PL203238B1

PL203238B1 - Sposób przeróbki materiałów mineralnych

Info

Publication number: PL203238B1
Application number: PL358985A
Authority: PL
Inventors: Michael Gerard Gallagher; Hal G. Smith; Stephen Adkins; Anne Frances Hooley; Brian Dymond
Original assignee: Ciba Spec Chem Water Treat Ltd
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2009-09-30
Also published as: JO2358B1; AR029105A1; PT1286923E; MXPA02011398A; ES2261427T3; HUP0301849A3; WO2001092167A8; CA2407869C; JP2003534903A; WO2001092167A1; BR0111278A; AU2001269025B2; EP1286923B1; ATE323661T1; US20030010714A1; US6821440B2; HU226033B1; PL358985A1; MA25519A1; DE60118908T2

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób przeróbki materiałów mineralnych. W szczególności, przedmiotem wynalazku jest sposób przeróbki odpadów z procesu Bayera wytwarzania tlenku glinu, który obejmuje przeróbkę odpadowego szlamu czerwonego w celu uczynienia go łatwiej usuwalnym.

Procesy przeróbki rud minerałów w celu wydobycia cennych minerałów powodują zwykle powstawanie materiałów odpadowych. Często te materiały odpadowe stanowią wodną zawiesinę lub szlam, które zawierają cząstki stałe materiału mineralnego, np. gliny, piasek, żwir, tlenki metali itd. Zazwyczaj konieczne jest odwadnianie wodnych zawiesin lub szlamów przed usuwaniem w odpowiednie miejsce.

W niektórych przypadkach odpadowy materiał , taki jak odpady kopalniane, mo ż na dogodnie usuwać w kopalni tworząc podsadzkę. Zwykle odpad podsadzkowy zawiera w dużej części gruboziarniste cząstki o dużych rozmiarach wraz z innymi cząstkami o mniejszych rozmiarach i do kopalni pompuje się zawiesinę, gdzie ulega ona odwodnieniu, pozostawiając na miejscu osadzone ciała stałe. Powszechną praktyką jest stosowanie flokulantów w celu wspomagania procesu flokulacji.

W innych przypadkach może być niemożliwe usuwanie odpadów do wyrobiska lub kopalni. W tych przypadkach materiał odpadowy moż na przewozić na laguny, hałdy lub stosy. Istnieje duży nacisk środowiskowy na minimalizowanie przeznaczania nowych terenów dla celów usuwania i bardziej skuteczne wykorzystanie istnieją cych obszarów zaję tych przez odpady. Jednym ze sposobów jest ładowanie wielu warstw odpadów na dany obszar, tworząc wyższe stosy odpadów. Stwarza to jednak trudności w zapewnieniu możliwości płynięcia materiału odpadowego po powierzchni uprzednio usztywnionego odpadu tylko w dopuszczalnych granicach i umożliwienia usztywnienia z utworzeniem stosu oraz ż e odpad jest dostatecznie zestalony dla utrzymania wielu warstw usztywnionego materiału bez ryzyka zawalenia się lub osunięcia. Wymagania dla dostarczania materiału odpadowego o rodzaju charakterystyki odpowiednim dla przechowywania w stosach są więc całkowicie różne od wymagań dla innych postaci usuwania, takich jak np. podsadzania.

W procesie Bayera wytwarzania tlenku glinu z boksytu boksyt rozpuszcza się w wodnym roztworze alkalicznym z utworzeniem glinianu sodu, który oddziela się od nierozpuszczalnej pozostałości. Ta pozostałość zawiera głównie cząstki tlenku żelaza(lll) i jest nazywana czerwonym szlamem.

Czerwony szlam przemywa się wielokrotnie w kolejnych etapach przemywania, w których ten czerwony szlam kontaktuje się z cieczą przemywającą, a następnie ulega flokulacji przez dodanie flokulanta. Ciecz znad osadu poddaje się dalszej przeróbce w celu odzyskania glinianu. Po końcowym etapie przemywania zawiesinę czerwonego szlamu zagęszcza się, jak to tylko możliwe, a następnie usuwa. Zagęszczanie w kontekście tego opisu oznacza, że wzrasta zawartość ciał stałych w czerwonym szlamie. Końcowy zagęstnik może zawierać jedynie osadnik flokulowanej zawiesiny, ale niekiedy obejmuje też etap filtracji. Alternatywnie lub dodatkowo szlam ten można poddawać długotrwałemu osadzaniu w stawie ściekowym.

Szlam ten można usuwać i/lub poddawać dalszemu suszeniu w celu usunięcia następnie na obszar przechowywania szlamu w stosach. Szlam ten, aby nadawał się do przechowywania szlamu w stosach, powinien wykazywać wysoką zawartość ciał stał ych, a podczas skł adowania w stosach nie powinien płynąć, ale powinien być stosunkowo sztywny, aby kąt stosu mógł być tak duży, jak to tylko możliwe, ażeby stos zajmował możliwie najmniejszy obszar przy danej objętości. Wymaganie wysokiej zawartości ciał stałych pozostaje w sprzeczności z wymaganiem, aby materiał nadawał się do pompowania jako płyn, toteż nawet jeśli można wytworzyć szlam, wykazujący wysoką zawartość ciał stałych dla przechowywania w stosach, to może okazać się, że szlam ten nie nadaje się do pompowania.

EP-A-388108 ujawnia dodawanie absorbenta wody, nierozpuszczalnego w wodzie polimeru, do materiału stanowiącego wodną ciecz z rozproszonymi cząstkami ciał stałych, takiego jak np. czerwony szlam, przed pompowaniem, a następnie pompowanie materiału, pozostawienie materiału do odstania, a potem do jego usztywnienia, aby stał się ciałem stałym, nadającym się do przechowywania w stosach. Polimer ten absorbuje wodną ciecz z zawiesiny, co pomaga wiązaniu się cząstek ciał stałych, a przez to zestalaniu się materiału. Sposób ten ma jednak taką wadę, że wymaga wysokich dawek polimerycznego absorbenta, aby osiągnąć odpowiednie zestalenie. W celu uzyskania dostatecznie sztywnego materiału często konieczne jest stosowanie tak wysokich dawek, jak np. od 10 do 20 kilogramów na tonę szlamu. Chociaż stosowanie polimerycznego absorbenta, zdolnego do spęczniania wodą, do usztywniania materiału może wyglądać na to, że powoduje wyraźny wzrost zawartości ciał stałych, to w rzeczywistości wodna ciecz zatrzymuje się w polimerycznym absorbencie. Oznacza

PL 203 238 B1 to taką wadę, że wodnej cieczy faktycznie nie usuwa się z usztywnionego materiału i w określonych warunkach ta wodna ciecz mogłaby potem ulegać desorpcji i to mogłoby powodować ryzyko ponownego upłynnienia materiału odpadowego z nieuniknionym ryzykiem destabilizacji stosu.

Istnieje więc zapotrzebowanie na sposób, który bardziej skutecznie i dogodnie umożliwia łatwe pompowanie materiału jako płynu, który podczas stania będzie sztywniał, tworząc stały odpad, nadający się do przechowywania w stosach. Istnieje ponadto zapotrzebowanie na osiągnięcie tego przez znaczne zmniejszenie ilości wodnej cieczy, zawartej w tym materiale.

