9是如图6所示的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统的粗砂和细土泥以层混的方式堆放以进行固化的示意图；由泵82从稠化脱水器50’底部锥型出口经管路83输送来的细土泥和由第二喷射式砂浆泵5从第一级浮选柱101底部出口经管路84输送来的粗砂一并泻入尾矿指定排放区93。这两种物料是以层混方式堆放在指定排放区93的底部160，如细土泥层161、163和165，粗砂层162、164和166。粗砂层与细土泥层的厚度比可以控制在1.0-2.5之间，其值取决于泥物料中的固体含量(30-45％)和原始油砂尾矿中粗砂与细土尾矿的重量比(＞3)。虽然在细土泥层堆放之后，粗砂层可立即堆在细土泥层之上，但是优选地，在细泥层堆放一定时间(例如3天)之后再在其上堆放粗砂层，这将有利于大部分的自由水从细土泥中析出。这种交替的堆放过程可以通过在一个位置堆放细土泥而在另一个位置堆放粗砂来很方便地完成，其细节如图9所示。析出的水则由泵85抽回循环使用。

图10是如图6所示的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统的油砂尾矿固化装置的结构示意图。该固化装置用于在指定排放区93层叠交替地堆积细土泥和粗砂。所述固化装置包括粗砂分配管组170、细土泥分配管组171和横梁172，所述粗砂分配管组170和细土泥分配管组171可沿所述横梁172移动地设置在所述横梁172上，所述粗砂分配管组170与所述沥青采收装置的粗砂出口连通，所述细土泥分配管组171与所述油砂尾矿固化装置的细土泥出口连通。优选地，该固化装置还包括两个垂直滑道173和两个水平滑道174，所述横梁172的两端分别可垂直移动地设置在所述两个垂直滑道173上，所述两个垂直滑道173分别可水平移动地设置在所述两个水平滑道174上。从管路83和84泵送来的细土泥和粗砂分别经软管83′和84’送至粗砂分配管组170和细土泥分配管组171，该粗砂分配管组170和细土泥分配管组171可以是连在一起的，并可在支架上做2维或3维移动，在水平方向沿横梁172做左右移动，沿水平滑道174做来回移动，沿垂直滑道173做上下移动。该2维或3维移动可采用起重机控制器来控制。优选地，粗砂分配管组170和细土泥分配管组171应尽可能接近细土泥或粗砂的表面，以尽量减少排放时的冲击效应。粗砂分配管组170和细土泥分配管组171的多出口设计起着减少撞击效应作用，因为多出口降低了两个物流的出口速度。只要所有的粗砂和细土泥都排入指定排放区，粗砂层和细土泥层的厚度比就可以得以保持。当粗砂分配管组170和细土泥分配管组171从左移向右时，粗砂层会在细土泥层的上面；反之，当粗砂分配管组170和细土泥分配管组171从右移向左时，细土泥层会在粗砂层的上面。采用此方法在指定排放区处置的尾矿沉积物在几天之后，最好在其处置后3天，即能承载履带式重型机械。

结合上文中有关油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统的说明，根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种油砂尾矿或油砂矿浆的处理方法，其中，该处理方法包括：沥青采收步骤：将油砂尾矿或油砂矿浆分离为沥青浮渣、粗砂和细土尾矿；油砂尾矿稠化步骤：将所述细土尾矿稠化形成细土泥；油砂尾矿固化步骤：将所述的细土泥和所述粗砂一起固化；以及沥青浮渣处理步骤，从所述沥青浮渣中提取沥青。

