СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ ПРОЗРАЧНОСТИ СЛИВА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ УГЛЯ Российский патент 2021 года по МПК B03D3/06 C02F1/56 

[0001] Настоящая заявка является международной (т. е. PCT) заявкой, в которой испрашивается приоритет согласно предварительной заявке на патент США № 62/362,924, поданной 15 июля 2016 г., раскрытие которой в полном объеме включено в настоящий документ посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Как правило, взвешенные в жидкости твердые частицы удаляют посредством фильтрации или осаждения (например, осветления, сгущения и т. п.). Насыщенная частицами жидкость может быть обработана с целью способствования осаждению или фильтрации. Режим двойной обработки требует обработки жидкости, насыщенной частицами, с помощью коагулянта для дестабилизации суспензии частиц, с последующей обработкой коагулированной жидкости, насыщенной частицами, с помощью флокулянта для группирования дестабилизированных частиц в жидкости. Сгруппированные частицы обычно имеют больший объем и вес, что приводит к оседанию сгруппированных частиц. Коагулянты могут представлять собой, например, некоторые соединения с относительно низкой среднемассовой молекулярной массой (например, менее чем около 500 000 дальтонов) и относительно высокой плотностью заряда (например, 50-100 мольных процентов ионизированных групп). Флокулянты могут представлять собой, например, некоторые соединения с относительно высокой среднемассовой молекулярной массой (например, более чем около 10 000 000 дальтонов) и относительно низкой плотностью заряда (например, 0-30 мольных процентов ионизированных групп).

[0003] Обычно при добыче угля получают уголь из руды, которую добывают из земли. Как правило, уголь отделяют от руды путем флотации (т. е. пенной флотации). Руду измельчают, и измельченную руду передают на обработку флотацией. Уголь всплывает на поверхность воды, в то время как неугольная часть руды оседает. Однако флотация угля не полностью отделяет уголь от всех остальных элементов. Кроме того, в процессе флотации образуется поток отходов (например, угольных отходов), который в соответствии с государственным постановлением не может сбрасываться в необработанном виде. Операторы по очистке угля, как правило, стремятся удалять как можно больше оставшегося материала в виде частиц из угольных отходов, прежде чем вода будет сброшена или возвращена обратно в процесс.

[0004] Как правило, оставшийся твердый материал в угольных отходах обладает хорошей коллоидной устойчивостью и оседает с относительно низкой скоростью, в результате чего верхний слой (например, слив) имеет относительно высокую мутность. Как правило, по меньшей мере по этой причине угольные отходы обрабатывались по схеме двойной обработки, такой как описана выше. Что касается обработки угольных отходов, более высокая скорость осаждения не обязательно связана с улучшенной прозрачностью верхнего слоя, и наоборот.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Предложен состав для промежуточной обработки. Композиция для промежуточной обработки содержит анионный сополимер акрилата-акриламида, имеющий от около 30 до около 50 мольных процентов (мет)акрилата, от около 50 до около 70 мольных процентов (мет)акриламида и пониженную удельную вязкость от около 18 до около 30 дл/г. Композиция для промежуточной обработки может быть приготовлена на водной основе (например, воде).

[0006] Предложен способ обработки угольных отходов. Способ включает комбинирование композиции для промежуточной обработки и угольных отходов. Композиция для промежуточной обработки содержит анионный сополимер акрилата-акриламида, имеющий от около 30 до около 50 мольных процентов (мет)акрилата, от около 50 до около 70 мольных процентов (мет)акриламида и пониженную удельную вязкость от около 18 до около 30 дл/г. В некоторых вариантах реализации способа, композиция для промежуточной обработки приготовлена на водной основе (например, воде).

[0007] Кроме того, предложен способ отделения воды от угольных отходов. Способ включает комбинирование композиции для промежуточной обработки и угольных отходов после процесса флотации угля с образованием обработанных угольных отходов. Композиция для промежуточной обработки содержит анионный сополимер акрилата-акриламида, имеющий от около 30 до около 50 мольных процентов (мет)акрилата, от около 50 до около 70 мольных процентов (мет)акриламида и пониженную удельную вязкость от около 18 до около 30 дл/г. В некоторых вариантах реализации способа, композиция для промежуточной обработки приготовлена на водной основе (например, воде). Обработанные угольные отходы оставляют в отстойнике для образования верхнего слоя, содержащего воду с мутностью, меньшей, чем около 200 NTU (nephelometric turbidity unit, нефелометрическая единица мутности), и нижнего слоя, содержащего осажденные обработанные угольные отходы.

