CN102939141A - 悬浮液的浓缩 - Google Patents

Abstract

一种通过在容器(13)中重力沉积固体颗粒的第一含水悬浮液(14)而形成固体颗粒的第二含水悬浮液(15)的方法，包括下列步骤：将至少一种有机聚合物絮凝剂(12)加入该固体颗粒的第一含水悬浮液(14)中，从而形成絮凝固体(11)的悬浮液，该絮凝固体沉降而形成固结固体的床(5)，将有效量的激发剂引入i)固结固体的床(5)中或ii)沉降的絮凝固体(11)中，以形成第二含水悬浮液(15)，其中固体颗粒的第二含水悬浮液(15)具有比固体颗粒的第一含水悬浮液(14)高的固体含量，并且其中该激发剂选自自由基试剂和氧化试剂，其中该激发剂按照选自如下的措施引入：A)一个或多个输送激发剂的耙(10)；B)一个或多个通过该容器的顶部进入的导管(16)，激发剂通过该导管引入；C)一个或多个在该容器侧壁中的孔或导管(17)，激发剂通过该孔或导管引入；D)一个或多个在该容器底座中的孔或导管(18)，激发剂通过该孔或导管引入；E)通过一个或多个在由该容器底座输送固结固体的床的进料管线中，优选在该容器底座和泵之间的孔或导管(19)引入激发剂；以及F)一个或多个分布器(20)，激发剂通过该分布器引入。

Description

悬浮液的浓缩

本发明涉及一种浓缩悬浮液的改进絮凝方法。尤其可以沉降絮凝固体而形成其中可以实现更高固体含量和/或降低的屈服应力的床。

已知通过使用导致固体絮凝的絮凝剂来浓缩固体在含水液体中的悬浮液，这促进了固体与液体的分离。在许多方法中，絮凝固体沉降而通过沉积形成床。在其他方法中可以通过机械脱水，例如在压滤、离心中，通过带式增稠器和带式压机而促进分离。

加入悬浮液中的絮凝剂类型通常取决于底物。悬浮液通常倾向于由高分子量聚合物絮凝。其实例描述于涉及矿物悬浮液如红泥的絮凝的WO-A-9314852和US3975496中。高分子量聚合物絮凝剂的其他公开包括涉及下水道污泥絮凝的US 6447687、WO-A-0216495和WO-A-02083258。已知有时加入其他化学添加剂以调节该悬浮液。例如，悬浮液可以首先通过高电荷密度的聚合物促凝剂如聚DADMAC或包括氯化铁在内的无机促凝剂凝结。

也将其他添加剂用于悬浮液的调节。例如有时将过氧化物加入悬浮液如下水道污泥或含有有机材料的其他悬浮液中以除去还原剂，从而减少臭味、气体形成或防止腐败。通常倾向于加入过氧化物或氧化试剂以除去有害或不希望的物质或含于该悬浮液中的其他材料。

过氧化物的加入量通常仅足以除去不希望的物质和材料并且通常包括较小量过氧化物或其他氧化试剂。

将过氧化物加入下水道污泥中的实例描述于JP56150481中。如US2003 121863和JP 10109100所述，由于包括处理疏浚物以除去污染物的类似原因，也可以将过氧化物或氧化试剂加入其他悬浮液中。JP 11156397描述了一种使用非离子和阴离子聚合物絮凝泥浆的方法，其中该泥浆已经用氧化试剂预处理。

U.S.6733674描述了一种通过加入有效量的一种或多种纤维分解酶和一种或多种氧化剂以及一种或多种絮凝剂以形成在水中的混合物，将该混合物凝结并絮凝，然后由水中分离固体的污泥脱水方法。实施例似乎表明在氧化剂加入和絮凝之间存在显著的时间间隔。为了降解污泥中所含材料，似乎存在酶。

悬浮液通常在重力增稠容器中浓缩。通常将悬浮液的连续流供入增稠器中并用絮凝剂处理。如此形成的絮凝固体沉降而形成固体底流床且含水上清液向上流动并通常通过在水表面的环形槽由该增稠容器取出。该增稠容器通常具有锥形底座，从而可以容易地由该底座的中心取出底流。此外，旋转耙辅助取出该底流固体。在重力增稠器中浓缩悬浮液的典型方法描述于US 4226714中。

