ES2261427T3

ES2261427T3 - Tratamiento de materiales minerales.

Info

Publication number: ES2261427T3
Application number: ES01947299T
Authority: ES
Inventors: Michael Gerard Gallagher; Hal G. Smith; Stephen Adkins; Anne Frances Hooley; Brian Dymond
Original assignee: Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Ltd
Current assignee: Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Ltd
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2021-05-22
Also published as: HUP0301849A2; CN1559707A; HUP0301849A3; AU6902501A; CA2407869A1; DE60118908D1; AR029105A1; WO2001092167A1; PL203238B1; US6821440B2; MA25519A1; HU226033B1; ATE323661T1; EP1286923A1; PL358985A1; CA2407869C; BR0111278A; JO2358B1; BR0111278B1; US20030010714A1

Abstract

Un procedimiento, en el cual, un material que comprende un líquido acuoso con sólidos dispersados en forma de partículas, se bombea como un fluido y, a continuación, se deja que repose y endurezca, y en el cual, se mejora el endurecimiento, al mismo tiempo que se mantiene la bombeabilidad del material, mediante la combinación de partículas poliméricas, con el material, que comprenden un polímero soluble en agua, el cual, tiene una viscosidad intrínseca de por lo menos 3 dl/g, durante el bombeo del citado material, o previamente a dicho bombeo, en donde, las partículas poliméricas, se encuentran en forma de partículas de grado sólido, y se añaden directamente al material.

Description

Tratamiento de materiales minerales.

La presente invención, se refiere al tratamiento de material mineral, especialmente, desechos residuales del proceso de alúmina de Bayer, incluyen el tratamiento de lodo rojo, con objeto de convertirlo en más fácilmente desechable. Los procesos para tratar menas de minerales, con objeto de extraer valores de minerales, tienen normalmente como resultado un material residual de desecho. A menudo, el material residual de desecho, consiste en una suspensión acuosa, o un fango, que comprende material mineral en forma de partículas, por ejemplo, arcillas, arenas, materias en forma de polvo, óxidos de metal, etc. Normalmente, es necesario el deshidratar las suspensiones o fangos de desechos residuales, antes de colocarlos, como desechos, en un lugar apropiado.

En algunos casos, el material residual de desecho, tal como los residuos de pozos, pueden desecharse fácilmente como residuos, para formar un relleno. Generalmente, los desechos residuales del relleno, comprenden una alta proporción de partículas toscas de gran tamaño, con otras partículas de tamaño más pequeño, y se bombea, al interior del pozo, una suspensión, en donde, ésta se deja deshidratar, dejando los sedimentos sólidos en el lugar. Es una práctica común, el utilizar floculantes para ayudar en este proceso de floculación.

Para otras aplicaciones, podría no ser posible el disponer de los desechos residuales en un hoyo, o en un pozo. En estos casos, el material residual de desecho, puede ser transferido a lagunas, montones, o apilamientos. Existe un gran compromiso de presión en cuanto al entorno medioambiental, enfocado a minimizar las cuotas de nuevos terrenos, para propósitos de depositar desechos residuales, y enfocado, también, a utilizar de una forma más efectiva, las áreas de desechos residuales. No obstante, esto presenta una dificultad para asegurar el hecho de que, el material residual de desecho, pueda fluir sobre la superficie de los desechos residuales previamente endurecidos, sin unos límites o fronteras aceptables y que se puedan endurecer, para formar un apilamiento y que, el desecho residual, se consolide de una forma suficiente, como para soportar múltiples capas de material endurecido, sin que exista un riesgo de colapso o de deslizamiento. Así, de este modo, los requerimientos para proporcionar un material residual de desecho, con los tipos de características apropiadas para apilarlos o amontonarlos, son completamente diferentes de los requerimientos necesarios para otras formas de deposición de residuos residuales, tales como el rellenado.

En el proceso consistente en el procedimiento de Bayer, para la recuperación de alúmina a partir de bauxita, la bauxita, se digiere en un licor acuoso alcalino, para formar aluminato sódico, el cual se separa del residuo insoluble. Este residuo, consiste principalmente en partículas de óxido férrico, y se conoce como lodo rojo.

El lodo rojo, se lava en una pluralidad de etapas secuenciales de lavado, en las cuales, el lodo rojo, se conecta con un licor de lavado y, a continuación, se flocula mediante la adición de un agente floculante. El licor sobrenadante, se procesa adicionalmente, para recuperar el aluminato. Después de la etapa final, la suspensión de lodo rojo, se espesa lo máximo posible y, a continuación, se desecha como residuo. El espesamiento, en el contexto de esta especificación, significa el hecho de que, el contenido en sólidos del lodo rojo, se incrementa. El espesante final, puede comprender únicamente sedimentación de espesante floculado o, algunas veces, incluye una etapa de filtración. De una forma alternativa, o adicionalmente, el lodo, puede someterse a una sedimentación prologada, en una laguna.

