CN105377791A - 尾矿物流的处理 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种处理包含水、固体和任选的聚丙烯酰胺的尾矿物流的方法。所述方法包括(a)使尾矿物流与硅酸盐源接触预定时间段，以形成混合物；b)在所述预定时间段后，使所述混合物与活化剂接触，以引发凝胶形成，其中凝胶将固体包埋在所述凝胶内；和c)使所述凝胶强化并固化；其中所述凝胶形成与非延迟工艺相比有所延迟。

Description

尾矿物流的处理
背景技术
技术领域
本公开涉及一种处理采矿作业中产生的尾矿物流以利用延迟胶凝作用提供沉积物的方法。
相关领域说明
作为一般术语，尾矿是指来自采矿作业和采出材料的加工的副产物，在采出材料的加工中，从采出材料，即，已从土移出的材料中分离例如提取有价值的材料，诸如金属、矿物、煤等。尾矿通常包含粘土和任选的砂和/或岩石。尾矿还包含水。水与机械和/或化学工艺结合使用，来从采出材料中移除有价值的材料。采矿作业包括用于贵金属、贱金属、矿石、粘土和煤的那些。此外，采矿作业包括从油砂中回收沥青。
尾矿处理和处置是采矿作业的主要问题。通常期望从尾矿中回收水，用于在提取工艺和运输中再利用。通常将诸如粘土和砂的尾矿固体以及诸如岩石的其它固体材料送至采矿作业当地的储存设施或处置区域。此类储存设施或处置区域的管理是一项巨大的任务。
尾矿的储存或处置涉及构造这样一种设施，该设施对于储存(包括永久性储存)是安全、足够大并且稳定的，以将尾矿包含在该设施内并且保护当地环境。可期望从尾矿储存设施中接取水用于在诸如提取和其它处理的采矿作业中使用。
在提取工艺中产生各种尾矿物流。尾矿物流是包含需要进一步处理的组分的含水流(浆液、悬浮液)，所述进一步处理可包括提取有价值的材料或固体去除和/或纯化以使得尾矿物流的含水量能够再循环。一些尾矿物流将长期(包括永久性地)沉积在尾矿池中。粗固体可快速沉降。池的顶层可随着时间的推移而变得澄清，以得到适用于在提取工艺中再利用的水。一个层可包含水和细小的固体，这些固体沉降得非常缓慢。该层最终可变成成熟细尾矿(MFT)。
MFT是包含粘土、砂、粉土、水和任选的岩石中的一种或多种的稳定的复合浆液。MFT几乎无强度，不能生长植物，并且可能对动物生命具有毒性，因此必须将其封闭并防止其污染水源。通常，需要若干年的沉降时间来得到MFT，其持续数十年发生极小的另外沉降或固结。
MFT池造成了环境问题。例如，亚伯达(Alberta)的能源保护局(EnergyResourcesConservationBoard)(ERCB)已公布了指令074，该指令要求减少MFT池和形成用于采矿中产生的MFT的适于通行的沉积物并且由所有油砂作业者从油砂中提取沥青。
Moffett在US2010/0104744A1中公开了一种用硅酸盐源和活化剂处理尾矿物流的方法。硅酸盐源是碱金属硅酸盐、聚硅酸盐微凝胶、或它们的组合。活化剂可为酸、碱土金属盐、铝盐、有机酯、二醛、有机碳酸酯、有机磷酸酯、酰胺、或它们的组合。
碱金属硅酸盐溶液因其二氧化硅与金属氧化物的比率(SiO2∶M2O)而不同于胶态二氧化硅溶胶。例如，硅酸钠的溶液具有小于4∶1的SiO2∶Na2O，如Iler的“TheChemistryofSilica”(二氧化硅化学)，WileyInterscience(1979)，第116页所公开。Iler还表述了“不可获得具有更高比率的硅酸盐溶液”。
Moffett在2011年12月19日提交的美国专利申请序列号13/329,375中公开了一种用胶凝剂和活化剂处理尾矿物流的方法。所述胶凝剂是选自由胶态二氧化硅、铝-改性的胶态二氧化硅、去离子胶态二氧化硅、聚硅氧烷、硅酮酸、丙烯酰胺、丙烯酸酯、氨基甲酸酯、酚醛塑料、氨基塑料、乙烯基酯-苯乙烯、聚酯-苯乙烯、基于糠醇的糠醛聚合物、环氧化物、硫化油、木质素、木质素磺酸盐、木质素亚硫酸盐、蒙旦蜡、聚乙烯基吡咯烷酮、以及它们中两种或更多种的组合。活化剂可以为将引发胶凝作用的任何化合物或化合物的混合物。
尾矿管理的一个重要方面是尾矿固体的固结，即，以减少沉积尾矿的含水量，例如，以使处置时需要的储存空间最小化。
将处理过的尾矿置于倾斜表面上是一种优选的沉积技术。理论上，处理过的尾矿被沉积在最高点或倾斜沉积场，并容许穿过倾斜场和与所述场相同的斜坡上的凝胶。期望随着沉积物流下坡，凝胶形成缓慢发生，以避免处理过的固体大量堆积在斜坡顶部或第一部分。先前改变凝胶形成延迟时间的尝试包括降低硅酸盐源的浓度、降低活化剂的浓度或使用酯作为活化剂。虽然这些方法有点效果，但也可能影响尾矿的脱水和强度。虽然在尾矿处理方面已有许多进展，但是仍然需要利用延迟凝胶化工艺改进尾矿的脱水(使尾矿中的水更少)、固结(减小尾矿的体积)和强化中的一个或多个。本发明满足这些需求。
发明内容
本公开提供一种处理包含水、固体和任选的聚丙烯酰胺的尾矿物流的方法。所述尾矿处理方法包括：(a)使所述尾矿物流与硅酸盐源接触预定时间段，以形成混合物；b)在所述预定时间段后，使所述混合物与活化剂接触，以引发凝胶形成，其中凝胶将固体包埋在所述凝胶内；和c)使所述凝胶强化并固化；其中所述凝胶形成与非延迟工艺相比有所延迟。
具体实施方式
以上综述和下列发明详述仅是示例性和说明性的而不是对本发明进行限制，本发明如所附权利要求中所限定。根据以下发明详述和权利要求，任何一个或更多个实施方案的其它特征和有益效果将显而易见。
如本文所用，术语“包含”、“包括”、“具有”或它们的任何其它变型均旨在涵盖非排他性的内含物。例如，包括要素列表的工艺、方法、制品、或设备不必只限于这些要素，还可包括其它没有明确列出的或此类工艺、方法、制品、或设备固有的要素。此外，除非明确有相反的表述，否则“或”是指包含性的或而非排他性的或。例如，以下任何一种情况均满足条件A或B：A为真(或存在的)且B为假(或不存在的)，A为假(或不存在的)且B为真(或存在的)，以及A和B均为真(或存在的)。