Według wynalazku, sposób przeróbki materiałów, w którym materiał zawierający wodną ciecz z rozproszonymi cząstkami ciała stałego pompuje się jako płyn, a następnie umożliwia stanie i usztywnianie i to usztywnienie polepsza się, pozostawiając zdolność do pompowania materiału, przez mieszanie cząstek polimerycznych z tym materiałem podczas pompowania tego materiału lub przed jego pompowaniem, charakteryzuje się tym, że cząstki polimeryczne zawierające polimer rozpuszczalny w wodzie, który wykazuje lepkość graniczną , wynoszą c ą przynajmniej 3 dl/kg, w postaci stałych drobnych cząstek dodaje się bezpośrednio do materiału.

Korzystnie, rozpuszczalny w wodzie polimer jest anionowy i korzystnie wytworzony z etylenowo nienasyconego, rozpuszczalnego w wodzie monomeru lub mieszaniny monomerów, zawierającej a) anionowe monomery, wybrane spośród monomerów etylenowo nienasyconych kwasów karboksylowych i/lub monomerów kwasów sulfonowych oraz ewentualnie b) niejonowe komonomery, korzystnie wybrane z grupy obejmującej (met)akryloamid, estry hydroksyalkilowe kwasu (met)akrylowego i N-winylopirolidon.

Korzystnie, polimeryczne cząstki wykazują średnie rozmiary, wynoszące poniżej 10 μm.

Korzystnie, polimeryczne cząstki dodaje się do materiału jako związane kruche agregaty pierwotnych cząstek o rozmiarach mniejszych od 10 μm, które przynajmniej w 90% wagowych tych agregatów mają rozmiary większe od 50 μm.

Korzystnie, polimeryczne cząstki dodaje się do materiału jako zasadniczo indywidualne cząstki o rozmiarach większych od 20 μm a zwłaszcza większych od 50 μm.

Korzystnie, rozproszone cząstki ciała stałego materiału są mineralne.

Korzystnie, rozproszone cząstki ciała stałego materiału mają rozmiary mniejsze od 100 μm, w którym korzystnie przynajmniej 80% tych cząstek ma rozmiary mniejsze od 20 nm.

Korzystnie, cząstki polimeru są w postaci wodnej dyspersji, składającej się z a) ciekłego środowiska rozpraszającego, stanowiącego głównie roztwór soli, który zawiera przynajmniej 25% wagowych nieorganicznej soli w odniesieniu do całkowitej masy środowiska rozpraszającego, oraz b) rozpuszczalnego w wodzie niejonowego lub anionowego polimeru, zawierającego przyłączony winyl, a nierozpuszczalnego w roztworze soli, przy czym polimer wytwarza się z etylenowo nienasyconych monomerów, zawierających kwas akrylowy (lub jego sole), ewentualnie (met)akryloamid i ewentualnie przynajmniej jeden sieciujący monomer, który zawiera przynajmniej dwie grupy etylenowo nienasycone zdolne do polimeryzacji, i przy czym nieorganiczna sól oznacza halogenek metalu II grupy.

Korzystnie, halogenek metalu II grupy stanowi chlorek wapnia, a stężenie chlorku wapnia w środowisku rozpraszającym wynosi przynajmniej 35%, a korzystnie około 39%.

Korzystnie, zawartość ciał stałych w materiale znajduje się w zakresie od 15% do 80% wagowych, korzystnie w zakresie od 40% lub 50% do 70% wagowych, a jeszcze korzystniej od 55% do 65% wagowych.

Korzystnie, obrabiany materiał stanowi czerwony szlam z procesu Bayera wytwarzania tlenku glinu.

Korzystnie, materiał pompuje się do otworu wylotowego, gdzie pozwala mu się rozpływać na powierzchni uprzednio usztywnionego materiału, przy czym umożliwia się temu materiałowi przebywanie tam i usztywnianie, aby utworzyć stos.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że dodanie polimerycznych cząstek, zawierających polimer rozpuszczalny w wodzie, do materiału, zapewnia to, że materiał ten zachowuje swoją płynność i łatwo go pompować, natomiast podczas stania tworzy stałą masę, która jest dostatecznie mocna, aby utrzymać następne warstwy usztywnionego materiału. Obecność rozpuszczalnych w wodzie polimerów, stosowanych w postaci cząstek stałych, rzeczywiście zapewnia to, że materiał pozostaje płynny i nadaje się do pompowania podczas etapu pompowania, ale podczas stania powoduje szybką utratę płynności i usztywnienie. Ponadto taka obróbka korzystnie powoduje to, że wodna ciecz uwalnia się z materiału podczas stania. Okazuje się, że stosowanie cząstek stałych polimeru rozpuszczalnego w wodzie do tego materiału powoduje stopniowy wzrost lepkości, ale nie tak znaczny, aby mógł uniemożliwić

PL 203 238 B1 pompowanie materiału. Niespodziewane było również to, że dodatek polimeru rozpuszczalnego w wodzie nie powoduje bardziej nagł ego odwodnienia materiał u przed jego umieszczeniem w miejscu usuwania, co mogłoby spowodować zablokowanie rurociągu.

Odpowiednie dawki polimeru zawierają się w granicach od 10 do 10000 gramów na tonę ciał stałych. Zwykle odpowiednie dawki mogą wahać się w zależności od poszczególnego materiału i zawartoś ci ciał stałych w tym materiale. Korzystne dawki zawierają się w zakresie od 100 do 3000 gramów na tonę.

Sposób według wynalazku nadaje się do przeróbki takich materiałów, w których rozproszone cząstki ciał stałych mają bardzo małe rozmiary, np. zasadniczo wszystkie mają rozmiary mniejsze od

100 mikrometrów ^m), a nawet do przeróbki takich materiałów, w których zasadniczo wszystkie cząstki mają rozmiary mniejsze od 50 μm. Jest to szczególnie istotne wówczas, gdy przynajmniej 90% cząstek ma rozmiary mniejsze od 20 μm, a zwłaszcza gdy udziału płynu w strumieniu odpadowym nie można łatwo lub ekonomicznie zmniejszyć.

Cząstki materiału są zwykle nieorganiczne i/lub zazwyczaj mineralne. Chociaż niniejszy sposób może być użyteczny także dla innych materiałów, wymagających pompowania, a następnie przechowywania w stosach, zwłaszcza materiałów, które stanowią placki filtracyjne, odpady z wzbogacania, produkty dolne z zagęszczaczy, albo niezagęszczone strumienie odpadowe z zakładów przemysłowych, np. innych mineralnych odpadów lub szlamów, w tym fosforanów, diamentu, szlamów złota, odpadów z przeróbki rud miedziowo(srebrowo)uranowych, węgla lub rudy żelaza, to głównie stosuje się go do przeróbki materiałów z końcowego zagęszczacza lub etapu przemywania w procesie Bayera. Czerwony szlam musi być ciałem stałym, osadzonym w końcowym zagęszczaczu, lub pochodzącym z etapu przemywania przez dodanie tylko flokulanta, albo ewentualnie materiał ten jest plackiem filtracyjnym z filtracji (np. filtracji ciśnieniowej lub filtracji próżniowej itd.) lub zawiesiną, powstałą w końcowym etapie przemywania.

