CN105408507A - 利用温度热吸收外表温度作为垢控制试剂驱动因素 - Google Patents

利用温度热吸收外表温度作为垢控制试剂驱动因素 Download PDF

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Abstract

本发明提供了用于防止包括管道、喷嘴或排放管的堆浸工艺溶液分配系统中垢形成的方法、组合物和装置。溶液分配系统的组件经常由于垢而变得淤塞，因为局部热点比沿着系统长度的其它位置更容易形成垢。布置检测高温应力阶段的传感器和调节垢控制试剂剂量以传送恰当的量从而抑制热点沉积使得能够在不使用浪费的过量垢控制试剂的情况下控制垢，这可以大大提高在高温应力条件下的垢控制性能，同时最大限度地减少在不太严重的应力条件下的垢控制试剂的浪费，以降低运行依靠运转良好的溶液分配系统的堆浸采矿作业的总运行成本。

Description

利用温度热吸收外表温度作为垢控制试剂驱动因素
发明背景
本发明涉及用于改善对垢沉积的抑制作用的组合物、方法和装置。更具体而言，本发明涉及抑制在由管道、喷嘴和排放管组成的工艺溶液分配系统(例如在堆浸采矿作业中使用的那些)中的垢沉积的方法。
在堆浸采矿作业中，包含有价值矿物的矿石堆被置于防护衬系统(也称为堆浸垫)上并且连续地用工艺溶液(通常称为贫液)喷洒或灌浇以润湿整个矿石堆。随着该溶液渗入穿过矿石堆，贫液选择性地提取或浸出矿石中的一种或更多种有价值矿物。浸出后收集的包含一种或更多种有价值的目标矿物的溶液被称为贵液。贵液在矿石堆的底部被收集，并且输送到处理设备，其中一种或更多种有价值的目标矿物被选择性地分离或回收，而将贫液再循环到堆中。如果在贵液中达到的比期望的目标矿物浓度低，则该溶液(通常被称为瘠贵液)可以再循环到堆中用于进一步浸出。
在堆浸采矿作业中普遍面临的一个问题是矿物垢沉积物在工艺溶液分配系统中的析出和积聚。这样的结垢损害或堵塞工艺溶液的流动，这可以导致这样的问题：不恰当或不充足剂量的贫液或瘠贵液被添加到堆中，对溶液分配系统的损害，溶液有效性的损失，以及将溶液泵送穿过溶液分配系统所需的能量增加。目前这样的问题是通过进给垢控制试剂以保护溶液分配系统不受与矿物结垢相关的堵塞或损害并确保足够的流量来解决。
有效的沉积物控制所需的垢控制试剂的量或剂量取决于工艺溶液中的可溶性矿物浓度与影响饱和水平的物理应力的组合。饱和水平通常受被浸出的矿石的变化、补充水的体积和组成、工艺添加剂率和物理应力的改变的影响而高度可变。然而垢控制试剂的剂量率通常保持恒定，由于条件变化经常造成过量(试剂浪费)或剂量不足(对垢控制不充分)。
因此对开发控制应用于工艺溶液分配系统(包括在堆浸采矿作业中使用的那些)的垢控制试剂的剂量的替代和更有效的方法存在持续的需求。
在本节中描述的技术无意构成对本文提及的任何专利、出版物或其它信息是关于本发明的“现有技术”的承认，除非特别地如此指定。此外，本节不应当理解为意味着已进行检索或不存在如37CFR§1.56(a)所限定的其它相关信息。
发明内容
为了满足上面所确认的长时间存在但是未解决的需求，本发明的至少一个实施方案涉及一种抑制在与液体介质接触的表面上垢累积的方法。该方法包括以下步骤：提供包括以下中的一者或更多者的溶液分配系统：管道、喷嘴、排放管及其任意组合，其长度限定了多于一个分立区域，分立区域各自能够具有不同的表面温度；布置至少一个温度传感器，使得其被构造并设置成测量或预测在溶液分配系统内跨经所有分立区域的最高表面温度；以及当在溶液分配系统中的特定位置所测量或预测到的表面温度超出引发逆溶解性垢形成所需的阈值时，将垢控制试剂以防止垢形成所需的试剂剂量施用到该位置。
另外的特征和优点在本文中描述，并且将从以下的详细说明中变得明显。
附图说明
本发明的详细说明在下文中具体参照附图来描述，其中：
图1是使用本发明的一个方面来解决在堆浸采矿作业中的垢的图。
为了本公开的目的，除非另行指出，否则附图中相同的附图标记应指相同的特征。附图仅为本发明的原理的示例，而无意于将本发明限制于所例示的特定实施方案。
具体实施方式