同样，使用“一个”或“一种”来描述本文所述要素和组分。这样做仅是为了方便并且对本发明的范围提供一般性意义。此描述应被理解为包括一个或至少一个、一种或至少一种，并且单数也包括复数，除非明显地另指他意。
除非另外定义，否则本文所用的所有技术和科学术语的含义均与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的一样。如发生矛盾，以本说明书(包括定义)为准。尽管与本文所描述的方法和材料类似或等同的方法和材料可用于本发明实施方案的实施或测试中，但下文描述了适宜的方法和材料。此外，材料、方法和实例只是例证性的，而不旨在是限制性的。
当数量、浓度或其它数值或参数以范围、优选范围或优选上限数值和/或优选下限数值的列表形式给出时，它应理解为具体地公开由任何范围上限或优选数值和任何范围下限或优选数值的任何一对所构成的所有范围，而不管所述范围是否被单独地公开。凡在本文中给出某一数值范围之处，该范围均旨在包含其端点以及位于该范围内的所有整数和分数，除非另外指出。
在描述下述实施方案详情前，先定义或阐明一些术语。
定义
如本文所用的某些术语具有如下文提供的定义。
粘土是主要由水合硅酸铝构成的任何天然存在的材料。粘土可为粘土矿物和少量非粘土材料的混合物或其可主要为一种粘土矿物。类型通过主要粘土矿物来确定。
术语粗颗粒是指单个颗粒或颗粒的集合体。本领域技术人员将认识到，粗颗粒的尺寸可根据尾矿物流的来源而变化。例如，在油砂尾矿中，粗颗粒被定义为大于44μm的颗粒。另选地，在煤矿尾矿中，粗颗粒被定义为大于2.5μm的颗粒。
包埋固体意指将固体颗粒诸如粘土、砂、粉土和岩石(如果存在)捕获在凝胶结构内，而水不永久性地保持在该结构内。
术语细小颗粒是指单个颗粒或颗粒的集合体。本领域技术人员将认识到细小颗粒的尺寸可根据尾矿物流的来源而变化。例如，在油砂尾矿中，细小颗粒被定义为小于44μm的颗粒。另选地，在煤矿尾矿中，细小颗粒被定义为小于2.5μm的颗粒。
矿物是具有有序的内部结构和特征性化学组成、晶体形式和物理性质的天然存在的无机元素或化合物。
岩石是任何固结或粘附的且相对坚硬的天然形成的矿物质团块；石头，大多数是由两种或更多种矿物组成。
砂是未固结或中等固结的沉积矿床(sedimentarydeposit)，最通常由石英(二氧化硅)构成，但是可包括岩石或矿物的任何矿物组合物或混合物的颗粒，诸如珊瑚砂，其由石灰石(碳酸钙)组成。(来源：AGI美国地质协会)
粉土是细小的粒状岩石和/或矿物的混合物。
如本文所用，术语“延迟凝胶形成”意指不会在步骤(a)中添加硅酸盐源时立即形成凝胶。这也意味着当工艺的其它处理条件实质上相同时，与非延迟工艺相比，从在步骤(b)中将活化剂添加至混合物中或与其接触之时开始，处理过的尾矿物流的屈服应力的增加速率大幅下降。
如本文所用，术语“处理过的尾矿”或“处理过的尾矿物流”意指步骤(a)和(b)后的所得尾矿物流混合物。其包含尾矿物流、硅酸盐源、活化剂、形成的凝胶、任选的增强剂和任选的聚丙烯酰胺。
如本文所用，术语“非延迟工艺”意指其中同时或接近同时地将硅酸盐源和活化剂添加至尾矿物流中或与其接触的工艺。
延迟凝胶形成使处理过的尾矿物流在铺展到表面上方时流得更远。当处理过的尾矿需要在胶凝前流动较长距离时，这是很重要的。在正常非延迟工艺下，胶凝受到硅酸盐源强度、活化剂、pH调节等的控制。出乎意料地，本公开提供一种在添加活化剂后延迟凝胶形成的方法。
本公开提供一种处理包含水、固体和任选的聚丙烯酰胺，基本上由它们组成或由它们组成的尾矿物流的方法。所述尾矿处理方法包括：(a)使所述尾矿物流与硅酸盐源接触预定时间段，以形成混合物；b)在所述预定时间段后，使所述混合物与活化剂接触，以引发凝胶形成，其中凝胶将固体包埋在所述凝胶内；和c)使所述凝胶强化并固化；其中所述凝胶形成与非延迟工艺相比有所延迟。
在本发明的一些实施方案中，尾矿处理方法还包括在步骤(c)前将聚丙烯酰胺(PAM)添加至尾矿物流或混合物中。聚丙烯酰胺可在添加硅酸盐源之前、之后或大约同一时间添加至尾矿物流中。通常，聚丙烯酰胺是在添加活化剂之前或大约同一时间添加至混合物中，但也可以在添加活化剂之后且在混合物实质上胶凝之前添加。
当使用时，聚丙烯酰胺是以50-10,000克PAM/1000kg细小颗粒(小于44μm的颗粒)的量添加至尾矿物流或混合物中。
在本发明的一些实施方案中，尾矿处理方法还包括在步骤(c)前将增强剂添加至尾矿物流或混合物中。在本发明的一些实施方案中，尾矿处理方法还包括在步骤(a)中添加增强剂。
增强剂可添加至尾矿物流、硅酸盐源、混合物、活化剂、混合物和活化剂或者步骤(b)中形成的凝胶中。可将增强剂添加至以上任何组分中，直到凝胶强化并固化。
在使用时，基于尾矿物流的总重量计，以等于0.1至700kg/吨的量加入增强剂。优选地，基于尾矿物流的总重量计，以等于0.1至100kg/吨的量加入增强剂。更优选地，基于尾矿物流的总重量计，以等于0.1至10kg/吨的量加入增强剂。
本发明可用于处理尾矿物流，且尤其可用于处理在从油砂矿石提取沥青的过程中产生的尾矿物流。油砂矿石为储量巨大的天然存在的混合物，其包含沥青、砂、粘土、和其它无机物质，诸如钛矿或锆矿。在本文中，沥青是指存在于油砂、焦油砂、原油和其它石油源中的烃和其它油类。油砂矿石通常包含基于所述油砂矿石的总重量计，约2至18重量％的沥青。目前商业上开采包含基于所述矿石的总重量计，大于6至7重量％沥青的油砂矿石。油砂矿石还包含水、砂和粘土。一般来讲，油砂矿石包含约2至5重量％的水。
尾矿物流
