CN113277606A

CN113277606A - 提高的用于使稠细粒尾矿脱水的技术

Info

Publication number: CN113277606A
Application number: CN202110372542.1A
Authority: CN
Inventors: A.雷文顿; A.桑切斯; T.巴格; O.奥莫托索
Original assignee: Suncor Energy Inc
Current assignee: Suncor Energy Inc
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2021-08-20
Also published as: CA3070623C; AU2013280201B2; CA2820324C; CA2874093A1; ZA201409233B; PL2864446T3; AU2017272207C1; CA2874099A1; CA2874099C; CA2874093C; AU2017272207A1; CN104520410A; EP2864446A4; EP2864446A1; CN107265600A; CA3070623A1; AU2019271925A1; EP2864446B1; CN107265600B; US20150176893A1

Abstract

本发明涉及提高的用于使稠细粒尾矿脱水的技术。用于脱水稠细粒尾矿的技术可以包括一个或多个预处理步骤，例如在絮凝之前进行预剪切以降低屈服应力，将烃去除至低于阈值以改进絮凝和脱水，基于粘土投配絮凝剂，和提供稠细粒尾矿关于粗粒度和细粒度和/或化学(如二价阳离子含量)方面的某些性质。例如，基于稠细粒尾矿的性质，预处理可带来多个优点，如降低了对絮凝剂剂量的要求，改进了絮凝剂在稠细粒尾矿中的分散性和/或增强了脱水。可以实施所述预处理中的一种或多种。

Description

提高的用于使稠细粒尾矿脱水的技术

本申请是申请号为：201710499239.1、申请日为2013年6月21日、发明名称为“提高的用于使稠细粒尾矿脱水的技术”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及脱水稠细粒尾矿(thick fine tailings)的领域。

发明背景

通常将得自采矿作业(如油砂开采)的尾矿放置在专门处理池中，以进行沉降。

在尾矿池中细固体从水中沉降是相对慢的过程。已开发了某些技术用于脱水细粒尾矿。细粒尾矿的脱水可以包括使细粒尾矿与絮凝剂接触，然后使絮凝的细粒尾矿沉积在沉积区域中，在沉积区域中沉积的物质可以释放水，并且最终干燥。在脱水稠细粒尾矿的情况中，存在许多涉及稠细粒尾矿本身的性质的挑战。

发明内容

以下描述了用于提高稠细粒尾矿的脱水的各种技术。

在一些实施方式中，提供了用于处理油砂成熟细粒尾矿(MFT)的方法，包括：

预剪切稀化所述MFT以产生剪切稀化的MFT流体；

将絮凝剂混合到所述剪切稀化的MFT流体中从而产生包含水和絮凝物的混合物；和

将所述混合物脱水以使得水与所述絮凝物分离。

在一些实施方式中，实施所述预剪切稀化以便降低絮凝剂剂量。

在一些实施方式中，实施所述预剪切稀化以便增加水从所述混合物中的释放。

在一些实施方式中，所述方法还包括：监测所述剪切稀化的MFT的粘度或屈服应力；和根据所测量的粘度或屈服应力调节所述絮凝剂的剂量。

在一些实施方式中，所述预剪切稀化至少施加了等同于约360s^-1的剪切速率70分钟的剪切。

在一些实施方式中，所述预剪切稀化至少施加了等同于约400s^-1的剪切速率2小时的剪切。

在一些实施方式中，所述预剪切稀化至少部分地通过至少一个高剪切混合器或超高剪切混合器实施。

在一些实施方式中，所述预剪切稀化至少部分地通过管路混合器(in-linemixer)或罐式混合器或它们的组合实施。

在一些实施方式中，所述预剪切稀化至少部分地通过管线输送所述MFT来实施。

在一些实施方式中，实施所述预剪切稀化，紧接着进行将所述絮凝剂混合进入所述剪切稀化的MFT的步骤。

在一些实施方式中，所述预剪切稀化足以使所述MFT的屈服应力降低至低于约20Pa。在一些实施方式中，所述预剪切稀化足以使所述MFT的屈服应力降低至低于约10Pa。在一些实施方式中，所述预剪切稀化足以使所述MFT的屈服应力降低至低于约5Pa。在一些实施方式中，所述预剪切稀化足以使所述MFT的屈服应力降低至低于约2Pa。

在一些实施方式中，所述预剪切稀化足以使所述MFT的屈服应力降低至少50％。在一些实施方式中，所述预剪切稀化足以使所述MFT的屈服应力降低至少70％。在一些实施方式中，所述预剪切稀化足以使所述MFT的屈服应力降低至少90％。

在一些实施方式中，所述方法还包括从尾矿池中回收所述MFT。

在一些实施方式中，所述脱水的步骤包括使所述混合物在沉积地点处沉积。

在一些实施方式中，所述脱水的步骤包括使所述混合物经受稠化和/或过滤。

在一些实施方式中，提供了用于处理油砂成熟细粒尾矿(MFT)的系统，包括：

用于从尾矿池中回收MFT的回收组件；

用于提供MFT流体流的流体输送组件；

用于剪切稀化所述MFT流体流以产生剪切稀化的MFT流体的预剪切设备；

用于将絮凝剂混合到所述剪切稀化的MFT流体中从而产生混合物的混合器；和

用于接收所述混合物和使水与絮凝的尾矿固体分离的脱水单元。

在一些实施方式中，设置和操作所述预剪切设备以使得能够实现足以降低絮凝剂剂量的剪切稀化。

在一些实施方式中，设置和操作所述预剪切设备以使得能够实现足以增加水从所述混合物中的释放的剪切稀化。

在一些实施方式中，所述系统还包括：用于监测所述剪切稀化的MFT的粘度或屈服应力的监测设备；和用于根据所测量的粘度或屈服应力调节所述絮凝剂剂量的控制器。

在一些实施方式中，所述预剪切设备包括至少一个高剪切混合器或至少一个超高剪切混合器。

在一些实施方式中，所述预剪切设备包括至少一个管路混合器或至少一个罐式混合器或它们的组合。

在一些实施方式中，所述脱水单元包括用于接收所述混合物、容许形成絮凝的尾矿沉积物和从所述絮凝的尾矿沉积物中释放水的沉积地点。

在一些实施方式中，提供了用于处理具有至少2Pa的屈服应力和触变行为的细粒尾矿的方法，包括：

预剪切稀化所述细粒尾矿以产生剪切稀化的尾矿流体；

将絮凝剂混合进入所述剪切稀化的尾矿流体从而产生包含水和絮凝物的混合物；和

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

在一些实施方式中，所述细粒尾矿包括成熟细粒尾矿(MFT)。

在一些实施方式中，所述细粒尾矿包括油砂MFT。

在一些实施方式中，所述细粒尾矿包括得自油砂提取操作的尾矿。

在一些实施方式中，所述细粒尾矿包括稠细粒尾矿。

在一些实施方式中，所述脱水步骤包括使所述混合物在沉积地点处沉积和使所述混合物释放水和干燥。

在一些实施方式中，提供了在使稠细粒尾矿絮凝和脱水中降低絮凝剂剂量的方法，包括在所述细粒尾矿与所述絮凝剂混合之前对所述细粒尾矿施加足够的剪切稀化以降低剂量。

在一些实施方式中，提供了增加水从絮凝的稠细粒尾矿中的释放的方法，包括在所述细粒尾矿与所述絮凝剂混合之前对所述稠细粒尾矿施加足够的剪切稀化以增加水释放。

所述方法可以包括如在本申请所讨论的其它实施方式中所述的一个或多个特征。

在一些实施方式中，提供了用于处理稠细粒尾矿的方法，其包括：

预剪切稀化所述稠细粒尾矿以产生剪切稀化的稠细粒尾矿流体；

将絮凝剂混合到所述剪切稀化的稠细粒尾矿流体中从而产生包含水和絮凝物的混合物；和

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

在一些实施方式中，所述方法还包括：监测所述剪切稀化的稠细粒尾矿流体的粘度或屈服应力；和根据所测量的粘度或屈服应力调节所述絮凝剂的剂量。

在一些实施方式中，所述预剪切稀化至少部分地通过管路混合器或罐式混合器或它们的组合实施。

在一些实施方式中，所述预剪切稀化至少部分地通过管线输送所述稠细粒尾矿来实施。

在一些实施方式中，实施所述预剪切稀化，紧接着进行将所述絮凝剂混合到所述剪切稀化的稠细粒尾矿中的步骤。

在一些实施方式中，所述预剪切稀化足以使所述稠细粒尾矿的屈服应力降低至低于约20Pa。在一些实施方式中，所述预剪切稀化足以使所述稠细粒尾矿的屈服应力降低至低于约10Pa。在一些实施方式中，所述预剪切稀化足以使所述稠细粒尾矿的屈服应力降低至低于约5Pa。在一些实施方式中，所述预剪切稀化足以使所述稠细粒尾矿的屈服应力降低至低于约2Pa。

在一些实施方式中，所述预剪切稀化足以使所述稠细粒尾矿的屈服应力降低至少50％。在一些实施方式中，所述预剪切稀化足以使所述稠细粒尾矿的屈服应力降低至少70％。在一些实施方式中，所述预剪切稀化足以使所述稠细粒尾矿的屈服应力降低至少90％。

在一些实施方式中，所述方法包括从尾矿池中回收所述稠细粒尾矿。

在一些实施方式中，所述脱水的步骤包括使所述混合物在沉积地点处沉积。在一些实施方式中，所述脱水的步骤包括使所述混合物经受稠化和/或过滤。

在一些实施方式中，提供了用于处理稠细粒尾矿的系统，包括：

用于从尾矿池中回收稠细粒尾矿的回收组件；

用于提供稠细粒尾矿流体流的流体输送组件；

用于剪切稀化所述稠细粒尾矿流体流以产生剪切稀化的流体的预剪切设备；

用于将絮凝剂混合到所述剪切稀化的流体中从而产生包含水和絮凝物的混合物的混合器；和

在一些实施方式中，所述系统还具有用于监测所述剪切稀化的稠细粒尾矿流体的粘度或屈服应力的监测设备；和用于根据所测量的粘度或屈服应力调节所述絮凝剂剂量的控制器。

稀化所述MFT以产生具有降低的屈服应力的稀化的MFT流体；

将絮凝剂混合到所述稀化的MFT流体中从而产生包含水和絮凝物的混合物；和

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

在一些实施方式中，所述稀化包括机械剪切所述MFT。

在一些实施方式中，所述稀化包括将化学添加剂引入到所述MFT中。

在一些实施方式中，所述稀化包括减少或除去在所述MFT中的游离二价阳离子。在一些实施方式中，所述二价阳离子包括钙离子。在一些实施方式中，所述稀化包括增加与所述MFT中的粘土片缔合的钙阳离子。

在一些实施方式中，所述方法还包括将一定量的钙阳离子添加到所述MFT中并且提供足够的时间使所述钙阳离子与MFT中的粘土片缔合。

在一些实施方式中，所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂。在一些实施方式中，所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂的钠盐。在一些实施方式中，所述絮凝剂包括30％的阴离子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钠聚合物絮凝剂。

在一些实施方式中，所述方法包括从尾矿池中回收所述MFT。

在一些实施方式中，提供了用于处理稠细粒尾矿的方法，包括：

稀化所述稠细粒尾矿以产生具有降低的屈服应力的稀化的流体；

将絮凝剂混合到所述稀化的流体中从而产生包含水和絮凝物的混合物；和

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

将所述MFT控制在沥青含量低于5wt％，基于总固体，以提供低沥青含量的MFT；

混合絮凝剂和所述低沥青含量MFT，以产生包含水和絮凝物的混合物；和

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

在一些实施方式中，控制所述MFT的步骤包括从所述MFT中除去残留的沥青，从而以沥青含量低于5wt％的贫沥青MFT的形式提供低沥青含量的MFT，基于总固体。

在一些实施方式中，所述除去残留的沥青的步骤包括进行浮选。

在一些实施方式中，所述除去残留的沥青的步骤还包括：预剪切所述MFT以产生具有降低的屈服应力的预剪切MFT；和使所述预剪切的MFT经受分离阶段以从所述MFT中除去沥青。

在一些实施方式中，所述分离阶段包括：将所述预剪切的MFT供给到分离容器中；回收富含沥青的溢流；和将所述贫沥青MFT作为底流移出。

在一些实施方式中，所述控制MFT的步骤包括选择所述待处理的MFT具有低于5wt％的沥青含量，基于总固体。

在一些实施方式中，实施所述控制MFT的步骤，以使得对于粘土与水之比(CWR)为至少0.4的MFT而言所述沥青含量低于2wt％，基于总固体，或者对于CWR为0.2-0.35的MFT而言所述沥青含量低于4wt％，基于总固体。

在一些实施方式中，所述方法还包括监测在所述MFT中的沥青含量和CWR；和基于所测量的沥青含量和CWR调节对所述沥青含量的控制。

在一些实施方式中，实施所述控制MFT的步骤，以使得所述MFT的沥青含量低于阈值，从而能够实现水净释放率(NWR)为至少15％。

在一些实施方式中，提供了用于增加水从絮凝的稠细粒尾矿中释放的方法，包括在混合絮凝剂与所述稠细粒尾矿和使所述絮凝的稠细粒尾矿经受脱水之前，降低在所述稠细粒尾矿中的沥青含量。

