JPS625679B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 タールサンド（これは油砂及び歴青砂としても
知られている）は、濃い粘性の石油が含浸してい
る砂状鉱床である。タールサンドは世界中で発見
されており、しばしば普通の石油と地理的に同じ
場所で発見されている。最大の鉱床でそして現在
商業的重要性を有する唯一のものは、カナダのア
ルバータ州の北東部のアサバスカ地方にある。こ
の鉱床は推定7000億ないし１兆バレルのビチユー
メンを含有していると信じられている。比較して
みると、7000億バレルとはその60％が中近東で発
見されている普通の石油の世界中の埋蔵量とほぼ
同等である。アサバスカ鉱床の多くは現在の技術
では商業的規模で経済的に利用できないが、それ
でも相当な部分がかなり容易に採鉱できて合成原
油に処理できる様な表面もしくは表面に非常に近
いところにある。そしてこの工程はアルバータの
フオート・マツクマレイ近くのグレート・カナデ
イアン・オイル・サンズ（GCOSと略称するが現
在はサンコール・インコーポレーテツド
（Suncor Inc.）の油砂部門）及びシンクルード
（Syncrude）により非常に大規模に商業的に行な
われている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application Tar sands (also known as oil sands and bituminous sands) are sandy deposits impregnated with thick, viscous petroleum. Tar sands are found all over the world, often in the same geographic locations as regular oil. The largest deposit, and the only one currently of commercial importance, is in the Athabasca region of northeastern Alberta, Canada. This deposit is believed to contain an estimated 700 billion to 1 trillion barrels of bitumen. By comparison, 700 billion barrels is roughly equivalent to the world's reserves of conventional oil, 60% of which is found in the Middle East. Although many of the Athabasca deposits are not economically exploitable on a commercial scale with current technology, a significant portion is still at or very close to the surface where they can be fairly easily mined and processed into synthetic crude oil. This process has been greatly expanded by Great Canadian Oil Sands (abbreviated as GCOS, now the oil sands division of Suncor Inc.) and Syncrude near Fort Matsummarley in Alberta. It is carried out commercially on a large scale.

アサバスカ・タールサンドは、ビチユーメン、
鉱物及び水の三成分混合物である。ビチユーメン
はその抽出のためにタールサンドが採鉱され処理
されるところの価値ある成分である。ビチユーメ
ンの含有量は一定しておらず、平均すると鉱床の
12重量％であるが、０〜18重量％の範囲である。
水は典型的には混合物の３〜６重量％であり、そ
して一般的にビチユーメン含有量が減少するにつ
れて増加する。鉱物含有量は比較的一定してお
り、84〜86重量％の範囲である。 The Athabasca tar sands are
It is a ternary mixture of minerals and water. Bitumen is a valuable component from which tar sands are mined and processed for its extraction. The content of bityumen is not constant; on average, the content of bityumen is
12% by weight, but ranges from 0 to 18% by weight.
Water is typically 3-6% by weight of the mixture and generally increases as the bityumen content decreases. Mineral content is relatively constant, ranging from 84 to 86% by weight.

タールサンドからビチユーメンを分離する幾つ
かの基本的抽出方法が何年も前から知られている
が、「熱水」処理が現在商業的価値を有する唯一
の方法により使用されている。タールサイドから
のビチユーメンの主要抽出を達成するための熱水
方法は、三つの主要工程階からなつている（第四
段階である最終的抽出は、下流処理から回収され
たビチユーメンを清浄化するために使用され
る）。状態調整と称せられている第一段階では、
タールサンドを水と混合し、そして開放蒸気で加
熱して、70〜85重量％の固体分のバルブを生成す
る。PHを8.0〜8.5の範囲に保つために必要に応じ
て水酸化ナトリウム又は他の試薬を加える。分離
と称せられている第二段階では、状態調整された
パルプを沈降が生じうるようにするためさらに希
釈する。砂寸法の鉱物の大部分が急速に沈降し、
そしてそれは砂テイリング（尾鉱）として取り出
される。ビチユーメンのほとんどは急速に浮上し
（上部に落ちつき）泡沫として知られている凝集
物質を生成し、これは沈降容器の上澄みをとるこ
とにより回収される。ミドリングドラツグ（片刃
引きずり）流と称されている第三の流れを沈降容
器から取り出して第三の処理段階であるスキヤベ
ージングにかけ、懸濁されたビチユーメンの回収
率を増大させることが出来る。 Although several basic extraction methods for separating bityumen from tar sands have been known for many years, "hydrothermal" processing is currently used by the only method of commercial value. The hydrothermal method for achieving the primary extraction of bityumen from tarside consists of three main process steps (the fourth stage, the final extraction, is used to clean the bityumen recovered from downstream processing). ). In the first stage, called conditioning,
Tar sands are mixed with water and heated with open steam to produce bulbs with a solids content of 70-85% by weight. Add sodium hydroxide or other reagents as needed to keep the PH in the 8.0-8.5 range. In the second stage, called separation, the conditioned pulp is further diluted so that sedimentation can occur. Most of the sand-sized minerals settle rapidly;
It is then extracted as sand tailings. Most of the bityumen rises rapidly (settles to the top) and produces a flocculent material known as foam, which is recovered by skimming the settling vessel. A third stream, referred to as a middle drag stream, can be removed from the settling vessel and subjected to a third processing step, scavenging, to increase recovery of suspended bitumen. .

鉱物粒子寸法及び鉱物型態の分布は、熱水方法
の操作及びスラツジ蓄積にとつて特に重要であ
る。「砂」、「シルト（砂泥）」、「粘土」及び「微
粉」という語は、明細書中では鉱物の粒子寸法の
単純化した近似法として使用されており、ここで
砂は325メツシユスクリーンを通れないけい素質
物質であり、シルトは325メツシユを通るが２ミ
クロンより大きく、そして粘土は２ミクロンより
小さい物質であり、その寸法の幾らかのけい素質
物質も包含している。微粉はシルト及び粘土の両
者を包含するが、砂は除外する。これらの命名は
簡素化された近似であることに再び注目さるべき
である。タールサンドスラツジ中の粒子寸法及び
型の整然かつ詳細な議論は、ザ・ジヤーナル・オ
ブ・カナデイアン・ペトロリウム・テクノロジ
イ、17巻、４号（1978年10月〜12月）中にあるヨ
ング（Yong）及びセチ（Sethi）による「タール
サンドスラツジ安定性の鉱物粒子相互作用調節」
という題の論文を参照できる。 Mineral particle size and mineral type distribution are particularly important for hydrothermal process operation and sludge accumulation. The terms "sand", "silt", "clay" and "fine" are used in the specification as simplified approximations of mineral particle size, where sand is 325 mesh. Siliceous materials that cannot pass through a screen, silts that pass through a 325 mesh but larger than 2 microns, and clays that pass through a 325 mesh but smaller than 2 microns, also include some siliceous materials of that size. Fines include both silt and clay, but exclude sand. It should again be noted that these nomenclatures are simplified approximations. A well-organized and detailed discussion of particle size and type in tar sands sludge can be found in Jong (1996), The Journal of Canadian Petroleum Technology, Volume 17, No. 4 (October-December 1978). “Mineral particle interaction regulation of tar sands sludge stability” by Yong and Sethi
You can refer to the paper titled.

前記の如く、ビチユーメンを回収するためのタ
ールサンドの状態調整は、タールサンド／水仕込
み混合物を処理温度（180゜〜200〓〔82〜93
℃〕）に加熱し、パルプを物理的に混合して組成
及び稠度を均一にし、そして加えられた苛性又は
他の試薬を（化学反応により）消費することから
なつている。これらの条件下では、ビチユーメン
は個々の砂粒子から離され、そして砂粒子の寸法
と同程度の寸法の分離した小滴の形でパルプ中に
混合される。タールサンド仕込物中に当然存在す
る微粉、特に粘土の解こうを達成するのにも方法
の同じ条件が理想的であることがわかつた。解こ
う又は分散とは、天然に存在する粘土粒子の集塊
を破壊して個々の粒子のスラリーを生成すること
を意味する。従つて、状態調整中に、粘土粒子の
大部分はパルプ全体によく分散されそして混合さ
れる。 As mentioned above, the conditioning of tar sand for recovery of bityumen involves heating the tar sand/water charge mixture to a processing temperature (180° to 200°) [82 to 93° C.
°C]), physically mixing the pulp to homogenize its composition and consistency, and consuming (by chemical reaction) any added caustic or other reagents. Under these conditions, the bityumen is separated from the individual sand particles and mixed into the pulp in the form of discrete droplets with dimensions comparable to those of the sand particles. The same conditions of the process were found to be ideal for achieving defrosting of the fines, especially clay, naturally present in the tar sands feed. Thawing or dispersing means breaking up the naturally occurring agglomerates of clay particles to produce a slurry of individual particles. Therefore, during conditioning, most of the clay particles are well dispersed and mixed throughout the pulp.

従つて、当業者は、後の処理段階で効率よく回
収されるべきビチユーメン資源を製造する状態調
整工程が、テイリング（尾鉱）廃棄操作で取扱い
が最も難かしい粘土をも製造するものであること
を理解するであろう。 Therefore, those skilled in the art will appreciate that the conditioning process that produces a bitumen resource to be efficiently recovered in a later processing step also produces clays that are most difficult to handle in tailings disposal operations. will understand.

分離と称されている第二の処理段階は、分離が
状態調整段階中に生じるために、事実上ビチユー
メン回収段階である。状態調整されたタール砂パ
ルプは最初にふるいにかけられて、岩石並びにタ
ールサンド及び粘土の状態調整不能の塊を除去
し、そして不合格物質すなわち「ふるいより大き
い寸法のもの」は捨てられる。ふるいにかけられ
たパルプを次にさらに水で希釈して２種のセトリ
ング（沈降及び浮上による落付き）工程を促進す
る：本質的に鉱物を含まないビチユーメンの小球
は上方へ浮んで分離セルの表面に泡沫の凝集体を
生成し、そして同時に鉱物粒子、特に砂寸法の鉱
物、は下方へ沈降しそして分離セルの底部からテ
イリングとして除去される。これらの２種のセト
リング工程がその中で行なわれるような媒体はミ
ドリング（片刃：精鉱と尾鉱の間の鉱石成分の鉱
石中間生産物）と称せられる。ミドリングは主と
して微粉物質及びビチユーメン粒子が懸濁されて
いる水からなつている。 The second processing step, referred to as separation, is effectively a bitumen recovery step since separation occurs during the conditioning step. The conditioned tar sand pulp is first screened to remove rocks and unconditioned lumps of tar sand and clay, and reject material, ie, "larger than the screen" is discarded. The sieved pulp is then further diluted with water to facilitate a two-part settling process: the essentially mineral-free bityumen globules float upwards into the separation cell. A foam agglomerate forms on the surface, and at the same time mineral particles, especially sand-sized minerals, settle downwards and are removed as tailings from the bottom of the separation cell. The medium in which these two settling steps take place is called a midling (ore intermediate product of ore components between concentrate and tailings). The middling consists primarily of water in which finely divided materials and bitumen particles are suspended.

砂及びビチユーメン粒子の粒子寸法及び密度は
比較的一定している。セトリング（落付き）工程
に最も多く影響するパラメーターはミドリングの
粘度であり、そして粘度は微粉含有量と直接関係
している。特徴として、微粉含有量が微粉の組成
により違うところのある限界値以上に上昇するに
つれて、ミドリングの粘度は急速に高い値に達
し、セトリング工程を本質的に停止させる効果を
伴なう。この操作条件では、分離セルは「アツプ
セツト（だめになつた状態）」と称されている。
油はほとんど又は全く回収されず、そしてセルを
出る全ての流れは仕込とほぼ同じ組成を有する。
従つて、原料の微粉含有量が増すにつれて、ミド
リングの粘度を操作可能範囲内に保つために工程
中により多量の水を使用しなければならない。 The particle size and density of sand and bitumen particles are relatively constant. The parameter that most influences the settling process is the viscosity of the middling, and viscosity is directly related to the fines content. Characteristically, as the fines content rises above a certain limit, which varies depending on the composition of the fines, the viscosity of the middleing rapidly reaches a high value, with the effect of essentially stopping the settling process. Under these operating conditions, the separation cell is said to be "upset."
Little or no oil is recovered and all streams exiting the cell have approximately the same composition as the feed.
Therefore, as the fines content of the feedstock increases, more water must be used during the process to keep the viscosity of the middling within an operational range.

熱水方法の第三段階はスキヤベンジングであ
る。仕込の微粉含有量は、粘土／水の比により支
配されるミドリングの粘度を調節するための必要
性から、処理水の要求量を決める。分離セル物質
バランスを保つためにミドリングの引出流を取り
出すことが普通必要であり、そしてこのミドリン
グ流は追加量のビチユーメンの回収のためにスキ
ヤベンジングされうる。空気浮遊法が、このミド
リング流に効果的なスキヤベンジングの方法であ
る。 The third step in the hydrothermal process is scavenging. The fines content of the charge determines the process water requirement, as is the need to control the viscosity of the middling, which is governed by the clay/water ratio. It is usually necessary to remove the middleing draw stream to maintain separation cell material balance, and this middleing stream can be scavenged for recovery of additional amounts of bitumen. The air flotation method is an effective scavenging method for this middle flow.

最終的抽出又は泡沫清浄は典型的には遠心分離
により行なわれる。主抽出からの泡沫はナフサで
希釈され、そして希釈された泡沫を次に２段階遠
心分離にかける。この方法は本質的に純粋な希釈
されたビチユーメン抽生成物を与える。この段階
中に泡沫から除去された水及び鉱物は、処分しな
ければならない追加のテイリングを構成する。 Final extraction or foam cleaning is typically performed by centrifugation. The foam from the main extraction is diluted with naphtha, and the diluted foam is then subjected to two-stage centrifugation. This method provides an essentially pure diluted bitumen extract. The water and minerals removed from the foam during this stage constitute additional tailings that must be disposed of.

抽出処理の用語において、テイリングとは鉱石
から価値ある物質を抽出する過程で発生する廃棄
物質である。タールサンドの処理では、テイリン
グは全体のタールサンド鉱石体に処理水正味添加
量を加えたものから回収ビチユーメン生成物のみ
を引いたものである。タール砂テイリングは３種
類、すなわち(1)ふるいより大きい寸法のもの、(2)
砂テイリング（急速に沈降する部分）、及び(3)テ
イリング・スラツジ（ゆつくり沈降する部分）、
に分類できる。ふるいより大きい寸法のものは典
型的には、別個の流れとして集められそして取り
扱われる。 In extraction processing terminology, tailings are the waste materials generated during the process of extracting valuable materials from ore. In tar sands processing, tailings are the total tar sands ore body plus the net addition of treated water, minus only the recovered bitumen product. There are three types of tar sand tailings: (1) those with dimensions larger than the sieve; (2)
(3) tailing sludge (slowly settling parts);
It can be classified into Sizes larger than the sieve are typically collected and handled as a separate stream.

