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CN107531522A - 使用两性聚合物处理固体颗粒在水中的悬浮液的方法 - Google Patents

使用两性聚合物处理固体颗粒在水中的悬浮液的方法 Download PDF

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CN107531522A CN201680007344.2A CN201680007344A CN107531522A CN 107531522 A CN107531522 A CN 107531522A CN 201680007344 A CN201680007344 A CN 201680007344A CN 107531522 A CN107531522 A CN 107531522A
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Abstract

本发明涉及一种处理由矿石提取产生的固体矿物颗粒的水性悬浮液的方法，所述方法包括以下步骤：在水中制备可溶性聚合物，所述可溶性聚合物包含：o至少一种非离子单体，所述至少一种非离子单体选自丙烯酰胺；甲基丙烯酰胺；丙烯酰胺的N‑单衍生物；甲基丙烯酰胺的N‑单衍生物；丙烯酰胺的Ν,Ν‑衍生物；甲基丙烯酰胺的Ν,Ν‑衍生物；丙烯酸酯；甲基丙烯酸酯；N‑乙烯基甲酰胺；以及N‑乙烯基吡咯烷酮；o占10与70摩尔％之间的至少一种阴离子单体，所述至少一种阴离子单体选自具有羧酸官能团及其盐的单体；具有磺酸官能团及其盐的单体；具有膦酸官能团及其盐的单体；o占0.2与6摩尔％之间的至少一种阳离子单体，所述至少一种阳离子单体选自二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵和丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵；将所述可溶性聚合物添加到具有所述固体颗粒的水性悬浮液的水中。该方法特别适用于处理由沥青砂提取产生的残渣。

Description

使用两性聚合物处理固体颗粒在水中的悬浮液的方法
技术领域
本发明涉及处理固体颗粒在水中的悬浮液诸如矿物残渣的方法。该方法包括将固体颗粒在水中的悬浮液放置成与可溶于水的特定两性聚合物接触的步骤。更确切地说，该方法包括将所述两性聚合物添加到含有待处理的该悬浮液的浓缩池中和/或在将所述悬浮液输送到沉积区域期间对其进行脱水和凝固，或者包括将所述两性聚合物添加到所述悬浮液，然后进行机械处理，诸如离心、压制或过滤。
发明史
固体颗粒在水中的悬浮液包括所有类型的淤渣、残渣和废料。悬浮液可由矿石加工产生。这可为例如淤渣或工业残渣及洗涤产生的所有产物，以及由采矿作业产生的矿山废料，诸如煤矿、钻石矿、磷矿、金属(铝、铂、铁、金、铜、银等)矿。悬浮液还可由源自沥青砂处理的淤渣或提取残渣产生。固体颗粒的这些悬浮液一般包含与水混合的有机颗粒和/或矿物颗粒，诸如粘土、沉积物、砂石、金属氧化物、油等。
术语“悬浮液”在下文使用，并且是指如上所述的固体颗粒的悬浮液。
这些残渣和其他废料的加工已成为技术、环境和公共秩序问题。
现行做法是使用合成或天然聚合物诸如凝结剂和絮凝剂将固体与液体分离。
长期以来，甚至现在，由矿石物理或化学处理产生的矿物淤渣一直以半液体形式露天储存在贮留池、池塘、尾矿坝或充填体中。因此这些大体积储存的淤渣会带来真正危险，特别是在堤坝失效的情况下。
由于传统储存解决方案明显是有危险的，因此已出台了越来越多的国家法规，禁止废弃这些区域。这些法规还要求恢复这些地点，即土壤处理和固结。
因此残渣或淤渣的化学和机械处理方面的改善是一项重要挑战。
近几十年来，已进行各种尝试以提高残渣的沉降速率，从而有效地回收利用水并减少残渣体积。主要物理处理包括离心、过滤、电泳和电凝。
此外，化学方法正在兴起。它们包括涉及以下步骤的方法：添加化学产品，诸如硅酸钠、有机絮凝剂、无机凝结剂、氧化和还原剂及最近的二氧化碳。
在1979-1980年，阿尔斯通大西洋公司(Alsthom Atlantique)和爱森公司(SNF)(美国专利4347140)开发了多步絮凝系统(超强絮凝)，其被专门设计成处理来自佛罗里达州(Florida)磷酸盐生产的粘土沉降贮留池。
一直在持续不断地研究悬浮液处理：在1986年，根据CA 1273888中所述的方法，然后在1994年，根据WO 96/05146中所述的方法，在2000年，根据CA 2407869中所述的方法，以及在2004年，根据CA 1515581中所述的方法。