在一些实施方式中，提供了用于处理包含烃的稠细粒尾矿的方法，包括：

从所述稠细粒尾矿中除去一定量的烃，以提供烃含量低于5wt％的贫烃尾矿，基于总固体；

将絮凝剂混合到所述贫烃尾矿中，以产生包含水和絮凝物的混合物；和

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

在一些实施方式中，所述烃包含重烃。在一些实施方式中，所述烃包含沥青。

在一些实施方式中，所述除去烃的步骤包括进行浮选。

在一些实施方式中，所述除去烃的步骤包括：预剪切所述稠细粒尾矿，以产生具有降低的屈服应力的预剪切细粒尾矿；和使所述预剪切细粒尾矿经受分离阶段，以从所述细粒尾矿中除去烃。

在一些实施方式中，所述分离阶段包括：将所述预剪切的细粒尾矿供给到分离容器中；回收富含烃的溢流；和将所述贫烃细粒尾矿作为底流移出。

在一些实施方式中，实施所述除去烃的步骤，以使得对于CWR为至少0.4的稠细粒尾矿而言所述烃含量低于2wt％，基于总固体，或者对于CWR为0.2-0.35的稠细粒尾矿而言所述烃含量低于4wt％，基于总固体。

在一些实施方式中，所述方法包括监测在所述稠细粒尾矿中的烃含量和CWR；和基于所测量的烃含量和CWR调节对烃含量的控制。

在一些实施方式中，所述稠细粒尾矿的烃含量低于使得水净释放率(NWR)为至少15％的阈值。

在一些实施方式中，提供了用于增加水从絮凝的稠细粒尾矿中释放的方法，包括在混合絮凝剂与所述细粒尾矿和使所述絮凝的稠细粒尾矿经受脱水之前，降低在所述细粒尾矿中的烃含量。

测定所述MFT的粘土含量；

根据所述MFT的粘土含量投配絮凝剂并且混合所述絮凝剂和所述MFT，以产生混合物；和

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

在一些实施方式中，所述粘土含量为高于80％，基于总固体。

在一些实施方式中，所述MFT具有0.2-0.4的粘土与水之比(CWR)和低于1的砂与细粒之比(SFR)。

在一些实施方式中，所述测定MFT的粘土含量的步骤包括进行亚甲基蓝测试或使用基于所述MFT的粘度测量的估计值。

在一些实施方式中，所述方法还包括在所述测定粘土含量的步骤之前预剪切所述MFT，以产生预剪切的MFT。

在一些实施方式中，所述测定MFT的粘土含量的步骤包括使用基于所述预剪切的MFT的粘度测量的估计值。

在一些实施方式中，所述方法包括根据所测定的粘土含量调节絮凝剂的投配剂量。

测定所述稠细粒尾矿的粘土含量；

根据所述稠细粒尾矿的粘土含量投配絮凝剂并且将所述絮凝剂混合到所述稠细粒尾矿中，以产生包含水和絮凝物的混合物；和

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

在一些实施方式中，所述稠细粒尾矿具有0.2-0.4的粘土与水之比(CWR)和低于1的砂与细粒之比(SFR)。

在一些实施方式中，所述测定稠细粒尾矿的粘土含量的步骤包括进行亚甲基蓝测试或使用基于所述稠细粒尾矿的粘度测量的估计值。

在一些实施方式中，所述方法还包括在测定粘土含量的步骤之前预剪切所述稠细粒尾矿，以产生预剪切的细粒尾矿。

在一些实施方式中，所述测定稠细粒尾矿的粘土含量的步骤包括使用基于所述预剪切的稠细粒尾矿的粘度测量的估计值。

在一些实施方式中，所述方法还包括根据所测定的粘土含量调节絮凝剂的投配剂量。

提供所述稠细粒尾矿的砂与细粒之比(SFR)低于1；

将絮凝剂混合到所述稠细粒尾矿中，以产生混合物；和

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

在一些实施方式中，所述方法包括提供低于0.5的稠细粒尾矿的砂与细粒之比(SFR)。

在一些实施方式中，所述方法包括提供0.2-0.4的稠细粒尾矿的粘土与水之比(CWR)。

在一些实施方式中，所述方法包括将混凝剂添加到稠细粒尾矿中以降低SFR。

在一些实施方式中，所述稠细粒尾矿包括成熟细粒尾矿(MFT)。在一些实施方式中，所述稠细粒尾矿包括得自油砂提取操作的尾矿。

将砂和钙共同添加到所述稠细粒尾矿中；

将絮凝剂混合到所述稠细粒尾矿中，以产生混合物；和

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

在一些实施方式中，所述共同添加砂和钙的步骤包括同时添加砂和钙。

在一些实施方式中，所述共同添加砂和钙的步骤包括在混合所述絮凝剂之前在不同的时间添加砂和钙。

在一些实施方式中，所述砂的添加提供了砂与细粒之比(SFR)为至少0.5的稠细粒尾矿。

在一些实施方式中，所述砂的添加提供了砂与细粒之比(SFR)为0.5至2的稠细粒尾矿。

在一些实施方式中，所述砂的添加提供了砂与细粒之比(SFR)为1至2的稠细粒尾矿。

在一些实施方式中，将每克粘土至少0.006克的钙添加到所述稠细粒尾矿中。

在一些实施方式中，在将所述絮凝剂混合到所述稠细粒尾矿中之前将钙添加到所述稠细粒尾矿中，反应时间为至少12小时。

在一些实施方式中，以石膏形式添加钙。

在一些实施方式中，以含砂的尾矿流的形式添加砂。

在一些实施方式中，提供了增加水从絮凝的稠细粒尾矿中的释放的方法，包括在将絮凝剂混合到所述稠细粒尾矿中和使絮凝的稠细粒尾矿经受脱水之前，提供具有足够的砂和钙含量的稠细粒尾矿。

在一些实施方式中，通过将砂和钙添加到从尾矿池中回收的所述稠细粒尾矿中，来提供砂和钙的含量。

在一些实施方式中，通过从具有所述砂和钙含量的尾矿池中的位置回收所述稠细粒尾矿，来提供砂和钙的含量。

在絮凝之前将钙以一定量添加到所述稠细粒尾矿中并且进行足够的反应时间，以使钙与所述稠细粒尾矿中的粘土片缔合；

将絮凝剂混合到所述稠细粒尾矿中，以产生混合物；和

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

在一些实施方式中，在絮凝之前，将钙以一定量添加到所述稠细粒尾矿中并且进行足够的反应时间，以使释放的水能够比不添加钙时澄清。

在一些实施方式中，在絮凝之前，将钙以一定量添加到所述稠细粒尾矿中并且进行足够的反应时间，以使得能够相较于不添加钙时增加水的释放。

在一些实施方式中，在絮凝之前，将钙以一定量添加到所述稠细粒尾矿中并且进行足够的反应时间，以使得能够相较于不添加钙时降低絮凝剂剂量。

在一些实施方式中，将钙以一定量添加到所述稠细粒尾矿中并且进行足够的反应时间，以最小化在所述稠细粒尾矿的间隙水中的游离钙阳离子。

在一些实施方式中，将钙以一定量添加到所述稠细粒尾矿中并且进行足够的反应时间，以避免所述絮凝剂的沉淀。

在一些实施方式中，钙的添加量为20ppm至2000ppm。在一些实施方式中，钙的添加量为40ppm至1000ppm。在一些实施方式中，钙的添加量为60ppm至500ppm。在一些实施方式中，钙的添加量为100ppm至200ppm。

在一些实施方式中，在絮凝之前添加钙，且进行至少12小时的充足反应时间。在一些实施方式中，在絮凝之前添加钙，且进行至少24小时的充足反应时间。在一些实施方式中，在絮凝之前添加钙，且进行至少2天的充足反应时间。在一些实施方式中，在絮凝之前添加钙，且进行至少2周的充足反应时间。

在一些实施方式中，以石膏形式添加钙。

在一些实施方式中，以具有高于所述稠细粒尾矿的钙水平的尾矿流的形式添加钙。

在一些实施方式中，存在用于处理稠细粒尾矿的方法，其包括：

测绘含有稠细粒尾矿的尾矿池，以识别具有测定的粘土与水之比(CWR)、砂与细粒之比(SFR)、钙含量、重烃或沥青含量、水含量、屈服应力和/或粘土含量的多个池位置；

从所述池位置之一回收稠细粒尾矿，以产生具有测定性质的稠细粒尾矿流；

基于所测定的性质用脱水化学品处理所述稠细粒尾矿流，以产生混合物；和

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

在一些实施方式中，所述方法还包括从池位置回收所述稠细粒尾矿，所述池位置具有的深度使得所述稠细粒尾矿具有0.2-0.4的CWR和低于1的SFR。

在一些实施方式中，所述方法还包括从池位置回收所述稠细粒尾矿，使得所述稠细粒尾矿的烃或沥青含量低于5wt％。

在一些实施方式中，所述方法还包括从池位置回收所述稠细粒尾矿，使得所述稠细粒尾矿的钙含量足以提高释放的水的澄清度和/或增加水的释放。

在一些实施方式中，所述方法还包括从池位置回收所述稠细粒尾矿，以使得所述稠细粒尾矿的屈服应力低于20Pa。

在一些实施方式中，所述方法还包括从池位置回收所述稠细粒尾矿，以使得所述稠细粒尾矿的屈服应力低于15Pa。

在一些实施方式中，所述方法还包括从池位置回收所述稠细粒尾矿，以使得所述稠细粒尾矿的屈服应力低于10Pa。

在一些实施方式中，所述方法还包括从池位置回收所述稠细粒尾矿，以使得所述稠细粒尾矿具有基本上恒定的CWR，并且基于所述CWR投配所述脱水化学品。

在一些实施方式中，所述测绘包括从所述多个池位置获得多个样品，测量所述样品的性质，并且对每一个所述池位置记录所述性质。

在一些实施方式中，所述测绘包括监测供给到所述尾矿池中的新尾矿的组成和流速。

在一些实施方式中，所述测绘包括在三个维度上测定池位置。

在一些实施方式中，所述方法还包括测绘多个尾矿池和在不同的含有稠细粒尾矿的尾矿池中测定池位置。

在一些实施方式中，所述方法还包括将来自不同尾矿池的具有补足性质的稠细粒尾矿共混在一起，以产生共混的稠细粒尾矿混合物，然后用所述脱水化学品处理所述共混的稠细粒尾矿混合物。

在一些实施方式中，所述脱水化学品包括絮凝剂。在一些实施方式中，所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂。在一些实施方式中，所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂的钠盐。在一些实施方式中，所述絮凝剂包括30％的阴离子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钠聚合物絮凝剂。

还应注意到，上述各种特征、步骤和实施方式可以与以上或此处所述的其它特征、步骤和实施方式结合。例如，可以根据所给定的稠细粒尾矿性质选择一种或多种预处理方法。例如，在待处理的稠细粒尾矿具有较高沥青含量(如高于5wt％)的情况下，可以包括沥青去除步骤，而在待处理的稠细粒尾矿的沥青含量低于5wt％的情况下可以选择不实施沥青去除步骤。同样地，在待处理的稠细粒尾矿具有低初始屈服强度(如，低于5Pa至15Pa)的情况下，可以不实施预剪切步骤，然而仍然可以实施它来进一步降低聚合物剂量。在一些方案中，待处理的稠细粒尾矿可以具有一个或多个其中某些所选择的预处理将会有利的特征，因而可以基于稠细粒尾矿的初始分析进行选择。

附图说明

图1是方框图。

图2是尾矿池的透视示意图。

图3是屈服应力与在共混机中的时间的关系图。

图4是屈服应力与粘土与水之比(CWR)的关系图。

图5是基于粘土的剂量与CWR的关系图。

图6是对于预剪切的稠细粒尾矿和未预剪切的稠细粒尾矿，水净释放率(NWR)与基于粘土的剂量的关系图。

图7是NWR与基于粘土的剂量的关系图。

图8是NWR与基于粘土的剂量的关系图。

图9是屈服应力与固体重量百分数(SBW)的关系图。

图10是基于矿物固体的剂量与百分数SBW的关系图。

图11是屈服应力与在320rpm的混合时间的关系图。

图12是屈服应力与基于矿物固体的剂量的关系图。

图13是测试方法的方框图。

图14是基于粘土的剂量与屈服应力的关系图。

图15是对于预剪切样品和未预剪切样品，水净释放率与基于矿物固体的剂量的关系图。

图16是基于粘土的剂量与屈服应力的关系图。

图17是屈服应力与CWR的关系图。

图18是基于粘土的剂量与屈服应力的关系图。

图19是在不同CWR时NWR与沥青含量的关系图。

图20是屈服应力与在混合器中的时间的关系图。

图21是砂与细粒之比(SFR)和CWR与时间的关系图。

图22是基于粘土或矿物固体的絮凝剂剂量与比重的关系图。

图23是屈服应力与CWR的关系图。

图24是NWR与CWR的关系图。

图25是NWR与SFR的关系图。

图26是NWR与SFR的关系图。

图27是池深度与硫酸盐浓度的关系图。

图28是池深度与水化学的关系图。

图29是NWR与CWR的关系图。

图30a和30b是絮凝的油砂MFT的图像。

图31是絮凝的稠细粒尾矿(如油砂MFT)的反应阶段的图。

图32是对于预剪切样品和未预剪切样品，基于粘土或矿物固体的絮凝剂剂量与比重的关系图。

图33是矿物和细粒含量与得自一个脱水装置的取样时间的关系图。

图34是矿物和细粒含量与得自另一脱水装置的取样时间的关系图。

具体实施方式

稠细粒尾矿脱水技术可以包括多个步骤，以用于预处理稠细粒尾矿，通过添加脱水化学品(如聚合物絮凝剂)来化学改性稠细粒尾矿，以及监测或处理稠细粒尾矿的物理和化学性质。

可以使用本申请所述的技术中的一种或多种来处理许多不同类型的尾矿。在一些实施方式中，所述技术可用于“稠细粒尾矿”，其中稠细粒尾矿是得自采矿作业的悬浮体，且主要包括水和细粒。该细粒是具有至多约44微米的多种尺寸的小固体颗粒。稠细粒尾矿具有细粒比例足够高的固体含量，从而使得该细粒倾向于以悬浮的方式保持在水中，且该物质具有慢的固结速率。更具体而言，稠细粒尾矿可以具有小于或等于1的粗颗粒与细粒之比。稠细粒尾矿具有足够高的细粒含量，以使得细粒的絮凝和絮凝物质的调节可以获得两相物质，其中释放的水可以从絮凝物中流过和流出。例如，稠细粒尾矿可以具有10wt％至45wt％的固体含量和至少50wt％的细粒含量(基于全部固体)，从而得到具有相对低的砂或粗固体含量的物质。稠细粒尾矿可以回收自例如尾矿池，且可以包括通常称为“成熟细粒尾矿”(MFT)的物质。

