JP4611533B2 - 固体粒子の運搬 - Google Patents

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Description

【０００１】
（発明の技術分野）
本発明は、固体粒子の運搬を目的とする。さらに特に、本発明は、固体粒子の混合物に発泡剤の添加し、固体粒子の流動性を増大させるために運搬前に混合物内に泡を形成させる一段階方法を目的とする。
【０００２】
（発明の背景技術）
固体粒子は、鉱くず、鉱石、砂、石炭、土、および凝集物を含み、これらに限定されなく、従来スラリーとしてパイプラインまたは試錐孔を通じて運搬される。典型的には、水のような液体を粒子に添加し、粒子を流動化させる。粒子は、十分な量の液体中に浮遊し、液体の流れによってパイプラインを通して移動する。
【０００３】
理想的には、パイプラインまたは試錐孔を通じて最終的な目的地まで運搬される間、粒子は、懸濁液中に存在すべきである。分類されたまたは分類されていない鉱くずのような粒子は、ペーストとして材料を運搬する能力が制限されるという特徴で特徴付けられているといえる。このような特徴は、：高い濃度または特定の重量、乏しいまたは間隔のあいたグラデーション、粗い粒径、高い分級粒径グラデーション、または細かい粒子が欠けるものも含むことができる。これらの特徴は、粒径分布を増す砂のような細かい材料を添加することをせずに、安定なペースト密度を形成することを妨げる傾向がある。
【０００４】
その結果、粒子が沈澱し、運搬パイプを詰まらせることのないように、運搬システムを通して乱流状態を維持すべきである低荷重スラリーとして、これらの粒子を流れるように運搬すべきである。さらに、運搬流体はスラリーから流出し、混合物の流動性の減少および運搬パイプの詰まりをおこすこともある。
【０００５】
流体量の減少は、ペーストの密度に近づいた材料を得ることができるが、そのことはまた、乱流の減少およびずり増粘物性をもたらす。このことは、運搬システム全体を通じて、ポンピングまたは重力による運搬を水圧による運搬よりも望ましくなく、また問題も多くしている。
【０００６】
粒子運搬の一つのタイプは、鉱業場から鉱くずを除去するために、鉱業場内でまたはその地表面に埋め戻しとしての鉱くずの運搬である。埋め戻し鉱くずは、単独で運搬することができ、またはセメントは凝固した混合物を作成するために添加することもできる。水圧による運搬よりもむしろペースト密度として鉱くずを運搬する方がこの技術では、望ましい。しかし、粒径分布はペースト密度運搬を提供するために最適化する必要がある。鉱くずの粒径分布は、細かい材料または砂の添加によってより理想的な粒径分布に適合するように行うことができる。しかしこれは、鉱くずの取り扱いおよび処理コストを増大し、掘削操作のコストを増大する。理想的な充填材は、パイプ内の運搬を容易にするスラリー様の性質（即ち、低圧のロス）を表すが、全く流れ落ちることのなく、比較的低い運搬速度で、懸濁液中に存在するペースト様の性質を示す。
【０００７】
いったん、粒子のスラリーが、所望の目的地に到達すると、運搬流体は流出する。その流体はポンプにより送り出されるべきであり、さらなる取り扱いおよび操作に処理コストが加わる。さらに、セメントが粒子とともに含まれる場合には、排水システム中で硬化するいくらかのセメントが排水中に存在し、操作のメンテナンスコストを増大する。鉱くずが地表に運搬される場合、水を処理し取り戻すために、ダムを組立てなければならない。このことは、さらなるコスト、潜在的な負担が加わり、潜在的な安全性の問題となる。
【０００８】
泡が粒子を浮遊させ、材料を運搬するのに必要な液体の量を減少させる。米国特許5,080,534のように、パイプライン内を運搬する前に、界面活性剤から泡を生成し、泡を粒子とともに混合することが、Goodsonらに知られている。また、米国特許4,451,183のように、パイプライン中の種々の点において粒子に別々に作成された泡を注入することが、Lorenzに知られている。しかし、これらの先行技術方法は、泡が混合物に添加される前に別々に作成される。その別々の作成はさらなる装置および泡を生成する時間が必要であり、プロジェクトにさらなるコストが加わる。
【０００９】