El lodo, puede depositarse como desecho residual y/o someterse a un secado adicional, para una deposición subsiguiente como desecho residual en un área de amontonamiento de lodo. Para ser apropiado para el amontonamiento de lodo, el lodo en cuestión, debería tener un alto contenido de lodos y, cuando se amontone, no debería fluir, sino que debería encontrarse relativamente endurecido, con objeto de que, el ángulo de amontonamiento, fuera tan alto como posible, de tal forma que, el montón o apilamiento, requiera un área lo más pequeña posible, para un volumen determinado. Los requerimientos necesarios para tener un alto contenido de sólidos, entran en conflicto con los requerimientos necesarios para que el material permanezca en un estado susceptible de poderse bombear, como fluido, de tal forma que, incluso a pesar de ello, pueda ser posible el producir un lodo que tenga el deseado alto contenido de sólidos, para el amontonamiento, por lo que, tales requerimientos, podrían convertir al lodo en no susceptible de poder ser bombeado.

El documento de patente internacional WO 96/05 146, da a conocer un procedimiento, en el cual, el desecho residual procedente de un proceso de alúmina de Bayer, se bombea como un fluido. Se procede a añadir un polímero soluble en agua, en forma de emulsión, durante el bombeo del desecho residual, o previamente a dicho bombeo, con objeto de mejorar el endurecimiento, al mismo tiempo que permanece la bombeabilidad.

La solicitud de patente europea EP-A-388 108, describe la adición de líquido acuso a base de un polímero insoluble en agua, absorbente de agua, a un material que comprende un líquido acuoso, con partículas sólidas dispersadas, tales como lodo rojo, previamente al bombeo y, a continuación, se bombea el material, permitiendo que el material permanezca en reposo y, a continuación, permitiendo que éste se endurezca y se convierta en un sólido susceptible de poderse amontonar. El polímero, absorbe el líquido acuoso de la suspensión, el cual ayuda al ligado de las partículas sólidas y así, de esta forma, en el endurecimiento del material. No obstante, este procedimiento, tiene la desventaja de que éste requiere altas dosis de polímero absorbente, con objeto de lograr un endurecimiento apropiado. Con objeto de lograr un endurecimiento suficiente del material, es a menudo necesario el utilizar dosis tan altas como las correspondientes a unas dosis comprendidas dentro de unos márgenes que van de 10 a 20 kilogramos por tonelada de lodo. A pesar del hecho de que, el uso de un polímero absorbente, hinchable en agua, para endurecer el material, pueda parecer que proporcione un incremento aparente de sólidos, el líquido acuoso, de hecho, se mantiene en el interior del polímero absorbente. Esto presenta la desventaja de que, como el líquido acuoso no se ha eliminado del material endurecido de una forma efectiva, y bajo ciertas condiciones, el líquido acuoso, podría desorberse subsiguientemente y, ello, podría significar el riesgo de una re-fluidificación del material de desecho residual, con el inevitable riesgo de desestabilizar el montón o apilamiento. Así, de este modo, existe una necesidad en cuanto al hecho de proporcionar un procedimiento, el cual permita, de una forma más efectiva y conveniente, el que un material pueda ser bombeado fácilmente, como un fluido, y el cual, en reposo, endurezca, con objeto de proporcionar un desecho residual sólido, apilable en montones. Existe también una necesidad, en cuanto al hecho de lograrlo, mediante una substancial reducción de la cantidad de líquido acuoso contenido en el material.

Un procedimiento en concordancia con la presente invención, proporciona la realización de un proceso, en el cual, un material que comprende un líquido acuoso con sólidos dispersados en forma de partículas, se bombea como un fluido y, a continuación, se deja que repose y endurezca, y en el cual, se mejora el endurecimiento, al mismo tiempo que se mantiene la bombeabilidad del material, mediante la combinación de partículas poliméricas con el material, durante el bombeo del citado material, o previamente a dicho bombeo, en donde, las partículas poliméricas, comprenden un polímero soluble en agua, el cual, tiene una viscosidad intrínseca de por lo menos 3 dl/g, y en donde, las partículas poliméricas, se encuentran en forma partículas de grado sólido, y se añaden directamente al material.

La adición de partículas poliméricas, que comprende la adición de polímero soluble en agua al material, permite el que, el material, retenga su fluidez y que pueda ser fácilmente bombeado, pero que, en formas en reposo, forme una masa sólida la cual es lo suficientemente resistente como para soportar capas de material subsiguiente endurecido. Se ha encontrado, de una forma sorprendente, el hecho de que, la presencia de polímeros solubles en agua, en forma de partículas, capacita al material, de una forma efectiva, a permanecer fluido y bombeable, durante la etapa de bombeo, pero que tiene como resultado una rápida pérdida de fluidez y de endurecimiento, en reposo. Adicionalmente, este tratamiento, tiene como resultado, de una forma deseable, el que se libere líquido acuoso del material, durante el reposo. Acontece el hecho de que, la aplicación de las partículas de polímero soluble en agua, al material, tiene como resultado un gradual incremento de la viscosidad, pero no de una forma tan significativa como para evitar el que el material pueda bombearse. Es también sorprendente el hecho de que, la adición de polímero soluble en agua, no tiene como resultado una deshidratación más inmediata del material, previamente a la localización para la deposición, la cual podría dar como resultado, un bloqueo en la tubería.

