EA014628B1

EA014628B1 - Концентрирование суспензий

Info

Publication number: EA014628B1
Application number: EA200801668A
Authority: EA
Inventors: Джиллиан Муди; Антони Питер Аллен; Стивен Адкинс; Брайан Даймонд; Пол Стокс
Original assignee: Циба Холдинг Инк.
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2007-01-04
Publication date: 2010-12-30
Also published as: GB0601000D0; AU2007207044A1; UA93222C2; WO2007082797A1; AR100571A2; AU2007207044B2; BRPI0706645A2; JP2009523602A; US8506822B2; AR059038A1; CA2636135A1; EA200801668A1; US20110155671A1; US8097167B2; AP2449A; CN101370562B; ZA200805391B; PE20070939A1; AP2008004523A0; EP1976613A1

Abstract

В изобретении описан способ концентрирования водной суспензии твердых частиц, включающий стадии добавления по меньшей мере одного органического полимерного флоккулянта в суспензию, благодаря чему образуются флоккулированные твердые частицы, где флоккулированным твердым частицам предоставляют возможность образовывать слой твердых частиц и, следовательно, образовывать более концентрированную суспензию, который включает добавление эффективного количества агента, который выбирают из группы, включающей свободнорадикальные агенты, окислители, ферменты и излучение, в котором агент вводят в суспензию перед или, по существу, одновременно с добавлением органического полимерного флоккулянта и/или органический полимерный флоккулянт добавляют в суспензию в сосуде и в суспензию в том же сосуде вводят агент. Этот способ особенно приемлем для разделения твердых частиц и жидкости, где флоккулированным твердым частицам позволяют выпадать в осадок седиментацией в гравитационном концентраторе.

Description

Настоящее изобретение относится к улучшенному способу флоккуляции для концентрирования суспензий. Так, в частности, флокулированные твердые частицы можно осаждать с получением слоя, в котором могут быть достигнуты более высокие концентрации твердых частиц и/или уменьшенное напряжение пластического течения.

Известно концентрирование суспензий твердых частиц в водных жидкостях применением флоккулянтов, приводящим к флоккуляции твердых частиц, которая упрощает выделение твердых частиц из жидкости. Во многих процессах флокулированные твердые частицы осаждают седиментацией с получением слоя. В других процессах разделение может быть упрощено механическим обезвоживанием, например при фильтрации под давлением, центрифугировании, ленточными концентраторами и ленточными прессами.

Типы флоккулянта, добавляемого в суспензию, часто зависят от субстрата. Обычно суспензии проявляют склонность к флокуляции под действием высокомолекулярных полимеров. Их примеры представлены в νθ-Ά-9314852 и И8 3975496, касающихся флоккуляции суспензий минеральных веществ, таких как красный шлам. Другие описания высокомолекулярных полимерных флоккулянтов включают И8 6447687, νθ-Λ-0216495 и νθ-Ά-02083258, касающиеся флоккуляции осадка сточных вод. Известно периодическое добавление других химических добавок для кондиционирования суспензии. Так, например, суспензии можно вначале коагулировать полимерным коагулянтом с высокой плотностью заряда, таким как поли-ДАДМАХ и неорганические коагулянты, включая хлорид трехвалентного железа.

При кондиционировании суспензий используют также другие добавки. Так, например, с целью удалить восстановители, для того чтобы уменьшить запахи, образование газов или предотвратить гниение, в суспензии, такие как осадки сточных вод и другие суспензии, содержащие органический материал, иногда добавляют пероксиды. Обычно пероксиды или окислители добавляют с целью удалить вредные или нежелательные вещества, или другие материалы, содержащиеся в суспензии.

Обычно количество добавляемых пероксидов является всего лишь достаточным для удаления нежелательных веществ и материалов и обычно пероксиды или другие окислители используют в относительно небольших количествах.

Примеры добавления пероксидов в осадок сточных вод представлены в ΙΡ 56150481. Пероксиды или окислители можно также добавлять по аналогичным причинам в другие суспензии, включая обработку грунта выемки для удаления загрязняющих примесей, как изложено в И8 2003121863 и ΙΡ 10109100. В ΙΡ 11156397 описан способ флоккулирования шлама с использованием неионогенных и анионогенных полимеров, в котором шлам предварительно обрабатывают окислителем.

В И8 6733674 описан способ обезвоживания шлама добавлением эффективного количества одного или нескольких разлагающих клетчатку ферментов, одного или нескольких окислителей и одного или нескольких флоккулянтов с получением в воде смеси, которую коагулируют и флоккулируют с последующим выделением твердых частиц из воды. Примеры демонстрируют, как оказалось, значительное время, которое проходит между добавлением окислителя и флоккуляцией. Ферменты используют, повидимому, с целью деструктировать содержащийся в шламе материал.

Суспензии часто концентрируют в гравитационном концентраторе. В концентратор, как правило, подают непрерывный поток суспензии и обрабатывают флоккулянтом. Получаемые таким образом флокулированные твердые частицы оседают с образованием слоя твердого нижнего продукта, а верхнюю водную жидкость, которая движется вверх, обычно удаляют из концентратора посредством периметрического желоба у водной поверхности. Как правило, у концентратора имеется коническое основание, благодаря чему нижний продукт может быть легко удален из центральной части основания. Кроме того, удалению нижнего продукта из твердых частиц содействует вращающийся скребок. Типичный способ концентрирования суспензий в гравитационном концентраторе изложен в И8 4226714.

В гравитационных концентраторах можно концентрировать различные суспензии, включая суспензии органических твердых частиц, такие как сточные воды и осадки сточных вод. С использованием гравитационных концентраторов обычным делом является также концентрирование или обезвоживание суспензий минеральных веществ.

В типичном процессе обработки минеральных веществ направляемые в отход твердые частицы отделяют от твердых частиц, которые содержат ценные минералы, в водном процессе. Водная суспензия направляемых в отход твердых частиц часто содержит глины и другие минералы, которые обычно называют хвостами. Эти твердые частицы часто концентрируют проведением процесса флоккуляции в концентраторе и оаждением с получением слоя. Обычно из твердых частиц или слоя необходимо удалить максимально возможное количество воды с целью добиться повышенной плотности нижнего продукта и выделить максимум технологической воды. Нижний продукт обычно откачивают к поверхности зоны удерживания, часто называемой резервуаром или прудом для хвостов, или по другому варианту нижний продукт может быть дополнительно обезвожен механически, путем, например, фильтрования под вакуумом, фильтрации под давлением или центрифугирования.

В И8 5685900 описан способ селективной флоккуляции для обогащения тонкодисперсного каолина низкой степени белизны с целью уменьшить количество каолина повышенной степени белизны. Этот способ включает стадию классификации для выделения каолиновой фракции, в которой размеры по

- 1 014628 меньшей мере 90 мас.% частиц составляют меньше 0,5 мкм. Далее выделенную фракцию подвергают обработке на стадии отбеливания для частичного беления органических изменяющих окраску веществ. Полученную суспензию селективно флоккулируют с использованием высокомолекулярного анионогенного полиакриламидного или акрилат-акриламидного сополимера. На этой стадии флоккуляции образуется отстоявшаяся фаза, которая является высоко концентрированной для примеси диоксида титана, и фаза флоккулированной глины, которая лишена диоксида титана, который содержит изменяющие окраску вещества. Затем хлопья обрабатывают газообразным озоном для того, чтобы окислить оставшиеся изменяющие цвет органические вещества, а также деструктировать полимерный флоккулянт с целью вернуть каолин в диспергированное состояние. Этого добиваются, как сказано, пропусканием флоккулированных твердых частиц через стадию озонирования, предпочтительно с применением высокосдвигового насоса.

Аналогичные описания представлены в \УО 2004/071989 и И8 2006/0131243.

В XVО 2005/021129 описано регулирование условия суспендирования твердых частиц в жидкости, включающее применение для суспендирования 1 или большего числа стимулов. В соответствии с этим описанием в предпочтительном варианте кондиционирование обратимо и включает флоккуляцию и/или коагулирование, при которых между твердыми частицами в жидкости могут действовать силы взаимного притяжения или отталкивания. Стимулом может служить одна или несколько химических добавок и стимулом может быть, например, чувствительный полиэлектролит, который может быть абсорбирован на поверхности суспендированных частиц в достаточном количестве для создания между частицами пространственного или электростатического отталкивания. В одном примере полиэлектролит может быть, по существу, нерастворимым при значениях рН, при которых он практически не заряжен, оказывая тем самым на суспензию флоккулирующее воздействие. Описаны также полиэлектролиты, которые чувствительны к температурному стимулу. Приведены также ссылки на способ регулирования уплотнения слоя твердых частиц в жидкости применением в отношении слоя одного или нескольких стимулов. Каждый из стимулов обратимо влияет на действующее кондиционирование между исходным состоянием, превалирующим перед применением упомянутого одного или нескольких стимулов, и состоянием кондиционирования, достигаемым благодаря упомянутому одному или нескольким стимулам. Осуществление описанных способов обуславливает усовершенствования действиях по разделению некоторых твердых частиц и жидкости.

В 1Р 11-46541 описан чувствительный к температуре гидрофильный полимер, добавляемый в качестве обычного флоккулянта в суспензию частиц при температуре ниже переходной температуры, после которой благодаря абсорбции и сшивки частиц образуются хлопья. Смесь нагревают до точки выше переходной температуры, абсорбированный полимер становится гидрофобным, суспендированным частицам придается гидрофобность и благодаря гидрофобному взаимодействию образуются хлопья. В это время прилагают соответствующее внешнее давление, частицы легко переориентируются и за счет гидрофобности частиц вытесняется содержащаяся между частицами вода.

В 1Р 2001/232104 описан способ, аналогичный изложенному в 1Р 11-46541, но осуществляемый с использованием улучшенных чувствительных к температуре флоккулянтов, которые, в противоположность неионогенным полимерам, которые абсорбируются на суспендированных частицах, представляют собой ионогенный чувствительный к температуре полимер, и когда этот полимер становится гидрофобным при температурах, равных примерно точке перехода, вокруг ионогенных групп образуются сильные гидратные слои, но адгезия гидратированных слоев между полимерам предотвращается гидрофобным взаимодействием.

Ветйш, V. и др. в РагйсикПе 8с1епсе апй Тес11по1оду (1991), 9(3-4), 191-9, описывают применение полифункциональных полимеров для регулируемой посредством рН флоккуляции титансодержащих минералов. Эти полимеры представляют собой полученные свободнорадикальной полимеризацией винильные сополимеры, содержащие катехиновые функциональные группы и звенья акриловой кислоты. Такие полимеры при изменении рН способны менять свое воздействие от флоккулирующего до диспергирующего или оказываться инертными и наоборот.