在文献CA 2682542中，该方法涉及添加经共聚和/或支化改性的聚合物。具有疏水基团的聚合物也已经研究，其显示出悬浮液处理方面的改善。
尽管在过去十年来取得了重大进展，但仍需要开发能够增加从悬浮液释放的水的速率和数量的聚合物。还寻求改善所产生的脱水淤渣的物理特性。
发明内容
本发明通过使用可溶于水的两性聚合物处理固体颗粒在水中的悬浮液的方法来满足上述需求。
两性聚合物是这样的聚合物，其在其聚合物结构中包含带负电荷的阴离子官能团和带正电荷的阳离子官能团。
本发明涉及处理固体颗粒在水中的悬浮液的方法，该方法包括将所述悬浮液放置成与水溶性聚合物接触，所述聚合物为两性的，并且含有较少且明确定义的比例的阳离子单体。
根据本发明，令人惊讶地发现，使用这些聚合物可改善悬浮液处理的性能，诸如：
-浓缩池出口处淤渣浓度的增加，或
-在排出到地面上时悬浮液的脱水步骤及干燥和凝固步骤，或
-经处理的悬浮液的机械处理。
这些聚合物的使用可增加悬浮液的排放、水释放和总体脱水。这还改善了在水分离和所释放的水性流体(也称为清液)澄清之后获得的材料的机械特性，从而使澄清水能够重复利用并可立即用于工业工厂中的再循环。经处理的悬浮液凝固快得多，这就得到干淤渣的改善特性。
具体实施方式
本发明涉及处理固体颗粒的水性悬浮液的方法，根据该方法，将至少一种水溶性聚合物添加到所述悬浮液。该方法的特征在于所述聚合物包含：
-至少一种非离子单体；
-至少一种阴离子单体；
-占0.2与6摩尔％之间的至少一种阳离子单体。
更具体地讲，本发明涉及处理固体颗粒的水性悬浮液的方法，该方法包括以下步骤：
-制备水溶性聚合物，该水溶性聚合物包含：
○至少一种非离子单体；
○至少一种阴离子单体；
○占0.2与6摩尔％之间的至少一种阳离子单体。
-将所述水溶性聚合物添加到固体颗粒的水性悬浮液中。
有利地，这是对来自矿石提取的固体矿物颗粒的水性悬浮液的处理。
所述至少一种非离子单体有利地选自丙烯酰胺；甲基丙烯酰胺；丙烯酰胺的N-单衍生物；甲基丙烯酰胺的N-单衍生物；丙烯酰胺的N,N-衍生物；甲基丙烯酰胺的N,N-衍生物；丙烯酸酯；甲基丙烯酸酯；N-乙烯基甲酰胺；以及N-乙烯基吡咯烷酮。
所述至少一种阴离子单体有利地占10与70摩尔％之间。其有利地选自具有羧酸官能团及其盐的单体；具有磺酸官能团及其盐的单体；具有膦酸官能团及其盐的单体。
所述至少一种阳离子单体有利地选自二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)、甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)和丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(APTAC)。DADMAC是特别优选的。
含有较少且明确定义的数量的至少一种阳离子单体并与至少一种非离子单体和至少一种阴离子单体相结合的两性聚合物的使用能够以完全令人惊讶的方式对固体的悬浮液进行有效处理。正是在阳离子单体的该特定浓度范围内且仅在该范围内，并且对于还包含至少一种非离子单体和至少一种阴离子单体的这种类型的水溶性聚合物而言，对悬浮液的处理的改善才是显著的。
所述一种或多种阳离子单体还可选自二烯丙基二烷基铵盐，诸如二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)；二烷基氨基烷基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、特别是二烷基氨基乙基丙烯酸酯和二烷基氨基乙基甲基丙烯酸酯的酸化或季铵化盐；二烷基氨基烷基丙烯酰胺的酸化或季铵化盐，诸如丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(APTAC)；以及二烷基氨基烷基甲基丙烯酰胺的酸化或季铵化盐，诸如甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)。
酸化盐通过本领域技术人员已知的方式获得，尤其是通过质子化获得。季铵盐也通过本领域技术人员已知的方式获得，尤其是通过与苄基氯、甲基氯(MeCl)、芳基氯、烷基氯或二烷基硫酸酯诸如二甲基硫酸酯的反应获得。