Czerwony szlam lub inny materiał pompowany może wykazywać zawartość ciał stałych w zakresie od 15% do 80% wagowych. Zawiesiny czerwonego szlamu często wykazują zakres od 20% lub 30% do 70% wagowych, np. od 45% do 65% wagowych. Rozmiary cząstek w typowej próbce czerwonego szlamu są zasadniczo wszystkie mniejsze od 25 μm, np. około 95% wagowych szlamu są to cząstki o rozmiarach mniejszych od 20 μm i około 75% są to cząstki o rozmiarach mniejszych od 10 μm i około 95% wagowych szlamu są to cząstki o rozmiarach mniejszych od 20 μm i około 75% są to cząstki o rozmiarach mniejszych od 10 μm oraz 95% są to cząstki o rozmiarach większych od 3 nm.

Stwierdzono, że lepsze wyniki uzyskuje się wówczas, gdy materiał jest stosunkowo zagęszczony i jednorodny. Może być również pożądane mieszanie dodatku polimerycznych cząstek z innymi dodatkami. Na przykład własności płynięcia materiału przez przewód można poprawić przez dołączenie środka dyspergującego. Jeśli dołącza się środek dyspergujący, to najczęściej dodaje się go w konwencjonalnych ilościach. Stwierdzono też, że obecność środków dyspergujących lub innych dodatków nie utrudnia usztywniania materiału podczas stania.

W niniejszym wynalazku polimeryczne cząstki dodaje się więc bezpośrednio do wyżej wymienionego materiału. Te polimeryczne cząstki mogą zawierać w całości lub częściowo polimer rozpuszczalny w wodzie. Polimer w postaci stałych cząstek może stanowić mieszaninę sieciowanego polimeru nierozpuszczalnego w wodzie, a zdolnego do pęcznienia w wodzie, i polimeru rozpuszczalnego w wodzie. Może to być fizyczna mieszanina polimeru zdolnego do pęcznienia i polimeru rozpuszczalnego, albo alternatywnie słabo sieciowany polimer, opisany np. w EP-202780. Wprawdzie polimeryczne cząstki mogą zawierać pewną ilość sieciowanego polimeru, ale istotą niniejszego wynalazku jest obecność znacznej ilości polimeru rozpuszczalnego w wodzie. Jeśli polimeryczne cząstki zawierają pewną ilość polimeru zdolnego do pęcznienia, to pożądane jest, aby przynajmniej 80% polimeru było rozpuszczalne w wodzie. Korzystnie polimeryczne cząstki są w całości lub przynajmniej zasadniczo rozpuszczalne w wodzie. Polimer rozpuszczalny w wodzie może być rozgałęziony w wyniku obecności czynnika rozgałęziającego, (np. polimer ujawniony w WO-A-9829604, a zwłaszcza w zastrz. 12), albo alternatywnie polimer rozpuszczalny w wodzie jest zasadniczo liniowy. Polimer rozpuszczalny w wodzie korzystnie wykazuje masę cząsteczkową od średniej do wysokiej. Korzystnie będzie on wykazywał lepkość graniczną, wynoszącą przynajmniej 3 dl/g, a zwykle przynajmniej 5 lub 6 dl/g, chociaż polimer może mieć dość wysoką masę cząsteczkową i wykazywać lepkość graniczną, wynoszącą 25 dl/g lub 30 dl/g albo nawet wyższą. Korzystnie polimer będzie wykazywał lepkość graniczną w zakresie od 8 dl/g do 20 dl/g, a jeszcze korzystniej od 11 dl/g lub 12 dl/g do 16 dl/g lub 17 dl/g.

PL 203 238 B1

Polimer rozpuszczalny w wodzie może oznaczać polimer naturalny, np. polisacharydy, takie jak skrobia lub dekstran, albo polimer półnaturalny, taki jak karboksymetyloceluloza lub hydroksyetyloceluloza. Korzystnie polimer jest syntetyczny i korzystnie jest wytworzony z etylenowo nienasyconego, rozpuszczalnego w wodzie monomeru lub mieszaniny monomerów.

Polimer rozpuszczalny w wodzie może być kationowy, niejonowy, amfoteryczny, ale korzystnie jest anionowy. Szczególnie korzystne polimery anionowe wytwarza się z monomerów, wybranych spośród monomerów etylenowo nienasyconych kwasów karboksylowych i kwasów sulfonowych, korzystnie wybranych spośród kwasu (met)akrylowego, kwasu allilosulfonowego i kwasu 2-akryloamido-2-metylo-propanosulfonowego, ewentualnie w mieszaninie z niejonowymi komonomerami, korzystnie wybranymi spośród (met)akryloamidu, estrów hydroksyalkilowych kwasu (met)akrylowego i N-winylopirolidonu.

Polimer rozpuszczalny w wodzie można wytwarzać dowolnym odpowiednim sposobem polimeryzacji. Polimery można wytwarzać np. jako polimery żelowe przez polimeryzację roztworową, polimeryzację w zawiesinie typu woda w oleju, albo przez polimeryzację w emulsji typu woda w oleju. W przypadku wytwarzania polimerów żelowych przez polimeryzację roztworową zwykle do roztworu monomeru wprowadza się środek inicjujący. Ewentualnie można stosować układ inicjatora termicznego. Zazwyczaj termiczny inicjator zawiera dowolny odpowiedni związek inicjujący, który uwalnia rodniki w podwyższonej temperaturze, np. związek azowy, taki jak np. nitryl kwasu azo-bis-izomasłowego. Temperatura podczas polimeryzacji powinna wzrosnąć przynajmniej do 70%, ale korzystnie poniżej 95°C. Alternatywnie polimeryzację można prowadzić przez napromienianie (światłem nadfioletowym, energią mikrofalową, ciepłem itd.), ewentualnie również z zastosowaniem odpowiednich inicjatorów promieniowania. Gdy polimeryzacja jest zakończona i żel polimeru ochłodzi się dostatecznie, to żel ten można poddawać obróbce w znormalizowany sposób najpierw przez rozdrabnianie tego żelu na małe kawałki, suszenie do zasadniczo odwodnionego polimeru, a następnie przez zmielenie na proszek. Alternatywnie żele polimerów można dostarczać w postaci żelów polimerów, np. jako kawałki polimeru żelowego typu neutronowego. Takie żele polimerów można wytwarzać podanymi wyżej odpowiednimi technikami polimeryzacji, np. przez napromienianie. Żele te można ciąć na odpowiednie wymagane rozmiary, a następnie przy stosowaniu mieszać z materiałem jako częściowo uwodnione cząstki rozpuszczalnego w wodzie polimeru.

Polimery te można wytwarzać w postaci kulek przez polimeryzację w zawiesinie lub w postaci emulsji lub dyspersji typu woda w oleju przez polimeryzację w emulsji typu woda w oleju, np. sposobem przedstawionym w EP-A-150933, EP-A-102760 lub EP-A-126528.