Чувствительные к рН или температуре флоккулянты в принципе обеспечивают контроль флоккуляционного состояния суспензии. Однако для конкретной суспензии или слоя, который должен быть флоккулированным и одновременно с этим быть чувствительным к конкретному стимулу, для того чтобы обусловить обратимо действующее кондиционирование, необходим, по-видимому, соответствующий выбор флоккулянта. В некоторых случаях нахождение правильного выбора флоккулянта может быть сопряжено с затруднениями.

Часто флоккулированные твердые частицы захватывают некоторое количество воды, высвобождение этой воды часто сопряжено с затруднениями технологического порядка и, следовательно, она удерживается в слое. Хотя чувствительные к рН и температуре флоккулянты могут посодействовать с решением этой проблемы, в широком диапазоне субстратов часто трудно добиться удовлетворительной флоккуляции.

В процессах, проводимых с применением гравитационных концентраторов, необходимо действо вать таким образом, чтобы слой обладал по возможности наивысшей концентрацией твердых частиц,

- 2 014628 пригодных для удаления из концентратора в виде нижнего продукта. Как правило, ограничивающим фактором является способность скребка в концентраторе передвигать выпавшие в осадок твердые частицы. Следовательно, было бы необходимо разработать способ, осуществление которого повышает скорость выделения твердых частиц из суспензии и удаления нижнего продукта.

В соответствии с настоящим изобретением разработан способ концентрирования водной суспензии твердых частиц, включающий стадии добавления по меньшей мере одного органического полимерного флоккулянта в суспензию, благодаря чему образуются флоккулированные твердые частицы, где флоккулированным твердым частицам предоставляют возможность образовывать слой твердых частиц и, следовательно, образовывать более концентрированную суспензию, который включает добавление эффективного количества агента, который выбирают из группы, включающей свободнорадикальные агенты, окислители, ферменты и излучение, в котором агент вводят в суспензию перед или, по существу, одновременно с добавлением органического полимерного флоккулянта и/или органический полимерный флоккулянт добавляют в суспензию в сосуде и агент вводят в суспензию в том же сосуде.

При создании настоящего изобретения было установлено, что включение агента значительно повышает эффективность процесса концентрирования. Под концентрированием имеют в виду, что содержание твердых частиц суспензии возрастает. Как правило концентрирование суспензий включает процессы обезвоживания, процессы сгущения и т. п.

В предпочтительном варианте флоккулированным твердым частицам позволяют выпадать в осадок с образованием слоя твердых частиц, который можно также называть отстоем. В более предпочтительном варианте способ включает седиментацию в гравитационном концентраторе, а отстой или слой удаляют из концентратора в виде нижнего продукта.

Контактирование слоя твердых частиц с агентом дает возможность, что неожиданно, значительно увеличить количество высвобождаемой водной жидкости.

Целесообразный агент осуществляет разделение на части флоккулированной структуры. При создании настоящего изобретения было установлено, что в предпочтительном варианте флоккулированный каркас может разрушиться и часто занимает меньший объем, чем занимали бы осажденные твердые частицы в отсутствии агента.

В одной форме агент может обусловить деструкцию органического полимерного флоккулянта. Полагают, что химическое взаимодействие между флоккулянтом и твердыми частицами в результате этой деструкции полимерного флоккулянта постоянно меняется. Полимер способен деструктироваться таким образом, что в результате твердые частицы обладают уменьшенным флоккулированным каркасом. По одному объекту полимерная цепь может разрываться на меньшие цепи, которые индуцируют диспергаторное воздействие на твердые частицы. В некоторых случаях полимер способен деструктироваться до такой степени, при которой флоккулирующего воздействия на твердые частицы он больше не оказывает. В предпочтительном варианте деструкция органического полимерного флоккулянта находится в сочетании с деструкцией или уменьшением размеров флоккулированной структуры. В более предпочтительной форме, как было установлено при создании настоящего изобретения, флоккулированный каркас разрушается, вследствие чего содержание твердых частиц для данного объема повышается.

В одной предпочтительной форме агент обуславливает уменьшение напряжения пластического течения слоя твердых частиц, образованного действием органического флоккулянта. В более предпочтительном варианте слой твердых частиц должен обладать по меньшей мере на 30% более низким напряжением пластического течения, чем у слоя твердых частиц при эквивалентном содержании твердых частиц без добавления агента. Таким образом, целесообразный агент обуславливает уменьшение напряжения пластического течения слоя твердых частиц и это дает возможность добиться в слое твердых частиц более высоких концентраций твердых частиц и более интенсивного удаления нижнего продукта. В предпочтительном варианте уменьшение напряжения пластического течения обычно составляет по меньшей мере 50% относительно напряжения пластического течения слоя твердых частиц при эквивалентном содержании твердых частиц без добавления агента. В более предпочтительном варианте уменьшение напряжения пластического течения обычно составляет по меньшей мере 60 или 70%, а часто - по меньшей мере 80 или 90%.

При создании настоящего изобретения установлено также, что это напряжение может быть уменьшено до уровня ниже напряжения пластического течения слоя твердых частиц при эквивалентном содержании твердых частиц, которые еще не были флоккулированными, и без добавления агента. До сих пор общепринятая точка зрения состоит в том, что седиментация твердых частиц в отсутствии флоккуляции обуславливает, по-видимому, самое низкое напряжение пластического течения. В общем, полагают, что осуществление способа, включающего флоккуляцию, всегда приводит к более высокому напряжению пластического течения, чем в отсутствии флоккулянта, поскольку флоккулянт склонен удерживать, по-видимому, выпавшие в осадок твердые частицы в структуре, которая склонна, по-видимому, к повышению напряжения пластического течения. Поэтому особенно неожиданным оказался тот факт, что осуществление такого способа, включающего применение флоккулянта, может привести к напряжению пластического течения, которое ниже напряжения пластического течения, чем у отстоенной суспензии без применения флоккулянта.

- 3 014628

В предпочтительном варианте вышеупомянутые уменьшения напряжения пластического течения обычно находятся в сочетании либо с деструкцией, либо с разделением на части флоккулированной структуры и/или, по другому варианту, в сочетании с деструкцией органического полимерного флоккулянта. В особенно предпочтительном варианте деструкция органического полимерного флоккулянта обуславливает деструкцию или уменьшение размера флоккулированной структуры, что, в свою очередь, обуславливает уменьшение напряжения пластического течения слоя твердых частиц.

В предпочтительном варианте способа флоккулированные твердые частицы оседают с образованием слоя, и из суспензии высвобождается вода, причем при создании настоящего изобретения было установлено, что воздействие на флоккулированные твердые частицы агента обуславливает увеличение количества воды, высвобождаемой из суспензии. Поэтому при создании настоящего изобретения было установлено, что это увеличение количества высвобождаемой воды сопровождается также повышением концентрации твердых частиц.

В другом варианте агент может выделять газ. При создании настоящего изобретения было установлено, что высвобождение газа в слое твердых частиц может усилить высвобождение воды. В предпочтительном варианте флоккулированные твердые частицы оседают с образованием слоя, и агент находится в контакте с флоккулированными твердыми частицами или слоем, а это обуславливает дополнительное ее высвобождение и повышение концентрации твердых частиц. В предпочтительном варианте газ высвобождается и образует газовые пузырьки. Не основываясь на какой-либо теории, полагают, что этот газ может вызвать, например, образование каналов или трещин в слое твердых частиц и содействовать высвобождению из суспензии воды.

Агенты, которые могут выделять газ, включают карбонаты, бикарбонаты и пероксиды.

Осуществление способа по настоящему изобретению усиливает, как было установлено, концентрирование суспензии, преимущественно благодаря гравитационной седиментации. В этом смысле скорость уплотнения выделяющихся твердых частиц возрастает. Кроме того, может быть значительно улучшена подвижность концентрированной фазы, т.е. осевших или выпавших в осадок твердых частиц.

Агентом может служить одно или несколько химических соединений, выбранных из группы, включающей свободнорадикальные агенты, окислители и ферменты. По другому варианту или дополнительно, когда агент обуславливает деструкцию или разделение на части флоккулированной структуры и/или деструкцию органического полимерного флоккулянта, и/или обуславливает уменьшение напряжения пластического течения слоя твердых частиц, таким агентом может также служить излучение. Роль излучения может выполнять, например, ультразвук, ионизирующее излучение или электромагнитное излучение. Когда агент выделяет газ, по другому варианту им может быть механическое устройство, которое выделяет газовые пузырьки внутри слоя твердых частиц, преимущественно когда слой представляет собой отстой или слой.

В предпочтительном варианте агент выбирают из группы, включающей свободнорадикальные агенты, окислители и ферменты.

Было установлено, что введение в процесс флоккуляции свободнорадикального агента или окислителя приводит к более быстрому уплотнению фазы и/или пониженной вязкости слоя твердых частиц, например отстоя, при соответствующих содержаниях твердых частиц, вследствие чего может быть достигнуто более высокое содержание твердых частиц без превышения максимальной вязкости, которую может допускать оборудование для проведения процесса удаления. В дополнительном варианте, как это было установлено, аналогичный эффект может быть также достигнут с ферментами. Это является особым случаем, когда полимер представляет собой природный полимер или полуприродный полимер, например полисахарид, который может быть предварительно модифицирован, а выбранный фермент известен как разлагающий природный или полуприродный полимер.

Приемлемые свободнорадикальные агенты охватывают химические соединения, выбранные из группы, включающей сульфат двухвалентного железа-аммония, нитрат аммония-четырехвалентного церия и т. д.

Может также оказаться необходимым использовать активаторы в сочетании со свободнорадикальными агентами, которые в некоторых случаях могут ускорять образование радикалов. Как правило, такие активаторы включают аминокарбоксилаты и диамины, соль двухвалентной меди ЭДТК (этилендиаминтетрауксусной кислоты) и редуцирующие сахара, такие как фруктоза и лактоза.

Можно использовать любой обычный окислитель. Окислители могут представлять собой химические вещества, выбранные из группы, включающей хлор, соединения переходных металлов или других металлов в высоком состоянии окисления, такие как соединения хрома, марганца, железа и меди, каждое из которых включает вещества, которые являются мощными окислителями, трет-БГП (третичный бутилгидропероксид), сульфит натрия, бисульфитные соединения, персульфат аммония, перборат натрия, гипохлорит натрия и озон.

