改善含水分散体的流变性质的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及改善含水分散体的流变性质的方法，所述方法包括向所述含水分散体 加入有效量的流变改进剂通常与合成水溶性聚合物絮凝剂的组合。所述方法尤其适用于采 矿作业。
【背景技术】
[0002] 在采矿中的贵重金属和矿物的生产中，通常要研磨矿体，将其分散于水溶液中，用 试剂处理，并经受各种加工条件（温度、PH、压力、剪切速度）。采矿作业的预期目的是产生 含水分散体，所述含水分散体将经受矿石的有价值部分的隔离、分离或提纯，无论所述矿石 的有价值部分是金属还是矿物。
[0003]由采矿作业所产生的含水分散体是包含水、固体和其它材料的混合物。来自采矿 作业的含水分散体中通常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、有机物和其它无机物。含有矿石、精矿、尾矿等的含水分散体可能含 有具有不利于快速沉积或泵送的形态的颗粒，这类含水分散体是特别被关注的。被泵送的 浓缩含水分散体可含有有用矿物或金属或废渣。在含水分散体中发现的有用资源可包括矿 物（错土矿、铁巩土或硫化物）、金属（例如铁、碱金属、贵金属、轻金属和铀）、煤等。废物流 由脉石矿物和几乎没有价值的其它成分组成。通常，在合适的分离过程中例如离心、浓缩、 沉积、脱水、过滤等通过用絮凝剂或凝结剂处理含水分散体以引发液固分离，所述液固分离 将含水分散体的固体部分富集。
[0004] 通过使用凝结剂和/或絮凝剂促进的液固分离需要进一步浓缩含水分散体以降 低运输、煅烧、分离、消解或存储的成本。目前液固分离正面临更多挑战，因为现在所处理的 矿体含有更低浓度的有用矿物和金属以及更高浓度的脉石矿物。脉石包含矿体无用或低价 值的部分，并且脉石通常由不规则形状的细小颗粒组成。在将含水分散体从发现或生产的 地方运输至其储存、焙烧、分离或运输的设备之前，通过使用合成聚合物或天然聚合物加速 液固分离。由于脉石颗粒的大小和形状，脉石矿物更难团聚；因此需要更高剂量的合成或天 然聚合物絮凝剂以达到需要维持所需磨机流动速度的相同沉积速度。使被浓缩的含水分散 体的运输更具有挑战的是用来凝结或絮凝含水分散体的固体的化学品促进了更高的流变 学参数，例如被浓缩固体的更高粘度或更高屈服应力，使得该固体更难以泵送。
[0005] 使用高分子量的合成聚合物絮凝剂赋予更高流变学特性，使含水分散体的泵送更 困难，因此对作业成本和盈利性具有负面影响。优选地，被浓缩的含水分散体应当表现出低 屈服应力使得可以在低阈值能量水平下泵送。此外，被浓缩的含水分散体应当具有低粘度， 这应导致采矿过程的快速流动速度用于改善效率、生产率和更低的磨机或精炼厂的能耗成 本。为了采矿公司维持盈利，需要采矿作业能够通过降低底层的流变性质来有效处理被浓 缩的含水分散体。
[0006] 本文中的所有份数和百分数均基于重量，除非另有说明。Mw为通过SEC-MALLS分 析测得的重均分子量。MALLS应当是指多角激光光散射。SEC-MALLS应当是指使用MALLS 的尺寸排阻色谱技术测定Mw。
【发明内容】
[0007] 本发明涉及一种改善含水分散体的流变性质的方法。所述方法包括向含水分散体 加入有效量的至少一种流变改进剂。通常，向含水体系中加入流变改进剂与至少一种合成 水溶性聚合物絮凝剂的组合，并且在该情况下通常在絮凝剂之前加入流变改进剂。
[0008] 所述流变改进剂选自天然聚合物、半天然聚合物、合成材料以及它们的组合。半天 然聚合物为化学改性的或合成改性的天然聚合物。所述合成材料通常包括阳离子型或阴离 子型聚合物或单体。
[0009] 所述方法可应用于采矿作业中用于改善含水分散体如矿浆的流变性质。例如，所 述方法可应用于例如在重力沉降澄清器、澄清池和/或水力旋流器中的液固分离。通常，所 述方法用于涉及矿浆的作业中，所述矿浆包含金、磷酸盐、银、铂、铜、镍、锌、铅、钼、铁、煤、 错（错土矿）等。
[0010] 已发现通过使用所述方法降低了含水分散体的屈服应力。降低所述含水分散体的 屈服应力是非常重要的，因为具有较低屈服应力的含水浆料可通过管道和其它设备更快速 和更有效的运输，从而提高生产率并节省能耗。此外，通过该方法加快了成功液固分离所需 要的絮凝、沉积和脱水过程。
[0011] 屈服应力是指通过叶片流变测定法测量开始使固体移动所需要的能量的量。长径 比定义为通过X-射线衍射测量的最小Feret直径与最大Feret直径的比例。所述长径比 表示伸长率和颗粒的球度，其中颗粒的球度与长径比成反比。
【具体实施方式】