Las dosis apropiadas para el polímero, se encuentran comprendidas dentro de unos márgenes que van de 10 g a 10.000 g por tonelada de sólidos de material. Generalmente, la dosis apropiada, puede variar en concordancia con el material particular y el contenido de sólidos del material. Las dosis preferidas, son las correspondientes a unos márgenes que van de 100 a 3.000 g por tonelada.

El procedimiento de la invención, es apropiado para tratar material, en donde, los sólidos dispersados, en forma de partículas, tienen unos tamaños de partícula muy pequeños, teniendo todos ellos, por ejemplo, unos tamaños que son inferiores a 100 micrómetros, e incluso para materiales, en donde, substancialmente la totalidad de las partículas, tienen unos tamaños de menos de 50 micrómetros. Éste es de un valor particular, allí en donde, por lo menos un porcentaje del 90% de las partículas, tienen tamaños inferiores a 20 micrómetros, especialmente, allí en donde, la proporción de licor, en la corriente de desechos residuales, no puede reducirse de una forma sencilla o económica.

Las partículas de material son, usualmente, inorgánicas y/o usualmente, un mineral. Si bien el procedimiento puede ser de utilidad para otros materiales que requieran ser bombeados y, a continuación, apilados o amontonados en pilas o montones, especialmente, para materiales consistentes en tortas de filtros, residuos de colas, sub-fluyentes de espesantes, o corrientes de desechos residuales de plantas, no espesados, por ejemplo, residuos o limos de minerales, incluyendo fosfato, diamantes, limos de oro, residuos de procesados de minerales de cobre/plata/uranio, minerales de carbón o de hierro, el mayor uso del presente procedimiento, se encuentra en la etapa espesante final o de lavado del procedimiento de Bayer. El lodo rojo, puede ser, por lo tanto, los sólidos precipitados a partir de la etapa espesante o de lavado, mediantela adición de floculante solo o, de una forma opcional, el material, es la torta de filtrado procedente de la filtración (por ejemplo, filtración a presión o filtración al vacío, etc.), o la suspensión producida en la etapa final de lavado.

El lodo rojo, u otro material que se bombee, debe tener un contenido de sólidos, comprendido dentro de unos márgenes que van de un 15% a un 80%, en peso. Las suspensiones de lodo rojo, son, a menudo, de una gama correspondiente a unos porcentajes comprendidos dentro de unos márgenes que van de un 20% ó un 30%, a un 70%, en peso, por ejemplo, de un 45% a un 65%, en peso. Los tamaños de las partículas, en una muestra de lodo rojo típico son, substancialmente, de menos de 25 micrómetros, por ejemplo, aproximadamente un porcentaje de un 95%, en peso, del lodo, corresponde a partículas de menos de 20 micrómetros y, aproximadamente un porcentaje del 75%, corresponde a partículas de menos de 10 micrómetros y, aproximadamente un porcentaje del 95%, en peso, de lodo, corresponde a partículas de un tamaño inferior a 20 micrómetros, y aproximadamente un porcentaje del 75%, corresponde a partículas de menos de 10 micrómetros y, aproximadamente un porcentaje de un 95%, corresponde a partículas de un tamaño superior a 3 micrómetros.

Hemos encontrado que se obtienen unos resultados mejores, cuando el material es relativamente concentrado y homogéneo. Podría ser también deseable, el proceder a combinar la adición de partículas poliméricas, con otros aditivos. Así, por ejemplo, las propiedades de fluidez del material, a través de un conducto, pueden facilitarse mediante la inclusión de un dispersante. De una forma típica, allí en donde se incluye un dispersante, éste se incluiría en unas cantidades convencionales. No obstante, hemos encontrado que, de una forma sorprendente, la presencia de dispersantes o de otros aditivos, no perjudican al endurecimiento del material, en situación de reposo.

Así, de este modo, en la presente invención, las partículas poliméricas, se añaden directamente a material anteriormente mencionado, arriba. Las partículas poliméricas, pueden consistir, totalmente o parcialmente, en polímero soluble en agua. Así, de esta forma, el polímero en forma de partículas, puede comprender una mezcla de polímero reticulado hinchable en agua, insoluble en agua, y polímero soluble en agua. Éste podría ser una mezcla física de polímero hinchable en agua, y polímero soluble o, de una forma alternativa, éste es un polímero ligeramente reticulado, tal y como se describe, por ejemplo, en la patente europea EP 202 780. Si bien las partículas poliméricas pueden comprender algunos polímeros reticulados, es no obstante esencial, para la presente invención, el hecho de que se encuentre presente una cantidad significativa de polímero soluble en agua. Cuando las partículas poliméricas comprenden algo de polímero hinchable, es entonces deseable el hecho de que, por lo menos un porcentaje del 80% del polímero, sea soluble en agua. De una forma preferible, las partículas poliméricas, son completamente, o por lo menos substancialmente, solubles en agua. El polímero soluble en agua, puede estar ramificado, mediante la presencia de un agente de ramificación, por ejemplo, tal y como se describe en el documento de solicitud de patente internacional WO-A-9 829 604, por ejemplo, en la reivindicación 12 ó, de una forma alternativa, el polímero soluble en agua, es substancialmente lineal.