鉱業場の埋め戻しは、鉱石の地下掘削によって残された鉱業場内の空所に、鉱業場の構造上の支持を提供するためにまたは、鉱くずの処分のために充填する工程である。鉱業場の空所の充填に用いられる材料には廃岩、鉱くず、および砂が含まれる。しばしば、砂は鉱くずと共に混合される。
【００１０】
鉱くずは、鉱石および岩の研削の結果であり、浮遊プロセスを介して材料を分離させるのに十分なほど細かい。地上の岩中の鉱物が少量、典型的には１０重量％未満であるために、採掘されたほとんどすべての岩が鉱くずとなる。鉱くずは、一般的には、細かい粘土またはシルトと似たような密度を有する。ポンプを用いることができるように、伝統的には、多量の水をくずに添加しなければならない。最終的な場面において、くずを所定位置に置くために、くずの濃度を濃くすべきである。鉱くずの濃厚化には、非常に多大なコストがかかる。
【００１１】
鉱くずは、いったんミルからポンプで注入されると、くずポンド（pond）に直接送られ、埋め戻しプラントに直接送られ、またはより細かい粒子から粗い粒子を分離するハイドロ−サイクロン（hydro-cyclone）で処理する。粗いフラクションは、埋め戻しプラントに送られ、細かいフラクションは、くずポンドに送られる。くずポンドは、一般的には、くずを沈降するように与えられた大きな領域であり、得られる水は浄化ポンドに排出される。
【００１２】
鉱くずから鉱業場の埋め戻しを提供する方法は、材料のより粗い部分を除去するために、ハイドロ−サイクロンの盛土でくずスラリーを処理することである。より粗い部分（アンダーフロー）は、サイロに注ぎ込まれ、サイロの上部からあふれ出る一部の水によって、沈降させる。より高濃度なくず材料はサイロから除去され、ミキサーにポンプで注入され、セメントが水硬性埋め戻しを作成するために添加される。
【００１３】
埋め戻しは、典型的には、５０固体重量％のスラリーであり、地下に残された採掘空所または採掘場に沈降させるべく、垂直の穴またはパイプの下へ注がれる。スラリーであるために、埋め戻しには材料を固める多量のセメントが必要であり、埋め戻しから出る水は鉱業場からポンプでくみ出さなければならない。セメントは、約３重量％〜約１０重量％の範囲で含有する。比較的低い割合のセメントを使用することは埋め戻しのかたまりが荷重にたえる、または要求にかなうものとみなされるには、より多くの時間がかかる。
【００１４】
埋め戻しの他の方法は、ペースト埋め戻しである、ペースト埋め戻しはより低いセメント含有量であり、通常、上述の水硬性埋め戻し方法に用いる量の約半分である。さらに、地表面にポンプで汲み上げるべき充填材から水は出ない。凝固時間は水硬性埋め戻しを固めるのに必要な時間の一部に低下し、より速いサイクルが可能となる。ペースト埋め戻しを用いることの他の利点は、通常、総くず（未分類の）からなるものである。このことにより、大きい表面貯水領域を維持する負担が減る。
【００１５】
しかし、ペースト埋め戻しはいくらかの欠点を有する。ペーストを鉱業場または鉱掘場に運搬するのがより難しく、時には、パイピングを介して、ペーストを運搬するために容量型ポンプが必要となる。ペーストの製造には、通常、多量のバットシックナー（vat thickener）またはディスクフィルタまたはその両方の組み合わせを用いることによって、くずスラリーを処理する工程がなされる。このことは、多大な数百万ドルの設備投資が必要となる。
【００１６】
技術上必要なことは、団体混合物内に導入可能な発泡剤であり、その後に一段階プロセスとして混合物内に泡を形成すること、パイプ内での固体の運搬前準備、予備生成および泡をスラリーと結合する別々の段階を除去することである。
【００１７】
従って、本発明の目的は、粒子の混合物内に発泡剤を導入することにより、粒子を運搬する方法を提供することにあり、スラリーとしてパイプラインまたは試錐孔を通して運搬する前に混合物内に泡を生成することにある。
【００１８】
（発明の概要）
本発明は、固体粒子を掘削および運搬する方法もまた提供する：掘削領域から固体粒子の除去；運搬可能な混合物を形成するために固体粒子と発泡剤を混合；運搬可能な混合物に水および結合剤の添加；水硬性混合物の形成のために運搬可能な混合物、水および結合剤の混合；および水硬性混合物の所望の場所への運搬を含むものである。