可以在重力增稠器中浓缩各种悬浮液，这包括有机固体的悬浮液如废水、污水和下水道污泥。通常也使用重力增稠器将矿物悬浮液增稠或脱水。

在典型的矿物加工操作中，以含水方法将废固体与含有有价值矿物的固体分离。废固体的含水悬浮液通常含有粘土和其他矿物并且通常称为尾矿。这些固体通常通过絮凝方法在增稠器中浓缩并沉降而形成床。通常希望由该固体或床除去尽可能多的水，以得到更高密度的底流并回收最大量的工艺水。通常将底流泵送到表面存储区—通常称为尾矿池或坝，或者可以例如通过真空过滤、压滤或离心将该底流进一步机械脱水。

US 5685900描述了一种用于富集低亮度细颗粒尺寸高岭土以降低更高亮度高岭土的选择性絮凝方法。该方法包括一个分级步骤以回收其中颗粒至少90重量%小于0.5μm的高岭土级分。然后对回收的级分进行漂白步骤以部分漂白有机变色剂。所得淤浆使用高分子量阴离子聚丙烯酰胺或丙烯酸酯/丙烯酰胺共聚物选择性絮凝。该絮凝步骤形成高度富集污染物二氧化钛的上清液相和没有含有变色剂的二氧化钛的絮凝粘土相。然后用气态臭氧处理絮凝物以氧化剩余的变色有机物并且也破坏絮凝剂聚合物以将高岭土恢复至分散状态。这据说通过使絮凝固体通过臭氧化步骤而实现，优选使用高剪切泵。

WO 2004 071 989和US 2006 0131243中存在类似公开。

WO 2005 021129公开了控制固体颗粒在液体内的悬浮液的调节，包括对该悬浮液施加一种或多种刺激物。在该公开中调节优选是可逆的且涉及絮凝和/或凝结，其中颗粒间力在液体内的固体颗粒之间可能是吸引的或排斥的。该激发剂可以是一种或多种化学添加剂且例如可以是可以以足以在颗粒之间产生空间或静电排斥的量在悬浮颗粒表面吸收的激发剂敏感性聚电解质。在一种情况下，聚电解质可以在其中它基本不带电的pH值下基本不可溶，从而实现该悬浮液的絮凝。还描述了对温度激发剂有响应的聚电解质。还提到一种通过将一种或多种刺激物施加于固体颗粒的床而控制该床在液体内固结的方法。各激发剂在施用一种或多种刺激物的可操作调节之前盛行的初始状态和由所述一种或多种刺激物产生的调节状态之间可逆地进行所述调节。所述方法导致某些固/液分离活动的改善。

JP 11-46541描述了一种作为常规絮凝剂在转变温度以下加入颗粒悬浮液中的温度敏感性亲水聚合物，由此通过吸收和交联颗粒而形成絮凝物。将该混合物加热到转变温度以上，吸收的聚合物变为疏水的，悬浮颗粒被赋予疏水性并通过疏水相互作用形成絮凝物。此时施加合适的外部压力，颗粒易于重新排列并且颗粒之间的水由颗粒的疏水性逐出。

JP 2001 232104描述了一种类似于JP 11-46541的方法，但使用改善的温度敏感性絮凝剂，后者与吸收在悬浮颗粒上的非离子聚合物相反为离子性温度敏感性聚合物且当该聚合物在转变点附近的温度下变为疏水的时在离子性基团周围存在强水合物层，但疏水相互作用防止了聚合物之间的水合层附着。

Bertini，V.等，Particulate Science and Technology(1991)，9(3-4)，191-9描述了使用多官能聚合物pH受控地絮凝钛矿物。聚合物为含有儿茶酚官能团和丙烯酸单元的自由基乙烯基共聚物。该聚合物可以通过改变pH而将其效果由絮凝变成分散或惰性，反之亦然。

pH或温度敏感性絮凝剂原则上对悬浮液的絮凝状态提供控制。然而，絮凝剂的选择需要适合待絮凝的特定悬浮液或床且同时对特定激发剂有响应而引起可逆地可操作的调节。在一些情况下可能难以正确选择絮凝剂。

通常在絮凝固体中截留一些水，该水通常难以释放且因此保留在该床中。尽管pH和温度响应型絮凝剂可以对该问题提供帮助，但通常难以对宽范围的底物实现令人满意的絮凝。

在涉及重力增稠器的方法中，希望进行操作以使得该床具有能够作为底流由该增稠器取出的最高可能固体。限制性因素通常为增稠器中的耙使沉积的固体移动的能力。因此，希望提供一种提高由该悬浮液分离固体并取出该底流的速率的方法。

