CN107645987A - 多层膜和其相关用途 - Google Patents
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Abstract
本文公开的实施例包括具有至少两个层的多层膜。更具体来说，在本文实施例中公开包括至少第一层和第二层的多层膜，其中所述第一层包括至少一种聚乙烯聚合物，其中所述第二层包括至少一种水溶性聚合物，其中所述第二层在小于20℃的温度下不溶于水，其中所述第二层在20℃或更高的温度下可溶于水，并且其中所述第一层具有贯通所述第一层的一个或多个开口以暴露所述第二层。本文还公开使用这类多层膜从金属矿石提取金属的方法。
Description
优先权要求
本申请案要求2014年12月31日提交的名称为“多层膜和其相关用途(MULTILAYERFILMS AND RELATED USES THEREOF)”的美国临时专利申请案序列号62/098,534的权益，所述申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明的实施例涉及具有至少两个层的多层膜。更具体来说，本发明的实施例涉及多层膜，其具有在给定温度下为水溶性的至少一层和包括聚乙烯且具有使水溶性层暴露的一个或多个贯通开口的至少一个额外层。多层膜可用于开采应用中。
背景技术
开采金属(例如，贵金属如金)可包括产生一堆或多堆含有金属的矿石，并且然后用金属提取溶液冲洗一堆或多堆的顶部。从金矿石中提取金的实例在下文中参考图1中示出的金开采系统100描述。如图1中所示，第一体积(堆)金矿石120定位在阻挡膜105和包括在联接点111附近联接到阻挡膜的收集管道110的液体收集系统上方。第一体积金矿石120可为约10米高。阻挡膜105(也称为土工膜)可为2mm厚高密度聚乙烯膜，其为不可生物降解的且不可渗透空气和水分。
为了从第一体积金矿石120提取金，金提取溶液可从定位在第一体积金矿石120上方的一个或多个冲洗管道150分配，使得金提取溶液可流过第一体积金矿石120并与矿石中的金反应，从而用金提取溶液溶解并且经由重力运送到第一体积金矿石120的底部。示例性金提取溶液包括包括氰化钠(约0.05％)且具有约25℃到30℃的温度和大于约10.5的pH的水溶液。包括溶解的金的金提取溶液可使用收集管道110收集。
当从第一体积金矿石120提取金完成时，第二体积金矿石130可定位在第一体积金矿石120的顶部上。冲洗管道150可重新定位在第二体积金矿石130上方并且对第一体积金矿石120执行的金提取方法可重复用于第二体积金矿石130。在金提取溶液经由重力流过第二体积金矿石130时，额外金提取溶液可用于从第二体积金矿石130提取金。在流过第二体积金矿石130之后，金提取溶液经由重力流过第一体积金矿石120。包括溶解的金的金提取溶液可使用收集管道110收集。
当从第二体积金矿石130提取金完成时，第三体积金矿石140可定位在第二体积金矿石130的顶部上。冲洗管道150可重新定位在第三体积金矿石140上方并且对第二体积金矿石130执行的金提取方法可重复用于第三体积金矿石140。在金提取溶液经由重力流过第三体积金矿石140时，额外金提取溶液可用于从第三体积金矿石140提取金。在流过第三体积金矿石140之后，金提取溶液经由重力流过第二体积金矿石130和第一体积金矿石120。包括溶解的金的金提取溶液可使用收集管道110收集。
从堆叠在彼此顶部上10米高的体积的金矿石提取金的方法可重复用于至多15体积的金矿石，其等于总计150米。这种方法可具有一个或多个缺点。举例来说，金提取溶液行进一米可耗时约一天。因此，在用金提取溶液冲洗第十五体积的金矿石之后，可耗时至少150天以回收金提取溶液。另外，硫可存在于矿石中，并且可优先与氰化物反应，从而在添加更多体积的金矿石时降低金的提取率，并且因此氰化物可接触和与之反应的硫的量增加。另外，金提取溶液可被金矿石保留，这另外也可降低金的产量。随着添加更多体积的金矿石，更多金提取溶液被金矿石保留的机会也可增加，从而降低金的产量。举例来说，金提取率可从第一体积金矿石的80％降低到第15体积金矿石的72％。
当从上一个体积的金矿石提取金完成时，所有体积的金矿石可用洗涤液体洗涤以有助于从可存在的金提取溶液去除残留氰化物。洗涤液体的实例包括具有20℃或更高的温度的水溶液。举例来说，参考图1，当从第三体积金矿石140提取金完成时，然后可洗涤第一体积金矿石120、第二体积金矿石130和第三体积金矿石140。洗涤液体可从定位在第三体积金矿石140上方的冲洗管道150分配，使得洗涤液体可流过并洗涤第一体积金矿石120、第二体积金矿石130和第三体积金矿石140。洗涤液体不渗透阻挡膜105，而是收集在收集管道110中。冲洗管道150可为昂贵的，因此期望在为了提取目的而添加每个额外体积的金矿石时将冲洗管道重新定位在每个体积的金矿石上方。