[0008] Кроме того, предусмотрено использование композиции для промежуточной обработки, способствующей сгущению угольных отходов. Композиция для промежуточной обработки содержит анионный сополимер акрилата-акриламида, имеющий от около 30 до около 50 мольных процентов (мет)акрилата, от около 50 до около 70 мольных процентов (мет)акриламида и пониженную удельную вязкость от около 18 до около 30 дл/г.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0009] На фиг. 1 представлен график, иллюстрирующий результаты согласно примеру 1.

[00010] На фиг. 2 представлен график, иллюстрирующий результаты согласно примеру 2.

[00011] На фиг. 3 представлен график, иллюстрирующий результаты согласно примеру 3.

[00012] На фиг. 4 представлен график, иллюстрирующий результаты согласно примеру 4.

[00013] На фиг. 5 представлен график, иллюстрирующий результаты согласно примеру 5.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[00014] Предложена композиция для промежуточной обработки. Композиция для промежуточной обработки содержит анионный сополимер акрилата-акриламида, имеющий от около 30 до около 50 мольных процентов (мет)акрилата, от около 50 до около 70 мольных процентов (мет)акриламида и пониженную удельную вязкость, от около 18 до около 30 дл/г. Композиция для промежуточной обработки может быть приготовлена на водной основе (например, воде).

[00015] Предложен способ обработки угольных отходов. Способ включает комбинирование композиции для промежуточной обработки и угольных отходов. Композиция для промежуточной обработки содержит анионный сополимер акрилата-акриламида, имеющий от около 30 до около 50 мольных процентов (мет)акрилата, от около 50 до около 70 мольных процентов (мет)акриламида и пониженную удельную вязкость, от около 18 до около 30 дл/г. В некоторых вариантах реализации способа, композиция для промежуточной обработки приготовлена на водной основе (например, воде).

[00016] Кроме того, предложен способ отделения воды от угольных отходов. Способ включает комбинирование композиции для промежуточной обработки и угольных отходов на этапе следующим за этапом флотации угля с целью формирования обработанных угольных отходов. Композиция для промежуточной обработки содержит анионный сополимер акрилата-акриламида, имеющий от около 30 до около 50 мольных процентов (мет)акрилата, от около 50 до около 70 мольных процентов (мет)акриламида и пониженную удельную вязкость, от около 18 до около 30 дл/г. В некоторых вариантах реализации способа, композиция для промежуточной обработки приготовлена на водной основе (например, воде). Обработанные угольные отходы оставляют в отстойнике для образования верхнего слоя, содержащего воду с мутностью, меньшей, чем около 200 NTU, и нижнего слоя, содержащего осажденные обработанные угольные отходы.

[00017] Кроме того, предусмотрено использование композиции для промежуточной обработки, способствующей сгущению угольных отходов. Композиция для промежуточной обработки содержит анионный сополимер акрилата-акриламида, имеющий от около 30 до около 50 мольных процентов (мет)акрилата, от около 50 до около 70 мольных процентов (мет)акриламида и пониженную удельную вязкость, от около 18 до около 30 дл/г.

[00018] Предложен способ обработки угольных отходов, а также способ отделения воды от угольных отходов. Как правило, угольными отходами называют образующуюся суспензию после процесса флотации угля, который представляет собой тип пенной флотации. Угольную руду очищают с использованием пенной флотации, что приводит к образованию потока отходов, который обычно дополнительно обрабатывают для разделения суспензии на достаточно прозрачное жидкое вещество и твердое вещество, хотя твердое вещество склонно сохранять влажность. Как правило, после процесса флотации угля угольные отходы дополнительно обрабатывают с применением сгущения угольных отходов. Используемое здесь выражение «применение сгущения угольных отходов» включает в себя как сгущение, так и осветление, хотя иногда «сгущение» и «осветление» можно рассматривать как две отдельные операции. Отстойник может представлять собой, например, загуститель или осветлитель, или комбинацию загустителя и осветлителя.

