CN102695551A - 用于干燥油砂熟化细尾矿的沉积和耕整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于通过沉积和耕整技术干燥被处理为包含絮凝的细尾矿的油砂细尾矿的方法。本发明提供具有倾斜的底部表面的沉积池，并将絮凝的细尾矿沉积以使其在池中经历无沟流前进，同时能够将释出的水排出。当沉积物不平坦时，可以将它犁耕。可以在湿的时候犁耕沉积物用于铺展并确保对其进行水释出调节，同时避免过度剪切，并保持足够的剪切强度以使其维持原状。一旦形成干燥的上硬壳，可以耙耕所述沉积物以破坏所述硬壳，暴露其下的潮湿区域，并且在所述维持原状的沉积物中形成犁沟。该方法改善了油砂中熟化细尾矿的脱水和干燥。

Description

用于干燥油砂熟化细尾矿的沉积和耕整方法

技术领域

本发明总体上涉及处理油砂细尾矿的领域。

背景技术

油砂细尾矿已成为技术的、作业的、环境的、经济的和公共政策的问题。

油砂尾矿产生于提取烃的工艺作业，所述工艺作业从油砂矿石中分离有价值的烃。所有商业化的提取烃的方法都使用Clark热水法的变体，其中，向油砂中加入水以从油砂矿石中分离有价值的烃部分。工艺用水也起到作为矿物碎片的承载流体的作用。一旦回收了烃馏分，残留的水、未回收的烃以及矿石通常便称为“尾矿”。

关于矿物颗粒分级，油砂工业中使用以下惯例。粒径大于44微米的矿物碎片称为“砂”。粒径小于44微米的矿物碎片称为“细粒”。粒径小于2微米的矿物碎片一般称为“粘土”，不过某些场合，“粘土”可指实际的微粒矿物。在尾矿中砂与细粒的关系反映了油砂矿石的组成、工艺用水的化学及提取工艺中的变化。

常规上将尾矿输送至通常称为“尾矿池”的沉积地点，它位于接近油砂开采和提取工厂的地方，以便于尾矿的管道运输、卸料和控制。由于其作业规模，油砂尾矿池占地巨大，并且必须依照规划构造和控制。对尾矿池的位置、充填、水位控制和回收的控制是一个复杂的任务，对油砂处理造成了地理上的、技术上的、规章上的和经济上的约束。

每个尾矿池均包含在一套沟渠结构中，该结构通常通过将尾矿砂碎片置于池内或置于滩涂上构造。工艺用水及未回收的烃与未被收集在沟渠结构中的砂和细小矿石一同流入尾矿池。最初排入尾矿池的尾矿流通常具有相当低的密度和固体含量，例如约0.5-10重量％。

在尾矿池中，工艺用水、未回收的烃和矿石自然地沉淀，形成不同的层。上层主要是水，能够作为提取工艺的工艺用水循环利用。下层包括沉淀的残留烃和矿物，其中主要是细粒。这一下层常被称作“熟化细尾矿”(MFT)。熟化细尾矿具有很低的固结率，并且在油砂工业中对尾矿控制构成主要的挑战。

熟化细尾矿的组成是高度可变的。接近层的顶部处矿物含量约为10重量％，而在层的底部随时间变长固结至高达50重量％。总体说来，熟化细尾矿具有约30重量％的矿物含量。当矿物含量中主要颗粒尺寸部分为细粒时，砂含量可占固体物的15重量％，而粘土含量可达固体物的75重量％，这反映了油砂原料矿石和提取方法。可以分散在矿石中的或可以分离进入烃的垫料层中的残余烃能够导致附加的变化。不仅从池面至池底，池中的熟化细尾矿具有宽泛的成分分布变化，而且在整个池中，在随机位置也存在不同组成的区域。

熟化细尾矿的行为像是类流体的胶状的物质。熟化细尾矿的行为类似流体这一事实明显地限制了开垦尾矿池的选择。此外，熟化细尾矿不具有牛顿流体的行为，这使持续地在商业规模上进行尾矿脱水处理更加是个挑战。如果不对熟化细尾矿进行脱水或凝固，随着时间进行，尾矿池会产生越来越严重的经济和环境影响。

已有若干种通过尝试对熟化细尾矿进行凝固或脱水以处理或回收油砂尾矿的方法被提出。如果能够将熟化细尾矿充分脱水，使得废品转化成可开垦的坚固土地，那么许多与这种材料有关的问题就能够得以减少或者完全避免。作为普遍的方针目标，获得固体含量为75重量％的熟化细尾矿即可认为对于开垦来讲已经充分“干燥”了。

已经尝试了一些已知的方法以在化学试剂的添加下处理油砂尾矿，以形成可以沉积的改性材料。通常将化学改性的油砂尾矿送至地下，或是根据沉积区域的可用性和与化学试剂添加位置的邻近性将其倾倒或堆积在沉积区域上，并且静置干燥。原始油砂细尾矿的可变性和化学添加剂的工艺操作条件可以导致所沉积的所得改性尾矿材料的物理性质的不同。因此用于处理并随后沉积细尾矿的已知技术具有很多困难和缺点。

对沉积和干燥的控制必须处理大量具有不同成分和性质的细尾矿。例如，袋式过滤器、列式袋过滤(track-packing)、压滤和其它技术对于油砂细尾矿的沉积和后沉积处理是不适用的。用于处理过的油砂尾矿的沉积和后沉积的已知方法具有多种缺点，包括对土地和能量的使用效率低，工艺过程中的瓶颈，不受控制的脱水，机械设备堵塞，在释放、排出和回收水中的困难，以及对干燥机械装置低效率的使用。

以上给出了油砂处理中关于细尾矿的重要发明和正在进行的制备，在细尾矿干燥中仍需要技术和改进。

发明内容

根据上述需要，本发明的目的是提供干燥油砂细尾矿的方法。

因此，本发明提供了一种用于干燥油砂细尾矿的方法，所述方法包括：化学处理所述细尾矿以产生包含絮凝的细尾矿的改性细尾矿；提供具有倾斜的底部的沉积池；将所述改性细尾矿沉积至所述沉积池中，以致所述倾斜的底部表面使得所述絮凝的细尾矿形成经过沉积物，所述沉积物在所述倾斜的底部表面上积累并无沟流前进，并且使得释出水可以从所述沉积物中依靠重力排出；以及使所述沉积物在所述沉积池内维持原状并使其干燥。

池的倾斜的底部与絮凝的细尾矿有益地结合，使重力可以诱导沉积物在沉积池中逐渐地前进，并使释出的水从前进中的沉积物流走，从而避免了沟流，并且使絮凝物可以保持对细粒的俘获，以显著地改善沉积物的初始脱水，这加速了整体干燥。倾斜的底部表面使得在原始细尾矿中所含的释出水和由于沉积池位于户外而可能出现的降水的排水改善。

本发明还提供了一种用于干燥油砂细尾矿的方法，所述方法包括：提供沉积池，所述沉积池包括头部区；趾部区，所述趾部区与所述头部区间隔开；倾斜的底部表面，所述倾斜的底部表面从所述头部区延伸至所述趾部区，以使得所述趾部区位于低于所述头部区的高度；在所述沉积池的头部区沉积絮凝的细尾矿，以形成经过积累并在所述倾斜的底部表面向下移动的沉积物，所述沉积物形成积累区域和较低区域；以及在潮湿的时候犁耕所述沉积物以将所述改性细尾矿从所述积累区域向所述较低区域铺展，以确保水释出调节，同时避免过度剪切，并且保持所述絮凝的细尾矿的足够的剪切强度以使其维持原状。

对沉积物的犁耕与絮凝的细尾矿有益地结合，提高了所述细尾矿的屈服强度，还能够使其在沉积时具有可变的性质，以确保充足的水释出调节，改善土地的利用并加速整体干燥。

本发明还提供了一种用于干燥油砂细尾矿的方法，包括：将包含絮凝的细尾矿的化学改性的细尾矿沉积至沉积池中，以便形成维持原状的沉积物；使所述维持原状的沉积物可以部分脱水并干燥以形成干燥的上硬壳；以及耙耕所述维持原状的沉积物以破坏所述干燥的上硬壳，暴露其下的潮湿区域，并且在所述维持原状的沉积物中形成犁沟。

当沉积物形成干燥的上硬壳时，对所述沉积物的耙耕与絮凝的细尾矿有益地结合，从而促进了蒸发干燥机制并形成沟流以增强从沉积物的潮湿部分渗透出的释出水的排水和因为沉积池位于户外而可能发生的降水的排水，从而改善了油砂细尾矿的整体干燥。