WO 2007 082797描述了一种通过将有机聚合物絮凝剂加入固体颗粒的含水悬浮液中以形成絮凝固体而浓缩该悬浮液的方法。絮凝固体沉降而变成更浓缩的悬浮液。在加入有机聚合物絮凝剂之前或基本与其同时将选自任何自由基试剂、氧化试剂、酶和辐射的激发剂施加于该悬浮液和/或将有机聚合物絮凝剂和激发剂二者在相同容器中加入该悬浮液中。该方法导致该浓缩悬浮液的屈服应力显著降低或者对于给定屈服应力允许该浓缩悬浮液的固体含量显著提高。

然而，需要进一步改进该方法。

因此，根据本发明，我们提供了一种通过在容器(13)中重力沉积固体颗粒的第一含水悬浮液(14)而形成固体颗粒的第二含水悬浮液(15)的方法，包括下列步骤：

将至少一种有机聚合物絮凝剂(12)加入该固体颗粒的第一含水悬浮液(14)中，从而形成絮凝固体(11)的悬浮液，

该絮凝固体沉降而形成固结固体的床(5)，

将有效量的激发剂引入i)固结固体的床(5)中或ii)沉降的絮凝固体(11)中，以形成第二含水悬浮液(15)，

其中固体颗粒的第二含水悬浮液(15)具有比固体颗粒的第一含水悬浮液(14)高的固体含量，

并且其中该激发剂选自自由基试剂和氧化试剂，

其中该激发剂按照下述措施引入。

在图1中，该图示出了包括下列组件的标准重量分析增稠容器：将第一悬浮液(14)输送到容器(13)的供料筒(3)中的淤浆进料管(1)；通过絮凝剂进料管线(2)加入有机聚合物絮凝剂(12)；供料筒(3)显示为折流供料筒；高浓度的沉降的絮凝固体(11)显示在该折流供料筒中；示出了澄清区(4)，其中絮凝固体沉降并变得与含水流体分离；在示为澄清区的层之上示出了一层，其表示降低浓度的沉降的絮凝固体；在该降低浓度的絮凝固体层之上显示的是基本低固体含量的含水流体，其在溢流槽(6)上流动；在澄清区(4)之下显示在该容器下端的是固体的固结床(5)，其形成固体的第二含水悬浮液(15)；固体的固结床形成通过容器底座处的导管(22)由该容器供料的底流(21)；存在一个底流泵(7)，以辅助该底流由该容器取出；存在一个桥(8)以允许接近该供料筒和耙(10)以及行程驱动机构(9)。该激发剂可以通过如下措施引入：一个或多个通过该容器的顶部进入的导管(16)；或一个或多个在该容器侧壁中的孔或导管(17)；或一个或多个在该容器底座中的孔或导管(18)；或一个或多个在由该容器底座输送固结固体的床的进料管线中，例如在该容器底座和泵之间的孔或导管(19)；或一个或多个分布器(20)。

借助其将激发剂引入固结固体的床或沉降的絮凝固体中的措施可以包括一个或多个在可以将激发剂引入其中的容器侧壁中的孔。代替该容器侧壁中的孔或者除了该孔外，可能希望包括通过该容器侧壁且伸入固结固体的床和/或沉降的絮凝固体中的导管。还可能希望该措施包括一个或多个在该容器底座中的孔或导管，该激发剂通过该孔或导管引入。该措施可以延伸进入固结固体的床和/或沉降的絮凝固体中。还可能希望该措施包括一个或多个通过该容器的顶部进入的导管，该导管可以延伸进入固结固体的床和/或沉降的絮凝固体中。该一个或多个导管可以进入该容器的内壁和底座并沿其延伸或者可以设置使得它们在该容器顶部的任何点进入。还可能希望该导管沿着该容器中所用其他组件如耙延伸。

特别适合引入该激发剂的措施是一个或多个用于输送该激发剂的耙。合适的是该一个或多个耙是中空的或者包括允许该激发剂通过的导管。我们发现该措施在将该激发剂引入固结固体的床中时特别有效。此外，已经发现当耙在整个固结固体的床上移动时它们在释放该激发剂中的作用是形成该第二含水悬浮液的特别有效方式。耙的该作用似乎有效地将该激发剂分配在整个固结固体的床上，而不会不利地干扰或再分散任何固体。