[00019] Как правило, угольные отходы содержат от 1% до около 30% по массе или более твердых веществ в воде (например, суспензию). Угольные отходы, как правило, содержат неугольные твердые частицы и некоторое количество не отделенного угля. Угольные отходы могут быть черного или серого цвета.

[00020] Способы, описанные в настоящем документе, включают комбинирование композиции для промежуточной обработки и угольных отходов. Композиция для промежуточной обработки содержит анионный сополимер акрилата-акриламида, имеющий от около 30 до около 50 мольных процентов (мет)акрилата, от около 50 до около 70 мольных процентов (мет)акриламида и пониженную удельную вязкость от около 18 до около 30 дл/г.

[00021] Обычно используемый в данной области, термин «(мет)акрилат» представляет собой «акрилат, метакрилат или их комбинацию», а термин «(мет)акриламид» представляет собой «акриламид, метакриламид или их комбинацию». В некоторых вариантах реализации способов, описанных в настоящем документе, анионный сополимер акрилата-акриламида содержит от около 30 мольных процентов, или от около 32 мольных процентов, или от около 34 мольных процентов, или от около 36 мольных процентов, до около 50 мольных процентов, или до около 48 мольных процентов, или до около 46 мольных процентов, или до около 44 мольных процентов (мет)акрилата, и от около 50 мольных процентов, или от около 52 мольных процентов, или от около 54 мольных процентов, или от около 56 мольных процентов, до около 70 мольных процентов, или до около 68 мольных процентов, или до около 66 мольных процентов, или до около 64 мольных процентов (мет)акриламида. В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, композиция для промежуточной обработки содержит анионный сополимер акрилата-акриламида, имеющий от около 36 до около 44 мольных процентов (мет)акрилата, и от около 56 до около 64 мольных процентов (мет)акриламида, и более предпочтительно, от около 36 до около 44 мольных процентов акрилата, и от около 56 до около 64 мольных процентов акриламида.

[00022] Хотя полимеры в некоторой степени связаны с измерениями (среднемассовой) молекулярной массы, их можно охарактеризовать пониженной удельной вязкостью («RSV», reduced specific viscosity). Как описано в данном документе, значения RSV определяют из раствора 450 частей на миллион анионного сополимера акрилата-акриламида в 1-молярном нитрате натрия с использованием капиллярного вискозиметра Уббелоде при 30 °C. В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, анионный сополимер акрилата-акриламида имеет RSV от около 18 до около 30 дл/г. В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, анионный сополимер акрилата-акриламида имеет RSV от около 18 дл/г, или от около 19 дл/г, или от около 20 дл/г, или от около 21 дл/г, или от около 22 дл/г, до около 30 дл/г, или до около 29 дл/г, или до около 28 дл/г. В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, анионный сополимер акрилата-акриламида имеет RSV от около 22 до около 28 дл/г.

[00023] В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, анионный сополимер акрилата-акриламида имеет среднемассовую молекулярную массу от около 4 до около 7 миллионов дальтонов. В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, анионный сополимер акрилата-акриламида имеет среднемассовую молекулярную массу от около 4 миллионов, или от около 5 миллионов, или от около 5,5 миллионов, или от около 6 миллионов до около 7 миллионов дальтонов. Ожидается, что флокулянты, имеющие более высокую среднемассовую молекулярную массу, приведут к ускоренному осаждению и, таким образом, улучшенной прозрачности верхнего слоя, и было показано, что способы, описанные в данном документе, в которых используют анионные сополимеры акрилата-акриламида, имеющие среднемассовую молекулярную массу от около 4 до около 7 миллионов дальтонов, обеспечивают улучшенное осаждение и прозрачность верхнего слоя.

[00024] Среднемассовая молекулярная масса может быть определена различными способами. Как описано в данном документе, среднемассовую молекулярную массу обычно определяют с использованием периодического многоуглового рассеяния света (multi-angle light scattering, «MALS») для раствора 50 частей на миллион сополимера в подвижной фазе (1,0 моль хлорида натрия, 0,1 моль бифосфата натрия). Рассеянный световой сигнал улавливается в зависимости от угла и концентрации с помощью детектора многоуглового рассеяния света. Для определения среднемассовой молекулярной массы образца, полученные данные аппроксимируют по уравнению рассеяния света, например, диаграмме Цимма.