附图说明

图1为一张可以与本发明所述方法一同使用的沉积池的各种实施方案的地形图示意图。

图2为一张具有普遍代表性的屈服剪切应力与时间关系图，示出了MFT絮凝技术的一个实施方案的各工艺阶段。

图3为一张具有普遍代表性的屈服剪切应力与时间关系图，示出了絮凝技术的另一个实施方案的各工艺阶段。

图4是示出了一个MFT样品的剪切应力和剪切速率之间的关系的图，说明了高固体含量的MFT的非牛顿特性。

图5为用于本发明的方法的实施方案的管道式反应器的侧视剖面图。

图6为用于本发明的方法的实施方案的管道式反应器的局部透视图。

图7为图6的管道式反应器的局部透视图，其中横截面表示在距离注入位置的两个不同距离处的絮凝剂溶液和MFT的相对浓度。

图8为图7中VIII截面的特写视图。

图9为图7中IX截面的特写视图。

图10为用于本发明的方法的实施方案的管道式反应器的一种变体的侧视剖面图。

图11为用于本发明的方法的实施方案的管道式反应器的另一种变体的侧视剖面图。

图12为用于本发明的方法的实施方案的管道式反应器的另一种变体的侧视剖面图。

图13为用于本发明的方法的实施方案的管道式反应器的另一种变体的局部透视图。

图14为在利用絮凝剂溶液处理的熟化细尾矿的搅动槽中，屈服剪切应力与时间的关系图，比较了不同混合速度。

图15为利用絮凝剂溶液处理的熟化细尾矿的水释出百分比与混合速度关系的柱状图。

图16为利用絮凝剂溶液处理的熟化细尾矿在管道中处于不同管道流速的屈服剪切应力与时间的关系图。

图17为一个利用絮凝剂溶液处理熟化细尾矿的示意图。

图18为另一个利用絮凝剂溶液处理熟化细尾矿的示意图。

图19为另一个利用絮凝剂溶液处理熟化细尾矿的示意图。

图20和21为沉积的MFT中固体百分数作为时间的函数图，示出了根据试验得到的干燥时间。

图22为不同混合器中，二阶矩M与MFT流量的关系图。

图23是根据本发明的一个实施方案的干燥中的沉积物的固体百分含量与时间的关系图。

图24是根据本发明的另一个实施方案的干燥中的沉积物的固体百分含量与时间的关系图。

具体实施方案

开发本文描述的方法以克服对于处理油砂细尾矿干燥操作的过程中产生的物质的众多挑战。为方便起见，整体的干燥操作将被称作“MFT干燥工艺”。

与化学改性原始油砂细尾矿相结合使用本发明的方法，以产生改性的细尾矿。一种产生改性细尾矿的技术是通过絮凝和后续的管线处理和调节，下文将对它们作进一步描述以介绍本发明的沉积和耕整方法的具体内容。现在简要地指出，优选通过管线内分散用絮凝溶液处理油砂细尾矿，并随后通过输入足够的能量调节以引起絮凝的细尾矿固体的形成和重排，以提高屈服剪切强度，同时使水能够在不过度剪切絮凝的固体结构的情况下释出。于是，改性细尾矿已准备好被沉淀。

根据本发明的实施方案，所处理的材料由油砂细尾矿构成。“油砂细尾矿”指从油砂提取作业中得到的尾矿，包含细粒部分。它们包括来自尾矿池的熟化细尾矿、来自正在进行的提取作业的可不经过尾矿池的细尾矿，以及二者的混合物。在本说明书中，普遍使用MFT这一缩写，但是应理解为，根据本发明的方法进行处理的细尾矿不一定获得自尾矿池。

对改性细尾矿的沉积和后沉积两者的操作包括许多挑战。不恰当的沉积或后沉积操作会降低沉积物的干燥效率，甚至阻止沉积物干燥。非***性地在多个表面区域沉积改性的尾矿并简单地使其维持原状对于连续和大规模作业是不可取的。因而，开发了一种适合于油砂细尾矿并且考虑到释出水的品质和数量、干燥速率和土地使用效率的方法。

在一个实施方案中，该方法提供沉积池，所述沉积池使得可以有效地排出释出水，絮凝的细尾矿可以在沉积池内可控地堆叠并前进同时避免“形成沟流”。对于给定的池设计，剪切强度不足的沉积材料将在释出水中带走絮凝的尾矿，导致流体的沟流。沟流对于沉积和整个干燥处理具有多个负面影响。关于沟流的更多内容将在下面进一步讨论。

参看图1，沉积池100可以具有数种不同的设计。每个池100优选具有在该处沉积改性细尾矿的头部区102以及与头部区102间隔一定长度的趾部区104。倾斜的底部表面从头部区102延伸至趾部区104，以使趾部区104位于比头部区102低的高度。

在一个实施方案中，所述方法首先包括化学处理原始细尾矿以产生包含絮凝的细尾矿的改性细尾矿。提供包括具有斜坡的底部表面的沉积池。将化学改性细尾矿沉积至池中，以致使所述斜坡引起释出水从絮凝的细尾矿的排出并使絮凝的细尾矿可以在底部表面上向前堆叠并前进，同时在所述斜坡上具有足够的剪切强度以抵抗伴随释出水的排出的沟流夹带。

关于处理通过MFT絮凝过程产生的材料并最大化所述材料的干燥速率方面存在许多挑战。这些挑战与以下各项有关：剪切强度与通过絮凝方法产生的改性MFT材料的粘度的变化性之间的相互作用、沉积厚度、改性MFT材料的渗透性、释出水和降水的排水、以及池斜坡的设计。

归因于向MFT絮凝设备的原始MFT进料品质以及工艺操作条件的可变性，所产生的改性MFT材料的物理性质会变化。性质如剪切强度、粘度和渗透性的可变性会影响沉积、脱水和干燥性能。对于给定的沉积池坡度设计，剪切强度影响絮凝的MFT在沉积物表面上堆叠的能力。更具体地，对于给定的所放置材料的量，池坡度设计影响该材料将在较小的表面积上形成较厚的***，或者，相反，在较大的表面积上形成较薄的***。附加的实际操作考虑影响材料的数量并且，因此，影响对于给定的剪切强度材料在给定的操作时间内放置的***厚度。因为MFT干燥工艺的一部分依赖蒸发，更厚的***在最大化MFT整体干燥率上造成挑战。

絮凝的MFT在池坡度上的积聚和前进的能力对于将絮凝的MFT与初始释出水分离也是重要的。

具有不足够高剪切强度的改性MFT材料将使絮凝的MFT在释出水中被带走，引起流体的“沟流”。沟流对于MFT干燥工艺的性能具有若干有害的影响。首先，改性MFT将不能有效地分布在池的头部(沉积)端，导致出现未放置材料的区域。土地利用上的这种减少降低了整体工艺效率，并使对于给定的生产能力需要更大的土地需求。其次，形成沟流的材料会流到池的趾部，在那里它将被排出或被泵回池塘，从而降低了池内的细粒捕获效率。第三，形成沟流的材料可以带走或冲蚀之前放置的潮湿的絮凝的MFT或之前放置的干燥的絮凝的MFT，并且将这些附加的材料带至池的趾部，在该处它将被排回至池塘中，再一次影响细粒捕获效率。

在一个实施方案中，沉积的絮凝细尾矿经过积聚和无沟流前进，同时使释出水可以排出。“无沟流前进”意指沉积物作为一个基本上统一的整体最小化沟流或无沟流地在底部表面上前进。当对于给定的池设计和操作条件絮凝的尾矿的一部分具有不足的剪切强度时，发生不可接受的沟流，导致污染的大量絮凝尾矿在释出水中被带走，这形成了一条或多条局部的流体沟流，所述沟流穿过沉积物并且贯穿沉积池，并且从而导致排出水的污染。

相反，在进行操作性上的考虑，如池的头部处的***厚度、池中所放置材料的力过早终止或低于标准的水释出之前，具有过高剪切强度的改性MFT材料可能无法有效地铺展至池表面的较低区域。这同样降低了可用表面积的有效利用和脱水潜能。

来自沉积物区域的释出水和降水两者的排水是MFT干燥技术有效和成功的另一个重要方面。处于积水中的改性MFT材料将具有很小直至没有释出更多的水或蒸发的驱动力。池坡度的设计以及池排水通道的形成在控制水的移除上是有益的。

对于给定的池设计，排水还会被原始MFT进料的变化性和导致具有不平坦表面形貌的不均匀沉积物形成的工艺条件进一步阻碍。不平坦的表面导致形成局部积水的机会并且对干燥速率造成负面影响。池坡度设计能够一定程度上改善排水，但是在某些情况下该问题仍然存在。

关于池坡度的设计，随着池坡度增加，高剪切强度和高堆积角度的材料将更容易扩散，带来更薄的有效沉积***高度，这可以提高干燥速率并改善自由水的排出。然而，过大的池坡度引起絮凝材料沟流的剪切强度的阈值降低，并因此增加了池沉积物的冲蚀并且降低了细粒捕获效率。相反，降低池坡度可以导致相反的挑战，包括表面积水量的增加以及在池头部端形成更厚的***物。这两个问题均使得沉积材料的干燥速率下降。

本发明的方法是池设计和后沉积操作的控制的进步，在跨越由MFT的絮凝和干燥过程产生的絮凝的MFT的性质的可变范围内，提供了统一的并且一致的结果，使在MFT干燥操作中具有操作上有益的灵活性，并具有最小化的对干燥速率的不利影响。

在本发明的一个实施方案中，尽管材料的剪切强度上可变，该方法使沉积的MFT可以在固定的池坡度设计下无沟流前进。

现在将更具体地描述沉积池的设计和沉积技术。

沉积池可以具有多种尺寸。在一个实施方案中，该池为约200-250m长，具有1％至7％的池坡度。优选地，该坡度可以是2％至5％。池坡度设计与絮凝和沉积条件相结合，在沉积材料的典型性质的范围内，使絮凝的MFT可以堆叠并且可以将释出水从絮凝的MFT中分离出。该坡度优选是固定的并且一般从给定的池的头部至趾部是常数。然而，底部表面可以在池的不同方向上具有不同的坡度，并且可以是直的或弯曲的。

随着絮凝的MFT的剪切强度增加，它的堆叠角度也增加。对于给定的池坡度和给定的所放置材料的数量，这转化为在沉积点(头部)***厚度的增加和沿池长度方向向下铺展距离的降低。用于在池中建立用于收集和排出释出水的趾部区而不影响沉积MFT的附加考虑被算在池长度的整体设计之内。对于坡度为1％至7％的池和给定的目标***厚度，发现200-250m长的池对于控制MFT沉积物和释出水是有益的。根据该方法的实施方案，平缓坡度还能够节约建造和修整上的成本。