尾矿物流是包含水和固体、基本上由其组成或由其组成的含水流体(浆液、悬浮液)。在本发明的一些实施方案中，尾矿物流包含水、固体和聚丙烯酰胺，基本上由其组成或由其组成。在本发明的一些实施方案中，聚丙烯酰胺来自尾矿处理方法。例如，新近的尾矿可用聚丙烯酰胺进行增稠。在本发明的一些实施方案中，尾矿物流包含水、固体和聚硅酸盐微凝胶，基本上由其组成或由其组成。在本发明的一些实施方案中，聚硅酸盐微凝胶是来自油砂沥青回收过程。在本发明的一些实施方案中，尾矿物流包含水、固体、聚丙烯酰胺和聚硅酸盐微凝胶，基本上由其组成或由其组成。
在本发明的一些实施方案中，尾矿物流固体包含粘土、砂、岩石、粉土和它们的任何组合。固体还可包含在采出材料中的矿物的未提取的颗粒。尾矿物流中的一部分或所有固体可悬浮在水中。悬浮固体通常不易于与水分离。
固体具有通常小于0.5mm，且在一些实施方案中小于0.05mm的粒度。基于尾矿物流的总重量计，尾矿物流通常包含至少5重量％的固体，在一些实施方案中大于10％，且在一些其它实施方案中大于20重量％的固体。尾矿物流的其余部分通常是水和/或溶解材料，诸如盐和加工助剂(例如，有机溶剂、提取助剂(诸如聚硅酸盐微凝胶)和聚丙烯酰胺)。基于尾矿的总重量计，尾矿物流可包含少于70％固体、或少于50％固体、或少于40％固体。
对于特定应用，油砂尾矿物流可包含固体，其中基于所述固体的总体积计，10体积％至100体积％的固体具有小于0.5mm的粒度，在一些实施方案中，20体积％至100体积％的固体具有小于0.5mm的粒度。在本发明的一些实施方案中，油砂尾矿物流可包含固体，其中基于所述固体的总体积计，5体积％至100体积％的固体具有小于0.05mm的粒度，且在一些实施方案中，20体积％至100体积％的固体具有小于0.05mm的粒度。
来自采矿和矿物加工作业的尾矿物流固体具有不同的尺寸分布。大部分尾矿物流固体包含高百分比的细小颗粒。例如，由铜、金、铁、铅、锌、钼和铁燧岩的开采和加工产生的大部分尾矿物流固体具有50重量％或更多的通过0.075mm(第200号)筛的颗粒。来自铁矿石开采和矿物加工的尾矿物流固体可具有略微更大的粒度。关于许多尾矿的特性，参见，例如2012年6月21日访问的http：//www.rmrc.unh.edu/tools/uguidelines/mwstl.asp。
尾矿物流通常由采矿作业或矿物加工厂产生。在本发明的一些实施方案中，尾矿物流在从油砂矿石提取沥青的过程中产生。在采矿作业中，从土中移出材料。在矿物加工厂中，对此类材料进行处理，以提取有价值的矿物，诸如煤、油(诸如从油砂中)、贵金属矿石、贱金属矿石、粘土、宝石。采出材料包括例如煤、铀、钾碱、粘土、磷酸盐、石膏、贵金属和贱金属。所产生的尾矿物流可包含作为固体的一部分的有价值的矿物成分(例如，沥青、煤、贵金属或贱金属、宝石)。因此，在包埋固体(本文为步骤(a))之前可存在多个用以移除有价值的矿物成分的步骤。基本上使用水来输送或洗涤材料的任何采矿或矿物加工作业将产生尾矿物流。
在采矿作业中，回收并再循环尾矿物流中的水分可为有意义的。另选地，在工业矿物加工作业中，水可再循环至加工作业，诸如铣削、精炼、熔炼、以及其它制造工艺。精炼作业例如包括从采出材料中提取油、镍或铜。
贵金属包括金、银、铂、钯、钌、铑、锇、铱。金、银、铂和钯是最常开采的贵金属。贱金属包括镍、铜、铝、铅、锌、锡、钨、钼、钽、钴、镉、钛、锆、锑、锰、铍、铬、锗、钒、镓、铪、铟、铌、铼和铊。镍、铜、铝、铅和锌是最常开采的贱金属。宝石包括钻石、绿宝石(绿柱石)、红宝石、石榴石、玉石、蛋白石、橄榄石、蓝宝石、黄玉、绿松石和其它宝石。
其它采矿和矿物加工作业包括油砂开采和沥青提取以及回收工艺。
尾矿物流可为尾矿池、矿石或矿石开采工艺水、化学增稠的尾矿、新近的尾矿、MFT、固结复合尾矿(CCT)或它们的组合。可将CCT称为复合尾矿(CT)和不分离尾矿(NST)。可用于本发明的尾矿物流也描述于美国专利申请序列号13/329,375。
聚丙烯酰胺
本公开的方法任选地使用聚丙烯酰胺。
本发明可用的聚丙烯酰胺(PAM)包括阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺和两性聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺CH2＝CHC(O)NH2聚合形成的聚合物。本发明的聚丙烯酰胺通常具有大于一百万的分子量。聚丙烯酰胺可为直链或支链分子。
优选地，PAM为阴离子聚丙烯酰胺(APAM)或阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)。APAM和CPAM是一组分子量很高的高分子的通称，其通过自由基聚合丙烯酰胺和带阴离子电荷或带阳离子电荷的共聚单体而制备。APAM和CPAM可通过本领域的技术人员已知的技术制备，包括但不限于曼尼希(Mannich)反应。APAM和CPAM中的电荷密度(电离度)和分子量都可以改变。通过改变丙烯酰胺/离子单体的比率，可以获得沿聚合物链的从0(非离子)至100％的电荷密度。分子量通过反应引发剂的浓度和类型以及反应参数确定。
通常，在与尾矿物流或混合物接触前，将聚丙烯酰胺溶解于溶剂中。优选地，在本公开中，溶剂包含水，基本上由其组成或由其组成。
在本发明的一些实施方案中，将聚丙烯酰胺添加至尾矿物流或混合物中，以促进提早释放水。聚丙烯酰胺可在添加硅酸盐源之前或之后添加。例如，硅酸盐源可在聚丙烯酰胺增稠剂中或在聚丙烯酰胺增稠剂之前或在从聚丙烯酰胺增稠剂排出之后添加。硅酸盐源也可以在也使用聚丙烯酰胺的离心机作业之前、之时或之后添加。聚丙烯酰胺和硅酸盐源的同轴(in-line)注入也有可能。
适于通行的沉积物
适于通行的沉积物是沉积在表面上或表面上方的固体或半固体材料。在本公开中，适于通行的沉积物在沉积一年后具有5kPa的最小不排水抗剪强度(屈服应力)，且/或在沉积五年后具有10kPa的最小不排水抗剪强度。