Было установлено, что для окислительных целей особенно эффективно применение озона, перацетатов, перборатов, перкарбонатов и персульфатов.

Можно использовать любой приемлемый фермент, способный воздействовать на органический полимерный флоккулянт, особенно такой, как природный полимер. Как правило, такие ферменты включа

- 4 014628 ют гидролазы. Приемлемые ферменты охватывают протеазы, которые обычно расщепляют белки; гликозилазы, которые расщепляют сахара; пектиназы, которые расщепляют пектин; амилазы, которые деструктируют крахмал; эстеразы, которые деструктируют любые сложноэфирные связи; целлюлазы, которые расщепляют целлюлозу и производные целлюлозы; глюкозидазы и галактозидазы, расщепляющие сахара. Другие гидролазы способны модифицировать поверхность других полимерных флоккулянтов, включая, например, полиамиды и сложные полиэфиры. Другие ферменты включают деполимеразы, которые обычно расщепляют полимер, особенно микробиологически образуемые полимеры, такие как сложные полиэфиры. Предпочтительные ферменты включают амилазы, целлюлазы, галактоманнаназы. Обычно они приемлемы для применения в случаях природных или полуприродных полимеров, например крахмала, КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза), хьюара, альгинатов, пектинатов и сульфированного гуммикаррагенана. Своим воздействием на хитозан известны другие специфические ферменты.

Предпочтительные для применения при выполнении настоящего изобретения агенты представляют собой пероксиды. Особенно предпочтительный пероксид представляет собой пероксид водорода.

При осуществлении способа агент и органический полимерный флоккулянт можно добавлять в суспензию последовательно или одновременно. Некоторые процессы могут протекать лучше, если агент добавляют после полимерного флоккулянта. Это может происходить преимущественно так, если агент действует относительно быстро, поскольку перед тем как на агент оказывается сколько-нибудь существенное влияние, необходимо предоставить достаточное время для того, чтобы вначале в существенной мере образовывалась флоккулированная структура. Тем не менее при таком порядке добавления в находящуюся в сосуде суспензию должен быть введен органический полимерный флоккулянт и в суспензию в том же сосуде вводят агент. В этом случае в предпочтительном варианте в слой твердых частиц добавляют агент. Как правило, этим сосудом может служить концентратор, например гравитационный концентратор, применяемый для седиментации суспендированных твердых частиц.

Однако во многих ситуациях в предпочтительном варианте агент вводят в суспензию перед или, по существу, одновременно с добавлением органического полимерного флоккулянта. Не основываясь на какой-либо теории, полагают, что добавление агента перед сколько-нибудь существенным образованием флоккулянтной структуры обычно следует убедиться в том, что агент распределен по всем флоккулированным твердым частицам. Одновременное добавление агента и флоккулянта может также обеспечить преимущество единственной точки добавления, в особенности если агент и флоккулянт предварительно смешивают. Однако в случаях смесей агента и флоккулянта может оказаться необходимым убедиться в том, что смесь вводят в суспензию перед какими-либо существенными нежелательными влияниями агента на флоккулянт.

Агент должен быть использован в эффективном количестве. В предпочтительном варианте должно быть добавлено достаточное количество для гарантии того, что это обуславливает по меньшей мере одно из следующих:

I) разделение на части флоккулированной структуры и/или

II) деструкция органического полимерного флоккулянта, и/или

III) обеспечение уменьшения напряжения пластического течения слоя твердых частиц до уровня ниже напряжения пластического течения слоя твердых частиц при эквивалентном содержании твердых частиц, которые еще не были флоккулированными, и без добавления агента и/или,

IV) возможность повышения содержания твердых частиц по меньшей мере на 5 мас.% от слоя, обладающего данным напряжением пластического течения, в сравнении с слоем, обладающим таким же напряжением пластического течения, из эквивалентного процесса, но в отсутствии агента.

Количество агента обычно варьируют в соответствии с конкретными технологическими условиями, типом субстрата и флоккулянта. В предпочтительном варианте агент должен содержаться в количестве по меньшей мере 1 част./млн в пересчете на массу агента на объем суспензии. Этот агент может быть эффективным в низких концентрациях, например в пределах от 1 до 10 част./млн. Обычно агент добавляют в количестве от по меньшей мере 100 част./млн, а в некоторых случаях оно может составлять по меньшей мере 1000 част./млн в пересчете на массу твердых частиц в суспензии. В некоторых случаях может оказаться необходимым добавлять агент в значительно более высоких концентрациях, например достигающих 40000 или 50000 част./млн или больше. Эффективные количества обычно находятся в пределах от 150 до 20000 част./млн, преимущественно в пределах от 1000 до 15000 част./млн.

Более предпочтительно увеличение количества воды, высвобождаемой из слоя, а повышенние концентрации твердых частиц слоя сопровождается также уменьшением напряжения пластического течения. При создании настоящего изобретения было установлено, что в предпочтительном варианте напряжение пластического течения слоя меньше, чем у слоя с эквивалентным содержанием твердых частиц, в котором на флоккулированные твердые частицы не действует агент.

Известно, что в общем твердые частицы в суспензии часто оседают без добавления флоккулянта. Флоккулянт обуславливает упрощение флоккуляции твердых частиц и повышает скорость, с которой твердые частицы оседают с образованием слоя. Таким образом, в обычных ситуациях гравитационного концентрирования повышенной скорости свободного оседания и начального уплотнения достигают применением полимерных флоккулянтов и необязательно коагулянтов. В таком способе отдельные твердые

- 5 014628 частицы проявляют тенденцию собираться вместе с образованием агрегатов, которые обладают более подходящим отношением плотности к площади поверхности. Эти агрегаты могут оседать с образованием уплотненного слоя, из которого вода может быть дополнительно удалена благодаря просачиванию вверх. Таким путем содержание твердых частиц в слое постепенно повышается в течение большого периода времени, до тех пор, пока в слое не достигают целевой концентрации твердых частиц, и материал в слое может быть удален.

К сожалению, в общем, вязкость или напряжение пластического течения флоккулированных осажденных твердых частиц в обычных способах значительно выше, чем у осажденных твердых частиц в отсутствии флоккулянта. Это делает процесс удаления сгребанием и перекачиванием постепенно все более трудным. С другой стороны, было бы непрактичным концентрировать суспензию в отсутствии флоккулянта, поскольку это занимало бы исключительно длительное время, особенно в гравиметрическом концентраторе, работа которого основана на свободной седиментации.

При создании настоящего изобретения было установлено, что в способе в соответствии с изобретением может быть достигнуто более быстрое уплотнение фазы. Кроме того, было установлено, что предлагаемому способу свойственна склонность приводить к значительно пониженной вязкости или напряжения пластического течения слоя твердых частиц в результате обработки агентом. Так, в частности, при создании настоящего изобретения было установлено, что напряжение пластического течения не только ниже, чем в эквивалентном способе в отсутствии агента, но напряжение пластического течения может быть таким же низким или более низким, чем у осажденных твердых частиц в отсутствии флоккулянта. При создании настоящего изобретения было установлено, что в некоторых случаях осуществление способа приводит к образованию слоя твердых частиц, обладающего значительно более низким напряжением пластического течения, чем у осажденных твердых частицах в отсутствии флоккулянта. Это неожиданное свойство осажденных твердых частиц еще больше упрощает удаление твердых частиц нижнего продукта, одновременно с этим обеспечивая быстрое оседание твердых частиц. Более того в предпочтительном варианте этот способ осуществляют, создавая возможность для повышения содержания твердых частиц уплотненного слоя до уровня значительно выше того, который может быть допустим для оборудования в отсутствии агента. В этом смысле с уплотненным слоем все еще можно оперировать при максимальном для оборудования напряжении пластического течения, но при этом содержание твердых частиц значительно выше, чем в слое в способе без агента.

Напряжение пластического течения слоя твердых частиц, включая седиментированный слой, обычно варьируется в соответствии с субстратом. Как правило, максимальное напряжение пластического течения седиментированного слоя, которое может быть допустимым для обычного оборудования, обычно не превышает 250 Па. В пределах возможностей существующего оборудования с использованием обычного способа было бы невозможно повышать содержание твердых частиц, поскольку напряжение пластического течения было бы чрезмерно высоким. Осуществление способа по изобретению с применением агента уменьшает, как это установлено, напряжение пластического течения по меньшей мере на 10%, а обычно по меньшей мере на 50% и в некоторых случаях на целых 80, 90% или больше. С другой стороны, содержанию твердых частиц слоя, получаемого в соответствии с изобретением, можно позволить повыситься по меньшей мере на 5%, а иногда больше 10%, без превышения максимального напряжения пластического течения, которое может быть допустимым для оборудования. В некоторых случаях можно повышать концентрацию твердых частиц на 15, 20% или больше, если сравнивать со слоем, характеризующимся таким же напряжением пластического течения, достигаемым при осуществлении эквивалентного способа, но в отсутствии агента.

Фактическая концентрация твердых частиц нижнего продукта в массовых процентах, которая может быть достигнута при приемлемом напряжении пластического течения, варьируется значительно в зависимости от составляющей части и размера суспендированных твердых частиц, а также возраста и изощренности осадительного оборудования. Она может составлять всего примерно 12% (как правило, для хвостов флотации флоридского фосфата), но обычно находится в пределах от примерно 20 до 50%.

Напряжение пластического течения определяют пластометром Брукфилда В/8 88Т при комнатной температуре 25°С, с использованием программного обеспечения ВНЕО У2.7 по методу с регулируемой скоростью сдвига. Вращение снабженного лопастями вала (лопасть 5025 при размерах сосуда 3 к 1) со 120 равными ступенчатыми приростами по 0,025 об./мин обеспечивает воздействие постепенно возрастающей скорости сдвига.

Напряжение пластического течения определяют как максимальное сдвиговое напряжение перед начальным воздействием сдвига. Напряжение пластического течения рассчитывают линейной регрессией по 4 точкам определения со скоростью сдвига > 0,1 1/с и последующим вычислением отсекаемого на координатной оси тау отрезка (Па) для скорости сдвига = 0.

Изобретение применимо в отношении любой деятельности по выделению твердых частиц из жидкостей, во время которой твердые частицы выделяют из суспензии. Она может охватывать, например, процессы, включающие седиментацию, центрифугирование, фильтрацию под давлением, ленточное прессование или ленточное концентрирование. Изобретение оказывается особенно выгодным для процессов седиментации. Особенно предпочтительные процессы включают обработку суспензии для флок

- 6 014628 куляции в гравиметрическом концентраторе. В таком процессе твердые частицы образуют уплотненный слой твердых частиц, концентрация которых, по-видимому, обычно значительно выше, чем в отсутствии агента.