根据一个优选实施例，阳离子单体选自二烯丙基二烷基铵盐，诸如二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)；二烷基氨基烷基丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的酸化或季铵化盐，诸如甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)和丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(APTAC)。
特别优选的是二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)、甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)和丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(APTAC)。DADMAC是甚至更特别优选的。
一种或多种阳离子单体可用于制造根据本发明的两性聚合物。
阳离子单体的总量介于0.2与6摩尔％之间。
单位“摩尔％”对应于相对于用于制造聚合物的单体的摩尔总数而言单体(非离子或阴离子或阳离子)的摩尔百分比。
根据一个优选实施例，阳离子单体的总量大于或等于0.5摩尔％。其还优选地低于或等于5摩尔％。
当单种阳离子单体是DADMAC时，其数量优选地介于1与5摩尔％之间，优选地介于3与5摩尔％之间。
当单种阳离子单体是APTAC或MAPTAC时，其数量优选地介于0.5与3摩尔％之间，优选地介于0.5与2摩尔％之间。
如已经指出的，所述一种或多种非离子单体优选地选自丙烯酰胺；甲基丙烯酰胺；丙烯酰胺的N-单衍生物，诸如N-异丙基丙烯酰胺；甲基丙烯酰胺的N-单衍生物；丙烯酰胺的N,N-衍生物，诸如N,N-二甲基丙烯酰胺；甲基丙烯酰胺的N,N-衍生物；丙烯酸酯；甲基丙烯酸酯；N-乙烯基甲酰胺；以及N-乙烯基吡咯烷酮。特别优选的非离子单体是丙烯酰胺。
根据本发明的聚合物包含至少30摩尔％、优选地至少45摩尔％的非离子单体量。
如已经指出的，所述一种或多种阴离子单体优选地选自具有羧酸官能团及其盐的单体；具有磺酸官能团及其盐的单体，具有膦酸官能团及其盐的单体。它们为例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸、乙烯基膦酸、烯丙基磺酸、烯丙基膦酸、苯乙烯磺酸及其对应的水溶性盐。上述阴离子单体的水溶性盐通常为碱金属盐、碱土金属盐和铵盐。特别优选的阴离子单体是丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及其对应的盐。
根据本发明的聚合物优选地包含10与70摩尔％之间、优选地25与55摩尔％之间的阴离子单体量。
具有疏水性的单体也可用于制备本发明方法中所使用的水溶性聚合物。它们优选地选自具有烷基、芳基烷基或乙氧基化链的(甲基)丙烯酸酯，以及具有烷基、芳基烷基或二烷基链的(甲基)丙烯酰胺衍生物。
当具有疏水性的单体用于制备水溶性聚合物时，其数量有利地处于相对于单体总量而言0.001与3摩尔％之间的范围内。
根据本发明的聚合物的分子量优选地介于三百万与四千万克/摩尔之间，更优选地介于五百万与三千万克/摩尔之间。
水溶性聚合物还可发生支化。支化可优选地在单体聚合期间在存在支化/交联剂或任选的多官能团转移剂的情况下进行。支化/交联剂的非穷举列表包括：亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙烯氧乙基丙烯酸酯、乙烯氧乙基甲基丙烯酸酯、三烯丙基胺、乙二醛、缩水甘油醚型化合物诸如乙二醇二缩水甘油醚、具有至少一个环氧官能团的化合物、三巯基三嗪、聚乙烯醇、聚乙烯胺。
相对于单体含量而言，单体混合物中的支化/交联剂的数量少于4重量％。
聚合方法可根据本领域技术人员熟知的任一种聚合技术进行：溶液聚合、悬浮聚合、凝胶聚合、沉淀聚合、乳液聚合(水相或反相)(任选地之后是喷雾干燥步骤)、悬浮聚合、胶束聚合(任选地之后是沉淀步骤)。如本领域技术人员已知的，本发明聚合物的后水解或共水解是可能的。
聚合一般是优选采用反相乳液聚合或凝胶聚合方式的自由基聚合。所谓自由基聚合，我们包括通过UV引发剂、偶氮引发剂、氧化还原引发剂或热引发剂进行的自由基聚合，以及可控自由基聚合(CRP)或模板聚合技术。
如已经提到的，本发明涉及处理固体颗粒在水中的悬浮液的方法。其涉及将悬浮液与本发明的水溶性聚合物混合。