Alternatywnie polimery rozpuszczalne w wodzie można dostarczać w postaci dyspersji w wodnym środowisku. Może to być np. dyspersja cząstek polimeru o rozmiarach wynoszących przynajmniej 20 μm w wodnym środowisku, zawierającym czynnik równoważący, jak to podano w EP-A-170394. Może to być np. również wodna dyspersja cząstek polimeru, wytworzona przez polimeryzację wodnych monomerów w obecności wodnego środowiska, zawierającego rozpuszczone niskie IV polimery, takie jak chlorek poli(diallilo-dimetylo-amoniowy), i ewentualnie inne rozpuszczone materiały, np. elektrolit i/lub związki wielowodorotlenowe, np. glikole polialkilenowe, jak to podano w WO-A-9831749 lub WO-A-9831748. W jednej z postaci wynalazku cząstki polimeru można dodawać do materiału (np. czerwonego szlamu) w postaci cząstek rozpuszczalnego w wodzie polimeru w wodnej dyspersji.

W szczególnie korzystnej postaci wynalazku cząstki polimeru występują w postaci wodnej dyspersji. W tym przypadku, ta wodna dyspersja składa się z a) ciekłego środowiska dyspergującego, stanowiącego głównie roztwór soli, który zawiera przynajmniej 25% wagowych nieorganicznej soli w odniesieniu do całkowitej masy środowiska dyspergującego, oraz b) rozpuszczalnego w wodzie niejonowego lub anionowego polimeru z przyłączonym winylem, a który jest zasadniczo nierozpuszczalny w wymienionym roztworze soli, przy czym wymieniony polimer wytwarza się z etylenowo nienasyconych monomerów, zawierających kwas akrylowy (lub jego sole), ewentualnie (met)akryloamid i ewentualnie przynajmniej jeden sieciujący monomer, który zawiera przynajmniej dwie etylenowo nienasycone grupy, zdolne do polimeryzacji, oraz przy czym nieorganiczna sól zawiera halogenek metalu II grupy.

W tej postaci wynalazku ciekłe środowisko dyspergujące powinno stanowić głównie rozpuszczoną sól nieorganiczną i chociaż mogą być dopuszczalne małe ilości innych materiałów, to nie są one niezbędne do realizacji wynalazku. Ponadto materiały, które służą do podwyższenia lepkości

PL 203 238 B1 środowiska dyspergującego, mogą być niekorzystne, jeśli lepkość wzrasta do takiego stopnia, że przeszkadza dyspersji w płynięciu i uniemożliwia jej pompowanie.

Roztwór soli może zawierać inne rozpuszczone sole, ale powinien zawierać dostateczną ilość halogenku metalu II grupy w celu uniemożliwienia rozpuszczenia polimeru. Roztwory soli sporządzone wyłącznie z soli metali I grupy, np. chlorku sodu lub jodku potasu, nie chronią polimeru przed uwodnieniem. Nawet nasycone roztwory takich soli nie dają dyspersji polimeru możliwych do przyjęcia. Jeśli więc w roztworze soli występują inne nieorganiczne sole metali, to jest istotne, że głównym składnikiem soli powinien być halogenek metalu II grupy. Korzystnie środowisko dyspergujące zawiera tylko nieorganiczną sól, która w całości jest halogenkiem metalu II grupy, ponieważ to daje odpowiednią dyspersję, w której polimer pozostaje zasadniczo nieuwodniony na czas nieokreślony lub przynajmniej na długi okres czasu, co umożliwia przechowywanie. Polimer może częściowo uwadniać się i częściowo pęcznieć tak długo, jak długo cząstki polimeru pozostają sypkie i zdolne do rozpraszania. Korzystnie cząstki polimeru pozostają nieuwodnione i niespęczniałe w znacznym stopniu. Jeśli dyspersji nie miesza się ani wstrząsa, to cząstki polimeru będą wykazywały skłonność do osadzania się. Niespodziewanie jednak cząstki zasadniczo nie uwadniają się ani nie tworzą aglomeratów i dzięki temu można je łatwo znów rozpraszać do postaci dyspersji.

Halogenkowa sól metalu II grupy korzystnie oznacza halogenek berylu, magnezu, wapnia i strontu, ponieważ okazuje się, że one dają najlepsze wyniki w zmniejszaniu lub zapobieganiu hydratacji polimerów w dyspersji.

Odpowiednie wyniki uzyskuje się wówczas, gdy halogenkiem halogenku metalu II grupy jest fluorek, chlorek lub bromek.

Można stosować mieszaninę różnych halogenków metali II grupy, ale zwykle wystarcza, gdy występuje jedna z tych soli.

Lepsze wyniki uzyskuje się wówczas, gdy wodna dyspersja stanowi środowisko rozpraszające, które jest wodnym roztworem soli przynajmniej jednego spośród następujących halogenków metali II grupy: chlorku magnezu, bromku magnezu, chlorku wapnia lub bromku wapnia. Najlepsze wyniki otrzymuje się wówczas, gdy nieorganiczna sól oznacza chlorek wapnia.

Zwykle środowisko rozpraszające wodnej dyspersji będzie zawierało halogenek metalu II grupy w wysokich stężeniach. Stężenie soli w ś rodowisku dyspersyjnym musi wynosić przynajmniej 25% wagowych i w związku z tym wybór soli będzie więc zależał od rozpuszczalności tej soli. Korzystne wyniki uzyskuje się wówczas, gdy stężenie soli wynosi przynajmniej 30% wagowych, a zazwyczaj przynajmniej 35%. Lepsze wyniki obserwuje się wówczas, gdy stężenie soli wynosi przynajmniej 36% wagowych. Jeszcze bardziej korzystnie stwierdziliśmy, że o wiele lepsze wyniki otrzymuje się wówczas, gdy nieorganiczna sól występuje w ilości od 39 do 45% wagowych.

Stwierdzono nieoczekiwanie, że dyspersja może zawierać stosunkowo duże ilości polimeru, np. przynajmniej 30% wagowych wymienionego polimeru w odniesieniu do objętości środowiska dyspergującego. Zwykle ilości polimeru zawartego w dyspersji są jeszcze znacznie wyższe. Na przykład wodna dyspersja może zawierać od 40 do 60% wagowych wymienionego polimeru w odniesieniu do objętości środowiska rozpraszającego.

Korzystnie, do przerabianego materiału mineralnego wprowadza się wodną dyspersję, wykazującą lepkość dynamiczną poniżej 0,01 Pa-s (paskalosekund), mierzoną przy wartości pH 7,0 w 25°C, składającą się z (a) środowiska dyspergującego, stanowiącego roztwór soli, który zawiera od około 35% do około 45% wagowych, w odniesieniu do całkowitej masy środowiska dyspergującego, nieorganicznej soli, wybranej z grupy obejmującej chlorek wapnia, bromek wapnia, chlorek magnezu i bromek magnezu oraz (b) przynajmniej 30% wagowych niejonowego lub anionowego, rozpuszczonego lub pęczniejącego w wodzie polimeru, zawierającego przyłączony winyl, w odniesieniu do objętości środowiska dyspergującego, przy czym wymieniony polimer wytwarza się z etylenowo nienasyconych monomerów, zawierających kwas akrylowy (lub jego sole) i/lub (met)akryloamid i ewentualnie przynajmniej jeden sieciujący monomer, który zawiera przynajmniej dwie etylenowo nienasycone grupy, zdolne do polimeryzacji.