存在改进金属提取方法如金提取方法的持续需要。
发明内容
在本文实施例中公开多层膜，其包括至少第一层和第二层，其中第一层包括至少一种聚乙烯聚合物，其中第二层包括至少一种水溶性聚合物，其中第二层在低于20℃的温度下不溶于水，其中第二层在20℃或更高的温度下可溶于水，并且其中第一层具有贯通第一层的一个或多个开口以暴露第二层。
在本文实施例中还公开从金属矿石提取金属的方法，所述方法包括：
提供阻挡膜；
将第一体积的金属矿石定位在阻挡膜上方；
将多层膜定位在第一体积的金属矿石上方，其中多层膜包括至少第一层和第二层，其中第一层包括至少一种聚乙烯聚合物，其中第二层包括至少一种水溶性聚合物，其中第二层在低于20℃的温度下不溶于水，其中第二层在20℃或更高的温度下可溶于水，并且其中第一层具有贯通第一层的一个或多个开口以暴露第二层；
将第二体积的金属矿石定位在多层膜上方；以及
将金属提取溶液分配到第二体积的金属矿石上，使得金属提取可接触第二体积的金属矿石的至少一部分以从金属矿石提取金属，其中溶液的至少一部分流过第二体积的金属矿石并且与排放系统流体连通。
实施例的额外特征和优点将在下文的具体实施方式中进行阐述，并且对于本领域的技术人员将部分地由从所述描述而容易明白或通过实践本文所描述的实施例(包括下文的具体实施方式、权利要求书和附图)而认识到。
应理解，前述和以下描述都描述各种实施例，并且旨在提供用于理解所要求的主题的性质和特性的概述或构架。包括附图以提供对各种实施例的进一步理解，并且所述附图被并入本说明书中且构成本说明书的一部分。图式说明本文所描述的各种实施例，并且与描述一起用以解释所要求的主题的原理和操作。
附图说明
图1为示出现有技术金开采系统的示意性图解的透视图。
图2为示出多层膜的一个实施例的示意性图解的透视图。
图3为包括聚乙烯和多个开口的层的一个实施例的平面图。
图4为示出包括根据本文公开的实施例的多层膜的金开采系统的示意性图解的透视图。
具体实施方式
现将详细参考多层膜和用于制造这类膜的材料的实施例。
在供用于如本文所描述的多层膜中的树脂和/或膜可通过多种参数表征，包括以下参数中的一种或多种：熔融指数I2.16；密度；I10/I2.16分布；落镖冲击(DDI)、抗穿刺性、断裂能、沿加工方向(MD)和横向(CD)的埃尔曼多夫(Elmendorf)撕裂强度；等。
熔融指数I2.16可以分克/分钟为单位报告并且可根据ASTM D-1238(条件190℃和2.16kg负荷)测量。熔融指数I10可以分克/分钟为单位报告并且可根据ASTM D-1238(条件190℃和10kg负荷)测量。
密度可以克/立方厘米为单位报告并且可根据ASTM D-792测量。
落镖冲击(DDI)值测量塑料膜的抗冲击性。落镖冲击值可以克(g)为单位报告并且可根据ASTM 1709测量。
抗穿刺性(也称为“穿刺”)测量塑料膜的突起抗穿刺性。突起抗穿刺性可以焦耳/立方厘米(J/cm3)为单位报告并且可根据ASTM 5748测量。
断裂能测量膜被穿孔的能量。断裂能可以焦耳(J)为单位报告并且可根据ASTM5748测量。
埃尔曼多夫撕裂强度，MD(在本文也称为“埃尔曼多夫MD”)测量塑料膜沿加工方向的撕裂强度。埃尔曼多夫撕裂强度，MD可以克(g)为单位报告并且可根据ASTM D1922测量。
埃尔曼多夫撕裂强度，CD(在本文也称为“埃尔曼多夫CD”)测量塑料膜沿横向(或侧向)的撕裂强度。埃尔曼多夫撕裂强度，CD可以克(g)为单位报告并且可根据ASTM D1922测量。
本发明的实施例包括具有至少第一层和第二层的多层膜。第一层包括至少一种聚乙烯聚合物并且第二层包括至少一种水溶性聚合物
出于说明的目的，本文所描述的多层膜的一个实施例在图2中示出。如图2中所示，多层膜200包括三个层，第一层210、第二层220和任选的第三层230。根据替代实施例(未示出)，如本文所描述的多层膜可以包括仅如下的层：第一层210和第二层220。如图2中所示，第二层220定位于第一层210和任选的第三层230之间。层220的一侧可接触第一层210并且220的相对侧可接触任选的第三层230。第一层210和任选的第三层230可具有相同或不同的化学和/或物理特性。第一层210和任选的第三层230中的每一个包括至少一种聚乙烯聚合物。第二层220包括至少一种水溶性聚合物。
第一层/任选的第三层
第一层和任选的第三层可包括至少一种聚乙烯聚合物。可选择聚乙烯聚合物以有助于向多层膜提供期望物理和化学耐久性，以有助于当多层膜接触金属矿石和金属提取溶液时至少在开采的金属矿石提取阶段期间维持多层膜的完整性。
