CN113307344A - 含水流出物的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种絮凝配制剂。本发明还涉及处理呈包含固体颗粒的含水流出物形式的矿山尾矿。利用本发明的方法，可以从包含固体颗粒的含水流出物中分离全部或部分的水。

Description

含水流出物的处理方法
技术领域
本发明涉及一种絮凝配制剂。本发明还涉及处理呈包含固体颗粒的含水流出物形式的矿山尾矿。利用本发明的方法，可以从包含固体颗粒的含水流出物中分离全部或部分的水。
背景技术
许多采矿提取工艺产生呈包含固体颗粒的含水流出物形式的尾矿。例如，由沥青砂或油砂生产烃产生这样的矿山尾矿。因此尾矿的管理对于采矿工业来说是一个挑战，特别是自从开始从油砂的提取作业以来。因此作业者的职责在于确定安全且有效地除去这些副产物的方式。由于大规模的油砂生产，所述挑战是更大的。
通常，采矿作业产生这样的尾矿或废料，特别是当提取矿石以生产煤、金刚石、磷酸盐或不同的金属如铝、铂、铁、金、铜、银等时。这样的废料也可以由矿石转化产生或由工业过程或洗涤过程产生。
矿山尾矿可以呈现不同的形式，特别是浆料的形式。通常，它们是固体颗粒在水中的悬浮液。
通常，来自油砂的矿山尾矿因此由水、粘土、砂和得自该提取工艺的残留烃组成。
直到现在的常规工业实践是将尾矿泵送到大型沉降池中。重质材料(主要是砂)沉积在底部，而水上升到表面并且可以再循环。中间层(称作成熟细尾矿(MFT))通常由70％水和30％细粘土颗粒组成。放置到自然界，成熟细尾矿的层可能需要几个世纪来凝固。采矿作业的持续发展必然产生数目越来越多的尺寸不断增大的沉降池。
通过油砂的物理或化学处理工艺产生的矿物浆料因此以半液体形式储存在开放通风的盆地、池塘、拦水坝或回填区中。这些大体积的储存浆料因此产生真实的危险，特别是在溃坝的事件中。
特别是由于技术、环境或法规的要求，今后有必要找到一种手段来加速或改进熟化细尾矿在坚固储存区域中的转化效率，该储存区域可以随后被恢复原状。采矿作业后的土壤修复已经因环境法规而变成强制性的。加速处理矿山尾矿也是必需的，特别是通过增加其沉积速率以有效再循环水和减少这些尾矿的体积来进行。
通常，分离和再循环采矿含水流出物中所含水的全部或部分是采矿作业的基本目标。因此，包含固体颗粒的含水流出物的处理方法的基本目的在于改进水分离的产率，特别是为了再循环所分离的水和允许容易地处置最终废料。更高的净水释放(NWR)是包含固体颗粒的含水流出物的处理方法的一个主要目标。
物理处理这些矿山尾矿的方法是已知的，例如离心、过滤、电泳和电凝聚。
另外，化学方法正在兴起。例如包括添加化学产品如硅酸钠、有机絮凝剂、无机凝结剂、氧化剂、还原剂或二氧化碳的方法是已知的。使用合成的或天然的聚合物作为凝聚剂或絮凝剂来将固体与液体分离也是已知的。
天然表面活性剂如环烷酸广泛包含在得自油砂提取的工艺水中。注意“零废物”政策，工艺水不能排放入环境中，并且进行持续回收和再用于沥青提取工艺(Xue等，Sci.Total Environ.2018，第627卷，916-933)。由于这个原因，工艺水中环烷酸的浓度在过去40年中持续增加(Chongchong等，Fuel 2019，第253卷，1229-1246)，达到了估算为40-120mg/L的浓度(Al Jibouri等，J.Process Control.2018，第66卷，1-11)并且引起工艺水容易起泡，并且使得在工业规模上的絮凝剂溶解复杂化。
发明内容
要解决的问题是在研磨步骤时润滑聚合物以及防止在聚合物溶解时存在泡沫，该聚合物呈粉末形式。
在第一方面，本发明涉及一种絮凝配制剂，其包含:
-至少一种絮凝剂，所述絮凝剂是由至少一种非离子单体和至少一种阴离子单体制备的共聚物；