Cząstki polimeryczne, stosowane w tym wariancie wynalazku, można wytwarzać dowolną konwencjonalną drogą. Te cząstki polimeryczne można wytwarzać jako suche, swobodnie płynące cząstki. Można je np. wytwarzać w postaci wodnego żelu, który suszy się i miele do odpowiednich rozmiarów cząstek, albo w postaci kulek, z zastosowaniem polimeryzacji w zawiesinie z odwróconymi fazami. Alternatywnie te polimeryczne cząstki można wytwarzać przez polimeryzację w emulsji z odwróconymi fazami, ewentualnie z następującą potem destylację próżniową w celu częściowego odwodnienia

PL 203 238 B1 rozproszonej fazy cząstek polimerycznych, Cząstki te można następnie wydzielać z ciągłej fazy olejowej konwencjonalnymi technikami, a następnie ponownie rozpraszać w wodnym środowisku dyspergującym.

Zazwyczaj lepkość tej dyspersji będzie niższa od 0,01 Pa-s, np. będzie wynosiła tylko 0,005 Pa-s lub mniej. W niektórych przypadkach lepkość może wynosić zaledwie 0,001 lub 0,002 Pa-s albo mniej.

Wodną dyspersję polimeru można zatem wytwarzać etapami: a) tworząc ciekły materiał dyspergujący, który stanowi wodny roztwór soli, zawierający przynajmniej 25% nieorganicznej soli, która oznacza halogenek metalu II grupy; b) mieszając środowisko dyspergujące z niejonowym lub anionowym, rozpuszczalnym lub pęczniejącym w wodzie, zawierającym przyłączony winyl polimerem, który się nie rozpuszcza, przy czym wymieniony polimer wytwarza się z etylenowo nienasyconych monomerów, zawierających kwas akrylowy (lub jego sole), ewentualnie (met)akryloamid i ewentualnie przynajmniej jeden sieciujący monomer, który zawiera przynajmniej dwie grupy zdolne do polimeryzacji, aby wytworzyć mieszaninę polimeru i środowiska dyspergującego, przy czym to środowisko dyspergujące miesza się podczas tworzenia tej mieszaniny i/lub po jej wytworzeniu w celu wytworzenia dyspersji.

Zazwyczaj będzie się mieszać środowisko dyspergujące i doprowadzać cząstki polimeryczne do tego środowiska np. przez zasilacz śrubowy. Cząstki te można również wsypywać lub wdmuchiwać do tego środowiska. Często, środowisko to będzie znajdowało się w mieszalniku, zaś polimer dodaje się do mieszanego środowiska. Poddawane mieszaniu środowisko może również oznaczać ciecz przepływającą przewodem w dół, do której doprowadza się polimer.

Alternatywnie, polimer można doprowadzać do środowiska dyspergującego, które zasadniczo nie jest mieszane. Na przykład można pozostawić polimer do osadzenia w środowisku dyspergującym, a następnie można wytworzyć dyspersję przez późniejsze wymieszanie, np. przez mieszanie lub przepływ przez rurociąg.

Wodną dyspersję cząstek polimerycznych w środowisku dyspergującym roztworu soli, zawierającego halogenek metalu II grupy, można wprowadzać do materiału w dowolny dogodny sposób. Na przykład dyspersję tę można bezpośrednio wpompowywać do przewodu, którym płynie materiał. Alternatywnie tę wodną dyspersję można wprowadzać do końcowego stanu sedymentacji przed transportowaniem dolnego produktu materiału przez przewód. Obydwa te sposoby nadają się np. wówczas, gdy materiałem jest czerwony szlam z procesu Bayera wytwarzania tlenku glinu.

W innym wariancie wynalazku cząstki polimeryczne dodawane do materiału, mają średni rozmiar poniżej 10 μm. Te cząstki polimeryczne można dodawać w postaci emulsji z odwróconymi fazami, zawierającej fazę rozproszoną rozpuszczalnego w wodzie polimeru, rozproszoną w cieczy niemieszającej się z wodą. Alternatywnie cząstki te można dodawać w postaci dyspersji z odwróconymi fazami, którą wytwarza się przez odwodnienie emulsji z odwróconymi fazami pod zmniejszonym ciśnieniem w celu usunięcia większości wody z fazy rozproszonej. Dyspersje lub emulsje z odwróconymi fazami często zawierają cząstki polimeryczne przynajmniej w 90% o rozmiarach poniżej 2 nm, zwykle poniżej 1 μm, np. cząstki te mogą mieć średnie rozmiary w zakresie od 500 nanometrów do 750 nanometrów. Cząstki polimeryczne można również dodawać w postaci mikroemulsji, w której średni rozmiar cząstek może wynosić poniżej 200 nanometrów, np. od 50 do 100 nanometrów.

W tym aspekcie emulsję lub dyspersję z odwróconymi fazami można wpompowywać bezpośrednio do strumienia przepływu transportującego materiał, np. w ten sam sposób, jak w pierwszym aspekcie wynalazku. Równocześnie z emulsją lub dyspersją z odwróconymi fazami może być pożądane dodawanie aktywatora. Aktywatorem może być dowolny konwencjonalny aktywator, zwykle stosowany do aktywacji emulsji i dyspersji z odwróconymi fazami. Aktywator można dodawać w dowolnej odpowiedniej ilości, najczęściej od 1 do 5% wagowych emulsji, np. od 2 do 4%.

Alternatywnie, polimeryczne cząstki mogą oznaczać aglomeraty lub agregaty pierwotnych cząstek, które mają średni rozmiar poniżej 10 μm, przy czym te agregaty mają rozmiar cząstek większy od 20 μm. Cząstki te mogą wiec występować jako związane kruche agregaty, z których przynajmniej 90% ma rozmiary większe od 50 nm. Podczas dodawania do wodnego materiału agregaty te rozkruszają się na pierwotne cząstki.