“MFT”指通常在尾矿池中以层形式形成且含有水和提高的细固体含量的尾矿流体，所述细固体显示出相对慢的沉降速率。例如，当将整个尾矿(包括粗固体物质、细固体和水)或稀(thin)细粒尾矿(其包括相对低的细固体含量和高的水含量)供应到尾矿池中时，尾矿通过重力随时间分成不同的层。底层主要是粗粒物质，如砂，顶层主要是水。中间层是相对贫砂的，但仍具有一定量的悬浮在水相中的细固体。该中间层常常被称为MFT。MFT可以由各种不同类型的矿物尾矿形成，所述各种不同类型的矿物尾矿得自不同类型的开采矿石的处理。尽管当得自从提取操作供应的某些整个尾矿时MFT的形成通常要花费一定量的时间(如，在池中于重力沉降条件下1-3年)，应注意到MFT和类似MFT的物质可以依靠尾矿的组成和后提取处理(其可包括在将经处理的尾矿供应到尾矿池之前，进行稠化或可除去一定量粗固体和/水的其它分离步骤)而较快速地形成。

还应注意到，本申请所述的脱水技术的某些方面可适合于不同类型的稠细粒尾矿。例如，可以根据与具体类型的稠细粒尾矿的亲合性来改变和提供脱水化学品(如聚合物絮凝剂)的结构、性质和剂量范围。此外，对于具有某些性质和组成的稠细粒尾矿可以实施某些预处理步骤。例如，可以使含有会干扰絮凝的烃(例如，重烃如沥青)量的稠细粒尾矿经受初始的将烃去除至低于阈值浓度的步骤。在另一实例中，具有相对高的静态屈服应力的稠细粒尾矿例如由于具有细粒含量和密度相对高的组成，所以可以使其在添加脱水化学品之前经受预剪切稀化处理。

通常，稠细粒尾矿具有的性质取决于它的处理历史和它所得自的所开采矿石的性质。

脱水技术可受到所被处理的稠细粒尾矿的各种性质的影响。可以影响该过程的一些性质为屈服应力、粘度、粘土与水之比(CWR)、砂与细粒之比(SFR)、粘土含量、沥青含量、盐含量、以及各种其它化学性质和流变学性质。

可以根据稠细粒尾矿的某些性质来实施各种技术以改进脱水操作。

稠细粒尾矿的稀化预处理

已经发现，在与脱水化学品(如聚合物絮凝剂)混合之前，为了降低稠细粒尾矿的屈服应力或粘度而预处理该稠细粒尾矿可改进脱水操作。例如，稀化稠细粒尾矿可以降低絮凝剂剂量要求和/或增加水从絮凝物质中的释放。

稀化预处理可以以许多方式进行，包括机械和化学处理。机械处理可包括剪切稀化。化学处理可包括化学品添加、在稠细粒尾矿中产生某些流变行为(如高粘度或高屈服应力)的组分的去除、调节或中和。

稠细粒尾矿的剪切稀化预处理

在一些实施方式中，对于处理具有升高的初始屈服应力和触变性质的稠细粒尾矿而言，用于分离水和稠细粒尾矿(如油砂MFT)的脱水操作可以包括在添加和混合聚合物絮凝剂以产生絮凝物质之前进行预剪切步骤，用于产生剪切稀化的尾矿流体。然后，可以使絮凝物质沉积以用于水释放和干燥。在一些实施方式中，剪切稀化步骤可以使得能够降低产生用于脱水的絮凝的沉积物质所需的絮凝剂，和/或可增加水从絮凝物质中的释放。

参照图1，在一些实施方式中，脱水操作包括稠细粒尾矿源100(其可以是例如尾矿池)，尾矿流102通过挖泥机或其它类型的泵送装置回收自稠细粒尾矿源100。例如，稠细粒尾矿102可以是得自油砂提取操作的油砂稠细粒尾矿。此外，油砂稠细粒尾矿可以是油砂成熟细粒尾矿(MFT)。图2例示了可以回收用于脱水操作中的处理的尾矿池中的油砂MFT。

还应理解的是，得自其它采矿作业的其它类型的成熟细粒尾矿也可以在脱水操作中进行处理。例如，由于具有相对高的细粒含量和高密度以及固体和液体组分的化学性质而具有升高的初始屈服应力和触变性质的稠细粒尾矿。触变性是粘度的可逆的时间依赖性降低(a reversible time dependent decrease in viscosity)。可以获得给定的稠细粒尾矿样品，并在实施剪切稀化预处理之前测试其屈服应力和触变行为。触变行为远比流凝行为(剪切稠化响应)更普遍。例如，已经观察到一些煤-水淤浆显示出流凝行为。可以使用标准实验室测试方法容易地测定给定的稠细粒尾矿的剪切响应。当使用剪切稀化预处理来促进脱水时，应对具有升高的初始屈服应力和触变性质的稠细粒尾矿实施剪切稀化预处理。

仍然参照图1，可以使尾矿102在预剪切单元104中经受预剪切，以产生剪切稀化的尾矿流106，随后将剪切稀化的尾矿流106供应至化学品添加单元108，以用于与脱水化学品110(如絮凝剂)接触和混合。一旦将剪切稀化的尾矿106与絮凝剂110混合，则可以将絮凝的混合物112管线输送至排放组件114，排放组件114将混合物排放到地面(sub-aerial)沉积地点116上，以用于水释放。该混合物可以包括已经从絮凝物质中释放出来的水，即包括水和絮凝物。因此，当混合物沉积时，水例如通过重力排水而与絮凝物分离和蒸发。在一些实施方式中，沉积地点可以是倾斜的，从而使得重力排水有助于水与絮凝物分离。释放的水可以排出和通过水回收管道组件118来回收，以用于循环至各种采矿作业(如提取操作、水处理装置或需要生产用水的其它操作)中。

在一些实施方式中，预剪切单元104包括在上游且与絮凝剂添加单元108相对接近的管路混合单元。可以布置和操作管路混合单元，从而在絮凝剂添加之前，提供足以降低用于脱水的最佳絮凝剂剂量的剧烈的稠细粒尾矿的混合。

稠细粒尾矿(如MFT)的剧烈剪切降低了屈服应力、粘度，且还可降低絮凝剂剂量。剪切稀化还可以增加水从絮凝物质中的释放。剪切稀化包括相对高的剪切速率，可以根据稠细粒尾矿来源及其触变性质来提供和调节剪切速率。例如，发现施加于不同油砂MFT源的相同剪切速率导致了不同的最终静态屈服应力值(例如，约2Pa相比于约7Pa)。还发现施加于不同油砂MFT源的相同剪切速率导致不同的絮凝剂需求降低率(例如，约34％相比于约40％)。

在一些实施方式中，剪切稀化系统还包括用于测量稠细粒尾矿112的流变性质(例如，诸如屈服应力和粘度的性质)的第一测量设备120。第一测量设备120可以正好串列在预剪切单元104之前，以便测量稠细粒尾矿102的初始屈服应力且还可能测量稠细粒尾矿102的粘度。可存在与第一测量设备120和预剪切单元104连接的第一控制设备122，以便调节预剪切单元104施加给稠细粒尾矿的剪切水平。预剪切单元104可以包括静态或动态设备且可以连续调节该剪切或可以不连续调节该剪切。可以提供预剪切单元的工艺操作条件(如稠细粒尾矿的流速)和设计，以确保足够的剪切来使稠细粒尾矿的屈服应力降低至低于某个阈值。

在一些实施方式中，剪切稀化系统还包括在化学品添加单元108之前的第二测量设备124，其用于测量剪切稀化的细粒尾矿106的流变性质，化学品添加单元108可以是絮凝剂注入设备。可以存在与第二测量设备124和化学品添加单元108连接的第二控制设备126，以便容许基于流变性质(例如，诸如屈服应力和粘度的性质)调节絮凝剂剂量。

第一和/或第二测量设备可以测量稠细粒尾矿的其它性质(如粘土含量、组成等)。某些组成性质的测量可与测定稠细粒尾矿的其它性质(如，流变性质)相关联。

在一些实施方式中，预剪切单元104可以包括管路混合器。例如，预剪切单元104可包括至少一个静态混合器(如静态叶片式混合器如Komax^TM混合器)、叶轮式罐式混合器、或设置用于对稠细粒尾矿施加足够的剪切的泵，或它们的组合。预剪切单元104可以包括具有转轴和罐体底部的间歇式高剪切混合器、具有转子-定子装置的管路高剪切混合器、和/或超高剪切管路混合器(其中高剪切混合通过转子-定子阵列发生在单通路或多通路中(single or multiple passes through a rotor–stator array))、和/或施加剪切且使稠细粒尾矿稀化的其它类型的混合器。一个或多个混合器还可以串联或并联使用。

化学品添加单元108可以是任意类型的用于在剪切稀化的细粒尾矿的情况下分散脱水化学品的设备。化学品添加单元108的类型取决于分散在稠细粒尾矿中的脱水化学品的状态和性质。例如，可以以溶解于水溶液中、分散在水中、或作为固体颗粒或粉末的形式添加脱水化学品。化学品添加单元108可以包括作为固-液混合器、液-液混合器、管路静态混合器、叶轮式混合器、罐式混合器、T接头混合器、Y接头混合器或其它类型的混合器的形式提供的注射器/混合器。在一些情况下，可以选择和操作化学品添加单元108，以提供化学品在经预处理的稠细粒尾矿中的快速分散。化学品添加单元可以包括一个或多个化学品注射器，它们可以串联或并联使用。

以下提供了关于在脱水操作中剪切稀化稠细粒尾矿的许多实例和测试：

在一组实验中，将得自不同池的两种高屈服应力油砂MFT在共混机组中剪切超过30分钟。图3显示了作为对该剧烈剪切的响应，屈服应力的降低是显著的。还可以看到，两个样品的静态屈服应力均看上去在最初的5分钟内在约3至4Pa/min的类似速率已经降低，然后分别达到约2Pa和7Pa的两个不同的平台区。

在另一组实验中，将具有不同粘土与水之比(CWR)的多个油砂MFT样品进行比较，其中使用未预剪切和不同类型的预剪切。一些样品在共混机中剪切15分钟并测量其静态屈服应力。其它样品在共混机中剪切并且随后在实验室混合器中于320rpm混合5分钟。如图4所示，相较于未预剪切样品，在两种剪切情况下均观察到屈服应力的显著降低。这说明通过剧烈剪切(例如，共混)达到的剪切稀化可以随时间用温和剪切(例如，实验室混合器)得到保持。

在描述一些其它实例之前，以下将描述与剪切稀化稠细粒尾矿的背景相关或提供剪切稀化稠细粒尾矿的背景的一些实验方法。参照图13，已使用以下实验室工序：

(i)剂量寻找试验(阶段I)；

(ii)剂量扫描试验(阶段II)；和

(iii)屈服应力和相应的水释放试验(阶段III)。应注意，可以实施各种不同的水释放试验，如以下将进一步描述的毛细管吸升时间(CST)试验或水净释放率(NWR)试验。

阶段I、II和III试验将参照一些实例在下文中谈及。

在一个实例中，以絮凝本身进行进一步的试验。

对油砂MFT样品进行阶段I试验以评价絮凝剂剂量要求。在这些试验中，递增地将1-5mL絮凝剂溶液添加到先前已经共混(预剪切)和未共混(未剪切)的MFT中。根据图5，观察到剂量要求(基于矿物)上的显著差异。在宽范围的CWR中出现了剂量的降低。