提供下面的定义来确定该如何解读在本申请中所使用的术语、特别是该如何解读权利要求书。定义的组织仅仅是出于方便的目的，而非旨在将这些定义中的任何定义限制于任何特定种类。
“基本由…组成”是指该方法和组合物可以包括另外的步骤、组件、成分等，但是仅在另外的步骤、组件和/或成分不会实质上改变所要求保护的方法和组合物的基本和新颖的特征的情况下如此。
“垢控制试剂”是指通常应用于防止在含水溶液环境中的矿物垢沉积的化学试剂，其落入阈值抑制剂、晶体改性剂、分散剂、掩蔽剂和或螯合剂的一般类别。常用试剂可以包含这些一般构成的任意组合。
“堆浸”是指通过将一种或更多种液体形式的化学试剂应用到矿石堆中以从矿石中提取包括但不限于铜、金、银、铀、稀土金属和其它化合物的贵金属的工业采矿过程，所述化学试剂渗透穿过该堆，并且这样做的同时吸收特定矿物，然后渗出该堆。
“排放管”是指管或流线，其被构造并设置成将一种或更多种流体输送到目标区域(例如矿石堆)，并且允许将流体施用(通常通过滴落)到目标区域上。
在本申请中的其他地方所陈述的上述定义或描述与在字典中所通常使用的或者在通过引用并入本申请的源文件中所陈述的含义(清楚或含蓄)不一致的情况下，本申请、特别是权利要求的术语应该被理解为根据本申请中的定义或描述来解释，而不是根据通常定义、字典定义或通过引用并入本申请的定义来解释。鉴于上述情况，在术语只能通过字典进行解释才能被理解或者术语通过Kirk-OthmerEncyclopediaofChemicalTechnology，2005年，第五版(由Wiley，John&Sons公司出版)定义的情况下，该定义应当决定该术语在权利要求中被如何定义。
本发明的至少一个实施方案涉及防止在工艺溶液分配系统中的垢形成和/或垢累积。特别地，垢在沿着排放管的长度，或在通往排放管的管道(其可以脱离并在排放管中累积)中的特定局部位点形成或累积的倾向性被识别并且可以减轻。管道和排放管通常布置在开放区域，在那里它们允许贫液或瘠贵液逐渐滴落在目标区域上。有时在炎热、阳光强烈的气候中，这些管道和排放管经常暴露于直射阳光。此外，构造溶液分配系统的特定材料可以具有高热吸收性能，导致热吸收并传递到管道和排放管的内壁。累积效果是管道和排放管的特定局部部分可以变得足够热，以引起许多产生垢的材料的逆温度溶解性。对于这些材料当温度超过阈值时发生沉淀。
对于暴露的管道和排放管，体溶液作为整体的平均温度可以低于垢形成的阈值，但其中发生溶液接触的局部管道和排放管的表面温度可以实质上更热，使得发生局部沉淀和结垢。一旦垢开始在这些表面上形成，所建立的垢可以作为籽晶或锚点，在其上更多的垢可以迅速地累积。
在至少一个实施方案中，对管道和排放管的传热强度的预测或测量可以用于预测垢控制试剂的剂量需求。
在至少一个实施方案中，所产生的垢至少部分是暴露于阳光的结果，并且因此基于环境温度、温度变化率和通常可得的与天气相关的测量来大体上预测。
在至少一个实施方案中，所产生的垢至少部分是热传递导致溶液温度升高的结果，因此，局部热强度预测可以包括溶液分配系统中各个点处的体溶液的温度，和温度变化率。
在至少一个实施方案中，使用可以用于推断温度峰值(spike)的检测器或装置的温度测量结果被用于确定工艺管道或排放管的表面经历温度升高的程度。
在至少一个实施方案中，垢控制试剂被供给至已检测到温度使得垢将要形成的位置。在至少一个实施方案中，化学品仅以处理在所检测到的特定位置的垢的这样的量或剂量来进给。在至少一个实施方案中，将垢控制化学品进给到温度超过形成阈值、但流逝的时间还不足以形成可检测量的垢的位置。
在至少一个实施方案中，排放管是堆浸采矿作业的一部分。本发明可以使用的堆浸采矿作业和排放管如何定位在其中的代表性实例至少在美国专利5,030,279和4,960,584以及美国公开的专利申请2013/0125709中有述。
在至少一个实施方案中，产生垢的热至少部分是暴露于阳光的结果，并且因此通过一种或更多种阳光测量或检测的光学传感器来检测。该传感器可以被构造和设置成测量阳光强度，并计算沿着排放管的一个或更多个局部位置的温度是否将超过垢形成所需的阈值。
在至少一个实施方案中，如果做出这样的测定，则垢控制试剂的剂量会自动调节。