De una forma preferible, el polímero soluble en agua, es de un peso molecular moderado. De una forma deseable, éste tendrá una viscosidad intrínseca de por lo menos 3 dl/g y, de una forma general, de por lo menos 5 ó 6 dl/g, si bien, el polímero, puede ser de un significativamente alto peso molecular, y exhibir una viscosidad intrínseca de 25 dl/g ó de 30 dl/g, o incluso mayor. De una forma preferible, el polímero, tendrá una viscosidad intrínseca comprendida dentro de unos márgenes que van de 8 dl/g a 20 dl/g y, de una forma más preferible, de 11 dl/g o de 12 dl/g, a 16 dl/g o de 17 dl/g.

El polímero soluble en agua, puede ser un polímero natural, por ejemplo, polisacáridos, tales como almidón o dextrano, o un polímero semi-natural, tal como carboximetilcelulosa o hidroxmetilcelulosa. De una forma preferible, el polímero, es sintético y, preferiblemente, éste está formado por un monómero etilénicamente insaturado, soluble en agua, o mezcla de monómeros, solubles en agua, etilénicamente insaturados.

El polímero soluble en agua, puede ser catiónico, no iónico, anfotérico, pero, de una forma preferible, éste es aniónico. Los polímeros aniónicos particularmente preferidos, están formados a partir de monómeros seleccionados entre monómeros etilénicamente insaturados de ácidos carboxílicos o de ácidos sulfónicos, seleccionándose, de una forma preferible, entre el ácido (met)acrílico, ácido alil-sulfónico y ácido 2-acrilamido-2-metil-propano-sulfónico, opcionalmente, en combinación con comonómeros no iónicos, preferiblemente seleccionados entre (met)acrilamida, ésteres hidroxialquílicos del ácido (met)acrílico y N-vinil-pirrolidona.

En la invención, el polímero soluble en agua, puede formarse mediante cualquier proceso de polimerización que sea apropiado. Los polímeros, pueden prepararse, por ejemplo, como polímeros en gel, mediante polimerización en solución, polimerización en suspensión del tipo agua en aceite, o mediante polimerización de emulsión del tipo agua en aceite. Cuando se procede a preparar polímeros en gel, mediante polimerización en solución, los iniciadores, se introducen, generalmente, en la solución de monómero. Opcionalmente, puede incluirse un sistema iniciador térmico. De una forma típica, el iniciador térmico, incluiría cualquier tipo de compuesto iniciador apropiado, que libere radicales, a una elevada temperatura, por ejemplo, compuestos azoicos, tales como el azobisisobutironitrilo. La temperatura, durante la polimerización, debe crecer a un nivel de por lo menos 70ºC pero, de una forma preferible, a un nivel por debajo de 90ºC. De una forma alternativa, la polimerización, puede efectuarse mediante irradiación (luz ultravioleta, energía de microondas, calor, etc.), utilizando también, alternativamente, iniciadores apropiados de radiación. Una vez que se haya completado la polimerización y que se haya permitido que el gel polímero se enfríe de una forma suficiente, el gel en cuestión, puede procesarse de una forma standard, procediendo, en primer lugar, a triturar el gel en pequeños fragmentos, secándolo hasta convertirlo en polímero substancialmente deshidratado, seguido de un procesado de molido, para su conversión en una materia en forma de polvo. De una forma alternativa, los geles de polímero, pueden suministrarse en forma de geles poliméricos, por ejemplo, como cortes ("logs") de polímeros en gel, del tipo neutrónicos (neutrón). Tales tipos de geles de polímero, pueden prepararse mediante técnicas apropiadas de polimerización, tal como se describe anteriormente, arriba, por ejemplo, mediante irradiación. Los geles, pueden cortarse a un tamaño apropiado, de la forma que se requiera y, a continuación, en la aplicación, mezclarse con el material, como partículas de polímero solubles en agua, parcialmente hidratadas.

Los polímeros, pueden producirse como perlas, mediante polimerización en suspensión, o como una emulsión o dispersión del tipo agua en aceite, mediante polimerización en emulsión del tipo agua en aceite, por ejemplo, en concordancia con un procedimiento definido por las solicitudes de patentes europeas EP-A-150 933, EP-A-102 760, ó EP-A-126 528.

De una forma alternativa, las partículas de polímero, pueden ser aglomerados o agregados de partículas primarias, las cuales tengan un tamaño medio de partícula por debajo de 10 micrómetros, y en donde, los agregados, tengan un tamaño de partícula mayor de 20 micrómetros. Así, de este modo, las partículas, pueden existir como agregados friables o desmenuzables, unidos, de los cuales, por lo menos un porcentaje del 90%, en peso, tienen un tamaño de más de 50 micrómetros. Adicionalmente al material acuoso, los agregados, se descomponen en las partículas primarias.

