Effect of molecular weight and charge density on the performance of polyacrylamide in low-grade oil sand ore processing

Authors


Abstract

The effect of charge density and molecular weight (MW) of partially hydrolyzed polyacrylamide (HPAM) polymers on their performance in processing low-grade oil sand ores was investigated. Bitumen extraction and tailings settling tests were carried out and an atomic force microscope (AFM) was used to directly measure the bitumen-solid and solid-solid interaction forces. It was found that HPAM polymers with a low MW acted as dispersants in the bitumen extraction process, resulting in low bitumen recovery and slow tailings settling but improved froth quality. In contrast, the use of HPAM polymers with a high MW improved both bitumen recovery and tailings settling but deteriorated froth quality. To achieve high bitumen recovery and fast tailings settling, a HPAM polymer must have a low to medium charge density (∼30%) and a high MW (17.5 million Daltons). A stronger clay-bitumen adhesion force normally resulted in a lower bitumen recovery. Fast tailings settling was achieved in the presence of a strong solid-solid adhesion force.

Abstract

L'effet de la charge volumique et de la masse moléculaire (MW) des polymères HPAM sur la performance du traitement des minerais de sables bitumineux à faible teneur, a été étudié. Des essais d'extraction de bitume et de décantation de produits de queue ont été menés et un microscope à force atomique (AFM) a été utilisé pour mesurer directement les forces d'interaction bitume-solides et solides-solides. On a trouvé que les polymères HPAM de faible MW agissaient comme dispersants dans le procédé d'extraction de bitume, ce qui entraîne une faible récupération de bitume et décantation des résidus mais une meilleure qualité de l'écume. Inversement, l'utilisation de polymères HPAM de MW élevée améliore autant la récupération de bitume que la décantation des résidus mais détériore la qualité de l'écume. Pour une récupération de bitume élevée et une décantation des résidus rapide, un polymère HPAM doit avoir une charge volumique de faible à moyenne (∼30%) et une MW élevée (17,5 millions de Dalton). Une force d'adhésion argile-bitume plus élevée donne normalement une plus faible récupération de bitume. Une décantation des résidus rapide a été obtenue en présence d'une force d'adhésion solides-solides élevée.

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