在至少一个实施方案中，温度传感器是选自以下的一件物品：热电偶、电阻式温度装置、红外检测器、双金属装置、液体膨胀装置及其任意组合。
现在参照图1，示出了本发明的应用。矿石被收集成垫(4)上的堆(1)。将贫液(2)通过工艺分配系统进给到该堆上，所述工艺分配系统可以包括一系列排放管，它们各自在排放管(3)中具有一个或更多个开口，并且可以通向一个或更多个喷嘴。随着溶液渗透穿过堆(1)，其将有价值的矿物浸出或溶解到贵液中，所述贵液被收集并输送到处理厂，然后在那里有价值的矿物(8)通过一个或更多个回收过程(6)从试剂中分离。在一些作业中，多个垫区同时或间歇地经历浸出，低浓度的贵液可以再循环回到堆中用于另外的浸出。
由于这样的变量例如管的形状、位置、暴露于元件、暴露于阳光等，很有可能管道和排放管在一个位置的表面会变得比另一个位置更热，并且将成为垢形成的锚点。因此分别定位的传感器可以用于检测可以引起垢的局部温度峰值。
在至少一个实施方案中，垢控制试剂(7)的剂量如此配给以确保在高温应力条件下应用足够剂量的垢控制试剂，并且当温度应力减轻时应用减少的剂量。
在至少一种实施方案中，垢至少部分包含CaCO3或其它常见的形成矿物垢的化合物。
在至少一个实施方案中，垢控制试剂按照美国专利5,368,830所描述的方法应用。
在至少一个实施方案中，响应对工艺分配系统的至少一部分中的至少一个局部热点的检测和/或预测，将垢控制试剂引入到工艺分配系统中。这样引入的试剂可以导向：局部热点、工艺分配系统的一定整体百分比、或遍及整个工艺分配系统。可以引入该试剂使得其存在于工艺分配系统内贫液也存在的所有地方。试剂可以以这样的方式供给：其在工艺分配系统的热点或其它部分内保持存在一段或全部的所检测和/或预测的温度峰值显现的时间。在至少一个实施方案中，随着局部温度峰值下降或消失，然后试剂可以逐渐或快速地与工艺分配系统隔断。
在至少一个实施方案中，热模拟器被用于提高传感器或预测方法的有效性和/或效率。通常在工艺分配系统中，将试剂或其它材料进给到管道和管中的泵被布置在离排放管或喷嘴有相当一段距离，该距离可以是1、2至10、或更多英里。在热模拟器中，一段管道由与排放管或喷嘴相同的材料制成，并且位于泵的1000英尺内，并且热传感器附着于该管道。该管道可以或可以不与工艺分配系统在流体上连通，并且将反映工艺分配系统下游中发生的情况。邻近布置的管道允许监测热峰值而不需要复杂的有线或无线传输系统。在至少一个实施方案中，响应热模拟器中热峰值的测量和/或响应热模拟器中热峰值的预测，将垢控制试剂进给到工艺分配系统的至少一部分中。
虽然本发明可以以许多不同的形式来实施，但本文详细描述了本发明的特定优选实施方案。本公开内容是本发明的原理的示例，而无意将本发明限制于所例示的特定实施方案。本文提及的所有专利、专利申请、科学论文和任何其它参考材料均通过引用整体并入本文。此外，本发明涵盖本文提及的、本文描述的和/或并入本文的各种实施方案中的一些或全部的任何可能的组合。此外，本发明涵盖了还特别排除了本文提及的、本文描述的和/或并入本文的各种实施方案中的任何一个或一些的任何可能的组合。
上述公开内容旨在举例说明而非穷举。对于本领域普通技术人员而言，该描述将暗示出许多变化方案和替代方案。所有的这些替代方案和变化方案旨在被包括在权利要求书的范围内，其中术语“包括”意指“包括但不限于”。熟悉本领域的人员可以识别本文所描述的特定实施方案的其他等同方案，所述等同方案也旨在被权利要求书所涵盖。
本文所公开的所有范围和参数被理解为包括归入其中的任意和所有子范围以及端点之间的每个数。例如，所述的范围“1至10”应该被理解为包括在最小值1与最大值10之间的任意和所有子范围，并且包括最小值1和最大值10；也就是说，以1或更大的最小值开始(例如，1至6.1)并且以10或更小的最大值结束的所有子范围(例如，2.3至9.4、3至8、4至7)，最后每个数字1、2、3、4、5、6、7、8、9和10被包含在这个范围内。除非另外指出，否则本文中所有的百分比、比率和比例均按重量计。
完成了本发明的优选方案和替代方案的描述。本领域那些技术人员可以认识到本文所描述的具体实施方案的其他实施方案，所述等同方案旨在被所附权利要求书所涵盖。