进行阶段II试验，其中同时注入所设定的剂量(在阶段I中所测定)的聚合物絮凝剂。测定得自阶段I的剂量任一侧100PPM的剂量，以产生每个样品的剂量曲线(Dosages100PPM either side of the dose from phase I were determined to produce adosage curve for each sample)。阶段II剂量结果是实地中剂量要求的合理指标。阶段II试验(见图6、7和8)显示出，与未剪切样品相比，预剪切样品具有降低的絮凝剂剂量要求来达到类似或更大的水释放率。

在另一实例中，可以看到，在0.3-0.45的粘土与水之比(CWR)的通常操作范围内，预剪切对水释放具有有利的效果，从而使水释放率增加至与较低屈服应力MFT所达到的水释放率相当。一个令人惊讶的结果在于剪切稀化显著降低了基于粘土的絮凝剂剂量(例如，为约1000PPM，而非约2300PPM)。

在描述以下实例之前，脱水操作的性能的一个重要指标是称为水净释放率(NWR)的指标。NWR是已经开发的度量，且是对稠细粒尾矿起始固体和在给定排水时间之后经处理和排水的稠细粒尾矿固体之间的水的差异的度量。排水时间例如可以是24小时、12小时、20分钟或10分钟或在实地中其他代表性的排水时长。用于计算NWR的公式示例如下：

水量可以基于体积进行测量。可以使用Marcy Scale试验测定在初始稠细粒尾矿中的水体积，并且可以通过测定在得自干燥试验的经处理的稠细粒尾矿中的固体含量，来测定回收的水体积。可以使用其它试验方法，如快速体积法，该方法测量从经处理样品中释放的水体积并且根据工艺数据(可获得更为频繁的数据(如，以小时为基础))测定经处理的稠细粒尾矿固体。

NWR试验可以使用经处理的稠细粒尾矿样品的直接排水(排水时间为约20分钟)来进行。在这方面，对于最佳的剂量范围和良好的絮凝而言，在20分钟中的水释放率可以为会在12-24小时时间内发生的水释放率的约80％。对于剂量不足或剂量过量的样品而言，在20分钟中的水释放率可以为会在12-24小时时间内发生的水释放率的约20％-60％。因此，20分钟的NWR试验之后可以是更长时间的NWR试验，如12小时排水时间，其可以使用水体积或固体含量测量方法。还应注意到，本申请所述的实验室试验和提出的试验使用了测定体积的24小时NWR试验。

在另一实例中，进行进一步的试验以评价预剪切对得自不同位置的稠细粒尾矿的效果(相较于先前的实例)。收集了不同固体含量的三个样品。这些样品不同于先前的MFT样品。剪切新的不同的样品，并且如图9所示，确实观察到屈服应力的降低。还实施阶段I剂量试验并且再次发现预剪切的MFT的最佳剂量低于未预剪切的MFT的最佳剂量。絮凝剂剂量与％SBW的关系示于图10中。对于这些样品，在试验条件下水释放率降低。对具有28wt％固体(SBW)的MFT的样品实施沥青提取，并且所得的贫沥青的稠细粒尾矿以较高的水平絮凝和释放水(增加约20％-约30％的NWR)。

在另一实例中，测试在320rpm运行的实验室混合器，并且测定得到，该混合器在320rpm使用约70分钟来使样品MFT剪切(360s^-1剪切速率)达到与在约15分钟的共混机类似的状态(见图11)。采用320rpm混合进行的测试还表明，对于共混样品而言，得自来源之一的MFT的屈服应力(具有约5.5Pa的初始值)可以降低至接近0，这暗示了絮凝剂剂量可以进一步降低。实际上的情况是，对29％SBW MFT在实验室混合器中进一步剪切1.5小时(完全预剪切)，并且相较于在部分预剪切后的约700PPM和未预剪切的900PPM，其需要320PPM的剂量用于最佳絮凝(见图11和12)。

注意到，将MFT剪切稀化至牛顿流体类似状态所花的时间可以解释当在典型流速下的管道中的剪切速率可以为约533s^-1(假定为湍流，9”内径和2500usgpm的情况下，层流(laminar)为95s^-1)时，为何实地中的剂量可以类似于未预剪切的方案。较大的MFT的剪切稀化可受益于持续两小时的至少约1400s^-1的剪切速率。

在絮凝之前进行预剪切以改变MFT的状态，可以对剂量和水释放具有重大影响。一旦MFT已经进行剪切，例如达到牛顿类似流体，则看上去在两种不同类型的MFT中都存在显著的絮凝剂剂量降低效果。

在奶昔共混机和Phipps and Bird混合器中于320rpm或360s^-1实施预剪切实验。采用絮凝剂的剂量、水释放率和对MFT的处理能力取决于静态屈服应力。鉴于使屈服应力高于20Pa的稠细粒尾矿絮凝和脱水存在挑战，所以将稠细粒尾矿预剪切至低于该水平提供了优势和更大的可靠性。具有较高屈服应力的稠细粒尾矿导致了较大的基于粘土的剂量并且水释放量降低(见图14)。

此外，一些尾矿池具有屈服应力远远高于其它稠细粒尾矿的稠细粒尾矿。这样的稠细粒尾矿可以絮凝，但可能需要高剂量并且释放出较低量的水。最终所测定的一个较高屈服应力的样品得自指定池中的指定驳船(barge)，且其屈服应力远远大于对于其CWR所预期的屈服应力。尽管CWR可以是屈服应力的指标，但是稠细粒尾矿的其它化学性质也可以影响其流变性质。

在另一实例中，MFT样品一旦用手动混合器匀化5分钟，则具有12Pa的屈服应力、1000PPM的最佳剂量和17％的水净释放率(NWR)，这对于得自这些池的0.4CWR样品是典型的。当不用手动混合器将该样品匀化时，其具有22Pa的屈服应力、1500PPM的剂量和1％的水释放率。

在另一实例中，发现得自某个池位置的油砂MFT在1Pa至20Pa的静态屈服应力范围中具有约1800ppm的基于粘土的最佳聚合物絮凝剂剂量。结果表明，预剪切油砂MFT导致了最佳的聚合物絮凝剂剂量为约850ppm至约1000ppm。此外，结果表明，预剪切还可以实现NWR的增加，这对于具有较高密度的油砂MFT是更普遍的。

图15显示了对于MFT的样品而言，预剪切对絮凝剂剂量和NWR的影响。

图16显示了对于MFT的样品而言，不同水平的预剪切对絮凝剂剂量和NWR的影响。

图32显示了池A的阶段I剂量与采用预剪切的阶段I剂量的比较，表明基于粘土的剂量从2200ppm降低至约1000ppm。

在另一实例中，对含有一定量粗粒物质(如砂)的稠细粒尾矿的预剪切促进了砂组分与其余流体的分离。观察到，通过帮助砂从稠细粒尾矿中脱离出来，来实现砂分离。通过降低屈服应力，砂可以更容易地脱离流体。在一些方案中，预剪切因而还可以有助于通过从具有较高细粒含量的大量流体中分离部分砂，来制备包括砂或其它相对粗颗粒的物质的稠细粒尾矿。

在另一实例中，含有一定量重烃(例如，沥青)的稠细粒尾矿的预剪切促进了沥青与其余流体的分离。观察到，预剪切使沥青从流体中漂浮出来。通过降低屈服应力，沥青可以上浮且更容易与其余流体分离。在一些方案中，预剪切因而还可以有助于通过从大量流体中分离部分沥青来制备包括沥青或其它重烃的稠细粒尾矿。

在一些实施方式中，在絮凝之前将稠细粒尾矿预剪切至具有20Pa或更低的静态屈服应力。然而应注意到，一些其它实施方式可以使用屈服应力超过20Pa的稠细粒尾矿。可以预剪切稠细粒尾矿，以使其静态屈服应力降低至至多15Pa、10Pa、5Pa或2Pa。在一些方案中，预剪切使静态屈服应力降低至约0。可以预剪切稠细粒尾矿，以使其静态屈服应力降至其初始水平的至多50％、60％、70％、80％、90％或95％。

在一些实施方式中，可以预剪切稠细粒尾矿，以使经剪切流体的屈服应力低于絮凝的最大阈值。

回到图1，还可以存在用于从稠细粒尾矿102中除去粗岩屑的预筛分或岩屑去除步骤，且预筛分可以在剪切稀化步骤之前完成。还可以实施预筛分，以便通过去除粗岩屑或可以破坏或阻碍剪切单元的其它组分来促进稠细粒尾矿的剪切稀化。

在另一实施方式中，可以将流体注射到稠细粒尾矿中，以实现至少一部分的预剪切。例如，可以将空气注射到稠细粒尾矿中，以对流体施加剪切。空气注射可以具有其它效果，如增加流体体积并由此降低屈服应力。

在另一实施方式中，可以充分地实施预剪切，以便降低对泵的功率需求，所述泵用于向预剪切流体提供液压能。

在另一实施方式中，可以实施预剪切，以使稠细粒尾矿物质的屈服应力降低至足以使得能够实现粘度测量，以便计算稠细粒尾矿的某些组成特征，这可以有助于絮凝剂剂量投配和过程控制。例如，当实施预剪切以使屈服应力降低至0或降低至接近0时，可以采用具有更大精确度的粘度测量并且使用该粘度测量来测定稠细粒尾矿流体的粘土与水之比(CWR)。关于稠细粒尾矿的组成的该测定可用于更快速和/或更准确地进行剂量调节和过程控制。

稠细粒尾矿的稀释和流体组合预处理

在一些实施方式中，可以将稠细粒尾矿稀释至足以改进与絮凝剂的混合以及絮凝物质的脱水。可以通过例如使用生产用水或较高水含量的尾矿稀释，来处理高屈服应力的稠细粒尾矿。可以实施稀释，以降低流体的粘度和/或屈服应力，并由此提高絮凝剂的混合，从而使得尽管添加了水，但总水释放率增加。

图17和18显示了比较稀释的稠细粒尾矿和未稀释的稠细粒尾矿的结果。这些图还解释了CWR对屈服应力的影响以及屈服应力对增加水释放所需剂量的影响。它们表明，稀释高屈服应力的MFT破坏了会产生高屈服应力的粘土之间的粘合，从而使屈服应力降低至低于相同CWR的天然池MFT，由此降低基于粘土的剂量。作为比较，图14说明了类似的关系：屈服应力、水释放率和基于粘土的剂量彼此相关。对于稠细粒尾矿，如MFT，流变性和CWR之间存在关系。完全预剪切的MFT仍具有这一关系。图17和18帮助说明了，例如，被稀释至较低CWR MFT的约27Pa，0.45CWR MFT与一些在池中的天然MFT的比较。

稀释的水可以取自油砂或其它采矿作业，或可以作为部分的释放水循环自脱水操作本身。

在一些实施方式中，可以通过将较高水含量的稠细粒尾矿与另一稠细粒尾矿流或其它尾矿流合并，来完成稀释。例如，可以将第一稠细粒尾矿与第二稠细粒尾矿合并，以产生合并的稠细粒尾矿。第一和第一稠细粒尾矿可以具有不同的性质和组成，且当其中一个具有低于另一个的水含量时，它们的合并可等效于有效的稀释。这种方法可以用于快速降低具有高初始屈服应力的稠细粒尾矿的屈服应力。

稠细粒尾矿的化学稀化预处理

在一些实施方式中，可以将添加剂引入到稠细粒尾矿中，以便降低其屈服应力和/或粘度，或者以便改性稠细粒尾矿的化学性质，从而提高絮凝和脱水操作。

在一些实施方式中，可以在添加絮凝剂之前，将化学添加剂添加到稠细粒尾矿中。可以选择化学添加剂来降低稠细粒尾矿的屈服应力和/或粘度。可以将化学添加剂以固体或液体溶液的形式引入到稠细粒尾矿中。化学添加剂可以在接近于絮凝剂添加点时添加，只要给化学添加剂提供了足够的时间来具有降低屈服应力和/或粘度的期望效果即可。还可以远在絮凝之前添加它，如添加在从池中泵送的尾矿流中或添加到尾矿贮槽中，从而提供足够的时间来具有期望的化学效果。在一些实施方式中，化学添加剂可以是用于提供期望的离子效果的化学物，所述期望的离子效果与在稠细粒尾矿中分散的带电固体颗粒(如，分散的粘土片(clay platelets))有关。例如，稠细粒尾矿可含有初始量的钙阳离子，一部分钙阳离子与粘土片的带电表面离子缔合。在钙阳离子浓度超过它们可以离子缔合的可用粘土的情况下，在稠细粒尾矿的间隙水(interstitial water)中可存在一定量的游离钙阳离子。这样的游离钙阳离子可以对于可能使用例如阴离子型絮凝剂的絮凝具有不利的影响。在一些情况下，可以以钠盐的形式添加絮凝剂，如阴离子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钠聚合物絮凝剂，且游离钙阳离子可以导致一些阴离子型絮凝剂沉淀。因此，在一些实施方式中，可以选择化学添加剂来除去或减少游离钙阳离子。

在一些实施方式中，用于除去或减少游离钙阳离子的化学添加剂可以包括通常用于除垢应用的化学添加剂。

在一些实施方式中，化学添加剂可以包括pH调节剂，以降低稠细粒尾矿的屈服应力。例如，可以添加碱性化合物，如NaOH，以增加pH达到足以降低屈服应力。应当注意的是，应进行pH调节，从而使得聚合物絮凝剂在经调节的pH范围中不产生不利影响。