[00025] Кроме того, в некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, анионный сополимер акрилата-акриламида приготовлен (или был приготовлен) на водной основе. Как правило, водная основа представляет собой воду. Однако водная основа может дополнительно содержать, например, едкий компонент. Иначе говоря, водная основа может иметь рН от около 7 до около 14, или от около 7 до около 12, или от около 7 до около 11, или от около 7 до около 10, или от около 7 до около 9 или от около 7 до около 8. Примеры едких компонентов включают, но не ограничиваются ими, гидроксид аммония, гидроксид натрия и гидроксид калия. Как правило, технологическая вода должна быть достаточно чистой, чтобы ее можно было использовать в качестве водной основы или ее компонента, хотя чистота водной основы будет зависеть от конкретного применения, представляющего интерес, для сгущения угольных отходов.

[00026] Анионный сополимер акрилата-акриламида может быть использован в некоторых способах без его приготовления. В таких способах, комбинируемую композицию для промежуточной обработки называют «неразбавленной». Примеры неразбавленных композиций для промежуточной обработки включают, но не ограничиваются ими, эмульсию типа воды в масле (т. е. инверсную) и сухого порошка. Термин «продукт» может быть использован для описания неразбавленных композиций для промежуточной обработки.

[00027] В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, неразбавленную композицию для промежуточной обработки приготавливают таким образом, чтобы формировать композицию для промежуточной обработки, содержащую от около 100 до около 20 000 частей на миллион по массе неразбавленной композиции для промежуточной обработки на водной основе. В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, неразбавленную композицию для промежуточной обработки приготавливают таким образом, чтобы формировать композицию для промежуточной обработки, содержащую от около 100 частей на миллион, или от около 300 частей на миллион, или от около 500 частей на миллион, или от около 1000 частей на миллион, или от около 3000 частей на миллион, или от около 5000 частей на миллион, до около 20000 частей на миллион, или до около 18000 частей на миллион, или до около 15000 частей на миллион по массе неразбавленной композиции для промежуточной обработки на водной основе. В случае эмульсии типа воды в масле, неразбавленная композиция для промежуточной обработки обычно содержит от около 20 до около 40% по массе анионного сополимера акрилата-акриламида. Таким образом, в некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, анионный сополимер акрилата-акриламида может находиться в композиции для промежуточной обработки в концентрации от около 20 до около 8000 частей на миллион по массе активных веществ, или от около 20 частей на миллион, или от около 100 частей на миллион, или от около 1000 частей на миллион, до около 8000 частей на миллион, или до около 7000 частей на миллион, или до около 6000 частей на миллион по массе активных веществ. Соответственно, (неразбавленная) композиция для промежуточной обработки и угольные отходы могут быть скомбинированы для образования обработанных угольных отходов, содержащих, например, от около 0,2 до около 200 частей на миллион по массе активных веществ композиции для промежуточной обработки. Иначе говоря, дозировка (неразбавленной) композиции для промежуточной обработки, добавляемой в угольные отходы, представляет собой количество, обеспечивающее, например, от около 0,2 до около 200 частей на миллион по массе активных веществ. Используемый в данном документе термин «(неразбавленная) композиция для промежуточной обработки» используется для указания того, что композиция для промежуточной обработки и угольные отходы могут быть скомбинированы с приготовлением или без нее, или с частичным приготовлением композиции для промежуточной обработки.

[00028] В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, композиция для промежуточной обработки представляет собой сухой порошок, и композиция для промежуточной обработки в виде сухого порошка и угольные отходы комбинируют путем пропускания через шнек сразу после флотации или циклонирования, при его наличии.

[00029] Композиция для промежуточной обработки и угольные отходы могут быть скомбинированы любым подходящим способом. Например, композицию для промежуточной обработки можно добавлять в угольные отходы и смешивать. Смешивание может происходить любым подходящим способом, например, путем комбинирования потока через трубопровод, с помощью резервуара с мешалкой, поточного смешивания и т. п. Композиция для промежуточной обработки может быть введена в поток угольных отходов или наоборот, или потоки композиции для промежуточной обработки и угольные отходы могут быть скомбинированы любым подходящим способом, известным специалистам в данной области.