这种处理可在浓缩池中进行，该浓缩池是保持区域，一般呈直径若干米且具有可向其中沉降颗粒的锥形底部的管截面的形式。根据一个具体实施例，通过管道向浓缩池输送水性悬浮液，并且将聚合物添加到所述管道中。
根据另一个具体实施例，将聚合物添加到已含有待处理的悬浮液的浓缩池中。在典型矿物处理操作中，通常在浓缩池中浓缩悬浮液。这使得获得沿浓缩池基部离开的较高密度的淤渣，以及沿浓缩池顶部的溢流口离开的、从经处理的悬浮液释放的水性流体(称为清液)。聚合物的添加增加了淤渣的浓度，并增加了清液的澄清度。
根据另一个具体实施例，在将所述悬浮液输送到沉积区域期间将聚合物添加到颗粒的悬浮液。优选地，将聚合物添加到管道中，该管道将所述悬浮液输送到沉积区域。正是在该沉积区域上方铺展经处理的悬浮液，以便于其脱水和凝固。沉积区域可为敞开的，诸如地面的无界区域，或可为封闭的，诸如贮留池、单元。
在悬浮液输送期间的这些处理的一个例子是在地面上方铺展用根据本发明的聚合物处理的悬浮液，以便于其脱水和凝固，然后在第一凝固层上方铺展经处理的悬浮液的第二层。另一个例子是连续铺展用根据本发明的聚合物处理的悬浮液，使得经处理的悬浮液连续落在此前排出到沉积区域中的悬浮液上，从而形成经处理的材料的堆积物，可从该堆积物中提取水。
根据另一个具体实施例，将水溶性聚合物添加到悬浮液中，然后进行机械处理，诸如离心、压制或过滤。
可在悬浮液处理的各个阶段中同时添加水溶性聚合物，也就是说，例如添加到将悬浮液输送到浓缩池的管道中，并添加到离开浓缩池的淤渣中，该淤渣将通向沉积区域或通向机械处理设备。
可以液体形式或固体形式添加聚合物。可以乳液(油包水)、悬浮液、粉末或聚合物在油中的分散体的形式添加聚合物。优选地以水溶液的形式添加聚合物。
当以固体的形式添加聚合物时，可使用聚合物制备单元诸如文献EP2203245中所公开的聚合物切片单元(PSU)将其部分地或完全地溶于水中。
根据另一个具体实施例，将水溶性聚合物与另一种合成或天然聚合物相结合添加到悬浮液。可同时或单独添加这些聚合物。另一种聚合物可为水溶性或水可溶胀的。其可为分散剂、凝结剂或絮凝剂。
根据另一个具体实施例，将根据本发明的聚合物与诸如钙盐和/或镁盐的盐相结合添加到悬浮液。可同时或单独添加聚合物和盐。这些盐可为无机或有机的。合适的盐包括氯化钙、乙酸钙、硫酸钙、硝酸钙、氢氧化钙、碳酸钙、氯化镁、乙酸镁、硫酸镁、硝酸镁、氢氧化镁、碳酸镁、甲酸钙、葡萄糖酸钙、丙酸钙、磷酸三钙和琥珀酸钙。
根据本发明，所添加的聚合物的数量(比例)介于50与5000克/公吨悬浮液干固体之间，优选地介于250与2000g/t之间，并且更优选地介于500与1500g/t之间，具体取决于待处理的悬浮液的性质和组成。
根据本发明，采用本发明所述的聚合物的方法能够有效处理固体颗粒及更特别的矿物颗粒的悬浮液。
固体颗粒在水中的悬浮液包括所有类型的淤渣、残渣和废料。悬浮液由矿石提取产生，并且呈矿物颗粒悬浮液的形式。这可例如对应于淤渣或工业残渣及洗涤产生的所有产物，以及由采矿作业产生的矿山废料，诸如煤矿、钻石矿、磷矿、金属(铝、铂、铁、金、铜、银等)矿。悬浮液还可由沥青砂的提取产生，例如源自沥青砂处理的淤渣或提取残渣。这些悬浮液一般包含与水混合的有机颗粒和/或矿物颗粒，诸如粘土、沉积物、砂石、金属氧化物、油等。
一般来讲，固体颗粒的悬浮液被浓缩，并且相对于所述悬浮液的总重量而言，含有5重量％与60重量％之间的固体，优选地20重量％与50重量％之间的固体。
根据本发明的方法特别适用于处理来自沥青砂提取的残渣：称为“细粒”或“细粒尾矿”的残渣，也就是说，含有大量粘土，并且特别适用于处理称为熟化细粒尾矿(MFT)的细小残渣，也就是说，沉降几年之后这些相同的残渣并且含有甚至更大量粘土。根据本发明的方法还可用于处理称为“新鲜”的残渣，也就是说，直接来自于将沥青和从中提取沥青的土壤分离的操作。
根据本发明的一个特定实施例，固体颗粒的水性悬浮液是来自沥青砂提取的、称为熟化细粒尾矿(MFT)的细小残渣。
沥青砂残渣的处理近来已成为加拿大日益严重的问题。将尾矿发送到尾矿池或浓缩池以便进行后续的水分管理。沥青砂残渣是含有未回收的残余沥青、盐、可溶性有机化合物、砂石和粘土的碱性水性悬浮液。将残渣发送到尾矿池以便进行储存。
尾矿池受到加拿大政府的严格监管。沥青砂开采过程每产生一桶油需要二至四桶水。当将残渣的悬浮液排空到尾矿池时，大固体颗粒诸如砂石在重力作用下分离，而水和细小固体颗粒诸如粘土仍然以悬浮液的形式保留在尾矿池。二至三年后形成一层熟化细粒尾矿(MFT)。MFT固结得非常缓慢。据估计，在无任何处理的情况下完全沉降过程几乎需要一个世纪。