所述油砂尾矿稠化步骤可以采用各种适当的方式(例如离心、旋流、絮凝、凝结、自然沉降、压滤或者这些方式的组合等)来进行。优选地，所述油砂尾矿稠化步骤包括：将所述细土尾矿分为两部分，将第一部分细土尾矿与絮凝剂混合以形成絮凝沉积物和含有残余絮凝剂的上清水，将该絮凝沉积物进一步物理挤压脱水，以形成细土泥；抽出该含有残余絮凝剂的上清水，并与第二部分细土尾矿置于反应器中反应，以去除残余的絮凝剂，同时得到松散的絮凝沉积物和无残余絮凝剂的上清水，并将该松散的絮凝沉积物与所述第一部分细土尾矿混合。

更优选地，在所述油砂尾矿稠化步骤中，将所述无残余絮凝剂的上清水用于配制所述絮凝剂溶液以及用于所述沥青浮渣处理步骤。

优选地，沥青浮渣处理步骤包括：将所述沥青浮渣用稀释剂稀释并置于处理罐中，使得稀释的沥青浮渣形成从上至下分布的富有机相、水相和污泥相，并使得富有机相不断地循环至水相中以使得富有机相在水相内上浮的过程中被水相冲洗，以收集位于富有机相上层的沥青。

优选地，在所述油砂尾矿固化步骤中，将所述细土泥和所述粗砂混合形成团块状以进行固化。作为另一种优选的实施方式，在所述油砂尾矿固化步骤中，将所述细土泥和所述粗砂交错多层叠形成交错的细土泥层和粗砂层，以进行固化。更优选地，在所述油砂尾矿固化步骤中，先堆放所述细土泥形成细土泥层，经过预定时间后再在该细土泥层上堆放所述粗砂以形成粗砂层。

如上文所述，上述油砂尾矿或油砂矿浆的处理方法中，还可以将油砂尾矿固化步骤所形成的粗砂和细土泥的混合物运送到指定位置；或者也可以先将粗砂和细土泥运送到指定位置后再进行所述油砂尾矿固化步骤。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (20)

1.一种油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统，其特征在于，该处理系统包括：

沥青采收装置，该沥青采收装置用于将油砂尾矿或油砂矿浆分离为沥青浮渣、粗砂和细土尾矿；

油砂尾矿稠化装置，该油砂尾矿稠化装置用于将所述细土尾矿稠化形成细土泥；

油砂尾矿固化装置，该油砂尾矿固化装置将稠化形成的细土泥与所述粗砂一起固化；以及

沥青浮渣处理装置(130)，该沥青浮渣处理装置(130)用于从所述沥青浮渣中提取出沥青。

2.根据权利要求1所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统，其特征在于，所述沥青采收装置包括：

第一级浮选柱：该第一级浮选柱包括第一浮选柱体(101)、第一搅拌器(126)、第一撇油器(125)、空气压缩机(107)、进料泵(120)、分配器(102)、第一急速射流气浮喷头(110)，所述空气压缩机(107)的出口和进料泵(120)的出口与所述分配器(102)的入口连通，所述分配器(102)的出口伸入所述第一浮选柱体(101)内，所述第一搅拌器(126)和第一撇油器(125)同轴设置在所述第一浮选柱体(101)内，所述第一急速射流气浮喷头(110)的入口与所述空气压缩机(107)的出口连通，所述第一急速射流气浮喷头(110)的出口伸入所述第一浮选柱体(101)内，所述第一浮选柱体(101)上设置有位于上部的沥青浮渣出口、位于中部的细土尾矿出口和位于下部的粗砂出口，所述沥青浮渣出口与所述沥青浮渣处理装置(130)的入口连通；

第二级重力分离罐(121)：该第二级重力分离罐(121)的中部的入口与所述第一浮选柱体(101)的细土尾矿出口连通，该第二级重力分离罐(121)的底部的出口与所述进料泵(120)的入口连通，该第二级重力分离罐(121)的顶部的出口与泥浆泵(6)的入口连通，该泥浆泵(6)的出口分为第一支路(114)和第二支路(7)，第一支路(114)与所述进料泵(120)的出口和所述分配器(102)的入口之间的管路连通，第二支路(7)与所述油砂尾矿稠化装置的入口连通；以及