【００１９】
（発明の詳細な説明）
本発明は、粒子の提供、混合物を形成するための発泡剤の添加および混合物内に泡を形成するために混合物の混合を含む固体材料の運搬方法を提供する。
本発明の方法の利点は、準備、予備生成、泡の混合段階を除くことができたことにある。
混合行為は発泡剤が混合物内に泡の発生を引き起こす。その混合行為は最も市販入手可能な混合装置によって提供される。
【００２０】
混合物の運搬は、ポンピングまたは圧による重力ヘッドによって達成され得る。粒子混合物への発泡剤の導入方法の他の利点は、材料をポンプで汲み上げるのに必要な圧を減らすことである。発泡剤は、混合物内で粒子のダイラタンシーを減らす。従って、発泡剤の使用は、別な方法によるポンプで汲み上げることのできなかった粒子のポンピングが可能となる。
【００２１】
混合物の水の量は、固体材料の総量に基づいて、約５０％未満である。好ましくは、混合物は、ペースト密度を形成するために約５〜２５％の水分量である。材料の水分の必要性は、粒径分布および各材料に固有の鉱物学上の特徴によって決定される。
上述の方法によって運搬することのできる固体材料の例は鉱くず、鉱石、砂、石炭、土、粘土、シルト、凝集物およびそれらの混合物を含み、且つこれらに限定されない。
【００２２】
本発明の方法で用いることのできる発泡剤は、アルカノールアミド、アルカノールアミン、アルキルアリールスルホナート、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイドブロックコポリマー、アルキルフェノールエトキシレート、脂肪酸のカルボキシレート、脂肪酸のエトキシレート、脂肪酸のスルホネート、脂肪酸のサルフェート、界面活性剤を含むフルオロカーボン、界面活性剤を含むケイ素、オレフィンスルホネート、オレフィンサルフェート、加水分解タンパク、およびそれらの混合物である。好ましい発泡剤は、Master Builders, Inc., Cleveland, Ohioからの商標PS-356の名で売られているアルファオレフィンスルホネートである。発泡剤は、固体材料の総量に基づき約０．００１〜約０．４％の量で添加し、好ましくは、約０．００５〜約０．０２５％である。
【００２３】
好ましくは、発泡剤は、乾燥粉末の形態である。これは、容易な取り扱いおよび改善した保存性を提供する。液体発泡剤は、凍結環境では固化することもあり、したがって凍結保護または使用前の解凍を必要とする。
本発明によるアルカノールアミド発泡剤は、約１２〜約２０の炭素原子を有するものを含むが、これらに限定されない。
本発明によるアルカノールアミン発泡剤は、約１２〜約２０の炭素原子を有するものを含むが、これらに限定されない。
【００２４】
本発明によるアルキルアリールスルホネート発泡剤は、一つのアリール基および約１２〜約２０の炭素原子を有するアルキル基を有するものを含むが、これらに限定されない。
本発明によるポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイドブロックコポリマー発泡剤は、各ブロックが約１０〜約２０単位を有するものを含むが、これらに限定されない。
本発明によるアルキルフェノールエトキシレート発泡剤は、約１２〜約２０の炭素原子のアルキル基を有するものを含むが、これらに限定されない。
【００２５】
本発明による脂肪酸のカルボキシレート発泡剤は、脂肪酸部分が、約１２〜約２０の炭素原子を有するものを含むが、これらに限定されない。
本発明による脂肪酸のエトキシレート発泡剤は、エトキシレート基の数が、約１０〜約２０であり、脂肪酸部分が、約１２〜約２０の炭素原子を有するものを含むが、これらに限定されない。
【００２６】
本発明による脂肪酸のスルホネート発泡剤は脂肪酸部分が約１２〜約２０の炭素原子を有するものを含むが、これらに限定されない。
本発明による脂肪酸のサルフェート発泡剤は、脂肪酸部分が、約１２〜約２０の炭素原子を有するものを含むが、これらに限定されない。
【００２７】
本発明による界面活性剤を含むフルオロカーボン発泡剤は約１２〜約２０の炭素原子を有し、１または２以上のＣＨ２部分がＣＦ２部分で置換されたものを含むが、これらに限定されない。