-至少一种选自脂肪酸酯的表面活性剂；
-至少一种式(I)的另外的化合物:
Figure BDA0002953398560000031
其中:
R1是氢原子或具有X个碳原子的饱和或不饱和、线性、支化、芳族或环状碳基团，X为3-20；
R2是具有Y个碳原子的饱和或不饱和、线性、支化、芳族或环状碳基团，Y为3-20；
并且X+Y＝6-30个碳原子。
许多化合物可以用作本发明方法的絮凝剂。特别地，它是由至少一种非离子单体和至少一种阴离子单体制备的共聚物。任选地，该共聚物还由至少一种阳离子单体和/或至少一种疏水性质的单体制备。
能够用于本发明的一种或多种非离子单体可以特别地选自水溶性乙烯基单体。属于该类的优选单体例如是：丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺；N-异丙基丙烯酰胺；N,N-二甲基丙烯酰胺；N,N二乙基丙烯酰胺；N-羟甲基丙烯酰胺；N-乙烯基甲酰胺；N-乙烯基乙酰胺；N-乙烯基吡啶；N-乙烯基吡咯烷酮；丙烯酰吗啉(ACMO)，甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸甘油酯和双丙酮丙烯酰胺。一种优选的非离子单体是丙烯酰胺。
该一种或多种非离子单体优选以相对于单体的总摩尔数为50-90mol％、更优选30-45mol％的量使用。在本发明中，特别优选的共聚物是由丙烯酰胺制备的共聚物。
在本发明中，特别优选的絮凝剂是由丙烯酰胺制备的共聚物。
能够用于本发明的该一种或多种阴离子单体可以选自包含至少一个羧酸官能团的单体；包含至少一个羧酸官能团的单体盐；包含至少一个磺酸官能团的单体；包含至少一个膦酸官能团的单体；包含至少一个膦酸官能团的单体盐。
该一种或多种阴离子单体优选以相对于单体的总摩尔数为10-70mol％、优选20-55mol％的量使用。
作为选择来制备本发明絮凝剂的阴离子单体的实例，可以提及丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、乙烯基磺酸、乙烯基膦酸、烯丙基磺酸、烯丙基膦酸、苯乙烯磺酸和相应的水溶性盐。这些阴离子单体的水溶性盐典型地是碱金属、碱土金属和铵的盐。特别优选的阴离子单体是丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸及其相应的盐。
任选地，该絮凝剂是还由至少一种阳离子单体制备的共聚物。
能够用于本发明的该一种或多种阳离子单体可以选自二烯丙基二烷基铵盐；丙烯酸二烷基氨基烷基酯的酸化或季铵化的盐；甲基丙烯酸二烷基氨基烷基酯的酸化或季铵化的盐；二烷基-氨基烷基丙烯酰胺的酸化或季铵化的盐以及二烷基-氨基烷基甲基丙烯酰胺的酸化或季铵化的盐。
该一种或多种阳离子单体优选以相对于单体的总摩尔数为0.01-10mol％、优选0.1-4mol％的量使用。
作为选择来制备本发明絮凝剂的阳离子单体的实例，可以提及二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)，丙烯酸二烷基氨基乙酯(ADAME)，甲基丙烯酸二烷基氨基乙酯(MADAME)，丙烯酰胺基-丙基三甲基氯化铵(APTAC)，甲基丙烯酰胺基-丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)。
酸化的盐可以特别地经由质子化获得。季铵化的盐可以通过与苄基氯、甲基氯(MeCl)、芳基、烷基氯化物或硫酸二烷基酯如硫酸二甲酯反应来获得。
任选地，该絮凝剂是还由至少一种疏水性质的单体制备的共聚物。