本发明的实施例可包括具有超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、交联聚乙烯(PEX或XLPE)、中等密度聚乙烯(MDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、极低密度聚乙烯(VLDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)和其共混物的第一层和任选的第三层。“ULDPE”和“VLDPE”可互换使用。参见，例如，美国公开案第2008/0038571号(Klitzmiller等人)，所述公开案的全部内容以引用的方式并入本文中。在一些实施例中，VLDPE可指通过气相反应技术制造的聚合物并且ULDPE可指通过液相(溶液)反应技术制造的聚合物。
包括于如本文所描述的第一层和任选的第三层中的聚乙烯聚合物可通过多种技术制造。举例来说，聚乙烯聚合物可经由气相或溶液相和使用单一位点催化剂技术和/或齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂技术制备。使用单一位点催化剂制备烯烃聚合物的方法可为美国专利第5,272,236号(Lai等人)和美国专利第6,486,284号(Karande等人)，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。单一位点催化剂体系可包括茂金属催化剂和后茂金属催化剂。齐格勒-纳塔催化剂描述于美国公开案第2008/0038571号(Klitzmiller等人)和第2008/0176981号(Biscoglio等人)中，所述公开案的全部内容以引用的方式并入本文中。
示例性聚乙烯聚合物描述于美国专利第8,679,602号(Michie，Jr等人)、美国专利第5,272,236号(Lai等人)、美国专利第6,486,284号(Karande等人)、美国专利第6.100.341号(Friedman)中，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。在一些实施例中，第一层和任选的第三层可包括一种或多种烯烃嵌段共聚物。示例性烯烃嵌段共聚物包括乙烯和选自由以下项组成的群组的至少一种共聚单体的共聚物：C3-C20α-烯烃、二烯和环烯烃(例如，基于乙烯-丁烯的嵌段共聚物、基于乙烯-己烯的嵌段共聚物、基于乙烯-辛烯的嵌段共聚物等)。在一些实施例中，第一层和任选的第三层可包括乙烯和选自由C3-C20α-烯烃组成的群组的至少一种共聚单体的一种或多种共聚物。
示例性聚乙烯树脂可以商品名DOWLEXTMTG2085B聚乙烯树脂和DOWLEXTM2050B聚乙烯树脂购自陶氏化学公司(密歇根州米德兰)(Dow Chemical Company(Midland，MI))。
在一些实施例中，聚乙烯聚合物或聚乙烯聚合物的共混物可具有小于0.980克/立方厘米的密度。在一些实施例中，聚乙烯聚合物或聚乙烯聚合物的共混物可具有在0.880克/立方厘米到0.980克/立方厘米范围内、在0.890克/立方厘米到0.970克/立方厘米范围内或甚至在0.900克/立方厘米到0.960克/立方厘米范围内的密度。
在一些实施例中，聚乙烯聚合物或聚乙烯聚合物的共混物可具有在0.01dg/min到10.0dg/min、0.05dg/min到5.0dg/min或甚至0.1dg/min到4.0dg/min范围内的熔融指数I2.16。
在一些实施例中，聚乙烯聚合物或聚乙烯聚合物的共混物可具有从1到15、从2到12或甚至从5和10的I10/I2.16分布。
在一个实施例中，第一层和任选的第三层可包括乙烯和选自由C3-C20α-烯烃组成的群组的至少一种共聚单体的至少一种共聚物，其中乙烯共聚物具有在0.900克/立方厘米到0.960克/立方厘米范围内的密度和在0.1分克/分钟到4.0分克/分钟范围内的熔融指数I2.16，其中熔融指数I2.16根据ASTM D-1238(条件190℃和2.16kg负荷)测量并且密度根据ASTM D-792测量。
包括聚乙烯聚合物的第一层和任选的第三层可基于多种因素而具有一种或多种特性，如期望的物理和化学耐久性以有助于当多层膜接触矿石提取溶液时至少在开采的矿石提取阶段期间维持多层膜的完整性，可加工性、成本等。
在一些实施例中，第一层和任选的第三层可具有在20微米到400微米、50微米到300或甚至70微米到150微米范围内的厚度。
在一些实施例中，如本文所描述的第一层和任选的第三层可具有在50克到1500克范围内的落镖冲击(DDI)值。在一些实施例中，如本文所描述的第一层和任选的第三层可具有在100克到1200克或甚至200克到800克范围内的DDI值。