本発明によるオレフィンスルホネート発泡剤は約１２〜約２０の炭素原子を有するものを含むが、これらに限定されない。
本発明によるオレフィンサルフェート発泡剤は約１２〜約２０の炭素原子を有するものを含むが、これらに限定されない。
【００２８】
本発明による加水分解タンパク発泡剤はタンパクの加水分解の誘導生成物であるが、これらに限定されない。タンパクの相対分子量は、セメント質混合物内で発泡作用を示すいずれの分子量であってよい。好ましくは、相対分子量は、約１０，０００〜約５０，０００の範囲である。好ましい加水分解タンパクは加水分解ゼラチン、加水分解コラーゲン、血液由来の加水分解タンパクである。加水分解ゼラチンの非限定例は、Milligan & Higgins（Johnstown, New York）からのTG222である。
【００２９】
この発明の方法では、掘削領域からの固体粒子の除去および運搬可能なミキサーを形成する粒子と発泡剤の混合段階は、好ましくは、混合ポンプ内で起こる。
発泡剤に加えて、有利な効果で知られている、技術的に認められている混合剤もまた添加することができる。これらは泡安定化剤、減水分散剤、レオロジー改質剤、促進剤を含むが、限定するものではない。１または２以上のそれらの混合剤を個別にまたは混合物として用いることができる。
【００３０】
泡安定化剤は、泡寿命を長くするために泡を安定化する目的で混合物に添加することができる。本発明に用いることのできる泡安定化剤は、予めゼラチン化したでんぷん、セルロースエーテル、ポリエチレンオキサイド、非常に細かい粘土、天然ゴム、ポリアクリルアミド、カルボキシビニルポリマー、ポリビニルアルコール、無極性親水性材料、合成高分子電解質、シリカフューム、およびそれらの混合物である。泡安定化剤は、パイプライン中の運搬時間が長くおよび／またはパイプライン中の作動圧が高く、したがって泡の安定性を危うくするために、必要になる。
【００３１】
本発明によるセルロースエーテル泡安定化剤は修飾セルロースエーテルを含むが、これらに限定されない。
本発明による市販入手可能なポリエチレンオキサイド泡安定化剤には多くの例があり、典型的な例の一つは、Union CarbideのPOLYOX（登録商標）系列である。そのポリエチレンオキサイドは約500,000より大きい重量平均分子量を有することが好ましい。
【００３２】
本発明による非常に細かい粘土の泡安定化剤はベントナイトクレイを含むが、これらに限定されない。非常に細かい粘土の定義は粒径が約２０ミクロン未満のクレイを含むことを意味する。
本発明による天然ゴム泡安定化剤はグアールガム、ウェランガム（welan gum）およびそれらの混合物を含むが、これらに限定されない。
本発明によるポリビニルアルコール泡安定化剤は約1,000より大きい重量平均分子量である分子量を有するものを含むこが、れらに限定されない。
【００３３】
本発明による合成高分子電解質泡安定化剤は約1,000より大きい重量平均分子量である分子量を有するポリビニルスルホネート、約1,000より大きい重量平均分子量である分子量を有するポリビニルポリマー、およびそれらの混合物を含むが、これらに限定されない。
泡安定化剤は、単独または他の泡安定化剤と組み合わせて、スラリの総量に基づき、約０．０００１％〜約２％の量で添加することができる。
【００３４】
さらに減水分散剤を、材料を分散させるために混合物に添加することができ、したがって、混合物中の水分含有量を低くすることができて、他方、添加した充填材料の物性を改善し、流動可能な密度を維持している。本発明に用いることのできる減水分散剤はリグノスルホン酸塩、ベータ−ナフタレンスルホネート−ホルムアルデヒド濃縮塩、メラミン含有減水剤、ポリカルボン酸塩、ポリカルボン酸塩コポリマー、ポリカルボキシルアミン、ポリカルボキシルイミド、およびそれらの混合物を含むが、これらに限定されない。減水分散剤は、結合剤またはセメント質システムの総量に基づき、約０％〜約２％の量で添加する。分散剤の投与割合は、粒径分布および取り扱う固体材料の鉱物学および混合物の化学によって影響受け得るものであることに注意すべきである。
【００３５】