粗砂传送装置，该粗砂传送装置的入口与所述第一浮选柱体(101)的粗砂出口连通。

3.根据权利要求1所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统，其特征在于，所述沥青采收装置包括：

第一级浮选柱：该第一级浮选柱包括第一浮选柱体(101)、第一搅拌器(126)、第一撇油器(125)、空气压缩机(107)、进料泵(120)、分配器(102)、第一急速射流气浮喷头(110)，所述空气压缩机(107)的出口和进料泵(120)的出口与所述分配器(102)的入口连通，所述分配器(102)的出口伸入所述第一浮选柱体(101)内，所述第一搅拌器(126)和第一撇油器(125)同轴设置在所述第一浮选柱体(101)内，所述第一急速射流气浮喷头(110)的入口与所述空气压缩机(107)的出口连通，所述第一急速射流气浮喷头(110)的出口伸入所述第一浮选柱体(101)内，所述第一浮选柱体(101)上设置有位于上部的沥青浮渣出口、位于中部的细土尾矿出口和位于下部的粗砂出口，该沥青浮渣出口与所述沥青浮渣处理装置(130)的入口连通；

第二级浮选柱：该第二级浮选柱包括第二浮选柱体(121’)、第二搅拌器(126’)、第二撇油器(125’)和第二急速射流气浮喷头(110’)，所述第二搅拌器(126’)、第二撇油器(125’)同轴设置在所述第二浮选柱体(121’)内，所述第二急速射流气浮喷头(110’)的入口与所述空气压缩机(107)的出口连通，所述第二急速射流气浮喷头(110’)的出口伸入所述第二浮选柱体(121’)内并低于所述第一急速射流气浮喷头(110)的位置，所述第二浮选柱体(121’)的入口与所述第一浮选柱体(101)的细土尾矿出口连通，所述第二浮选柱体(121’)设置有位于上部的沥青浮渣出口、位于中部的细土尾矿出口和位于下部的细土尾矿出口，该沥青浮渣出口与所述沥青浮渣处理装置(130)的入口连通，所述第二浮选柱体(121’)的位于下部的细土尾矿出口与第一喷射式砂浆泵(127)的入口连通，该第一喷射式砂浆泵(127)的出口与所述进料泵(120)的出口和所述分配器(102)的入口之间的管路连通，所述第二浮选柱体(121’)的位于中部的细土尾矿出口与泥浆泵(6)的入口连通，该泥浆泵(6)的出口分为第一支路(114)和第二支路(7)，第一支路(114)与所述第一喷射式砂浆泵(127)的驱动流体入口连通，第二支路(7)与所述油砂尾矿稠化装置的入口连通；以及

粗砂传送装置，该粗砂传送装置的入口与所述第一浮选柱体(101)的粗砂出口连通。

4.根据权利要求2或3所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统，其特征在于，所述沥青采收装置还包括进料罐，该进料罐设置有搅拌器和加热器，该进料罐的出口与所述进料泵(120)的入口连通。

5.根据权利要求2或3所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统，其特征在于，所述粗砂传送装置包括螺旋传送机(4)，该螺旋传送机(4)的入口与所述第一浮选柱体(101)的粗砂出口连通。

6.根据权利要求2或3所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统，其特征在于，所述粗砂传送装置包括第二喷射式砂浆泵(5)，该第二喷射式砂浆泵(5)的入口与所述第一浮选柱体(101)的粗砂出口连通。

7.根据权利要求1所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统，其特征在于，

所述油砂尾矿稠化装置包括：第一在线静态混合器(30)、第二在线静态混合器(40)、稠化器(50)、外置式螺旋挤压脱水器(70)、反应器(60)和絮凝剂输入装置；

所述稠化器(50)包括罐体和设置在罐体内网板(51)，该网板(51)将所述罐体的内部空间分为上部空间和下部空间，所述罐体的顶部设有入口，所述罐体的侧壁上设置有与所述上部空间连通的第一液体出口，所述罐体的底部设置有与所述下部空间连通的第二液体出口，所述罐体的侧壁上还设置有与所述上部空间连通并位于所述网板(51)附近的细土泥出口；