在一些实施例中，如本文所描述的第一层和任选的第三层可具有在0.1J/cm3到15J/cm3范围内的抗穿刺性值。在一些实施例中，如本文所描述的第一层和任选的第三层可具有在0.5J/cm3到12J/cm3或甚至1J到10J范围内的突起抗穿刺性值。
在一些实施例中，如本文所描述的第一层和任选的第三层可具有在0.01J到15.0J范围内的断裂能值。在一些实施例中，如本文所描述的第一层和任选的第三层可具有在0.1J到10.0J或甚至0.5J到8J范围内的断裂能值。
在一些实施例中，如本文所描述的第一层和任选的第三层可具有在10g到5000g范围内的埃尔曼多夫撕裂强度，MD值。在一些实施例中，包括如本文所描述的聚乙烯聚合物的层可具有在50g到3000g、100g到2500g或甚至1500g到2500g范围内的埃尔曼多夫撕裂强度，MD值。
在一些实施例中，如本文所描述的第一层和任选的第三层可具有在10g到5000g范围内的埃尔曼多夫撕裂强度，CD值。在一些实施例中，如本文所描述的第一层和任选的第三层可具有在50g到3000g、100g到2500g或甚至1500g到2500g范围内的埃尔曼多夫撕裂强度，CD值。
第一层和任选的第三层可不溶于水。举例来说，当第二层可溶于水时，第一层和任选的第三层可不溶于水。在一些实施例中，第一层和任选的第三层在20℃到100℃的温度下可不溶于水。
在本文公开的实施例中，第一层和任选的第三层具有贯通层的一个或多个开口(也称为“穿孔”)以暴露第二层。参照图2和图3示出这类开口的实例。如图2中所示，第一层210包括贯通第一层210的开口215并且任选的第三层230包括贯通任选的第三层230的开口225。开口215和开口225使第二层220暴露。
虽然第一层210和任选的第三层230中的每一个包括聚乙烯并且不溶于水，但第一层210和任选的第三层230可独立配制和构建以具有不同化学和/或物理特性，包括开口215和开口225的大小和构形。
开口(即，孔)大小、形状等可基于多种因素中的一种或多种而选择，如期望物理耐久性以有助于当多层膜接触矿石提取溶液时至少在开采的矿石提取阶段期间维持多层膜的完整性；在待开采的立体矿石中的矿石材料(例如，“石头”)碎片的大小或直径；在制造开口中的处理考虑因素；废料产生的量等。
包括开口的第一层和任选的第三层的一个实施例示出为图3中的膜300并且描述如下。
在一些实施例中，如本文所描述的第一层和任选的第三层可包括具有任何期望形状的开口，如圆形、正方形、椭圆形等和其组合。在图3中示出的示例性实施例中，开口310为圆形形状。
在一些实施例中，如本文所描述的第一层和任选的第三层可包括直径在0.1cm到10cm、0.5cm到5cm或甚至0.5cm到3cm范围内的开口。在图3中示出的示例性实施例中，开口310具有约1.5cm的直径。
在一些实施例中，如本文所描述的第一层和任选的第三层可包括开口面积在0.01cm2到79cm2、0.2cm2到20cm2或甚至0.2cm2到7cm2范围内的开口。在图3中示出的示例性实施例中，开口310具有约1.8cm2的面积。
在一些实施例中，如本文所描述的第一层和任选的第三层可包括具有任何期望开口间距的开口。开口间距是指相邻开口之间的距离。在图3中示出的示例性实施例中，从一个开口310的中心到相邻开口310的中心的距离为约5cm。在一些实施例中，相邻开口的中心之间的距离可在1cm到15cm、2cm到10cm或甚至3cm到8cm范围内。
在一些实施例中，如本文所描述的第一层和任选的第三层可包括具有任何期望开口密度的开口。开口密度是指第一层或任选的第三层的每单位面积完整开口的数量。在图3中示出的示例性实施例中，膜300的开口密度为约0.1个开口/平方厘米。层300的开口密度计算如下：在6.5cm×6.5cm(或42.24cm2)的面积中，存在4个完整开口310，这对应于4个开口/42.24cm2(或约0.1个开口/平方厘米)。在一些实施例中，如本文所描述的第一层和任选的第三层的至少一部分可具有在0.01个开口/平方厘米到2个开口/平方厘米、0.05个开口/平方厘米到1.0个开口/平方厘米或甚至0.05个开口/平方厘米到0.5个开口/平方厘米范围内的开口密度。
第二层