W sposobie według wynalazku, polimeryczne cząstki korzystnie dodaje się do materiału w postaci zasadniczo indywidualnych cząstek o rozmiarach większych od 20 μm, a j eszcze korzystniej większych od 50 μm. Najlepsze wyniki uzyskuje się wówczas, gdy cząstki polimeryczne są znacznie większe, np. o rozmiarach przynajmniej 100 μm, np. przynajmniej w 90% powyżej 200 μm. Korzystnie, polimeryczne cząstki mogą mieć rozmiary do 2,5 mm, np. do 2 mm. Najczęściej polimeryczne cząstki będą miały rozmiary w zakresie od 500 μm do 1 mm lub 1,5 mm. W tym korzystnym wariancie

PL 203 238 B1 wynalazku polimeryczne cząstki można dodawać w postaci proszku, który wytwarza się przez polimeryzację w roztworze, lub kulek, które wytwarza się przez polimeryzację w zawiesinie. Polimeryczne cząstki miesza się bezpośrednio z materiałem w dowolny odpowiedni sposób z zastosowaniem konwencjonalnego urządzenia dawkującego. Jeśli np. cząstki te występują w postaci dyspersji w odpowiedniej cieczy (wodnej lub odwróconej fazy), to dyspersję można dawkować bezpośrednio do materiału, który pompuje się przez przewód. Jeśli polimeryczne cząstki występują w postaci swobodnie płynących cząstek, to można je wprowadzać z leja samowyładowczego zasilaczem śrubowym i mieszać bezpośrednio z materiałem płynącym przez przewód. Polimeryczne cząstki można również doprowadzać do materiału za pomocą strumienia powietrza. W niektórych sytuacjach, gdy materiał przepływa przewodem pod wysokim ciśnieniem, może być konieczne wtłaczanie suchych cząstek polimerycznych bezpośrednio do materiału z zastosowaniem pewnych odpowiednich środków. Może to być np. pompa wysokociśnieniowa, np. zasilacz śrubowy lub progresywna pompa wnękowa. W niektórych przypadkach polimeryczne cząstki doprowadza się do materiału z pomocą pompy wysokociśnieniowej w połączeniu z wdmuchiwaniem powietrza.

Stwierdzono, że szczególnie dobre wyniki uzyskuje się wówczas, gdy polimeryczne cząstki rozpuszczalne w wodzie szybko rozprowadza się w materiale. Można to osiągać przez mieszanie polimerycznych cząstek z jednorodnym rozcieńczalnikiem. Zwykle polimeryczne cząstki miesza się z rozcieńczalnikiem w taki sposób, aby te polimeryczne cząstki były rozprowadzone w całym rozcieńczalniku. Korzystnie rozcieńczalnikiem może być chlorek sodu lub sacharoza. Odpowiedni stosunek polimeru do rozcieńczalnika może zawierać się w zakresie od 10:90 do 90:10.

Korzystnie, cząstki te miesza się szybko z materiałem w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa, że cząstki polimeryczne będą nierównomiernie rozprowadzone w materiale, np. te polimeryczne cząstki zostaną ułożone warstwami. Wymieszanie polimerycznych cząstek można osiągnąć przez zastosowanie mieszalnika rzędowego lub korzystnie przez odwrócenie proporcji materiału w urządzeniu mieszającym, w którym polimeryczne cząstki (np. proszek, emulsję lub dyspersję) miesza się dokładnie z materiałem, a następnie poddany takiej obróbce materiał zawraca się do głównej linii przepływu.

W jednej z korzystnych postaci wynalazku stałe cząstki polimeryczne miesza się z materiałem z wykorzystaniem nowego urządzenia do stosowania polimerów. W tym aspekcie materiał poddawany obróbce, przepływający przewodem, doprowadza się do komory mieszania. Polimeryczne cząstki również doprowadza się do tej komory mieszania i miesza z materiałem. Korzystnie polimeryczne cząstki doprowadza się z odpowiedniego zbiornika magazynowego, takiego jak np. lej samowyładowczy, z pomocą zasilacza śrubowego. Komora mieszania korzystnie ma kolistą ścianę o większym promieniu u góry niż u dołu. Bardziej korzystnie komora ta ma kształt stożkowy. Materiał i polimeryczne cząstki doprowadza się do komory z taką prędkością, aby umożliwić rozprowadzenie polimerycznych cząstek w całym materiale. W jeszcze korzystniejszym wariancie materiał doprowadza się do stożkowej komory mieszania z taką prędkością, aby wytworzyć wir, do którego wsypuje się swobodnie płynące cząstki polimeru, umożliwiając w ten sposób dokładne wzajemne wymieszanie materiału i polimerycznych cząstek. Poddany tej obróbce materiał należy usuwać z komory mieszania odpowiednim środkiem, np. śrubową pompą obrotową. Korzystnie tylko część materiału poddawanego obróbce kieruje się do komory mieszania, gdzie miesza się go z polimerycznymi cząstkami, a następnie doprowadza z powrotem do głównego przewodu transportującego materiał. Korzystnie ta część materiału kierowanego do komory mieszania wynosi mniej niż 50%, bardziej korzystnie od około 5 do 20%, a zwłaszcza 10%.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że sposób według wynalazku pozwala na uzyskanie produktu, który usztywnia się znacznie lepiej niż w wyniku innych obróbek, np. z zastosowaniem polimerów zdolnych do pęcznienia w wodzie lub wstępnie utworzonych roztworów polimerów rozpuszczalnych w wodzie. Stwierdzono również, że szczególnie dobre wyniki uzyskuje się przez stosowanie polimerów złożonych ze stałych cząstek, zawierających polimer w postaci ciała stałego, które zawierają opisane tu indywidualne polimeryczne cząstki o dużych rozmiarach. Sposób według wynalazku bardziej skutecznie zmniejsza do minimum powierzchnię zajętą przez stos materiału o danej objętości. Osiąga się to zachowując zdolność materiału do pompowania.

Sposób według wynalazku umożliwia obróbkę szlamu o zmienionej strukturze. Po dodaniu polimeru rozpuszczalnego w wodzie energia dostarczana przez pompowanie, mieszanie lub tarcie w przewodzie transportowym powoduje usztywnianie mieszaniny do maksimum i stopniowo staje się ona mniej sztywna. W korzystnym rozwiązaniu mieszanina zawiesiny wykazuje wytrzymałość plastyczną

PL 203 238 B1 mniejszą od 200 Pa, korzystnie mniejszą niż 150 Pa, a jeszcze korzystniej wynoszącą od 20 do 120 Pa, aby umożliwić zadowalające pompowanie. Jedną z zalet dodawania w postaci proszku jest to, że lepkość nie wzrasta lub szybko maleje przy dodawaniu podstawowego roztworu.

Ponadto, nieoczekiwanie stwierdzono, że gdy materiał przetransportuje się w odpowiednie miejsce i pozostawi do przechowywania, to wodna ciecz uwalnia się ze sztywniejącego materiału. Uwalnianie wodnego płynu z materiału jest korzystne dzięki temu, że stos szlamu wykazuje wówczas wyższą zawartość ciał stałych i nie zawiera wysokich poziomów wychwytanego płynu, jak to ma miejsce w przypadku nierozpuszczalnych w wodzie polimerów, zdolnych do pęcznienia w wodzie. Zapewnia to tę korzyść, że materiał w stosach nie może ulegać destabilizacji, a ponadto uwolniony płyn można zawracać, np. do ekstrakcji dowolnych pozostałości. W przypadku czerwonego szlamu, otrzymywanego w procesie Bayera wytwarzania tlenku glinu, uwolniony płyn można zawracać do tego procesu Bayera (np. do etapów przemywania, zagęszczania lub roztwarzania) w celu wykorzystania zasadowej zawartości, a także wszystkich pozostałych śladów glinianu.