最近、カナダや米国やその他の国々における生
態学的意識（水準が高いという）観点から、ター
ルサンド操業並びに他の種々の鉱石取り扱い操業
での技術的興味はテイリングの廃棄間題に焦点が
向けられはじめている。タールサンドテイリング
の廃棄の概念ははつきりしたものである。１立方
メートルのタールサンドを採鉱する場合、１立方
メートルの穴が地中に残る。鉱石を処理してビチ
ユーメン部分を回収し、そして処理物質及び脈石
の両方を包含している残部がテイリングスを構成
しており、それらは価値がなく廃棄されなければ
ならない。タール砂処理において、主な処理物質
は水であり、そして脈石は大部分が砂であり、幾
分かのシルト及び粘土を伴なつている。物理的に
は、テイリング（大きすぎる寸法のもの以外）
は、固体部分（砂テイリング）及び多少とも流体
状の部分（スラツジ）からなつている。これらの
テイリングの最も満足のいく廃棄場所は、もちろ
ん地中に存在している１立方メートルの穴の中で
ある。しかしながら１立方メートルの鉱石からの
砂テイリングだけでもほぼ約１立方メートルを占
めるということがわかつたのである。スラツジの
量は、鉱石の質及び処理条件により変動するが、
平均して約0.3立方メートルである。テイリング
は明らかに地中のもとの穴の中にぴつたりとはは
まらないのである。 Recently, in view of ecological awareness in Canada, the United States, and other countries, technical interest in tar sands operations as well as various other ore handling operations has focused on tailings disposal issues. I'm starting. The concept of disposing of tar sand tailings is an obvious one. If one cubic meter of tar sands is mined, a one cubic meter hole is left in the ground. The ore is processed to recover the bitumen fraction, and the remainder, which includes both processed material and gangue, constitutes the tailings, which have no value and must be disposed of. In tar sand processing, the main treatment substance is water and the gangue is mostly sand, with some silt and clay. Physically, tailing (other than those with too large dimensions)
consists of a solid part (sand tailings) and a more or less fluid part (sludge). The most satisfactory disposal site for these tailings is, of course, in a one cubic meter hole located underground. However, it was found that the sand tailings from one cubic meter of ore alone accounted for approximately one cubic meter. The amount of sludge varies depending on the quality of the ore and processing conditions, but
On average, it is about 0.3 cubic meters. The tailing obviously does not fit snugly into the original hole in the ground.

タールサンドからビチユーメンを回収するため
の熱水方法を記載している今までの文献は、スラ
ツジの実質的蓄積が生じるという認識に関しては
ほとんどふれていない。アルバータのフオート・
マツクマレイ近くのグレート・カナデイアン・オ
イル・サンズ・プラントの設計につながる現場試
験装置運転の分析に基くと、スラツジの蓄積の存
在は予想されていた。この蓄積は「ポンド（池）
水問題」と称されるようになつた。フオート・マ
ツクマレイにおける開始時及び初期の商業的操業
中（1967〜1969）の観察はこの予想を確認するに
は不充分な正確さのものであつた。1969年以来、
商業的操業データは微粉物質及び水からなるスラ
ツジ層のGCOS社のテイリング廃棄区域における
蓄積を確認しており、この堆積物はたとえあつた
とても２〜３年後に非常にゆつくりと沈降しそし
て密になるにすぎない。多くの理由から、このス
ラツジ層は、色んな採鉱及び抽出処理に伴なうテ
イリング（尾鉱）・ポンド（池）に観られる同様
なスラツジ層と共通して特に重要な問題でありそ
して取り扱いが難かしいものである。 The literature to date describing hydrothermal methods for recovering bitumen from tar sands is silent on the recognition that substantial accumulation of sludge occurs. alberta foot
The presence of sludge accumulation was expected based on analysis of field test rig operations leading to the design of the Great Canadian Oil Sands plant near Matsukumaray. This accumulation is called a “pound” (pond).
It came to be known as the ``water problem''. Observations at Fort Matsukumaray at its inception and during early commercial operations (1967-1969) were of insufficient precision to confirm this prediction. Since 1969,
Commercial operational data confirms the accumulation of a sludge layer of fine material and water in the GCOS tailings disposal area, which settles very slowly and becomes dense even after only a few years. It just becomes. For a number of reasons, this sludge formation is of particular concern and difficult to handle, in common with similar sludge formations found in tailings and ponds associated with various mining and extraction processes. It's a strange thing.

GCOSプラントでは、堤防を造るためテイリン
グを水圧により廃棄場所に選び、中の流体プール
の囲いとして役立てる様造られた砂の堤防の上に
捨てる。堤防上では、砂は急速に沈降し、微粉、
水及び少量のビチユーメンからなるスラリーがポ
ンド（池）の内部に流入する。堤防は高い高さに
造られるから沈降した砂は機械的に圧縮され、堤
防を強化する。ポンド内部に流入するスラリーは
月ないし年の時間の尺度で沈降中に層を形成しは
じめる。 At the GCOS plant, the tailings are hydraulically selected for dumping and disposed of on top of a sand embankment constructed to serve as an enclosure for the fluid pool within. On the embankment, the sand settles rapidly and becomes fine powder,
A slurry consisting of water and a small amount of bityumen flows into the interior of the pond. Because the embankments are built to a high height, the settled sand is mechanically compacted and strengthens the embankments. Slurry entering the interior of the pond begins to form layers during settling on a time scale of months to years.

オーバボーデングはテイリングを砂堤防の上部
を越えて直接液体プール中に排出する操作であ
る。急速な及びゆつくりした沈降過程が起こる
が、それらの区別は堤防構築中のようにはつきり
しておらず、機械的圧縮は行なわれない。テイリ
ングの砂部分は急速に沈降して排出位置からポン
ド（池）内部に向つて伸びているゆるやかな傾斜
の浜を形成する。砂が沈降するにつれ、微粉及び
水はポンド（池）中で長期沈降を開始する。 Overboarding is the operation of draining tailings directly over the top of a sand embankment into a liquid pool. Rapid and slow settling processes occur, but the distinction between them is not as sharp as during embankment construction, and no mechanical compaction takes place. The sandy portion of the tailings settles rapidly to form a gently sloping beach extending from the discharge point into the interior of the pond. As the sand settles, the fines and water begin long-term settling in the pond.

テイリング・ポンドの非常に複雑な行動及び特
微は、例えば透明化された水、過渡的部分及びス
ラツジ／スライムの様な種々の帯域というような
単純な分類以上のことは最近になつてようやく理
解されるようになり始めたにすぎない。タールサ
ンドの処理用の熱水方法と一緒に用いられるテイ
リングポンドはかなり典型的なものであるため、
そのようなテイリングポンド中の層又は帯域の下
記の特徴は良好な一般例である。 Only recently has the highly complex behavior and characteristics of tailing ponds been understood beyond simple classifications such as clear water, transitional parts, and various zones such as sludge/slime. It has only just begun to be used. Tailing ponds are fairly typical for use with hydrothermal methods for tar sands treatment;
The following characteristics of layers or zones in such tailing ponds are good general examples.

微粉物質の水中希釈懸濁液を砂と一緒に含有し
ている熱水方法からのテイリングをテイリングポ
ンドに排出する。これらのテイリングの沈降によ
るスラツジの生成は主として分散された粘土鉱物
の存在のせいである。粘土鉱物が沈降する速度及
び生成するスラツジの特徴を決定する因子の多く
は、テイリング排出物内で決まる。これらには、
最初の粘土濃度（粘土／水の比）、種々の粘土鉱
物種の相対的割合、粒子寸法、粘土表面の状態及
び孔と水の化学が包含される。経験及び研究室に
よる分析が、これらの全ての因子がしばしばター
ルサンド仕込みの組成及び方法の条件により相当
変動することを示している。 Tailings from a hydrothermal process containing a dilute suspension of finely divided material in water along with sand are discharged to a tailing pond. The formation of sludge due to settling of these tailings is mainly due to the presence of dispersed clay minerals. Many of the factors that determine the rate at which clay minerals settle and the characteristics of the sludge produced are determined within the tailings discharge. These include:
These include initial clay concentration (clay/water ratio), relative proportions of various clay mineral species, particle size, clay surface conditions, and pore and water chemistry. Experience and laboratory analysis have shown that all of these factors often vary considerably depending on tar sands feed composition and process conditions.

典型的には、テイリングは浜辺に（直接に又は
堤防構造物から）排出され、そこで砂の大部分が
沈降する。流出物を連続的に流体プール又はポン
ド中に流入させ、同時に水をタールサンド抽出工
程への再循環に除去する。 Typically, the tailings are discharged onto the beach (directly or from embankment structures) where the majority of the sand settles out. The effluent flows continuously into a fluid pool or pond while water is removed for recirculation to the tar sands extraction process.

ここで、沈降作用の別の重要な決定要素を記
す。これらには、表面積及び透明となつた水の容
量に関係する流入及び流出速度、ポンド（池）の
深さ、並びに流入及び流出によるか又は熱的効果
もしくは風の効果によるポンド内容物の撹拌程度
が含まれる。初期温度はテイリング流中で固有の
ものであるが、明らかにポンド中の温度は多数の
他の要素によつても決定される。 Here, we note another important determinant of sedimentation. These include inflow and outflow rates in relation to surface area and clarified water volume, depth of the pond, and degree of agitation of the pond contents by inflow and outflow or by thermal or wind effects. is included. While the initial temperature is unique in the tailing stream, clearly the temperature in the pond is determined by a number of other factors as well.

経験及び研究室の分析は、部分的に沈降したス
ラツジが深いポンド中で５、６ケ月ないし約２年
間の間にわたつて撹乱されずにとどまつていると
きにはそれは上部の事実上透明な水層及びその下
のスラツジ層のはつきりした２層に分離すること
を示している。スラツジ層の密度は、主として砂
及びシルト粒子がより多く存在することにより、
深さと共に徐々に増加する。これらは、よどんだ
スラツジの相当なイールド力（イールドバリユ
ー：粘土粒子間引力）のために、全く沈降しない
か又は非常にゆつくりと沈降する。粘土／水の比
は、ポンドの上部では深さにつれてほのわずかだ
け増加し、下部ではほとんど増加しない。１年又
は２年後に、スラツジ容量にさらに変化はほとん
ど生じなかつた。ポンドの底部における圧密化は
非常にゆつくりであるため、圧密化した物質の検
出は難かしい。この方法で生成したスラツジは数
年間又は数十年間にわたつて事実上変化せず、そ
して実際的な目的には最終的スラツジとみなすこ
とができる。 Experience and laboratory analysis have shown that when partially settled sludge remains undisturbed in deep ponds for periods of five to six months to about two years, it has an upper virtually clear water layer and This shows that the sludge layer below is separated into two distinct layers. The density of the sludge layer is mainly due to the presence of more sand and silt particles.
Gradually increases with depth. They either do not settle at all or settle very slowly due to the considerable yield forces of the stagnant sludge. The clay/water ratio increases only slightly with depth in the upper part of the pond and very little in the lower part. After one or two years, little further change in sludge capacity occurred. Consolidation at the bottom of the pond is so gradual that detection of consolidated material is difficult. The sludge produced in this manner remains virtually unchanged for years or decades and can be considered the final sludge for practical purposes.

連続的な流入及び流出を行なう活動的なポンド
（池）はさらに複雑である。実験及び研究室試験
はポンドへの排出後に粘土粒子は２、３日ないし
数週間にわたる種々の長さの期間熟成過程を経る
ことを示している。熟成過程の完了前に、粘土粒
子は沈降しはじめない。しかしながら、それらが
沈降しはじめるや否や、この過程はストークスの
法則の原理に従つて、約0.13／１の粘土／水の比
に達するまで、急速に進行し、前記の比に達する
と他の因子がストークスの法則より明らかに優勢
となる。良く調整されているポンドの最上部分で
は、これらの効果は頂部で多少透明な水の層を生
じ、その下に多少はつきりとそれと区別されてい
る比較的希薄なスラツジの層が出来る。これは沈
降帯域と呼ぶことが出来、その容量は粘土の流入
速度及び必要な平均熟成時間により決定される。
水層が粘土流入、水流出及び熟成時間に関して余
りに小さくされた場合は、ポンドの上部には負担
がかかりすぎ、透明な水層が事実上消えてしま
い、そして粘土がそのときは方法を通じて再循環
されるため沈降帯域はずつと大きくなる。GCOP
は最初の数年間の多くはそのような条件下で又は
まさにその様な条件になるかならぬかという条件
下で操業していた。 Active ponds with continuous inflow and outflow are even more complex. Experiments and laboratory tests have shown that after discharge into the pond, the clay particles undergo a ripening process for varying lengths of time ranging from a few days to several weeks. The clay particles do not begin to settle before the aging process is complete. However, as soon as they begin to settle, this process proceeds rapidly, according to the principle of Stokes' law, until a clay/water ratio of about 0.13/1 is reached, and once said ratio is reached, other factors is clearly superior to Stokes' law. In the uppermost part of a well-conditioned pond, these effects produce a layer of more or less clear water at the top, and a relatively dilute layer of sludge below, more or less distinct from it. This can be called a settling zone, the volume of which is determined by the rate of clay inflow and the average aging time required.
If the aqueous layer is made too small in terms of clay inflow, water outflow and aging time, the top of the pond becomes too taxed and the clear aqueous layer virtually disappears, and the clay is then recirculated through the method. As a result, the sedimentation zone gradually becomes larger. GCOP
operated under such conditions, or just under such conditions, for much of its first few years.

数年間にわたつて操作されている深い活動的ポ
ンド（池）の下部のスラツジは、不活性ポンドか
ら取出されたものと同様であり、すなわちそれは
最終的スラツジとみなされうる。沈降帯域の下に
ありかつ最終的スラツジの上にある空間は頂部及
び底部ではつきりした境界のない過渡的帯域とみ
なされる。それは深さにつれて粘土／水の比が
徐々に増加するということにより特徴づけられて
おり、この帯域は最終的スラツジ条件を得るのに
必要な長い時間のために存在するのである。それ
の厚さは主として、容量に対する平均粘土流入速
度の函数である。 The sludge at the bottom of a deep active pond that has been operated for several years is similar to that taken from an inactive pond, ie it can be considered the final sludge. The space below the settling zone and above the final sludge is considered a transitional zone with no sharp boundaries at the top and bottom. It is characterized by a gradual increase in the clay/water ratio with depth, and this zone exists due to the long time required to obtain the final sludge conditions. Its thickness is primarily a function of the average clay inflow rate versus volume.

