[发明专利]提高水性分散体的流动速率的方法

说明书

技术领域

提高水性体系中的流动速率的方法包括向水性体系中加入天然聚合物，然后向水性体系中加入合成聚合物。所述天然聚合物可以是多糖，如右旋糖酐。

背景技术

在采矿中生产有价值的金属和矿物，一般将矿石磨碎，分散在水溶液中，用试剂处理，并进行各种条件(温度、pH值、压力、剪切速率)的处理。采矿操作的预期结果是产生水性分散体，将其隔离、分离，或者提纯矿石的有价值的部分，无论是金属还是矿物。

由所述的采矿操作得到的水性分散体由水、固体和其他材料的混合物组成。一般在来自矿物操作的水性分散体中发现的固体类型的实例包括矿物、金属、金属氧化物、金属硫化物、金属氢氧化物、盐类、有机物质和其他无机物质。特别优选由矿石、精矿、尾矿等组成的水性分散体，其可以含有颗粒，所述颗粒的形态不利于快速沉淀或泵送。所泵送的浓的水性分散体可以含有有价值的矿物或金属或废渣。在水性分散体中发现的有价值的资源可以包括矿物(铝土矿、红土，或硫化物)，金属(如铁、贱金属、贵金属、轻金属和铀)，煤等。废物流由脉石(gangue)矿物和其他价值很小或没有价值的成分组成。通常，用凝聚剂或凝固剂处理水性分散体，以启动液固分离，所述液固分离在适当的分离过程(例如离心、浓缩、沉淀，脱水、过滤等)中浓缩水性分散体的固体部分。

使用凝固剂和/或凝聚剂促进的液-固分离要求进一步浓缩水性分散体，以减少与运输、煅烧、分离、消化或存储相关的过程成本。现在液固分离更具挑战性，因为今天处理的矿体含有较低浓度的有价值的矿物和金属及较高浓度的脉石矿物。脉石包括矿体的不可用或价值低的部分，脉石通常由不规则形状的细颗粒组成。在将发现或产生水性分散体的地点运送至其存储、煅烧、分离或运输的设施之前，通过使用合成或天然聚合物加速液固分离。由于脉石颗粒的大小和形状，脉石矿物更难以团聚；因此，需要较高剂量的合成或天然聚合物凝聚剂以达到维持所需的研磨流动速率(mill flow rate)所需的相同的沉积速率。使运输浓的水性分散体更具挑战性的是，用于凝固或凝聚水性分散体的固体的化学物质促进更高的流变参数，如浓缩固体的较高粘度或较高的屈服应力，并使固体更难以泵送。

使用高分子量，合成聚合物凝聚剂赋予更高的流变特性，使水性分散体的泵送更困难，因此经营成本和盈利能力受到负面影响。优选地，浓的水性分散体应表现出低屈服应力，从而可以在低阈值能量水平下泵送。此外，浓的水性分散体应具有低粘度，这将导致通过采矿过程的快的流动速率，用于在工厂或精炼厂提高效率、生产率和降低能量成本。为了使采矿公司保持盈利，需要能够通过降低基底(substrate)的流变性能，高效地处理浓的水性分散体的采矿操作。

发明内容

本公开涉及一种提高水性分散体的流动速率的方法，其包括(a)向水性分散体中加入天然聚合物，以及(b)然后向水性分散体中加入合成聚合物。

通过使用所限定的方法，发现水性分散体的屈服应力降低。水性分散体的屈服应力的减小是重要的，因为具有较低的屈服应力的含水浆料可以通过输送管道和其他设备更快速和高效地运输，这会提高生产率并节省能源。该方法具有特别重要的意义，因为屈服应力减小，而不会不利地影响水性分散体中的固体的沉积速率或压实。其结果是，可以减少用于促进固体的沉淀的凝聚剂的量，从而节省凝聚剂的花费。该方法是特别有用的，特别是当水性分散体含有大量的脉石和/或当水性分散体中的固体颗粒的形状是细小的和/或具有不规则形状。

以下定义和缩写具有本说明书(包括附图和实施例)中所述的意义和定义。

AA是指丙烯酸。

AM指丙烯酰胺。

AMPS指2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸。

纵横比是指由X-射线衍射测量的最小的Feret直径与最大的Feret直径的比值。纵横比提供了颗粒的伸长率和球度的表征，颗粒的球度与纵横比成反比。

Mn是通过SEC-MALLS分析确定的数均分子量。

Mw是通过SEC-MALLS分析确定的重均分子量。

MALLS是指多角度激光光散射。

SEC-MALLS是指使用MALLS的尺寸排除色谱技术，以确定Mw和Mn。

PDI指多分散度指数，这是在给定聚合物样品中分子量分布的量度，是Mw除以数均分子量(Mn)，其代表各种分子量的分子的分布。

Pa是帕斯卡，是压力的亮度。

多糖A指Mw<50,000的右旋糖酐。

多糖B指Mw为713,000的右旋糖酐。