可以将该激发剂引入固结固体的床或沉降的絮凝固体中的另一措施包括一个或多个分布器。分布器似乎允许该激发剂在引入固结固体的床或沉降的絮凝固体中时的细分布。可能还希望将一个或多个分布器与引入激发剂的其他措施联合使用，例如将分布器与伸入固结固体的床或沉降的絮凝固体中的导管联合使用。

希望引入激发剂的该措施应促进激发剂在整个固结固体的床或沉降的絮凝固体上的分布。

该方法通常涉及脱水方法和增稠方法等。

在该方法中，使絮凝固体沉降形成固结固体的床，后者也可以称为沉积物。该方法通常涉及在为重力增稠器的容器中沉积并作为底流由该容器的底座取出沉积物或床。

我们发现本发明方法在降低的屈服应力方面提供了显著的改进或者对于给定的屈服应力可以实现提高的固体含量。此外，可以观察到含水液体释放的显著提高。

该激发剂作用于固结固体的床或沉降的絮凝固体的准确机理尚未完全明白。然而，似乎该激发剂对絮凝固体的作用导致为固结固体的床的第二含水悬浮液，后者与没有通过该激发剂如此处理的固结固体的床相比似乎具有改变的状态。絮凝剂和固体之间的化学相互作用似乎可以因该激发剂的作用而永久改变。絮凝的结构还似乎可以缩减或崩塌至固体占有更小体积的程度。我们还发现通过该激发剂的作用形成的更浓缩的含水悬浮液可能具有改进的流动特性。显然该更浓缩的第二含水悬浮液的屈服应力对于给定的固体含量可以显著降低。此外，对于任何给定的屈服应力值，可以提高固体含量。

在一个优选形式中，该激发剂导致由有机絮凝剂的作用形成的固体层的屈服应力降低。更优选该固体层比没有加入该激发剂时在相同固体含量下固体层的屈服应力低至少30%。因此，该激发剂理想地导致该固结固体的层或床的屈服应力降低，能够实现更高的固体含量并提高底流的取出。优选屈服应力的降低比没有加入该激发剂时在相同固体含量下固体层的屈服应力低至少50%。更优选屈服应力的降低为至少60%或70%，常常为至少80%或90%。

我们还发现屈服应力可以降低到没有加入该激发剂时在相同固体含量下尚未絮凝的固体层的屈服应力以下。以前通常接受的观点是固体在没有絮凝存在下的沉积将获得最低的屈服应力。通常一直相信涉及絮凝的方法总是导致比没有絮凝剂存在时要高的屈服应力，因为絮凝剂倾向于将沉积固体保持在倾向于提高屈服应力的结构中。根据本发明引入激发剂的方法在实现该益处上特别有效。

在该方法的优选形式中，絮凝固体沉降形成床且水由该悬浮液释放，并且我们发现通过本发明措施将激发剂引入固结固体的床中导致由该悬浮液释放的水增加。因此，我们发现该释放水的增加也伴随着固体含量增加。

已经发现本发明方法通过重力沉积提高悬浮液的浓度。在此意义上，提高了分离固体的固结速率。此外，可以显著改善浓缩相，即沉降或沉积固体的迁移率。

该激发剂可以是一种或多种选自自由基试剂和氧化试剂的化合物。

已经发现将自由基试剂或氧化试剂引入该絮凝方法中导致更快速的压实相和/或在相应固体含量下固体层或床如沉积物的粘度降低，从而可以在不超出进行该取出方法的设备能够耐受的最大粘度下实现更高固体含量。

合适的自由基试剂包括选自硫酸亚铁铵、硝酸高铈铵等的化合物。

还可能希望将在某些情况下可以促进自由基产生的活化剂与自由基试剂联合使用。该类活化剂通常包括氨基羧酸盐和二胺、EDTA(乙二胺四乙酸)铜和还原性糖类如果糖和乳糖。

可以使用任何常规氧化试剂。氧化试剂可以是选自如下的化学物质：氯气，过渡金属或呈高氧化态的其他金属化合物，如铬、锰、铁和铜化合物，它们各自包括为强力氧化试剂的物质，tBHP(氢过氧化叔丁基)，亚硫酸钠，亚硫酸氢盐化合物，过硫酸铵，过硼酸钠，次氯酸钠和臭氧。