まとめると、活動的なポンドは通常は境がはつ
きりした透明な水の層を上部に有しているが、そ
れは過剰負荷が生じたら消えてしまう。これの下
にはスラツジがあり、スラツジは深さにつれて密
度が増大する。一般的に、このスラツジ内には水
及びスラツジの間の界面近くの分離されたビチユ
ーメン層が時々ある以外は、境のはつきりした境
界はない。しかしながら、スラツジは各層が測定
出来る程の脱水が起きるための時間の尺度の大き
きの度合が漸次大きくなり、かつ各層が異なる脱
水のパラメーターに支配されていることにより特
徴づけられる様な３つの帯域からなると考えるこ
とが出来る。これらの３つの帯域はそれぞれ沈降
帯域、過渡的帯域及び最終的スラツジ帯域と呼べ
る。 In summary, active ponds usually have a clear layer of clear water on top, which disappears when overload occurs. Below this is sludge, which increases in density with depth. Generally, there are no sharp boundaries within this sludge, except for occasional separated bitumen layers near the interface between water and sludge. However, sludge can be divided into three zones characterized by progressively increasing time scales for measurable dehydration in each layer, and in which each layer is subject to different dehydration parameters. It can be considered that it consists of These three zones can be referred to as the settling zone, the transition zone, and the final sludge zone, respectively.

従つて、(1)ターサンドは粘土鉱物を含有してお
り、(2)熱水抽出方法では、粘土の大部分が処理流
中に分散される様になり回路を横切つてテイリン
グ中に出て、(3)処理水の流入量は仕込みの粘土含
有量及びミドリング流の粘度を調節する必要性に
より決められ、(4)ミドリングの粘度調節用に必要
な水の量は鉱石自身の容量に対して大量を示し、
そして(5)廃棄すると、粘土は非常に大変ゆつくり
としか沈降せず、従つてテイリングの水成分は再
循環による再使用に部分的にしか利用されない。
再循環できないものはテイリング・スラツジの実
質的蓄積物となる。 Therefore, (1) tarsand contains clay minerals, and (2) hydrothermal extraction methods result in a large portion of the clay being dispersed in the process stream and leaving it in the tailings across the circuit. (3) The amount of inflow of treated water is determined by the clay content of the charge and the need to adjust the viscosity of the middling stream, and (4) the amount of water required to adjust the viscosity of the middling stream is determined by the volume of the ore itself. indicates a large amount,
and (5) upon disposal, the clay settles only very slowly, so the water content of the tailings is only partially available for reuse by recycling.
What cannot be recycled becomes a substantial accumulation of tailing sludge.

従つて、ポンドの水問題とは、スラツジの蓄積
を除くか、最少にするか、又は永久に処分するた
めの長期的な経済的なそして生態学的に認容でき
る手段を工夫することである。経験から、この問
題にはそれの解決に対しては多画的アプローチが
必要であることが実証されており、そして本発明
はその解決の一面を達成することに関しており、
それはより充分に脱水されたスラツジ層を得る方
法であり、この層は必然的結果として特定の系の
中で必要とされるなら工程への再循環される透明
となつた水をより多量に得るものである。 Therefore, the pond water challenge is to devise long-term economical and ecologically acceptable means to eliminate, minimize, or permanently dispose of sludge accumulation. Experience has demonstrated that this problem requires a multi-pronged approach to its solution, and the present invention is directed toward achieving one aspect of that solution.
It is a way to obtain a more fully dewatered sludge layer, which in turn yields more clarified water that can be recycled to the process if required in a particular system. It is something.

〔従来の技術及びその問題点〕[Conventional technology and its problems]

産業工程からのテイリングポンドの沈降特性を
改良するためのテイリング流の凝集は先行技術で
提唱されておりそして実施されている。凝集にお
いては、個々の粒子はどちらかといえばゆるく結
合された集塊又はフロツクに一体化されている。
凝集の程度は粒子間の衝突の確率及び衝突後のそ
れらの接着傾向により支配されている。撹拌する
と衝突の確率は増大し、そして接着傾向は凝集剤
の添加により増大する。 Coagulation of tailing streams to improve the settling properties of tailing ponds from industrial processes has been proposed and practiced in the prior art. In agglomeration, individual particles are combined into rather loosely bound agglomerates or flocs.
The degree of agglomeration is governed by the probability of collision between particles and their tendency to stick together after collision. The probability of collision increases with agitation, and the tendency to stick increases with the addition of flocculants.

試薬は下記の３種の一般的機構の１種又はそれ
らの組み合わせにより凝集剤として作用する：(1)
一旦粒子が衝突したならばヴアン・デルワールス
凝集力が粒子を一緒に支持できるようにする小粒
子の周りの電気的反発力の中和；(2)微粒子を捕ま
える例えば金属水酸化物の如きかさ高いフロツク
の沈澱；及び(3)天然又は合成の長鎖高分子量重合
体により粒子の架橋化すること。これらの高分子
電解質は固体表面上の水酸基又はアミド基の吸収
により（エステル生成又は水素結合により）作用
すると信じられており、各重合体鎖が懸濁液中に
１個より多い固体粒子の間の橋かけをする。 The reagent acts as a flocculant by one or a combination of three general mechanisms: (1)
(2) Neutralization of electrical repulsion forces around small particles that allow Van der Waals cohesive forces to hold the particles together once the particles have collided; (2) bulky materials such as metal hydroxides that trap particles; precipitation of the floc; and (3) crosslinking of the particles with natural or synthetic long chain high molecular weight polymers. These polyelectrolytes are believed to act by adsorption of hydroxyl or amide groups on the solid surface (through ester formation or hydrogen bonding), with each polymer chain forming a bond between more than one solid particle in suspension. Build a bridge between

種々の産業工程のテイリングポンド並びに下水
処理装置で粒子を沈澱させるために先行技術では
非常に多数の凝集剤が使用されてきている。しか
しながら、当技術に於ける明確な技術的前進は、
1977年３月31日に出願された「加水分解されたで
んぷん凝集剤を用いてのスラツジの脱安定化」と
いう名称の現在出願中のカナダ出願番号257214中
に記されている加水分解されたとうもろこし及び
ばれいしよでんぷん凝集剤の使用により、そして
1978年８月２日に出願されたやはり「加水分解さ
れたでんぷん凝集剤によるスラツジの不安定化」
という名称の現在出願中のカナダ出願番号308619
（特開昭55−61904：昭和55年５月10日公開ニ昭和
54年特許願第97410号：昭和54年８月１日出願に
対応）に記されている小麦でんぷん凝集剤の使用
により達成された。これらの特定の加水分解され
たでんぷん凝集剤は、特に大規模に凝集を行なう
際の経済性を考慮にいれると、それらが急速な沈
澱をもたらして実質的に終結した沈降状態にさせ
得る高い性能特徴を持つている。この特徴は例え
ばタールサンドからビチユーメンを得るための熱
水方法の如き方法で使用するために特に価値があ
り、そこではテイリングポンドから透明になつた
水を処理工程中に再循環させて戻すという臨界的
必要性がある。しかしながら、経験からすると、
これらの加水分解されたでんぷん凝集剤、いやこ
の問題に関する限り他のどんな公知の凝集剤も単
に使用するだけではスラツジ層の最終的脱水度に
対してはたとえあるにしても非常にわずかしか改
良をもたらさない。すなわち、スラツジ層の最終
的状態は長期間にわたつて自然の沈降処理により
得られる状態とほとんど同じであり、そしてこの
最終的状態は水を多く含みすぎており、かさばり
すぎており、そして不安定すぎると言う点で不満
足なものである。 A large number of flocculants have been used in the prior art to settle particles in tailing ponds of various industrial processes as well as in sewage treatment equipment. However, clear technological advances in this technology
Hydrolyzed corn as described in currently pending Canadian Application No. 257214 entitled ``Destabilization of Sludge Using Hydrolyzed Starch Flocculants'' filed March 31, 1977 and by the use of potato starch flocculants, and
Also filed on August 2, 1978: “Destabilization of Sludge by Hydrolyzed Starch Flocculants”
Currently pending Canadian application number 308619 entitled
(Unexamined Japanese Patent Publication No. 55-61904: Published on May 10, 1982)
This was achieved by using the wheat starch flocculant described in Patent Application No. 97410 of 1974 (corresponding to the application filed on August 1, 1974). These particular hydrolyzed starch flocculants have a high performance ability that allows them to result in rapid sedimentation to virtually terminated sedimentation, especially considering the economics of performing flocculation on a large scale. It has characteristics. This feature is particularly valuable for use in processes such as hydrothermal processes for obtaining bitumen from tar sands, where clarified water from tailing ponds is recycled back into the processing process. There is a need for this. However, from experience,
The mere use of these hydrolyzed starch flocculants, or indeed any other known flocculants for this matter, provides very little, if any, improvement in the final degree of dehydration of the sludge bed. It doesn't bring. That is, the final state of the sludge layer is almost the same as that obtained by natural sedimentation processes over long periods of time, and this final state is too water-laden, too bulky, and unstable. It is unsatisfactory in that it is too much.

それにもかかわらず、上記の加水分解されたで
んぷん凝集剤による凝集の結果として得られるス
ラツジ層の全ての特徴は自然に得られるか又は他
の凝集剤の使用により得られる結果と同一である
と云うことは正確ではない。実際上自然沈降によ
り又は現在知られている他の凝集剤の使用により
得られなかつたある種の非常に望ましい特徴が加
水分解されたでんぷん凝集剤の使用からスラツジ
層に得られ、そして本発明が基礎をおいているの
はこれらの特徴を認識しかつ使用することであ
る。より詳しく言うとスラツジ層の浸透率及び剪
断強度特性は両方とも非常に増大し、その結果ス
ラツジ層をかため、安定化させそしてそこから追
加量の透明となつた水を取出すためにこれまで不
可能であつた脱水技術が使用できるようになる。 Nevertheless, all the characteristics of the sludge layer obtained as a result of flocculation with the above-mentioned hydrolyzed starch flocculants are identical to the results obtained naturally or by the use of other flocculants. That's not accurate. Certain highly desirable characteristics are obtained in the sludge layer from the use of hydrolyzed starch flocculants that were not obtainable by practical natural settling or by the use of other flocculants currently known, and the present invention provides The basis is recognizing and using these characteristics. More specifically, both the permeability and shear strength properties of the sludge layer have been greatly increased, so that hitherto no efforts have been made to harden and stabilize the sludge layer and extract additional amounts of clarified water from it. Dehydration techniques that were previously available can now be used.

〔問題を解決する手段〕[Means to solve the problem]

ポンド（池）水の問題を緩和するための他の方
法として、堤防構築用に使用される物質中の砂粒
子間のすき間中に微粉を貯蔵することも過去に提
唱されている。そのような方法は1976年１月29日
に出願された「タールサンドの熱水抽出に関する
スラツジ処分方法」という題のカナダ特許出願番
号244473中及び1977年２月15日に発行された対応
する米国特許4008146中に開示されている。上記
の参考文献中に記されている手順による経験から
は堤防の構築されうる高度は幾分制限されるが、
堤防構築用物質を製造するために砂と混合された
スラツジを上記のその場で形成される一又はそれ
以上の不溶性金属塩の存在下でのでんぷんの水性
加水分解により得られる加水分解されたでんぷん
凝集剤で処理するなら、生成する物質の強度は堤
防をより高く構築可能にるほど顕著に増大し、そ
れによりテイリングポンドをより深くできるだけ
でなく堤防を構成している砂粒子間のすき間中に
より多量のスラツジを貯蔵可能にすることをここ
に発見した。 Storing fines in the interstices between sand particles in materials used for levee construction has also been proposed in the past as another method to alleviate pond water problems. Such a process is described in Canadian Patent Application No. 244473, entitled "Sludge Disposal Method for Hydrothermal Extraction of Tar Sands," filed on January 29, 1976, and in its U.S. counterpart, issued on February 15, 1977. Disclosed in patent 4008146. Experience with the procedures described in the above references somewhat limits the height at which embankments can be constructed;
Hydrolyzed starch obtained by aqueous hydrolysis of starch in the presence of one or more insoluble metal salts formed in situ from a sludge mixed with sand to produce an embankment building material. If treated with flocculants, the strength of the resulting material increases significantly to the extent that the embankments can be built higher, thereby not only allowing the tailing ponds to be deeper, but also increasing the It was discovered here that a large amount of sludge can be stored.

本発明の広い目的は、産業工程からのテイリン
グ・ポンド中に貯蔵されるスラツジの容量を最少
にすることである。 A broad object of the invention is to minimize the volume of sludge stored in tailing ponds from industrial processes.

他の面では、本発明の一つの目的は砂を産業工
程のテイリングポンドのスラツジ層と混合してそ
れの自重を増加させ、それによりスラツジ層を圧
縮して、脱水するための多孔性ピストン効果を得
る手段を提供することである。 In another aspect, one object of the invention is to mix sand with the sludge layer of a tailing pond in an industrial process to increase its self-weight, thereby compressing the sludge layer and creating a porous piston effect for dewatering. The goal is to provide a means to obtain

より特定的には、本発明の一つの目的は砂を加
水分解されたでんぷん凝集剤で処理されたスラツ
ジと混合することにより、その強度を混合物が自
重によりスラツジ層を圧縮し従つて脱水するため
の多孔性ピストン効果を得る程度まで増大させる
ことにより、産業工程からのテイリングポンドの
スラツジ層を抑制する手段を提供することであ
る。 More specifically, one object of the invention is to increase the strength of sand by mixing it with sludge treated with a hydrolyzed starch flocculant, since the mixture compacts the sludge layer under its own weight and thus dewaters it. To provide a means of suppressing the sludge layer of tailing ponds from industrial processes by increasing the porous piston effect of

〔実施例〕〔Example〕

本発明は主題は明細書の特許請求の範囲に特に
指摘されておりそしてはつきりと特許請求されて
いる。しかしながら、本発明は機構及び操作方法
に関してはいずれも添付図面と共に次の記載を参
照することにより最もよく理解されるであろう。 The invention is particularly pointed out and hereby claimed in the following claims. The invention, both as to mechanism and method of operation, will, however, be best understood by reference to the following description, taken in conjunction with the accompanying drawings.