能够用于本发明的该一种或多种疏水性单体可以选自包含烷基、芳基烷基或乙氧基化链的丙烯酸酯；包含烷基、芳基烷基或乙氧基化链的甲基丙烯酸酯；包含烷基、芳基烷基或二烷基链的丙烯酰胺的衍生物；包含烷基、芳基烷基或二烷基链的甲基丙烯酰胺的衍生物。当使用疏水性质的单体来制备该絮凝剂时，其量相对于单体的总数可以是0.001-3mol％。
优选地，本发明的共聚物由至少一种非离子单体和至少一种阴离子单体制备，例如以70％的至少一种非离子单体和30％的至少一种阴离子单体的摩尔比进行。
还优选地，该絮凝剂的分子量是3-40百万g/mol。类似地，该絮凝剂的分子量可以是5-30百万g/mol。
分子量意指重均分子量(Mw)。分子量用标准方法如凝胶渗透色谱法(GPC)测定。例如平均分子量可以用常规校准技术、使用乙酸酯和下面的柱来测定:TSK PWXL(等级+G6000+G3000)。聚环氧乙烷和聚乙二醇标准物可以用于校准所述柱。
分子量通过(共)聚合物的特性粘度来测定。特性粘度可以用本领域技术人员已知的方法测量，并且可以由将减少的粘度值(Y轴)相对浓度(X轴)绘制的图上的不同浓度的(共)聚合物的减少的粘度值并且通过将该曲线外推到零浓度来计算。特性粘度值是在Y轴上给出，或使用最小平方法。则分子量可以使用Mark-Houwink等式来确定：
[η]＝K Mα
[η]表示通过测量溶液中粘度的方法来测定的(共)聚合物的特性粘度。
K表示经验常数。
M表示(共)聚合物的分子量。
α表示Mark-Houwink系数。
K和α取决于特定的(共)聚合物-溶剂体系。
用于本发明方法中的作为絮凝剂的(共)聚合物可以是不同形式的(共)聚合物。特别地，它们可以是支化(共)聚合物，优选在用于其制备的单体的聚合时支化的聚合物。在聚合时，可以使用支化剂或交联剂，和任选的多官能转移剂。作为支化剂或交联剂，可以提及选自下面的化合物：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，丙烯酸乙烯基氧乙基酯，甲基丙烯酸乙烯基氧乙基酯，三烯丙基胺，乙二醛，缩水甘油醚类型的化合物如乙二醇二缩水甘油醚，包含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。该支化剂或交联剂的用量通常相对于单体的用量小于4重量％。
该另外的化合物由至少一种式(I)的化合物组成:
Figure BDA0002953398560000061
其中:
R1是氢原子或具有X个碳原子的饱和、不饱和、线性、支化、芳族或环状碳基团，X为3-20；
R2是具有Y个碳原子的饱和或不饱和、线性、支化、芳族或环状碳基团，Y为3-20；
并且X+Y＝6-30个碳原子。
“碳基团”意指仅包含碳原子和氢原子的基团链。
更优选地，X+Y是8-28，更优选10-26。
优选地，该另外的化合物包含至少2种不同的式(II)和(III)的化合物：
Figure BDA0002953398560000062
其中m和m’相同或不同，并且各自是3-9，优选4-8。
Figure BDA0002953398560000071
其中n是5-8，优选6-7。
表面活性剂选自脂肪酸酯。表面活性剂可以选自脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、脱水山梨糖醇单月桂酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、脱水山梨糖醇三油酸酯或其混合物。优选地，表面活性剂是脱水山梨糖醇单月桂酸酯。
该另外的化合物/表面活性剂重量比是20:1到1:1，优选15:1到5:1，更优选6:1到12:1。
优选地，每100％的该组合物重量，该组合物包含：
-0.01-10重量％、优选0.1-5重量％的另外的化合物。