硅酸盐源
本公开的硅酸盐源包含碱金属硅酸盐；聚硅酸盐微凝胶；Si∶M的摩尔比为至少2.6的部分或完全去离子的硅酸盐溶液，其中M是碱金属；胶态二氧化硅；或它们的组合；基本上由它们组成或由它们组成。在本发明的一些实施方案中，硅酸盐源包含碱金属硅酸盐，基本上由其组成或由其组成。
在与尾矿物流接触之前，可将碱金属硅酸盐溶解于溶剂中，以制备碱金属硅酸盐溶液。优选地，在本公开中，溶剂包含水，基本上由其组成或由其组成。
聚硅酸盐微凝胶
聚硅酸盐微凝胶是由碱金属硅酸盐或聚硅酸盐(例如聚硅酸钠)部分胶凝而形成的含水溶液。相比市售胶态二氧化硅，可被称为“活性”二氧化硅的微凝胶包含1至2nm直径的键合二氧化硅颗粒的溶液，该颗粒通常具有至少约750m2/g的表面积。聚硅酸盐微凝胶可从特拉华州威明顿的纳穆尔杜邦公司(E.I.duPontdeNemoursandCompany(Wilmington，DE))商购获得。
聚硅酸盐微凝胶具有4∶1至约25∶1的SiO2∶Na2O摩尔比，并在纽约的威利父子公司(JohnWileyandSons(N.Y.))于1979年出版的由RalphK.Iler所著“TheChemistryofSilica”(二氧化硅化学)的第174-176页和第225-234页论述。制备聚硅酸盐微凝胶的一般方法在美国专利4,954,220中有所描述，该专利的教导以引用方式并入本文。
聚硅酸盐微凝胶包括已通过向其结构中掺入氧化铝而改性的微凝胶。此类氧化铝改性的聚硅酸盐微凝胶被称为聚硅铝酸盐微凝胶，其易于通过对聚硅酸盐微凝胶的基本方法的改进制备。制备聚硅铝酸盐微凝胶的一般方法在美国专利4,927,498中有所描述，该专利的教导以引用方式并入本文。
聚硅酸是聚硅酸盐微凝胶的一种形式，通常是指那些已经形成并部分聚合的pH在1至4范围内的硅酸，这些硅酸包括直径通常小于4nm、之后聚合为链和三维网络的二氧化硅颗粒。聚硅酸可根据例如美国专利5,127,994中揭示的方法制备，该专利以引用的方式并入本文中。
除上述聚硅酸盐微凝胶以外，如本文所使用的术语“聚硅酸盐微凝胶”包括具有低S值(诸如小于50％的S值)的二氧化硅溶胶。“低S值二氧化硅溶胶”在欧洲专利EP491879和EP502089中有所描述。EP491879描述S值在8至45％范围内的二氧化硅溶胶，其中二氧化硅颗粒具有750至1000m2/g的比表面积，其表面已经用2至25％氧化铝改性。EP502089描述了具有6∶1至12∶1的SiO2∶M2O摩尔比的二氧化硅溶胶，其中M为碱金属离子和/或铵离子，并且该溶胶包含比表面积为700至1200m2/g的二氧化硅颗粒。
去离子的硅酸盐溶液
去离子的硅酸盐溶液可通过本领域中已知的方式，例如，通过电解方法和/或通过使用离子交换树脂来制备。离子交换方法由例如Bird公开于美国专利2,244,325中。去离子的硅酸盐溶液可通过使碱金属硅酸盐的溶液与强阳离子交换树脂接触来制备。去离子的硅酸盐溶液可另选地通过使碱金属硅酸盐的溶液与弱离子交换树脂接触来制备。
Iler在美国专利3,668,088中公开了一种用于以电透析工艺从硅酸钠中除去钠阴离子的方法，其中在通过阳离子可渗透的、阴离子不可渗透的膜从酸性阳极电解液中分离出来的同时，对硅酸钠含水溶液进行电解。
去离子的硅酸盐溶液可通过使用双极性电解从碱金属硅酸盐的溶液中除去碱金属来制备。
用以制备去离子的硅酸盐溶液的其它方法包括依赖于电解和离子交换膜或离子可渗透膜的组合的方法，这些方法已公开于例如JP2003236345A、JP2004323326A、JP07000803A、JP2002220220A、JP2003311130A和JP2002079527A中。
更具体地，可使硅酸钠(或水玻璃)溶液与强阳离子交换树脂接触。强阳离子交换树脂具有磺酸官能团R-SO3H，其中R为树脂或基质的主链。树脂或基质可为例如官能化的苯乙烯二乙烯基苯共聚物。强阳离子交换树脂可从例如陶氏化学品公司(DowChemicalCompany)商购获得。
去离子的硅酸盐溶液可在去离子化处理之前或期间或之后通过氧化铝改性。可使用诸如美国专利5,482,693、5,470,435、5,543，014及5,626,721中所公开的那些工艺。当所述方法使用铝酸钠时必须小心，使得加入的钠在此类处理之后不提供小于2.6的Si∶Na摩尔比。
可通过本领域已知的方法，诸如通过控制pH或温度，来稳定去离子的硅酸盐溶液。
去离子的硅酸盐溶液为含水(基于水的)溶液。该溶液具有至少2.6的Si∶M的摩尔比。M为碱金属，诸如锂、钠、钾、或它们的组合。优选地，摩尔比为4或更大，更优选地5或更大。Si∶M的摩尔比的上限可通过实践考虑来设定，例如用于给定量的硅酸盐溶液的离子交换树脂的容量，或者，在特定的尾矿处理系统中钠的最小阈值，尤其是在将回收的水再循环以再利用时。
去离子化后，溶液中的二氧化硅(SiO2)的浓度为1-15重量％，优选地2-10％，更优选地4-7％。
去离子的硅酸盐溶液可包含二氧化硅的颗粒、阴离子和低聚物。二氧化硅比表面积大于500m2/g，通常大于750m2/g。
胶态二氧化硅
在本发明的一些实施方案中，硅酸盐源选自胶态二氧化硅、铝-改性的胶态二氧化硅、去离子的胶态二氧化硅和它们的组合。
预定时间段
本公开提供一种方法，其中硅酸盐源和活化剂不是同时添加至尾矿物流中或不是同时与其接触。相反，活化剂要延迟预定时间段添加。结果，凝胶形成得以延迟。当工艺的其它条件实质上相同时，与非延迟工艺相比，处理过的尾矿物流的粘度增加速率和屈服应力的增加速率也大幅下降。
在本公开中，预定时间段大于零。在本发明的一些实施方案中，预定时间段是至少1分钟。在本发明的一些实施方案中，预定时间段是至少2分钟。在一些实施方案中，预定时间段是至少5分钟。在一些实施方案中，预定时间段是至少10分钟。在一些实施方案中，预定时间段是至少15分钟。在本发明的一些实施方案中，预定时间段是至少20分钟。在本发明的一些实施方案中，预定时间段是至少25分钟。在本发明的一些实施方案中，预定时间段是至少30分钟。