[0012] 可用于所述方法的天然聚合物为多糖，例如马铃薯淀粉、黄原胶、瓜尔胶、葡聚糖、 纤维素衍生物和氨基多糖。优选地，用于本发明的天然聚合物包括葡聚糖。通常用作多 糖的是Mw为约5, 000至约40, 000, 000,优选为约50, 000至约25, 000, 000,更优选为约 200, 000至约10, 000, 000的多糖。通常所述多糖的PDI为约1. 0至约10. 0,更通常为约 1. 1至约9. 0,并且最通常为约1. 2至约8. 0。在阅读了本公开内容之后，本领域所属的技 术人员可获知在这些明确所述的范围内的所有范围和数值均是符合预期的。可使用以商品 名称ZALTA?VM1120 和ZALTA?VM1122 购自AshlandInc.，Wilmington,Delaware USA( "Ashland"）的天然聚合物。
[0013] 所述半天然聚合物包括木质素磺酸盐例如木质素磺酸钙和化学改性多糖。通常用 于所述方法的改性多糖包括改性淀粉，例如阳离子淀粉；改性瓜尔胶，例如阳离子瓜尔胶； 和改性纤维素例如阴离子型羧甲基纤维素和羟乙基纤维素。可使用半天然聚合物的组合。
[0014] 所述合成材料通常选自阳离子型无机聚合物、阳离子型无机分子、阳离子型有机 聚合物、阴离子型有机聚合物等，以及它们的组合。用于所述方法的阳离子型无机聚合物为 聚合氯化铝。阳离子型无机分子包括选自硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝、氢氯酸铝、氯化铁、 硫酸铁、硫酸亚铁和铝酸钠等的那些，以及它们的组合。用于本发明的阳离子型有机聚合物 包括由单体二烯丙基二甲基氯化铵、乙烯亚胺，共聚单体表氯醇和二甲胺形成的聚合物，阳 离子改性单宁，三聚氰胺甲醛等，以及它们的组合。例如，所述阳离子型有机聚合物可以是 聚二甲基二烯丙基氯化铵（聚（DADMAC))。所述阴离子型有机聚合物可包括聚丙烯酸酯。 [0015] 可用于所述方法的水溶性合成聚合物絮凝剂包括水溶性阴离子型、阳离子型、非 离子型聚合物和两性聚合物。为了本公开内容的目的，水溶性合成聚合物应当包括共聚 物和三元共聚物以及均聚物。通常所使用的水溶性合成聚合物的Mw为约500,000至约 25, 000, 000,优选为约 750, 000 至约 20, 000, 000,更优选为约 1，000, 000 至约 18, 000, 000。 所述水溶性合成聚合物可以是线型、支化或交联的。在阅读了本公开内容之后，本领域所属 的技术人员可获知在这些明确所述的范围内的所有范围和数值均是符合预期的。
[0016] 非离子型聚合物包括由一种或多种水溶性烯键式不饱和非离子单体形成的聚合 物，所述单体例如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙基酯和N-乙烯基吡咯烷酮，优选为 丙烯酰胺。非离子型聚合物还包括烷氧基化多官能醇。
[0017] 阳离子型聚合物由一种或多种烯键式不饱和阳离子单体任选与一种或多种前述 的非离子单体形成。所述阳离子型聚合物还可以是两性的，只要与阴离子基团相比有更多 阳离子基团占主导地位。所述阳离子单体包括（甲基）丙烯酸二烷基氨基烷基酯、二烷基 氨基烷基（甲基）丙烯酰胺、和二烯丙基二甲基氯化铵，以及它们的酸加成盐和季铵盐。通 常阳离子单体包括丙烯酸二甲基氨基乙基酯和甲基丙烯酸二甲基氨乙基酯的甲基氯化季 铵盐。特别关注的是丙烯酰胺与丙烯酸二甲基氨基乙基酯（ADAME)的甲基氯化季铵盐的共 聚物；丙烯酰胺与丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵（APTAC)的共聚物；和丙烯酰胺与丙烯酰 氧基乙基三甲基氯化铵（AETAC)的共聚物；以及表氯醇与二甲胺的共聚物。
[0018] 阴离子型聚合物由一种或多种烯键式不饱和阴离子单体形成或由一种或多种阴 离子单体与前述的一种或多种非离子单体的混合物形成。所述阴离子单体包括丙烯酸、甲 基丙烯酸、马来酸、巴豆酸、衣康酸、乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷 磺酸（AMPS)、丙烯酰胺、它们的混合物及其盐。
[0019] 特别关注的是选自丙烯酰胺、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸（AMPS)、丙烯酸和 (甲基）丙烯酸的单体的共聚物和/或三元共聚物。例如所述阴离子型聚合物可选自源自 2_丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸的共聚物、丙烯酸与丙烯酰胺的共聚物、丙烯酸的均聚物、 丙烯酰胺的均聚物、以及它们的组合。通常用作阴离子型聚合物的是丙烯酸钠与丙烯酰胺 的共聚物以及丙烯酸与丙烯酰胺的共聚物。
[0020] 还特别关注的是AMPS与丙烯酰胺的共聚物，其中AMPS