对于更浅的坡度也进行了实验，并且发现，这导致明显的积水和排水问题，导致干燥速率的降低。也使用约9％的高坡度进行了实验，其中观察到了明显的流体沟流以及材料在池头部端低效率的分散(降低了土地使用效率)。

对池宽度的设计基本上没有限制。在池内使用相当多的沉积点以使絮凝的MFT在给定的池宽度上最大分散。在给定池中的沉积点之间的距离，以及因此沉积点的数量，取决于具体的沉积装置并且可以从1m至50m变化。在给定时间操作的具体的沉积点的数量取决于所使用的具体操作装置的理想操作条件(目标流)和MFT干燥工艺的整体流量。典型地使用二至三个沉积点。

在一个方面，沉积经由分布在单个池头部区宽度方向上的多个出口进行。在一个任选的方面，可以操作所述出口以使絮凝的MFT每次从一个出口排出。以这种方式，所述絮凝的MFT被从第一出口排出以在头部区形成第一堆絮凝的细尾矿。当第一堆的表面坡度足以引起沉积于其上的改性细尾矿的沟流时，终止从第一出口的排出，并且之后操作第二出口排出絮凝的MFT以在第一堆旁形成第二堆絮凝的细尾矿。应当明白第一和第二以及随后的堆可以按所需彼此直接相邻或彼此远离。还应注意可以操作一组出口以同时排出絮凝的MFT直至多个堆达到一定的高度和表面坡度，之后再操作另一组出口。

池在给定区域内的布置方案可以采用各种配置以进一步提高整体效率，特别是用于在给定的可用空间内干燥MFT的土地使用效率。优选将该布置方案配置为以最小化不必要的堤岸、建立公用的排水沟、建立并最小化公用道路出入路径、并且利用已存在的坡度以最小化土方工程需求。还可以将该布置方案配置为使得矩形池的头部一端相邻排列，以使得能够从沿中央堤岸的公用分配管道中排出。根据一些实施方案，还可以将该布置方案配置为使得输送絮凝的MFT的管线段赋予足够的剪切条件以达到水释放区(参见图2和3)。在一些管道区间赋予剪切将絮凝的MFT仅带至絮凝条件区的情况下，可以对相应的管道段的出口提供机械剪切装置，或者可以将该位置的沉积物根据在下文将进一步描述的多种后沉积“耕整”技术犁耕。

在图1中所示的池设计的一个实施方案中，池100可以是矩形的并且可以代表性地为约50m宽200-250m长。可以将这些池100在给定的滩涂表面区域上并排排列，并且也可以将其沿着池塘边缘排列以将释出的水直接排入池塘中。这种排列允许经由池塘滩涂区域108朝向池塘106排放。池100也可以以彼此相互邻接的池100的趾部端104成排排列，以共用共同的排水沟110。

在同样于图1中所示的池设计的另一个实施方案中，池100可以是以径向弧排放的具有一个中心沉积点的“放射状的”。该弧如图所示可以达到180°，或者在当将池配置为基本上圆锥形的小丘时的某些情况下可以达到360°。最好将沉积池坡度描述为圆锥型，因为它具有从沉积点沿线性方向向外1-7％的坡度，很像圆锥体。池表面区域可以在第二方向上向着圆锥形池的一个共用角附加地倾斜，用于经由单一的收集点累积并排出释出水。

这些放射性池通过具有随着深入池的长度增加的池宽，增强了MFT在池表面区域上的分散。归因于单点排出机制，絮凝的MFT流随着其流过池的长度缓慢地向外铺展。这导致在铺展最小的池头部处的未利用区域。放射状池因此可以将表面区域利用提高至高于矩形池。

平均沉积物***厚度的目标为20cm至50cm。已经发现，这在最优化干燥速率与实际操作之间具有有益的平衡。上限由材料的强度和对于产生足够薄的***以能够在合理的时限内干燥的需要所限制。下限由实际可操作性和包括在池之间阀门开关的频率和管道数量的设计因素所限制。更薄层等价于较短的沉积铺展长度，其进而转化为每个给定表面积上更多的池以及因此更多的管道以将各池相连，并且伴有归因于增加的管道通道和道路连接点的土地利用减少。

也用1m深的***进行了试验，并发现，这一厚度不像20cm至50cm的***那样有利于干燥。

还有一些后沉积“耕整”技术，其可以用于改善MFT干燥。后沉积技术同时增强了在池区域上絮凝的MFT的分散和沉积材料的干燥速率。

优选地，犁耕和耙耕均在进行如本文所述的沉积之后适当的时间使用。然而，应当明白可以在其它MFT沉积方案之后进行犁耕或耙耕。

在一些优选的实施方案中，该方法进行包括犁耕设备和圆盘耙的机械设备的使用，以应对与厚沉积物和表面水排出相关的挑战。当未将MFT最优地絮凝或剪切时，这些技术也可以提供益处。

优选当沉积物在其上表面处还是潮湿的时候进行犁耕。优选使用犁耕装置进行犁耕，这起到将絮凝的MFT在沉积之后均匀地铺展在池区域上的作用，从而将材料放置在絮凝的MFT未铺展至的区域中，包括池的底部/趾部处的区域以及池的头部端沿宽度的区域，并且将放置在头部端厚***中的材料向层厚薄得多的趾部端移动。犁耕具有当在给定的沉积物中需要时使得能够进行释出水调节的额外的有益效果，同时避免过度剪切并保持絮凝的细尾矿的充足的剪切强度以使其维持原状。因此，进行犁耕优选使用能够在沉积物中均匀地提供受控的剪切量的机械装置，而不是高剪切局部搅拌装置。

犁耕装置可以包括延伸越过沉积池的横梁，和用于将横梁向池的趾部移置的移置工具，同时它将较高的材料向趾部拖曳并使所述材料填充池的较低区域。犁耕装置可以具有面向趾部的凹入表面以改善沉积材料的挖掘作用，并且可以具有合适的剪切量和剪切分布。例如，犁耕装置可以由沿长度方向切开形成半圆形半管段的管构成。该半管被连接至导杆，所述导杆将半管支撑在给定高度，如地表之上8至18英寸，并且使该组件可以被连接至推土机或其它移置机械。半管没入沉积物至适当的深度，并且推土机将半管犁耕拖曳通过沉积物，从而将材料从其较厚的位置拖曳至存在较少材料的位置，从而建立基本上均匀厚度的沉积物。

对材料的犁耕和铺展可以通过多种作用提高干燥速率。首先，它提高土地利用率。未放置MFT的区域现在也被利用了，从而增加了用于蒸发的表面积。其次，在非最理想絮凝的MFT中，它提供了用于使陷入絮凝的MFT的表面之下的释出水到达表面并蒸发的机会，从而提高了干燥速率。第三，在剪切不足的MFT沉积物中，犁耕活动足以向沉积物提供额外的剪切，并使材料达到脱水(水释出)状态。否则，如果保持为未犁耕，将仅能使混合不足或剪切不足的沉积物经历蒸发过程。

通过MFT干燥的操作已经看到，大多数水通过在沉积之后最初几天出现的脱水阶段释出。在最初几天之后，脱水速率逐渐变小并且蒸发过程开始主导干燥速率。在一些实施方案中，因为过度激烈的犁耕具有过度剪切絮凝的MFT潜在可能，从而阻碍脱水过程，已经发现有益的是对沉积池进行犁耕不早于沉积后两天。对于这些实施方案，这使得能够在进行犁耕操作以促进蒸发过程之前最大化脱水速率。在极少数情况下，如果将很高剪切强度的材料放置在浅的倾斜区域中，在操作过程中在沉积点可能形成非常厚的层，并因此较早的犁耕可能是合适的。出于实际考虑也可能导致在沉积的过程中进行犁耕以有助于材料的铺展。

根据另一种耕整技术，当在沉积物的上表面形成干燥的硬壳时进行耙耕。在MFT干燥技术的脱水阶段完成并且蒸发过程开始之后，硬壳开始在MFT沉积物上形成。絮凝的MFT的渗透性导致硬壳层下被捕获的水和沉积物水分不能容易地移动至表面以排出并蒸发。与含有更高含量的砂或粗颗粒的粗尾料相比，沉积物具有相对低的渗透性，导致在过程中的特定点处更慢的水迁移速率，从而使蒸发机制变得更为主导。对于更厚***的沉积物，硬壳下被捕获的释出水和沉积物水分会导致过长的干燥时间。在理想的试剂添加和理想的混合/剪切的MFT中，所沉积的物质将形成建立排水沟的裂纹并暴露更多的表面积用于蒸发。这有助于加快蒸发速率。然而，使用某些化学添加技术理想的试剂剂量和混合范围可能是狭窄的，对于在所有的操作条件下达到理想剂量和混合造成实践上的挑战。在包括MFT密度、MFT流量、沥青含量和到特定池的管道距离的多种过程波动的情况下，剂量与混合中的一个或两者可能不合标准，带来某些剂量不足或剂量过度的材料或某些剪切不足或过度剪切的絮凝的MFT。作为结果，裂纹能形及其对MFT干燥速率提供的益处不总是可得的。

为了加快在非理想剂量或混合情形下的干燥速率，本发明提供了一种絮凝的MFT沉积物中的耙耕方法。在一个实施方案中，将常规的农场圆盘耙装置连接至推土机，并且将其拖曳穿过沉积物。当干燥硬壳层形成时，使用圆盘耙，并用其将沉积物的表面层翻转并将硬壳层下的潮湿物质暴露。这用以最大化水从沉积物中蒸发的总速率。如果在长度方向上穿过沉积物进行圆盘耙耕，它具有建立犁沟的附加益处，所述犁沟充当通向沉积池趾部的排水路径，有助于减少浅的倾斜区域或沉积物的不均匀区域的积水，从而提高干燥速率。