发现在本公开中有效的预定时间段的最大量是约1440分钟(24小时)。通常，长于1440分钟的预定时间段对于商业用途而言是不切实际的。这并不是说本公开中不可以使用更长的时间。在本发明的一些实施方案中，预定时间段是不超过1440分钟。在本发明的一些实施方案中，预定时间段是1分钟至1440分钟。在本发明的一些实施方案中，预定时间段是2分钟至1440分钟。本领域的技术人员将认识到处理过的尾矿的新增延迟胶凝化变量，且可基于待处理的尾矿物流的固体浓度、硅酸盐源和浓度、和选择的活化剂和浓度定制期望胶凝时间。
活化剂
可用于本公开的活化剂包括可引发碱金属硅酸盐胶凝的任何化合物或化合物的混合物。在本发明的一些实施方案中，活化剂选自酸、碱土金属盐、铝盐、有机酯、二醛、有机碳酸酯、有机磷酸酯、酰胺、二氧化碳、铝酸钠和它们的组合。
可用作活化剂的酸的实例包括但不限于硫酸、磷酸、磷酸钠、碳酸氢钠、盐酸、硫酸氢钠和乙酸。碱土金属盐和铝盐的实例包括但不限于氯化钙、氧化钙、碳酸钙、硫酸钙、硫酸镁、氯化镁和硫酸铝。有机酯、二醛、有机碳酸酯、有机磷酸酯和酰胺的实例包括但不限于甘油的乙酸酯、乙二醛、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和甲酰胺。优选地，活化剂为酸、碱土金属盐、二氧化碳或它们的组合。优选的酸为硫酸。优选的碱土金属盐为硫酸钙和氯化钙。可以采用一种或多种活化剂。
增强剂
本公开的方法任选地使用增强剂。增强剂是用作填料并且机械强化处理过的尾矿物流的化合物。增强剂的用量可以为所述适于通行的沉积物的总重量的至多约70重量％。
增强剂选自细砾石、来自采矿作业的砂、来自采矿作业的废石；石油焦炭、煤颗粒；元素结晶硫；无机纤维；有机纤维和它们中两种或更多种的组合。砾石的粒度定义由购自宾夕法尼亚州西康舍霍肯的ASTM国际公司(ASTMInternational，WestConshohocken，PA)的ASTMD2488(2009)“StandardPracticeforDescriptionandIdentificationofSoils(Visual-ManualProcedure)”(用于土壤描述和鉴定的标准实践(视觉和手工程序))，DOI：10.1520/D2488-09A来确定。无机纤维可以为例如钢纤维或玻璃纤维。有机纤维可以为例如纸浆废料、纸废料、木材废料、以及废纸。
此外，增强剂的表面可未处理过或者所述表面可用表面活性剂处理。典型的表面活性剂为有机硅烷。表面活性剂强化增强剂和处理过的尾矿之间的界面结合。
尾矿物流的处理
在本发明的一些实施方案中，尾矿物流是成熟细尾矿。在本发明的一些实施方案中，尾矿物流是新近的尾矿。在本发明的一些实施方案中，尾矿物流在步骤(a)前进行化学增稠、机械增稠或二者兼有，以形成部分脱水的尾矿物流。在本发明的一些实施方案中，通过絮凝进行化学增稠。在本发明的一些实施方案中，通过离心机进行机械增稠。在本发明的一些实施方案中，先用絮凝剂处理尾矿物流，然后用离心机处理。
可以各种方式进行接触步骤(a)和(b)。可使尾矿物流、硅酸盐源和活化剂与任选的增强剂和任选的聚丙烯酰胺在容器中接触，并沉积到表面上并使其干燥。尾矿物流可先用絮凝剂处理，然后离心，接着与硅酸盐源、活化剂、任选的增强剂和任选的聚丙烯酰胺接触，以加强分离。
在一些实施方案中，使硅酸盐源、活化剂和任选的聚丙烯酰胺和/或增强剂与尾矿物流在传送管道中接触以引发胶凝，然而大量凝胶基质的形成发生在管道外部，以避免管道堵塞。
意外地，尾矿物流在步骤(a)中与硅酸盐源接触之后，或在尾矿物流与硅酸盐源和活化剂接触之后且在实质上形成凝胶之前，可降低尾矿物流的粘度。粘度下降将导致传送管道内的压降减小，且因此促进尾矿物流在管道中运输。
在本公开中，“凝胶”和“凝胶基质”可以互换使用。
本文应注意，与悬浮的颗粒聚结在一起形成沉淀的絮凝相反，在本公开的方法中，在与硅酸盐源和活化剂接触时，尾矿物流变粘，然后在其呈凝胶形式强化和固化时发展出刚性。
实验发现，通过延迟向尾矿物流/硅酸盐源混合物添加活化剂，形成凝胶的时间有所增加。这个在胶凝前的时间增加容许运输处理过的尾矿，且用于沉积目的。延迟凝胶形成容许处理过的尾矿沉积在倾斜表面上，其中与利用非延迟工艺处理的尾矿相比，所述处理过的尾矿在胶凝前流动更长距离。
在本发明的一些实施方案中，尾矿处理方法还包括在步骤(c)前将凝胶铺展在表面上和/或上方。在一些实施方案中，这种表面是倾斜表面。在表面“上”或“上方”之间的区别可为程度问题，但是在本文中意在指示在特定位置处将凝胶沉积在表面上，而沉积在表面上方涉及凝胶的铺展或流动。可存在许多具有部分铺展或流动的情况，其最好描述为沉积在表面上和沉积在表面上方的组合。
在本发明的一些实施方案中，尾矿处理方法还包括在步骤(c)前将凝胶铺展在表面上方。在本发明的一些实施方案中，这种表面是倾斜的或在脱水基坑中。
在本发明的一些实施方案中，在步骤(c)前将凝胶基质铺展在表面上，并使其脱水和干燥。
在本发明的一些实施方案中，通过泵送或喷涂将尾矿物流、硅酸盐源、活化剂和任选的聚丙烯酰胺和/或增强剂的组合混合物沉积在表面上。如本领域技术人员将认识到的，重要的是在凝胶强化和固化前的一定时间内泵送、喷涂或传送组合混合物，以避免形成可能堵塞泵、喷雾嘴或传送管线的固体。
在本发明的一些实施方案中，直接将硅酸盐源、活化剂和任选的聚丙烯酰胺和/或增强剂添加至尾矿池。在加入尾矿池中时，使水蒸发或通过其它方法将水分离以将尾矿脱水。
在使凝胶强化和固化的步骤(c)中，可将凝胶脱水和/或干燥。