第二层可以多层膜的一个或多个层的形式存在。第二层可包括一种或多种水溶性聚合物，使得第二层在第一温度下不溶于水，而在第二温度下可溶于水。如本文所使用，关于第二层“不溶于”水和“可溶于”水的含义在下文中描述。举例来说，在给定温度下“不溶于”水的第二层意指第二层可配制为在金属提取方法的金属提取阶段期间在金属提取溶液将接触第二层的温度下不溶于水，使得金属提取溶液不溶解第二层的任何部分到不当的程度并且允许金属提取溶液渗透通过多层膜。金属提取溶液(也称为浸滤剂溶液)的实例包括在大于约10.5的pH和约25℃到30℃的温度下的氰化钠水溶液。在金属提取阶段期间，金属提取溶液可沿多层膜的顶表面流动到与多层膜的顶表面流体连通的收集系统中。在给定温度下“可溶于”水的第二层意指第二层可配制为在金属提取方法的矿石洗涤阶段期间在水性洗涤溶液(例如，热水)将接触第二层的温度下可溶于水，使得洗涤液体可溶解水溶性第二层的至少一部分并且以适当的流动速率流过多层膜以便洗涤在多层膜下方的矿石。如在开采方法期间所使用的第二(水溶性)层进一步参照下图4论述。
一种或多种水溶性聚合物可经选择相比于聚合物可溶于水的温度，在相对较低温度下为不可溶的。聚合物选择为不溶于水的温度可取决于多种因素，包括金属矿石的环境温度、当金属提取溶液接触在一定体积金属矿石下方的多层膜时金属提取溶液的温度、当矿石洗涤液体接触在一定体积的矿石下方的多层膜时矿石洗涤液体的温度、这些的组合等。
在一些实施例中，本文所描述的多层膜的第二层可包括一种或多种水溶性聚合物，使得第二层在低于20℃的温度下不溶于水，而在20℃或更高的温度下可溶于水。在一些实施例中，本文所描述的多层膜的第二层可包括一种或多种水溶性聚合物，使得第二层在50℃或更小温度下不溶于水，而在大于50℃的温度下可溶于水。在一些实施例中，本文所描述的多层膜的第二层可包括一种或多种水溶性聚合物，使得第二层在小于60℃的温度下不溶于水，而在60℃或更高的温度下可溶于水。在一些实施例中，本文所描述的多层膜的第二层可包括一种或多种水溶性聚合物，使得第二层在低于20℃的温度下不溶于水，而在20℃到90℃范围内的温度下可溶于水。具有一定溶解度范围的聚合物的共混物可用于第二层中，使得第二层在给定温度下具有适当的溶解度。
示例性水溶性聚合物包括聚乙烯醇(PVOH)、聚乙酸乙烯酯(PVA)、聚丙烯基酰胺和其共混物。
示例性水溶性树脂可以商品名 LP TC 251树脂、 LP TC661树脂和 LP TC 161树脂购自印第安纳州波蒂奇的MonoSol有限公司(MonoSol，LLC，Portage，IN)。
示例性第二层为可以商品名 M1030膜购自印第安纳州波蒂奇的MonoSol有限公司。
第二层可具有基于多种因素(如在给定温度下的溶解度、第二层将用于的环境、可加工性、成本等)的厚度。在一些实施例中，第二层可具有在10微米到300微米、20微米到60微米或甚至30微米到50微米范围内的厚度。
在一些实施例中，如本文所描述的第二层可具有在200克到1500克范围内的落镖冲击(DDI)值。在一些实施例中，如本文所描述的第二层可具有在700克到1200克或甚至800克到1100克范围内的DDI值。
在一些实施例中，如本文所描述的第二层可具有在0.5J/cm3到20J/cm3范围内的抗穿刺性值。在一些实施例中，如本文所描述的第二层可具有在1J/cm3到15J/cm3或甚至5J/cm3到10J/cm3范围内的抗穿刺性值。
在一些实施例中，如本文所描述的第二层可具有在0.01J到15.0J范围内的断裂能值。在一些实施例中，如本文所描述的第二层可具有在0.5J到10.0J或甚至1.0J到5.0J范围内的断裂能值。
在一些实施例中，如本文所描述的第二层可具有在100g到1500g范围内的埃尔曼多夫撕裂强度，MD值。在一些实施例中，如本文所描述的第二层可具有在300g到1200g或甚至500g到1000g范围内的埃尔曼多夫撕裂强度，MD值。
在一些实施例中，如本文所描述的第二层可具有在100g到1500g范围内的埃尔曼多夫撕裂强度，CD值。在一些实施例中，如本文所描述的第二层可具有在300g到1200g或甚至500g到1000g范围内的埃尔曼多夫撕裂强度，CD值。
本文所描述的多层膜可使用包括流延膜技术和/或吹塑膜技术的多种技术制造。制造多层吹塑膜的方法描述于美国专利第6,521,338号(Maka)中，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。制造流延膜的方法描述于美国专利第7,847,029号(Butler等人)中，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。在一些实施例中，第一层、第二层和任选的第三层可单独地形成，并且然后置于彼此的顶部以形成多层膜结构。举例来说，第一层和任选的第三层可通过吹塑膜技术形成，并且然后可使用模切设备将多个开口形成到第一层和任选的第三层中。第二层可使用流延技术形成。第一层可置于第二层的顶部上。任选地，第二层可置于第三层的顶部上以形成图2中示出的“夹层”结构。当组合第一层与第二层(和任选的第三层)时，不必使用加热、粘合剂等。