以下将进一步讨论更多关于在稠细粒尾矿中的钙含量及其对脱水操作的影响的内容。

在稠细粒尾矿中的烃含量

在一些稠细粒尾矿(如油砂稠细粒尾矿)中，可能存在烃如沥青。已经发现，油砂稠细粒尾矿的沥青含量是可以在一些脱水操作中影响水释放的因素。

例如，发现超过5wt％的沥青含量可以抑制使用阴离子型聚合物絮凝剂(如30％阴离子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钠聚合物絮凝剂)的絮凝。沥青还可以在沉积物质上形成垫(mats)，该垫可以阻碍蒸发干燥。

图19显示了沥青含量对于水净释放率(NWR)的影响，其得自不同CWR水平的经絮凝的油砂MFT。增加沥青含量，则NWR降低。此外，沥青含量的影响看上去随着稠细粒尾矿的CWR的增加而增加，这是因为随着沥青含量的增加，NWR的降低是更显著的。

在一些实施方式中，脱水操作可以包括对包含残留沥青的稠细粒尾矿进行预处理的步骤，以便使沥青含量降低至低于阈值，如低于5wt％。对于具有至少0.4CWR的稠细粒尾矿而言，沥青减少步骤可以使沥青含量降低至低于2wt％、1.5wt％或1wt％，对于具有至少0.2-0.35CWR的稠细粒尾矿而言，沥青减少步骤可以使沥青含量降低至低于4wt％或3wt％、2wt％或1wt％。沥青减少步骤可以使沥青含量降低至低于阈值，从而能够达到至少15％、20％、25％、30％、40％、50％、60％或70％的NWR。根据在脱水操作的商业应用中的观察，已经达到约70％的高NWR。通常，对于给定CWR的稠细粒尾矿而言，降低沥青含量有助于获得较高或最大的水释放率。

此外，还可以监测稠细粒尾矿以确保其沥青含量低于脱水操作的某个阈值。还可以监测CWR以确保沥青含量低于给定CWR范围的某个阈值。可以通过许多方法来实现沥青的去除或减少，如浮选、亲脂珠分离技术、蒸去轻油(skimming)等。

稠细粒尾矿的粘土与水之比(CWR)和粘土含量

稠细粒尾矿的粘土与水之比(CWR)和粘土含量在脱水操作的一些方面(例如用于处理MFT)是其它相关的因素。

可以实施亚甲基蓝试验来测定粘土含量。CWR可以如下进行计算：

CWR＝(％粘土)(％矿物)/(％水)

图20显示了在0.23-0.42的不同CWR的经絮凝剂处理的稠细粒尾矿的流变性变化。静态屈服应力响应通常随着稠细粒尾矿的CWR的增高而增加。

对于含有显著量的粘土(相较于砂)的稠细粒尾矿(如MFT)，CWR和粘土含量对于脱水操作可能是特别有用的指标。

在一些实施方式中，脱水操作处理其中粘土含量和CWR控制流变行为的稠细粒尾矿。这可能与砂含量控制流变行为的其它“常规”尾矿流相反，所述其它“常规”尾矿流可以处于高于3的砂与细粒之比(SFR)，其中具有砂的颗粒与颗粒接触。常规尾矿流通常可以具有约6的SFR和约0.05的CWR，然而根据工厂条件SFR可以有高度的变化。稠细粒尾矿(如MFT)具有较高CWR和较低的SFR，例如MFT可以具有0.1-0.4的CWR和小于1的典型SFR，这可以取决于池的深度。

在一些实施方式中，脱水操作处理CWR为0.25-0.4的MFT，其可以得自或可以不得自油砂尾矿池。粘度可以为约6-约12mPa.s，8.2-22.8cP，屈服应力可以为0.5-20Pa。MFT进料可以通过变化挖泥机刀头(dredge cutter head)或潜水泵的深度来提供，从而得到一致类型的具有相对恒定CWR的MFT。可以用已知絮凝剂剂量处理MFT，从而导致稳定的进料。

图21显示了挖泥机的MFT进料的SFR和CWR的实例。其显示了在0.25-0.35CWR和低SFR的脱水操作范围中CWR的稳定性>0.05。

已经发现，具体MFT体积的CWR看来对于NWR具有巨大影响。CWR通常随着尾矿来源而变化。例如，CWR可以在尾矿池和给定池内的深度或某个池位置之间变化。如果稠细粒尾矿得自提取操作(如作为增稠剂底流)，CWR可以随着上游处理而变化。在MFT中，越高的CWR通常导致越高的屈服应力。此外，当CWR可以与屈服应力相关联时，粘土含量可以是聚合物絮凝剂剂量要求的有效指标，以用于确定脱水操作的操作条件。

在一些实施方式中，可以基于对从其中回收MFT的尾矿池的勘测来测定和/或估计CWR和/或粘土含量。可以测绘尾矿池以便在不同的位置和深度测定CWR和/或粘土含量。然后可以根据所测定或估计的MFT的CWR和/或粘土含量来进行脱水操作。例如，对于还具有较高屈服应力的较高CWR稠细粒尾矿，可以实施预剪切步骤。此外，可以基于未剪切的MFT或预剪切的MFT的粘土含量来投配絮凝剂。

在一些实施方式中，脱水操作可以包括粘土分析仪，其安装用于分析粘土含量和根据粘土含量来调节絮凝剂剂量。还可以使用粘度测量作为指示和粘土含量的间接量度。已知不同的CWR具有不同的粘度，粘度测量可以用于估计粘土含量和屈服应力，从而提供近似的剂量。

参照图22，显示了比重对基于不同基础的剂量的影响。随着比重增加，基于矿物的剂量降低，这是因为通过亚甲基蓝测量的粘土含量降低。然而，基于粘土的剂量保持相对恒定。此外，基于粘土的剂量随着屈服应力增加至一个点，然而这是相当轻微的。这说明了基于粘土的剂量投配(而非基于矿物固体的剂量投配)的适宜性。

在一个实例中，对屈服应力关于CWR的变化实施一系列试验。将MFT的样品与聚合物絮凝剂合并，并使其经受快速剪切混合和稠化步骤(320rpm)，接着进行慢速混合和剪切稀化步骤(100rpm)。具有较低CWR的MFT样品显示出较低的峰强度和较大的絮凝物破坏速率。可以绘制峰强度的值、最佳水释放区和过剪切区，以提供与CWR的良好关联性。图20和23例示了如下所述的曲线：在所述曲线上，可以基于CWR设计脱水操作的一些工艺条件。

现参照图24，MFT的水释放率可以是CWR的函数。已经在较低的密度或较低的CWR观察到较高的NWR。图25是基于采用未预剪切的MFT的试验，因而较高的CWR样品具有较高的初始屈服应力。还应注意的是，实地NWR通常高于实验室中的NWR。

此外，可以基于粘土投配絮凝剂，且该剂量也可以是基于MFT的静态屈服应力和SBW近似的。如上进一步所讨论的，还可以预剪切MFT，以便降低屈服应力和絮凝剂剂量。

当在稠细粒尾矿应用中絮凝剂可以基于克每公吨固体来添加且这对于均匀的淤浆可以是足够的时，MFT形成自分离池中的沉降，且MFT的矿物尺寸分布可取决于取样深度。因此，简单地基于固体的絮凝剂剂量投配可以导致对于最大的水释放率而言剂量不足或剂量过量的状况。

在一个实例中，试验了三个样品，并且显示了基于固体或细粒的最佳絮凝剂剂量的巨大变化，而在基于粘土含量的剂量上显示出一致性。MFT样品来源于深度不同且具有类似水化学的两个池。

在一些实验中，MFT样品得自多个不同深度的尾矿池，以用于测定絮凝剂剂量。这些研究确定了，在水净释放率(NWR)和CWR之间存在联系。还确定了，絮凝的MFT的屈服应力峰值由CWR控制。

在一些实施方式中，在絮凝和脱水操作期间，可以控制稠细粒尾矿的CWR或通常使其保持恒定。供给至絮凝步骤的稠细粒尾矿进料中的CWR的巨大变化可导致絮凝剂剂量投配和按规格(on-spec)絮凝的物质用于持续脱水的操作困难。例如，可以通过从尾矿池的恒定深度回收稠细粒尾矿，或与具有较高或较低CWR的稠细粒尾矿的第二流合并(其比例使得能够保持CWR通常恒定的供给至絮凝的物质)，来保持CWR。

可以测试将其回收用于处理的稠细粒尾矿，以测定其CWR。可以实施离线或在线粘土测量试验，并且通过变化挖泥深度或位置或用其它方法调节CWR，来将其用于控制稠细粒尾矿的进料。

稠细粒尾矿的砂与细粒之比(SFR)和钙含量

相比于粘土，砂是相对大且粗颗粒的物质。砂与细粒之比(SFR)可以通过测量砂含量和稠细粒含量来确定。

SFR＝(％砂)/(％细粒)

虽然在一些实施方式中在脱水操作之前不将砂添加到稠细粒尾矿中，但是在一些实施方式中可以添加砂或稠细粒尾矿可以以使得它含有一定量的砂的方式回收。

参照图25和26，砂是单独添加的和与钙组合添加的，以评价对NWR的影响。在测试条件下，在所有测试的CWR时，仅添加砂增加SFR导致了NWR的降低，而添加砂和钙二者导致了NWR的增加。通过在添加絮凝剂之前将钙混合到稠细粒尾矿样品中1小时，来实施砂和钙的共同添加。

还研究了钙含量和钙添加的影响。确定了，可以在絮凝之前以一定量添加钙并且进行足够的反应时间，以使得能够实现释放的水澄清、水的释放增加，并且不增加絮凝剂剂量(相较于不添加钙)。可以以一定量添加钙并且进行足够的反应时间，以降低或最小化在稠细粒尾矿的间隙水中的游离钙阳离子，并且促进钙与粘土片缔合。可以以一定量添加钙并且进行足够的反应时间，以避免聚合物絮凝剂的沉淀，所述聚合物絮凝剂可以是阴离子型聚合物的单价离子盐(例如基于聚丙烯酰胺钠(sodium polyacrilamide)的聚合物絮凝剂)。

参照图29，显示了对于不同的CWR，水释放率对钙添加的响应。

在一个实例中，将具有0.35CWR的MFT样品与1000ppm的石膏混合。将MFT样品中的一个静置8周，然后使其絮凝。在这种情况下，水释放率从正好低于20％NWR显著地增加到刚好高于30％NWR。这例示了在钙添加后提供足够的反应时间的优点。絮凝的MFT的外观也与8周前絮凝的样品的外观相比发生了很大变化：经8周絮凝的样品显示出大的松软絮凝物，在絮凝物之间具有相对大的水间隙。图30a(立即絮凝)和30b(在8周后絮凝)例示了根据钙反应时间而不同的絮凝的稠细粒尾矿的外观。

在另一实例中，相较于池B，从池F回收的稠细粒尾矿样品在絮凝之后具有较高的屈服应力，并且还倾向于释放更清澈的水。池F含有先前用石膏处理的尾矿，并且在间隙水中的钙水平为约60ppm。样品取自池F，其特征在于在絮凝剂剂量范围中的水释放率和屈服应力。相较于具有与池B类似的比重的稠细粒尾矿样品，池F样品使得能够实现较宽的絮凝剂剂量范围和较大的水释放率。屈服应力数据显示，尽管峰强度和水释放区强度在该比重的预期范围中，但是与池B样品所预期的相比，它需要较长的时间来使絮凝剂分散在MFT中，这可能是由于CWR的差异引起的。

在另一实例中，将池A的稠细粒尾矿与池B或池F的稠细粒尾矿共混，以便提高池A尾矿的絮凝和脱水。池F稠细粒尾矿由于足够水平的钙的存在而释放出较多的水。结果显示，共混不同的MFT可以改进脱水。例如，将池A MFT与用于有效稀释的较低CWR的MFT共混可以提高池A MFT的絮凝和脱水。

在一些实施方式中，钙的添加量可以为20ppm至2000ppm、40ppm至1000ppm、60ppm至500ppm、或100ppm至200ppm。

在一些实施方式中，可以添加钙并且将其与稠细粒尾矿充分混合。在添加和混合钙之后，在絮凝之前可以提供给混合物至少12小时、24小时、2天、4天、1周、2周、4周或8周的反应时间。可以将钙添加到稠细粒尾矿中，并且使其在贮槽中静置足够的时间。在其它方案中，可以将钙直接添加到尾矿池中。在这方面，一些尾矿池先前已经用钙(如石膏)进行了处理。从这些池中回收的稠细粒尾矿可以已经具有用于提高絮凝和脱水操作的有效钙含量。

在一些实施方式中，两种稠细粒尾矿可以根据它们不同的CWR或钙含量共混在一起，以便提高絮凝和脱水操作。因此，向一个稠细粒尾矿流添加钙可以通过将它与具有较高钙含量的另一稠细粒尾矿共混来进行。在一种方案中，将具有低钙含量的一个稠细粒尾矿流与具有过高钙含量的另一稠细粒尾矿共混，持续足够的反应时间，从而使得合并的稠细粒尾矿具有能够改进絮凝和脱水的钙含量。