さて第１図を参照すると、歴青タール砂は管１
を通つて装置に仕込まれ、そして状態調整ドラム
又は粉砕機１８に通される。水及び水蒸気が別の
管２を経て粉砕機に導入される。このようにして
液体及び蒸気形で導入された全体の水は処理され
るタールサンドの重量を基にすると少量である。
水蒸気及び水で加熱され状態調整されたタールサ
ンドは管３を通つてふるい２９に送られる。ふる
い２９の目的はパルプから例えば岩石又は大きす
ぎる寸法の粘土塊の如き任意の岩屑を一般的に３
０で示されているように除くことである。大きす
ぎる寸法の物質は適当な場所に廃棄される。状態
調整されたパルプは管３１を経て仕込みだめ１９
に送られ、仕込だめ１９はパルプが分離帯域２０
にはいる前にパルプをさらに水で希釈するための
帯域としての役目をする。 Now, referring to Figure 1, the bituminous tar sand is in tube 1.
and is passed through a conditioning drum or grinder 18. Water and steam are introduced into the grinder via another pipe 2. The total water thus introduced in liquid and vapor form is small based on the weight of the tar sands being treated.
The heated and conditioned tar sand with steam and water is passed through pipe 3 to screen 29. The purpose of the sieve 29 is generally to remove any rock debris from the pulp, such as rocks or oversized clay lumps.
0 as shown. Materials that are too large are disposed of in an appropriate location. The conditioned pulp passes through a pipe 31 to a preparation tank 19.
The pulp is sent to the feed tank 19 and the pulp is sent to the separation zone 20.
It serves as a zone for further dilution of the pulp with water before entering.

希釈されたパルプは仕込みだめ１９から管４を
経て分離帯域２０に連続的にどつと流される。分
離器２０中の沈降帯域は比較的静止状態であるた
め、歴青泡沫は頂部に上昇しそして管５を経て除
去され、一方大部分の砂成分はテイリング層とし
て底部に沈降しこの層は管６を経て除去される。
もちろん、テイリング流を、迂回ライン２３，２
４及び行つても行なわなくてもよい処理工程７
０，８０により示されている如く下流処理を行な
い又は行なわずに、個別に移すこともできる。 The diluted pulp is continuously trickled from the feed basin 19 via the tube 4 into the separation zone 20. Since the settling zone in separator 20 is relatively stationary, the bituminous foam rises to the top and is removed via tube 5, while most of the sand components settle to the bottom as a tailing layer and this layer 6 and then removed.
Of course, the tailing flow is
4 and processing step 7 that may or may not be performed.
It can also be transferred separately, with or without downstream processing as indicated by 0.80.

比較的ビチユーメンに富んだミドリングの流は
管８を通して除去され泡沫と砂層の間のミドリン
グスの層を作動可能な粘度に保つ。このミドリン
グ物質は浮遊掃除（スキヤベンジヤー）帯域２１
に移され、そこで空気浮遊操作が行なわれて追加
の歴青泡沫を生成し、これは管５を経て泡沫セト
ラー帯域２２へ行く分離帯域２０からの主泡沫と
共に掃除帯域２１から管９を通つて泡沫セトラー
帯域２２へ行く。ビチユーメンの少ない水流を掃
除帯域２１の底部から管１０を通して除去する。
泡沫セトラー帯域２２中では、幾らかのビチユー
メンの少ない水を更に泡沫から除去しそして管１
１を通して除いて、浮遊掃除（スキヤベンジヤ
ー）帯域からのビチユーメンの少ない水流及び分
離帯域２０からの砂テイリング流と混合する。セ
トラー（沈降器）２２からのビチユーメンは、そ
の後の処理、典型的には最終的抽出のために管１
２を通して除去される。 A relatively bitumen-rich stream of midlings is removed through tube 8 to maintain the midlings layer between the foam and sand layers at an operable viscosity. This middle material is floating in the scavenger zone 21.
, where an air flotation operation is carried out to produce additional bituminous foam, which is passed from sweep zone 21 through tube 9 with the main foam from separation zone 20 going via tube 5 to foam settler zone 22. Go to foam settler zone 22. The bitumen-poor water stream is removed from the bottom of the cleaning zone 21 through the tube 10.
In the foam settler zone 22, some lean water is further removed from the foam and passed through the tube 1.
1 to mix with the bitumen-lean water stream from the scavenger zone and the sand tailing stream from the separation zone 20. The bitumen from the settler 22 is transferred to tube 1 for further processing, typically final extraction.
removed through 2.

泡沫セトラー２２、掃除帯域２１、及び分離帯
域２０からのビチユーメンの少ない水は、それら
全てで管７により運ばれる流出液排出流を組成
し、それらは透明になつた水層２６及びスラツジ
層２７を有するテイリングポンド１５に排出され
る。テイリング流中に含まれている砂は区域１４
中で急速に沈降し、そして微粉含有水はポンド１
５の本体中に流入し、そこで沈降が起る。透明に
なつた水層２６からの水はポンプ２８により管１
７を通つて再循環用に除去されて、新しい補足水
と混合されそして熱水方法に仕込まれる。 The bitumen-poor water from the foam settler 22, the sweep zone 21, and the separation zone 20 all make up an effluent discharge stream carried by pipe 7, which forms a clarified water layer 26 and a sludge layer 27. It is discharged to a tailing pond 15 having a tailing pond 15. The sand contained in the tailing flow is zone 14.
and the fines-containing water settles rapidly in the
5, where sedimentation takes place. The water from the transparent water layer 26 is pumped into the pipe 1 by a pump 28.
7 for recirculation, mixed with fresh make-up water and fed to the hydrothermal process.

次に第２図を参照すると、テイリング・ポンド
１５のスラツジ層２７の上に透明な水層２６があ
る（前記の如く、これは相当単純化したものであ
るが、本発明を理解するためには適している）。
ポンド（池）の砂底２３がスラツジ層２７の下限
をきめており、この２７では前記の如く、上部か
ら底部にむかつて鉱物対水の比が増す。このよう
にして生成したスラツジ層２７の特徴は、スラツ
ジを含有しそして安定なスラツジ構造を得るのに
必要なポンド（池）の容量を最少限にするには許
容できないほどそして不充分にしか脱水されずか
つ詰まつているにすぎない。 Referring now to FIG. 2, there is a clear water layer 26 above the sludge layer 27 of the tailing pond 15 (as noted above, this is a considerable simplification, but for understanding the invention is suitable).
The sandy bottom 23 of the pond defines the lower limit of the sludge layer 27, in which the ratio of minerals to water increases from the top to the bottom, as described above. The characteristics of the sludge layer 27 thus produced are such that it contains sludge and is unacceptably and insufficiently dewatered to minimize the capacity of the ponds required to obtain a stable sludge structure. It's just that it's not working and it's packed.

過去においては、スラツジ層に砂の層をサーチ
ヤージ（上から負荷）させてそれにより砂が浸透
性ビストンとして作用してスラツジを圧縮しそれ
から水を強制的に出すことが提案されている。こ
のサーチヤージの概念を実施しようとする試みの
全ては完全に失敗しているか、又は非常に限られ
た条件下でたとえあるにしても利益と言つても最
低限程度の利益しかもたらさないような条件下で
実施されている。例えば1977年７月19日に発行さ
れた「粘土スラリーの脱水」という題の米国特許
4036752を参照のこと。 In the past, it has been proposed to search the sludge layer with a layer of sand so that the sand acts as a permeable piston, compacting the sludge and forcing water out of it. All attempts to implement this searchage concept have either completely failed, or only provided minimal, if any, benefit under very limited conditions. It is carried out below. For example, a U.S. patent entitled "Dewatering Clay Slurries" issued on July 19, 1977
See 4036752.

そのような技術を大きな比較的深いテイリング
ポンド中で試みたときに実際に観察されたことを
第３図に図解する。砂の層２４がスラツジ層２７
上にばらまかれているため、砂の層が一般的に区
域３２中で示されている如くスラツジ層の中で傾
きそしてスラツジ層中にどつと落とされた様にな
つていることが観察される。スラツジ層は明らか
に有用なサーチヤージされた砂を支持できないの
である。従つて、先行技術においては、砂のサー
チヤージは理論的に興味はあるが、スラツジを脱
水しそして密に詰め込むための方法としては全く
実際的ではなく、そしてこのことはスラツジが自
然に沈降するにせよ又は沈降方法が凝集剤の使用
により促進されるにせよ、いずれの場合にも云え
る。 What was actually observed when such a technique was attempted in a large relatively deep tailing pond is illustrated in FIG. The sand layer 24 is the sludge layer 27
Because of the overspreading, it is observed that the sand layer is generally tilted and dropped into the sludge layer as shown in area 32. . The sludge layer clearly cannot support useful searched sand. Therefore, in the prior art, sand searchage, while theoretically interesting, is completely impractical as a method for dewatering and compacting sludge, and this does not mean that the sludge will settle naturally. This is true in either case, whether the precipitation process is facilitated by the use of flocculants.

しかしながら、上で参照したカナダ特許出願中
に記されている特定の加水分解されたでんぷん凝
集剤を使用するといちじるしく高められた剪断強
度及び浸透率の特徴を有するスラツジ層を生成す
ることが決定されており、そしてこの事実の認識
結果としてこれまでは実質的に非現実的なそして
捨てられていた砂のサーチヤージの概念を再考慮
させることとなつた。この明細書の以下の部分中
では、「加水分解されたでんぷん凝集剤」という
用語は上で参照したカナダ出願に開示された特定
のでんぷん凝集剤の一つ又は水性形にされた高分
子電解質と低い誘電率の流体を伴つた加水分解さ
れたでんぷんからなる化学的均等物又は完全に機
能が均等であるものの１種を意味する。 However, it has been determined that the use of certain hydrolyzed starch flocculants described in the Canadian patent application referenced above produces sludge layers with significantly enhanced shear strength and permeability characteristics. and the recognition of this fact has led to a reconsideration of the hitherto virtually unrealistic and abandoned concept of sand searchage. In the remainder of this specification, the term "hydrolyzed starch flocculant" refers to one of the specific starch flocculants disclosed in the above-referenced Canadian application or to a polyelectrolyte in aqueous form. It refers to one of the chemical equivalents or complete functional equivalents of hydrolyzed starch with a low dielectric constant fluid.

第４図に示されている如く、加水分解されたで
んぷん凝集剤で処理されたスラツジ層３３はスラ
ツジ層を密に詰め込んで脱水する多孔性ピストン
として作用するかなりの砂のサチヤージを支持で
きる。その上加水分解されたでんぷん凝集剤を用
いる処理から生じるスラツジ層３３に観られる改
良された浸透率は、達成出来る密に詰め込む度合
又は脱水の度合を強める。さらに、第５図に示さ
れている如く、加水分解されたでんぷん凝集剤で
処理されたスラツジ層３３は十分強度があるの
で、スラツジの第二層３５が砂の層３４上に層を
成すことが出来そして第二層３５自身が別の砂の
層３６によりもたらされたサーチヤージを受ける
ことが出来る。比較的深いテイリングポンドに
は、多数のそのような処理されたスラツジ及び砂
の交互の層を使用して非常に高い程度の詰め込み
及び脱水を得ることができる。 As shown in FIG. 4, the sludge layer 33 treated with a hydrolyzed starch flocculant can support significant sand saturation which acts as a porous piston that packs the sludge layer closely and dewaters it. Additionally, the improved permeability seen in the sludge layer 33 resulting from treatment with a hydrolyzed starch flocculant enhances the degree of close packing or dewatering that can be achieved. Furthermore, as shown in FIG. 5, the sludge layer 33 treated with the hydrolyzed starch flocculant is sufficiently strong that a second layer 35 of sludge forms on top of the sand layer 34. and the second layer 35 itself can receive the searchage provided by another layer of sand 36. For relatively deep tailing ponds, a large number of such treated sludges and alternating layers of sand can be used to obtain a very high degree of packing and dewatering.

先行技術では、凝集剤処理されたスラツジを砂
と混合して、事実上「内部的なサーチヤージ」の
物質を得ることが提案されている。例えば、1972
年８月１日に発行された「スライム及び固体廃物
の処理方法」という題の米国特許3680693を参照
できる。この技術は有望ではあるが、スラツジに
加えられる砂の量はスラツジの強度により制限さ
れ、そして前記の如く今まで周知の凝集剤は前記
で同定されている加水分解されたでんぷん凝集剤
の使用から生じると観察されているスラツジ層の
強度及び浸透率の増加を与えない。本発明に於て
これらの加水分解されたでんぷん凝集剤の１種で
処理されたスラツジと混合された砂は実際に重要
な内部的サーチヤージの特徴を示し、それは第６
図中に図解されている如き固く詰め込まれた砂／
スラツジ層３７を生じることが見出された。さら
に、第７図に示されている如く、内部及び外部的
な砂のサーチヤージの技術の組み合わせを使用で
き、そこでは混合された砂／処理されたスラツジ
層３７自身が砂の層３８でおおわれている。もち
ろん、さらに第５図に図解されている如き多層技
術も同様に適用できる。 In the prior art, it has been proposed to mix flocculant-treated sludge with sand to obtain what is in effect an "internal searchage" material. For example, 1972
Reference may be made to U.S. Pat. Although this technology is promising, the amount of sand added to the sludge is limited by the strength of the sludge, and as noted above, the known flocculants to date have ranged from the use of the hydrolyzed starch flocculants identified above. It does not give the increase in strength and permeability of the sludge layer that has been observed to occur. In the present invention, the sand mixed with sludge treated with one of these hydrolyzed starch flocculants actually exhibits an important internal search characteristic, which is
Tightly packed sand as illustrated in the figure/
It was found that a sludge layer 37 was formed. Additionally, a combination of internal and external sand search techniques can be used, as shown in FIG. 7, where the mixed sand/treated sludge layer 37 is itself covered with a layer of sand 38. There is. Of course, further multi-layer techniques as illustrated in FIG. 5 can be applied as well.