En el procedimiento de la invención, las partículas poliméricas, se añaden, de una forma preferible, al material, como partículas substancialmente individuales, de un tamaño de partícula mayor de 20 micrómetros, de una forma preferible, mayor de 50 micrómetros. Los mejores resultados, se obtienen cuando, las partículas de polímero, son mucho mayores, por ejemplo, de por lo menos 100 micrómetros, por ejemplo, cuando por lo menos un porcentaje del 90%, son superiores a 200 micrómetros. De una forma preferible, las partículas de polímero, pueden tener tamaños de partícula de hasta 2,5 mm, por ejemplo, de hasta 2 mm. Generalmente, las partículas de polímero, tendrán tamaños de partícula correspondientes a una gama comprendida dentro de unos márgenes que van de 500 micrómetros a 1 mm ó a 1,5 mm. En este aspecto preferido de la invención, las partículas de polímero, pueden añadirse como una materia en forma de polvo, la cual se haya formado mediante la polimerización en solución o como perlas que se hayan formado mediante la polimerización en suspensión.

Las partículas del polímero, se combinan directamente con el material, de cualquier forma apropiada, utilizando un equipo convencional de dosificación. Cuando las partículas de polímero son en forma de partículas que fluyen libremente, entonces, éstas pueden suministrarse desde una tolva, por mediación de un alimentador de husillo helicoidal, y mezclarse directamente con material que fluye a través de un conducto. La partículas poliméricas, pueden también suministrarse al interior del material, por mediación de una corriente de aire. En algunas situaciones, en donde, el material, se está haciendo fluir a través de un conducto, a alta presión, podría ser necesario el forzar las partículas poliméricas secas, directamente en el material, mediante algún medio que sea apropiado. Éste podría ser, por ejemplo, una bomba de alta presión, por ejemplo, un alimentador de husillo helicoidal o un bomba de cavidad progresiva. En algunos casos, las partículas poliméricas, se introducen en el material, por mediación de una bomba de alta presión, en combinación con soplado de aire.

Hemos encontrado el hecho de que se obtienen unos resultados particularmente buenos, cuando las partículas del polímero soluble en agua, se distribuyen rápidamente a través de la totalidad del material. Esto puede lograrse procediendo a combinar las partículas poliméricas con un diluyente en forma de partículas. De una forma típica, las partículas poliméricas, se mezclarían con el diluyente, de tal forma que, las partículas poliméricas, se distribuyan por la totalidad del diluyente. De una forma deseable, el diluyente, puede ser cloruro sódico o, de una forma alternativa, sacarosa. De una forma apropiada, el valor de relación de polímero con respecto al diluyente, puede ser el correspondiente a unos valores comprendidos dentro de unos márgenes que van de 10:90 a 90:10.

En una forma preferida de la invención, las partículas, se mezclan rápidamente con el material, con objeto de reducir la probabilidad de que, las partículas de polímero, se distribuyen de una forma no homogénea en la totalidad del material, por ejemplo, para reducir la estratificación de las partículas de polímero. El mezclado de las partículas de polímero, puede realizarse mediante la utilización de un mezclador en línea o, de una forma preferible, procediendo a desviando una proporción del material, al interior del dispositivo de mezclado, en donde, las partículas de polímero (por ejemplo, del grado en forma de materia en polvo), se mezclen completamente con la totalidad del material y, a continuación, el material tratado, retorne a la línea de flujo principal.

En una forma preferida de la invención, las partículas de polímero de grado sólido, se combinan con el material, mediante la utilización de un nuevo equipo de aplicación del polímero. En este aspecto, material (no tratado), que fluye a través del conducto, se introduce en la cámara de mezcla. En la cámara de mezcla, se introducen también partículas de polímero, y se mezclan con el material. De una forma deseable, las partículas de polímero, se introducen desde un contenedor de almacenaje, tal como una tolva, por mediación de un alimentador de husillo helicoidal. De una forma preferible, la cámara de mezcla, tiene una pared circular, con un radio mayor en la parte superior, que el correspondiente a la parte del fondo. De una forma más preferible, la cámara, tiene una forma cónica. El material y las partículas de polímero, se introducen en el interior de la cámara, a una tasa o caudal tal que permite a las partículas de polímero, el que éstas se distribuyan a través de la totalidad del material. En una forma todavía más preferible, el material, se introduce en el interior de la cámara de mezcla, a una tasa o caudal tal, como para crear un vortex, en el interior del cual, se vierten por colada las partículas del polímero de flujo libre, permitiendo con ello que, el material y las partículas de polímero, se mezclan conjuntamente en su totalidad. El material tratado, debe retirarse de la cámara de mezcla, mediante medios apropiados, por ejemplo, una bomba de rotor helicoidal. De una forma deseable, únicamente una porción del material (a ser tratado), se deriva al interior de la cámara de mezcla, en donde, éste, se combina con las partículas de polímero y, a continuación, se introduce de nuevo en el interior del conducto principal que conduce el material. De una forma preferible, la proporción de material que se deriva al interior de la cámara de mezcla, es de menos de un 50%, de una forma preferible, desde aproximadamente un 5 a un 20% y, especialmente, de un 10%.

Resulta sorprendente el hecho de que, el procedimiento en concordancia con la presente invención, forma un producto, el cual endurece mucho mejor que los correspondientes a tratamientos alternativos como, por ejemplo, los consistentes en la utilización de soluciones hinchables en agua, polímeros hinchables en agua o soluciones pre-formadas de polímeros solubles en agua. Es también sorprendente el hecho de que se obtienen resultados especialmente buenos, mediante el empleo de polímeros en forma de partículas, de grado sólido, que comprenden polímero de grado sólido, el cual comprende partículas de polímero individuales, de gran tamaño, tal y como se describen, aquí, en este documento. El procedimiento en concordancia con la presente invención, minimiza, de una forma más efectiva, el área tomada por un amontonamiento o pila de un determinado volumen. Esto se logra, al mismo tiempo que de mantiene la bombeabilidad del material.