-0.01-10重量％、优选0.1-5重量％的表面活性剂。
-80-99.98重量％、优选90-99.8重量％的絮凝剂。
在另一方面，本发明涉及一种絮凝配制剂的制备方法，其包括以下步骤：
-制备包含至少一种阴离子单体和至少一种非离子单体的含水相；
-凝胶聚合该含水相的单体；
-获得凝胶形式的共聚物；
-将所获得的凝胶在至少一种另外的化合物和至少一种表面活性剂的存在下研磨。
凝胶聚合是本领域技术人员公知的一种聚合技术，由此水溶性单体在含水介质中聚合以获得凝胶，然后通常将该凝胶切碎或切细并且干燥以获得粉末聚合物。
凝胶以常规方式转化成粉末，例如通过将凝胶物质切割成片和/或将凝胶物质挤出通过粗开口，任选地在挤出之前或之后切割凝胶，和然后如常规那样干燥凝胶片，如通过加热进行。
如前所示，絮凝剂的制备通过凝胶聚合来获得。也可以将所形成的聚合物进行后水解或共水解。优选地，聚合是经由凝聚路线的自由基聚合。自由基聚合可以包括通过借助于UV、偶氮、氧化还原或热引发剂产生的自由基的聚合以及受控自由基聚合(CRP)或基质聚合技术。
所用的聚合引发剂可以是在聚合条件下分解成自由基的所有化合物，例如：有机过氧化物、氢过氧化物、过氧化氢、过硫酸盐、偶氮化合物和氧化还原催化剂。使用水溶性引发剂是优选的。在一些情况中，有利地是使用各种聚合引发剂的混合物，例如氧化还原催化剂和偶氮化合物的混合物。
合适的有机过氧化物和氢过氧化物例如是过氧化二硫酸钠或钾，过氧化乙酰基丙酮，过氧化甲乙酮，叔丁基氢过氧化物，氢过氧化异丙苯，过氧化新戊酸叔戊酯，过氧化新戊酸叔丁酯，过氧化新己酸叔丁酯，过氧化丁基丁酸叔丁酯，己酸乙酯，过氧化异壬酸叔丁酯，过氧化马来酸叔丁酯，过氧化苯甲酸叔丁酯，过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯和过氧化新癸酸叔戊酯。
合适的过硫酸盐可以选自碱金属的过硫酸盐如过硫酸钠。
合适的偶氮引发剂有利地是水溶性的，并且选自以下列表：2,2’-偶氮二-(2-脒基丙烷)二盐酸化物，2,2’-偶氮二(N,N’-二亚甲基异丁脒)二盐酸化物，2-(偶氮(1-氰基-1-甲基乙基))-2-甲基丙腈，2,2’-偶氮二[2-(2’-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸化物和4,4’-偶氮二(4-氰基戊酸)。所述聚合引发剂以通常量使用，例如以相对于待聚合的单体为0.001-2重量％、优选0.01-1重量％的量使用。
作为氧化组分，氧化还原催化剂含有前述化合物的至少之一，和作为还原剂例如是抗坏血酸、葡萄糖、山梨糖、亚硫酸氢盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、连二亚硫酸盐、焦亚硫酸盐或碱金属、金属盐如呈铁(II)离子或银离子或羟甲基次硫酸钠的形式。所用的氧化还原催化剂的还原组分优选是莫尔(Mohr)盐(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O。基于聚合用单体的量，使用5×10-6mol％至1mol％的氧化还原催化剂体系的还原组分和5×10-5mol％至2mol％的氧化还原催化剂的氧化组分。代替该氧化还原催化剂的氧化组分，还可以使用一种或多种水溶性偶氮引发剂。
在本发明的方法中，游离单体相对于聚合进料的总重量浓度是10-60％、有利地是20-55％和进一步有利地是25-50％。
在本发明中，单体和不同的聚合添加剂例如在搅拌下的容器中溶解在含水介质中以进行聚合。将该溶液(也称作聚合进料)调节到-20℃到50℃的引发温度。有利地，将这个引发温度调节到-5℃到30℃和进一步有利地是0-20℃。