耕整技术已经提供了众多可以观察到的益处。它们在整个池区域上建立均匀的沉积物厚度，从而最大化表面利用率并且最大化整个池上的干燥速率。它们促进了表面积水的排出，以及陷入在沉积物干燥表面下的自由水的释出和排出。它们使得可以翻转干燥的表面材料以暴露下面的潮湿材料，从而提高蒸发机制的速率。它们使得能够协同地提高基本上由重力控制的排水脱水的时间和基本上由蒸发控制的沉积MFT的干燥。

本发明还提供了许多选项用于沉积的絮凝的MFT的最终处理，以使得MFT干燥工艺适合于现场具体条件和可用的固体处理选择。

一种沉积处理的选择称为原位沉积。所沉积的材料被留在沉积池中的原位，并且使用上述方法将后续的沉积层置于顶部。在后续***之前，干燥中的池中的材料优选达到少于约25重量％的水分含量，以促进土工技术稳定性。依赖于用于改性MFT的具体化学试剂，土工技术性能与水分含量之间的关系可以改变。可以将原位的材料无限期地留在原地。

另一个沉积物处理选项是挖掘。早在进行了四天的后沉积时，絮凝的MFT具有足够的剪切强度以被作为固体材料挖掘。取决于具体的目的，可将该材料放置在泥浆堆存处，或是将其铺展在第二干燥区域用于上述使用圆盘耙技术的机械操作。者使得能够将沉积池快速周转用于重新使用，从而对于给定的操作最小化使用中的池的数量。

也可以在干燥至超过75重量％固体时对物质进行挖掘。

在另一个实施方案中，控制沉积改性尾矿的循环时间周期以使得每个沉积池在不超过约一天的时间期间内被填充至预期的***。当沉积发生在更长的期限时，初始沉积的材料开始在所述材料顶部释出水，形成20-40mm的液膜，在其上面后续的沉积物流动得快得多。因此，改性的细尾矿优选在足以避免在沉积的过程中在材料的顶部形成释水膜的时限内沉积，使得可以将沉积物作为基本上单一的集合体脱水并干燥。

如前文所述，本发明的沉积和耕整方法与对原始油砂细尾矿的化学改性生成改性细尾矿结合使用。

现在将描述一种通过絮凝和后续管线处理和调节而生成改性细尾矿的优选技术。在下文中。这种优选技术将被称为“絮凝方法”或“絮凝技术”。

参照图2和图3，将对所述絮凝方法的一般阶段进行描述。通过絮凝剂溶液在管线内向细尾矿中的分散，利用絮凝剂溶液对油砂细尾矿进行处理，随后通过输入充足的能量对细尾矿进行调节，使得絮凝的细尾矿固体形成和重排，以提高屈服剪切应力，同时实现水分释出，而不对絮凝的固体结构进行过度剪切，所述固体结构随后能够形成非流动性的沉积物。之后可以将絮凝的细尾矿沉积，并且可以将其耕整以促进水的释放并且可以使其干燥。

根据下列附加定义阅读在下文使用的特定术语：

“管线内流”指连续的流体输运线路，诸如管道或另一种流体输运结构中所含的流体，所述流体输运结构优选具有封闭的管状结构。

“含有絮凝剂的絮凝剂溶液”指含有溶剂和至少一种絮凝剂的溶液。絮凝剂溶液中可含有不同种类絮凝剂的组合，还可含有附加的化学试剂。溶剂中含有水，但也可根据要求含有其它组分。絮凝剂是具有如下结构的化合物，所述结构在颗粒间形成桥接、并将颗粒合并为被称作“絮凝物”的随机的三维多孔结构。因此，絮凝剂不包括那些仅仅通过降低胶体内部双电层的排斥电势，起静电作用的化学试剂。所述絮凝剂具有在MFT中分散之后构成絮凝物构造的结构，且当处于特别的调节窗口区时，能够对絮凝物进行重排及水释出。优选的絮凝剂可根据给定的工艺条件和MFT的组成来选择。

“分子量”指通过本领域公知的测量方法所确定的平均分子量。

“分散”与引入MFT管线内流的絮凝剂溶液有关，指在絮凝剂溶液引入MFT中后，由液滴转变成分散状态，其足以避免在MFT的局部发生反应不足或过度反应，反应不足或过度反应将阻止在后续调节阶段中，为了能够可靠地进行脱水和干燥所需的絮凝的完成。

“絮凝调节”发生在管线内，包括絮凝剂与MFT固体生成絮凝物的反应，以及通过重排反应增加正在絮凝的MFT的强度。

“水释出调节”指向絮凝的MFT中输入能量以启动结构的重排和破坏，以使水从絮凝的母体中释出。能量输入可通过管线内的剪切或其它方法进行。本文中的“水释出”指水从絮凝的母体中选择性地分离出来，同时十分完整地保留絮凝物以便沉积。

“过度剪切”是水释出调节的极限的阶段，应当避免，“过度剪切”指将附加能量输入絮凝的MFT造成了结构的消散，并且使细粒在水中再次悬浮。过度剪切的MFT将一度被絮凝物捕获的细粒和细屑重新释放回并悬浮于水中，基本上回到其原始的流体性质，只不过含无效的试剂而已。

“非流动性的细尾矿沉积物”指未被过度剪切的且在干燥时具有充足强度以在池中维持原状的沉积的絮凝的MFT。尽管通过调节已触发从絮凝物中水释出，MFT沉积物仍可具有在其沉积后继续释出水的部分。MFT沉积物的干燥可通过重力排水、蒸发和渗入而发生。从絮凝的MFT中脱水也可发生在沉积之前，例如当为了沉积将其排出时，一股释放出的水流从絮凝的MFT中分离的情况。

“屈服剪切应力”指引起MFT流动所需的剪切应力或压力。

在所述絮凝技术中，油砂细尾矿主要为从尾矿池得到的MFT，这些物质量庞大，需要回收。根据下游工艺条件，可对原始MFT进行预处理。例如，可将尺寸过大的物质从原始MFT中移除。此外，取决于所使用的絮凝剂，可选择性地除去特定的成分。例如，当使用阳离子型絮凝剂时，可对原始MFT进行处理，以减少会导致絮凝失活的残余沥青的含量。为了MFT的处理或为了MFT的液压性能，还可对原始MFT进行预处理，以提供一定的MFT固体含量或MFT细粒含量。细尾矿也可由正在进行的油砂提取作业得到。MFT可通过管道供应，或通过专门泵补给。

絮凝技术优选在“管道式反应器”中进行，其后沉积到沉积区上。所述管道式反应器可有多种形式的配置，其中一些将在下文中具体描述。

优选将待处理的MFT以管道式反应器上游部分中的管线内流的形式予以提供。MFT的性质及其特定的流动特性将显著取决于其组成。在低矿物浓度的情况下，使MFT流体产生运动的屈服应力小，且液压分析中可将流体特性近似为牛顿流体。但是，当矿物浓度上升时，为了启动流动必须克服屈服应力。这种流体是一类非牛顿流体，通常用诸如Bingham流体、Herschel-Bulkley屈服值幂律模型或是Casson流体等模型拟合。其流变学关系如图4中所示，说明了在MFT样品中不同的矿物浓度下屈服应力对剪切速率的响应，认为MFT是Bingham流体。也可在粘度研究中作为Herschel-Bulkley流体或Casson流体对MFT建模。

管线内MFT的流变学经验数据和模型已经证实，当通过传统侧面注入法向Bingham流体态的MFT中加入絮凝剂溶液时，溶液分散对流量、直径比和流体性质非常敏感。

特别是当絮凝剂溶液配方表现非牛顿流体行为时，可以进行导致两种非牛顿流体迅速混合的絮凝技术的分散步骤。非牛顿流体的迅速混合可通过提供混合区并引入絮凝剂溶液实现，该混合区中具有湍流涡流，所述湍流涡流流入顺流区，由此湍流涡流便将絮凝剂溶液混合入顺流区。优选将絮凝剂溶液引入湍流涡流，之后再混合入顺流区。

图5和6示出一种管道式反应器的设计图，其能够进行非牛顿流体的这种迅速混合。上游管10补给的MFT进入混合区12。混合区12包含一个用以注入絮凝剂溶液的注入装置14。该注入装置也可视为一个“混合器”。注入装置14可包含环形板16，围绕环形板16分布的注入器18，以及限定在环形板16内的中心锐孔20。MFT加速通过中心锐孔20，并形成顺流区24和由湍流涡流构成的环形涡流区22。注入器18将絮凝剂溶液直接引入涡流区22，使其与湍流的MFT相混合。MFT涡流向锐孔20的反向再循环使得絮凝剂溶液混合入MFT的顺流。顺流区24顺下游管26继续前进并不断扩展。在某些混合器的实施方案中，顺流区可以是利用锐孔或折流板形成的喷射流的反静脉区(vena-contra region)。MFT的主流因此汲取絮凝剂溶液并与之混合，导致絮凝剂溶液的分散，而且在管道中短距离之内便开始絮凝。在图5和6中所示的注入装置14也可视为一“孔板混合器”。对于图4和5的混合器，孔直径“d”与下游管直径“D”之比的优选范围为0.25-0.75。

图7-9基于计算流体力学(CFD)模型和由设于MFT管道式反应器上的试验装置得到的经验数据对孔反应器的性能进行说明。在直径为2英寸的管道中，MFT流量为30LPM，而絮凝剂溶液以大约3LPM速率注入。长为2英寸的孔板混合器具有锐孔：下游管直径比d/D＝0.32，带有6个直径为0.052英寸、位于直径为1.032英寸的节距圆上的注入器。由于MFT和絮凝剂溶液密度不同，因此一种有效确定混合程度的方法是，利用下式确定浓度C对管道截面A的二阶矩M，其中，