在本发明的一些实施方案中，可将由尾矿处理方法形成的包埋固体的凝胶沉积在表面上，优选地倾斜表面上，并使其固化。这种将接触步骤的产物施用到表面的步骤可重复多次，制备多层固体表面的高地，所述固体表面包括包含尾矿物流的细粒的固体。本公开的方法容许通过使处理过的尾矿在强化和/或固化形成适于通行的沉积物之前流过较长长度来形成较大倾斜表面沉积。对于置于干燥基坑中和后续失水来说，可能需要较长的倾斜表面。
在本发明的一些实施方案中，可将由尾矿处理方法形成的包埋固体的凝胶以一个或多个层沉积在脱水基坑中。当以多于一个层沉积时，多层的重量产生压缩效应，其然后将多层沉积物中的水压出。砂或多孔介质可插入层下方或顶部，以增强脱水和干燥。
所谓“强化和固化”在本文指的是凝胶已形成与尾矿物流中存在的水分离的固体团块。在本发明的一些实施方案中，固体团块将展示出在沉积一年后5kPa的最小不排水抗剪强度，以及在沉积五年后10kPa的最小不排水抗剪强度。在使凝胶强化和固化的步骤中，可将凝胶脱水和/或干燥。在本发明的一些实施方案中，使凝胶强化并固化，以产生适于通行的沉积物。
如本文所用，水的分离包括将水与凝胶进行部分分离。可借助于诸如蒸发、排水、机械脱水、径流、压缩、渗出、水浸透至下方表面、冷冻/解冻、升华、脱水收缩来发生或执行分离。应当理解，凝胶可保持来自尾矿物流和处理溶液(例如，碱金属硅酸盐或活化剂溶液)的总水量的一部分，因为几乎不可能除去所有残余，并且来自天然降水的水或来自更高高度的材料的径流的水可成为凝胶的一部分。
在本发明的一些实施方案中，尾矿处理方法还包括在步骤(c)中使凝胶脱水。在本发明的一些实施方案中，脱水通过风干(蒸发)、水径流、压缩、脱水收缩、渗出、冷冻/解冻、升华或它们的任何组合来进行。在一些实施方案中，脱水是通过蒸发来进行。在一些实施方案中，脱水是通过水径流来进行。在一些实施方案中，水径流被回收并再循环。
所谓“径流”是指水从凝胶包埋的固体中渗出，或者，来自天然降水(雨、雪)的水穿过经凝胶包埋的固体并从尾矿中流出。一般在集水区域(例如池)中捕集径流。如果发生水径流，可回收来自该过程的水并将径流水再循环。为了压缩，可将固体沉积到脱水基坑中，其中一个或多个侧允许回收水径流。例如，水径流或所回收的水可在沥青提取中再利用。
包含包埋固体的凝胶可使用板框压滤机、或者其它机械脱水装置进行“强制干燥”。在强迫干燥步骤之后，然后可将干燥的产物扩散到表面，优选倾斜的表面上或者沉积在脱水基坑中。
在本发明的一些实施方案中，使凝胶基质强化并固化(例如，借助脱水和/或干燥)，以产生适于通行的沉积物。
适于通行的沉积物
在本发明的一些实施方案中，适于通行的沉积物是通过一种包括以下的方法产生：(a)使尾矿物流与硅酸盐源接触预定时间段，以形成混合物；b)在所述预定时间段后，使所述混合物与活化剂接触，以引发凝胶形成，其中凝胶将固体包埋在所述凝胶内；和c)通过使凝胶脱水使所述凝胶强化并固化，以形成适于通行的沉积物；其中所述尾矿物流包含水、固体和任选的聚丙烯酰胺，且所述凝胶形成与非延迟工艺相比有所延迟。
在本发明的一些实施方案中，上文产生的适于通行的沉积物具有5kPa的最小不排水抗剪强度。在本发明的一些实施方案中，上文产生的适于通行的沉积物具有10kPa的最小不排水抗剪强度。
适于通行的沉积物包含尾矿处理方法的产物。任选地，适于通行的沉积物还包含强化和固化前添加的增强剂。
通常，基于适于通行的沉积物的总重量计，适于通行的沉积物包含少于60％的水、或少于50％的水、或少于40％的水，按重量计。优选地，将至少一些来自尾矿的水回收并再循环至采矿和/或矿物加工作业。
上文已描述了许多方面和实施方案，并且仅为示例性的而非限制性的。在阅读完本说明书后，熟练的技术人员应认识到，在不脱离本发明范围的情况下，其它方面和其它实施方案也是可能的。
实施例
本文所描述的概念将在以下实施例中进一步描述，所述实施例不限制权利要求中描述的本发明的范围。
材料和测试方法
以下实施例中使用的成熟细尾矿得自加拿大Alberta的油砂处理厂。测得成熟细尾矿中＞90体积％具有小于0.05mm的粒度，且具有＜10Pa的屈服应力峰值。
通过使用配备有浆式转子(vanespindle)的Brookfield流变仪，使用BrookfieldRheocalc软件来获得样品的屈服应力测量结果，并且结果以Pa(帕斯卡)为单位记录。屈服应力是定义成使Bingham塑性体流动所需的最小应力的量度。屈服应力越高表明流动阻力越大。
实施例1和2
实施例1和2证明了在增稠的尾矿中屈服强度的发展如何通过在添加酸活化剂前使增稠的尾矿与硅酸钠溶液预混合得到延迟的。
使硅酸钠溶液(4.56g，比率3.2)与增稠的尾矿(500g，48％固体)接触。在预定时间段(对实施例1和2而言分别为5分钟和15分钟)后，将活化剂(2.5N硫酸)添加至增稠的尾矿/硅酸盐混合物中。活化剂的添加量足以将pH降至7.0。15分钟、30分钟、60分钟、120分钟、1140分钟和2280分钟后，利用配备有浆式转子的BrookfieldDVIII流变仪测量屈服应力峰值。屈服应力(Pa)列在表1中。
比较实施例A
使硅酸钠溶液(4.56g，比率3.2)与增稠的尾矿(500g，48％固体)接触。立即将活化剂(2.5N硫酸)添加至增稠的尾矿/硅酸盐混合物中。活化剂的添加量足以将pH降至7.0。在添加活化剂后的15分钟、30分钟、60分钟、120分钟、1140分钟和2280分钟后，利用配备有浆式转子的BrookfieldDVIII流变仪测量屈服应力峰值。屈服应力(Pa)列在表1中。
表1.增稠的尾矿的延迟屈服应力。
结果显示，如同实施例1和2中一样，通过延迟添加活化剂，屈服应力发展速率相比于比较实施例A有所延迟。
实施例3和4
实施例3和4证明了在成熟尾矿中屈服强度的发展是如何通过在添加酸活化剂前使成熟细尾矿与硅酸钠溶液预混合得到延迟的。