在反应完成时，得自聚合的产物是水凝胶，该水凝胶是如此粘以至于它是自支撑的(例如当放置于平坦表面上时，边长为2.5cm的凝胶立方体基本上保持其形状)。所获得的凝胶是粘弹性凝胶。
要注意的是当反应在反应器中进行时，为了促进反应后凝胶的释放，反应器有利地是朝上的圆锥管形状(面向下的锥形)，以通过将惰性气体或空气的压力施加到凝胶表面上来向下释放凝胶，或呈绕轴旋转的反应器形式，以通过倾斜反应器来卸载凝胶物质。
所获得的聚合物在使用前可以预先加入至水或另一溶剂中。它还可以以粉末形式使用。
单体的水溶性指的是其在常规凝胶聚合条件下溶解在水中的能力。
该另外的化合物和表面活性剂是分别或同时加入的。它们可以在聚合之前和/或期间和/或之后加入。优选地，该另外的化合物和表面活性剂在聚合后和研磨步骤之前加入。
在另一方面，本发明提供一种包含固体颗粒的含水流出物的处理方法，其包括将该絮凝配制剂加入至该含水流出物中。
在本发明中，该流出物有利地是采矿提取流出物，优选来自采矿沥青砂或油砂提取。除了固体颗粒之外，该流出物还包含水。它可以含有砂、粘土和水，或砂、粘土、水和残留的沥青。
通常，本发明的含水流出物包含5-70重量％、优选20-50重量％、更优选30-40重量％的固体颗粒，特别是矿物颗粒。
利用本发明的方法处理的流出物可以包含不同的尾矿。这些尾矿可以是新尾矿或细尾矿。优选地，它是包含成熟细尾矿(MFT)的流出物，特别是包含粘土含量为5-70重量％的成熟细尾矿(MFT)的流出物。
通常，得自沥青砂的采矿作业并且用本发明的方法处理的含水流出物还可以包含残留沥青。该残留沥青以少量的、通常以小于5重量％的量包含在含水流出物中。
优选地，对于本发明的方法来说，絮凝剂以相对于含水流出物中所含的固体颗粒的量为10-10000ppm的重量量加入。从实践观点来说，它以每公吨包含在含水流出物中的固体颗粒为10-10000g的量加入。
附图说明
本发明不同的方面在以下实施例和附图中得以说明。
[图1]图1给出了不同的聚合物作为时间函数的泡沫水平。
[图2]图2给出了作为不同的聚合物的剂量函数的净水释放。
[图3]图3给出了作为不同的聚合物的剂量函数的滤出液的干提取。
[图4]图4给出了作为不同的聚合物的剂量函数的絮凝部分的干提取。
具体实施方式
实施例：
实施例1：制备本发明的包含ACM/丙烯酸钠共聚物的絮凝配制剂(X)。
在室温下向2000ml烧杯中装入555.5g去离子水、627.4g的丙烯酰胺的50％溶液、29.5g的尿素、136.3g的冰冷丙烯酸、151.3g的氢氧化钠的50重量％溶液，将它们混合在一起。
将该装料冷却到0-5℃之间，并且转移到绝热聚合反应器。进行30分钟的氮气鼓泡。
然后将1.05g的2,2’-偶氮二异丁腈和6.0ml的10g/l次磷酸钠溶液加入至反应器。通过连续加入1.2ml的5g/l叔丁基氢过氧化物溶液，随后加入1.8ml的5g/l莫尔盐溶液来引发反应。
几分钟之后，关闭氮气进料和封闭反应器。聚合反应进行5小时，达到90℃的最终温度。将所获得的凝胶在含有比率为9:1的另外的化合物(Vammar D10)和表面活性剂(脱水山梨糖醇单月桂酸酯)的组合物A存在下切碎。
每100g在切碎机中称重的凝胶，加入0.39g的组合物A(对应于相对于干聚合物为1重量％的Vammar D10的部分)。
将凝胶切碎成尺寸为1-6mm的颗粒。
然后将凝胶干燥和研磨以获得粉末形式的聚合物。
实施例2：制备包含ACM/丙烯酸钠共聚物的絮凝配制剂(对比实施例F1)。
应用与实施例1所述相同的操作模式，不同之处在于在研磨组合物中，将VammarD10替代为相同比率的l’Exxsol D120。