为完全混合情况(此时直接要求M＝0)下的平均密度。

$M=\frac{1}{A}\underset{A}{\∫}{(\frac{C}{\stackrel{\‾}{C}}-1)}^2\mathrm{dA}$

在图7-9中，暗区表示了尚未与絮凝剂溶液混合的MFT(下文称之为“未混合MFT”)。在紧邻混合器的下游，未混合MFT区局限在管道中心，并被该区域内不同的表现出局部湍流的絮凝剂溶液-MFT混合物所围绕。当絮凝剂溶液易于混合入MFT时，向下游的湍流区喷射絮凝剂溶液，可导致絮凝剂溶液先将连续相剪切为液滴，由此扩散混合将絮凝剂分散进入MFT。

CFD模型是基于絮凝剂溶液为幂律流体而MFT为Bingham流体且不发生反应。Bingham流体近似考虑到了MFT的非牛顿特性，即需要屈服应力以引起其流动。Bingham流体还具有时间无关性，其剪切应力与时间或剪切持续时间无关。优选将CFD模型主要用于确定和改善絮凝剂溶液和MFT间的初始混合。

注入装置14可在管道式反应器中使用多种其它的构造，亦可包含各种元件如折流板(未示出)。在图10中示出的注入装置的一个任选方面中，至少有部分注入器方向以向内的角度定向，以使絮凝剂溶液经过湍流涡流混合，而且还喷向MFT流的中心。在图11中示出的另一个方面中，锐孔的直径减小，注入器可位于距离锐孔比距离管壁更近的地方。混合器的注入器还可位于距管道中心的径向距离不同的位置。在另一方面中，代替带有中心锐孔的环形板，所述装置可包含折流板或带有一个或多个用以使MFT流经混合区，同时形成湍流涡流的开口的板。在图12中示出的另一个方面中，注入器朝向MFT流动方向，以达到逆流注入的目的。图13示出了另一种可进行与所述絮凝方法有关的操作的注入装置的设计。应当注意到，注入装置可包含沿管道的流动方向串联设置的多个注入器。例如，可设置一个上游注入器和一个下游注入器，其具有足以导致混合的构造和间隔。在一种优选的混合方式中，混合***能够打碎Bingham流体的活塞流动特性，这通过使用一个孔或相对的“T”字形混合器进行，其中MFT和絮凝剂溶液进入T形物的各臂，顺着主干排出。在此，密度差别(MFT密度取决于浓度～30重量％，相当于比重～1.22而絮凝剂的密度可大约为1.00)与注入管嘴的取向共同起作用，并将它们设置为使湍流涡流能够混合入絮凝剂溶液并且分散。

下表比较了在相同的MFT流与絮凝剂溶液流的条件下，使用孔板混合器(图4)和套管混合器(图13)时，在注入位置下游的各个位置处的二阶矩。

在如图8所示的孔板混合器注入点附近，存在围绕强的MFT喷射流的围绕更大未混合聚合物区，“M”值为11.75。但是，与MFT喷射流的混合迅速发生，因而在注入点下游5个直径距离处，二阶矩M的值为1.10，如图9所示。相反，对于图13所示的套管混合器，二阶矩M的值在开始混合时为5.75，而在注入点下游5个直径处仅改善为2.24。相比于使用套管混合器，优选使用孔板混合器进行混合。

优选混合充分以在L/D＝5处达到M＜2，对于管道式反应器，还优选混合充分以在L/D＝5处达到M＜1.5。以优选程度控制混合允许改善分散、絮凝及脱水的性能。

在该絮凝技术中，絮凝剂溶液向MFT中的初始混合对絮凝反应而言非常重要。在引入絮凝剂溶液后，它首先迅速地与细尾矿混合，以增强和确保遍布于下游管中的絮凝反应。当絮凝剂溶液与MFT接触时，它开始反应，形成由许多链型结构和MFT矿物组成的絮凝物。如果当絮凝剂溶液被引入管道后未充分混合，则絮凝反应可能只在尾矿管线内流中的小片区域进行。因此，如果尾矿在聚合物注入的下游混合，因为尾矿的流变性将发生改变，混合将困难得多。另外，如果后续混合向凝絮物施加过大的剪切，最初在小片区域中形成的絮凝物会被不可逆地破坏。过度剪切凝絮物导致细粒悬浮在水中，重新形成为胶体混合物，从而阻碍水释出和干燥。因此，如果在引入絮凝剂溶液后不充分混合，由于必须在为絮凝的尾矿提供所需的高混合能量与避免由于过度剪切引起的絮凝物破坏的要求之间寻求平衡，后续混合将有问题。

所述初始混合能够通过该絮凝方法的多个任选方面达成和改良。一方面，设计和操作注入装置提供湍流涡流，该湍流涡流将絮凝剂溶液混合和分散入MFT的前进流中。另一方面，选择絮凝剂，使得絮凝剂溶液的粘度降低，以易于分散。还可配制絮凝剂溶液并定量加入MFT以促进其向MFT中分散。优选配合混合器的注入条件选择和定量加入絮凝剂溶液，以使絮凝剂溶液含有足量的与MFT反应所需的试剂，并且拥有易于通过混合器结构分散的液压性能。例如，当使用表现出塑性或假塑性非牛顿特性的粘性絮凝剂溶液时，可在混合器中用高剪切注入条件进行操作，以充分降低粘度，使得在给定的液压混合条件下，得以分散进入MFT。且另一方面，将絮凝剂选择为形成具有增加抗剪性的絮凝物。增加的抗剪性使得能实现更激烈、更苛刻的混合，并且降低生成的絮凝物过早发生过度剪切的可能性。增加的抗剪性可通过提供具有特定电荷特性、链长、官能团、互联或内联结构的絮凝剂得到。另一方面，选择含有促进重排及选择性水释出的官能团的絮凝剂。另一方面，选择絮凝剂以形成大块絮凝物，促进所述大块絮凝物的重排和局部破坏以水释出。另一方面，絮凝剂可以是有机聚合物絮凝剂。聚合物絮凝剂可具有高的分子量，如超过10,000,000，或低分子量。高分子量的聚合物可倾向于形成抗剪切性更高的絮凝物，但也在预期用量下形成更具粘性的絮凝剂溶液。因此，可对这种絮凝剂溶液进行高剪切的注入以减少粘度，而且湍流涡流可有充足的尺寸和间距以使絮凝剂溶液在管道混合区内分散。

另一方面，可选择并定量加入适合于MFT中粘土浓度的絮凝剂。根据MFT的组成及其液压参数，絮凝剂可为阴离子型的、阳离子型的或非离子型的，也可拥有各种各样的分子量和结构。

应当注意到，与在MFT凝固和回收领域中的常规教导相反，干燥工艺的改良与可预言性更多取决于工艺步骤，而非选择的特殊絮凝剂。当然，在工业规模上，取决于多种因素，某些絮凝剂将优于另一些。但是，通过根据工艺步骤进行适当的混合与调节，该絮凝方法使得非常多样的絮凝剂应用成为可能。作为例子，絮凝剂可以为有机聚合物絮凝剂。它们可以为聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺、阴离子型聚合物、聚电解质、淀粉、可以基于聚丙烯酰胺-聚丙烯酸酯的共聚物，或其它有机聚合物絮凝剂。有机聚合物絮凝剂可由絮凝剂供应商处获得，并加以选择，以决定其对特定商业应用的适合性。

在传统的搅动式混合槽中，进一步通过改变混合器的初始速度评估初始混合。图14示出了代表性的实验室试验结果，比较了迅速混合(230RPM)和缓慢混合(100RPM)。对比采用混合器以较低初始速度进行的试验，使用混合器以较高初始速度进行试验的结果为，明显更快生成具有高屈服剪切强度的絮凝的MFT。在较低速度下，延时可归因于将絮凝剂溶液向MFT中分散。此外图15显示，迅速的初始混合还导致高的水释出速率，从而得以缩短干燥时间。

尽管在实验室规模的搅拌槽中已证明迅速混合的益处，但其它结果也证明了过度混合和过度剪切的效果，它们将破坏絮凝的MFT，导致MFT将不脱水。实验室规模的搅拌槽本质上是一种间歇回流式的反应器，其中，混合器首先施加剪切以使物质混合，其次，当反应进行直至完成时，将正在絮凝的颗粒维持在悬浮状态。因为操作参数很容易调节，所以搅拌槽便提供了很有价值的手段，用以评估可能的絮凝剂的效能。对于该絮凝方法的连续管线内工艺的实施方案，实验室规模的搅拌槽的数据可方便地与实验室管道式反应器试验以及CFD模型相联系，以选择特殊的操作参数和絮凝剂。

向管道式反应器中加入的MFT可配有连续流量计、连续密度计以及通过任何标准仪器方法控制MFT流的装置。根据密度计的算法可计算MFT中的物质浓度，将其作为输入流量计的数据，则确定了进入管道式反应器的矿物的质量流量。将管道式反应器的操作数据与特性数据相比较，便能够调节流量以改善干燥MFT的加工条件，所述数据由具体的絮凝剂性质、具体的MFT性质和具体的管道式反应器结构得到。在管长90米的12英寸的管道中，利用混合器对固体含量为40％的MFT脱水作业，MFT处理速度为2000USgpm。

再参照图5和6，在向混合区12中引入絮凝剂之后，正在絮凝的MFT连续进入调节区28。通常将该絮凝方法的调节阶段描述为含有两个部分：絮凝调节和水释出调节。

在此还要注意，对于牛顿流体***，对絮凝***的研究已经得到了一些手段和关系，用以帮助预报和设计工艺。例如，一个已经形成的，应用于一些絮凝***的关系是一个称为“Camp数”的无量纲数。Camp数关联到在物质流量方面的功率输入以及体积摩擦以及流体绝对粘度。在非牛顿***如MFT聚合物混合中，用于Camp数的管道摩擦项和绝对粘度项均取决于具体的流动型态。对管道调节数据的初始估计意味着，能量输入可与修正Camp数有关。修正Camp数除了流动和摩擦因素外，还考虑了正絮凝剂、絮凝的MFT的流变学。