Las características del lodo reestructurado, es un significante aspecto de la presente invención. Después de la adición del polímero soluble en agua, la energía provocada por el bombeo, mezclado o fricción, en la tubería de transporte, provoca el que la mezcla endurezca a un máximo, y se vuelva gradualmente menos dura. En una forma preferida de presentación, la mezcla en suspensión, tiene una tensión de fluencia de menos de 200 Pa, de una forma preferible, de menos de 150 Pa y, de una forma más preferible, de 20 a 120 Pa, con objeto de permitir un bombeo satisfactorio. Una ventaja de la adiciones en forma de materia en polvo, reside en el hecho de que, la viscosidad, no incrementa ni disminuye tan rápidamente como la correspondiente a una adición a base de solución.

Otra característica sorprendente de la presente invención, reside en el hecho de que, una vez el material se ha transferido a la localización preferida y que se ha dejado en situación de reposo, el líquido acuoso, se libera del material en fase de endurecimiento. La liberación del licor acuoso, del material, resulta ventajosa, debido al hecho de que, el amontonamiento o pila de lodo, tiene un contenido efectivo de sólidos mayor, y no contiene elevados niveles de licor atrapado, como es el caso en polímeros insolubles en agua, hinchables en agua. Esto proporciona las ventajas de que, el material amontonado, de una forma verosímil, no se desestabiliza y, así, de este modo, el licor que se ha liberado, puede reciclarse, por ejemplo, para extraer cualesquiera valores residuales. En el caso de lodo producido por el proceso correspondiente al procedimiento de alúmina, de Bayer, el licor liberado, debe devolverse de nuevo al proceso de Bayer (por ejemplo, a las etapas de lavado, espesamiento o digestión), con objeto de utilizar el contenido alcalino y, así, de este modo, las trazas residuales de aluminato.

En la invención, el material, se bombea a una salida, en donde se permite que, éste, fluya sobre la superficie de material previamente endurecido, en donde, el material en cuestión, se deja que repose y se endurezca, con objeto de formar un amontonamiento o pila. Así, de esta forma, en la presente invención, hemos proporcionado un producto, el cual, de una forma preferible, es en forma de un amontonamiento o pila, producido por el proceso correspondiente al procedimiento de la invención, especialmente, de las específicamente referidas.

Un aparato para tratar una suspensión de material en forma de partículas, con un tratamiento químico de partículas sólidas, comprende

- un medio para extraer la suspensión, en forma de un línea de flujo,

- y una cámara de mezcla,

la cual comprende,

-: una pared circular,

-: una abertura en la parte superior y, en la base, en la cual, el radio de la parte superior, es mayor que el radio de la parte inferior,

-: un medio para suministrar el tratamiento químico en forma de partículas, al interior de la cámara de mezcla, y

-: un medio para transportar la suspensión tratada, desde la cámara de mezcla.

El medio para suministrar el tratamiento químico en forma de partículas, al interior de la cámara de mezcla, puede ser un mecanismo de alimentación apropiado, o mediante el soplado de las partícula, utilizando una corriente de gas, por ejemplo, aire. De una forma preferible, el medio para suministrar el tratamiento químico en forma de partículas, al interior de la cámara de mezcla, incluye un alimentador de husillo helicoidal. De una forma preferible, el aparato, incluye un medio mecánico que suministra la suspensión tratada de la cámara de mezcla. Dicho medio, puede ser cualquier tipo de bomba que sea apropiada, pero, de una forma preferible, éste incluye un bomba de rotor
helicoidal.

Un esquema de una forma preferida del nuevo aparato, se muestra en la figura 2, para el cual, se aplican las siguientes claves.

[1]: Conducto para transportar material

[2]: Conducto para la derivación de material

[3]: Bomba de control de flujo

[4]: Cámara de mezcla

[5]: Contenedor de polímero

[6]: Partículas de polímero

[7]: Alimentador de husillo helicoidal

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[8]: Bomba de rotor helicoidal

[9]: Conducto de retorno

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En el esquema, el material, tal como lodo rojo, se transporta a lo largo del conducto [1]. Una proporción del material, se deriva, vía el conducto de derivación [2], al interior de la cámara de mezcla [4]. Una válvula de control de flujo [3], controla el flujo de material al interior de la cámara de mezcla. Las partículas de polímero [6] retenidas en el contenedor de polímero [5], se suministran por mediación de una bomba de alimentación de husillo helicoidal [7], al interior de la cámara de mezcla. La partículas de polímero y el material, se mezclan conjuntamente, en su totalidad y, a continuación, se bombean desde la base de la cámara de mezcla, por mediación de una bomba de rotor helicoidal [8] y, a continuación, se hacen retornar, a través del conducto de retorno [9], al conducto [1].