在一些实施方式中，可以根据上述方案和实例中的任意一种将二价阳离子(如钙阳离子)添加到稠细粒尾矿中，以改进絮凝和脱水操作。例如，可以通过将石膏添加到稠细粒尾矿中来添加钙阳离子。可以以淤浆的形式添加石膏。其它含钙化合物(如矾)可以单独添加或可以与石膏淤浆组合添加。石膏添加可以以一定量完成并进行足够时间，以容许吸附到粘土上而不会超过吸附能力并且不会在稠细粒尾矿的水中产生过量的游离钙阳离子。

混凝预处理

可以在添加絮凝剂之前，将混凝剂添加到细粒尾矿中。在絮凝之前的混凝剂添加可以增加NWR。可以以固体、分散体或水溶液的形式添加混凝剂。也可以在絮凝阶段之前提供足够的混凝时间，以促进预混凝的好处。可以使用各种常规的混凝剂产品。

稠细粒尾矿的回收和供应技术

可以根据待通过脱水操作处理的稠细粒尾矿的性质，来提供稠细粒尾矿的供应装置和方法。

例如，可以根据稠细粒尾矿的性质提供和操作挖泥机、驳船、潜水泵和管道布局以及预处理单元。在处理从尾矿池抽回的尾矿的情况下可以使用挖泥机或潜水泵，可以操作所述挖泥机或潜水泵来从某个深度或位置回收稠细粒尾矿，从而获得在期望的性质范围(如CWR、SFR和/或沥青含量范围)之内的稠细粒尾矿。

此外，对稠细粒尾矿进料的监测可以使得能够基于所测量的性质调整脱水操作或调节回收方法。例如，可以测量水化学、流变性质和组成。监测稠细粒尾矿进料可以使得能够实现改进的絮凝剂剂量和其它好处。

根据多个因素(如稠细粒尾矿的类型和用于产生尾矿的提取方法、通入池中的尾矿进料线的位置和排列、池的历史和年代、可以被排入给定池中的不同类型的尾矿，等等)，在池的不同位置和深度，尾矿池可以具有多种组成。可以存在某些化合物，它们在一些池的某些位置或深度是普遍的。

在一个实例中，测定了不同深度的MFT样品的水化学。参照图27，在池A中，硫酸盐浓度随着深度增大而急剧下降。对于池B，样品取自使用驳船1和2的两个不同位置。在驳船1中，在约3m至12m的所有深度，硫酸盐浓度是相对低且恒定的，这表明硫酸盐已经通过细菌作用被消耗。对于这一观察现象的解释是被排入池B的接近驳船1的尾矿包括较高水平的生物可降解化合物，这在该位置导致了更具活性的微生物群落以及相应的硫酸盐消耗。一些细菌可以产生能够增加稠细粒尾矿的屈服应力的方解石。图28显示了从驳船1和2收集的其它水化学数据。

在另一实例中，历时若干小时以5min间隔取样(对MFT进料供应实施)来进行变化性研究。该研究表明，当从单个池供给MFT时，除了细粒含量在取样期间内显示出轻微的波动之外，大部分MFT性质可以被保留，几乎没有显示出变化。研究还表明，在取样期间，共混的来自不同池的MFT样品显示出恒定的矿物含量，但显示出明显变化的细粒和粘土含量。因此，当将来自不同来源的稠细粒尾矿共混时，应监测粘土含量，而非采用测定最佳絮凝剂剂量的矿物含量来近似。见图33和34。

在另一实例中，在脱水操作方面比较来自池A、C和F的稠细粒尾矿。池A是最容易絮凝的，释放出清澈的水，并且在沉积时显示出较高的屈服应力。存在于池A尾矿中的极细粒由于尾矿的钙含量而混凝。池C具有强度较低的稠细粒尾矿，这导致了在沉积时的层状沉积流，并且水释放包括一定量的极细粒。池F较难絮凝，显示出高屈服应力并且释放出清澈的水。存在于池F尾矿的极细粒由于尾矿的钙含量而混凝。

在另一实例中，将在池B中在不同深度的稠细粒尾矿样品挖出(见下表)。测试这些样品的BMW、亚甲基蓝、％细粒和水化学。应注意的是，随着深度的增加，粘土含量下降且SFR增加。

在一些实施方式中，脱水操作包括获得在不同位置和/或深度关于一个或多个尾矿池中稠细粒尾矿的组成的信息。这可以包括尾矿池的测绘。然后MFT回收方法可以是基于所测绘的尾矿池的，以便提供对于絮凝步骤而言的改进进料和/或根据该MFT进料调节脱水操作中的各个步骤。可以定期更新测绘，从而考虑新的进入的尾矿并且变化尾矿池中的体积和组成。

脱水化学品处理操作，例如絮凝

在一些实施方式中，使预处理的稠细粒尾矿经受化学品处理操作。预处理的稠细粒尾矿可以经由管线输送至化学处理单元。预处理的稠细粒尾矿可以已经进行筛分以除去粗岩屑，进行充气或使其经受空气注射，和/或剪切稀化。

可以进行各种不同的化学品处理。例如，可以使预处理的稠细粒尾矿经受化学品辅助的脱水操作。可替换地，可以使预处理的稠细粒尾矿经受回收过程，以回收一种或多种包括在尾矿中的有价值物质，如金属、烃、残留矿石等，它们受益于预处理操作。可以使预处理的稠细粒尾矿经受化学品处理，以改变其化学，如其pH或盐含量，以便制备用于再生(reclamation)、沉积或进一步加工的尾矿。在预处理之后，经预处理的稠细粒尾矿具有容许改进的混合和用化学添加剂处理的组成。

在一些实施方式中，脱水操作可包括添加化学品，以使其与在尾矿中的细固体颗粒反应，接着沉积尾矿。化学品添加可以包括以固体颗粒、水溶液或颗粒在液体介质中的分散体的形式添加絮凝剂，如长链聚合物。

参照图1，将预处理的稠细粒尾矿106供应至化学品添加单元108中。可以将化学添加剂110，如絮凝剂，添加到预处理的尾矿中，以用于在化学品添加单元中混合。可以以水溶液的形式添加絮凝剂，在所述水溶液中，絮凝剂是至少部分溶解的。随后输送絮凝的混合物112并且使其作为尾矿沉积物沉积。

在一些实施方式中，可以用絮凝剂溶液处理预处理的稠细粒尾矿。图31例示了絮凝和脱水的反应阶段。由于絮凝反应的程度和质量取决于絮凝剂与稠细粒尾矿的混合，所以预处理的稠细粒尾矿通过被剪切稀化而提供改进的混合能力。因此，促进了絮凝剂溶液在稠细粒尾矿中的初始分散阶段。脱水操作的下一阶段包括：通过输入足够的能量以导致絮凝的细粒尾矿固体的形成和重排，从而增加屈服剪切强度，来调节稠细粒尾矿。还可以通过预处理来提高调节阶段。下一阶段是水释放阶段。因此，使絮凝的尾矿经受足够的能量，从而使得絮凝物网络结构容许水释放。输入的能量不应如此之大，以至于过度剪切絮凝的物质。应在不过度剪切随后可进行沉积的絮凝结构的情况下，达到水释放阶段。可以使絮凝的稠细粒尾矿沉积，从而容许水释放并且容许形成沉积物，使所述沉积物通过排水和蒸发而干燥。

化学品添加单元可以是任意种类的用于混合化学品与预处理的尾矿的设备，且可以是固-液混合器、液-液混合器、管路静态混合器、叶轮式混合器、罐式混合器、T接头混合器、Y接头混合器、或其它类型的混合器。可以选择和操作所述混合器，以提供化学品在预处理的稠细粒尾矿中的快速混合。一个或多个混合器还可以串联或并联使用。

混合器布置的一个示例性实施方式是能够快速混合非牛顿流体(如MFT)或剪切稀化的流体的管线反应器设计。MFT从上游的管线被供应至混合区中。混合区包括用于注射絮凝剂溶液的注射设备。注射设备还可以称为“混合器”。注射设备可以包括环形板、分布在该环形板周围的注射器和限定在该环形板之内的中央孔。MFT加速通过中央孔，并且形成顺流区(forward-flow region)和由湍流漩涡构成的环形涡流区。注射器直接将絮凝剂溶液引入到涡流区中，以用于与湍流MFT混合。MFT涡流再循环返回孔导致了絮凝剂溶液与MFT顺流的混合。顺流区随着它继续沿着下游管道而扩展。对于一些混合器实施方式，顺流区可以是由孔或挡板产生的喷射流的缩流区(vena-contra region)。MFT的主流由此吸入并且与絮凝剂溶液混合，导致絮凝剂溶液的分散，从而在管道的短距离中开始发生絮凝。这种示例性注射设备还可以称为“孔口混合器”。孔直径“d”与下游管道直径“D”之比的范围可以为0.25–0.75。

在一些实施方式中，添加到预处理的稠细粒尾矿(如预处理的MFT)中的絮凝剂可以是具有高分子量的聚合物絮凝剂。聚合物絮凝剂在总电荷上可以是阴离子型的，例如约30％阴离子度(anionicity)，所述聚合物絮凝剂可以包括一定量的阳离子型单体且可以是两性的。聚合物絮凝剂可以是水溶性的，从而形成其中聚合物完全溶解的溶液。还可能的是，聚合物大部分或部分溶解于溶液中。聚合物絮凝剂可以由以下物质构成：选自烯属不饱和羧酸和磺酸单体的阴离子型单体，其可以选自丙烯酸、甲基丙烯酸、烯丙基磺酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)等以及这些单体的盐；非离子型单体，选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸的羟基烷基酯、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸酯等；以及阳离子型单体，选自DMAEA、DMAEA.MeCI、DADMAC、ATPAC等。聚合物絮凝剂还可以具有能够实现相互作用的单体，所述相互作用导致絮凝的MFT的较高屈服应力。可以使用合成聚合物，如增稠剂，且合成聚合物可以具有疏水基团，以制备缔合型聚合物，从而使得在水溶液中疏水基团结合在一起以限制水的相互作用，并且固着在一起，以提供在溶液中以及当与MFT反应时的期望的剪切、屈服应力或粘度响应。为了一定的絮凝反应性和脱水潜力，聚合物絮凝剂还可以具有期望的高分子量，例如超过10,000,000。根据期望的剪切和过程响应以及与给定MFT的反应性，聚合物絮凝剂通常可以是线性的或可以不是线性的。

还可以使用其它化学品提高的脱水操作，其可以使用有机和/或无机和/或有机-无机混合化学添加剂。例如，可以将预处理的稠细粒尾矿与砂和石膏混合，以形成“固结尾矿”。通常的固结尾矿混合物可以是约60wt％的矿物(其余为生产用水)和约600-1000ppm的石膏，所述矿物的砂与细粒之比为约4比1。当沉积在尾矿池中以用于固结时，该组合可以导致不分离的混合物。在另一方案中，可以将预处理的稠细粒尾矿与有机-无机混合絮凝剂混合，以产生絮凝的尾矿材料，所述絮凝的尾矿材料可以进行沉积且可以使其排水。

稠细粒尾矿和悬浮体

尽管在本申请中已经描述和例示了与油砂MFT相关的若干实施方式，但是应当理解的是，所述方法、系统、设备和技术还可用于包括细固体颗粒和粗岩屑的其它悬浮体。

根据待脱水的稠细粒尾矿的类型，可以使用不同的技术或本申请所述的技术的组合。例如，对于具有升高的屈服应力和触变行为的稠细粒尾矿，可以实施剪切稀化。此外，可以由于处理或尾矿所得自的原始矿石而包含烃的稠细粒尾矿，可以在絮凝和脱水之前进行烃去除。而且，可以使具有高细粒含量和升高的CWR且具有相对低的SFR的稠细粒尾矿(如MFT)经受本申请所述的多种处理技术。得自油砂处理的MFT是可以使用本申请所述的多种技术进行处理的MFT的一个实例。本申请所述技术中的一种或多种的可行性可以通过依照已经概述的测试方法来测定。这样的测试可以包括测定流变行为(如触变性流体)、组成(如粘土含量、CWR、SFR、烃含量和类型)、絮凝剂相容性和剂量范围，以上全部是对于给定的稠细粒尾矿样品而言。

稠细粒尾矿可以包括矿业尾矿(mining tailings)(如得自煤尾矿或其它烃尾矿的那些)、金属矿石尾矿、赤泥、高岭土淤浆、磷酸盐尾矿，等等。稠细粒尾矿可以回收自尾矿池或直接从提取工厂提供。