サンコール−オイルオイルサンド部門のプラン
トでは、35％の程度の微粉（及び粘土成分の大部
分）のテイリングポンドへの排出がみられ、残り
は隣接する砂粒子間のすき間中に貯蔵されるか又
は大きすぎる寸法部分の塊として棄てられる。過
去において、ポンド（池）を囲んでいる堤防の構
築用に使用される物質中の隣接する砂の粒子間の
すき間に貯蔵されるシルトの量及び特に粘土の量
を増大させることが提案されている。例えば、上
記で参照されている、1977年２月15日に発行され
た「タールサンドの熱水抽出に関するスラツジ処
分方法」という題の米国特許4008146及び1976年
１月29日に出願された対応するカナダ特許出願番
号244477を参照できる。この参考文献中に開示さ
れている如く、砂及びスラツジを前記の方法で混
合し、そして生成した物質を堤防場所に排出して
堤防を構築する。これは重要な概念であるが、そ
れを実際に使用することは、生成する堤防構造の
安定性が、それ以上の有意義な量の微粉を貯蔵出
来ることを意味する様な堤防の高さを築けるよう
にするには不充分であるため、幾分制限されてい
た。 In the Suncor - Oil Sands sector plant, as much as 35% of the fines (and most of the clay content) is discharged into the tailing pond, with the remainder being stored in the interstices between adjacent sand grains. Or it is discarded as a chunk of too large size part. In the past, it has been proposed to increase the amount of silt and especially clay stored in the interstices between adjacent sand particles in the materials used for the construction of embankments surrounding ponds. There is. For example, referenced above, U.S. Pat. Reference may be made to Canadian Patent Application No. 244477. As disclosed in this reference, sand and sludge are mixed in the manner described above and the resulting material is discharged to the embankment site to construct the embankment. While this is an important concept, its use in practice means that the stability of the resulting embankment structure means that it can store significant amounts of fines beyond that of building embankments. It was somewhat limited as it was insufficient to do so.

本発明に於て、砂を加水分解されたでんぷん凝
集剤で処理されたスラツジと混合するなら、堤防
構築用に使用したときに生成物質の強度に重要な
増加がみられ、その結果生成構造物はさらに安定
性が大きくなることが測定された。従つて相当高
い堤防を構築でき、相当大量のシルト及び特に粘
土が物質中の隣接している砂の粒子間のすき間中
に貯蔵できる。 In the present invention, if the sand is mixed with a sludge treated with a hydrolyzed starch flocculant, there is a significant increase in the strength of the product when used for embankment construction, so that the resulting structure was determined to have even greater stability. Therefore, fairly high embankments can be built and considerable amounts of silt and especially clay can be stored in the interstices between adjacent sand particles in the material.

砂の堤防中の砂の隣接粒子間のすき間中にシル
ト及び粘土粒子を貯蔵するための手順の例を第８
図に示す。テイリングポンド４１は堤防壁４２に
より囲まれており、そして透明水層４３及びスラ
ツジ層４４を含んでいる。スラツジはポンド４１
からスラツジ除去手段５１を介して除かれそして
ポンプ４６により管４７に移されるが、このポン
プ４６はポンド４１の表面上に浮遊手段４５によ
り支持されている。スラツジ物質は管４７から管
５０中に移され、そこでそれは例えばタールサン
ドからのビチユーメンの回収用の熱水抽出方法か
らのテイリング物質と一緒にされる。上記抽出方
法からのこの排水流は主として水及び砂である
が、少量のシルト、粘土及びビチユーメンも含ん
でいる。従つて、管５０から沈降帯域５２中に移
される一緒にされた流れは、実質的な量の砂を含
有している。 An example of a procedure for storing silt and clay particles in the interstices between adjacent particles of sand in a sand embankment is given in Section 8.
As shown in the figure. The tailing pond 41 is surrounded by an embankment wall 42 and includes a transparent water layer 43 and a sludge layer 44. Suratji is 41 pounds
The sludge is removed from the sludge via a sludge removal means 51 and transferred to a pipe 47 by a pump 46 which is supported on the surface of the pond 41 by floating means 45. The sludge material is transferred from pipe 47 into pipe 50, where it is combined with tailings material from, for example, a hydrothermal extraction process for the recovery of bitumen from tar sands. This waste stream from the above extraction process is primarily water and sand, but also contains small amounts of silt, clay and bitumen. The combined flow transferred from tube 50 into settling zone 52 therefore contains a substantial amount of sand.

沈降帯域５２中では、上層５３及び下層５４が
生成する。上層は管５５を通つて除去されそして
管５６中に移され、そこでそれは帯域６１から管
５７を通つて移される浜辺を流れ去る水と一緒に
され、そして保留地（リテンシヨンポンド）４１
に加えられる。 In the sedimentation zone 52, an upper layer 53 and a lower layer 54 are formed. The upper layer is removed through pipe 55 and transferred into pipe 56 where it is combined with the water flowing off the beach which is transferred from zone 61 through pipe 57 and into retention pond 41.
added to.

沈降帯域５２中の下層５４は管５８から除去さ
れそして堤防６０に隣接している傾斜した砂の堆
積５９に移される。沈降帯域５２の下層５４は典
型的には、２％程度のビチユーメン、39％の砂、
９％のシルト、４％の粘土及び46％の水からなつ
ている。この混合物を砂の堆積上に分散させて追
加的な砂の層を形成し、それにより流れ中の粘
土、シルト及び水の一部分は砂の層のすき間中に
保有される。水性流の残部はこされつつ傾斜した
砂の堆積帯域を下り、そして保留帯域６１中に沈
降する。保留帯域６１中のポンプ６２はその池の
水性部分を取り出し、そしてそれを管５７中に移
し、そこでそれは前記の如く管５６中の帯域５２
の上層からの流れと一緒にされる。 The underlayer 54 in the settling zone 52 is removed from the tube 58 and transferred to a sloped sand pile 59 adjacent to the embankment 60. The lower layer 54 of the sedimentation zone 52 typically contains about 2% bitumen, 39% sand,
It consists of 9% silt, 4% clay and 46% water. This mixture is dispersed over the sand pile to form an additional layer of sand so that a portion of the clay, silt and water in the flow is retained in the interstices of the sand layer. The remainder of the aqueous flow is strained down the sloped sand deposition zone and settles into the retention zone 61. Pump 62 in retention zone 61 removes the aqueous portion of the pond and transfers it into tube 57 where it is transferred to zone 52 in tube 56 as described above.
is combined with the flow from above.

従つて、テイリングポンド４１からのスラツジ
の一部分を除きそしてポンド堤防壁上に排水流の
砂と共に分散させて、堤防を構築する。ポンドか
ら除かれたスラツジの実質的に増大された量が砂
の堆積帯域５９のすき間中に貯蔵され、それによ
り固体含有量減少手段が提供され、そしてより重
要なことにはテイリングポンド４１の粘土含有量
も減少する。テイリングポンド４１及び保留帯域
６１が一体であつてもよく、その場合砂の堆積５
９はテイリングポンド４１の堤防壁４２上に置か
れているということに注意されたい。この様にす
れば、全方法を実施するのに一個の池だけが必要
であり、そして透明になつた水を帯域６１から帯
域４１に運ぶ必要はない。 Accordingly, a portion of the sludge from the tailing pond 41 is removed and dispersed with sand from the drainage stream onto the pond embankment wall to construct the embankment. A substantially increased amount of sludge removed from the pond is stored in the interstitial spaces of the sand accumulation zone 59, thereby providing a means of reducing the solids content and more importantly the clay of the tailing pond 41. The content also decreases. The tailing pond 41 and the retention zone 61 may be integrated, in which case the sand accumulation 5
Note that 9 is placed on the embankment wall 42 of the tailing pond 41. In this way, only one pond is required to carry out the entire method, and there is no need to transport clarified water from zone 61 to zone 41.

前記の如く、保留池４１中のスラツジ層４４を
加水分解されたでんぷん凝集剤で処理するなら、
堤防の高さを増すため砂の堆積５９上へ排出され
た生成した砂／スラツジ混合物の強度は非常に強
くなり、それにより堤防を完全な状態から質を落
としたりすることなしに相当高く構築可能にす
る。 As mentioned above, if the sludge layer 44 in the retention pond 41 is treated with a hydrolyzed starch flocculant,
The strength of the resulting sand/sludge mixture discharged onto the sand pile 59 to increase the height of the embankment is very strong, so that the embankment can be built considerably higher without compromising its integrity. Make it.

管６及び迂回ライン２３（第１図）を通つて排
出された、分離帯域２０からのテイリングに加水
分解されたでんぷん凝集剤を加えるためのシステ
ムの例を第９図に示す。分離セルからのテイリン
グは管２３を通つて砂分離帯域７１に移され、そ
こで砂成分は急速に底部に沈降し、湿つた砂とし
て管７２を通つてテイリングだめ７３中に放出さ
れる。テイリング水は砂分離帯域７１の比較的高
い点から管７４を通つて除去され、管７４には加
水分解されたでんぷん凝集剤が管７５を通して導
入される。凝集されたテイリング水は次に濃化用
池７６中に排出され、この池７６は凝集剤が微粉
（主として粘土）を表面より十分下に沈降させる
のに必要な５〜６日間の滞留期間の間保持帯域と
して作用する。任意に、加水分解されたでんぷん
凝集剤は区域７７中に示されている如き濃化用池
の表面上にばらまくこともでき、又は凝集剤投与
技術の組み合わせをテイリング水に適用すること
もできる。実質的に透明な水を濃化用池７６の上
層から管７８を通して、熱水処理工程に再循環さ
せるために除去できる。 An example of a system for adding hydrolyzed starch flocculant to the tailings from separation zone 20 discharged through pipe 6 and bypass line 23 (FIG. 1) is shown in FIG. The tailings from the separation cell are transferred through pipe 23 to sand separation zone 71 where the sand component rapidly settles to the bottom and is discharged as wet sand through pipe 72 into tailings sump 73. Tailing water is removed from a relatively high point in sand separation zone 71 through pipe 74 into which hydrolyzed starch flocculant is introduced through pipe 75. The flocculated tailings water is then discharged into a thickening pond 76, which has a residence period of 5 to 6 days necessary for the flocculant to settle the fines (mainly clay) well below the surface. Acts as a holding band. Optionally, the hydrolyzed starch flocculant can be sprinkled onto the surface of the thickening pond as shown in area 77, or a combination of flocculant dosing techniques can be applied to the tailings water. Substantially clear water can be removed from the upper layer of thickening pond 76 through pipe 78 for recirculation to the hydrothermal treatment process.

濃化されたテイリングス水は濃化用池７６の低
い区域から除かれ管７９を通つてテイリングだめ
７３に移される。砂及び凝集した濃化テイリング
水混合物であるテイリングだめ７３の内容物を管
８１を通して除き、そして砂池８２に移す。砂池
８２では、さらに沈降が行われ加水分解されたで
んぷん凝集剤の使用のために第６図中に図解され
ている効果に相当する効果が行われる。すなわち
別の凝集剤を使用するときに得られると考えられ
るより高い程度の脱水及び密にする効果が生じ
る。その結果、透明にされた水層１６０も砂池８
２の表面上に存在しており、この透明にされた水
層はポンプ８３により除去されて、管８４を通つ
て主テイリングスポンド８５に移され得る。 Thickened tailings water is removed from the lower area of thickening basin 76 and transferred to tailings sump 73 through pipe 79. The contents of tailing sump 73, which is a mixture of sand and flocculated thickened tailing water, are removed through tube 81 and transferred to sand pond 82. In the sand basin 82, an effect corresponding to that illustrated in FIG. 6 is produced due to the use of a further settled and hydrolyzed starch flocculant. That is, a higher degree of dewatering and densification occurs than would be obtained when using other flocculants. As a result, the water layer 160 that has been made transparent also appears in the sand pond 8.
2, this clarified water layer can be removed by a pump 83 and transferred to the main tailing pond 85 through a tube 84.

下流の追加的ビチユーメン回収方法からのテイ
リングは本質的に微粉を含んだ水からなつていて
これも管２４を通つて誘導されて、主テイリング
スポンド８５中に排出される。主テイリングスポ
ンド８５中の凝集剤投与量を最適水準に保つため
に、加水分解されたでんぷん凝集剤を、８７で示
される様に、このテイリングス流に加えることも
できる。透明になつた水はポンプ８８により主テ
イリングポンド８５の上の方の水位のところから
除去されて、管８９を通つて熱水方法へ再循環さ
せる。 Tailings from the downstream additional bitumen recovery process, consisting essentially of fines-laden water, are also directed through pipe 24 and discharged into main tailing pond 85. To maintain the flocculant dosage in the main tailings pond 85 at an optimal level, hydrolyzed starch flocculant can also be added to this tailings stream, as shown at 87. The clarified water is removed from the upper water level of the main tailing pond 85 by a pump 88 and recycled through pipe 89 to the hydrothermal process.

第１０図は、砂含有を伴なうスラツジに加水分
解されたでんぷん凝集剤を添加して第６図に図解
され上で議論されているような効果を得るための
典型的な系を図解するものである。分離セルから
のテイリングは管２３を経て砂分離帯域９０に運
ばれ、そこで砂成分は急速に底に沈降し、管９１
を経てテイリングだめ９２に排出される。微粉含
有テイリング水は砂分離帯域９０の上方区域から
管９３を通つて除去されて、主テイリングポンド
９４中に排出される。主テイリングポンド９４
は、管２４を経て追加的量のビチユーメンを抽出
するための下流工程からのテイリングも受け入れ
る。９５に示されている如く、加水分解されたで
んぷん凝集剤をこの流れに加えて、主テイリング
ポンド中の凝集剤投与量を希望する水準に保つこ
とができる。透明になつた水はポンプ９６により
除去されて、管９７を通つて熱水処理工程中に再
循環される。 Figure 10 illustrates a typical system for adding hydrolyzed starch flocculant to sludge with sand content to obtain the effect illustrated in Figure 6 and discussed above. It is something. The tailings from the separation cell are conveyed via pipe 23 to sand separation zone 90 where the sand component quickly settles to the bottom and passes through pipe 91.
It is then discharged to a tailing sump 92. Tailing water containing fines is removed from the upper area of sand separation zone 90 through pipe 93 and discharged into main tailing pond 94 . Main tailing pond 94
also accepts tailings from a downstream process for extracting additional amounts of bitumen via tube 24. As shown at 95, a hydrolyzed starch flocculant can be added to this stream to maintain the flocculant dosage in the main tailing pond at the desired level. The clarified water is removed by pump 96 and recycled through pipe 97 into the hydrothermal treatment process.