本发明所述的聚合物的使用能够在仅几天内处理MFT。它们也能够增加MFT的排放、水释放和总体脱水。它们还改善了在水分离和所释放的水性流体(也称为清液)澄清之后获得的材料的机械特性，从而使澄清水能够重复利用并可立即用于工业工厂中的再循环，通常用于将沥青与从中提取沥青的土壤分离的步骤。
以下实例仅以举例说明本发明主题的方式提供，而不以任何方式对其进行限制。
实例1-聚合物的制备
根据以下组成，在配备有机械搅拌器、温度计和氮气入口的1.5L反应器中装入蒸馏水、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和阳离子单体：
-丙烯酰胺：(70–X)摩尔％。
-丙烯酸：30摩尔％。
-阳离子单体：X摩尔％。
已测试了各种阳离子单体，并且对于其中的每一种单体而言，其浓度X发生改变。
将所获得的混合物均质化，然后冷却，用氢氧化钠中和到pH＝7.6-7.7，最后在氮气流下脱气。然后使用氧化还原体系(引发剂)引发聚合。接着对聚合后所获得的所得凝胶进行研磨并在干燥烘箱中干燥，从而获得粉末。
所制备的各种聚合物全部是具有一千万与一千两百万克/摩尔之间的高分子量的水溶性聚合物。它们列于下表1中：
聚合物 阳离子单体 摩尔％
X 无 0
A APTAC 0.5
B APTAC 1
C APTAC 1.5
D APTAC 2
E APTAC 3
F APTAC 5
G APTAC 7.5
H MAPTAC 0.5
I MAPTAC 1
J MAPTAC 1.5
K MAPTAC 2
L MAPTAC 3
M MAPTAC 5
N MAPTAC 7.5
O DADMAC 0.5
P DADMAC 1
Q DADMAC 1.5
R DADMAC 2
S DADMAC 3
T DADMAC 5
U DADMAC 7.5
表1：按聚合物分类的阳离子单体性质和浓度
APTAC：丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵
MAPTAC：甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵
DADMAC：二烯丙基二甲基氯化铵
实例2-淤渣1(MFT 1)的絮凝。
将聚合物X和A至U溶解于自来水中，以便获得相对于溶液总重量而言具有0.4重量％聚合物的浓度的水溶液。将所有溶液在500rpm下机械搅拌，直到聚合物完全溶解并且获得透明且均质的溶液。
对来自沥青砂提取的、固体含量为33.7重量％的熟化细粒尾矿(MFT)的悬浮液进行絮凝测试。
对于每项测试而言，将适当体积的聚合物溶液添加到200g的MFT，然后手动混合该完全混合物直到观察到絮凝和最佳水释放。结果收集在下表2中：
表2-聚合物A至U在MFT 1的水净释放方面的性能。
NRW＝水净释放。其对应于在絮凝测试期间收集的水的总量减去在将水性聚合物溶液掺入到悬浮液中期间过度添加的水量。
这些实验的结果清楚表明，两性聚合物中存在0.5摩尔％的MAPTAC、APTAC或DADMAC单体，能够相对于阴离子聚合物X而言改善所释放的水量。该性能通过进一步增加阳离子单体量一直到6与7摩尔％之间的特定浓度来改善，超过该特定浓度，性能会显著下降。对于用户希望优化其聚合物消耗的工业应用而言，聚合物的比例过高可能是有问题的。
实例3-淤渣2(MFT 2)的絮凝。
将聚合物X和A至U溶解于自来水中，以便获得相对于溶液总重量而言具有0.4重量％聚合物的浓度的水溶液。将所有溶液在500rpm下机械搅拌，直到聚合物完全溶解并且获得透明且均质的溶液。
对来自沥青砂提取的、固体含量为35.1重量％的熟化细粒尾矿(MFT)的第二悬浮液进行絮凝测试。
对于每项测试而言，将适当体积的聚合物溶液添加到200g的MFT，然后手动混合该完全混合物直到观察到絮凝和优化的水释放。
结果收集在下表3中：
表3-聚合物A至U在MFT 2的水净释放方面的性能。
这些实验的结果清楚表明，对于第二MFT型悬浮液而言，两性聚合物中存在0.5摩尔％MAPTAC、APTAC或DADMAC单体，能够相对于阴离子聚合物X而言改善所释放的水量。该性能通过进一步增加阳离子单体量一直到6与7摩尔％之间的特定浓度来改善，超过该特定浓度，性能会显著下降。

Claims (15)

1.一种处理由矿石提取产生的固体矿物颗粒的水性悬浮液的方法，所述方法包括以下步骤：
-制备水溶性聚合物，所述水溶性聚合物包含：
○至少一种非离子单体，所述至少一种非离子单体选自丙烯酰胺；甲基丙烯酰胺；丙烯酰胺的N-单衍生物；甲基丙烯酰胺的N-单衍生物；丙烯酰胺的N,N-衍生物；甲基丙烯酰胺的N,N-衍生物；丙烯酸酯；甲基丙烯酸酯；N-乙烯基甲酰胺；以及N-乙烯基吡咯烷酮；