Claims (9)

1.一种抑制在与液体介质接触的表面上垢累积的方法，所述方法包括以下步骤：
提供包括以下中的一者或更多者的溶液分配系统：管道、喷嘴、排放管及其任意组合，其长度限定了多于一个分立区域，每个分立区域能够具有不同的表面温度；
布置至少一个温度传感器，使得其被构造并设置成测量或预测在所述溶液分配系统内跨经所有分立区域的最高表面温度；
当在所述溶液分配系统中的特定位置所测量或预测的表面温度超出引发逆溶解性垢形成所需的阈值时，将垢控制试剂以防止垢形成所需的试剂剂量施用到该位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中排放管用于将浸出液滴到堆浸采矿作业上。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述温度传感器测量在特定分立区域的阳光强度或阳光吸收强度，并且推断是否至少部分地由于所述阳光强度所致已超过所述阈值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述温度传感器是选自以下的一件物品：热电偶、电阻式温度装置、热敏电阻、红外检测器、双金属装置、液体膨胀装置及其任意组合。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶液分配系统至少部分由易于从阳光中吸收热的材料构成。
6.根据权利要求1所述的方法，其还包括在泵的1000英尺内布置热模拟器，所述泵被构造并设置成将流体进给到所述溶液分配系统中，所述热模拟器不与所述溶液分配系统在流体上连通，所述热模拟器被构造并设置成显示出与位于距离所述泵多于1英里处的所述溶液分配系统的至少一个分立区域基本相同的表面温度，其中与所述热模拟器配合的是被构造并设置成测量所述热模拟器的表面温度的传感器，以及其中所述测量限定了对表面温度的预测。
7.一种抑制在与液体介质接触的表面上垢累积的方法，所述方法包括以下步骤：
提供包括以下之一的溶液分配系统：管道、喷嘴、排放管及其任意组合，其长度限定了多于一个分立区域，每个分立区域能够具有不同的表面温度；
预测在所述溶液分配系统内跨经所有分立区域的最高表面温度的倾向性；
当在所述溶液分配系统中的特定位置所测量或预测的表面温度超出引发逆溶解性垢形成所需的阈值时，将垢控制试剂以防止垢形成所需的试剂剂量施用到该位置。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述预测通过以下方式完成：根据天气预测来计算当前或未来的温度、阳光及其任意组合，将对所述溶液分配系统内的每一个位置表面的表面温度具有的影响。
9.根据权利要求7所述的方法，其还包括在泵的1000英尺内布置热模拟器，所述泵被构造并设置成将流体进给到所述溶液分配系统中，所述热模拟器不与所述溶液分配系统在流体上连通，所述热模拟器被构造并设置成显示出与位于距离所述泵多于1英里处的溶液分配系统的至少一个分立区域基本相同的表面温度，其中与所述热模拟器配合的是被构造并设置成测量所述热模拟器的表面温度的传感器，以及其中所述测量限定了对表面温度的预测。
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