ここで用いられているように、結合剤という単語は混合物を凝固させる材料を含む。これらは、ポルトランドまたは高アルミナセメント、スラグ、フライアッシュ、セメント質材料、石灰、ポゾラン、およびそれらの混合物を含むが、これらに限定されない。
【００３６】
さらに、本発明によって運搬される粒子スラリーの物性を阻害することのない他のいかなる添加剤を添加してもよい。これらの添加剤は、セメント、凝結遅延剤、凝結促進剤、石灰、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、および腐食防止剤であるが、これらに限定されない。添加する結合剤の量は、凝結時間および所望の圧縮強度の量によって決定される。典型的には、結合剤またはセメント質材料は、固体材料の総量に基づき、０％〜約３０％の量で添加する。
【００３７】
固体粒子混合物への発泡剤の導入の利点は流出水の減少である。流出水は、混合物から水を分離することである。混合物の流動性の減少をひきおこすために、混合物から水が流出しないことが望ましい。実験室的試験に基づき、発泡剤の導入は、ほぼ１００％まで流出を減少することができる。
【００３８】
材料が、その所定領域に運搬されると、泡中の空気は、必要であれば、種々の方法によって除去することができる。これらの方法は、地下の採掘場に投入、または、ローラーまたはシープスフット（sheeps-foot）ローラーのような従来の土締め固め機械による機械的作業による場合の機械的インパクトを含むが、これらに限定されない。加えて、消泡剤のような化学的添加剤を、運搬されたスラリーに続けて添加することもでき、これによって、泡をつぶし、発泡した材料から空気間隙のほとんどを除去する。
【００３９】
本発明の他の形態は、固体粒子を掘削し、固体粒子をペースト様密度に変え、所定領域に固体粒子を運搬する。初めに、固体粒子を掘削領域からポンプによって除去し、発泡剤を混合する。固体粒子を分散するために一部水が必要であり、そのために最初のポンピングを行う。；しかし必要な水の量は、一般的には、ペースト密度より低く総固体を低下させる量は超えない。
【００４０】
発泡剤は、ポンプから分離したミキサー中の固体粒子に添加することができ、またはミキシングポンプを用いることもできる。ミキシングポンプの例は、Toyo DP/DL ウェットエンド(wet end)ポンプである。このタイプのポンプは、水中での作動が可能であり、攪拌機を有する下部吸引ポンプおよび下部で水を供給する。このポンプでは、濃い材料またはスラッジを分散させるため、水が、攪拌機中に供給され、最初のポンピングを可能とするペーストへと変える。ポンプにはミキサーポンプの攪拌機部分内に発泡剤または他の所望の混合剤を注入するノズルが取り付けられる。発泡剤は水であることもある担体、圧縮空気または他のガスを用いて、注入される。発泡剤は、乾燥粉末であるときは、水流中に溶解することができ、またはガスと一緒に吹き込むことができる。あるいは、発泡剤そのままの形態で用いることの代わりに、予備生成した泡を用いることができる。泡は、運搬可能な鉱くず混合スラリーのポンパビリティーを提供する。
【００４１】
ポンプは、掘削領域を固体粒子を除去するために移動する。ポンプを動かすのに適するいかなる方法も満足すべきである。ポンプは、バージ(barge)またはクレーンから吊すことができる。代わりに、ポンプは、掘削領域をカバーする２次元ケーブルプーリシステムから吊すことができる。そのようなケーブルプーリシステムは、典型的には、平行したプーリ間に横方向に備えられたプーリを有する平行に対向したプーリを含む。ポンプは、横方向のプーリ上を側面から側面へと移動することができ、平行するプーリ上の端から端へと移動することができる。
【００４２】
掘削領域から、発泡固体粒子は埋め戻しプラントに運搬される。埋め戻しプラントで、結合剤が発泡固体粒子に添加される。入ってくる発泡固体粒子の水分量は水分計で測定される。最終的な固体粒子結合剤混合物中の所望の総固体レベルに達成する必要があるときは、水を混合物に添加することができる。水の量は、入ってくる発泡固体粒子の総固体に基づき計算される。
【００４３】
伝統的には、２つの逆回転ミキサースクリュー、可変スピード駆動および調整可能なピッチブレードを有するこねミキサーが、固体粒子中に結合剤および任意の水を混合し、水硬性固体粒子混合物を形成するのに用いられている。混合後、水硬性固体粒子混合物は所定領域に重力送りまたはポンピングによって運搬される。
