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Characterization of organic-coated solids isolated from different oil sands

Authors


Abstract

Solids isolated from weathered oil sands ores and those having low- and high-fine solids content were studied. The organic matter (OM) adsorbed on the solids was found insoluble in most common solvents, contributing significantly to the change of solid surface properties. The surface properties of these solids were found to affect the entire process cycle of obtaining synthetic crude oil from surface-mined oil sands using a water-based extraction process, and managing the existing tailings ponds. In this study, the low-fine solids ore possessed the lowest amount of organic-coated solids and highest bitumen recovery. Siderite and pyrite, which tend to concentrate in the hydrocarbon phase were observed in the isolated solids from the weathered and high-fine ores but were absent in the low-fine ores. In all the ores studied, the solids from the bitumen froth possess less quartz, and more carbonates compared with solids from the tailings. Elemental analysis by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and elemental analyser revealed the presence of more transition metals (iron and titanium), and carbon in the solids obtained from the bitumen froth when compared with those from the tailings. Infrared (IR) spectroscopy study substantiated the results obtained by X-ray diffraction and elemental analysis. IR spectra showed a likely association between OM and carbonates in the organic-coated solids isolated from bitumen froth. More organic-coated solids were found in weathered oil sands than in other types of ores and observed to reduce bitumen recovery from oil sands.

Abstract

Nous avons étudié des solides isolés de nappes d'hydrocarbures altérés et de minerais de sables bitumineux présentant de faibles et fortes concentrations de matériaux solides fins. La matière organique (OM) adsorbée sur les solides s'est montrée insoluble dans la plupart des solvants courants, contribuant significativement au changement des propriétés de surface des solides. Les propriétés de surface démontrées par ces solides influencent la totalité du cycle du processus d'obtention de pétrole brut synthétique à partir de sables bitumineux extraits en surface en utilisant un procédé d'extraction à l'eau et la gestion des bassins de décantation des résidus existants. Dans cette étude, le minerai à faible concentration de matériaux fins solides possédait la plus faible quantité de solides revêtus de matières organiques et présentait la meilleure récupération de bitume. La sidérite et la pyrite, lesquelles tendent à se concentrer dans la phase d'hydrocarbures, ont été observées dans les solides isolés des nappes d'hydrocarbures altérés et des minerais de sables bitumineux à fortes concentrations de matériaux solides fins mais étaient absentes du minerai de sables bitumineux à faible concentration de matériaux solides fins. Pour tous les minerais étudiés, les solides provenant des mousses de bitume possèdent moins de quartz et plus de carbonates en comparaison des solides provenant des résidus. Une analyse élémentaire par spectroscopie par rayons X à dispersion d'énergie et analyseur d'éléments a révélé la présence d'une quantité supérieure de métaux de transition (fer et titane) et de carbone dans les solides obtenus à partir des mousses de bitume en comparaison de ceux provenant des résidus. Une étude de spectroscopie par infrarouges (IR) a confirmé les résultats obtenus par diffraction des rayons X et analyse des éléments. La spectroscopie IR a montré une association probable entre la matière organique (OM) et les carbonates dans les solides revêtus de matières organiques isolés des mousses de bitume. La présence de solides revêtus de matières organiques est supérieure pour les nappes d'hydrocarbures altérés en comparaison de tous les autres types de minerais et montre une réduction de la récupération du bitume des sables bitumineux.

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