所述外置式螺旋挤压脱水器(70)包括倾斜设置的外套管(74)、设置在该外套管(74)内的多孔内套管(73)，轴向设置在该多孔内套管(73)内的中心轴(78)、设置在该中心轴(78)上的多段可变螺距螺旋片(72)和与所述多孔内套管(73)的上端连通的细土泥出口；

所述油砂尾矿稠化装置的入口分为第一支流(8)和第二支流(9)，所述第一支流(8)与所述第一在线静态混合器(30)的入口连通，所述第二支流(9)与所述反应器(60)的入口连通，所述第一在线静态混合器(30)的出口与所述第二在线静态混合器(40)的入口连通，所述第二在线静态混合器(40)的出口与所述稠化器(50)的入口连通，所述稠化器(50)的第一液体出口和第二液体出口与所述反应器(60)的入口连通，所述外置式螺旋挤压脱水器(70)的下端伸入所述稠化器(50)的细土泥出口，所述絮凝剂输入装置与所述第一支流(8)以及所述第一在线静态混合器(30)的出口与所述第二在线静态混合器(40)的入口之间的管路连通，所述反应器(60)的上部的液体出口与水泵(66)的入口连通，所述水泵(66)的出口与所述絮凝剂输入装置和所述沥青浮渣处理装置(130)连通，所述反应器(60)的下部的沉淀物出口与所述第一在线静态混合器(30)的出口和所述第二在线静态混合器(40)的入口之间的管路连通。

8.根据权利要求7所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统，其特征在于，所述外置式螺旋挤压脱水器(70)的细土泥出口处还设置有可调出口门(75)和穿孔板(76)。

9.根据权利要求1所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统，其特征在于，

所述油砂尾矿稠化装置包括：第一在线静态混合器(30)、第二在线静态混合器(40)、稠化脱水器(50’)、反应器(60)和絮凝剂输入装置；

所述稠化脱水器(50’)包括筒体、伸入到该筒体内的传动轴(78’)、设置在该传动轴(78’)上的搅拌桨(56)和螺旋片(72’)，该搅拌桨(56)位于所述筒体的上部空间内，所述螺旋片(72’)位于所述筒体的下部空间内，所述稠化脱水器(50’)设置有入口、液体出口和细土泥出口，该入口和液体出口与所述筒体的上部空间连通，所述细土泥出口设置在所述筒体的底部；

所述油砂尾矿稠化装置的入口分为第一支流(8)和第二支流(9)，所述第一支流(8)与所述第一在线静态混合器(30)的入口连通，所述第二支流(9)与所述反应器(60)的入口连通，所述第一在线静态混合器(30)的出口与所述第二在线静态混合器(40)的入口连通，所述第二在线静态混合器(40)的出口与所述稠化脱水器(50’)的入口连通，所述稠化脱水器(50’)的液体出口与所述反应器(60)的入口连通，所述絮凝剂输入装置与所述第一支流(8)以及所述第一在线静态混合器(30)的出口与所述第二在线静态混合器(40)的入口之间的管路连通，所述反应器(60)的上部的液体出口与水泵(66)的入口连通，所述水泵(66)的出口与所述絮凝剂输入装置和所述沥青浮渣处理装置(130)连通，所述反应器(60)的下部的沉淀物出口与所述第一在线静态混合器(30)的出口和所述第二在线静态混合器(40)的入口之间的管路连通。