Флоккулированные твердые частицы, образующиеся в процессе, могут формировать нижний продукт, который может быть удален из зоны флоккуляции и отстаивания. Во многих случаи флоккулированные твердые частицы образуют нижний продукт, который затем переносят в зону размещения отходов.

Как сказано выше, изобретение в общем применимо в отношении процессов выделения твердых частиц из жидкостей. Таким образом, суспензия может включать органический материал, содержащий, например, осадок сточных вод или клеточный материал из процессов ферментации. Эта суспензия может также представлять собой суспензию целлюлозного материала, например шламы из процессов изготовления бумаги. В предпочтительном варианте суспензия представляет собой водную суспензию, включающую минеральные частицы.

В более предпочтительном варианте выполнения изобретения способ включает обработку водных суспензий, получаемых из отходов процессов обогащения добытых полезных ископаемых и других отходов горнодобывающих предприятий, например предприятий отраслей промышленности, добывающих углеродсодержащие минералы, такие как уголь и битуминозные песчаники, включающие суспензии минеральных частиц, преимущественно глин. Таким образом, в этом предпочтительном варианте способа водную суспензию получают из процессов обработки минералов или источников энергии и/или обработки хвостовых материалов. Под процессами обработки источников энергии понимают преимущественно процессы, в которых обработка субстрата включает разделение материалов, которые можно использовать в качестве топлив.

Особенно предпочтительный вариант осуществления предлагаемого способа включает обработку суспензий, выбранных из продуктов процессов добычи и обогащения, причем эта группа материалов включает боксит, неблагородные металлы, драгоценные металлы, железо, никель, уголь, минеральные пески, нефтеносные пески, фарфоровую глину, алмазы и уран.

В предпочтительном варианте размеры по меньшей мере 90 мас.% суспендированных твердых частиц в суспензии должны быть больше 0,5 мкм. Часто размеры по меньшей мере 90 мас.% частиц в суспензии составляют, по-видимому, по меньшей мере 0,75 мкм, а предпочтительнее размеры по меньшей мере 90 мас.% частиц по меньшей мере один или два мкм. Как правило, по меньшей мере 90 мас.% суспендированных частиц могут обладать размером до 2 мм и обычно размер по меньшей мере 90 мас.% частиц находится в пределах от больше 0,5 мкм до 2 мм. В предпочтительном варианте размер по меньшей мере 90 мас.% суспендированных частиц обычно составляет до 1 мм или более предпочтительно размер по меньшей мере 90 мас.% частиц составляет до 750 мкм, преимущественно размер по меньшей мере 90 мас.% частиц находится в пределах от одного или двух микрометров до одного или двух миллиметров.

Суспензии часто содержат по меньшей мере 5 мас.% суспендированных твердых частиц и могут включать их в количестве целых 30% или больше. В предпочтительном варианте суспензии содержат, по-видимому, по меньшей мере 0,25%, более предпочтительно по меньшей мере 0,5%, а обычно суспензии содержит в пределах от 1 до 20 мас.% суспендированных твердых частиц.

Приемлемые количества органического полимерного флоккулянта находятся в интервале от 5 до 10000 г на тонну твердых частиц. Обычно соответствующий расход можно варьировать в соответствии с конкретным материалом и содержанием твердых частиц. Предпочтительные количества находятся в интервале от 10 до 3000 г/т, преимущественно в пределах от 10 до 1000 г/т, тогда как более предпочтительные количества находятся в интервале от 60 до 200 или 400 г/т.

Водный раствор полимера можно добавлять в любой приемлемой концентрации. Может оказаться необходимым использовать относительно концентрированный раствор, например до 10% или выше в пересчете на массу полимера. Обычно, по-видимому, необходимо добавлять раствор полимера в более низкой концентрации с целью свести к минимуму проблемы, возникающие из-за высокой вязкости раствора полимера и для содействия распределению полимера по всей суспензии. Раствор полимера можно добавлять в относительно пониженной концентрации, например всего 0,01 мас.% полимера. Как правило, раствор полимера используют в концентрации в пределах от 0,05 до 5 мас.% полимера. В предпочтительном варианте концентрация полимера обычно находится в интервале от 0,1 до 2 или 3%. В более предпочтительном варианте концентрация находится в интервале от 0,25% до примерно 1 или 1,5%. По другому варианту органический полимерный флоккулянт можно добавлять в суспензию в форме сухих частиц или вместо этого в форме эмульсии или дисперсии с обращенной фазой. Сухие полимерные частицы растворяют в водной суспензии и эмульсию или дисперсию с обращенной фазой следует обращать непосредственно в водную суспензию, в которой затем был бы растворен полимер.

При осуществлении способа в соответствии с изобретением проявляются повышенные скорости седиментации. Было установлено, что может быть достигнута скорость седиментации в пределах от 2 до 30 м/ч. Кроме того, при создании настоящего изобретения было установлено, что предлагаемый способ дает возможность удалить из суспензии больше 99 мас.% суспендированных твердых частиц. Кроме того,

- 7 014628 способ дает возможность повысить концентрации твердых частиц в отстое до уровня выше 10 мас.%, если сравнивать с обычными способами, осуществляемыми в отсутствии агента. В более предпочтительном варианте достигается уменьшенное напряжение пластического течения отстоя, если сравнивать с наилучшими обычными способами.

Органический полимерный флоккулянт может включать высокомолекулярные полимеры, которые являются катионогенными, неионогенными, анионогенными или амфотерными. Если полимер является синтетическим, то он, как правило, должен проявлять характеристическую вязкость по меньшей мере 4 дл/г. Тем не менее, в предпочтительном варианте полимер обладает значительно более высокой характеристической вязкостью. Так, например, характеристическая вязкость может достигать 25, 30 дл/г или больше. Как правило, характеристическая вязкость составляет по меньшей мере 7, а обычно по меньшей мере 10 или 12 дл/г и могла бы достигать 18 или 20 дл/г.

Характеристическую вязкость полимеров можно определить приготовлением водного раствора полимера (от 0,5 до 1 мас.% в пересчете на содержание собственно полимера). 2 г этого раствора полимера концентрацией от 0,5 до 1% разбавляют до 100 мл в мерной колбе с использованием 50 мл 2 М раствора хлорида натрия, в котором буфером рН доводят до 7,0 (с использованием 1,56 г первичного кислого фосфата натрия и 32,26 г вторичного кислого фосфата натрия на литр деионизированной воды) и все разбавляют до 100-миллилитровой отметки деионизированной водой. Характеристическую вязкость полимеров определяют с использованием вискозиметра с подвешенным уровнем №1 при 25°С в содержащем буфер 1 М солевом растворе.

По другому варианту органическим полимерным флоккулянтом может служить природный полимер или полуприродный полимер. Типичные природные или полуприродные полимеры включают полисахариды. К ним относятся катионный крахмал, анионный крахмал, амфотерный крахмал, хитозан.

Один предпочтительный класс полимеров включает, например, полисахариды, такие как крахмал, хьюаровая камедь и декстрин, или полуприродные полимеры, такие как карбоксиметилцеллюлоза и гидроксиэтилцеллюлоза.

Один предпочтительный класс синтетических полимеров включает простые полиэфиры, такие как полиалкиленоксиды. Как правило, они представляют собой полимеры с повторяющимися алкиленоксидными звеньями в полимерной главной цепи. Особенно приемлемые полиалкиленоксиды включают полиэтиленоксиды и полипропиленоксиды. Обычно эти полимеры обладают молекулярной массой по меньшей мере 500000, а часто по меньшей мере в один миллион. Молекулярная масса простых полиэфиров может быть настолько высокой, как составляющая 15, 20 млн или больше.

Другой предпочтительный класс синтетических полимеров включает полимеры, получаемые винильной ступенчатой полимеризацией. Эти полимеры образуются из этиленовоненасыщенного водорастворимого мономера или смеси мономеров.

Водорастворимый полимер может быть катионогенным, неионогенным, амфотерным или анионогенным. Полимеры могут быть получены из любых приемлемых водорастворимых мономеров. Водорастворимые мономеры, как правило, обладают растворимостью в воде по меньшей мере 5 г/100 см³ при 25°С. Особенно предпочтительные анионогенные полимеры образуются из мономеров, выбранных из этиленовоненасыщенных карбоновокислотных и сульфоновокислотных мономеров, предпочтительно выбранных из (мет)акриловой кислоты, аллилсульфоновой кислоты, 2-акриламидо-2метилпропансульфоновой кислоты и их солей, необязательно в сочетании с неионогенными сомономерами, предпочтительно выбранными из (мет)акриламида, гидроксиалкиьных эфиров (мет)акриловой кислоты и Ν-винилпирролидона. Особенно предпочтительные полимеры включают гомополимер акрилата натрия, гомополимер акриламида и сополимер акрилата натрия с акриламидом.

Предпочтительные неионогенные полимеры получают из этиленовоненасыщенных мономеров, выбранных из (мет)акриламида, гидроксиалкильных эфиров (мет)акриловой кислоты и Νвинилпирролидона.

Предпочтительные катионогенные полимеры образуются из этиленовоненасыщенных мономеров, выбранных из диметиламиноэтил(мет)акрилата-метилхлорида, (ДМАЭА.МеС1) квата, диаллилдиметиламмонийхлорида (ДАДМАХ), триметиламинопропил(мет)акриламидохлорида (ТМААХ), необязательно в сочетании с неионогенными сомономерами, предпочтительно выбранными из (мет)акриламида, гидроксиалкильных эфиров (мет)акриловой кислоты и Ν-винилпирролидона.

При выполнении изобретения полимер может быть получен по любому приемлемому методу полимеризации. Такие полимеры могут быть получены, например, в виде гель-полимеров полимеризацией в растворе, полимеризацией в суспензии воды в масле или полимеризацией в эмульсии воды в масле. Когда гель-полимеры получают полимеризацией в растворе, инициаторы обычно вводят в мономерный раствор.