在一些实施例中，多层膜可具有在20微米到1000微米、50微米到500微米或甚至100微米到400范围内的厚度。
用途
在本文实施例中公开的多层膜可用于开采方法中如使用金属提取溶液从金属矿石提取贵金属。这类方法的实例参考图2和图4描述。
如图4中所示，第一体积金矿石420定位在阻挡膜405上方，并且包括收集管道410的液体收集系统在联接点411处联接到阻挡膜405。第一体积金矿石420包括具有约一英寸直径的矿石。第一体积金矿石420可包括彼此紧邻堆叠的约84个“单元”。每个单元可为约80米长，60米宽和约10米高。在一些实施例中，阻挡膜405可为2mm厚高密度聚乙烯膜，其为不可生物降解的且不可渗透空气和水分(阻挡膜405也可称为土工膜)。合适的阻挡膜的实例描述于美国专利第8,679,602号(Michie，Jr等人)中，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。
为了从第一体积金矿石420提取贵金属如金，金提取溶液可从定位在第一体积金矿石420上方的一个或多个冲洗管道450分配，使得金提取溶液可流过第一体积金矿石420并且与矿石中的金反应，从而用金提取溶液溶解并且经由重力运送到第一体积金矿石420的底部。示例性金提取溶液包括包括氰化钠(约0.05％)且具有约25℃到30℃的温度和大于约10.5的pH的水溶液。包括溶解的金的金提取溶液可使用收集管道410收集。
当从第一体积金矿石420提取金完成时，多层膜200可为定位在第一体积金矿石420的顶部上。收集管道410和第二体积金矿石430可定位在多层膜200的上方。冲洗管道450可重新定位在第二体积金矿石430的上方并且对第一体积金矿石420执行的金提取方法可重复用于第二体积金矿石430。在金提取溶液经由重力流过第二体积金矿石430时，额外金提取溶液可用于从第二体积金矿石430提取金。金提取溶液处于低于多层膜200中的第二层220的水溶性温度的温度下，使得金提取溶液不渗透通过多层膜200，而是由定位在多层膜200上方的收集管道410收集。有利地，并且不受理论束缚的情况下，认为，因为金提取溶液仅必须流过第二体积金矿石430，所以相比于如果溶液还必须流过第一体积金矿石420，从第二体积金矿石430收集提取溶液所花费的时间可减少。另外，在当氰化钠溶液用作金属提取溶液的情形下，认为提取产量可增加，因为可避免氰化钠与第一体积金矿石420中的硫的优先反应。进一步认为，提取产量也可增加，因为避免在第一体积金矿石420中保留一部分的金属提取溶液。
当从第二体积金矿石430提取金完成时，多层膜200可定位在第二体积金矿石430的顶部上。收集管道410和第三体积金矿石440可定位在多层膜200的上方。冲洗管道450可重新定位在第三体积金矿石440的上方并且对第二体积金矿石430执行的金提取方法可重复用于第三体积金矿石440。在金提取溶液经由重力流过第三体积金矿石440时，额外金提取溶液可用于从第三体积金矿石440提取金。金提取溶液处于低于多层膜200中的第二层220的水溶性温度的温度下，使得金提取溶液不渗透通过多层膜200，而是由定位在多层膜200上方的收集管道410收集。
第一体积金矿石420、第二体积金矿石430和第三体积金矿石430中的每一个的提取产量可大致相同，因为在不受理论束缚的情况下，认为氰化钠与硫的优先反应仅限于一体积的金矿石。另外，提取产量可大致相同，因为在不受理论束缚的情况下，认为矿石材料对水溶液的任何保留仅限于一体积的金矿石。
当从第三体积金矿石440提取金完成时，第一体积金矿石420、第二体积金矿石430和第三体积金矿石440中的每一个可用具有20℃或更高的温度的水性液体(例如，水)洗涤。水性液体可从定位在第三体积金矿石440上方冲洗管道450分配，使得水性液体可流过并洗涤第三体积金矿石440，并且使得水性液体可接触在第二体积金矿石430和第三体积金矿石440之间的多层膜200。水性液体可在一定温度下分配，使得当水性液体接触第二层220时，水性液体的温度处于或高于第二层220溶解在水中的温度。水性液体可通过开口215接触第二层220，以溶解第二层220的至少暴露的部分，使得水性液体可经由开口215和开口225穿过多层膜200并且流过并洗涤第二体积金矿石430。然后水性液体通过在第一体积金矿石420和第二体积的金矿石430之间的多层膜200中的开口215接触第二层220。水性液体可溶解层220的至少暴露的部分，使得水性液体可经由开口215和开口225穿过多层膜200并且流过并洗涤第一体积金矿石420。水性液体不渗透阻挡膜405，而是收集在收集管道410中。