W celu zrealizowania sposobu według wynalazku, materiał pompuje się do otworu wylotowego, gdzie pozwala mu się rozpływać na powierzchni uprzednio usztywnionego materiału, przy czym umożliwia się temu materiałowi przebywanie tam i usztywnianie, aby tworzyć stos. Wskutek powtarzania tej operacji budują się jako stos wielokrotne warstwy usztywnionego materiału.

Urządzenie do obróbki zawiesiny materiału, złożonego ze stałych cząstek, środkiem chemicznym przeznaczonym do obróbki, złożonym ze stałych cząstek, zawiera element do wydobywania zawiesiny z linii przepływu oraz komorę mieszania, zawierającą kolistą ścianę, otwór u wierzchołka oraz u podstawy, gdzie promień wierzchołka jest większy od promienia podstawy, element do dostarczania środka chemicznego, przeznaczonego do obróbki, złożonego ze stałych cząstek, do komory mieszania oraz element do transportowania poddanej obróbce zawiesiny z komory mieszania.

Element do dostarczania do komory mieszania środka chemicznego do obróbki złożonego ze stałych cząstek może oznaczać odpowiedni mechanizm zasilania lub wdmuchiwanie cząstek z zastosowaniem strumienia gazu, np. powietrza. Korzystnie, element do dostarczania do komory mieszania środka chemicznego do obróbki, złożonego ze stałych cząstek oznacza śrubową pompę zasilającą.

Urządzenie to korzystnie obejmuje element mechaniczny, doprowadzający zawiesinę poddawaną obróbce z komory mieszania. Może to być dowolna odpowiednia pompa śrubowa, a zwłaszcza śrubowa pompa obrotowa.

Urządzenie przedstawiono schematycznie na fig. 2, na której zaznaczono:

- Przewód do transportowania materiału

- Przewód zmieniający kierunek materiału (bocznikowy)

- Zawór regulujący przepływ

- Komora mieszania

- Zbiornik polimeru

- Cząstki polimeru

- Śrubowa pompa zasilająca

- Śrubowa pompa obrotowa

- Przewód zawracający

Materiał, taki jak np. czerwony szlam, transportuje się przewodem 1. Część tego materiału kieruje się przez przewód 2, zmieniający kierunek materiału, do komory mieszania 4. Zawór regulujący przepływ 3 reguluje przepływ materiału do komory mieszania. Cząstki polimeru 6, przechowywane w zbiorniku polimeru 5, doprowadza się za pomocą śrubowej pompy zasilającej 7 do komory mieszania. Cząstki polimeru i materiał ulegają dokładnemu wzajemnemu wymieszaniu, a następnie pompuje się je z podstawy komory mieszania z pomocą śrubowej pompy obrotowej 8, a następnie zawraca przez przewód zawracający 9 do przewodu 1.

Korzystnie, zawiesinę poddaje się obróbce środkiem chemicznym do obróbki stałych cząstek. Zawiesina może oznaczać dowolną odpowiednią zawiesinę, zawierającą cząstki rozproszone w cieczy, np. dowolny materiał według pierwszego aspektu wynalazku. Korzystnie, zawiesina oznacza wodną zawiesinę mineralnych cząstek, zawierającą przynajmniej 15% ciał stałych, np. od 20 do 80% ciał stałych. Bardziej korzystna zawiesina oznacza czerwony szlam, pochodzący z procesu Bayera wytwarzania tlenku glinu.

A zatem, zawiesinę poddaje się obróbce przez mieszanie ze środkiem chemicznym do obróbki, złożonym ze stałych cząstek, obejmujący przepływ zawiesiny przez linię przepływu, pobieranie części zawiesiny i powodowanie jej przepływu do komory mieszania, gdzie miesza się ona ze środkiem

PL 203 238 B1 chemicznym do obróbki, złożonym ze stałych cząstek, a następnie zawraca do linii przepływu, przy czym zawiesina wchodzi do komory mieszania i tworzy wir, do którego doprowadza się środek chemiczny do obróbki, złożony ze stałych cząstek.

Sposób według wynalazku umożliwia pokonanie trudności mieszania środka chemicznego do obróbki, złożonego ze stałych cząstek, bezpośrednio z zawiesiną poddawaną obróbce. Sposób według wynalazku jest szczególnie korzystny dla zawiesin o wysokiej zawartości ciał stałych lub wysokiej lepkości, gdzie zapewnienie równomiernego rozprowadzenia środka chemicznego do obróbki, złożonego ze stałych cząstek, w zawiesinie byłoby trudne do osiągnięcia innym sposobem.

Ponadto, sposób według wynalazku nadaje się do mieszania dowolnego odpowiedniego środka chemicznego do obróbki, złożonego ze stałych cząstek, z substratem o wysokiej lepkości.

Środek chemiczny do obróbki korzystnie zawiera polimer rozpuszczalny w wodzie. Środek chemiczny do obróbki jest zasadniczo złożony z cząstek o rozmiarze przynajmniej 20 μm, korzystnie przynajmniej 50 μm.

Następujące przykłady służą do zilustrowania wynalazku.

P r z y k ł a d 1

Próbki o objętości 1000 cm³ produktu dolnego czerwonego szlamu pobiera się z etapu ostatniej płuczki w procesie Bayera wytwarzania tlenku glinu przed etapem odwirowywania. Szlam ten zawiera 28,66% ciał stałych. Do tych próbek czerwonego szlamu dodaje się na różnych poziomach dawek rozpuszczalny w wodzie kopolimer akryloamidu z akrylanem sodu w postaci stałego proszku o wysokiej lepkości granicznej (około 10 dl/g). Poddawany obróbce szlam miesza się łagodnie w laboratoryjnym bębnie przez jedną godzinę w celu symulacji normalnego czasu przebywania, wymaganego dla czerwonego szlamu przy jego przepływie rurociągiem do miejsca usuwania. Następnie poddane tej obróbce próbki szlamu wylewa się na poziomą powierzchnię w celu utworzenia opadu. Oznacza to symulację zdolności szlamu do tworzenia stosów. Mierzono średnice opadu, wysokość opadu w środku tego opadu, wysokość opadu na krawędzi, nachylenie szlamu i lepkość szlamu, a wyniki przedstawiono w tablicy 1.

T a b l i c a 1

Dawka polimeru (gramy polimeru/tonę szlamu)	Średnica opadu (mm)	Wysokość środka opadu (mm)	Wysokość krawędzi opadu (mm)	Nachylenie szlamu (%)	Lepkość szlamu (Pa-s)
0	205	7	4	2,92	0,1426
50	190	8	4,5	3,68	0,1426
100	182	9	5	4,39	0,1471
200	165	10	6	4,85	0,1605
300	160	11	6	6,25	0,1694
400	155	11	6	6,45	0,1734

Próba ta wykazuje ogólną skuteczność wyników nawet w przypadku stosunkowo niskich dawek. Na przykład w przypadku dawki wynoszącej 100 gramów na tonę osiąga się kąt opadu powyżej 3°. Należy również zauważyć, że wysoki kąt opadu osiąga się bez znacznego wzrostu lepkości szlamu.

