本文。
[0069] 聚硅酸是聚硅酸盐微凝胶的一种形式，通常是指那些已经形成并部分聚合的pH 在1至4范围内的硅酸，这些硅酸包括直径通常小于4nm、之后聚合为链和三维网络的二氧 化硅颗粒。聚硅酸可根据例如美国专利5, 127, 994中揭示的方法制备，该专利以引用的方 式并入本文中。
[0070] 除上述聚硅酸盐微凝胶以外，如本文所使用的术语"聚硅酸盐微凝胶"包括具有 低S值（诸如小于50%的S值）的二氧化硅溶胶。"低S值二氧化硅溶胶"在欧洲专利EP 491879和EP 502089中有所描述。EP 491879描述S值在8至45%范围内的二氧化硅溶 胶，其中二氧化硅颗粒具有750至1000m2/g的比表面积，其表面已经用2至25%氧化铝改 性。EP 502089描述了具有6 : 1至12 : 1的SiO2: M2O摩尔比的二氧化硅溶胶，其中M 为碱金属离子和/或铵离子，并且该溶胶包含比表面积为700至1200m2/g的二氧化硅颗粒。
[0071] 去离子的硅酸盐溶液
[0072] 去离子的硅酸盐溶液可通过本领域中已知的方式，例如，通过电解方法和/或通 过使用离子交换树脂来制备。离子交换方法由例如Bird公开于美国专利2, 244, 325中。去 离子的硅酸盐溶液可通过使碱金属硅酸盐的溶液与强阳离子交换树脂接触来制备。去离子 的硅酸盐溶液可另选地通过使碱金属硅酸盐的溶液与弱离子交换树脂接触来制备。
[0073] IIer在美国专利3, 668, 088中公开了一种用于以电透析工艺从硅酸钠中除去钠 阴离子的方法，其中在通过阳离子可渗透的、阴离子不可渗透的膜从酸性阳极电解液中分 离出来的同时，对硅酸钠含水溶液进行电解。
[0074] 去离子的硅酸盐溶液可通过使用双极性电解从碱金属硅酸盐的溶液中除去碱金 属来制备。
[0075] 用以制备去离子的硅酸盐溶液的其它方法包括依赖于电解和离子交换膜或 离子可渗透膜的组合的方法，这些方法已公开于例如JP2003236345A、JP2004323326A、 JP07000803A、JP2002220220A、JP2003311130A 和 JP2002079527A 中。
[0076] 更具体地，可使硅酸钠（或水玻璃）溶液与强阳离子交换树脂接触。强阳离子交 换树脂具有磺酸官能团R-SO 3H，其中R为树脂或基质的主链。树脂或基质可为例如官能化 的苯乙烯二乙烯基苯共聚物。强阳离子交换树脂可从例如陶氏化学品公司（Dow Chemical Company)商购获得。
[0077] 去离子的硅酸盐溶液可在去离子化处理之前或期间或之后通过氧化铝改性。可使 用诸如美国专利5, 482, 693、5, 470, 435、5, 543,014及5, 626, 721中所公开的那些工艺。当 所述方法使用铝酸钠时必须小心，使得加入的钠在此类处理之后不提供小于2. 6的Si : Na 摩尔比。
[0078] 可通过本领域已知的方法，诸如通过控制pH或温度，来稳定去离子的硅酸盐溶 液。
[0079] 去离子的硅酸盐溶液为含水（基于水的）溶液。该溶液具有至少2. 6的Si : M 的摩尔比。M为碱金属，诸如锂、钠、钾、或它们的组合。优选地，摩尔比为4或更大，更优选 地5或更大。Si : M的摩尔比的上限可通过实践考虑来设定，例如用于给定量的硅酸盐溶 液的离子交换树脂的容量，或者，在特定的尾矿处理系统中钠的最小阈值，尤其是在将回收 的水再循环以再利用时。
[0080] 去离子化后，溶液中的二氧化硅（SiO2)的浓度为1-15重量％，优选地2-10%，更 优选地4-7%。
[0081] 去离子的硅酸盐溶液可包含二氧化硅的颗粒、阴离子和低聚物。二氧化硅比表面 积大于500m 2/g，通常大于750m2/g。
[0082] 胶杰二氣化硅
[0083] 在本发明的一些实施方案中，硅酸盐源选自胶态二氧化硅、铝-改性的胶态二氧 化硅、去离子的胶态二氧化硅和它们的组合。
[0084] 预宙时间段
[0085] 本公开提供一种方法，其中硅酸盐源和活化剂不是同时添加至尾矿物流中或不是 同时与其接触。相反，活化剂要延迟预定时间段添加。结果，凝胶形成得以延迟。当工艺的 其它条件实质上相同时，与非延迟工艺相比，处理过的尾矿物流的粘度增加速率和屈服应 力的增加速率也大幅下降。
[0086] 在本公开中，预定时间段大于零。在本发明的一些实施方案中，预定时间段是至少 1分钟。在本发明的一些实施方案中，预定时间段是至少2分钟。在一些实施方案中，预定 时间段是至少5分钟。在一些实施方案中，预定时间段是至少10分钟。在一些实施方案中， 预定时间段是至少15分钟。在本发明的一些实施方案中，预定时间段是至少20分钟。在 本发明的一些实施方案中，预定时间段是至少25分钟。在本发明的一些实施方案中，预定 时间段是至少30分钟。