在一些实施例中，可期望使在第一层210中的开口215中的至少一个与在第三层230中的开口225中的至少一个至少部分重叠以有助于促进水性洗涤液体流动通过多层膜200。如上所述，第一层可置于第二层220的顶部上并且第二层可置于第三层的顶部上。在一些实施例中，在第二层220溶解之后，水性洗涤液体的至少一部分可在第一层210和第三层230之间流动。
有利地，多层膜如200可具有化学和机械特性以耐受在开采环境中恶劣的条件，同时具有期望的水溶性特性，使得当期望时水性液体可流过多层膜。
不可渗透金属提取溶液的多层膜可被提供在第一体积金属矿石和第二体积金属矿石之间，使得在流过在多层膜上方的第二体积金属矿石之后金属提取溶液可被收集。在不受理论束缚的情况下，认为相比于如果金属提取溶液必须穿越在多层膜下方的第一体积金属矿石，这类方法可减少洗脱时间。另外，认为提取产量可增加，因为可避免由于第一体积金属矿石在多层膜下方而对硫的优先选择和保留。最后，认为，如果根据本文所描述的一个或多个实施例的这类多层膜被提供在大致相同高度的每个体积的金属矿石之间，那么对于每个体积的金属矿石可实现相同金提取产量，因为对硫的优先选择可仅限于一体积的金属矿石并且被金属矿石保留也可限于一体积的金属矿石。
因此，如上文所描述如果这类多层膜定位于两个体积的金属矿石之间，那么存在期望，即在金属提取方法期间这类多层膜不可渗透金属提取溶液然而可渗透温度为20℃或更大的水性液体(其在金属提取方法完成之后被分配)，使得水性液体可流过多层膜并且洗涤在多层膜下方的所有一个或多个体积的金属矿石。
现将进一步在下文说明性实例中描述多层膜的实施例。
实例1
对于实例1，可以商品名 M1030购自印第安纳州波蒂奇的MonoSol有限公司的聚乙烯醇(PVOH)膜用作水溶性层。另外，聚乙烯(PE)膜由可以商品名DOWLEXTM 2050B和DOWLEXTM TG 2085B购自陶氏化学公司的树脂制造。聚乙烯膜评估为用于多层膜的机械特性增强剂。下表1单独地示出膜的机械特性。
表1：研发中所涉及的每种膜的机械特性。
用置于两层聚乙烯膜之间的水溶性PVOH层形成多层膜(即，PE/PVOH/PE)。下表2表明，相比于单独的PVOH膜，这种“夹层”概念具有改进的机械特性。
表2：PE/PVOH/PE膜的机械特性
因为期望在金属提取阶段期间多层膜保持“固态”，使得金属提取溶液不渗透多层膜，所以通过使PVOH膜与金属提取溶液(即，包括氰化钠(约0.05％)且具有9的pH和约23℃温度的水溶液)接触20天来评估PVOH膜。在所述时段之后，分析PVOH膜。PVOH膜保持固态并且未观察到穿孔。此外，也分析了暴露的PVOH膜的机械特性。表3示出PVOH膜(在暴露于水溶液之前和之后)的机械特性评估的结果。
表3：在23℃下暴露于金属提取溶液持续20天之前和之后的PVOH膜的机械特性。
如从表3可看出，虽然PVOH理想地保持固态，使得金属提取溶液可不渗透通过PVOH膜，但是在暴露于水溶液之后PVOH膜的机械特性可降低至不当程度，这支持PE膜结合PVOH膜的使用以形成多层膜并且在金属提取阶段期间在PVOH膜接触金属提取溶液时维持PVOH膜的机械特性。举例来说，包括PE膜可防止PVOH膜撕裂。
实例2
膜由100％PVOH树脂制造，所述树脂可以商品名Kuraray TC 661狗子德克萨斯州休斯顿的可乐丽美国公司(Kuraray America Inc.，Houston，TX)。通过将一堆石头置于PVOH膜上并且使PVOH膜与热水(90℃)接触来评估PVOH膜的水溶性。以内眼观察到，热水溶解PVOH膜的至少一部分，从而指示这类PVOH膜将为用于本文所描述的多层膜中的第二层(例如，在图2中的第二层220)的良好候选物。
实例3
膜由50％PVOH树脂(可以商品名Kuraray TC 661购自德克萨斯州休斯顿的可乐丽美国公司)和50％聚乙烯树脂(可以商品名DOWLEXTM TG2085B购自陶氏化学公司(密歇根州米德兰))制造。通过将一堆石头置于膜上并且使膜与热水(90℃)接触来评估膜的水溶性。以肉眼观察到，热水不溶解膜的任何部分。
Claims (13)
1.一种包含至少第一层和第二层的多层膜，其中所述第一层包含至少一种聚乙烯聚合物，其中所述第二层包含至少一种水溶性聚合物，其中所述第二层在低于20℃的温度下不溶于水，其中所述第二层在20℃或更高的温度下可溶于水，并且其中所述第一层具有贯通所述第一层的一个或多个开口以暴露所述第二层。
2.根据权利要求1所述的多层膜，其中所述至少一种聚乙烯聚合物包含乙烯和选自由C3-C20α-烯烃组成的群组的至少一种共聚单体的至少一种共聚物，其中所述乙烯的共聚物具有在0.900克/立方厘米到0.960克/立方厘米范围内的密度和在0.1分克/分钟到4.0分克/分钟范围内的熔融指数12.16，其中熔融指数I2.16是根据ASTM D-1238(条件190℃和2.16kg负荷)测量并且密度是根据ASTM D-792测量。