○占10与70摩尔％之间的至少一种阴离子单体，所述至少一种阴离子单体选自具有羧酸官能团及其盐的单体；具有磺酸官能团及其盐的单体，具有膦酸官能团及其盐的单体；
○占0.2与6摩尔％之间的至少一种阳离子单体，所述至少一种阳离子单体选自二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵和丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵；
-将所述水溶性聚合物添加到所述固体颗粒的水性悬浮液中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于阳离子单体量介于0.5与5摩尔％之间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述阳离子单体是二烯丙基二甲基氯化铵。
4.根据权利要求1至3中一项所述的方法，其特征在于所述聚合物包含至少30摩尔％的非离子单体量。
5.根据权利要求1至4中一项所述的方法，其特征在于所述聚合物具有三百万与四千万克/摩尔之间的分子量。
6.根据权利要求1至5中一项所述的方法，其特征在于添加50与5000克/公吨悬浮液干固体之间的聚合物量。
7.根据权利要求1至6中一项所述的方法，其特征在于通过管道将所述水性悬浮液输送到沉积区域，并且其中将所述聚合物添加到所述管道中。
8.根据权利要求1至7中一项所述的方法，其特征在于所述固体颗粒的水性悬浮液由沥青砂提取产生。
9.根据权利要求1至8中一项所述的方法，其特征在于所述悬浮液是由沥青砂提取产生的MFT。
10.根据权利要求1至9中一项所述的方法，其特征在于所述聚合物包含占1与5摩尔％之间的单种阳离子单体，即二烯丙基二甲基氯化铵。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述聚合物包含占0.5与3摩尔％之间的单种阳离子单体，即丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述聚合物包含占0.5与3摩尔％之间的单种阳离子单体，即甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵。
13.根据权利要求1至12中一项所述的方法，其特征在于所述聚合物的所述非离子单体是占至少45摩尔％的丙烯酰胺。
14.根据权利要求1至13中一项所述的方法，其特征在于所述聚合物的所述阴离子单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸、乙烯基膦酸、烯丙基磺酸、烯丙基膦酸、苯乙烯磺酸以及它们的水溶性盐。
15.根据权利要求1至14中一项所述的方法，其特征在于所添加的聚合物量介于250与2000克/公吨由矿石提取产生的所述颗粒的水性悬浮液的干固体之间。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111135958A (zh) * 2020-02-28 2020-05-12 湖南有色金属研究院 一种疏水絮凝团聚浮选微细粒孔雀石的方法
CN113260442A (zh) * 2018-12-20 2021-08-13 S.P.C.M.股份公司 借助两性聚合物处理水中固体颗粒悬浮液的方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3064004B1 (fr) * 2017-03-20 2019-03-29 S.P.C.M. Sa Forme cristalline hydratee de l'acide 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonique
CN107792927B (zh) * 2017-11-13 2021-05-07 中科乐美环保科技有限公司 一种无机-阳离子高分子复合混凝剂及其制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1175591A (zh) * 1996-07-19 1998-03-11 可泰克斯股份有限公司 水溶性聚合物的制备方法及其所得到的聚合物和它们的应用
CN1235613A (zh) * 1996-09-03 1999-11-17 帝国化学工业公司 聚丙烯酰胺聚合