使硅酸钠溶液(6.14g，比率3.2)与成熟细尾矿(500g，28.5％固体)接触。在预定时间段(15分钟和60分钟)后，将活化剂(2.5N硫酸)添加至增稠的尾矿/硅酸盐混合物中。活化剂的添加量足以将pH降至7.0。在添加活化剂后的30分钟、100分钟、120分钟、1140分钟和2280分钟后，利用配备有浆式转子的BrookfieldDVIII流变仪测量屈服应力峰值。屈服应力(Pa)列在表2中。
比较实施例B：
使硅酸钠溶液(6.14g，比率3.2)与成熟细尾矿(500g，28.5％固体)接触。立即将活化剂(2.5N硫酸)添加至增稠的尾矿/硅酸盐混合物中。活化剂的添加量足以将pH降至7.0。在添加活化剂后的30分钟、100分钟、120分钟、1140分钟和2280分钟后，利用配备有浆式转子的BrookfieldDVIII流变仪测量屈服应力峰值。屈服应力(Pa)列在表2中。
表2.成熟细尾矿的延迟屈服应力。
结果显示，如同实施例3和4中一样，通过延迟添加活化剂，屈服应力发展速率相比于比较实施例B有所延迟。
实施例5
实施例5证明了相比于在使尾矿物流与硅酸盐源接触后立即添加活化剂的已知处理方法，使用本发明方法可以如何有益地延长处理过的尾矿的行进长度。
使硅酸钠溶液(进料速度1.83cc/分钟，比率3.2)与成熟细尾矿(进料速度180cc/分钟，33％固体)在1/4″ID管道式反应器中接触。5分钟后，向混合物添加活化剂(二氧化碳气体)，以使pH变为7.0。混合物和二氧化碳在管道中总共停留3分钟的滞留时间，然后排出到角度为1.5％斜率的22″宽×14’长的不锈钢锅上。每隔15分钟记录处理过的成熟细尾矿在斜坡上往下行进的距离，总共持续75分钟。结果列于表3中。
比较实施例C：
使硅酸钠溶液(进料速度1.83cc/分钟，比率3.2)与成熟细尾矿(进料速度180cc/分钟，33％固体)在1/4″ID管道式反应器中接触。立即将活化剂(二氧化碳气体)添加至混合物中，以使pH变为7.0(硅酸盐源和成熟细尾矿接触与添加二氧化碳间隔时间为十秒)。混合物和二氧化碳在管道中总共停留3分钟的滞留时间，然后释放到角度为1.5％斜率的22″宽×14’长的不锈钢锅上。每隔15分钟记录处理过的成熟细尾矿在斜坡上往下行进的距离，总共持续75分钟。结果列于表3中。
表3
结果显示，如同实施例5中一样，通过延迟添加活化剂可使行进距离延长几乎两倍的距离，这与在硅酸盐源后立即添加活化剂的比较实施例C不同。
以下实施例和比较实施例说明通过仅添加硅酸盐溶液使未处理过的尾矿的粘度下降的附加益处。这种粘度下降导致管道内压降减小。这尤其可用在具有高固体含量的尾矿物流(诸如，离心过的尾矿、增稠的尾矿等)中。
实施例6
实施例6证明了仅添加硅酸钠如何降低尾矿物流的粘度。
将硅酸钠溶液(11.11克，比率3.2，41°Be)添加至成熟细尾矿(1000克，36.7重量％的固体)。以800rpm搅拌此混合物1分钟。在配备有以250rpm旋转的#72浆式转子的BrookfieldHB流变仪上，利用BrookfieldRheocalc软件测得粘度为124cps。
比较实施例D
未处理过的成熟细尾矿(1000克，36.7重量％的固体)的粘度。在配备有以250rpm旋转的#72浆式转子的BrookfieldHB流变仪上，利用BrookfieldRheocalc软件测得粘度为142cps。
比较实施例E
为证实粘度下降并不仅仅是由于成熟细尾矿的稀释，将水(11.11g)添加至成熟细尾矿(1000克，36.7重量％的固体)中并混合。以800rpm搅拌此混合物1分钟。发现此混合物的粘度为138cps，或者基本上等于未处理过的成熟细尾矿。
实施例7
实施例7证明了由本发明方法制备的适于通行的沉积物具有大于5kPa的屈服应力。
将硅酸钠溶液(22.2g，比率3.2，41°Be)添加至成熟细尾矿(2000g，36.7重量％的固体)中，并混合五分钟。五分钟后，添加硫酸(2.5N)，以将pH降至7，并引发胶凝作用。覆盖样品以防止蒸发，并保持72小时。72小时后，测得初始屈服应力为920Pa。然后移出处理过的尾矿的代表性样品(500g)，并置于敞口烧杯中，并暴露至大气，使其蒸发干燥。再经过八天后，测得固体浓度为88.2重量％，且发现屈服应力大于40kPa。
实施例8
实施例8证明了由本发明方法制备的适于通行的沉积物具有大于5kPa的屈服应力。在实施例8中，通过活塞压力机使处理过的尾矿进行物理脱水，以增加固体％。
将硅酸钠溶液(22.2g，比率3.2，41°Be)添加至成熟细尾矿(2000g，36.7重量％的固体)中，并混合五分钟。五分钟后，添加硫酸(2.5N)，以将pH降至7，并引发胶凝作用。覆盖样品以防止蒸发，并保持72小时。72小时后，测得初始屈服应力为920Pa。72小时后，将处理过的尾矿的代表性样品(1104.5g)置于配备有负载滤纸的筛选末端的4″直径不锈钢管中。将活塞插入管的另一末端，并向处理过的尾矿施加10kPa的负荷，持续24小时，随后施加50kPa的负荷，另外持续112小时。测得脱水处理过的尾矿(失去355.4g水)的屈服应力为15.3kPa。
实施例7和8证明了通过本发明制备的适于通行的沉积物将在使沉积物强化、固化和脱水后展示超过5kPa的屈服应力。
实施例9
本实施例证明了本发明如何用于在阴离子聚丙烯酰胺增稠的尾矿中延迟胶凝的开始。
从矿砂矿获得增稠的尾矿。尾矿的X射线衍射分析表明，主要矿物成分是35重量％SiO2和55重量％高岭土粘土。通过光散射测定的粒度分布显示6.98微米的D50粒度。尾矿先在矿区通过添加250克高分子量阴离子聚丙烯酰胺/1000kg尾矿矿物固体在增稠剂中进行处理，以达到22.6重量％的增稠的尾矿固体浓度。