[00030] В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, композицию для промежуточной обработки и угольные отходы комбинируют путем комбинирования потока через трубопровод. Например, в некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, поток композиции для промежуточной обработки вводят в поток угольных отходов. В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, композицию для промежуточной обработки и угольные отходы комбинируют во множестве точек подачи композиции для промежуточной обработки, количество которых может включать, например, две точки подачи, три точки подачи, четыре точки подачи, пять точек подачи и т. д. В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, композиция для промежуточной обработки и угольные отходы комбинируют посредством по меньшей мере трех точек подачи. Как правило, точка (точки) подачи расположена/расположены на этапе технологического процесса, следующего за этапом флотации. В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, точка (точки) подачи расположена (расположены) в центральном колодце загустителя. В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, точка (точки) подачи расположена (расположены) перед отстойником.

[00031] В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, способ дополнительно включает обеспечение возможности отстаивания обработанных угольных отходов в отстойнике с образованием верхнего слоя, содержащего воду с мутностью, меньшей, чем около 200 нефелометрических единиц мутности («NTU», nephelometric turbidity units), и нижнего слоя, содержащего осажденные обработанные угольные отходы. В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, верхний слой имеет мутность, меньшую, чем около 100 NTU, или меньшую, чем около 80 NTU, или меньшую, чем около 60 NTU. В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, нижний слой осаждается со скоростью от около 10 до около 15 дюймов в минуту (0,254-0,381 м/мин).

[00032] В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, нижний слой обработанных угольных отходов перемещают из отстойника. В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, верхний слой обработанных угольных отходов перемещают из отстойника. В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, как верхний, так и нижний слои обработанных угольных отходов по отдельности перемещают из отстойника. В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, верхний слой перемещают из отстойника через сливной затвор.

[00033] В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, угольные отходы содержат примеси, включая, но не ограничиваясь этим, один или более силикатов (например, глина, кварц), карбонатов (например, кальцит), сульфидов (например, пирит) и гуматов. «Расширяющаяся глина» относится к глине, которая обычно набухает в объеме (например, по меньшей мере около 1,5 раз), находясь в водной суспензии. К нерасширяющейся глине относится глина, которая обычно не набухает в объеме до такой большой степени, как расширяемая глина. Примеры нерасширяющейся глины включают, но не ограничиваются ими, иллит и каолинит. Нерасширяющаяся глина обычно имеется в значительных количествах (например, от около 20% до около 80% по массе) в угольных отходах североамериканских шахт, расположенных к востоку от Скалистых гор, и особенно к востоку от реки Миссисипи. Например, в шахтах бассейна рек Иллинойс и Огайо/Аппалачской долины, как правило, добывают угольную руду, содержащую примеси, включая, но не ограничиваясь этим, нерасширяющуюся глину, кварц, кальцит и пирит. Композиции для промежуточной обработки, описанные в данном документе, имеют тенденцию к непредвиденно хорошим результатам при осаждении частиц из угольных отходов, содержащих нерасширяющуюся глину, в частности иллит, каолинит или их комбинацию.

[00034] Хотя описанные в данном документе композиции для промежуточной обработки могут быть использованы в сочетании с коагулянтами и флокулянтами, в некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, композиция для промежуточной обработки и угольные отходы комбинируют без помощи коагулянта и/или флокулянта. В некоторых вариантах реализации способов, описанных в данном документе, композиция для промежуточной обработки является единственной добавкой для осаждения, комбинируемой с угольными отходами. Иначе говоря, угольные отходы не обрабатывают с помощью какой-либо другой добавки для осаждения (например, коагулянта или флокулянта), за исключением одной или более композиций для промежуточной обработки.

ПРИМЕРЫ

[00035] Следующие примеры дополнительно иллюстрируют изобретение, но не должны рассматриваться как ограничивающие его объем. В примерах для определения скоростей оседания были использованы испытания в цилиндре. Были измерены прозрачность надосадочной жидкости (т. е. верхнего слоя, например, слива) и скорость осаждения. Все образцы были испытаны с различными образцами угольных отходов из руды, добытой в Северной Америке к востоку от Скалистых гор и, более конкретно, к востоку от реки Миссисипи, и все образцы содержали нерасширяющуюся глину, включая один или оба из: иллита и каолинита.

[00036] Для следующих примеров использовалась следующая процедура:

1. Суспензии угольных отходов комбинировали в клапанном котле емкостью 60-кварт (56,78 л) и перемешивали с помощью расположенного сверху смесителя с постоянной частотой вращения примерно 100 об/мин, чтобы сохранить все твердые вещества в суспензии и поддерживать визуальную консистенцию суспензии.