スラツジは主テイリングポンド９４のスラツジ
層からポンプ９８により除去され、管９９を通つ
て補助池１００に移され、補助池１００は本質的
にスラツジ保持帯域として作用する。スラツジは
補助池１００からポンプ１０１により除去され、
そして管１０２を通つてテイリングスだめ９２に
移される。主テイリングポンド９４からのスラツ
ジ除去速度がテイリングだめ９２の容量につり合
つているなら、スラツジを補助池１００へ移すこ
とは必ずしも必要ではないことが理解される。実
際問題としてはそのような良好な調節は常に得ら
れず、従つて補助池１００を設けることがしばし
ば望ましい。 Sludge is removed from the sludge bed of main tailing pond 94 by pump 98 and transferred through pipe 99 to auxiliary pond 100, which essentially acts as a sludge holding zone. Sludge is removed from the auxiliary pond 100 by a pump 101,
It is then transferred through tube 102 to tailings sump 92 . It will be appreciated that if the rate of sludge removal from the main tailing pond 94 is commensurate with the capacity of the tailing sump 92, it is not necessary to transfer the sludge to the auxiliary pond 100. In practice, such good regulation is not always available and it is therefore often desirable to provide an auxiliary pond 100.

加水分解されたでんぷん凝集剤は、それを補助
池１００からのスラツジ流中に射出することによ
り（１０３で示されている）、凝集剤をテイリン
グだめ９２に加えることにより（１０４で示され
ている）、及び／又は凝集剤を第三の池１０６中
に排出するために管１０５を通じてテイリングス
だめ９２から排出された混合物に加えることによ
り、湿つている砂／スラツジ混合物に加えられ
る。第三の池１０６中では、一般的には第６図中
に示されている如き、砂／加水分解されたでんぷ
んで凝集されたスラツジ混合物の高度に脱水及び
詰め込みが起われる。その結果、層１６１からの
透明になつた水は池１０６の上層からポンプ１０
７により除去でき、そして管１０８を通つて主テ
イリングポンド９４に移され、そこからそれは熱
水処理工程への再循環水として利用される。 The hydrolyzed starch flocculant is removed by injecting it into the sludge stream from the auxiliary basin 100 (indicated at 103) or by adding the flocculant to the tailing sump 92 (indicated at 104). ), and/or flocculant is added to the wet sand/sludge mixture by adding it to the mixture discharged from tailings sump 92 through pipe 105 for discharge into third pond 106 . In the third pond 106, high dewatering and packing of the sand/hydrolyzed starch agglomerated sludge mixture, generally as shown in FIG. 6, takes place. As a result, the transparent water from the layer 161 is transferred from the upper layer of the pond 106 to the pump 10.
7 and is transferred through pipe 108 to the main tailing pond 94, from where it is utilized as recycled water to the hydrothermal treatment process.

原油の価格は増大し続けているため、このシス
テムのスラツジは経済的な回収に充分であるビチ
ユーメン含有量を有していることが注目される。
そのため、管１０９、任意（取り付けても取り付
けなくてもよい）の第三のビチユーメン回収工程
１１０及び管１１１を含む回路によつて管１０２
のバイパス区分１０２ａを設備してもよい。 As the price of crude oil continues to increase, it is noted that the sludge of this system has a bitumen content that is sufficient for economical recovery.
As such, a circuit including tube 109, an optional third bitumen recovery step 110 (which may or may not be attached), and tube 111 may
A bypass section 102a may be provided.

第１１図は、再循環水のより高い回収速度を得
るため及び特にスラツジを保つのに必要な容器容
量を最少にするために、第９図及び第１０図に図
解されている技術を組み合わせた系を図解してい
る。そのような高い水回収速度は熱水処理工程シ
ステム全体の新しい水の必要性により必要となる
ことがあり得るか、又ある装置では比較的劣つた
（すなわち粘土含有量の高い）タールサンド仕込
みを取り扱う期間中のみ必要となるかもしれな
い。容器容量問題は限られた区域では臨界的なも
のであり、そして例えばサンコル−オイルサンス
部門借用地では上記の新しい水ということよりも
重要である。 Figure 11 combines the techniques illustrated in Figures 9 and 10 to obtain higher recovery rates for recirculated water and to minimize the vessel volume required to hold the sludge in particular. The system is illustrated. Such high water recovery rates may be necessitated by the need for fresh water throughout the hydrothermal process system, or may require relatively poor (i.e. high clay content) tar sands feeds in some units. It may be necessary only during the handling period. The container capacity problem is critical in limited areas and is more important than the fresh water mentioned above, for example in the Sancor Oil Sans sector lease.

分離セルからのテイリングは管２３を通つて砂
分離帯域１４０に移され、そこで砂成分は急速に
底部に沈降して、湿つた砂として管１４１を通つ
てテイリングだめ１４２に排出される。テイリン
グ水は砂分離帯域から比較的高い点で管１４３を
通つて除かれ、その中には加水分解されたでんぷ
ん凝集剤が管１５１を通つて導入される。凝集さ
れたテイリング水は次に濃化用池１５２中に排出
されるがここは凝集剤が微粉（主として粘土）を
表面下ずつと下まで沈降させるのに必要な滞留時
間中（１日間まで位）にわたつての保持帯域とし
て作用する。加水分解されたでんぷん凝集剤を区
域１５７中に示されている様な濃化用池の表面上
にばらまくこともでき、又は凝集剤投与技術の組
み合わせをテイリング水に投与することもでき
る。実質的に透明な再循環水は濃化用池１５２の
上部から管１５７を通して除去されて熱水処理工
程に再循環させることができる。濃化されたテイ
リング水は濃化用池１５２の下方の区域から除去
され、そして管１５３を通つてテイリングだめ１
４２に移される。 The tailings from the separation cell are transferred through pipe 23 to sand separation zone 140 where the sand component rapidly settles to the bottom and is discharged as wet sand through pipe 141 into tailings sump 142. Tailing water is removed from the sand separation zone at a relatively high point through pipe 143 into which hydrolyzed starch flocculant is introduced through pipe 151. The flocculated tailings water is then discharged into a thickening pond 152 where the flocculant is allowed to settle for the residence time (up to one day) necessary to cause the fines (mainly clay) to settle to the bottom, step by step, below the surface. ) acts as a retention band over The hydrolyzed starch flocculant can be sprinkled onto the surface of the thickening pond as shown in area 157, or a combination of flocculant dosing techniques can be administered to the tailings water. Substantially clear recycled water can be removed from the top of thickening pond 152 through pipe 157 and recycled to the hydrothermal treatment process. Thickened tailings water is removed from the area below thickening basin 152 and passed through pipe 153 to tailing basin 1
42.

粘土粒子は沈降し始める迄に２〜３日から数週
間にわたる熟成過程を経るので、個々の実際の設
備には管１７１を通してテイリング水を受け入れ
る保持池１７０を加えることが必要かもしれな
い。熟成されたテイリング水は管１７２を通つて
除去され、そして濃化用池１５２に移される。 Since the clay particles undergo a maturation process that can last anywhere from a few days to several weeks before they begin to settle, it may be necessary to add a holding basin 170 that receives tailings water through pipe 171 to each actual installation. Aged tailings water is removed through pipe 172 and transferred to thickening pond 152.

第一のテイリングポンド１４４は管２４を経
て、追加分量のビチユーメンを抽出するための下
流処理工程からのテイリングを受入れる。１４５
に示されている様に、加水分解されたでんぷん凝
集剤をこの流れに加えて第一のテイリングポンド
中の凝集剤投与量を希望する水準に保つことがで
きる。透明になつた水はポンプ１４６により除去
されて、管１４７を通して、濃化用池１５２から
得られた再循環水と一緒に、熱水処理工程に再循
環させる。 A first tailing pond 144 receives tailings from downstream processing steps via pipe 24 for extraction of additional quantities of bitumen. 145
Hydrolyzed starch flocculant can be added to this stream to maintain the flocculant dosage in the first tailing pond at the desired level, as shown in FIG. The clarified water is removed by pump 146 and recycled through line 147 to the hydrothermal treatment process along with recycled water from thickening pond 152.

スラツジはポンプ１４８で第一のテイリングポ
ンド１４４のスラツジ層から除去され、そして管
１４９を通して第二のテイリングポンド１５０に
移されるが、この池１５０は本質的にスラツジ保
持場として作用する。スラツジは第二のテイリン
グポンド１５０の下方区域からポンプ１３１によ
り除去され、そして管１３２を通つてテイリング
だめ１４２に移される。第一のテイリングポンド
１４４からのスラツジ除去速度がテイリングだめ
１４２の容量とつり合つているなら、第二のテイ
リングだめ１５０へスラツジを移すことは必ずし
も必要ではない。 Sludge is removed from the sludge bed of the first tailing pond 144 by a pump 148 and transferred through a pipe 149 to a second tailing pond 150, which essentially acts as a sludge holding field. Sludge is removed from the lower area of second tailing pond 150 by pump 131 and transferred through pipe 132 to tailing sump 142. If the rate of sludge removal from the first tailing pond 144 is commensurate with the capacity of the tailing sump 142, it is not necessary to transfer the sludge to the second tailing sump 150.

加水分解されたでんぷん凝集剤は、１３３に示
されている様に第二のテイリングポンド１５０か
らのスラツジ流中に射出することにより、１３４
に示されている様に凝集剤をテイリングだめ１４
２に加えることにより、及び／又は概略が１３９
に示されている様に凝集剤をテイリングだめ１４
２から管１３５を通つて第三のテイリングポンド
１３６中に排出される砂／スラツジ混合物に加え
ることにより、湿つた砂／スラツジ混合物に加え
られる。第三のテイリングポンド１３６中では、
第６図に示されている様な砂と加水分解されたで
んぷんで凝集されたスラツジとの混合物の高度の
脱水及び密な詰め込みが得られる。その結果、透
明になつた水はポンプ１３７により第三のテイリ
ングポンド１３６の上層１６２から除去されて、
管１３８を通つて第一のテイリングポンド１４４
に移され、そこから熱水処理工程に対する再循環
水として利用に供される。 The hydrolyzed starch flocculant is added to 134 by injecting it into the sludge stream from the second tailing pond 150 as shown at 133.
Tailing the flocculant as shown in 14
2 and/or approximately 139
Tailing the flocculant as shown in 14
2 to the wet sand/sludge mixture discharged through pipe 135 into a third tailing pond 136. In the third tailing pond 136,
A high degree of dewatering and dense packing of the mixture of sand and hydrolyzed starch agglomerated sludge as shown in FIG. 6 is obtained. As a result, the water that has become clear is removed from the upper layer 162 of the third tailing pond 136 by the pump 137.
First tailing pond 144 through pipe 138
from where it is used as recycled water for hydrothermal treatment processes.

前記の如く、スラツジは相当なビチユーメン含
有量を有している。従つて、任意に行つてもよい
第三のビチユーメン回収を、ポンプ１３１及びテ
イリングだめ１４２の間の管１３２ａの部分のま
わりに配置されている、管１５４、工程１５５及
び管１５６からなるバイパス回路において求める
こともできる。 As mentioned above, sludge has a significant bitumen content. Therefore, a third bitumen recovery, which may optionally be carried out, is carried out in a bypass circuit consisting of tube 154, step 155 and tube 156, which is arranged around the section of tube 132a between pump 131 and tailing sump 142. You can also ask for it.

第８，９，１０及び１１図に関する議論に関し
て、多くの場合工程を明確に説明するために図解
されている複数個の池は実際には単一の池であり
うることも多いということを記しておく。その場
合、例えば（池）間の透明となつた水及び／又は
スラツジのポンピングの様なある種の処理段階は
自然に起るため、これらの段階を行なうための特
別な設備をする必要はない。 Regarding the discussion of Figures 8, 9, 10, and 11, note that in many cases multiple ponds illustrated to clearly explain a process may actually be a single pond. I'll keep it. In that case, certain treatment steps, such as pumping of clarified water and/or sludge between ponds, occur naturally and there is no need for special equipment to carry out these steps. .

もちろん、第９，１０及び１１図に図解されて
いるシステムは実際に設備を設ける方法の単なる
模はん例であり、このような方法は処理物質、処
理の型、気候及び他の多くの因子に従つて変化す
ることは当業者により理解されよう。これに関す
る方法は基本的には濃化用池、現場から再循環さ
れるスラツジ、又は両者の組み合わせを使用する
ことである。これらの方法を組み合わせにより一
緒に又は個別に応用できるやり方は多数ある。 Of course, the systems illustrated in Figures 9, 10, and 11 are merely examples of how the equipment might be set up in practice, and such methods vary depending on the material being treated, the type of treatment, the climate, and many other factors. It will be understood by those skilled in the art that the The approach in this regard is basically to use thickening ponds, sludge recycled from the field, or a combination of both. There are many ways in which these methods can be applied together or individually in combination.

単なる例として下記の方法が挙げられる：(1)砂
の分離前にテイリングに１つ又は両方のスラツジ
を加えることが出来る。(2)砂の分離後に（例えば
テイリングだめに）１つまたは両方のスラツジを
加えることが出来る。(3)繰返される砂の分離及び
新しいスラツジとの再混合を含む追加の段階を加
えかつ濃化用池又は外の現場への過剰のスラツジ
の再循環を行なうことが出来る。又は(4)砂分離用
に沈降容器又はサイクロンを使用するか、又は前
に参照した米国特許4088146中に開示されている
置換技術を使用できる。 Merely by way of example, the following methods may be mentioned: (1) One or both sludges can be added to the tailings before separation of the sand. (2) One or both sludges can be added after separation of the sand (e.g. to the tailings sump). (3) Additional steps may be added, including repeated sand separation and remixing with fresh sludge, and recycling of excess sludge to a thickening pond or off-site. or (4) use settling vessels or cyclones for sand separation, or the displacement techniques disclosed in previously referenced US Pat. No. 4,088,146.

第１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び１２ｄ図は方法
工程中の連続した段階を図解するものであり、そ
れにより冬の厳しい区域（例えば北西アルバー
タ）で第４，５及び７図に図解されているような
効果を達成している外部的砂サーチヤージが得ら
れる。第１２ａ図に示されている様に、例えば第
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ又は１２ｄ中に示されて
いない主テイリングポンドから収容されたスラツ
ジを第一の補助池１１０が含有している最初の夏
期間を考えてみよう。スラツジはポンプ１１１に
より除去されて、管１１２を通つて第二の補助池
１１３に移される。スラツジがあらかじめでんぷ
ん凝集剤で処理されていないか又は投与量を新し
くするかもしくは増加する必要があるなら、１１
４で示されている様に加水分解されたでんぷん凝
集剤を加えることができる。池１１０から池１１
３へのスラツジ移動は夏中行なわれる。 Figures 12a, 12b, 12c and 12d illustrate successive steps in the method steps, such as those illustrated in Figures 4, 5 and 7 in areas with severe winters (e.g. northwest Alberta). External sand search yardage achieving the effect is obtained. As shown in FIG. 12a, during the first summer period the first auxiliary pond 110 contains sludge received from the main tailing pond not shown in e.g. 12a, 12b, 12c or 12d. Let's think about it. The sludge is removed by pump 111 and transferred through pipe 112 to a second auxiliary pond 113. 11 if the sludge has not been previously treated with starch flocculant or the dosage needs to be renewed or increased.
A hydrolyzed starch flocculant can be added as shown in 4. Pond 110 to Pond 11
The sludge migration to 3 will take place throughout the summer.