已经发现使用臭氧、过乙酸、过硼酸盐、过碳酸盐和过硫酸盐对氧化目的特别有效。

用于本发明的优选激发剂是过氧化物和臭氧。特别优选的过氧化物是过氧化氢。优选过氧化氢呈含有至少20%，优选至少30%且多至50%或60%或更多过氧化氢的水溶液。当使用臭氧时，优选其呈臭氧水形式。该臭氧水通常具有至少0.1ppm，常常至少1ppm的浓度。该浓度可以多至1000ppm，但通常在更低浓度，如至多500ppm或甚至至多100ppm下得到有效结果。该浓度通常为5-50ppm，例如10-40ppm，尤其是20-30ppm。

激发剂的量根据具体工艺条件、底物类型和絮凝剂而变化。该激发剂优选应基于该激发剂重量对第一含水悬浮液体积的比例以至少1ppm的剂量引入。该激发剂可能在例如1-10ppm的低浓度下有效。该激发剂通常以至少100ppm的量加入且在一些情况下基于第一悬浮液的体积可以为至少1000ppm。在某些情况下可能希望加入显著更高量的该激发剂，例如高到40,000或50,000ppm或更高。有效剂量通常为150-20,000ppm，尤其是1000-15,000ppm。

更优选由该层或床释放的水增加以及该层或床的固体含量增加也伴随着屈服应力的降低。我们优选发现了该层或床的屈服应力小于其中絮凝固体不暴露于该激发剂的该层或床在等同固体含量下的屈服应力。

已知悬浮液中的固体通常在没有加入絮凝剂下沉降。絮凝剂导致固体的桥连絮凝并提高固体沉降而形成床的速率。因此，在传统重力增稠情形中，通过使用聚合物絮凝剂和任选促凝剂实现自由沉降速率的改进和初始压实。在该方法中，各固体颗粒倾向于聚集在一起形成具有更有利的密度/表面积比的聚集体。这些聚集体可以沉降而形成压实床，水可以通过向上渗滤而从中进一步除去。以此方式该床在延伸的时间期间内逐渐提高固体含量，直到达到该床中的所需固体浓度并且可以取出该床中的材料。

不幸的是，絮凝的沉降固体在传统方法中的屈服应力通常倾向于显著高于在没有絮凝剂存在下的沉降固体。这倾向于使得耙动和泵送的取出方法逐渐更为困难。另一方面，在没有絮凝剂存在下浓缩悬浮液并不实际，因为这将花费极长的时间，尤其是在依赖于自由沉积的重量分析增稠器中。

在本发明方法中，我们发现可以实现更快速的压实相。此外，已经发现本发明方法倾向于由于通过该激发剂处理而导致固体层或床显著降低的粘度或屈服应力。我们尤其发现屈服应力不仅低于没有激发剂存在的等同方法，而且屈服应力可以低至或低于在没有絮凝剂存在下的沉降固体。在一些情况下，我们发现该方法导致固体层或床具有的屈服应力显著低于在没有絮凝剂存在下的沉降固体。沉降固体的该出人意料性能有利于固体底流取出的容易性，同时确保固体的快速沉降。此外，优选该方法通过允许固结床的固体含量显著提高到在没有激发剂存在下可以由该设备耐受的固体含量之上而操作。在此意义上，固结的床仍可在该设备的最大屈服应力下操作，但其中固体含量显著高于在没有激发剂的方法中该床的固体含量。

包括沉积床在内的固体层的屈服应力根据底物而变化。可以由常规设备耐受的沉积床的最大屈服应力通常不大于250Pa。在现有设备的能力范围内，不可能使用常规方法提高固体含量，因为屈服应力将太高。已经发现使用激发剂的本发明方法将屈服应力降低至少10%，常常是至少50%且在一些情况下高到80%或90%或更高。另一方面，可以允许根据本发明产生的层或床的固体含量在不超出该设备可能耐受的最大屈服应力下提高至少5%，有时大于10%。在一些情况下可以与通过等同方法但没有激发剂存在下得到的具有相同屈服应力的层或床相比将固体含量提高至多15%或20%或更大。

可以用可接受的屈服应力实现的底流固体含量的实际重量百分数取决于悬浮固体的成分和粒度以及还有沉降设备的使用期限和复杂程度而显著变化。它可以低至约12%(通常是Florida磷酸盐泥)，但通常为约20%至50%之间。