絮凝调节发生在管线内，引起了絮凝物的形成和重排，并且增大了MFT屈服剪切应力。参考图5和6，一旦MFT通过了混合区12，它便直接到达了管道式反应器的絮凝调节区28。絮凝调节区28通常是带有特殊内径的向MFT施以管壁剪切的下游管26。在所述工艺的一方面，絮凝调节将屈服剪切应力增大到上限。所述上限可以是某单独的最大值，如图2中所示，或是波浪形的高台，含有多个随时间变化的局部最大值。如图3中所示。曲线的形状可视为絮凝剂溶液的主函数，带有数个二次函数，这些二次函数归因于分散和输入管道的能量，例如通过折流板等。

脱水调节优选发生在所述絮凝调节之后。参考图2和3，当达到屈服应力上限之后，附加的能量输入引起屈服应力下降，并伴以从絮凝的MFT母体母体中水释出。优选在絮凝调节之后和沉积之前，在管线内以一种连续的方式对水释出进行调节。在这种情况下，水释出可在管道中开始，导致一股水流沿着管道出口排出，以及沉积絮凝的MFT。释出水将很快从MFT沉积物中流走，特别是在倾斜的沉积池中，而MFT沉积物有足够的强度逐渐前进并随后在沉积池内维持原状。此处，优选在下游管中没有高剪切装置，例如泵。MFT管道式反应器入口处的液压优选设定为，不需要用以克服沉积之前的静态和差分管道压头损失的附加泵送，所述的泵送将过度剪切絮凝物。在一些方面，在沉积后不用进一步剪切扰动沉积的MFT，而是在适当的位置之后将其放置干燥。备选地，水释出调节可发生在一套受控的装置(未示出)中，该装置包括折流板、搅拌器、混合器、或旋转式分离器，或是它们的组合体，而不是在管内进行。水释出调节也能够发生在絮凝的MFT沉积之后，例如以有序形式利用机械机制进行。在这种情况下，絮凝的MFT将作为类似凝胶的物质沉积，其屈服剪切强度允许其保持其形态，但并不倾向于促进水释出，直到施以附加的能量输入。通过将絮凝的MFT从屈服应力上限回落调节，所述的方法避免了保水的类凝胶沉积物的形成，可靠地令MFT能够水释出和加速干燥。

还应注意不要将MFT从高处排出，这样将由于在沉积池或以前沉积的MFT上的碰撞冲击而加速过度剪切。

絮凝调节和水释出调节能够在管道中通过改变MFT的流量得到控制。优选流量应尽可能高，以增加正在絮凝的MFT的屈服应力发展速率，同时避免基于管道对沉积区的液压剪切的过度剪切。为了确定调节响应，在管道式反应器中进行试验。图16确定了对改变管道流量的响应。将34％重量固体的MFT以约26LPM的流量泵送通过直径为2英寸的管道，以进行低流量试验，而以约100LPM的流量进行高流量试验。对低流量试验将0.45％的絮凝剂溶液以大约2.6LPM注入，而对高流量试验以大约10LPM注入。与低流量情况相比，在高流量时，絮凝的MFT的最大屈服剪切应力出现较早。这一观测到的响应显示，总体能量输入是一个重要的参数，其中在此情况下输入能量是由于流体与管壁的相互作用导致的液压损失。

参照图5和6，调节区28可包含折流板、孔板、管线内静态混合器或缩小的管道直径(未示出)，特别在管道配置可能限制管道式反应器长度的情况下，用于限制能量输入，以使絮凝的MFT不被过度剪切。如果过度剪切絮凝的MFT，絮凝物将再度破碎，且矿物固体复原为初始的胶状MFT流体，将不会脱水。

当释出时的絮凝的MFT的屈服应力低于200Pa时，在所述絮凝技术的某些实施方案中，对于将沉积的MFT进行脱水或回收而言，絮凝的MFT的强度可能不足。因此，絮凝的MFT的屈服剪切应力应保持在此极限之上。不过，应当理解，其它絮凝剂可能使絮凝的MFT能够在较低的屈服应力下被脱水和回收。因此，尽管图2和3显示，低于200Pa的屈服应力处在过度剪切区中，这些代表性的附图并不将本工艺局限在这一精确值。当本工艺的实施方案中使用20％-30％荷电的阴离子聚丙酰胺高分子量聚合物时，屈服剪切应力窗口的下限大约为200Pa，且絮凝的MFT优选在300Pa至500Pa范围内沉积，取决于混合过程和MFT的固体含量。还应注意到，在管道式反应器中观测到屈服剪切应力上限达到400-800Pa。还应注意到，观测到MFT的屈服剪切应力在初始水释放后，当MFT沉积时已超过1000Pa。

通常，工艺阶段对给定的絮凝剂和MFT的响应受到絮凝剂类型、絮凝剂溶液液压性质、MFT的性质包括其浓度、其颗粒尺寸分布、其矿物学和其流变学、定量给料量和能量输入的影响。

所述絮凝技术提供了有利能力，以预言和优化给定的絮凝剂和絮凝剂溶液用于沉积和将MFT脱水而言的性能。混合区确保了絮凝剂的有效应用，而管道的长度、流量条件和应所需而设的折流板提供了对于水释出最大化所必需的剪切，并避免了当MFT从管道式反应器中排出时的过度剪切。

在管道中水释出调节之后，可以将絮凝的MFT沉积。按照本发明所述方法，适合于将调节后的MFT直接沉积至一个或多个沉积池中，在其中水由固体中释出，在重力作用下排出，并最终通过蒸发移除至空气并任选地渗透至沉积池坝中。沉积池可以由利于排水和渗透的材料制成。可以通过如本文所述的步骤对MFT沉积物进行耕整，以使沉积物干燥以致达到稳定的MFT固体浓度用于开垦目的。可以在沉积之前使用固液分离设备，而不是从管道反应器直接向池中沉积，条件是所赋予的剪切不使絮凝的MFT过度剪切。可使用MFT管道式反应器处理MFT或其他具有非牛顿流体性质的尾矿或胶质流体用于沉积和耕整。可以将池的设计、犁耕和圆盘耙耕的应用对其它处理过的尾料流进行以用于脱水，所述尾料流包括由浓缩机、旋风除尘器和离心机生产的浆液，聚合物处理过的薄细尾矿，或选池堤尾料流等。

原始油砂细尾矿可以由尾矿池提供或持续供给的MFT，或是从持续提取作业并绕过尾矿池提供的薄细尾矿。在该方法的一个优选方面，它是从驳船由尾矿池挖掘或泵取的MFT，以致所述MFT具有超过20重量％的固体，优选在30-40％之间，并且具有基于固体至少75重量％的细粒含量，优选基于固体75-95重量％。优选不将这种MFT稀释，以使得既不单独地也不作为砂的载体加入水。这些固体和细粒含量与MFT絮凝方法协同作用，并且还与MFT沉积和耕整方法协同作用，以使得除增加有益的前和后沉积脱水以及沉积物最终干燥之外，在絮凝物中还能够捕获细粒。这样高的细粒含量还使得能够改善MFT的絮凝和沉积物脱水。备选地，当细尾矿是薄细尾矿时，细粒含量优选为基于固体至少50重量％，这也有益于脱水和干燥。

实施例

实施例1：

图23提供了一组操作条件和在示例性MFT沉积中获得的干燥速率的细节。条件概括如下：

实施例2：

图24提供了另一组操作条件和在示例性MFT沉积中获得的干燥速率的细节。所述条件概括如下：

实施例3：

对于沉积和耕整方法，将本发明的方法的实施方案与其它可能的技术对比。

本方法具有在固定的池斜坡设计中处理不同剪切强度材料的能力，使得最小化由MFT干燥工艺得到的材料的沟流作用。沉积后耕整技术与池坡度设计相结合的共同实施进一步改善了干燥，而且还解决了与厚沉积物和表面水排水的挑战。

相对于其它可能的技术如袋式过滤器、压滤机和列式袋滤器而言，本发明的方法实施方案改善了材料处理。

实施例4：

试验显示如果将沉积物保持为未犁耕，水从头部区(最厚)流至趾部区(最薄)，根据由池坡度设计决定的水力梯度流动。这由强度和固体含量的观测所证实。浅层区域的快速干燥通常受助于在犁耕期间产生的排水路径短路的作用。

实施例5：

如上文描述中所述，进行实验室规模的搅拌槽试验，以评价絮凝剂溶液向MFT中的混合。实验室搅拌器初始运行速度为100RPM或230RPM。30％荷电的阴离子聚丙烯酸胺-聚丙烯酸酯抗剪切性共聚物的剂量为每干燥吨大约1000g。图14和15显示，迅速初步混合缩短了屈服应力的进程，以使脱水成为可能，并且增加了从MFT中释出水。

实施例6：

如上文描述中所述，进行实验室规模的搅拌槽试验，以评价不同剂量的絮凝剂溶液向MFT中的混合。对含有不同剂量溶解絮凝剂的絮凝剂溶液，实验室搅拌器的运行速度为100RPM或230RPM。絮凝剂的计量范围为每吨干燥的MFT使用800至1200g，显示了对脱水而言充分的混合和絮凝。此处絮凝剂为30％荷电的阴离子聚丙烯酸胺-聚丙烯酸酯抗剪切性共聚物，分子量超过10,000,000。对用于含有50到75％粘土含量的MFT的各种30％荷电的聚丙烯酰胺，剂量范围为每干燥吨1000g±20％是合适的。