続いて第１２ｂ中に図解されている如く、最初
の冬の間に、主テイリングポンドからのスラツジ
は管１１５を通つて第一の補助池（ポンド）１１
０中へ移される。アサパスカタールサンドの場所
での厳しい寒冷な環境のために、厚い氷層１１６
がスラツジ１１７の上部に生成する。氷が重い機
械類の重量に耐えるのに充分な厚さになつた後
に、砂の層１１８を氷層１１６の上部にばらま
く。 Then, during the first winter, the sludge from the main tailing pond passes through pipe 115 to the first auxiliary pond (pound) 11, as illustrated in section 12b.
Moved to 0 inside. Due to the harsh cold environment at the Athapas Kattar Sands location, a thick ice layer116
is generated above the sludge 117. After the ice is thick enough to withstand the weight of heavy machinery, a layer of sand 118 is sprinkled on top of the ice layer 116.

春の雪解け時に、氷層１１６は融解して砂層１
１８を加水分解されたでんぷん凝集剤で処理され
たスラツジ層１１７の上に沈降させ、それにより
砂層は支持され、そして多孔性ピストンとして作
用してスラツジ層１１７をさらに脱水しそして密
に詰める。二回目の夏には第１２ｃ図の様に、ス
ラツジは再び第一の補助池１１０からポンプ１１
１により除去され、そして管１１２を通つて第２
の補助池１１３に移されて砂層１１８上の別のス
ラツジ層１１９として沈降する。移されたスラツ
ジがあらかじめ希望する投与量に前もつて処理さ
れていないなら、１１４に示されている様に加水
分解されたでんぷん凝集剤が加えられる。 When the snow melts in spring, the ice layer 116 melts and forms the sand layer 1.
18 is allowed to settle onto the sludge layer 117 treated with a hydrolyzed starch flocculant, thereby supporting the sand layer and acting as a porous piston to further dewater and compact the sludge layer 117. In the second summer, as shown in Fig. 12c, the sludge is again transferred from the first auxiliary pond 110 to the pump 11.
1 and passed through tube 112 to the second
The sludge is transferred to an auxiliary pond 113 and settles as another sludge layer 119 on top of the sand layer 118. If the transferred sludge has not been previously treated to the desired dosage, a hydrolyzed starch flocculant is added as indicated at 114.

二回目の冬には第１２ｄ図の様に、主テイリン
グポンドからのスラツジは再び第一の補助池１１
０中に管１１５を通つて収容される。第二の補助
池中では新しい氷層１２０が第二のスラツジ層１
１９の上部の上に形成され、そして氷層１２０が
充分な厚さに達したときには砂の第二層１２１を
その上にばらまき、その結果春の雪解け時には砂
の層１２１がスラツジ層１１９上に沈降して、そ
の下の系全体にわたつて別の外からのサーチヤー
ジが得られる。 In the second winter, the sludge from the main tailing pond is transferred back to the first auxiliary pond 11, as shown in Figure 12d.
0 through tube 115. In the second auxiliary pond, a new ice layer 120 forms a second sludge layer 1.
19, and when the ice layer 120 reaches a sufficient thickness, a second layer of sand 121 is spread over it, so that during the spring thaw, the layer of sand 121 settles on top of the sludge layer 119. Then, another external search can be obtained over the entire system below.

前記の一年毎のサイクルは、第二の補助池の容
量に達するまで繰返すことができ、その時点で別
の補助池で第一の補助池１１０からのスラツジの
受け入れを始めることが出来る。 The annual cycle described above can be repeated until the capacity of the second auxiliary pond is reached, at which point another auxiliary pond can begin receiving sludge from the first auxiliary pond 110.

与えられた用途に対して上に議論した特定の添
加剤の適切な投与量を決定することは第１３〜２
０図に示される曲線を考慮することにより容易に
理解出来る。これらの曲線はマクマリーの近くの
サンコール社のタールサンド施設のテイリング池
から抜き出したスラツジに対して実施した試験結
果を説明している。第１３〜１８図は投与量に基
づいた砂−スラツジ性能の変化を説明する。すべ
ての場合内部的サーチヤージを行うために加えら
れた初期スラツジ鉱物固体の重量の約３倍に等し
い砂の量を有する天然のスラツジである。より詳
しくは、第１３図は未処理試料の性能、第１４図
は25ppmの加水分解でんぷん凝集剤で処理した
試料の性能、第１５図は37ppmの、第１６図は
50ppmの、第１７図は75ppmのそして第１８図
は100ppmのでんぷん凝集剤で処理した試料の性
能を示す。 Determining the appropriate dosage of the particular additives discussed above for a given application is
This can be easily understood by considering the curve shown in Figure 0. These curves illustrate the results of tests conducted on sludge extracted from the tailings pond of Suncor's tar sands facility near McMurray. Figures 13-18 illustrate the variation in sand-sludge performance based on dosage. In all cases it is a natural sludge with an amount of sand equal to approximately three times the weight of the initial sludge mineral solids added to perform the internal search. In more detail, Figure 13 shows the performance of the untreated sample, Figure 14 shows the performance of the sample treated with 25 ppm of hydrolyzed starch flocculant, Figure 15 shows the performance of the sample treated with 37 ppm, and Figure 16 shows the performance of the untreated sample.
Figure 17 shows the performance of samples treated with starch flocculant at 50 ppm, 75 ppm and Figure 18 at 100 ppm.

第１３〜１８図の解釈は明快である。第１３図
を参照すると、１日目〜６日目までの累積的な砂
パーセントが左側に動くことが観察される。例え
ばグラフの頂部で、１日目のカーブは試料表面の
３cm下の位置で約14％の砂を示している。４日目
までにこれは約７％に減少されている。そして６
日目までではこの高さで1/2％未満の砂しか残つ
ていない。６日目の曲線は実際底を除いて任意の
高さに於て保持される砂のかなり減少することを
示している。 The interpretation of Figures 13-18 is straightforward. Referring to FIG. 13, it is observed that the cumulative sand percentage from days 1 to 6 moves to the left. For example, at the top of the graph, the day 1 curve shows approximately 14% sand 3 cm below the sample surface. By day 4 this has been reduced to about 7%. and 6
By the end of the day, less than 1/2% of the sand remained at this height. The 6th day curve actually shows a significant reduction in sand retention at any height except the bottom.

第１４図は25ppmの加水分解されたでんぷん
凝集剤が砂−スラツジ混合物に加えられた試料に
対する対応する曲線の組である。４日〜６日にわ
たる曲線ですべての高さで砂の減少は未処理試料
で観られたものより少ないことがすぐにわかる。
第１５図の37ppm試験記録に於て、第１４図で
記録の25ppm試料よりも更にいくらか砂保持効
果が改良されているのがわかる。しかし、第１６
図に於て、砂−スラツジ混合物の砂保持能力が
37ppm試料よりも更に目ざましく増強されてい
るのが観られる。実際４日及び６日の曲線の両方
とも１日目の曲線に非常に接近している。 FIG. 14 is the corresponding set of curves for a sample in which 25 ppm of hydrolyzed starch flocculant was added to the sand-sludge mixture. It can be readily seen that at all heights in the curves spanning 4 to 6 days, the loss of sand is less than that observed in the untreated sample.
It can be seen that in the 37 ppm test record shown in Figure 15, the sand retention effect is improved somewhat over the 25 ppm sample recorded in Figure 14. However, the 16th
In the figure, the sand retention capacity of the sand-sludge mixture is
It can be seen that the intensity is even more remarkable than that of the 37ppm sample. In fact, both the 4th and 6th day curves are very close to the 1st day curve.

第１７図の75ppm試料に於てわずかに更に良
くなることが説明されている。そして最後に第１
８図に於て100ppm試料では曲線はほとんど近接
しており実際すこし重複している。 A slightly better improvement is illustrated in the 75 ppm sample in Figure 17. And finally the first
In Figure 8, the curves for the 100 ppm sample are almost close to each other and actually overlap a little.

表わされている個々のスラツジ試料に対して加
水分解でんぷん添加物50ppm程度の投与量は目
ざましい内部サーチヤージ効果が達成されるこれ
まで経済的に達成されなかつた砂の保持をもたら
すに十分な剪断力をスラツジに付与する。この投
与量決定は、ppmで表わした投力量に対する降
伏値をプロツトしている第１９図に与えられる曲
線によつて確認出来る。37ppmと50ppmの間の
投与量で観測される降伏値が高くなつているのが
明らかである。更に第１９図で前記の点ほどはは
つきりしていないが、100ppmを越えると降伏値
はずつとゆつくりした割合で増加する。従つて考
慮されている特定のスラツジに対して50ppm程
度の最小投与量が示される。繰り返して言うと、
多様なスラツジやへどろがいくらか異なつた有効
投与量を要求しうるが、これらの投与量は例示の
タールサンドスラツジに対して与えられた方法で
容易に決定出来る。しかしながらそのような異な
つたスラツジ及びへどろに対する投与量は規模の
大きさによつて変化することは予測されない。 For the individual sludge samples represented, dosages of as little as 50 ppm of hydrolyzed starch additive are sufficient to achieve shear forces that result in sand retention that has not previously been economically achievable. Grant to Suratsuji. This dosing determination can be confirmed by the curve given in Figure 19, which plots the yield value against the amount of throw in ppm. It is clear that the yield values observed at doses between 37 ppm and 50 ppm are higher. Furthermore, although not as steep as the point mentioned above in FIG. 19, the yield value increases at a gradual rate as the value exceeds 100 ppm. A minimum dosage of around 50 ppm is therefore indicated for the particular sludge being considered. To reiterate,
Although various sludges and sludge may require somewhat different effective dosages, these dosages can be readily determined in the manner provided for the exemplary tar sands sludge. However, dosages for such different sludge and sludge are not expected to vary with scale.

第２０図は曲線１が未処理スラツジ、曲線２が
加水分解していないでんぷん凝集剤、曲線３がポ
リアクリルアミド1820A、曲線４がポリアクリル
アミドN100、曲線５がポリアクリルアミド
573C、曲線６は加水分解されたでんぷん凝集剤
で処理したものに対する１時間後の砂−スラツジ
カラム中での砂分布を示す。曲線７は360時間
（15日）後の加水分解したでんぷん凝集剤で処理
した砂−スラツジ混合物に対する累計的な砂分布
を表わしているという点で顕著に異なる。他の凝
集剤で処理されたものよりも加水分解されたでん
ぷん凝集剤で処理した砂スラツジ混合物の砂保持
能力が優れていることが明らかであり、ここに示
されている。これは有用かつ経済的な砂サーチヤ
ージを達成する能力があることと、有意義なサー
チヤージを達成することを以前の試みが失敗して
いることとの違いを説明している。 In Figure 20, curve 1 is untreated sludge, curve 2 is unhydrolyzed starch flocculant, curve 3 is polyacrylamide 1820A, curve 4 is polyacrylamide N100, and curve 5 is polyacrylamide.
573C, Curve 6 shows the sand distribution in the sand-sludge column after 1 hour for the treatment with hydrolyzed starch flocculant. Curve 7 is significantly different in that it represents the cumulative sand distribution for a sand-sludge mixture treated with a hydrolyzed starch flocculant after 360 hours (15 days). The superior sand retention capacity of sand sludge mixtures treated with hydrolyzed starch flocculants over those treated with other flocculants is evident and shown here. This explains the difference between having the ability to achieve a useful and economical sand search yardage and the failure of previous attempts to achieve a meaningful search yardage.

外部サーチヤージに関しては、単独のものも内
部サーチヤージと組合せたものも、加水分解され
たでんぷん添加物で処理した内部的に砂を保持す
るスラツジが外部的にも砂を保持することが観測
される。従つて、50ppm内部サーチヤージ砂を
使用するタールサンドスラツジの例では外部砂サ
ーチヤージを困難なく添加出来る。更に約
50ppm投与で観られる降伏値のはね上がりによ
つては、内部サーチヤージなしで外部サーチヤー
ジに加えることが出来る。タールサンドスラツジ
の場合には外部サーチヤージを数日毎に比較的小
さな増加量で加えて層を増し、その様な層の下で
スラツジが固まることが出来るようにするのが好
ましい。 Regarding external searchage, it is observed that internally sand-retaining sludges treated with hydrolyzed starch additives, both alone and in combination with internal searchage, also retain sand externally. Therefore, in the example of a tar sands sludge using 50 ppm internal search yard sand, external sand search yard can be added without difficulty. Further about
Due to the jump in yield values seen at the 50 ppm dose, an external search charge can be added without an internal search charge. In the case of tar sands sludge, it is preferred to add external searchage in relatively small increments every few days to increase the layer and allow the sludge to harden under such layer.

テイリングポンド中のスラツジ層上に砂のサー
チヤージを行なうために多種の技術を使用できる
ことは容易に明らかとなることである。スラツジ
層が最初に加水分解されたでんぷん凝集剤で処理
されてその剪断強度及び浸透率における特徴が改
良されている限り、例えば前に参照した米国特許
4036752中に図解されている様に単に池の表面上
に砂をばらまくこともでき、又は第４図に図解さ
れている効果を得るために任意の他の実施可能な
技術を用いることもできる。 It is readily apparent that a variety of techniques can be used to perform sand search on the sludge layer in the tailing pond. As long as the sludge layer is first treated with a hydrolyzed starch flocculant to improve its properties in shear strength and permeability, e.g.
4036752, or any other viable technique may be used to achieve the effect illustrated in FIG.