[0087] 发现在本公开中有效的预定时间段的最大量是约1440分钟（24小时）。通常，长 于1440分钟的预定时间段对于商业用途而言是不切实际的。这并不是说本公开中不可以 使用更长的时间。在本发明的一些实施方案中，预定时间段是不超过1440分钟。在本发明 的一些实施方案中，预定时间段是1分钟至1440分钟。在本发明的一些实施方案中，预定 时间段是2分钟至1440分钟。本领域的技术人员将认识到处理过的尾矿的新增延迟胶凝 化变量，且可基于待处理的尾矿物流的固体浓度、硅酸盐源和浓度、和选择的活化剂和浓度 定制期望胶凝时间。
[0088] 活化剂
[0089] 可用于本公开的活化剂包括可引发碱金属硅酸盐胶凝的任何化合物或化合物的 混合物。在本发明的一些实施方案中，活化剂选自酸、碱土金属盐、铝盐、有机酯、二醛、有机 碳酸酯、有机磷酸酯、酰胺、二氧化碳、铝酸钠和它们的组合。
[0090] 可用作活化剂的酸的实例包括但不限于硫酸、磷酸、磷酸钠、碳酸氢钠、盐酸、硫酸 氢钠和乙酸。碱土金属盐和铝盐的实例包括但不限于氯化钙、氧化钙、碳酸钙、硫酸钙、硫酸 镁、氯化镁和硫酸铝。有机酯、二醛、有机碳酸酯、有机磷酸酯和酰胺的实例包括但不限于甘 油的乙酸酯、乙二醛、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和甲酰胺。优选地，活化剂为酸、碱土金属盐、 二氧化碳或它们的组合。优选的酸为硫酸。优选的碱土金属盐为硫酸钙和氯化钙。可以采 用一种或多种活化剂。
[0091] 增强剂
[0092] 本公开的方法任选地使用增强剂。增强剂是用作填料并且机械强化处理过的尾矿 物流的化合物。增强剂的用量可以为所述适于通行的沉积物的总重量的至多约70重量％。
[0093] 增强剂选自细砾石、来自采矿作业的砂、来自采矿作业的废石；石油焦炭、煤颗粒； 元素结晶硫；无机纤维；有机纤维和它们中两种或更多种的组合。砾石的粒度定义由购自 宾夕法尼亚州西康舍霍肯的ASTM国际公司（ASTM International，West Conshohocken， PA)的 ASTM D2488(2009) "Standard Practice for Description and Identification of Soils (Visual-Manual Procedure)"（用于土壤描述和鉴定的标准实践（视觉和手工程 序）），D0I :10. 1520/D2488-09A来确定。无机纤维可以为例如钢纤维或玻璃纤维。有机纤 维可以为例如纸浆废料、纸废料、木材废料、以及废纸。
[0094] 此外，增强剂的表面可未处理过或者所述表面可用表面活性剂处理。典型的表面 活性剂为有机硅烷。表面活性剂强化增强剂和处理过的尾矿之间的界面结合。
[0095] 尾矿物流的处理
[0096] 在本发明的一些实施方案中，尾矿物流是成熟细尾矿。在本发明的一些实施方案 中，尾矿物流是新近的尾矿。在本发明的一些实施方案中，尾矿物流在步骤（a)前进行化学 增稠、机械增稠或二者兼有，以形成部分脱水的尾矿物流。在本发明的一些实施方案中，通 过絮凝进行化学增稠。在本发明的一些实施方案中，通过离心机进行机械增稠。在本发明 的一些实施方案中，先用絮凝剂处理尾矿物流，然后用离心机处理。
[0097] 可以各种方式进行接触步骤（a)和（b)。可使尾矿物流、硅酸盐源和活化剂与任选 的增强剂和任选的聚丙烯酰胺在容器中接触，并沉积到表面上并使其干燥。尾矿物流可先 用絮凝剂处理，然后离心，接着与硅酸盐源、活化剂、任选的增强剂和任选的聚丙烯酰胺接 触，以加强分离。
[0098] 在一些实施方案中，使硅酸盐源、活化剂和任选的聚丙烯酰胺和/或增强剂与尾 矿物流在传送管道中接触以引发胶凝，然而大量凝胶基质的形成发生在管道外部，以避免 管道堵塞。
[0099] 意外地，尾矿物流在步骤（a)中与硅酸盐源接触之后，或在尾矿物流与硅酸盐源 和活化剂接触之后且在实质上形成凝胶之前，可降低尾矿物流的粘度。粘度下降将导致传 送管道内的压降减小，且因此促进尾矿物流在管道中运输。
[0100] 在本公开中，"凝胶"和"凝胶基质"可以互换使用。
[0101] 本文应注意，与悬浮的颗粒聚结在一起形成沉淀的絮凝相反，在本公开的方法中， 在与硅酸盐源和活化剂接触时，尾矿物流变粘，然后在其呈凝胶形式强化和固化时发展出 刚性。
[0102] 实验发现，通过延迟向尾矿物流/硅酸盐源混合物添加活化剂，形成凝胶的时间 有所增加。这个在胶凝前的时间增加容许运输处理过的尾矿，且用于沉积目的。延迟凝胶 形成容许处理过的尾矿沉积在倾斜表面上，其中与利用非延迟工艺处理的尾矿相比，所述 处理过的尾矿在胶凝前流动更长距离。
[0103] 在本发明的一些实施方案中，尾矿处理方法还包括在步骤（C)前将凝胶铺展在表 面上和/或上方。在一些实施方案中，这种表面是倾斜表面。在表面"上"或"上方"之间 的区别可为程度问题，但是在本文中意在指示在特定位置处将凝胶沉积在表面上，而沉积 在表面上方涉及凝胶的铺展或流动。可存在许多具有部分铺展或流动的情况，其最好描述 为沉积在表面上和沉积在表面上方的组合。
[0104] 在本发明的一些实施方案中，尾矿处理方法还包括在步骤（C)前将凝胶铺展在表 面上方。在本发明的一些实施方案中，这种表面是倾斜的或在脱水基坑中。<