应当注意的是，尽管本申请所述的各种实施方式涉及MFT或稠细粒尾矿，但是这些技术也可以适配于和适用于通常的各种其它悬浮体。

悬浮体可以是包括细固体颗粒的水性悬浮体，所述细固体颗粒悬浮在水性介质中，并且还可以包括各种类型的粗岩屑。

例如在整个稠细粒尾矿脱水操作中，各种预处理技术中的任意一种可以与一种或多种其它技术组合使用。

本发明还包括以下实施方式：

1.用于处理油砂成熟细粒尾矿(MFT)的方法，包括：

预剪切稀化所述MFT以产生剪切稀化的MFT流体；

将所述混合物脱水以使得水与所述絮凝物分离。

2.项1的方法，其中实施所述预剪切稀化以便降低絮凝剂剂量。

3.项1或2的方法，其中实施所述预剪切稀化以便增加水从所述混合物中的释放。

4.项1至3中任一项的方法，还包括：

监测所述剪切稀化的MFT的粘度或屈服应力；和

根据所测量的粘度或屈服应力调节所述絮凝剂的剂量。

5.项1至4中任一项的方法，其中所述预剪切稀化至少施加了等同于约360s^-1的剪切速率70分钟的剪切。

6.项1至4中任一项的方法，其中所述预剪切稀化至少施加了等同于约400s^-1的剪切速率2小时的剪切。

7.项1至6中任一项的方法，其中所述预剪切稀化至少部分地通过至少一个高剪切混合器或超高剪切混合器实施。

8.项1至7中任一项的方法，其中所述预剪切稀化至少部分地通过管路混合器或罐式混合器或它们的组合实施。

9.项1至8中任一项的方法，其中所述预剪切稀化至少部分地通过管线输送所述MFT来实施。

10.项1至9中任一项的方法，其中实施所述预剪切稀化，紧接着进行将所述絮凝剂混合进入所述剪切稀化的MFT的步骤。

11.项1至10中任一项的方法，其中所述预剪切稀化足以使所述MFT的屈服应力降低至低于约20Pa。

12.项1至11中任一项的方法，其中所述预剪切稀化足以使所述MFT的屈服应力降低至低于约10Pa。

13.项1至12中任一项的方法，其中所述预剪切稀化足以使所述MFT的屈服应力降低至低于约5Pa。

14.项1至13中任一项的方法，其中所述预剪切稀化足以使所述MFT的屈服应力降低至低于约2Pa。

15.项1至14中任一项的方法，其中所述预剪切稀化足以使所述MFT的屈服应力降低至少50％。

16.项1至15中任一项的方法，其中所述预剪切稀化足以使所述MFT的屈服应力降低至少70％。

17.项1至16中任一项的方法，其中所述预剪切稀化足以使所述MFT的屈服应力降低至少90％。

18.项1至17中任一项的方法，还包括：

从尾矿池中回收所述MFT。

19.项1至18中任一项的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物在沉积地点处沉积。

20.项1至18中任一项的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物经受稠化和/或过滤。

21.用于处理油砂成熟细粒尾矿(MFT)的系统，包括：

用于从尾矿池中回收MFT的回收组件；

用于提供MFT流体流的流体输送组件；

22.项21的系统，其中设置和操作所述预剪切设备，以使得能够实现足以降低絮凝剂剂量的剪切稀化。

23.项21或22的系统，其中设置和操作所述预剪切设备，以使得能够实现足以增加水从所述混合物中的释放的剪切稀化。

24.项21至23中任一项的系统，还包括：

用于监测所述剪切稀化的MFT的粘度或屈服应力的监测设备；和

用于根据所测量的粘度或屈服应力调节所述絮凝剂剂量的控制器。

25.项21至23中任一项的系统，其中所述预剪切设备包括至少一个高剪切混合器或至少一个超高剪切混合器。

26.项21至23中任一项的系统，其中所述预剪切设备包括至少一个管路混合器或至少一个罐式混合器或它们的组合。

27.项21至26中任一项的系统，其中所述脱水单元包括用于接收所述混合物、容许形成絮凝的尾矿沉积物并且容许从所述絮凝的尾矿沉积物中释放水的沉积地点。

28.用于处理具有至少2Pa的屈服应力和触变行为的细粒尾矿的方法，包括：

预剪切稀化所述细粒尾矿以产生剪切稀化的尾矿流体；

脱水所述混合物以使得水与所述絮凝物分离。

29.项28的方法，其中所述细粒尾矿包括成熟细粒尾矿(MFT)。

30.项29的方法，其中所述细粒尾矿包括油砂MFT。

31.项28的方法，其中所述细粒尾矿包括得自油砂提取操作的尾矿。

32.项28的方法，其中所述细粒尾矿包括稠细粒尾矿。

33.项28的方法，其中所述脱水步骤包括使所述混合物在沉积地点处沉积和使所述混合物释放水和干燥。

34.在使稠细粒尾矿絮凝和脱水中降低絮凝剂剂量的方法，包括在所述细粒尾矿与所述絮凝剂混合之前对所述细粒尾矿施加足够的剪切稀化以降低剂量。

35.增加水从絮凝的稠细粒尾矿中的释放的方法，包括在所述稠细粒尾矿与所述絮凝剂混合之前对所述稠细粒尾矿施加足够的剪切稀化以增加水的释放。

36.用于处理稠细粒尾矿的方法，包括：

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

37.项36的方法，其中实施所述预剪切稀化以便降低絮凝剂剂量。

38.项36或37的方法，其中实施所述预剪切稀化以便增加水从所述混合物中的释放。

39.项36至38中任一项的方法，还包括：

监测所述剪切稀化的稠细粒尾矿流体的粘度或屈服应力；和

根据所测量的粘度或屈服应力调节所述絮凝剂的剂量。

40.项36至39中任一项的方法，其中所述预剪切稀化至少施加了等同于约360s^-1的剪切速率70分钟的剪切。

41.项36至39中任一项的方法，其中所述预剪切稀化至少施加了等同于约400s^-1的剪切速率2小时的剪切。

42.项36至41中任一项的方法，其中所述预剪切稀化至少部分地通过至少一个高剪切混合器或超高剪切混合器实施。

43.项36至42中任一项的方法，其中所述预剪切稀化至少部分地通过管路混合器或罐式混合器或它们的组合实施。

44.项36至43中任一项的方法，其中所述预剪切稀化至少部分地通过管线输送所述稠细粒尾矿来实施。

45.项36至44中任一项的方法，其中实施所述预剪切稀化，紧接着进行将所述絮凝剂混合到所述剪切稀化的稠细粒尾矿中的步骤。

46.项36至45中任一项的方法，其中所述预剪切稀化足以使所述稠细粒尾矿的屈服应力降低至低于约20Pa。

47.项36至46中任一项的方法，其中所述预剪切稀化足以使所述稠细粒尾矿的屈服应力降低至低于约10Pa。

48.项36至47中任一项的方法，其中所述预剪切稀化足以使所述稠细粒尾矿的屈服应力降低至低于约5Pa。

49.项36至48中任一项的方法，其中所述预剪切稀化足以使所述稠细粒尾矿的屈服应力降低至低于约2Pa。

50.项36至49中任一项的方法，其中所述预剪切稀化足以使所述稠细粒尾矿的屈服应力降低至少50％。

51.项36至50中任一项的方法，其中所述预剪切稀化足以使所述稠细粒尾矿的屈服应力降低至少70％。

52.项36至51中任一项的方法，其中所述预剪切稀化足以使所述稠细粒尾矿的屈服应力降低至少90％。

53.项36至52中任一项的方法，还包括：

从尾矿池中回收所述稠细粒尾矿。

54.项36至53中任一项的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物在沉积地点处沉积。

55.项36至53中任一项的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物经受稠化和/或过滤。

56.用于处理稠细粒尾矿的系统，包括：

用于从尾矿池中回收稠细粒尾矿的回收组件；

用于提供稠细粒尾矿流体流的流体输送组件；

57.项56的系统，其中设置和操作所述预剪切设备，以使得能够实现足以降低絮凝剂剂量的剪切稀化。

58.项56或57的系统，其中设置和操作所述预剪切设备，以使得能够实现足以增加水从所述混合物中的释放的剪切稀化。

59.项56至58中任一项的系统，还包括：

用于监测所述剪切稀化的稠细粒尾矿流体的粘度或屈服应力的监测设备；和

60.项56至59中任一项的系统，其中所述预剪切设备包括至少一个高剪切混合器或至少一个超高剪切混合器。

61.项56至60中任一项的系统，其中所述预剪切设备包括至少一个管路混合器或至少一个罐式混合器或它们的组合。

62.项56至60中任一项的系统，其中所述脱水单元包括用于接收所述混合物、容许形成絮凝的尾矿沉积物和从所述絮凝的尾矿沉积物中释放水的沉积地点。

63.用于处理油砂成熟细粒尾矿(MFT)的方法，包括：

稀化所述MFT以产生具有降低的屈服应力的稀化的MFT流体；

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

64.项63的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物在沉积地点处沉积。

65.项63的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物经受稠化和/或过滤。

66.项63至65中任一项的方法，其中所述稀化包括机械剪切所述MFT。

67.项63至66中任一项的方法，其中所述稀化包括将化学添加剂引入到所述MFT中。

68.项63至67中任一项的方法，其中所述稀化包括减少或除去在所述MFT中的游离二价阳离子。

69.项68的方法，其中所述二价阳离子包括钙阳离子。

70.项63至67中任一项的方法，其中所述稀化包括增加与所述MFT中的粘土片缔合的钙阳离子。

71.项70的方法，包括将一定量的钙阳离子添加到所述MFT中并且提供足够的时间使所述钙阳离子与MFT中的粘土片缔合。

72.项63至71中任一项的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂。

73.项72的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂的钠盐。

74.项72或73的方法，其中所述絮凝剂包括30％的阴离子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钠聚合物絮凝剂。

75.项63至74中任一项的方法，还包括：

从尾矿池中回收所述MFT。

76.用于处理稠细粒尾矿的方法，包括：

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

77.项76的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物在沉积地点处沉积。

78.项76的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物经受稠化和/或过滤。

79.用于处理油砂成熟细粒尾矿(MFT)的方法，包括：

将絮凝剂混合到所述低沥青含量的MFT中，以产生包含水和絮凝物的混合物；和

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

80.项79的方法，其中控制所述MFT的步骤包括从所述MFT中除去残留的沥青，从而以沥青含量低于5wt％的贫沥青MFT的形式提供所述低沥青含量的MFT，基于总固体。

81.项80的方法，其中所述除去残留的沥青的步骤包括进行浮选。

82.项80或81的方法，其中所述除去残留的沥青的步骤还包括：

预剪切所述MFT以产生具有降低的屈服应力的预剪切MFT；和

使所述预剪切的MFT经受分离阶段以从所述MFT中除去沥青。

83.项82的方法，其中所述分离阶段包括：

将所述预剪切的MFT供给到分离容器中；

回收富含沥青的溢流；和

将所述贫沥青MFT作为底流移出。

84.项80至83中任一项的方法，其中所述控制MFT的步骤包括选择所述待处理的MFT具有低于5wt％的沥青含量，基于总固体。

85.项80至83中任一项的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂。

86.项85的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂的钠盐。

87.项85或86的方法，其中所述絮凝剂包括30％的阴离子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钠聚合物絮凝剂。

88.项79至83中任一项的方法，其中实施所述控制MFT的步骤，以使得对于粘土与水之比(CWR)为至少0.4的MFT而言所述沥青含量低于2wt％，基于总固体，或者对于CWR为0.2-0.35的MFT而言所述沥青含量低于4wt％，基于总固体。

89.项88的方法，还包括：

监测在所述MFT中的沥青含量和CWR；和

基于所测量的沥青含量和CWR调节对所述沥青含量的控制。

90.项79至88中任一项的方法，其中实施所述控制MFT的步骤，以使得所述MFT的沥青含量低于阈值，从而能够实现水净释放率(NWR)为至少15％。

91.项78至90中任一项的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物在沉积地点处沉积。

92.项78至90中任一项的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物经受稠化和/或过滤。

93.用于增加水从絮凝的稠细粒尾矿中释放的方法，包括在混合絮凝剂与所述稠细粒尾矿和使所述絮凝的稠细粒尾矿经受脱水之前，降低在所述稠细粒尾矿中的沥青含量。

94.项91的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂。

95.项92的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂的钠盐。

96.项91或92的方法，其中所述絮凝剂包括30％的阴离子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钠聚合物絮凝剂。

97.用于处理包含烃的稠细粒尾矿的方法，包括：

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

98.项97的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物在沉积地点处沉积。

99.项97的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物经受稠化和/或过滤。

100.项97至99中的任一项的方法，其中所述烃包含重烃。

101.项97至99中的任一项的方法，其中所述烃包含沥青。

102.项97至101中的任一项的方法，其中所述除去烃的步骤包括进行浮选。

103.项97至102中的任一项的方法，其中所述除去烃的步骤包括：

预剪切所述稠细粒尾矿，以产生具有降低的屈服应力的预剪切细粒尾矿；和

使所述预剪切细粒尾矿经受分离阶段，以从所述细粒尾矿中除去烃。

104.项103的方法，其中所述分离阶段包括：

将所述预剪切的细粒尾矿供给到分离容器中；

回收富含烃的溢流；和

将所述贫烃细粒尾矿作为底流移出。

105.项97至104中的任一项的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂。

106.项105的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂的钠盐。

107.项105或106的方法，其中所述絮凝剂包括30％的阴离子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钠聚合物絮凝剂。

108.项97至107中的任一项的方法，其中实施所述除去烃的步骤，以使得对于CWR为至少0.4的稠细粒尾矿而言所述烃含量低于2wt％，基于总固体，或者对于CWR为0.2-0.35的稠细粒尾矿而言所述烃含量低于4wt％，基于总固体。

109.项108的方法，还包括：

监测在所述稠细粒尾矿中的烃含量和CWR；和

基于所测量的烃含量和CWR调节对烃含量的控制。

110.项97至109中的任一项的方法，其中所述稠细粒尾矿的烃含量低于使得水净释放率(NWR)为至少15％的阈值。

111.用于增加水从絮凝的稠细粒尾矿中释放的方法，包括在混合絮凝剂与所述细粒尾矿和使所述絮凝的稠细粒尾矿经受脱水之前，降低在所述细粒尾矿中的烃含量。

112.项111的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂。

113.项112的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂的钠盐。

114.项112或113的方法，其中所述絮凝剂包括30％的阴离子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钠聚合物絮凝剂。