每100g在切碎机中称重的凝胶，加入0.39g的该组合物(对应于相对于干聚合物为1重量％的Exxsol D120的部分)。
实施例3：制备包含ACM/丙烯酸钠共聚物的絮凝配制剂(对比实施例F2)。
应用与实施例1所述相同的操作模式，不同之处在于在研磨组合物中，将VammarD10替代为相同比率的Radiasurf 7443。
每100g在切碎机中称重的凝胶，加入0.39g的组合物(对应于相对于干聚合物为1％的Radiasurf 7443的部分)。
不同配制剂的方案和测试
生产用水
所用的生产用水得自使用Clark热水提取工艺、利用氢氧化钠的沥青回收。已知该工艺产生能够促进沥青从矿物表面脱离由此增加回收水平的天然表面活性剂。
在所用的生产用水中，我们测量了80μ当量/L负电胶体的含量，其对应于存在残留的阴离子表面活性剂如当回收沥青时产生的环烷酸。
起泡测试
将1.5g所获得的聚合物粉末溶解在300g生产用水中以制备0.5重量％的聚合物溶液。在完全溶解后，将聚合物溶液倾倒到起泡室中。起泡室包含具有厘米刻度的塑料圆筒。将连接到空气入口的一片烧结的多孔石头放置在起泡室的底部。在运行中与空气流同时设定计时器。在1分钟内，每10秒测量泡沫水平，然后是每30秒，直到测试结束(5分钟)。要注意的是3cm对应于在打开空气流之前，圆筒中聚合物溶液的水平。
图1中给出的结果显示单独使用生产用水产生更多泡沫和在90秒后达到了12cm的稳定泡沫水平。可以看出配制剂F1和F2导致丰富的泡沫，因为在150-200秒后达到了22-25cm的泡沫水平。配制剂X允许泡沫水平显著降低到仅12cm，其对应于单独的生产用水所达到的水平。
絮凝的浆料的排出测试
使用由Suncor开发的“4英寸容器”程序(IOSTC-International Oil SandsTailings Conference-2018，第81-92页，Edmonton，AB–2018年12月9-12日)来评价絮凝剂的技术性能。对于每个测试，将400g流出物倾倒到直径4英寸(即约10cm)的容器中。在200rpm的恒定搅拌下将期望量的配制剂注入其中，直到介质表现为视觉上更稠。此时，将搅拌降低到50rpm并且当观察到水释放时停止。将同样的混合顺序用于每个测试:在200rpm下进行30秒，随后在50rpm下进行30秒。
将絮凝的流出物倾倒通过1mm筛网，流出物在筛网上排出24h，以测量净水释放(NWR)、滤出液干提取(FDE)和絮凝部分干提取(FPDE)。
NWR＝净水释放。这对应于在絮凝测试期间回收的总水量减去当在悬浮液中引入聚合物水溶液和分散剂溶液时过度加入的水量。
如预期的，配制剂F1和F2在24h后产生相同的NWR、FDE和FPDE值。配制剂X也产生类似结果，而没有影响絮凝工艺(图2)。在1000-1200克/干公吨的范围内的最佳用量产生：
约24-26％的24h NWR；
约1.8-2％的24h FDE；
约40-44％的24h FPDE。

Claims (13)

1.一种絮凝配制剂，其包含：
-至少一种絮凝剂，该絮凝剂是由至少一种非离子单体和至少一种阴离子单体制备的共聚物；
-至少一种选自脂肪酸酯的表面活性剂；
-至少一种具有式(I)的另外的化合物：
Figure FDA0002953398550000011
其中：
R1是氢原子或具有X个碳原子的饱和或不饱和、线性、支化、芳族或环状碳基团，X为3-20；
R2是具有Y个碳原子的饱和或不饱和、线性、支化、芳族或环状碳基团，Y为3-20；
并且X+Y＝6-30个碳原子。
2.根据权利要求1所述的配制剂，其特征在于该非离子单体选自丙烯酰胺；甲基丙烯酰胺；N-异丙基丙烯酰胺；N,N-二甲基丙烯酰胺；N,N二乙基丙烯酰胺；N-羟甲基丙烯酰胺；N-乙烯基甲酰胺；N-乙烯基乙酰胺；N-乙烯基吡啶；N-乙烯基吡咯烷酮；丙烯酰吗啉(ACMO)；甲基丙烯酸缩水甘油酯；甲基丙烯酸甘油酯和双丙酮丙烯酰胺。