本発明の原理は例示の一態様で明らかにされた
が、当業者達にはこれらの原理から逸脱しない限
り特定の環境及び操作条件に特に適合している多
数の改変された構造、配置、割合、要素、物質及
び成分を本発明で使用できることは直ぐにわかる
ことである。 While the principles of the invention have been disclosed in an illustrative embodiment, those skilled in the art will readily recognize that they may be modified in numerous configurations, arrangements, proportions particularly adapted to particular environmental and operating conditions without departing from these principles. It will be readily appreciated that the elements, materials and ingredients that can be used in the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は後の合成原油への等級上げのために、
歴青質タールサンドを歴青質泡沫に変換するため
の熱水方法の幾分簡略化されたブロツク工程図面
である。第２図は第１図に図解されている装置と
関連するテイリングポンド中の水及びスラツジの
分布を概念的にそして単純化して図解する部分的
断面図である。第３図は第２図と同様の図面であ
るが、テイリングポンドのスラツジ層に砂をサー
チヤージする先行技術の試みの結果を示してい
る。第４図はスラツジ層を特定の加水分解された
でんぷん凝集剤で処理した後にテイリングポンド
のスラツジ層に砂をサーチヤージした効果を示し
ている。第５図は特定の加水分解されたでんぷん
凝集剤であらかじめ処理されているスラツジを砂
にサーチヤージした交互の層により得られた効果
を図解している。第６図は砂を特定の加水分解さ
れたでんぷん凝集剤で既に処理されているか又は
同時に処理されるスラツジと混合することにより
得られた内部的サーチヤージの効果を図解してい
る。第７図は特定の加水分解されたでんぷん凝集
剤で処理されたスラツジを用いる内部的及び外部
的サーチヤージ技術の組み合わせを使用する効果
を図解している。第８図は堤防中の隣接している
砂の粒子間のすき間中に貯蔵された微粉の量を増
大させるための一般的方法を示している。第９図
はタールサンド熱水方法のテイリングに加水分解
されたでんぷん凝集剤を加えるための特定方法の
例を図解している。第１０図はタールサンド熱水
方法のテイリング系にみられる砂含有を伴つてい
るスラツジに加水分解されたでんぷん凝集剤を加
える方法を図解している。第１１図はそれよりさ
らに急速な透明になつた水の回収が得られるよう
な第９図及び第１０図中に図解されている技術の
組み合わせを図解している。第１２ａ，１２ｂ，
１２ｃ及び１２ｄ図は寒冷環境下に置かれている
テイリングポンドのスラツジ層に対する外部的な
砂のサーチヤージが得られるような作業の順序を
図解している。第１３〜１８図は順次加水分解さ
れたでんぷん添加剤の投力量を増加させて処理し
たスラツジの例の砂保持能力の変化を示す。第１
９図はスラツジの例につき、投与量に対する降伏
値のプロツトを示す。第２０図は与えられた時間
の後、一連の凝集剤で処理した砂−スラツジ混合
物の例の一連のカラム中での砂分布を例示する。 １〜１２及び１７：管、１４：区域、１５：テ
ーリングポンド、１８：状態調整ドラム又は粉砕
機、１９：仕込みだめ、２０：分離帯域、２１：
掃除帯域、２２：泡沫セトラー帯域、２３：砂底
又は管、２４：砂の層又は管、２６：透明になつ
た水層、２７：スラツジ層、２８：ポンプ、２
９：スクリーン、３０：岩屑除去、３１：管、３
２：区域、３３：スラツジ層、３４：砂層、３
５：スラツジの第２層、３６：他の砂層、３７：
砂／スラツジ層、３８：砂層、４１：テーリング
ポンド保留池、４２：堤防壁、４３：透明になつ
た水層、４４：スラツジ層、４５：浮遊手段、４
６：ポンプ、４７：管、４８：管、５０：管、５
１：スラツジ除去手段、５２：沈降帯域、５３：
上層、５４：下層、５５：管、５６：管、５７：
管、５９：砂堆積、６０：堤防、６１：保留帯
域、６２：ポンプ、７０：任意の処理工程、７
１：分離帯域、７２：管、７３：テーリングだ
め、７４：管、７５：管、７６：濃厚化池、７
７：区域、７８：管、７９：管、８０：任意の処
理工程、８１：管、８２：砂用池、８３：ポン
プ、８４：管、８５：テーリングポンド、８７：
添付管、８８：ポンプ、８９：管、９０：砂分離
帯域、９１：管、９２：テーリングため、９３：
管、９４：主テーリング池、９５：添加管、９
６：ポンプ、９７：管、９８：ポンプ、９９：
管、１００：補助池、１０１：ポンプ、１０２：
管、１０２ａ：１０２のバイパス区分、１０３：
添加管、１０４：添加管、１０５：管、１０６：
第三池、１０７：ポンプ、１０８：管、１０９：
管、１１０：第一補助池、１１１：管又はポン
プ、１１２：管、１１３：第二補助池、１１４：
添加管、１１５：管、１１６：氷層、１１７：ス
ラツジ層、１１８：砂層、１１９：第二スラツジ
層、１２０：氷層、１２１：砂層、１３１：ポン
プ、１３２：管、１３２ａ：管の区分、１３３：
添加管、１３４：添加管、１３５：管、１３６：
第３テーリングポンド、１３７：ポンプ、１３
８：管、１３９：添加管、１４０：砂分離帯域、
１４１：管、１４２：テーリングため、１４３：
管、１４４：第一テーリングポンド、１４５：
管、１４６：ポンプ、１４７：管、１４８：ポン
プ、１４９：管、１５０：第二テーリングポン
ド、１５１：管、１５２：濃厚化池、１５３：
管、１５４：管、１５５：工程、１５６：管、１
５７：管、１６０：透明化水層、１６２：第３テ
ーリング用池の上層、１７０：保持池、１７１：
管、１７２：管。 Figure 1 shows that for later upgrading to synthetic crude oil,
1 is a somewhat simplified block diagram of a hydrothermal process for converting bituminous tar sands to bituminous foam; FIG. FIG. 2 is a partial cross-sectional view conceptually and simplistically illustrating the distribution of water and sludge in a tailing pond associated with the apparatus illustrated in FIG. FIG. 3 is a drawing similar to FIG. 2, but showing the results of prior art attempts to search for sand in the sludge layer of a tailing pond. FIG. 4 shows the effect of sand search in the sludge layer of a tailing pond after treating the sludge layer with a specific hydrolyzed starch flocculant. FIG. 5 illustrates the effect obtained by alternating layers of searched sand with sludge that has been previously treated with a specific hydrolyzed starch flocculant. Figure 6 illustrates the effect of internal search obtained by mixing sand with sludge that has already been or is simultaneously treated with a particular hydrolyzed starch flocculant. FIG. 7 illustrates the effect of using a combination of internal and external search techniques using sludge treated with certain hydrolyzed starch flocculants. FIG. 8 shows a general method for increasing the amount of fines stored in the interstices between adjacent sand particles in the embankment. FIG. 9 illustrates an example of a specific method for adding hydrolyzed starch flocculant to the tailings of a tar sands hydrothermal process. FIG. 10 illustrates the addition of hydrolyzed starch flocculant to sludge with sand content found in the tailing system of a tar sands hydrothermal process. FIG. 11 illustrates a combination of the techniques illustrated in FIGS. 9 and 10 such that even more rapid clear water recovery is obtained. 12th a, 12b,
Figures 12c and 12d illustrate the sequence of operations such that an external sand search is obtained for the sludge layer of a tailing pond located in a cold environment. Figures 13-18 show the change in sand retention capacity of example sludges treated with successively increasing doses of hydrolyzed starch additive. 1st
Figure 9 shows a plot of yield versus dose for the sludge example. FIG. 20 illustrates the sand distribution in a series of columns for example sand-sludge mixtures treated with a series of flocculants after a given period of time. 1-12 and 17: tubes, 14: zones, 15: tailing ponds, 18: conditioning drums or crushers, 19: feed basins, 20: separation zones, 21:
Cleaning zone, 22: Foam settler zone, 23: Sand bottom or tube, 24: Sand layer or tube, 26: Clear water layer, 27: Sludge layer, 28: Pump, 2
9: Screen, 30: Rock debris removal, 31: Pipe, 3
2: area, 33: sludge layer, 34: sand layer, 3
5: Second layer of sludge, 36: Other sand layer, 37:
Sand/sludge layer, 38: Sand layer, 41: Tailing pond retention pond, 42: Embankment wall, 43: Transparent water layer, 44: Sludge layer, 45: Floating means, 4
6: pump, 47: pipe, 48: pipe, 50: pipe, 5
1: Sludge removal means, 52: Sedimentation zone, 53:
Upper layer, 54: Lower layer, 55: Pipe, 56: Pipe, 57:
Pipe, 59: Sand deposition, 60: Embankment, 61: Retention zone, 62: Pump, 70: Optional treatment step, 7
1: Separation zone, 72: Pipe, 73: Tailing sump, 74: Pipe, 75: Pipe, 76: Enrichment pond, 7
7: area, 78: pipe, 79: pipe, 80: optional treatment step, 81: pipe, 82: sand pond, 83: pump, 84: pipe, 85: tailing pond, 87:
Attached pipe, 88: pump, 89: pipe, 90: sand separation zone, 91: pipe, 92: for tailing, 93:
Pipe, 94: Main tailing pond, 95: Addition pipe, 9
6: Pump, 97: Pipe, 98: Pump, 99:
Pipe, 100: Auxiliary pond, 101: Pump, 102:
Tube, 102a: Bypass section of 102, 103:
Addition tube, 104: Addition tube, 105: Tube, 106:
Third Pond, 107: Pump, 108: Pipe, 109:
Pipe, 110: First auxiliary pond, 111: Pipe or pump, 112: Pipe, 113: Second auxiliary pond, 114:
Addition pipe, 115: pipe, 116: ice layer, 117: sludge layer, 118: sand layer, 119: second sludge layer, 120: ice layer, 121: sand layer, 131: pump, 132: pipe, 132a: pipe division , 133:
Addition tube, 134: Addition tube, 135: Tube, 136:
3rd tailing pond, 137: Pump, 13
8: pipe, 139: addition pipe, 140: sand separation zone,
141: Pipe, 142: For tailing, 143:
Pipe, 144: First tailing pond, 145:
Pipe, 146: Pump, 147: Pipe, 148: Pump, 149: Pipe, 150: Second tailing pond, 151: Pipe, 152: Enrichment pond, 153:
Pipe, 154: Pipe, 155: Process, 156: Pipe, 1
57: Pipe, 160: Clear water layer, 162: Upper layer of third tailing pond, 170: Retention pond, 171:
Tube, 172: Tube.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 産業工程からの、微粉含有水性排液を受け入
れるためのテイリングポンドの系において、 (A) その場で形成される一又はそれ以上の不溶性
金属塩の存在下でのでんぷんの水性加水分解に
より得られる加水分解されたでんぷん添加剤少
なくとも37ppmで排液を処理し、 (B) 処理された排液を有効サーチヤージ量の砂と
混合し、そして (C) 処理された排液／砂混合物をテイリングポン
ド中に排出する 段階からなり、それによつて処理された排液／砂
混合物をスラツジ層中に沈降させそこから水を上
部に移動させる、テイリングポンド中で砂サーチ
ヤージによつてより充分に脱水されたスラツジ層
を得る方法。 ２ スラツジをスラツジ層から取り出しそしてこ
れを段階(B)の間に処理された排液及び砂と混合
し、そして生成した混合物を段階(C)の間に排出す
る、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 段階(A)及び(B)を同時に行なう、特許請求の範
囲第１項又は第２項に記載の方法。 ４ 低級脂肪族アルコール、アセトン、酵母又は
乳酸からなる他の添加剤を加水分解されたでんぷ
んに加える特許請求の範囲第３項に記載の方法。 ５ 排液を、段階(A)の間の少なくとも一部では、
段階(B)の間に砂と混合するための濃化されたテイ
リングの水を得るのに充分な滞留時間にわたつて
濃化用池の中に保つ、特許請求の範囲第１項又は
第２項に記載の方法。 ６ 段階(A)を、濃化用池の中に移す前に熟成用池
の中で排液の貯蔵中に少なくとも部分的に達成す
る、特許請求の範囲第５項記載の方法。 ７ 低級脂肪族アルコール、アセトン、酵母、又
は乳酸からなる他の添加剤を加水分解されたでん
ぷんに加える特許請求の範囲第５項に記載の方
法。 ８ 人工的な又は天然の微粉含有水の系におい
て、 (A) その場で形成される一又はそれ以上の不溶性
金属塩の存在下でのでんぷんの水性加水分解に
より得られる加水分解されたでんぷん凝集剤で
スラツジを処理し、そして (B) 処理されたスラツジをスラツジ鉱物固体重量
の約３倍の重量の砂と混合する 段階からなり、それにより加水分解されたでんぷ
ん添加剤によつて、スラツジに対して、砂を支持
しそして水の移動を促進するのに充分な強度及び
浸透率を与えさせ、そして砂がスラツジ層に自重
を加えることによつてスラツジ層内の水をスラツ
ジ層から上部に移動させる、テイリングポンド中
でより充分に脱水されたスラツジ層を得る方法。Claims: 1. In a system of tailing ponds for receiving fines-containing aqueous effluent from an industrial process, (A) starch in the presence of one or more insoluble metal salts formed in situ; (B) mixing the treated effluent with an effective search charge amount of sand; and (C) treating the effluent with at least 37 ppm of a hydrolyzed starch additive obtained by aqueous hydrolysis of the effluent; /discharging the sand mixture into a tailing pond, whereby the treated effluent/sand mixture settles into a sludge bed and from there the water is transferred to the top by means of a sand searchage in the tailing pond. A method for obtaining a more fully dehydrated sludge layer. 2. Removing the sludge from the sludge bed and mixing it with the treated effluent and sand during step (B), and discharging the resulting mixture during step (C). Method described. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein steps (A) and (B) are carried out simultaneously. 4. Process according to claim 3, in which other additives consisting of lower aliphatic alcohols, acetone, yeast or lactic acid are added to the hydrolyzed starch. 5. Drainage, at least in part during step (A),
Claims 1 or 2: maintained in a thickening pond for a residence time sufficient to obtain thickened tailings water for mixing with the sand during step (B). The method described in section. 6. The method of claim 5, wherein step (A) is at least partially accomplished during storage of the effluent in a ripening pond prior to transfer into a thickening pond. 7. A method according to claim 5, in which other additives consisting of lower aliphatic alcohols, acetone, yeast, or lactic acid are added to the hydrolyzed starch. 8. Hydrolyzed starch flocculation obtained by aqueous hydrolysis of starch in the presence of one or more insoluble metal salts formed in situ in an artificial or natural fines-containing aqueous system; and (B) mixing the treated sludge with a weight of sand approximately three times the weight of the sludge mineral solids, thereby adding to the sludge with a hydrolyzed starch additive. On the other hand, it provides sufficient strength and permeability to support the sand and facilitate the movement of water, and the sand transfers water within the sludge layer from the sludge layer to the top by applying its own weight to the sludge layer. A method of obtaining a more fully dewatered sludge layer in a tailing pond by moving the sludge.