Может быть использована, что необязательно, термическая инициаторная система. Как правило, термический инициатор включает, по-видимому, любое приемлемое инициаторное соединение, которое при повышенной температуре высвобождает радикалы, например азосоединения, такие как азобисизобутиронитрил. Температуру во время полимеризации следует повышать до по меньшей мере 70°С, но предпочтительно ниже 95°С. По другому варианту полимеризация может быть осуществлена облучени

- 8 014628 ем (ультрафиолетовым излучением, микроволновой энергией, тепловым и т.д.), необязательно также с использованием приемлемых радиационных инициаторов. После того как полимеризацию завершают и полимерному гелю предоставляют возможность достаточно остыть, гель может быть обработан стандартным путем, вначале измельчением геля на кусочки меньших размеров и сушкой до, по существу, обезвоженного полимера с последующим измельчением в порошок.

Такие полимерные гели могут быть получены по подходящим методам полимеризации так, как это изложено выше, например облучением. Гели могут быть измельчены до частиц соответствующего размера, которые требуются, а затем при применении смешаны с таким материалом, как частицы частично гидратированного водорастворимого полимера.

Эти полимеры могут быть получены в виде бисера суспензионной полимеризацией или в виде эмульсии или дисперсии воды в масле полимеризацией в эмульсии воды в масле, например в соответствии со способом, представленным в ЕР-А-150933, ЕР-А-102760 или ЕР-А-126528.

По другому варианту водорастворимый полимер может быть получен в виде дисперсии в водной среде. Он может представлять собой, например, дисперсию по меньшей мере 20-микрометровых полимерных частиц в водной среде, содержащей уравновешивающий агент, такой как приведенный в ЕР-А170394. Она может также включать, например, водную дисперсию полимерных частиц, полученных полимеризацией водных мономеров в присутствии водной среды, содержащей растворенные полимеры с низким ИВ (индекс вязкости), такие как полидиаллилдиметиламмонийхлорид, и необязательно другие растворенные материалы, например электролит и/или полигидроксисоединения, например полиалкиленгликоли, такие как приведенные в АО-А-9831749 или АО-Л-9831748.

Водный раствор водорастворимого полимера, как правило, готовят растворением полимера в воде или разбавлением более концентрированного раствора полимера. Обычно твердый порошкообразный полимер, например в форме порошка или бисера, диспергируют в воде и дают возможность раствориться с перемешиванием. Это может быть достигнуто с использованием обычного оборудования для приготовления. В целесообразном варианте раствор полимера может быть приготовлен с применением установки Аи!о 1е1 Ас1 (товарный знак), поставляемой фирмой С1Ьа 8рес1а11у Сйешкак. По другому варианту полимер может быть поставлен в форме эмульсии или дисперсии с обращенной фазой, которая затем может быть обращена в воде.

Следующие примеры указывают пути, по которым изобретение можно использовать, без намерения каким-либо образом ограничить его объем.

Примеры

Используемые флоккулянты Описание используемых полимеров

Полимер А - полиакрилат натрия с молекулярной массой -15000000.

Полимер Б - акриламидный гомополимер с молекулярной массой -15000000.

Полимер В - сополимер натриевой соли акриламидометилпропансульфоновой кислоты/акриламида с молекулярной массой -15000000.

Полимер Г - сополимер акрилата натрия/акриламида 10/90 с молекулярной массой -15000000.

Полимер Д - сополимер акрилата натрия/акриламида 30/70 с молекулярной массой -15000000.

Полимер Е - сополимер акрилата натрия/акриламида с молекулярной массой -20000000.

Полимер Ж - сополимер акрилата натрия/акриламида 30/70 с молекулярной массой -17000000.

Полимер З - сополимер кватернизованного метилхлоридом диметиламиноэтилакрилата/акриламида 60/40 с молекулярной массой -12000000.

Пример 1. Оценка воздействия пероксида водорода на суспензию фарфоровой глины

Метод лабораторного эксперимента

Для оценки воздействия пероксида водорода на эквивалентные нефлоккулированные суспензии фарфоровой глины использовали две дублирующие суспензии фарфоровой глины (50 мас.%). Первую суспензию (контрольный образец) обрабатывали водой (1,5 см). Вторую суспензию обрабатывали пероксидом водорода (30%-ным) с расходом, эквивалентным 1500 част./млн (т.е. 1,5 см). Эти добавки подмешивали вручную с использованием шпателя и оставляли для стабилизации в течение 30-минутного периода. На этом этапе напряжение пластического течения суспензии определяли с использованием прибора Брукфилда (средние лопасти) (Вгоокйе1й кой коШк 1ек1ег) для определения концентрации твердых частиц. С течением времени считывали числовые значения напряжения пластического течения.

Напряжение пластического течения определяют с помощью пластометра Брукфилда К/8 88Т при комнатной температуре 25°С, с использованием программного обеспечения КНЕО У2.7 по методу с регулируемой скоростью сдвига. Вращение снабженного лопастями вала (лопасть 50_25 при размерах сосуда 3 к 1) со 120 равными ступенчатыми приростами по 0,025 об./мин обеспечивает воздействие постепенно возрастающей скорости сдвига.

Напряжение пластического течения определяют как максимальное сдвиговое напряжение перед начальным воздействием сдвига. Напряжение пластического течения рассчитывают линейной регрессией по 4 точкам определения со скоростью сдвига > 0,1 1/с и последующим вычислением отсекаемого на

- 9 014628 координатной оси тау отрезка (Па) для скорости сдвига = 0.

Вышеуказанную работу проводили для подтверждения того, происходит ли какое-либо взаимодействие пероксида водорода с нефлоккулированной суспензией. Принципиальное требование заключается в том, чтобы доказать, что любое уменьшение по сравнению с данными для контрольного образца могло бы быть обусловлено только взаимодействиями с флоккулянтом.

Перед обработкой напряжение пластического течения контрольного образца составляло 334 Па, тогда как образец, которому предстояла обработка пероксидом водорода, обладал напряжением пластического течения 319 Па. Обработка водой и пероксидом водорода приводила к немедленному уменьшению напряжения пластического течения относительно контрольного образца, при 290 Па, а зарегистрированное значение в испытании обработкой пероксидом водорода составляло 284 Па.

После 89 ч напряжение пластического течения контрольного образца составляло 244 Па, тогда как для системы с пероксидом водорода было равным 203 Па.

На этом этапе расход пероксида водорода увеличивали до 15000 част./млн для того чтобы отразить более высокий расход, осуществленный в объединенных оценках нижнего продукта, которые следовали, тогда как контрольный образец вновь обрабатывали эквивалентным объемом воды для опровержения эффектов разбавления. Напряжение пластического течения контрольного образца падало до 185 Па, тогда как у обработанной системы падало до 162 Па.

По прошествии в совокупности 239 или 148 ч после увеличения расхода в результате определения конечного напряжения пластического течения для контрольного образца получали 352 Па, тогда как обработанная пероксидом водорода система обуславливала напряжение пластического течения 377 Па.

Эти результаты кажутся значительно не отличающимися и позволяют предположить, что взаимодействие между суспензией фарфоровой глины и пероксидом водорода не происходит.

Пример 2. Влияние пероксида водорода на уплотненный объем и реологические свойства отстоенного слоя для суспензии флоккулированной глины

Метод лабораторного эксперимента

Суспензии фарфоровой глины (6% мас./об., содержавшие 2 г/л соли) готовили в массе. Растворы выбранного флоккулянта применяли в виде раствора концентрацией 0,05 мас.%, приготовленного разбавлением исходного раствора концентрацией 0,5 мас.%. Испытания с флоккуляцией проводили в 500миллилитровых мерных цилиндрах с применением поршневого метода перемешивания. Для установления профиля расхода флоккулянта и определения требуемого расхода, который необходим для достижения скорости оседания от 10 до 15 см/мин, проводили первоначальные испытания. При определении соответствующего расхода проводили ряд повторных испытаний (в зависимости от требуемого числа нижних продуктов). Обработанные суспензии оставляли для отстаивания до целевого уровня, обозначенного в начале испытаний.

Отстоявшуюся жидкость сливали сифоном до обозначенного уровня в каждом требуемом цилиндре. Контрольное испытание проводили объединением заданного числа нижних продуктов в 1000миллилитровом цилиндре с удаляемым основанием в отсутствии какой-либо дополнительной обработки. Остальные испытания потребовали такого же числа объединенных нижних продуктов, однако до того как каждый нижний продукт переносили в 1000-миллилитровый цилиндр, его обрабатывали соответствующим дробным количеством (т.е. общий расход делили на число нижних продуктов, которые должны были быть объединены) пероксида водорода. При объединении соответствующего числа нижних продуктов цилиндр доливали до 1000 см³ слитой отстоявшейся жидкостью, удаленной ранее.

На этом этапе в каждый цилиндр помещали скребок, присоединенный к электромотору (6 об./ч), и выравнивали для гарантии того, что они были выравнены и не закрывались стенками цилиндра для гарантии соответствующего соскребывания. В начале пуска электромотора/соскребывания объем нижнего продукта фиксировали через интервалы до тех пор, пока объединенный нижний продукт не оседал до целевого уровня или полностью не уплотнялся до его самого низкого достижимого уровня. По завершении отстоявшуюся жидкость сливали сифоном до ~300 см³ и скребки осторожно удаляли. Затем удаляли основание с получением невозмущенного образца осевшего слоя. Напряжение пластического течения уплотненного нижнего продукта определяли с использованием прибора Брукфилда (средние лопасти) для определения концентрации твердых частиц и по завершении определения реологических свойств нижний продукт охарактеризовывали в отношении содержания твердых частиц (в % мас./об. и % мас./мас.) путем сушки взвешенной порции.

- 10 014628

Таблица 1. Влияние флоккулянта и Н₂О₂ на напряжение пластического течения нижнего продукта Напряжение пластического течения (в Па) в зависимости от содержания твердых частиц (% мас./об.)

Результаты для полимеров А и Б приведены на графике, показанном на фиг. 1.

График показывает, что применению высокомолекулярных флоккулянтов свойственна тенденция придавать отстоенному слою увеличение напряжения пластического течения, превышающее то, которым характеризовался необработанный субстрат. Введение пероксида водорода в процесс флоккуляции приводит к уменьшению напряжений пластического течения при эквивалентных концентрациях твердых частиц до уровней, которые значительно ниже уровней, демонстрированных необработанным материалом.

Пример 1 показал, что пероксиду водорода не свойственно независимое уменьшение напряжения пластического течения суспензии фарфоровой глины, вследствие чего любые различия поведения флоккулированной системы могут быть отнесены к синергическому взаимодействию между флоккулянтом и пероксидом водорода.

Результаты означают, что повышенное содержание твердых частиц оказывает меньшее влияние на увеличение напряжения пластического течения, если сравнивать с необработанным контрольным образцом, когда флоккулянт, присутствующий в нижнем продукте, независимо от ионного компонента подвергается обработке пероксидом водорода.