US20050261399A1 (en) * 2004-05-19 2005-11-24 David Hunkeler Powdered flocculants prepared by using evaporative cooling to coat polymeric materials on a porous substrate
CN101111526A (zh) * 2005-01-28 2008-01-23 施托克豪森有限责任公司 水溶性或水溶胀性聚合物，尤其是低残余单体含量的丙烯酰胺与至少一种离子共聚单体的水溶性或水溶胀性共聚物
US20100105976A1 (en) * 2008-10-23 2010-04-29 Snf S.A.S. Method for treating mineral sludge above ground using polymers
CN101845115A (zh) * 2010-04-28 2010-09-29 北京化工大学 水基聚丙烯酰胺复合分散液的制备方法及其应用
CN102516455A (zh) * 2011-12-15 2012-06-27 东营市诺尔化工有限责任公司 絮凝剂的多元聚合制备方法
CN104004130A (zh) * 2014-05-29 2014-08-27 华南理工大学 一种复合高分子污泥脱水剂及其制备方法
CN104109551A (zh) * 2013-04-18 2014-10-22 S.P.C.M.公司 用于从沥青砂回收沥青的改进的方法
WO2014173624A1 (en) * 2013-04-25 2014-10-30 S.P.C.M. Sa Composition for treating suspensions of solid particles in water and method using said composition

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4347140A (en) 1981-01-13 1982-08-31 Alsthom-Atlantique Installation for and a method of spreading clayey mud and reclaiming land
CA1196593A (en) * 1981-12-18 1985-11-12 William C. Foshee Coal liquor clarification with water-soluble, high molecular weight polymers having low concentration of cationic moieties
CA1273888A (en) 1986-10-01 1990-09-11 Amar J. Sethi Flocculant for bitumen tailings
EP0775094B1 (en) 1994-08-12 1999-01-27 Cytec Technology Corp. A method of stabilizing slurries
CN1227168C (zh) 2000-05-31 2005-11-16 西巴特殊化学水处理有限公司 矿物物料的处理
GB0310419D0 (en) 2003-05-07 2003-06-11 Ciba Spec Chem Water Treat Ltd Treatment of aqueous suspensions
FR2868783B1 (fr) * 2004-04-07 2006-06-16 Snf Sas Soc Par Actions Simpli Nouveaux polymeres amphoteres associatifs de haut poids moleculaire et leurs applications
FR2879606B1 (fr) * 2004-12-22 2007-06-08 Snf Sas Soc Par Actions Simpli Dispersions aqueuses salines de (co)polymeres anioniques ou amphoteres, leur procede de fabrication et leurs applications