2. Клапан на котле был открыт для заполнения двух (или более) градуированных цилиндров до верхней градуировки. Были приняты меры для доставки в каждый из градуированных цилиндров суспензий, имеющих аналогичное содержание частиц.

3. Соответствующее количество шприцов с композицией (композициями) для обработки (например, композицией для промежуточной обработки), представляющим интерес, заполняли по мере необходимости. Композиция (композиции) для обработки может представлять собой, например, две одинаковые композиции, две разные композиции, одну композицию с разными дозировками и т. п.

4. Цилиндры закрывали пробками и вручную переворачивали один или более раз для повторного перехода осевших частиц во взвешенное состояние.

5. Пробки удаляли, и часть содержимого каждого шприца впрыскивали в соответствующие цилиндры.

6. Пробки снова устанавливали в цилиндры, и цилиндры несколько раз переворачивали, чтобы смешать обработанные угольные отходы.

Этапы 5-6 повторяли три раза, чтобы выполнить дозировку каждой соответствующей композиции для обработки. Этот способ иногда называют «раздельным дозированием», и он предназначен для имитации множества точек подачи композиции для обработки (например, композиции для промежуточной обработки). Для контрольного образца 2, дозу коагулянта вводили в качестве первой дозы, а дозу флокулянта разделяли и вводили в качестве второй и третьей доз. Этот способ имитирует обычные точки подачи режима двойной обработки.

7. После переворачивания цилиндров несколько раз, цилиндры помещали на плоскую поверхность и запускали секундомер. Поверхность раздела твердых частиц и надосадочной жидкости (т. е. нижнего слоя и верхнего слоя) отмечали через определенные интервалы времени, например, 10 секунд, 15 секунд, 30 секунд и т. п. Скорость осаждения (например, скорость осаждения в свободном падении) для каждого цилиндра может быть определена по отметкам.

[00037] Были испытаны следующие композиции в следующих примерах, причем каждая из композиций A, B, C и E представляет варианты (неразбавленных) композиций для промежуточной обработки:

Таблица 1: Образцы, испытанные в примерах.

Образец Описание Пониженная удельная вязкость
дл/г Среднемассовая молекулярная масса (млн. дальтон) Контрольный образец 1 Флокулянт сополимера акрилата-акриламида с относительно высокой молекулярной массой (30 мольных процентов акрилата, 70 мольных процентов акриламида) 32 6,1 Контрольный образец 2 Режим двойной обработки (коагулянт-флокулянт); коагулянт 100 мольных процентов анионный; флокулянт такой же, как в контрольном образце 1, описанном выше Коагулянт: нет данных (характеристическая вязкость приблизительно 1,2-2,1 дл/г)
Флокулянт: 32 Коагулянт: меньше, чем 1
Флокулянт: 6,1 Композиция A Анионный сополимер акрилата-акриламида (40 мольных процентов акрилата, 60 мольных процентов акриламида) 19,1 4,8 Композиция B Анионный сополимер акрилата-акриламида (50 мольных процентов акрилата, 50 мольных процентов акриламида) 19,8 Не определялся Композиция C Анионный сополимер акрилата-акриламида (40 мольных процентов акрилата, 60 мольных процентов акриламида) 24,2 6,8 Композиция D Анионный сополимер акрилата-акриламида (40 мольных процентов акрилата, 60 мольных процентов акриламида) 39,6 8,3 Композиция E Анионный сополимер акрилата-акриламида (40 мольных процентов акрилата, 60 мольных процентов акриламида) 30,7 7,0 Композиция F Анионный сополимер акрилата-акриламида (40 мольных процентов акрилата, 60 мольных процентов акриламида) 14,5 3,8 Композиция G Анионный сополимер акрилата-акриламида (40 мольных процентов акрилата, 60 мольных процентов акриламида) 12,5 3,2

ПРИМЕР 1

[00038] На фиг.1 графически показана результирующая прозрачность верхнего слоя (обозначенного как «слив») обработанных угольных отходов с помощью испытаний в цилиндрах, описанных в данном документе. Точки данных и соответствующие линии показывают, что доза композиции А примерно при 8,25 частей на миллион активных веществ по сравнению с дозой 7,78 частей на миллион активных веществ контрольного образца 1 и 8,25 частей на миллион композиции В приводила к прозрачности, меньшей, чем 40 NTU, которая примерно в 3 раза прозрачнее, чем у контрольного образца 1.