- 11 014628

Метод лабораторного эксперимента для следующих примеров с 3 по 9

Начальная флоккуляция, объединенный нижний продукт/химическая обработка и испытания с соскребыванием в соответствии с методами, представленными в общих чертах в лабораторном экспериментальном методе.

Пример 3. Влияние расхода пероксида водорода на уплотнение и реологические свойства отстоен ного слоя

Таблица 2. Влияние пероксида водорода на характеристики отстоенного слоя при флоккуляции полимером А 6% мас./об. (с 2 г/л соли) фарфоровой глины

Характеристики отстоенного слоя	Контрольный образец (0 част./млн пероксида водорода)	Пероксид водорода, част./млн
15000	1500	150
Твердые частицы, % по массе/массу	36,5	40,0	40,5	43,0
Твердые частицы, % помассе/объем	49,1	52,4	54,1	59,5
Напряжение пластического течения, Па	701,0	24,0	42,0	91,0

Уменьшение расхода пероксида водорода содействует, по-видимому, повышенному содержанию твердых частиц, причем пероксид водорода обеспечивает содержание твердых частиц 52,4, 54,1 и 59,5% мас./об. в концентрациях соответственно 15000, 1500 и 150 част./млн. Самый низкий расход пероксида водорода (150 част./млн) приравнивается к повышению содержания твердых частиц в нижнем продукте на 21%, если сравнивать непосредственно с контрольным образцом.

Результат определения напряжения пластического течения контрольного образца составляет 701 Па. Вследствие обработки 15000 част./млн пероксида водорода установленное напряжение пластического течения менье приблизительно на 96%, равно 24 Па. 1500 и 150 част./млн пероксида водорода уменьшают напряжение пластического течения соответственно до 42 Па (94%-ное уменьшение) и 91 Па (87%ное уменьшение).

Эти результаты означают, что напряжение пластического течения уменьшают даже при повышенных содержаниях твердых частиц, когда полимер А как флоккулянт, содержащийся в нижнем продукте, подвергается обработке пероксидом водорода.

Пример 4.

Таблица 3. Влияние пероксида водорода на характеристики отстоенного слоя при флоккуляции полимером Б 6% мас./об. (с 2 г/л соли) фарфоровой глины

Характеристики отстоенного слоя

Твердые частицы, % по массе/массу

Твердые частицы, % по массе/объем

Напряжение пластического течения, Па

Контрольный образец (0 част./млн пероксида водорода)

42,6

57,3

790,0

Пероксид водорода, част./млн

Пероксид водорода обеспечивает содержание твердых частиц 58,3, 62,8 и 64,9% мас./об. в концентрациях соответственно 15000, 1500 и 150 част./млн. Самый низкий расход пероксида водорода (150 част./млн) приравнивается к повышению содержания твердых частиц в нижнем продукте на 13%, если сравнивать непосредственно с контрольным образцом.

Результат определения напряжения пластического течения контрольного образца составляет 790 Па. Вследствие обработки 15000 част./млн пероксида водорода установленное напряжение пластического течения меньше приблизительно на 89%, равно 86 Па. 1500 и 150 част./млн пероксида водорода уменьшают напряжение пластического течения соответственно до 137 Па (83%-ное уменьшение) и 312 Па (60%-ное уменьшение).

Эти результаты означают, что напряжение пластического течения уменьшают даже при повышенных содержаниях твердых частиц, когда полимер Б как флоккулянт, содержащийся в нижнем продукте,

- 12 014628 подвергается обработке пероксидом водорода.

Пример 5.

Таблица 4. Влияние пероксида водорода на характеристики отстоенного слоя при флоккуляции полимером В 6% мас./об. (с 2 г/л соли) фарфоровой глины

Характеристики отстоенного слоя	Контрольный образец (0 част./млн пероксида водорода)	Пероксид водорода, част./млн
15000	1500	150
Твердые частицы, % по массе/массу	41,1	44,1	43,1	42,6
Твердые частицы, % по массе/объем	57,1	62,0	59,8	63,3
Напряжение пластического течения, Па	761,0	157,0	142,0	209,0

Пероксид водорода обеспечивает содержание твердых частиц 62,0, 59,8 и 63,3% мас./об. в концентрациях соответственно 15000, 1500 и 150 част./млн. Самый низкий расход пероксида водорода (150 част./млн) приравнивается к повышению содержания твердых частиц в нижнем продукте на 11%, если сравнивать непосредственно с контрольным образцом.

Результат определения напряжения пластического течения контрольного образца составляет 761 Па. Вследствие обработки 15000 част./млн пероксида водорода установленное напряжение пластического течения меньше приблизительно на 79%, равно 157 Па. 1500 и 150 част./млн пероксида водорода уменьшают напряжение пластического течения соответственно до 142 Па (81%-ное уменьшение) и 209 Па (72%-ное уменьшение).

Эти результаты означают, что успешное улучшение по сравнению с контрольным образцом возможно благодаря применению пероксида водорода с полимером В. По мере того как расход уменьшают, происходит увеличение лежащего в основе напряжения пластического течения, однако результаты все еще находятся гораздо ниже данных для контрольного образца, даже при более высоких содержаниях твердых частиц.

Пример 6.

Таблица 5. Влияние пероксида водорода на характеристики отстоенного слоя при флоккуляции полимером Г 6% мас./об. (с 2 г/л соли) фарфоровой глины

Характеристики отстоенного слоя	Контрольный образец (0 част./млн пероксида водорода)	Пероксид водорода, част./млн
15000	1500	150	15
Твердые частицы, % по массе/массу	40,1	40,2	41,7	41,7	42,3
Твердые частицы, % по массе/объем	51,9	54,9	56,4	56,7	64,4
Напряжение пластического течения, Па	804	66	87	91	219

Пероксид водорода обеспечивает содержание твердых частиц 54,9, 56,4, 56,7 и 64,4% мас./об. в концентрациях соответственно 15000, 1500, 150 и 15 част./млн. Самый низкий расход пероксида водорода (15 част./млн) приравнивается к повышению содержания твердых частиц в нижнем продукте на 24%, если сравнивать непосредственно с контрольным образцом.

Результат определения напряжения пластического течения контрольного образца составляет 804 Па. Вследствие обработки 15000 част./млн пероксида водорода установленное напряжение пластического течения меньше приблизительно на 92%, равно 66 Па. 1500, 150 и 15 част./млн пероксида водорода уменьшают напряжение пластического течения соответственно до 87 Па (89%-ное уменьшение), 91 Па (88%-ное уменьшение) и 219 Па (73%-ное уменьшение).

Эти результаты означают, что напряжение пластического течения уменьшают даже при повышенном содержании твердых частиц, когда полимер Г как флоккулянт, содержащийся в нижнем продукте, подвергается обработке пероксидом водорода, даже при самом низком применяемом расходе (15 част./млн).

- 13 014628

Пример 7.

Таблица 6. Влияние пероксида водорода на характеристики отстоенного слоя при флоккуляции полимером Г для 4,6% мас./об. суспензии угольных хвостов

Характеристики отстоенного слоя	Контрольный образец (0 част./млн пероксида водорода)	Пероксид водорода, част./млн
15000	1500	150
Твердые частицы, % по массе/массу	49,8	49,7	50,8	50,9
Твердые частицы, % по массе/объем	67,2	67,3	71,8	72,3
Напряжение пластического течения, Па	1139,0	13,0	243,0	221,0

Пероксид водорода обеспечивает содержание твердых частиц 67,3, 71,8 и 72,3% мас./об. в концентрациях соответственно 15000, 1500 и 150 част./млн. Самый низкий расход пероксида водорода (150 част./млн) приравнивается к повышению содержания твердых частиц в нижнем продукте на 8%, если сравнивать непосредственно с контрольным образцом, а расход 1500 част./млн дает 7%-ное увеличение. При самом высоком расходе пероксида водорода (15000 част./млн) содержание твердых частиц в нижнем продукте было эквивалентным их содержанию в контрольном образце.

Результат определения напряжения пластического течения контрольного образца составляет 1139 Па. Вследствие обработки 15000 част./млн пероксида водорода установленное напряжение пластического течения меньше приблизительно на 99%, равно 13 Па для нижнего продукта с аналогичным содержанием твердых частиц. 1500 и 150 част./млн пероксида водорода уменьшают напряжение пластического течения соответственно до 243 Па (78%-ное уменьшение) и 221 Па (72%-ное уменьшение).

Эти результаты означают, что успешное улучшение по сравнению с контрольным образцом возможно благодаря применению в отношении угольных хвостов пероксида водорода с полимером Г. По мере того как расход уменьшают, происходит увеличение лежащего в основе напряжения пластического течения, однако результаты все еще находятся гораздо ниже данных для контрольного образца.

Пример 8.

Таблица 7. Влияние пероксида водорода на характеристики отстоенного слоя при флоккуляции полимером Д 6% мас./об. (с 2 г/л соли) фарфоровой глины

Характеристики отстоенного слоя	Контрольный образец (0 част./млн пероксида водорода)	Пероксид водорода, част./млн
15000	1500	150	15	1,5	0,15
Твердые частицы, % по массе/массу	36,7	40,6	39,8	39,2	41,5	39,0	39,7
Твердые частицы, % по массе/объем	51,2	55,4	55,2	53,3	58,6	53,5	55,4
Напряжение пластического течения, Па	540	78	76	65	116	117	35

Пероксид водорода обеспечивает содержание твердых частиц 55,4, 55,2, 53,3, 58,6, 53,5 и 55,4% мас./об. в концентрациях соответственно 15000, 1500, 150, 15, 1,5 и 0,15 част./млн. Расход пероксида водорода 15 част./млн приравнивается к повышению содержания твердых частиц в нижнем продукте на 14%, если сравнивать непосредственно с контрольным образцом.

Результат определения напряжения пластического течения контрольного образца составляет 540 Па. Вследствие обработки 15000 част./млн пероксида водорода установленное напряжение пластического течения меньше приблизительно на 86%, равно 78 Па. 1500, 150, 15, 1,5 и 0,15 част./млн пероксида водорода уменьшают напряжение пластического течения соответственно до 76 Па (86%-ное уменьшение), 65 Па (88%-ное уменьшение), 116 Па (78%-ное уменьшение), 117 Па (78%-ное уменьшение) и 353 Па (35%-ное уменьшение).