En una forma preferida de la invención, una suspensión, se trata mediante un tratamiento químico en forma de partículas. La suspensión, puede ser cualquier suspensión apropiada que comprenda partículas dispersadas en un líquido, por ejemplo, cualquier material en concordancia con la invención. De una forma preferible, la suspensión, es una suspensión acuosa de partículas minerales, de por lo menos un 15% de sólidos, por ejemplo, de un 20 a 80% de sólidos. De una forma más preferible, la suspensión, es un lodo rojo resultante del proceso correspondiente al procedimiento de alúmina, de Bayer. Así, de este modo, proporcionamos un procedimiento, en el cual, una suspensión, se trata mediante el mezclado con un tratamiento químico en forma de partículas, el cual comprende,

hacer fluir la suspensión, a lo largo de una línea de flujo

tomar una porción de la suspensión y hacerla fluir hacia el interior de la cámara de mezcla, en donde, ésta, se combina con el tratamiento químico en forma de partículas y, a continuación, hacerla volver a la línea de flujo,

caracterizado por el hecho de que, la suspensión, entra en la cámara de mezcla, y forma un vortex, al interior del cual se introduce el tratamiento químico en forma de partículas.

El procedimiento en concordancia con la presente invención, supera las dificultades inherentes al mezclado de tratamientos químicos en forma de partículas, directamente en una suspensión a ser tratada. Este procedimiento, es particularmente ventajoso para suspensiones de alto contenido de sólidos o de alta viscosidad, en donde, una distribución homogénea del tratamiento químico, en la totalidad de la suspensión, sería de otro forma difícil de conseguir.

El procedimiento, es aplicable para la introducción y mezclado de cualquier tratamiento químico en forma de partículas apropiado, en un substrato altamente viscoso. De una forma preferible, el tratamiento químico, comprende un polímero soluble en agua, por ejemplo, tal y como se define en la invención. El tratamiento químico, tiene de una forma preferible una tamaño de partículas de por lo menos 20 micrómetros, de una forma preferible, de por lo menos 50 micrómetros.

Los ejemplos que se facilitan a continuación, sirven para ilustrar la invención.

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Ejemplo 1

Se obtienen muestras de 1000 ml de subflujo de lodo rojo procedente de la última etapa de lavado de un proceso correspondiente al procedimiento de alúmina, de Bayer, previamente a la etapa de centrifugación. El contenido de sólidos del lodo, es de 28,66%. Se procede a aplicar, a las muestras de lodo rojo, un copolímero de acrilamida, soluble en agua, de grado sólido, con acrilato sódico, de una alta viscosidad intrínseca (aproximadamente 10 dl/g), a varios niveles de dosificación. El lodo tratado, se agita cuidadosamente en un agitador de laboratorio, del tipo de cubilete, durante un transcurso de tiempo de una hora, con objeto de estimular el tiempo normal de permanencia requerido para que, el lodo rojo, fluya a través de la tubería de conducción, hacia el lugar de deposición como desecho residual. Las muestras de lodo tratado, se vierten a continuación, por colada, sobre una superficie de nivel, con objeto de formar un aplastamiento o depresión. Con ello, se quiere dar a entender la estimulación de la capacidad del lodo, para forma pilas o amontonamientos. El diámetro del aplastamiento, la altura del aplastamiento en el centro de del aplastamiento en cuestión, la altura del aplastamiento en el borde, la pendiente del lodo, y la viscosidad de lodo, se midieron y, los resultados, se muestran en la tabla 1.

TABLA 1

dosificación	Diámetro del	Altura del	Altura del	Pendiente	Viscosidad
del polímero	lodo	aplastamiento	aplastamiento	del lodo	del lodo
gramos de	(mm)	(centro)	(borde)	(%)	(cps)
polímero por		(mm)	(mm)
tonelada de lodo
0	205	7	4	2,92	142,6
50	190	8	4,5	3,68	142,6
100	182	9	5	4,39	147,1
200	165	10	6	4,85	160,5
300	160	11	6	6,25	169,4
400	155	11	6	6,45	173,4

Los trabajos del test de ensayo, confirman unos resultados globales efectivos, a pesar de las dosis relativamente pequeñas. Así, por ejemplo, una dosificación a 100 gramos por tonelada, logra un ángulo del aplastamiento por encima de 3º. Debería también tomarse debida nota en cuanto al hecho de que, el alto ángulo del aplastamiento, se logra sin ningún incremento significativo de la viscosidad del lodo.

Ejemplo 2

Se procede a repetir el procedimiento del test de ensayo del ejemplo 1, utilizando muestras de 1000 ml, de un 35% volumen/volumen de lodo rojo australiano, a 10 g/l NaOH, para varios períodos de tiempo, utilizando un agitador de compuerta, a una velocidad angular de 200 revoluciones por minuto, utilizando una dosificación constante de 18 ppm para cada uno de los copolímeros de acrilamida de grado sólido (tamaño de partícula de aproximadamente 1 mm) con acrilato sódico, de alta viscosidad intrínseca (aproximadamente 10 dl/g), y un polímero de fase inversa en dispersión en aceite de un copolímero soluble en agua de acrilamida con acrilato sódico de alta viscosidad intrínseca (aproximadamente 10 dl/g, que tiene un tamaño medio de partícula de 750 manómetros. Se aplican varios tiempos de acondicionamiento. Se procede a medir el ángulo del aplastamiento, para cada tiempo de acondicionamiento, para ambos grados de polímero, el polímero en suspensión líquida y el polímero de grado sólido.