实施例7：

如上文描述中所述，进行连续流管道式反应器试验。结果示于图16中，比较了高的和低的流量。为进行低流量试验，将固体含量为34％重量的MFT以26LPM的流量泵送通过2英寸直径的管道，在高流量试验中以100LPM泵送。为进行低流量试验将0.45％有机聚合物絮凝剂溶液以2.6LPM注入，在高流量试验中以10LPM注入。从注入到沉积的距离为753英寸或376.5倍管道直径。长度为2英寸的孔板混合器具有锐孔：下游管直径比d/D＝0.32，带有六个位于直径为1.032英寸的节距圆上的直径为0.052英寸的注入器。对高流量试验，所述六个注入器直径增加至0.100英寸。

实施例8：

如上文描述中所述，使用计算流体力学(CFD)模型。CFD建模将混合区中的絮凝剂溶液认为是幂律流体并将MFT认为是Bingham流体，并且证实，正如在背景技术章节中讨论过的，在相同条件下图4和5的注入装置均充分混合而常规的侧面分支管均为不充分混合。在2英寸直径管道中，MFT的流动速度为30LPM，且聚合物溶液以3LPM注入。2英寸长的孔板混合器具有锐孔：下游管直径比d/D＝0.32，带有六个位于直径为1.032英寸的节距圆上的直径为0.052英寸的注入器。MFT的密度为1250kg/m³，屈服应力为2Pa，而聚合物溶液的密度为1000kg/m³，幂律指数n＝0.267，稠度指数为2750kg s^n-2/m。

此外，在图7-9中所示的图像只能通过CFD建模出现，因为实际MFT是不透明的。对于MFT，CFD模型将非牛顿流体特性合并至液压分析中，以求为各种不同MFT性质和絮凝剂溶液之间可能的组合和改变，发展健全的设计。

实施例9：

如上文所述，相比于选定特定的絮凝剂，该絮凝技术更依赖于其工艺步骤。本领域技术人员能够选择各种各样的絮凝剂，其能够使管内分散、絮凝、释水和非流动沉积发生。一种选择方针的方法包括取得工业应用的MFT的代表性样品并且用快-慢搅拌器试验以观测絮凝物的释水能力。在快-慢混合器试验中，将絮凝物注入以高搅拌速度运行的混合器中，延迟7秒后将搅拌器切换至低速搅拌。由此可评定水释出。例如，试验中用230RPM(相应剪切速率为131.5s^-1)进行快速混合并用100RPM(相应剪切速率为37.s^-1)进行低速混合。快-慢搅拌器试验用10％、20％、30％和40％荷电的阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂进行，结果30％荷电的阴离子聚丙烯酰胺使得水释出更佳。将这样的30％荷电的阴离子聚丙烯酰胺应用于管道式反应器并进行CFD建模，验证了这一方法。此外，快-慢搅拌器试验用高分子量和低分子量线型阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂进行，结果高分子量聚丙烯酰胺使得水释出更佳。快-慢搅拌器试验可以与CFD模型联合使用，用于对具有所需配方的密度的絮凝剂溶液混合进行试验。这样的絮凝剂和絮凝剂溶液的交互确认有助于改进絮凝方法和沉积/耕整方法的作业条件以及验证首选的絮凝剂和絮凝剂溶液。

实施例10：

进行试验，显示了能够在将絮凝剂注入管线内的MFT，之后进行管道调节、沉积和干燥。图17-19示意性示出了所使用的不同的试验设置。对图17-18，絮凝的MFT沉积在滩涂上，而对图19，沉积在沉积池内。

该MFT为36％重量的固体，从池中以300至720gal/min的流量泵出。絮凝剂溶液在不同的位置注入管线内。所用絮凝剂中一种为30％荷电的阴离子聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钠共聚物，其分子量超过10,000,000。沿着管道对絮凝的MFT进行调节并且将其从串联安置的套管喷出。

为了监控干燥过程，获取样品并分析固体百分比。取决于样品位置，达到75重量％的固体的干燥时间从5到7.5天。具有斜坡的沉积区显示出更快的干燥。图20和21显示了沉积的MFT的干燥时间的两个不同样品点的结果。

在每吨干燥MFT中0.6Kg到1.1Kg之间的剂量提供了优选的排水结果，且排出的水比使用此范围之外的剂量时更加干净。试验显示，由于多种原因，错误的剂量会减少脱水。如果剂量太低，一些MFT未絮凝且总体上缺乏脱水性能。应用过多剂量的絮凝也会导致减少脱水，因为导致水分聚集成含有固体的半凝胶块，使得在所给的管道尺寸和液压条件下，更加难以提供充分的调节以使其水释出。这两种情况均被观察到，并且对剂量进行了补偿调节。此外，水质取决于剂量控制。剂量过度或不充分混合(造成局部剂量过度)导致差的水质，有时其中含有超过1重量％的固体。加强剂量控制，优选剂量范围和迅速初始混合有助于解决水质问题并促进MFT的脱水和干燥。其它观测资料记录到了尽管有明显的降水，沉积的MFT仍脱水和干燥，因此耐受由于降水导致的再水合。

此外，观测了MFT沉积物上的开垦，在沉积区域播种植物，后来记录到其健康生长。

实施例11：

成功处理MFT的挑战之一是在作业中遭遇到的工艺变化。可期望使用侧面注入喷嘴用于将液体混合入MFT。利用为MFT管道式反应器模型而发展的混合过程算法，对于MFT流量的范围，图22比较了典型的侧面注入喷嘴与图5中在2英寸管道上的带孔喷嘴，基于：

-MFT为30重量％的固体且作为Herschel-Bulkley流体进行建模，屈服应力2Pa和高剪切速率粘度为10mPas。密度为1250kg/m³。

-絮凝剂溶液作为n＝0.267且稠度指数(k)为2750kg s^n-2/m的幂律流体进行建模。密度为1000kg/m³，且流量为MFT体积流量的1/10。

-孔板混合器孔径比0.32。

-注入聚合物溶液的流动区域对两种混合器都是相同的。

图22说明，图5的孔板混合器相比于常规的侧面注入喷嘴来说，在MFT流量范围内提供了明显优选的混合。

Claims (62)

1.一种用于干燥油砂细尾矿的方法，所述方法包括：

化学处理所述细尾矿以产生包含絮凝的细尾矿的改性细尾矿；

提供具有倾斜的底部表面的沉积池；

将所述改性细尾矿沉积至所述沉积池中，以使所述倾斜的底部表面允许所述絮凝的细尾矿形成沉积物，所述沉积物在所述倾斜的底部表面上积累并无沟流前进，并且允许释出水可以从所述沉积物中重力排出；

使所述沉积物在所述沉积池内维持原状并使其干燥。

2.权利要求1所述的方法，其中所述改性细尾矿产生于管线中并且在沉积之前在所述管线内包含所述絮凝的细尾矿和一部分的释出水。

3.权利要求1或2所述的方法，其中所述沉积池包括：

头部区，在所述头部区处沉积所述改性细尾矿；

趾部区，所述趾部区与所述头部区隔开一段长度，所述倾斜的底部表面从所述头部区延伸至所述趾部区，允许所述趾部区位于低于所述头部区的高度。

4.权利要求3所述的方法，其中所述沉积池具有侧壁，并且从上方看具有基本上矩形的形状。

5.权利要求3或4所述的方法，其中所述倾斜的底部表面通常是具有从所述头部区到所述趾部区通常恒定的坡度的平面。

6.权利要求3所述的方法，其中所述头部区比所述趾部区窄。

7.权利要求6所述的方法，其中所述底部表面通常是横向凸起的。

8.权利要求7所述的方法，其中所述沉积池的底部表面具有直至180°的部分圆锥形形状。

9.权利要求7所述的方法，其中所述沉积池的底部表面具有直至360°的圆锥形形状。

10.权利要求3至9中的任一项所述的方法，其中所述头部区与所述趾部区之间的长度为约200m至约250m。

11.权利要求3至10中的任一项所述的方法，其中所述沉积经由横跨所述头部区分布的多个出口进行。

12.权利要求3至10中的任一项所述的方法，其中所述沉积通过以下步骤操作：

从第一出口排出所述改性细尾矿，以在所述头部区形成第一堆絮凝的细尾矿；

当所述第一堆的表面坡度足以引起沉积于其上的改性细尾矿的沟流时，停止从第一出口的排出；

从第二出口排出所述改性细尾矿，以在所述第一堆的旁边形成第二堆絮凝的细尾矿。

13.权利要求12所述的方法，其中所述第二堆在邻近或远离所述第一堆处形成。

14.权利要求3至13中的任一项所述的方法，所述方法还包括：在所述趾部区处或所述趾部区附近提供排水沟用于接收所述释出水的排出。

15.权利要求14所述的方法，所述方法包括：提供一对沉积池，以使得所述池趾对趾地邻接并且共用共同的排水沟。

16.权利要求3至14中的任一项所述的方法，所述方法包括：提供一对沉积池，以使得所述池头对头地邻接并且经由同一组出口在两个池中发生沉积。

17.权利要求1至16中的任一项所述的方法，其中进行所述沉积以使得所述沉积物具有约20cm至约50cm的***。

18.权利要求1至17中的任一项所述的方法，其中所述底部表面倾斜约1％至约7％。

19.权利要求1至18中的任一项所述的方法，其中所述底部表面倾斜约2％至约5％。

20.权利要求1至19中的任一项所述的方法，其中将所述改性细尾矿以约1000gal/min至约3000gal/min的流量排出用于沉积。

21.权利要求1至20中的任一项所述的方法，其中所述沉积物中的所述絮凝的细尾矿在沉积时具有高于约200Pa的剪切强度。

22.权利要求1至21中的任一项所述的方法，其中所述改性细尾矿向一个沉积池中的沉积发生在直至一天的一段时间内。

23.权利要求1至22中的任一项所述的方法，所述方法还包括：犁耕所述改性细尾矿以将所述改性细尾矿铺展在所述沉积池上。

24.权利要求23所述的方法，其中进行所述犁耕以形成基本上均匀厚度的沉积物。

25.权利要求23或24所述的方法，其中所述犁耕通过提供犁耕设备进行，所述犁耕设备包括横梁和移置工具，所述横梁延伸通过所述沉积池沉积物较高处，所述移置工具用于将所述横梁向沉积物较低处移置，以改变一部分的改性细尾矿的位置。