CA2594182A1 (en) * 2007-07-16 2009-01-16 Rj Oil Sands Inc. Hydrocarbon recovery using a jet pump
FR2922214B1 (fr) 2007-10-12 2010-03-12 Spcm Sa Dispositif pour la dispersion dans l'eau de polymeres hydrosolubles, et procede mettant en oeuvre le dispositif

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1175591A (zh) * 1996-07-19 1998-03-11 可泰克斯股份有限公司 水溶性聚合物的制备方法及其所得到的聚合物和它们的应用
CN1235613A (zh) * 1996-09-03 1999-11-17 帝国化学工业公司 聚丙烯酰胺聚合
US20050261399A1 (en) * 2004-05-19 2005-11-24 David Hunkeler Powdered flocculants prepared by using evaporative cooling to coat polymeric materials on a porous substrate
CN101111526A (zh) * 2005-01-28 2008-01-23 施托克豪森有限责任公司 水溶性或水溶胀性聚合物，尤其是低残余单体含量的丙烯酰胺与至少一种离子共聚单体的水溶性或水溶胀性共聚物
US20100105976A1 (en) * 2008-10-23 2010-04-29 Snf S.A.S. Method for treating mineral sludge above ground using polymers
CN101845115A (zh) * 2010-04-28 2010-09-29 北京化工大学 水基聚丙烯酰胺复合分散液的制备方法及其应用
CN102516455A (zh) * 2011-12-15 2012-06-27 东营市诺尔化工有限责任公司 絮凝剂的多元聚合制备方法
CN104109551A (zh) * 2013-04-18 2014-10-22 S.P.C.M.公司 用于从沥青砂回收沥青的改进的方法
WO2014173624A1 (en) * 2013-04-25 2014-10-30 S.P.C.M. Sa Composition for treating suspensions of solid particles in water and method using said composition
CN104004130A (zh) * 2014-05-29 2014-08-27 华南理工大学 一种复合高分子污泥脱水剂及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SEREDYCH, M等: "Removal of cationic and ionic dyes on industrial-municipal sludge based composite adsorbents", 《INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH》 *
孙玉龙等: "光引发合成两性聚丙烯酰胺的影响因素 ", 《安徽化工》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113260442A (zh) * 2018-12-20 2021-08-13 S.P.C.M.股份公司 借助两性聚合物处理水中固体颗粒悬浮液的方法
CN111135958A (zh) * 2020-02-28 2020-05-12 湖南有色金属研究院 一种疏水絮凝团聚浮选微细粒孔雀石的方法

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US10926200B2 (en) 2021-02-23
US20180264381A1 (en) 2018-09-20
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AU2016217729A1 (en) 2017-08-03

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