Los resultados, se muestran en la tabla 2.

TABLA 2

Tiempo de acondicionamiento	Ángulo de aplastamiento,	Ángulo de aplastamiento,
(minutos)	utilizando el polímero	utilizando el polímero
	de dispersión en	de grado sólido
	aceite (%)	(%)
0	3	3
1	9	4
2	15	17
3	15	19
5	15	13
10	7	8
15	6	7
20	5	5
30	4	4

Los resultados obtenidos, se muestran en el gráfico de la figura 1.

Puede verse claramente, el hecho de que, ambas, las partículas de polímero en dispersión en aceite, solubles en agua, y las partículas de polímero de grado sólido, solubles en agua, proporcionan ambas unos resultados efectivos. Puede también verse que, los resultados del grado sólido, proporcionan unos resultados muy superiores.

Ejemplo 3

Se procede a repetir el ejemplo 1, utilizando varias dosificaciones de copolímero de acrilamida soluble en agua, de grado sólido, en forma de materia en polvo, con acrilato sódico, de una alta viscosidad intrínseca (producto A), aplicándolo a muestras de 1000 ml de lodo rojo (30,09% de sólidos), a varios niveles de dosificación, y como test de ensayo comparativo, utilizando un absorbente en forma de partículas, hinchable en agua, insoluble en agua (producto B). Se procedió a medir la tensión de fluencia del aplastamiento, en ángulo del aplastamiento, el diámetro del aplastamiento, la altura del aplastamiento en el borde y la altura del aplastamiento en el centro y, los resultados, se muestran en la tabla 3.

TABLA 3

Producto	Dosificación	Tensión	Ángulo	Diámetro	Altura del	Altura del
	gramos/	de	del	del	aplastamiento	aplastamiento
	tonelada	fluencia	aplastamiento	aplastamiento	(borde)	(centro)
		(%)	(%)	(mm)	(mm)	(mm)
Control	0	12,9	2,5	200	4,5	7
A	40	13,5	3,5	200	4,5	8
A	80	13,4	3,7	190	4,5	8
A	120	14,2	3,6	195	4,5	8
A	200	14,5	2,9	170	5,5	8
A	300	14,4	3,4	175	5	8
B	3800	16,8	3,3	180	5,5	8,5
B	1900	14,8	3,7	190	5	8,5

Los resultados, demuestran que pueden lograrse ángulos efectivos del aplastamiento, de por lo menos un 3%, utilizando unas dosificaciones modestas (40 g/l) de polímero en forma de polvo, soluble en agua, mediante comparación con las altas dosis requeridas de absorbentes (100 g/t).

Claims

1. Un procedimiento, en el cual, un material que comprende un líquido acuoso con sólidos dispersados en forma de partículas, se bombea como un fluido y, a continuación, se deja que repose y endurezca, y en el cual, se mejora el endurecimiento, al mismo tiempo que se mantiene la bombeabilidad del material, mediante la combinación de partículas poliméricas, con el material, que comprenden un polímero soluble en agua, el cual, tiene una viscosidad intrínseca de por lo menos 3 dl/g, durante el bombeo del citado material, o previamente a dicho bombeo, en donde, las partículas poliméricas, se encuentran en forma de partículas de grado sólido, y se añaden directamente al material.

2. Un procedimiento, según la reivindicación 1, en el cual, el polímero soluble en agua, es aniónico.

3. Un procedimiento, según la reivindicación 1 y la reivindicación 2, en el cual, las partículas poliméricas, tienen un tamaño medio de partícula de menos de 10 micrómetros.

4. Un procedimiento, según la reivindicación 3, en el cual, las partículas poliméricas, se añaden al material, como agregados friables o desmenuzables, ligados, de partículas primarias de un tamaño de menos de 10 micrómetros, en el cual, por lo menos un 90%, en peso, de los agregados, tienen un tamaño de partículas de más de 50 micrómetros.

5. Un procedimiento, según la reivindicación 1 ó la reivindicación 2, en el cual, las partículas poliméricas, se añaden al material, como partículas substancialmente individuales de una tamaño de partícula mayor de 20 micrómetros.

6. Un procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual, los sólidos de partículas dispersadas del material, son minerales.

7. Un procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual, los sólidos de partículas dispersadas del material, tienen tamaños de partículas de menos de 100 micrómetros.

8. Un procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual, el material, tiene un contenido de sólidos comprendido dentro de unos márgenes que van de un 15% a un 80%, en peso.

9. Un procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el cual, el material, comprende lodo rojo, procedente de un proceso realizado según el procedimiento de alúmina, de Bayer.

10. Un procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el cual, el material, se bombea a una salida, en donde se deja que éste fluya sobre una superficie de material previamente endurecido, en donde, el material, se deja que permanezca en reposo y se endurezca, para formar un amontonamiento o pila. del material, tienen tamaños de partículas de menos de 100 micrómetros.