Эти результаты означают, что напряжение пластического течения повышенное содержание твердых частиц не уменьшает, когда полимер Г как флоккулянт, содержащийся в нижнем продукте, подвергается обработке пероксидом водорода, даже при низком расходе (1,5 част./млн).

- 14 014628

Пример 9.

Таблица 8. Влияние пероксида водорода на характеристики отстоенного слоя при флоккуляции полимером Д для 4,6% мас./об. суспензий хвостов после промывки песка и гравия

Характеристики отстоенного слоя	Контрольный образец (0 част./млн пероксида водорода)	Пероксид водорода, част./млн
15000	1500	150	15	1,5
Твердые частицы, % по массе/массу	35,9	30,0	36,5	37,6	34,5	37,3
Твердые частицы, % по массе/объем	46,8	37,1	50,	51,	44,4	49,2
Напряжение пластического течения, Па	1187	51	337	877	867	1100

Пероксид водорода обеспечивает содержание твердых частиц 37,1, 50,1, 51,5, 44,4 и 49,2% мас./об. в концентрациях соответственно 15000, 1500, 150, 15 и 1,5 част./млн. При 15000 и 15 част./млн это приравнивается к уменьшению содержания твердых частиц в нижнем продукте соответственно на 21 и 5%, если сравнивать непосредственно с контрольным образцом. Содержание твердых частиц, достигаемое при 150 част./млн, приравнивается к повышению на 10%, если сравнивать непосредственно с контрольным образцом.

Результат определения напряжения пластического течения контрольного образца составляет 1187 Па. Вследствие обработки 15000 част./млн пероксида водорода установленное напряжение пластического течения меньше приблизительно на 95,7%, равно 51 Па, хотя это достигается при пониженном содержании твердых частиц. 1500 част./млн пероксида водорода уменьшают напряжение пластического течения до 337 Па (72%-ное уменьшение), что является значительным уменьшением и при более высоком содержании твердых частиц. 150, 15 и 1,5 част./млн пероксида водорода уменьшают напряжение пластического течения соответственно до 877 Па (26%-ное уменьшение), 867 Па (27%-ное уменьшение) и 1100 Па (7%-ное уменьшение).

Эти результаты означают, что успешное повышение содержания уплотненных твердых частиц в сочетании с уменьшениями напряжения пластического течения, если сравнивать с контрольным образцом, достигают обработкой полимером Д благодаря его объединенному применению с пероксидом водорода.

Пример 10.

Влияние окисляющих и других реагентов на флоккулированную 4%-ную мас./об. (с 2 г/л соли) фарфоровую глину.

С целью испытать реагенты из широкого разнообразия разработали следующее отборочное испытание:

1. 675 мл фарфоровой глины концентрацией 4% мас./об. (с 2 г/л соли) помещали в 1000миллилитровый химический стакан высокой формы. Содержимое перемешивали при 400 об./мин с использованием механической рамной мешалки. Добавляли 225 мл разбавленного раствора (приблизительно 0,002% в деионизированной воде) полимера Д и перемешивание продолжали в течение 4 мин. В течение последующих 2 мин скорость перемешивания уменьшали до 200 об./мин. Далее перемешивание прекращали и фиксировали время, которое занимало появление линии шлама при оседании между отметками 750 и 550 мл. По результатам наблюдения рассчитывали скорость отстаивания в см/мин.

2. По данным этих испытаний оценкой диапазона концентраций растворов устанавливали расход полимера Д, необходимый для достижения скорости оседания примерно 10 см/мин. После того как этот расход устанавливали, такой же расход использовали для всех последующих испытаний.

3. Эксперимент, описанный в п.1, повторяли, благодаря чему в качестве контрольного образца в деионизированной воде готовили разбавленный раствор полимера Д. После того как определяли начальную скорость оседания, образец оставляли нетронутым в течение некоторого периода времени, затем его перемешивали при 200 об./мин в течение 2 мин и повторно определяли время оседания. В течение периода в несколько часов эксперимент повторяли несколько раз.

4. Для оценки разных реагентов перед добавлением в фарфоровую глину их добавляли в раствор полимера в количестве, которое приводило к расходу в конечной суспензии в 1000 част./млн.

По результатам в табл. 9 по прошествии в общем 18 ч времени представляли скорость оседания. В течение этого периода времени каждый образец перемешивали и оставляли для отстаивания в общей сложности 3 раза.

Расход полимера Д, использованного во всех испытаниях, составлял 4,0 мг/л. Скорость оседания на нулевой момент времени для контрольного образца была равной 9,8 см/мин.

- 15 014628

Таблица 9

Реагент	Скорость оседания на 18 ч (см/мин)
Контрольный образец	7,8
Пероксид водорода	0,6
Перборат натрия	3,8
Гиперхлорит натрия	0,6
Персульфат натрия	6,1
Метабисульфит натрия	4,0
Бисульфит натрия	3,3
Персульфат аммония	1,8
Нитрит натрия	8,1
Нитрат натрия	8,1

Реагенты, которые приводили к значительно более низкой скорости оседания, чем в контрольном образце, указывают на то, что деструкция флоккулянта или структуры хлопьев происходила в большей мере, чем вследствие простого механического перемешивания. В приведенной выше таблице все реагенты, которые известны как окислители/источники свободных радикалов, демонстрировали в большей или меньшей степени деструкцию хлопьев.

Пример 11.

Таблица 10. Влияние окисляющих реагентов на флоккулированную 4% мас./об. (рН доводили до 2 с использованием серной кислоты) фарфоровую глину.

Этот субстрат предназначен служить примером типичных субстратов, встречающихся в гидрометаллургических процессах, включающих кислотное выщелачивание, например меди, электролитическое получение цинка и т. д.

Осуществляли такой метод испытания, как изложенный в примере 10, но с использованием полимера Б и в качестве субстрата 4% мас./мас. фарфоровой глины, рН которой доводили до 2.

В приведенных ниже результатах представлена скорость оседания по прошествии в общем 21 ч. В течение этого периода времени каждый образец перемешивали и оставляли для отстаивания в общей сложности 4 раза.

Расход полимера Б, использованный во всех испытаниях, составлял 18 мг/л. Скорость оседания на нулевой момент времени для контрольного образца была равной 9,3 см/мин.

В этой серии испытаний реагенты добавляли с использованием ряда уровней расхода, который указан в приведенной ниже таблице._______________________________________________

Реагент	Расход (част./млн)	Скорость оседания по прошествии 21ч
Контрольный образец	-	9,3
Пероксид водорода	100	0,7
350	0,6
600	0,5
1000	0,5
Перборат натрия	100	0,6
350	0,7
600	0,6
1000	0,6
Гипохлорит натрия	100	3,1
350	6,9
600	3,1
1000	3,2

Все 3 реагента демонстрировали деструкцию хлопьев в течение исследованного периода времени.

- 16 014628

Пример 12.

Таблица 11. Влияние пероксида водорода на флоккулированную 4%-ную мас./об. (содержавшую 33,3 г/л гидроксида натрия) фарфоровую глину.

Этот субстрат предназначен служить примером типичных субстратов, встречающихся в гидрометаллургических процессах, включающих щелочное выщелачивание, например оксида алюминия, или другие щелочные системы.

Осуществляли такой метод испытания, как изложенный в примере 11, но с использованием полимера Е и в качестве испытательного субстрата 4%-ной мас./мас. фарфоровой глины, содержавшей 33,3 г/л гидроксида натрия.

В приведенных ниже результатах представлена скорость оседания по прошествии, в общем, 21 или 66 ч. В течение этого периода времени каждый образец перемешивали и оставляли для отстаивания в общей сложности 3 раза после 21 ч и 5 раз после 66 ч.

Расход полимера Е, использованный во всех испытаниях, составлял 3,3 мг/л. Скорость оседания на нулевой момент времени для контрольного образца была равной 9,3 см/мин.____________

Расход пероксида водорода	Скорость оседания по прошествии 21ч	Скорость оседания по прошествии 66 ч
Контрольный образец	10,2	6,9
100	7,6	8,1
350	11,3	14,6
600	11,2	10,9
1000	8,8	9,4

В этих условиях пероксид водорода оказывается неэффективным, указывая на то, что для разных обстоятельств необходимо, по-видимому, располагать рядом реагентов.

Пример 13

Таблица 12. Влияние гипохлорита натрия и пербората натрия на флоккулированную 4%-ную по мас./об. (содержавшую 33,3 г/л гидроксида натрия) фарфоровую глину.

Осуществляли такой метод испытания, как изложенный в примере 12, но с использованием полимера Е и в качестве испытательного субстрата 4%-ной мас./мас. фарфоровой глины, содержавшей 33,3 г/л гидроксида натрия

В приведенных ниже результатах представлена скорость оседания по прошествии в общей сложности 26 и 90 ч. В течение этого периода времени каждый образец перемешивали и оставляли для отстаивания в общей сложности 3 раза после 26 ч и 4 раза после 90 ч.

Расход полимера Е, использованного во всех испытаниях, составлял 3,3 мг/л. Скорость оседания на нулевой момент времени для контрольного образца была равной 9,6 см/мин._______________

Реагент	Расход реагента	Скорость оседания по прошествии 21ч	Скорость оседания по прошествии 66 ч
	Контрольный образец	10,2	7,7
Гипохлорит натрия	100	8,9	5,2
350	9,6	4,4
600	7,3	Отсутствие результата
1000	4,3	1,5
Перборат натрия	100	15	5,5
350	6,3	5,5
600	12,7	5,3
1000	11,7	4,2

Деструкции обоих этих реагентов достигали в течение длительного периода времени.

Пример 14.

Таблица 13. Влияние пероксида водорода на хвосты из процесса разработки гранитного карьера

Осуществляли такой метод испытания, как изложенный в примере 13, но с использованием полимера Ж и в качестве испытательного субстрата хвостов из процессов разработки гранитного карьера при

- 17 014628 содержании твердых частиц 3% мас./об.

В приведенных ниже результатах представлена скорость оседания по прошествии, в общем, 20 ч. В течение этого периода времени каждый образец перемешивали и оставляли для отстаивания в общей сложности 6 раз.

Расход полимера Ж, использованного во всех испытаниях, составлял 1,5 мг/л. Скорость оседания на нулевой момент времени для контрольного образца была равной 8,2 см/мин.

Расход пероксида водорода (част./млн)	Скорость оседания по прошествии 20 ч
Контрольный образец	10,2
1	6,9
5	5,2
10	3,9
100	3,0
500	0,8

Эти результаты показывали, что пероксид водорода вызывает деструкцию хлопьев, образовавшихся в таком отходящем потоке, но для достижения какого-либо эффекта необходимы по меньшей мере 5 част./млн, а наилучших результатов достигают при концентрации >100 част./млн.