3.权利要求1或2之一所述的配制剂，其特征在于该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-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、乙烯基磺酸、乙烯基膦酸、烯丙基磺酸、烯丙基膦酸、苯乙烯磺酸和相应的水溶性盐。
4.根据权利要求1或2之一所述的配制剂，其特征在于该共聚物具有3-40百万g/mol的分子量。
5.根据权利要求1或2之一所述的配制剂，其特征在于该表面活性剂选自下面的脂肪酸酯：脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、脱水山梨糖醇单月桂酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、脱水山梨糖醇三油酸酯或其混合物。
6.根据权利要求1或2之一所述的配制剂，其特征在于在该另外的化合物中，X+Y是8-28，更优选10-26。
7.根据权利要求1或2之一所述的配制剂，其特征在于该另外的化合物包含至少2种不同的式(II)和(III)的化合物：
Figure FDA0002953398550000021
其中m和m’相同或不同，并且各自是3-9、优选4-8，并且
Figure FDA0002953398550000022
其中n是5-8，优选6-7。
8.根据权利要求1或2之一所述的配制剂，其特征在于该另外的化合物/表面活性剂之比为20:1到1:1、优选15:1到5:1、更优选6:1到12:1。
9.根据权利要求1或2之一所述的配制剂，其特征在于该另外的化合物的量相对于该干燥絮凝剂为0.1-10重量％、优选0.5-5重量％。
10.一种制备根据权利要求1或2之一所述的絮凝配制剂的方法，其包括以下步骤：
-制备包含至少一种阴离子单体和至少一种非离子单体的含水相；
-凝胶聚合该含水相的单体；
-获得凝胶形式的共聚物；
-将所获得的凝胶在至少一种另外的化合物和至少一种表面活性剂的存在下研磨。
11.一种包含固体颗粒的含水流出物的处理方法，其包括将根据权利要求1或2之一所述的絮凝配制剂加入至该含水流出物中。
12.根据权利要求11所述的含水流出物的处理方法，其特征在于该含水流出物是来自采矿沥青砂或油砂提取的流出物。
13.根据权利要求1或2之一所述的配制剂用于处理包含固体颗粒的含水流出物的用途。
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US4176107A (en) * 1978-01-20 1979-11-27 Buckman Laboratories, Inc. Water-soluble dispersions of high molecular water-soluble polymers containing a surfactant and a water-soluble organic carrier which is a hydroxy compound containing repeating alkylene oxide units
US10773977B2 (en) * 2018-06-01 2020-09-15 Kemira Oyj Method and treatment system for treating mineral or oil sands tailings
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