屈服应力通过Brookfield R/S SST流变仪在25°C的环境实验室温度下使用RHEO V2.7软件程序以受控剪切速率模式测量。桨式锭子(在3至1的容器尺寸定位下的5025叶轮)以120个0.025rpm的等步长增加旋转产生提高的剪切速率的逐渐施加。

屈服应力定义为剪切开始之前的最大剪切应力。

屈服应力通过4个剪切速率>0.11/s的测量点的线性回归并随后对剪切速率=0计算Tau轴(Pa)的截距而计算。

本发明可以应用于任何其中在容器中通过重力沉积而由悬浮液分离固体的固/液分离活动。特别优选的方法包括使该悬浮液在重量分析增稠器中进行絮凝。在该方法中，固体形成浓缩固体的压实层，其通常将比不存在激发剂时显著更高。

由该方法得到的第二含水悬浮液可以形成通常从该容器取出的底流。在许多情况下，第二含水悬浮液形成然后转移到处置区的底流。或者可以将该底流转移到另一加工段，如过滤。该另一加工段通常为另一矿物加工段，如过滤或进一步提取有价值矿物。

如前所示，本发明通常可应用于涉及在容器中重力沉积的固/液分离方法。因此，该悬浮液可以包含有机材料，例如包括下水道污泥或来自发酵方法的细胞物质。该悬浮液还可以是纤维素材料的悬浮液，例如来自造纸方法的污泥。优选该悬浮液为包含矿物颗粒的含水悬浮液。

在本发明的更优选方面，该方法涉及处理由矿产开采加工和其他采矿废物得到的含水悬浮液，例如由基于碳的工业如煤和焦油砂得到的含水悬浮液，包括矿物颗粒，尤其是粘土的悬浮液。因此，在该方法的该优选方面，该含水悬浮液衍生于矿物或能量加工操作和/或尾矿底物。能量加工操作优选指其中底物涉及可用作燃料的材料的分离的方法。

该方法的特别优选方面涉及选自采矿和精选操作的悬浮液，其选自铝土矿、贱金属、贵金属、铁、镍、煤、矿砂、油砂、陶土、钻石和铀。

优选该悬浮液中的悬浮固体应至少90重量%大于0.5微米。悬浮液中的颗粒常常至少90重量%为至少0.75微米，优选至少90重量%为至少1或2微米。悬浮颗粒通常至少90重量%可以具有至多2mm的粒度且通常至少90重量%在0.5微米以上至2mm的范围内。优选悬浮颗粒至少90重量%为至多1mm或更优选至少90重量%为至多50微米，尤其是至少90重量%在1或2微米至1或2毫米之间的范围内。

该悬浮液通常含有至少5重量%悬浮固体颗粒且可以含有多至30%或更高的悬浮固体颗粒。优选悬浮液含有至少0.25%，更优选至少0.5%。悬浮液通常含有1-20重量%悬浮固体。

有机聚合物絮凝剂的合适剂量为5-10,000g/吨材料固体含量。合适的剂量通常可以根据特定材料和材料固体含量而变化。优选的剂量为10-3,000g/吨，尤其是10-1000g/吨，而更优选的剂量为60-200或400g/吨。

该聚合物水溶液可以以任何合适浓度加入。可能希望使用相对浓缩的溶液，例如基于聚合物重量高达10%或更高。但是通常希望以较低浓度加入聚合物溶液以使由聚合物溶液的高粘度产生的问题最小化并促进该聚合物在整个悬浮液中的分布。该聚合物溶液可以在相对稀的浓度，例如低至0.01重量%聚合物下加入。该聚合物溶液通常以0.05-5重量%聚合物的浓度使用。优选该聚合物浓度为0.1%至2或3%。更优选该浓度为0.25%至约1或1.5%。或者可以将该有机聚合物絮凝剂以干颗粒形式或者作为反相乳液或分散体加入该悬浮液中。干聚合物颗粒溶解于该含水悬浮液中，而反相乳液或分散体直接转换到该含水悬浮液中，此时该聚合物溶解于该悬浮液中。

本发明方法显示出改进的沉积速率。已经发现可以实现的沉积速率为2-30m/小时。此外，我们发现该方法能够由悬浮液取出大于99重量%的悬浮固体。此外，该方法与在没有激发剂存在下操作的传统方法相比能够获得大于10重量%的固体沉积物浓度提高。更优选与最好的传统方法相比得到降低的沉积物屈服应力。