【００４４】
上述の態様においては、掘削領域は鉱くずポンドとなることができ、固体粒子は鉱くずとなり、所定領域は鉱業場または採掘場となることができる。
この明細書を通じて、鉱業場というときは、採掘場を含むことも意味する。
【００４５】
例
本発明は、以下の非限定例によって述べることができる。以下に示される例中のスランプを、ASTM C143およびC143Mによって測定する。密度は、混合物を４００ｍｌカップに入れることによって測定する。カップの風袋重量は７４９ｇである。
【００４６】
混合Ａ
４０ｋｇ 湿った鉱くず
１．２ｋｇ セメント−Lafargeからのポルトランドセメント
４ｋｇ 水
混合物およびカップの総重量 １７３８．５ｇ
密度＝９８９．５ｇ／４００ｍｌ
水分量はスランプを測定するために変化する。
５．４ｋｇのときの総水分：スランプ：大きなコーン(cone)１１．３ｃｍ
６ｋｇのときの総水分：スランプ：大きなコーン１７．８ｃｍ
【００４７】
混合Ｂ
４０ｋｇ 鉱くず
１．２ｋｇ セメント−Lafargeからのポルトランドセメント
３．９ｋｇ 水
ポリオキシアルキレン誘導化メタクリレートポリマー＊８．９６ｍｌ
ポリオキシアルキレン誘導化メタクリレートポリマー＊５．０ｍｌ
混合物およびカップの総重量 １７４１．８ｇ
密度＝９９２．８ｇ／４００ｍｌ
＊−ポリマーは、Master Builders, Inc., Cleveland, OhioからのFC-900である。
【００４８】
次に、予備生成した泡を混合物に添加する。
泡を有する混合物のスランプ 大きなコーン１４ｃｍ 小さいコーン４．４ｃｍ
混合物およびカップの総重量 １５１０．３ｇ
密度＝７６１．３ｇ／４００ｍｌ
【００４９】
次に、混合物を製造し、プレーンレファレンスとしてテストして、発泡剤を添加する。スランプおよび混合物の密度をテストし、流出および圧縮強度をテストするためのテストシリンダーを製造する。４７．６ｃｍ×１５．２ｃｍのシリンダーを、１つは流出する水の測定のために、３つは圧縮強度を判定するために作成する。
【００５０】
セット１
水分１０．９％になるように４５ｋｇの鉱くず
１．３３５ｋｇのセメント−Lafargeからのポルトランドセメント
６．６ｋｇの水を７２％パルプ固体密度となるように添加する。
【００５１】
１Ａ
スランプ 大きなコーン１９ｃｍ
混合物およびカップの総重量 １５７１．９ｇ
密度＝８２２．１ｇ／４００ｍｌ
注：材料は分離し、急速に流出する。
【００５２】
１Ｂ
セット１Ａ混合物に、修飾セルロースエーテルの１５％溶液を９ｍｌ添加する。
スランプ 大きなコーン１９ｃｍ
混合物およびカップの総重量 １５４９．１ｇ
密度＝８００．１ｇ／４００ｍｌ
注：材料は分離し、流出する。
【００５３】
１Ｃ
セット１Ｂ混合物に、発泡剤として１０ｇのＰＳ−３５６を添加する。
スランプ 大きなコーン１７．８ｃｍ
混合物およびカップの総重量 １４６９．６ｇ
密度＝７２０．６ｇ／４００ｍｌ
注：混合物は安定であり、分離しない。
【００５４】
セット２
混合物をセット１のように製造するが、パルプ密度が７４％となるようにさらに５．４ｋｇの水を添加する。
２Ａ
セット２混合物に、８．８７％になるように修飾セルロースエーテルまたは１．８８ｇ／ｋｇセメント；および８．８７％になるように減水泡安定化剤または１．８８ｇ／ｋｇセメントおよび１０ｇのＰＳ−３５６を添加する。
スランプ 大きなコーン７．６ｃｍ
混合物およびカップの総重量 １４２７．５ｇ
密度＝６７８．５ｇ／４００ｍｌ
【００５５】
２Ｂ
混合物２Ａに、１．２ｋｇの水を７２％のパルプ密度を生成するために添加する。
スランプ 大きなコーン１５．９ｃｍ
混合物およびカップの総重量 １４２１．２ｇ
密度＝６７２．２ｇ／４００ｍｌ
注：少しの流出が見られた。
【００５６】
上述の例の圧縮強度の結果および流出テストの結果を以下の表１に示す。
【表１】
Figure 0004611533
【００５７】