26.权利要求25所述的方法，其中所述横梁包括面向移置方向的凹面。

27.权利要求25或26所述的方法，其中操作所述犁耕设备以提供单一的犁耕扫掠。

28.权利要求1至27中的任一项所述的方法，所述方法还包括：使所述沉积物形成干燥的上硬壳，并且之后耙耕所述沉积物以破坏所述干燥的上硬壳。

29.权利要求28所述的方法，其中进行所述耙耕以翻转所述干燥的上硬壳。

30.权利要求28或29所述的方法，其中进行所述耙耕以在所述沉积物中建立排水犁沟。

31.权利要求28至30中的任一项所述的方法，其中当耙耕时所述上硬壳具有约1英寸至约4英寸的厚度。

32.权利要求28至31中的任一项所述的方法，其中所述耙耕通过以下方式进行：提供耙耕设备并将所述耙耕设备纵向移置，以使得所述排水犁沟在与所述倾斜的底部表面基本上相同的方向上纵向延伸。

33.权利要求28至32中的任一项所述的方法，其中所述耙耕设备是圆盘耙，所述圆盘耙包括多个一定尺寸的圆盘，所述尺寸使得所述圆盘穿透至所述干燥的上硬壳下面并进入至其下的潮湿区域中。

34.权利要求1至33中的任一项所述的方法，所述方法还包括：使所述沉积物维持原状，直到所述沉积物具有足以用于进行所述沉积物的湿挖掘的剪切强度；以及在第二干燥区域对其进行处理。

35.权利要求1至34中的任一项所述的方法，所述方法还包括：使所述沉积物在所述沉积池内维持原状并干燥至至少约75重量％固体。

36.权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

将絮凝剂引入至所述细尾矿中，以使所述絮凝剂溶液分散并且开始所述细尾矿的絮凝；

在沉积之前，对所述细尾矿进行絮凝调节，以使絮凝物形成并重排，并增加屈服剪切应力，从而产生絮凝的细尾矿；以及

对所述絮凝的细尾矿进行水释出调节，以刺激水的释出，同时避免所述絮凝物的过度剪切。

37.权利要求36所述的方法，其中在絮凝之前以管线内流形式提供所述油砂细尾矿，将包含所述絮凝剂的絮凝剂溶液连续地引入至所述管线内流中，并且在管线内也进行絮凝调节。

38.权利要求36或37所述的方法，其中所述水释出调节的至少一部分在管线内进行。

39.权利要求36或37所述的方法，其中所述水释出调节的至少一部分对所述沉积池内的所述沉积物进行。

40.权利要求36或37所述的方法，其中：

将所述絮凝剂经由管线内混合器引入至所述细尾矿中；

提供多个沉积池，每个沉积池与所述混合器经由相应的管线流体连接；

对于所述沉积池中的至少一个，所述相应的管线提供充分的管线内水释出调节以刺激水的释出，同时避免在沉积所述絮凝的细尾矿之前所述絮凝物的过度剪切；以及

对于所述沉积池中的至少另一个，相应的其它管线在沉积之前提供不充分的管线内水释出调节，并且因此所述水释出调节还包括：在相应的沉积池中机械剪切所述沉积物。

41.权利要求40所述的方法，其中机械剪切所述沉积物包括犁耕所述絮凝的细尾矿，从而将所述改性细尾矿铺展在所述沉积池上并提供水释出调节。

42.一种用于干燥油砂细尾矿的方法，所述方法包括：

提供沉积池，所述沉积池包括：

头部区；

趾部区，所述趾部区与所述头部区隔开；以及

倾斜的底部表面，所述倾斜的底部表面从所述头部区延伸至所述趾部区，以使得所述趾部区位于低于所述头部区的高度；

在所述沉积池的头部区沉积絮凝的细尾矿，以形成经过积累并在所述倾斜的底部表面向下移动的沉积物，所述沉积物形成积累区域和较低区域；以及

当沉积物潮湿时犁耕所述沉积物以将所述改性细尾矿从所述积累区域向所述较低区域铺展，以确保水释出调节，同时避免过度剪切，并且保持所述絮凝的细尾矿的足够的剪切强度以使其维持原状。

43.权利要求42所述的方法，其中所述犁耕通过提供犁耕设备进行，所述犁耕设备包括横梁和移置工具，所述横梁在所述积累区域延伸穿越所述沉积池，所述移置工具用于将所述横梁向所述较低区域移置，从而使絮凝的细尾矿与所述横梁，以改变所述絮凝的细尾矿的位置。

44.权利要求43所述的方法，其中所述横梁包括面向所述移置方向的凹面。

45.权利要求43或44所述的方法，其中操作所述犁耕设备以提供从所述积累区域至所述较低区域的单次犁耕扫掠。

46.权利要求42至45中的任一项所述的方法，其中进行所述犁耕以形成从所述头部区至所述趾部区的基本上均匀厚度的沉积物。

47.权利要求42至46中的任一项所述的方法，其中所述絮凝的细尾矿是在管线中生产的，并且在沉积之前在所述管线内包含一部分的释出水。

48.权利要求42至47中的任一项所述的方法，所述方法还包括：在所述犁耕之后，允许所述沉积物部分干燥以形成干燥的上硬壳，并且之后耙耕所述沉积物以破坏所述干燥的上硬壳。

49.权利要求42所述的方法，所述方法还包括：

将絮凝剂引入至所述细尾矿中，以使所述絮凝剂溶液分散并且开始所述细尾矿的絮凝；

在沉积之前，对所述细尾矿进行絮凝调节，以使絮凝物形成并重排，并增加屈服剪切应力，从而产生絮凝的细尾矿；以及

对所述絮凝的细尾矿部分地在管线中进行水释出调节，以刺激水的释出，同时避免所述絮凝物的过度剪切。

50.权利要求49所述的方法，其中作为管线内流提供所述油砂细尾矿，将包含所述絮凝剂的所述絮凝剂溶液连续地引入至所述管线内流中，并且所述絮凝调节在管线内进行。

51.权利要求49或50所述的方法，其中：

将所述絮凝剂在管线内混合器处引入至所述细尾矿中；

提供多个沉积池，每个沉积池与所述混合器经由相应的管线流体连接；

对于所述沉积池中的至少一个，所述相应的管线在沉积所述絮凝的细尾矿之前提供充分的管线内水释出调节，以刺激水的释出，同时避免所述絮凝物的过度剪切；以及

对于所述沉积池中的至少另一个，相应的其它管线在沉积之前提供不充分的管线内水释出调节，并且因此所述水释出调节还包括：犁耕以同时铺展并机械剪切所述的沉积池内的所述沉积物。

52.权利要求51所述的方法，其中在每个沉积池中选择性地进行所述犁耕以对每个相应的沉积物提供充分的水释出调节。

53.一种用于干燥油砂细尾矿的方法，所述方法包括：

将包含絮凝的细尾矿的化学改性的细尾矿沉积至沉积池中，以便形成维持原状的沉积物；

使所述维持原状的沉积物部分脱水并干燥以形成干燥的上硬壳；

耙耕所述维持原状的沉积物以破坏所述干燥的上硬壳，暴露其下的潮湿区域，并且在所述维持原状的沉积物中建立犁沟。

54.权利要求53所述的方法，其中所述上硬壳具有约1英寸至约4英寸的厚度。

55.权利要求53或54所述的方法，其中通过所述耙耕建立的所述犁沟是用于来自所述潮湿区域的水释出和降水排水的排水犁沟。

56.权利要求55所述的方法，其中所述沉积池包括：

头部区，在所述头部区处沉积所述改性的细尾矿；

趾部区，所述趾部区与所述头部区隔开一定长度；以及

倾斜的底部表面，所述倾斜的底部表面从所述头部区延伸至所述趾部区，以使得所述趾部区位于低于所述头部区的高度。

57.权利要求56所述的方法，其中所述排水犁沟在与所述倾斜的底部表面基本上相同的方向纵向延伸。

58.权利要求57所述的方法，其中通过提供耙耕设备进行所述耙耕，并且从所述沉积池的头至趾纵向移置所述耙耕设备，以使得所述排水犁沟在与所述倾斜的底部表面基本上相同的方向上延伸。

59.权利要求53至58中的任一项所述的方法，其中所述耙耕设备是圆盘耙，所述圆盘耙包括多个一定尺寸的圆盘，所述尺寸使得所述圆盘穿透至所述干燥的上硬壳下方并进入至其下的潮湿区域中。

60.权利要求53至59中的任一项所述的方法，其中所述改性细尾矿是在管线中产生的，并且在沉积之前在所述管线内包含絮凝的细尾矿和一部分的释出水。

61.权利要求53至60中的任一项所述的方法，所述方法还包括：在耙耕之前，当沉积物潮湿时犁耕所述沉积物以将所述改性细尾矿从积聚区域向较低区域铺展，同时保持所述改性细尾矿的足够的剪切强度以使其维持原状。

62.权利要求1至61中的任一项所述的方法，所述方法与在本文中进一步描述、说明或定义的相同。

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