通过添加13.6克比率为3.2的含约28.5重量％SiO2的硅酸钠溶液处理1000克增稠的尾矿(样品A)。这个硅酸盐剂量得到1/200的SiO2/尾矿水比率。添加硅酸钠溶液五分钟后，添加足够硫酸，以使尾矿pH降至6.0。利用配备有浆式转子的Brookfield流变仪测定处理过的尾矿样品的屈服应力峰值发展速率。将流变仪界面连接至运行Brookfield’srheocalc软件的PC上。
作为比较，按照以上程序处理第二尾矿样品(B)，但是酸是在添加硅酸盐后立即添加。
实施例10
这个实施例证明了本发明如何用于在已用阴离子聚丙烯酰胺处理过的成熟细尾矿(MFT)中延迟胶凝的开始。
从油砂矿获得MFT。尾矿的X射线衍射分析表明，主要矿物成分是50重量％SiO2、30重量％高岭土粘土和15重量％铝硅酸钾粘土(伊利石和白云母)。通过光散射测定的粒度分布显示10.8微米的D50粒度。用1克高分子量阴离子支链聚丙烯酰胺/1000克MFT干燥固体处理MFT。所得尾矿具有28.6重量％的固体浓度。
通过添加2.98克比率为3.2的含约28.5重量％SiO2的硅酸钠溶液处理500克MFT(样品A)。这个硅酸盐剂量得到1/420的SiO2/尾矿水比率。添加硅酸钠溶液二十五分钟后，添加足够硫酸，以使尾矿pH降至6.8。利用配备有浆式转子的Brookfield流变仪测定处理过的样品的屈服应力峰值发展速率。将流变仪界面连接至运行Brookfield’srheocalc软件的PC上。
作为比较，按照以上程序处理第二样品(B)，但是酸是在添加硅酸盐后立即添加。
应注意，并不是所有的上文一般性描述或实施例中所描述的活动都是必须的，一部分特定活动不是必需的，并且除了所描述的那些以外，还可实施一个或多个其它活动。此外，所列活动的顺序不必是它们实施的顺序。
在前述说明书中，已参考具体的实施方案描述了概念。然而，本领域的普通技术人员认识到在不脱离以下权利要求中所示出的本发明范围的情况下可以作出多种修改和改变。因此，说明书被认为是例证性的而非限制性的，并且所有此类修改旨在包括于本发明的范围内。
以上已针对具体的实施方案描述了有益效果、其它优点及问题的解决方案。然而，有益效果、优点、问题的解决方案、以及可致使任何有益效果、优点或解决方案产生或变得更显著的任何特征不可解释为是任何或全部权利要求的关键、必需或基本特征。
应认识到，为清楚起见，本文不同实施方案的上下文中所描述的某些特征也可在单个实施方案中以组合方式提供。反之，为简化起见，在单个实施方案上下文中所描述的多个特征也可分别提供，或以任何子组合的方式提供。

Claims (22)

1.一种处理包含水、固体和任选的聚丙烯酰胺的尾矿物流的方法，所述方法包括：(a)使所述尾矿物流与硅酸盐源接触预定时间段，以形成混合物；b)在所述预定时间段后，使所述混合物与活化剂接触，以引发凝胶形成，其中凝胶将固体包埋在所述凝胶内；和c)使所述凝胶强化并固化；其中所述凝胶形成与非延迟工艺相比有所延迟。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定时间段为至少2分钟。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定时间段为至少5分钟。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定时间段为至少10分钟。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定时间段为至少15分钟。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述硅酸盐源包含碱金属硅酸盐；聚硅酸盐微凝胶；Si∶M的摩尔比为至少2.6的去离子的硅酸盐溶液，其中M是碱金属；胶态二氧化硅；或它们的组合。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述活化剂选自由酸、碱土金属盐、铝盐、有机酯、二醛、有机碳酸酯、有机磷酸酯、酰胺、二氧化碳、铝酸钠和它们的组合。
8.根据权利要求1所述的方法，其还包括在步骤(c)前将所述凝胶铺展在表面上方。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述表面为倾斜表面。
10.根据权利要求1所述的方法，其还包括在步骤(c)前将聚丙烯酰胺添加至所述尾矿物流或所述混合物。
11.根据权利要求1所述的方法，其还包括在步骤(c)前将增强剂添加至所述尾矿物流或所述混合物。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述尾矿物流是在从油砂矿石提取沥青的过程中产生。
13.根据权利要求1所述的方法，其还包括在步骤(c)中使所述凝胶脱水。
14.根据权利要求13所述的方法，其中脱水通过风干(蒸发)、水径流、压缩、脱水收缩、渗出、冷冻/解冻、升华或它们的任何组合来进行。
15.根据权利要求14所述的方法，其中脱水是通过蒸发来进行。
16.根据权利要求14所述的方法，其中脱水是通过水径流来进行。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述水径流被回收并再循环。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述尾矿物流在步骤a)前进行化学增稠、机械增稠或二者兼有，形成部分脱水的尾矿物流。
19.根据权利要求18所述的方法，其中通过絮凝进行所述化学增稠。
20.根据权利要求18所述的方法，其中通过离心机进行所述机械增稠。
21.一种由权利要求13所述的方法产生的适于通行的沉积物。
22.根据权利要求21所述的适于通行的沉积物，其中所述沉积物具有5kPa的最小不排水抗剪强度。
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