P r z y k ł a d 2 ₃

Powtarza się procedurę próby z przykładu 1 z zastosowaniem próbek o objętości 1000 cm³, zawierających 35% wagowych zawiesiny australijskiego czerwonego szlamu i 10 g/dm³ NaOH, oraz kondycjonowanych przez czasy o różnej długości z zastosowaniem mieszalnika ramowego o prędkości 200 obrotów na minutę i z zastosowaniem stałej dawki, wynoszącej 18 ppm rozpuszczalnego w wodzie kopolimeru akryloamidu z akrylanem sodu w postaci stałej (rozmiar cząstek około 1 mm) o wysokiej lepkości granicznej (około 10 dl/g) oraz polimeru z odwróconymi fazami w dyspersji w oleju, rozpuszczalnego w wodzie kopolimeru akryloamidu z akrylanem sodu o wysokiej lepkości granicznej (około 10 dl/g), wykazującego średni rozmiar cząstek 750 nanometrów. Różne czasy kondycjonowania. Kąt opadu mierzy się dla każdego czasu kondycjonowania dla obydwu postaci polimerów: dyspersji w cieczy oraz stałego.

PL 203 238 B1

Wyniki przedstawiono w tablicy 2.

T a b l i c a 2

Czas kondycjonowania (min)	Kąt opadu z zastosowaniem polimeru w postaci dyspersji w oleju (%)	Kąt opadu z zastosowaniem polimeru w postaci stałej (%)
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

Wyniki te wykreślono na fig. 1.

Można wyraźnie zauważyć, że zarówno cząstki rozpuszczalnego w wodzie polimeru w dyspersji w oleju, jak i cząstki rozpuszczalnego w wodzie polimeru w postaci stałej zapewniają skuteczne wyniki. Można również zauważyć, że postać stała daje znacznie lepsze wyniki.

P r z y k ł a d 3

Powtarza się procedurę z przykładu 1 z zastosowaniem różnych dawek rozpuszczalnego w wodzie kopolimeru akryloamidu z akrylanem sodu w postaci stałego proszku o wysokiej lepkości granicznej (produkt A). Produkt ten dodaje się do próbek czerwonego szlamu (30,09% ciał stałych) o objęto₃ ści 1000 cm³ przy różnych poziomach dawek, a jako próbę porównawczą stosuje się nierozpuszczalny w wodzie, a pę cznieją cy w wodzie absorbent zł oż ony z czą stek stał ych (produkt B). Mierzono wytrzymałość plastyczną opadu, kąt opadu, średnicę opadu, wysokość krawędzi opadu oraz wysokość środka opadu i wyniki przedstawiono w tablicy 3.

T a b l i c a 3

Produkt	Dawka gramy/tonę	Wytrzymałość plastyczna	Kąt opadu (%)	Średnica opadu (mm)	Wysokość krawędzi opadu (mm)	Wysokość środka opadu (mm)
Próbka kontrolna	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

Wyniki te dowodzą, że można uzyskiwać skuteczne kąty opadu, wynoszące przynajmniej 3%, stosując jedynie niewielkie dawki (40 g/t) rozpuszczalnego w wodzie polimeru w postaci proszku, w porównaniu z wymaganymi wysokimi dawkami absorbenta (1900 g/t).

P r z y k ł a d 4

Sporządzono dyspersję polimeru A z przykładu 3 w 39% wagowo roztworze chlorku wapnia jako wodnym środowisku dyspergującym. Cząstki polimeru nie uwadniają się podczas dyspergowania. Stwierdzono, że ta wodna dyspersja polimeru A działa równie dobrze, jak postać stałych cząstek.

Claims

1. Sposób przeróbki materiałów, w którym materiał zawierający wodną ciecz z rozproszonymi cząstkami ciała stałego pompuje się jako płyn, a następnie umożliwia stanie i usztywnianie i to usztywnienie polepsza się, pozostawiając zdolność do pompowania materiału, przez mieszanie cząstek polimerycznych z tym materiałem podczas pompowania tego materiału lub przed jego pompowaniem, znamienny tym, że cząstki polimeryczne zawierające polimer rozpuszczalny w wodzie, który wykazuje lepkość graniczną, wynoszącą przynajmniej 3 dl/kg, w postaci stałych drobnych cząstek dodaje się bezpośrednio do materiału.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozpuszczalny w wodzie polimer jest anionowy i korzystnie wytworzony z etylenowo nienasyconego, rozpuszczalnego w wodzie monomeru lub mieszaniny monomerów, zawierającej a) anionowe monomery, wybrane spośród monomerów etylenowo nienasyconych kwasów karboksylowych i/lub monomerów kwasów sulfonowych oraz ewentualnie b) niejonowe komonomery, korzystnie wybrane z grupy obejmującej (met)akryloamid, estry hydroksyalkilowe kwasu (met)akrylowego i N-winylopirolidon.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że polimeryczne cząstki wykazują średnie rozmiary, wynoszące poniżej 10 nm.

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że polimeryczne cząstki dodaje się do materiału jako związane kruche agregaty pierwotnych cząstek o rozmiarach mniejszych od 10 nm, które przynajmniej w 90% wagowych tych agregatów mają rozmiary większe od 50 nm.

5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że polimeryczne cząstki dodaje się do materiału jako zasadniczo indywidualne cząstki o rozmiarach większych od 20 nm, a korzystnie większych od 50 nm.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozproszone cząstki ciała stałego materiału są mineralne.

7. Sposób według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że rozproszone cząstki ciała stałego materiału mają rozmiary mniejsze od 100 nm, w którym korzystnie przynajmniej 80% tych cząstek ma rozmiary mniejsze od 20 nm.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że cząstki polimeru są w postaci wodnej dyspersji, składającej się z a) ciekłego środowiska rozpraszającego, stanowiącego głównie roztwór soli, który zawiera przynajmniej 25% wagowych nieorganicznej soli w odniesieniu do całkowitej masy środowiska rozpraszającego, oraz b) rozpuszczalnego w wodzie niejonowego lub anionowego polimeru, zawierającego przyłączony winyl, a nierozpuszczalnego w roztworze soli, przy czym polimer wytwarza się z etylenowo nienasyconych monomerów, zawierających kwas akrylowy (lub jego sole), ewentualnie (met)akryloamid i ewentualnie przynajmniej jeden sieciujący monomer, który zawiera przynajmniej dwie grupy etylenowo nienasycone zdolne do polimeryzacji, i przy czym nieorganiczna sól oznacza halogenek metalu II grupy.

9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że halogenek metalu II grupy stanowi chlorek wapnia, a stężenie chlorku wapnia w środowisku rozpraszającym wynosi przynajmniej 35%, a korzystnie około 39%.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość ciał stałych w materiale znajduje się w zakresie od 15% do 80% wagowych, korzystnie w zakresie od 40% lub 50% do 70% wagowych, a jeszcze korzystniej od 55% do 65% wagowych.

11. Sposób według zastrz. 1 albo 10, znamienny tym, że materiał oznacza w nim czerwony szlam z procesu Bayera wytwarzania tlenku glinu.

12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał pompuje się do otworu wylotowego, gdzie pozwala mu się rozpływać na powierzchni uprzednio usztywnionego materiału, przy czym umożliwia się temu materiałowi przebywanie tam i usztywnianie, aby utworzyć stos.