混合物１Ａは未処理スラリーの典型的な特徴を示している。表１は、発泡剤および泡安定化剤を添加した混合物１Ｃにおける、４〜５時間および３日目それぞれにおいてほぼ９０％および８０％の流出の減少、高い流出量を示している。混合物２Ａは、減水剤、いくつかの泡安定化剤および発泡剤の組み合わせを示し、その発泡剤は流出しない混合を提供することを示している。また、表１は、すべての混合物が、受容可能な圧縮強度を達成していることを示している。
【００５８】
例２
鉱くずの３つのテストは、Master Builders, Inc., Cleveland, Ohioから供給されるPS-356を用いて作られたものである。
鉱くずの水分は固体の総量の約１４％であり、“パッキング”密度を有し、液体として流れないゆるい湿った砂の密度を有する。
【００５９】
テスト＃１では、１０００グラムの鉱くずと０．２５ｇのPS-356をホーバート（Hobart）ミキサー中で混合する。約１分の混合の後、材料は泥様の性質を示し、材料が流れることが可能となり、ポンプで汲み上げることも可能となる。続けて混合すると、以下の表２に示されているようにさらなる混合によって、混合物の密度が減少する。
【００６０】
テスト＃2では、１０００グラムの鉱くずと０．1ｇのPS-356をホーバートミキサー中で混合する。約１分の混合の後、材料は、流れ、ポンピングも可能となる泥様の密度を示す。続けて混合すると、以下の表２に示されているように、混合物の密度が減少する。
【００６１】
テスト＃３では、１０００グラムの鉱くずと０．０５ｇのPS-356をホーバートミキサー中で混合する。約１分の混合の後、材料は、流れ、ポンピングも可能となる泥様の密度を示す。続けて混合すると、以下の表２に示されているように、混合物の密度が減少する。
【００６２】
【表２】
Figure 0004611533
【００６３】
表２のテスト結果は、発泡混合剤の添加は、わずかの湿分を有するくず材料を発泡した混合物へと変化させたときに。流動性を有する材料へと変えることができることを示している。得られた材料は、元の湿った開始くず材料よりもより低い濃度および良好な流動特性を示す。
本発明は上述の特定の態様に限定されるものでなく、以下のクレームに定義される変形、変更、等価の態様を含むものであることに注意すべきである。

Claims (10)

  1. 固体粒子の運搬方法であって：固体粒子に発泡剤を混合して運搬可能な混合物を形成すること；運搬可能な混合物に水および結合剤を添加すること；運搬可能な混合物、水および結合剤を混合して発泡した水硬性組成物を形成すること；および水硬性組成物を所望の場所へ運搬することを含む、前記方法。
  2. 混合物が、粒子の総量に基づき約５０％未満の水分量である、請求項１に記載の方法。
  3. 発泡剤が乾燥粉末の形態である、請求項１または２に記載の方法。
  4. さらに泡安定化剤を添加し、その混合物を混合することを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
  5. さらに混合物に減水分散剤を添加し、混合物を混合することを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
  6. さらに混合物に結合剤を添加することを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
  7. 結合剤を、混合前および運搬後のいずれかのステップで添加する、請求項６に記載の方法。
  8. 固体粒子の掘削および運搬の方法であって：
    ａ．掘削領域から固体粒子を除去すること、
    ｂ．固体粒子と発泡剤を混合して運搬可能な混合物を形成すること、
    ｃ．運搬可能な混合物に水および結合剤を添加すること、
    ｄ．運搬可能な混合物、水および結合剤を混合して水硬性組成物を形成すること、およびｅ．水硬性組成物を所望の場所へ運搬すること
    を含む、前記方法。
  9. 添加がさらに混合剤の添加を含む、請求項８に記載の方法。
  10. 混合剤が、泡安定化剤、減水分散剤、レオロジー改質剤、促進剤、凝結遅延剤、腐食防止剤、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項９に記載の方法。
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