115.用于处理油砂成熟细粒尾矿(MFT)的方法，包括：

测定所述MFT的粘土含量；

根据所述MFT的粘土含量投配絮凝剂并且将所述絮凝剂混合至所述MFT中，以产生混合物；和

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

116.项115的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物在沉积地点处沉积。

117.项115的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物经受稠化和/或过滤。

118.项115至117中任一项的方法，其中所述粘土含量为高于80％，基于总固体。

119.项115至118中任一项的方法，其中所述MFT具有0.2-0.4的粘土与水之比(CWR)和低于1的砂与细粒之比(SFR)。

120.项115至119中任一项的方法，其中所述测定MFT的粘土含量的步骤包括进行亚甲基蓝测试或使用基于所述MFT的粘度测量的估计值。

121.项115至120中任一项的方法，还包括在所述测定粘土含量的步骤之前预剪切所述MFT，以产生预剪切的MFT。

122.项115至121中任一项的方法，其中所述测定MFT的粘土含量的步骤包括使用基于所述预剪切的MFT的粘度测量的估计值。

123.项115至122中任一项的方法，包括根据所测定的粘土含量调节所述絮凝剂的投配剂量。

124.用于处理稠细粒尾矿的方法，包括：

测定所述稠细粒尾矿的粘土含量；

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

125.项124的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物在沉积地点处沉积。

126.项124的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物经受稠化和/或过滤。

127.项124至126中任一项的方法，其中所述粘土含量为高于80％，基于总固体。

128.项124至127中任一项的方法，其中所述稠细粒尾矿具有0.2-0.4的粘土与水之比(CWR)和低于1的砂与细粒之比(SFR)。

129.项124至128中任一项的方法，其中所述测定稠细粒尾矿的粘土含量的步骤包括进行亚甲基蓝测试或使用基于所述稠细粒尾矿的粘度测量的估计值。

130.项124至129中任一项的方法，还包括在测定粘土含量的步骤之前预剪切所述稠细粒尾矿，以产生预剪切的细粒尾矿。

131.项124至130中任一项的方法，其中所述测定稠细粒尾矿的粘土含量的步骤包括使用基于所述预剪切的稠细粒尾矿的粘度测量的估计值。

132.项124至131中任一项的方法，包括根据所测定的粘土含量调节所述絮凝剂的投配剂量。

133.项124至132中任一项的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂。

134.项124至133中任一项的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂的钠盐。

135.项124至133中任一项的方法，其中所述絮凝剂包括30％的阴离子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钠聚合物絮凝剂。

136.用于处理稠细粒尾矿的方法，包括：

提供低于1的所述稠细粒尾矿的砂与细粒之比(SFR)；

将絮凝剂混合到所述稠细粒尾矿中，以产生混合物；和

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

137.项136的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物在沉积地点处沉积。

138.项136的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物经受稠化和/或过滤。

139.项136至138中任一项的方法，包括提供低于0.5的所述稠细粒尾矿的砂与细粒之比(SFR)。

140.项136至139中任一项的方法，包括提供0.2-0.4的所述稠细粒尾矿的粘土与水之比(CWR)。

141.项136至140中任一项的方法，包括将混凝剂添加到所述稠细粒尾矿中，以降低SFR。

142.项136至141中任一项的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂。

143.项136至142中任一项的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂的钠盐。

144.项136至143中任一项的方法，其中所述絮凝剂包括30％的阴离子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钠聚合物絮凝剂。

145.项136至144中任一项的方法，其中所述稠细粒尾矿包括成熟细粒尾矿(MFT)。

146.项136至145中任一项的方法，其中所述稠细粒尾矿包括得自油砂提取操作的尾矿。

147.用于处理稠细粒尾矿的方法，包括：

将砂和钙共同添加到所述稠细粒尾矿中；

将絮凝剂混合到所述稠细粒尾矿中，以产生混合物；和

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

148.项147的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物在沉积地点处沉积。

149.项148的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物经受稠化和/或过滤。

150.项147至149中任一项的方法，其中所述共同添加砂和钙的步骤包括同时添加砂和钙。

151.项147至149中任一项的方法，其中所述共同添加砂和钙的步骤包括在混合所述絮凝剂之前在不同的时间添加砂和钙。

152.项147至151中任一项的方法，其中所述砂的添加提供了砂与细粒之比(SFR)为至少0.5的稠细粒尾矿。

153.项147至152中任一项的方法，其中所述砂的添加提供了砂与细粒之比(SFR)为0.5至2的稠细粒尾矿。

154.项147至153中任一项的方法，其中所述砂的添加提供了砂与细粒之比(SFR)为1至2的稠细粒尾矿。

155.项147至154中任一项的方法，其中将每克粘土至少0.006克的钙添加到所述稠细粒尾矿中。

156.项147至155中任一项的方法，其中在将所述絮凝剂混合到所述稠细粒尾矿中之前，将钙添加到所述稠细粒尾矿中，反应时间为至少12小时。

157.项147至156中任一项的方法，其中以石膏的形式添加钙。

158.项147至157中任一项的方法，其中以含砂的尾矿流的形式添加砂。

159.项147至158中任一项的方法，其中所述稠细粒尾矿包括成熟细粒尾矿(MFT)。

160.项147至159中任一项的方法，其中所述稠细粒尾矿包括得自油砂提取操作的尾矿。

161.增加水从絮凝的稠细粒尾矿中的释放的方法，包括在将絮凝剂混合到所述稠细粒尾矿中和使絮凝的稠细粒尾矿经受脱水之前，提供具有足够的砂和钙含量的稠细粒尾矿。

162.项161的方法，其中通过将砂和钙添加到从尾矿池中回收的所述稠细粒尾矿中，来提供砂和钙的含量。

163.项161的方法，其中通过从具有所述砂和钙含量的尾矿池中的位置回收所述稠细粒尾矿，来提供砂和钙的含量。

164.项161至163中任一项的方法，其中所述稠细粒尾矿包括成熟细粒尾矿(MFT)。

165.项161至164中任一项的方法，其中所述稠细粒尾矿包括得自油砂提取操作的尾矿。

166.用于处理稠细粒尾矿的方法，包括：

在絮凝之前，将钙以一定量添加到所述稠细粒尾矿中并且进行足够的反应时间，以使钙与所述稠细粒尾矿中的粘土片缔合；

将絮凝剂混合到所述稠细粒尾矿中，以产生混合物；和

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

167.项166的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物在沉积地点处沉积。

168.项166的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物经受稠化和/或过滤。

169.项166至168中任一项的方法，其中在絮凝之前，将钙以一定量添加到所述稠细粒尾矿中并且进行足够的反应时间，以使释放的水能够比不添加钙时澄清。

170.项166至169中任一项的方法，其中在絮凝之前，将钙以一定量添加到所述稠细粒尾矿中并且进行足够的反应时间，以使得能够相较于不添加钙时增加水的释放。

171.项166至170中任一项的方法，其中在絮凝之前，将钙以一定量添加到所述稠细粒尾矿中并且进行足够的反应时间，以使得能够相较于不添加钙时降低絮凝剂剂量。

172.项166至171中任一项的方法，其中将钙以一定量添加到所述稠细粒尾矿中并且进行足够的反应时间，以最小化在所述稠细粒尾矿的间隙水中的游离钙阳离子。

173.项166至172中任一项的方法，其中将钙以一定量添加到所述稠细粒尾矿中并且进行足够的反应时间，以避免所述絮凝剂的沉淀。

174.项166至173中任一项的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂。

175.项166至174中任一项的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂的钠盐。

176.项166至175中任一项的方法，其中所述絮凝剂包括30％的阴离子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钠聚合物絮凝剂。

177.项166至176中任一项的方法，其中钙的添加量为20ppm至2000ppm。

178.项166至177中任一项的方法，其中钙的添加量为40ppm至1000ppm。

179.项166至178中任一项的方法，其中钙的添加量为60ppm至500ppm。

180.项166至179中任一项的方法，其中钙的添加量为100ppm至200ppm。

181.项166至180中任一项的方法，其中在絮凝之前添加钙，且进行至少12小时的充足反应时间。

182.项166至181中任一项的方法，其中在絮凝之前添加钙，且进行至少24小时的充足反应时间。

183.项166至182中任一项的方法，其中在絮凝之前添加钙，且进行至少2天的充足反应时间。

184.项166至183中任一项的方法，其中在絮凝之前添加钙，且进行至少2周的充足反应时间。

185.项166至184中任一项的方法，其中以石膏的形式添加钙。

186.项166至185中任一项的方法，其中以具有高于所述稠细粒尾矿的钙水平的尾矿流的形式添加钙。

187.项166至186中任一项的方法，其中所述稠细粒尾矿包括成熟细粒尾矿(MFT)。

188.项166至187中任一项的方法，其中所述稠细粒尾矿包括得自油砂提取操作的尾矿。

189.用于处理稠细粒尾矿的方法，包括：

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

190.项189的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物在沉积地点处沉积。

191.项189的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物经受稠化和/或过滤。

192.项189至191中任一项的方法，包括从池位置回收所述稠细粒尾矿，所述池位置具有的深度使得所述稠细粒尾矿具有0.2-0.4的CWR和低于1的SFR。

193.项189至192中任一项的方法，包括从池位置回收所述稠细粒尾矿，使得所述稠细粒尾矿的烃或沥青含量低于5wt％。

194.项189至193中任一项的方法，包括从池位置回收所述稠细粒尾矿，使得所述稠细粒尾矿的钙含量足以提高释放的水的澄清度和/或增加水的释放。

195.项189至194中任一项的方法，包括从池位置回收所述稠细粒尾矿，以使得所述稠细粒尾矿的屈服应力低于20Pa。

196.项189至195中任一项的方法，包括从池位置回收所述稠细粒尾矿，以使得所述稠细粒尾矿的屈服应力低于15Pa。

197.项189至196中任一项的方法，包括从池位置回收所述稠细粒尾矿，以使得所述稠细粒尾矿的屈服应力低于10Pa。

198.项189至197中任一项的方法，包括从池位置回收所述稠细粒尾矿，以使得所述稠细粒尾矿具有基本上恒定的CWR，并且基于所述CWR投配所述脱水化学品。

199.项189至198中任一项的方法，其中所述测绘包括从所述多个池位置获得多个样品，测量所述样品的性质，并且对每一个所述池位置记录所述性质。

200.项189至199中任一项的方法，其中所述测绘包括监测供给到所述尾矿池中的新尾矿的组成和流速。

201.项189至200中任一项的方法，其中所述测绘包括在三个维度上测定池位置。

202.项189至201中任一项的方法，包括测绘多个尾矿池和在不同的含有稠细粒尾矿的尾矿池中测定池位置。

203.项189至202中任一项的方法，还包括将来自不同尾矿池的具有补足性质的稠细粒尾矿共混在一起，以产生共混的稠细粒尾矿混合物，然后用所述脱水化学品处理所述共混的稠细粒尾矿混合物。

204.项189至203中任一项的方法，其中所述脱水化学品包括絮凝剂。

205.项204的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂。

206.项205的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂的钠盐。

207.项204至206中任一项的方法，其中所述絮凝剂包括30％的阴离子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钠聚合物絮凝剂。

208.项189至207中任一项的方法，其中所述稠细粒尾矿包括成熟细粒尾矿(MFT)。

209.项189至208中任一项的方法，其中所述稠细粒尾矿包括得自油砂提取操作的尾矿。

Claims

1.用于处理稠细粒尾矿的方法，包括：

测定所述稠细粒尾矿的粘土含量；

将所述混合物脱水以使水与所述絮凝物分离。

2.权利要求1的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物在沉积地点处沉积。

3.权利要求1的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物经受稠化。

4.权利要求1的方法，其中所述脱水的步骤包括使所述混合物经受过滤。

5.权利要求1至4中任一项的方法，其中所述粘土含量为高于80％，基于总固体。

6.权利要求1至5中任一项的方法，其中所述稠细粒尾矿具有0.2-0.4的粘土与水之比(CWR)和低于1的砂与细粒之比(SFR)。

7.权利要求1至6中任一项的方法，其中所述测定稠细粒尾矿的粘土含量的步骤包括进行亚甲基蓝测试。

8.权利要求1至6中任一项的方法，其中所述测定稠细粒尾矿的粘土含量的步骤包括使用基于所述稠细粒尾矿的粘度测量的估计值。

9.权利要求1至8中任一项的方法，还包括在测定粘土含量的步骤之前预剪切所述稠细粒尾矿，以产生预剪切的细粒尾矿。

10.权利要求9的方法，其中所述测定稠细粒尾矿的粘土含量的步骤包括使用基于所述预剪切的细粒尾矿的粘度测量的估计值。

11.权利要求1至10中任一项的方法，包括根据所测定的粘土含量调节所述絮凝剂的投配剂量。

12.权利要求1至11中任一项的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂。

13.权利要求1至12中任一项的方法，其中所述絮凝剂包括阴离子型聚合物絮凝剂的钠盐。

14.权利要求1至13中任一项的方法，其中所述絮凝剂包括30％的阴离子型聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钠聚合物絮凝剂。