10.根据权利要求1所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统，其特征在于，所述沥青浮渣处理装置(130)包括处理罐、喷嘴分配器(136)和循环泵(135)，该处理罐包括从上至下布置的富有机相段、水相段和污泥相段，所述富有机相段和所述喷嘴分配器(136)的入口通过所述循环泵(135)连通，所述喷嘴分配器(136)的出口伸入到所述水相段内，所述处理罐还设置有稀释剂入口、位于底部的污泥出口和与所述沥青采收装置的沥青浮渣出口连通的沥青浮渣入口。

11.根据权利要求1-3、7-10中任意一项所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统，其特征在于，所述油砂尾矿固化装置包括团块混合器(90)，该团块混合器(90)的入口与所述沥青采收装置的粗砂出口和所述油砂尾矿稠化装置的细土泥出口连通。

12.根据权利要求1-3、7-10中任意一项所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统，其特征在于，所述油砂尾矿固化装置包括粗砂分配管组(170)、细土泥分配管组(171)和横梁(172)，所述粗砂分配管组(170)与所述沥青采收装置的粗砂出口连通，所述细土泥分配管组(171)与所述油砂尾矿稠化装置的细土泥出口连通，所述粗砂分配管组(170)和细土泥分配管组(171)可沿所述横梁(172)移动地设置在所述横梁(172)上。

13.根据权利要求12所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理系统，其特征在于，所述油砂尾矿固化装置还包括两个垂直滑道(173)和两个水平滑道(174)，所述横梁(172)的两端分别可垂直移动地设置在所述两个垂直滑道(173)上，所述两个垂直滑道(173)分别可水平移动地设置在所述两个水平滑道(174)上。

14.一种油砂尾矿或油砂矿浆的处理方法，其特征在于，该处理方法包括：

沥青采收步骤：将油砂尾矿或油砂矿浆分离为沥青浮渣、粗砂和细土尾矿；

油砂尾矿稠化步骤：将所述细土尾矿稠化形成细土泥；

油砂尾矿固化步骤：将所述的细土泥和所述粗砂一起固化；以及

沥青浮渣处理步骤，从所述沥青浮渣中提取沥青。

15.根据权利要求14所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理方法，其特征在于，所述油砂尾矿稠化步骤包括：将所述细土尾矿分为两部分，将第一部分细土尾矿与絮凝剂混合以形成絮凝沉积物和含有残余絮凝剂的上清水，将该絮凝沉积物进一步物理挤压脱水，以形成细土泥；抽出该含有残余絮凝剂的上清水，并与第二部分细土尾矿置于反应器中反应，以去除残余的絮凝剂，同时得到松散的絮凝沉积物和无残余絮凝剂的上清水，并将该松散的絮凝沉积物与所述第一部分细土尾矿混合。

16.根据权利要求15所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理方法，其特征在于，在所述油砂尾矿稠化步骤中，将所述无残余絮凝剂的上清水用于配制所述絮凝剂溶液以及用于所述沥青浮渣处理步骤。

17.根据权利要求14所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理方法，其特征在于，沥青浮渣处理步骤包括：将所述沥青浮渣用稀释剂稀释并置于处理罐中，使得稀释的沥青浮渣形成从上至下分布的富有机相、水相和污泥相，并使得富有机相不断地循环至并以液珠状分散到水相中以使得富有机相液珠在水相内上浮的过程中被水相冲洗，以收集位于富有机相上层的沥青。

18.根据权利要求14所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理方法，其特征在于，在所述油砂尾矿固化步骤中，将所述细土泥和所述粗砂混合形成团块以进行固化。

19.根据权利要求14所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理方法，其特征在于，在所述油砂尾矿固化步骤中，将所述细土泥和所述粗砂交错多层堆放形成交错的细土泥层和粗砂层，以进行固化。

20.根据权利要求14所述的油砂尾矿或油砂矿浆的处理方法，其特征在于，在所述油砂尾矿固化步骤中，先堆放所述细土泥形成所述细土泥层，经过预定时间后再在该细土泥层上堆放所述粗砂以形成所述粗砂层。

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