Пример 15.

Таблица 14. Влияние пероксида водорода на характеристики отстоенного слоя при флоккуляции полимером Ж хвостов из процесса разработки гранитного карьера.

Лабораторный эксперимент проводили так, как изложено в примере 2, за исключением того, что вместо суспензии фарфоровой глины использовали хвосты из процесса разработки гранитного карьера при 3%-ном содержании твердых частиц, а для флоккуляции образца использовали полимер Ж с уровнем расхода 1,5 мг/л. ____________________________________________________________

Характеристики отстоенного слоя	Контрольный образец (0 част./млн пероксида водорода)	Пероксид водорода (част./млн)
10	100	500
Содержание твердых частиц, % (массы/массу)	46,9	44,3	46,6	47,4
Напряжение пластического течения (Па)	99	10	29	4

Эти результаты показывают, что напряжение пластического течения в нижнем продукте значительно ниже напряжения пластического течения у контрольного образца при аналогичном содержании твердых частиц. Это также подтверждает тот факт, что результаты испытаний, приведенных в примере 14, служат хорошим указанием на реагенты, которые благотворно влияют на характеристики нижнего продукта.

Пример 16.

Таблица 15. Влияние пероксида водорода на характеристики отстоенного слоя при флоккуляции полимером Г, карбоксиметилцеллюлозой (КМЦ) и смесями полимера Г и КМЦ 6%-ной мас./об. (с 2 г/л соли) фарфоровой глины

Лабораторный эксперимент проводили так, как изложено в примере 2. Благодаря различию флоккуляционных возможностей КМЦ и полимера Г для достижения соответствующего уровня флоккуляции требовались разные уровни расхода отдельных полимеров и смесей.

- 18 014628

Характеристики отстоенного слоя	Контрольный образец (0 част./млн пероксида водорода)	Пероксид водорода, част./млн
		15	150	1500	15000
Флокулирован с использованием 11,5 мг/л полимера Г
Содержание твердых частиц, % (массы/массу)	40,1	42,3	41,7	41,7	40,2
Напряжение пластического течения (Па)	804	219	91	87	66
Флокулирован с использованием 50 мг/л КМЦ
Содержание твердых частиц, % (массы/ массу)	38,7	38,3	37,7	36,5	36,4
Напряжение пластического течения (Па)	718	187	19	11	17
Флокулирован с использованием 20 мг/л полимера Г/КМЦ, 80/20
Содержание твердых частиц, % (массы/массу)	38,7	39,0	39,8	39,9	38,6
Напряжение пластического течения (Па)	510	179	163	ИЗ	62

Эти результаты показывают, что, когда флоккуляции добивались с использованием полимера Г и смесей полимера Г и КМЦ, добавлением пероксида водорода достигали умеренных повышений содержания твердых частиц в нижнем продукте. Когда флоккуляции добивались с использованием только КМЦ, никакого повышения содержания твердых частиц в нижнем продукте не отмечали. Однако при всех флоккуляционных обработках добавление пероксида водорода обеспечивает значительные уменьшения напряжения пластического течения, в пределах от 72 до 97%.

Пример 17.

Таблица 16. Влияние пероксида водорода на 4%-ную (с 2 г/л соли) фарфоровую глину, флоккулированную полимером 3 как катионогенным флоккулянтом.

Испытания проводили так, как изложено в примере 10, за исключением того, что в качестве флоккулянта использовали полимер 3; расход для достижения примерно 5 см/мин устанавливали равным 8,8 мг/л, конечную скорость оседания определяли по прошествии 27 ч и каждый образец перемешивали и оставляли для отстаивания в течение этого периода в общем 8 раз. Скорость оседания на нулевой момент времени для контрольного образца составляла 4,4 см/мин._____________________

Реагент	Скорость оседания по прошествии 27 ч (см/мин)
Контрольный образец	5,8
Пероксид водорода	2,1
Перборат натрия	<1
Гиперхлорид натрия	< 1

Пример 18.

Таблица 17. Влияние озонированной воды на 4%-ную (с 2 г/л соли) фарфоровую глину, флоккулированную полимером Г.

Испытания проводили следующим образом. 800 мл 4%-ной (с 2 г/л соли) суспензии фарфоровой глины помещали в 1000-миллилитровый цилиндр. Эту суспензию перемешивали механически с использованием лопастной мешалки, вращавшейся со скоростью 900 об./мин. К субстрату добавляли 20 мл 0,05%-ного раствора полимера Г и перемешивали в течение 50 с. Определяли шламовую линию ¹ достигаемой скорости свободного оседания твердых частиц. После того как твердые частицы оседали ниже 250-миллилитровой отметки, содержимое цилиндра перемешивали в течение 15 с и вновь определяли скорость свободного оседания. По необходимости это повторяли много раз. Когда использовали озон, испытание повторяли до целевого результата ¹. Затем через образец барботировали озон с расходом 3 л/мин в течение 15 мин. Генератор озона выключали, весь образец перемешивали со скоростью 900 об./мин в течение 15 с и определяли скорость оседания.

- 19 014628

Испытание	Замечания по обработке	Скорость оседания (см/мин) по прошествии, ч
Контрольное, без флоккулянта		0,14
Контрольное, 20 мл 0,05%-ного полимера Г	Начальное определение	13,9
Повторно перемешенная 1	9,1
Повторно перемешенная 2	6,9
Повторно перемешенная 3	5,6
Повторно перемешенная 4	4,9
Повторно перемешенная 5	4,4
20 мл 0,05%ного полимера Г	Начальное определение	9,7
После обработки озоном	0,41

Эти результаты показывают, что добавление озона сводит влияние флоккуляции к такой степени, что скорость оседания приближается к скорости оседания нефлоккулированной фарфоровой глины. Механическая деструкция перемешиванием этого эффекта не вызывает.

Пример 19. Влияние пероксида водорода на молекулярную массу полимера Д в растворе.

Метод

В 250-миллилитровую мерную колбу отвешивали 27,82 г в 100 объемах (30%-ного по мас./об.) пероксида водорода с получением 3,338%-ного раствора. В 500-миллилитровой мерной колбе готовили также мобильную фазу двойной крепости для гельпроникающей хроматографии (ГПХ), 11,68 г Ναϋΐ + 2,28 г К₂НРО₄. В деионизированной воде готовили приблизительно 0,5%-ный раствор полимера Д и галтовали в течение ночи. Сухую массу определяли в сушильном шкафу, настроенном на 110°С.

Часть раствора полимера отвешивали в 100-миллилитровую мерную колбу. Добавляли 50 мл буфера (мобильная фаза двойной крепости для ГПХ) и этот раствор разбавляли до отметки раствором пероксида водорода. Аналогичным образом готовили контрольный образец, но деионизированную воду заменяли раствором пероксида.

С использованием капиллярного вискозиметра Убеллоде 8ейо11 531 10 в автоматическом приборе для измерения вязкости ЛУ8 350 осуществляли определения относительного изменения вязкости на один пункт.

- 20 014628

Полимер Е с пероксидом водорода	Контрольный образец с полимером Д
время от начал а/мин	относительное изменение вязкости на 1 пункт (дл/г)	относительное изменение вязкости на 1 пункт (дл/г)
12	23,09
35		22,78
66	23,02
129	22,92
152		22,74
215	22,77
267		22,65
399	22,43
412		22,50
1356	21,83
1385	20,58
4394		22,32
5786	14,63

Это указывает на то, что пероксид водорода не вызывает уменьшения молекулярной массы полимер^{а Д}.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ концентрирования водной суспензии твердых частиц, включающий стадии добавления эффективного количества агента, который выбирают из группы, включающей свободнорадикальные агенты и окислители, добавления по меньшей мере одного органического полимерного флоккулянта в суспензию, благодаря чему образуется слой флоккулированных твердых частиц, отличающийся тем, что агент вводят в суспензию перед или, по существу, одновременно с добавлением органического полимерного флоккулянта и/или органический полимерный флоккулянт добавляют в суспензию в сосуде и в суспензию в том же сосуде вводят агент.
2. Способ по п.1, в котором агент выбирают из перборатов, перкарбонатов, карбонатов, персульфатов, озона и пероксидов.
3. Способ по п.1 или 2, в котором агент представляет собой пероксид водорода.
4. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором агент обуславливает разделение флоккулированной структуры на части.
5. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором агент обуславливает деструкцию органического полимерного флоккулянта.
6. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором агент обуславливает уменьшение напряжения пластического течения слоя твердых частиц до уровня по меньшей мере на 30% ниже напряжения пластического течения слоя твердых частиц при эквивалентном содержании твердых частиц без добавления агента.
7. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором добавление агента обуславливает повышение содержания твердых частиц по меньшей мере на 5 мас.% слоя, обладающего данным напряжением пластического течения, если сравнивать со слоем, обладающим таким же напряжением пластического течения, из эквивалентного процесса, но в отсутствии агента.
8. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором агент выделяет газ.
9. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором упомянутый агент выделяет газовые пузырьки, которые вызывают образование каналов в упомянутом слое и упрощают высвобождение воды из суспензии.
10. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором суспензию подвергают флоккуляции в гравиметрическом концентраторе или зоне размещения отходов.
11. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором слой твердых частиц образует нижний продукт, который затем переносят в зону размещения.
12. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором водная суспензия включает минеральные частицы.
13. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором водную суспензию получают из процес

- 21 014628 сов обработки минералов или источников энергии и/или хвостовых материалов, которые выбирают из группы, включающей боксит, неблагородные металлы, драгоценные металлы, железо, никель, уголь, минеральные пески, нефтеносные пески, фарфоровую глину, алмазы и уран.
14. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором органический полимерный флоккулянт представляет собой неионогенный или анионогенный полимер, которым является либо синтетический полимер с характеристической вязкостью по меньшей мере 4 дл/г, либо природный полимер.
15. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором органический полимерный флоккулянт выбирают из группы, включающей гомополимер акрилата натрия, гомополимер акриламида и сополимер акриламида и акрилата натрия.

Напряжение пластического течения в зависимости от содержания твердых частиц (% массы'объем)

600

300]

200

100

0>“*

Базовая линия

Полимер А

Полимер А/Н₂О₂

Полимер Б

Полимер Б//Н2О2 т

30 35 40 45

Содержание твердых частиц(% массь^объем)

---- Экспон. (полимер А)