ПРИМЕР 2

[00039] На фиг. 2 графически показаны различные композиции, в сравнении с композицией А. Следует отметить, что композиции D и G выходят за пределы диапазона от около 18 до около 30 RSV, причем композиция G имеет RSV 12,5, а композиция D имеет RSV 39,6. На фиг. 2 показано, что анионный сополимер акрилата-акриламида композиции для промежуточной обработки должен иметь RSV от около 18 до около 30 и среднемассовую молекулярную массу от около 4 до около 7 миллионов дальтонов, что является неожиданным и противоречит преобладающему мнению в технике.

ПРИМЕР 3

[00040] На фиг. 3 графически показана скорость оседания нижнего слоя в зависимости от дозировки активных веществ в композициях A, C, D, E, F и G. Для некоторых доз композиций C, D и E были достигнуты скорости осаждения по меньшей мере 10 дюймов в минуту (0,254 м/мин), хотя композиция D не обеспечивала достаточной прозрачности в верхнем слое (см. пример 2).

ПРИМЕР 4

[00041] На фиг. 4 графически показано сравнение прозрачности верхнего слоя (обозначенного как «слив») для композиции С и для обычного режима двойной обработки контрольного образца 2. Улучшенная прозрачность верхнего слоя была достигнута при меньшей дозе активных веществ композиции С по сравнению с контрольным образцом 2.

ПРИМЕР 5

[00042] На фиг. 5 графически показано сравнение скорости осаждения нижнего слоя в зависимости от дозы активных веществ композиции С по сравнению с обычной схемой двойной обработки контрольного образца 2. При использовании меньшей дозы активных веществ для композиции С, чем дозы для контрольного образца 2, при использовании композиции С была достигнута скорость оседания 12 дюймов в минуту (0,305 м/мин).

[00043] Все ссылки, включая публикации, патентные заявки и патенты, цитированные в данном документе, включены в настоящее описание посредством ссылки в той же степени, как если бы каждая ссылка была отдельно и конкретно указана, как включенная в качестве ссылки, и была изложена в полном объеме в данном документе.

[00044] Использование терминов, обозначающих неопределенное и определенное лицо, и выражений «по меньшей мере один», и их аналогов в контексте настоящего изобретения (особенно в контексте следующей формулы изобретения) следует рассматривать, как охватывающие как единственное, так и множественное число, если не указано иное, или если это явно не противоречит контексту. Использование термина «по меньшей мере один», за которым следует список из одного или нескольких элементов (например, «по меньшей мере один из A и B»), следует понимать как один элемент, выбранный из перечисленных элементов (A или B) или любую комбинацию двух или более из перечисленных пунктов (A и B), если иное не указано в данном документе или явно не противоречит контексту. Термины «содержащий», «имеющий», «включающий» и «входящий в композицию» должны быть истолкованы как не имеющие ограничительного характера термины (т. е. означающие «включающий, но не ограничиваясь этим»), если не указано иное. Перечисление диапазонов значений в данном документе предназначено только для того, чтобы служить в качестве способа условного обозначения индивидуальной ссылки на каждое отдельное значение, попадающее в этот диапазон, если в данном документе не указано иное, и каждое отдельное значение включено в описание, как если бы оно было отдельно указано в данном документе. Все способы, описанные в данном документе, могут быть выполнены в любом подходящем порядке, если иное не указано в данном документе или иное явно не противоречит контексту. Использование всех без исключения примеров или примерных формулировок (например, «такой как»), представленных в данном документе, предназначено лишь для лучшего освещения изобретения и не ограничивает объем изобретения, если не заявлено иное. Ни одно из выражений в описании не должно быть истолковано как указывающее на какой-либо не заявленный элемент, как существенный для практической реализации изобретения.