3.根据权利要求2所述的多层膜，其中所述至少一种共聚物具有在5到10范围内的I10/I2.16值，其中I2.16是根据ASTM D-1238(条件190℃和2.16kg负荷)测量并且I10是根据ASTMD-1238(条件190℃和10kg负荷)测量。
4.根据权利要求1所述的多层膜，其进一步包含至少第三层，其中所述第二层在所述第一层和所述第三层之间，其中所述第三层包含至少一种聚乙烯聚合物并且具有贯通所述第三层的一个或多个开口以暴露所述第二层，其中在所述第一层中的所述开口中的至少一个与在所述第三层中的所述开口中的至少一个至少部分重叠。
5.根据权利要求4所述的多层膜，其中所述第一层具有在20微米到400微米范围内的厚度，所述第二层具有在10微米到300微米范围内的厚度，并且所述第三层具有在20微米到400微米范围内的厚度。
6.根据权利要求4所述的多层膜，其中所述至少一种水溶性聚合物选自由聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯基酰胺和其共混物组成的群组。
7.根据权利要求4所述的多层膜，其中所述第一层和第三层各自具有选自由以下各者组成的群组的特性：在50克到1500克范围内并且根据ASTM 1709测量的落镖冲击值(DartDrop Impact value)，在0.1焦耳/立方厘米到15焦耳/立方厘米范围内并且根据ASTM 5748测量的抗穿刺性值(Puncture Resistance value)，在0.01焦耳到15焦耳范围内并且根据ASTM 5748测量的断裂能值(Energy to Break value)，在10克到5000克范围内并且根据ASTM D1922测量的埃尔曼多夫撕裂强度MD值(ElmendorfTear Strength MD value)，在10克到5000克范围内并且根据ASTM D1922测量的埃尔曼多夫撕裂强度CD值(Elmendorf TearStrength CD value)和其组合。
8.根据权利要求4所述的多层膜，其中所述第二层具有选自由以下各者组成的群组的特性：在200克到1500克范围内并且根据ASTM 1709测量的落镖冲击值，在0.5焦耳/立方厘米到20焦耳/立方厘米范围内并且根据ASTM 5748测量的抗穿刺性值，在0.01焦耳到15焦耳范围内并且根据ASTM 5748测量的断裂能值，在100克到1500克范围内并且根据ASTM D1922测量的埃尔曼多夫撕裂强度MD值，在100克到1500克范围内并且根据ASTM D1922测量的埃尔曼多夫撕裂强度CD值和其组合。
9.根据权利要求4所述的多层膜，其中所述第一层具有多个开口并且每个开口具有在0.1cm2到10cm2范围内的开口面积，并且其中所述第三层具有多个开口，每个开口具有在0.1cm2到10cm2范围内的开口面积。
10.根据权利要求9所述的多层膜，其中在所述第一层中的相邻开口的中心之间的距离在2cm到10cm范围内并且在所述第三层中的相邻开口的中心之间的距离在2cm到10cm范围内。
11.根据权利要求9所述的多层膜，其中所述第一层的至少一部分具有在0.01个开口/平方厘米到2个开口/平方厘米范围内的开口密度并且所述第三层的至少一部分具有0.01个开口/平方厘米到2个开口/平方厘米范围内的开口密度。
12.一种从金属矿石提取金属的方法，所述方法包含：
提供阻挡膜；
将第一体积的金属矿石定位在所述阻挡膜上方；
将多层膜定位在所述第一体积的金属矿石上方，其中所述多层膜包含至少第一层和第二层，其中所述第一层包含至少一种聚乙烯聚合物，其中所述第二层包含至少一种水溶性聚合物，其中所述第二层在低于20℃的温度下不溶于水，其中所述第二层在20℃或更高的温度下可溶于水，并且其中所述第一层具有贯通所述第一层的一个或多个开口以暴露所述第二层；
将第二体积的金属矿石定位在所述多层膜上方；以及
将金属提取溶液分配到所述第二体积的金属矿石上，使得所述金属提取可接触所述第二体积的金属矿石的至少一部分以从所述金属矿石提取金属，其中所述溶液的至少一部分流过所述第二体积的金属矿石并且与所述排放系统流体连通。
13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包含，在分配所述金属提取溶液之后，分配具有20℃或更高的温度的水性液体，使得所述第二层的至少一部分溶解并且准许所述水溶液经由在所述第一层中的所述一个或多个开口流过所述多层膜。
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