该有机聚合物絮凝剂可以包括为阳离子性、非离子性、阴离子性或两性的高分子量聚合物。通常若该聚合物为合成聚合物，则其应显示的特性粘度为至少4dl/g。但是，优选该聚合物具有显著更高的特性粘度。例如，特性粘度可以高至25或30dl/g或更高。特性粘度通常为至少7dl/g，常常为至少10或12dl/g，并且可以高至18或20dl/g。

聚合物的特性粘度可以通过基于该聚合物的活性物含量制备该聚合物的水溶液(0.5-1重量%)而测定。在容量瓶中用50ml缓冲至pH 7.0(每升去离子水使用1.56g磷酸二氢钠和32.26g磷酸氢二钠)的2M氯化钠溶液将2g该0.5-1%聚合物溶液稀释至100ml并将整个物料用去离子水稀释至100ml的标度。使用1号悬浮气承液柱粘度计在25°C下在1M缓冲盐溶液中测量聚合物的特性粘度。

或者，该有机聚合物絮凝剂可以是天然聚合物或半天然聚合物。典型的天然或半天然聚合物包括多糖。这将包括阳离子淀粉、阴离子淀粉、两性淀粉、脱乙酰壳多糖。

一类优选的聚合物例如包括多糖如淀粉、瓜尔胶或葡聚糖，或半天然聚合物如羧甲基纤维素或羟乙基纤维素。

一类优选的合成聚合物包括聚醚如聚氧化烯。这些通常为在聚合物骨架中具有氧化烯重复单元的聚合物。特别合适的聚氧化烯包括聚氧乙烯和聚氧丙烯。这些聚合物通常具有至少500,000且常常为至少一百万的分子量。聚醚的分子量可以高至一千五百万或二千万或更高。

另一优选类别的合成聚合物包括乙烯基加聚物。这些聚合物由烯属不饱和水溶性单体或单体共混物形成。

该水溶性聚合物可以是阳离子性、非离子性、两性或阴离子性的。聚合物可以由任何合适的水溶性单体形成。水溶性单体通常在25°C下具有至少5g/100cc的水溶性。特别优选的阴离子聚合物由选自烯属不饱和羧酸和磺酸单体，优选选自(甲基)丙烯酸、烯丙基磺酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸及其盐的单体形成，任选与优选选自(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸的羟烷基酯和N-乙烯基吡咯烷酮的非离子共聚单体结合。尤其优选的聚合物包括丙烯酸钠的均聚物、丙烯酰胺的均聚物和丙烯酸钠与丙烯酰胺的共聚物。

优选的非离子聚合物由选自(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸的羟烷基酯和N-乙烯基吡咯烷酮的烯属不饱和单体形成。

优选的阳离子聚合物由选自(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯/甲基氯(DMAEA.MeCl)季化物、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)、三甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺氯化物(ATPAC)的烯属不饱和单体任选与非离子性共聚单体，优选选自(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸的羟烷基酯和N-乙烯基吡咯烷酮的非离子性共聚单体结合而形成。

在本发明中，该聚合物可以由任何合适的聚合方法形成。该聚合物例如可以作为凝胶聚合物通过溶液聚合、油包水悬浮聚合或通过油包水乳液聚合而制备。当通过溶液聚合制备凝胶聚合物时，通常将引发剂引入单体溶液中。

任选可以包括热引发剂体系。热引发剂通常包括任何在升高的温度下释放自由基的合适引发剂化合物，例如偶氮化合物，如偶氮二异丁腈。聚合过程中的温度应升至至少70°C，但优选低于95°C。或者，聚合可以通过辐照(紫外光、微波能量、热等)进行，任选也使用合适的辐照引发剂。一旦聚合完全且该聚合物凝胶已经被允许充分冷却，则可以将该凝胶以标准方式通过首先将该凝胶粉碎成更小的片、干燥成基本脱水的聚合物并随后研磨成粉末而加工。

该类聚合物凝胶可以通过如上所述的合适聚合技术制备，例如通过通过辐照制备。凝胶可以切成所要求的合适尺寸，然后在应用时作为部分水合的水溶性聚合物颗粒与材料混合。

该聚合物可以通过悬浮聚合作为珠粒生产或者通过油包水乳液聚合作为油包水乳液或分散体生产，例如通过根据EP-A-150933、EP-A-102760或EP-A-126528所定义的方法。