В данном документе описаны предпочтительные варианты реализации данного изобретения, включая лучший способ, известный изобретателям для реализации изобретения. Изменения этих предпочтительных вариантов реализации могут быть очевидными для специалистов в данной области техники после прочтения предшествующего описания. Авторы изобретения ожидают, что квалифицированные специалисты будут использовать такие варианты в зависимости от обстоятельств, и авторы изобретения предполагают, что изобретение будет реализовано на практике иначе, чем конкретно описано в данном документе. Соответственно, настоящее изобретение включает в себя все модификации и эквиваленты объекта, указанного в прилагаемой формуле изобретения, как это разрешено действующим законодательством. Кроме того, любая комбинация вышеописанных элементов во всех возможных их вариантах охватывается изобретением, если иное не указано в данном документе, или иное явно не противоречит контексту

Предложены обрабатываемые угольные отходы и способ отделения воды от угольных отходов. Обрабатываемые угольные отходы содержат от 20% масс. до 80% масс. нерасширяющейся глины и анионный сополимер акрилата-акриламида, имеющего от 36 до 44 мольных процентов (мет)акрилата, от 56 до 64 мольных процентов (мет)акриламида и пониженную удельную вязкость от 22 до 28 дл/г. Изобретение обеспечивает улучшение прозрачности слива при производстве угля. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл., 3 пр.

1. Обрабатываемые угольные отходы, состоящие из:

угольных отходов, содержащих от 20% масс. до 80% масс. нерасширяющейся глины; и

анионного сополимера акрилата-акриламида, имеющего от 36 до 44 мольных процентов (мет)акрилата, от 56 до 64 мольных процентов (мет)акриламида и пониженную удельную вязкость от 22 до 28 дл/г.

2. Обрабатываемые угольные отходы по п. 1, отличающиеся тем, что они приготовлены на водной основе.

3. Обрабатываемые угольные отходы по п. 1 или 2, отличающиеся тем, что (мет)акрилат представляет собой акрилат.

4. Обрабатываемые угольные отходы по любому из пп. 1-3, отличающиеся тем, что (мет)акриламид представляет собой акриламид.

5. Обрабатываемые угольные отходы по любому из пп. 1-4, отличающиеся тем, что анионный сополимер акрилата-акриламида был получен посредством свободнорадикальной полимеризации.

6. Обрабатываемые угольные отходы по любому из пп. 1-5, отличающиеся тем, что анионный сополимер акрилата-акриламида имеет среднемассовую молекулярную массу от около 4 миллионов до около 7 миллионов дальтонов.

7. Обрабатываемые угольные отходы по любому из пп. 1-6, отличающиеся тем, что нерасширяющаяся глина содержит иллит, каолинит или их комбинацию.

8. Способ отделения воды от угольных отходов, содержащих от 20% масс. до 80% масс. нерасширяющейся глины, включающий:

формирование обрабатываемых угольных отходов по любому из пп. 1-7 после процесса флотации угля, и

выдерживание обрабатываемых угольных отходов в отстойнике для образования верхнего слоя, содержащего воду с мутностью, меньшей, чем 200 NTU, и нижнего слоя, содержащего осажденные обработанные угольные отходы.

9. Способ по п. 8, дополнительно включающий перемещение по меньшей мере части нижнего слоя из отстойника.

10. Способ по п. 8 или 9, дополнительно включающий перемещение по меньшей мере части верхнего слоя из отстойника.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что часть верхнего слоя перемещают из отстойника через слив.

12. Способ по любому из пп. 8-11, отличающийся тем, что верхний слой имеет мутность, меньшую, чем 100 NTU.

13. Способ по любому из пп. 8-11, отличающийся тем, что верхний слой имеет мутность, меньшую, чем 80 NTU.

14. Способ по любому из пп. 8-11, отличающийся тем, что верхний слой имеет мутность, меньшую, чем 60 NTU.

15. Способ по любому из пп. 8-14, отличающийся тем, что нижний слой осаждается со скоростью от 10 до 15 дюймов в минуту (от около 0,254 до около 0,381 м/мин).

16. Способ по любому из пп. 8-15, отличающийся тем, что нерасширяющаяся глина содержит иллит, каолинит или их комбинацию.

17. Применение анионного сополимера акрилата-акриламида, имеющего от 36 до 44 мольных процентов (мет)акрилата, от 56 до 64 мольных процентов (мет)акриламида и пониженную удельную вязкость от 22 до 28 дл/г для отделения воды от обрабатываемых угольных отходов, содержащих от 20% масс. до 80% масс. нерасширяющейся глины.