或者，该水溶性聚合物可以作为在含水介质中的分散体提供。这例如可以为至少20微米的聚合物颗粒在含有EP-A-170394中所给的平衡剂的含水介质中的分散体。这例如也可以包括通过在含水介质存在下聚合水性单体而制备的聚合物颗粒的水分散体，所述含水介质如WO-A-9831749或WO-A-9831748所述含有溶解的低IV聚合物如聚二烯丙基二甲基氯化铵和任选其他溶解的材料，例如电解质和/或多羟基化合物如聚亚烷基二醇。

水溶性聚合物的水溶液通常通过将该聚合物溶于水中或者通过稀释该聚合物的更浓缩溶液而得到。通常将固体颗粒状聚合物，例如呈粉末或珠粒形式，分散于水中并在搅拌下溶解。这可以使用常规配制设备实现。理想的是，该聚合物溶液可以使用由Ciba Specialty Chemicals提供的AutoJet Wet(商标)制备。或者，该聚合物可以以可以随后转换到水中的反相乳液或分散体形式提供。

Claims (14)

1.一种通过在容器(13)中重力沉积固体颗粒的第一含水悬浮液(11)而形成固体颗粒的第二含水悬浮液(15)的方法，包括下列步骤：

将至少一种有机聚合物絮凝剂(12)加入所述固体颗粒的第一含水悬浮液(14)中，从而形成絮凝固体(11)的悬浮液，

所述絮凝固体沉降而形成固结固体的床(5)，

将有效量的激发剂引入i)固结固体的床(5)中或ii)沉降的絮凝固体(11)中，

以形成所述第二含水悬浮液(15)，

其中固体颗粒的第二含水悬浮液(15)具有比固体颗粒的第一含水悬浮液(14)高的固体含量，

并且其中所述激发剂选自自由基试剂和氧化试剂，

其中所述激发剂按照选自如下的措施引入：

A)一个或多个输送所述激发剂的耙(10)；

B)一个或多个通过所述容器的顶部进入的导管(16)，所述激发剂通过所述导管引入；

C)一个或多个在所述容器侧壁中的孔或导管(17)，所述激发剂通过所述孔或导管引入；

D)一个或多个在所述容器底座中的孔或导管(18)，所述激发剂通过所述孔或导管引入；

E)通过一个或多个在由所述容器底座输送固结固体的床的进料管线中，优选在所述容器底座和泵之间的孔或导管(19)引入所述激发剂；以及

F)一个或多个分布器(20)，所述激发剂通过所述分布器引入。

2.根据权利要求1的方法，其中所述激发剂选自过硼酸盐、过碳酸盐、过硫酸盐、臭氧和过氧化物。

3.根据权利要求1或2的方法，其中所述激发剂为臭氧水或过氧化氢。

4.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述激发剂导致固体层的屈服应力降低，比没有加入所述激发剂时在相同固体含量下固体层的屈服应力低至少30%。

5.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述激发剂的加入导致所述具有给定屈服应力的层的固体含量与来自等同方法但在没有所述激发剂存在下的具有相同屈服应力的层相比提高至少5重量%。

6.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述絮凝固体沉降而形成床且由所述悬浮液释放水，并且其中通过所述激发剂对固体床的处理导致所述床的固体含量与在没有所述激发剂存在下进行的等同方法相比增加。

7.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述容器为重量分析增稠器。

8.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述容器(13)包括供料筒(3)，在所述供料筒中形成絮凝固体的悬浮液且絮凝固体在其中沉降。

9.根据权利要求8的方法，其中将所述激发剂引入在所述供料筒中沉降的絮凝固体(11)中。

10.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述固体的第二含水悬浮液(15)形成底流,，所述底流随后转移到处置区或者矿物加工操作中。

11.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述固体的第一含水悬浮液(14)包含矿物颗粒。

12.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述固体的第一含水悬浮液(14)衍生于矿物或能量加工操作和/或尾矿底物且选自铝土矿、贱金属、贵金属、铁、镍、煤、矿砂、油砂、陶土、钻石和铀。

13.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述有机聚合物絮凝剂(12)为非离子或阴离子聚合物，所述聚合物是特性粘度为至少4dl/g的合成聚合物或天然聚合物。

14.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述有机聚合物絮凝剂(12)选自丙烯酸钠的均聚物、丙烯酰胺的均聚物以及丙烯酰胺和丙烯酸钠的共聚物。