JPS625680B2 - - 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憶ないし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憶バレルとはその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（GOOS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。

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一一定してお
り、84〜86重量％の範囲である。

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
の方法でありそしてGOOS及びシンクルードの両
者により使用されている。タールサンドからのビ
チユーメンの主要抽出を達成するための熱水方法
は、三つの主要工程段階からなつている（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％の固体分のパルプを生成する。
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。

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。

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。

従つて、当業者は、後の処理段階で効率よく回
収さ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。

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。

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。

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、粘度／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。

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油生成物を与える。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。

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発棄
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。

最近、カナダや米国が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問題に焦点が
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。

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
としても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。

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。

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。

テイリング・ポンドの非常に複雑な行動及び特
徴は、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。

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。

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。

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。

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んのわずか
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。

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の粘土の水／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、その下の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
まさにの様な条件になるかならぬかという条件で
操業していた。

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。

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
さ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。

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。

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面的アプローチが
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。

〔従来の技術及びその問題点〕

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。

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をすること。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。

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＝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。

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。

〔問題を解決する手段〕

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
は提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す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。

本発明の広い目的は産業工程からのテイリング
ポンド中にためられたスラツジ容積を最少にする
ことである。

別の面に於て、本発明の目的は産業工程からの
テイリングポンドのスラツジ層に砂の層をサーチ
ヤージさせ、それによつてスラツジ層を圧縮し、
従つて脱水する多孔ピストンを実施させる手段を
提供することである。

より詳しくは、本発明の目的はスラツジを加水
分解されたでんぷん凝集剤で処理してその強度及
び浸透率特性を増大させ、次に砂の層がスラツジ
層を圧縮し従つて脱水する重い多孔ピストンとし
て作用する様にスラツジ層の上に砂の層を分布さ
せることによつて、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与えることで
ある。

〔実施例〕

本発明の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。

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搬的に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
にはいる前にパルスをさらに水で希釈するための
帯域としての役目をする。

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、個別に移ることもできる。

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１１
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にために管１２を
通して除去される。

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。

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。

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
性ピ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。

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
により促進されずにせよ、いずれの場合にも云え
る。

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。

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ーチヤージを支持
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。

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。

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。

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。

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。

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、そして保留池（リテンシヨンポンド）４１
に加えられる。

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。

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に選ぶ必要はない。

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。

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還さ
せるために除去できる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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−オイルサンズ
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。

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の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
１４２に移される。

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。

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。

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。

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。

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。

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、例えばポンド（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。

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。

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。

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。

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。アサバ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。

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。

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１１
９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。

前記の一年毎にサイクルは、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。

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。

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％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。

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。

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。

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で表わした投与量に対する降
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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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粒粉の量を
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図はそれによ
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、１２
ｂ、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与量を増加させて処
理したスラツジの例の砂保持能力の変化を示す。
第１９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（６，７が本
発明のもの）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、１５：テーリングポン
ド、１４：区域、１８：状態調整ドラム又は粉砕
機、１９：仕込みだめ、４２：堤防壁、２０：分
離帯域、４３：透明になつた水層、２１：掃除帯
域、４４：スラツジ層、２２：泡沫セトラー帯
域、４５：浮遊手段、２３：砂底又は管、４６：
ポンプ、２４：砂の層又は管、４７：管、２６：
透明になつた水層、４８：管、２７：スラツジ
層、５０：管、２８：ポンプ、５１：スラツジ除
去手段、２９：スクリーン、５２：沈降帯域、３
０：岩層除去、５３：上層、３１：管、５４：下
層、３２：区域、５５：管、３３：スラツジ層、
５６：管、３４：砂層、５７：管、３５：スラツ
ジの第２層、５９：砂堆積、３６：他の砂層、６
０：堤防、３７：砂／スラツジ層、６１：保留帯
域、３８：砂層、６２：ポンプ、４１：テーリン
グポンド保留地、７０：任意の処理工程、７１：
分離帯域、９２：テーリングため、７２：管、９
３：管、７３：テーリングだめ、９４：主テーリ
ング池、７４：管、９５：添加管、７５：管、９
６：ポンプ、７６：濃厚化池、９７：管、７７：
区域、９８：ポンプ、７８：管、９９：管、７
９：管、１００：補助池、８０：任意の処理工
程、１０１：ポンプ、８１：管、１０２：管、８
２：砂用池、１０２ａ：102のバイパス区分、８
３：ポンプ、１０３：添加管、８４：管、１０
４：添加管、８５：テーリングポンド、１０５：
管、８７：添付管、１０６：第三池、８８：ポン
プ、１０７：ポンプ、８９：管、１０８：管、９
０：砂分離帯域、１０９：管、９１：管、１１
０：第一補助池、１１１：管又はポンプ、１３
９：添加管、１１２：管、１４０：砂分離帯域、
１１３：第二補助池、１４１：管、１１４：添加
管、１４２：テーリングため、１１５：管、１４
３：管、１１６：氷層、１４４：第一テーリング
ポンド、１１７：スラツジ層、１４５：管、１１
８：砂層、１４６：ポンプ、１１９：第二スラツ
ジ層、１４７：管、１２０：氷層、１４８：ポン
プ、１２１：砂層、１４９：管、１３１：ポン
プ、１５０：第二テーリングポンド、１３２：
管、１５１：管、１３２ａ：管の区分、１５２：
濃厚化池、１３３：添加管、１５３：管、１３
４：添加管、１５４：管、１３５：管、１５５：
工程、１３６：第３テーリングポンド、１５６：
管、１３７：ポンプ、１５７：管、１３８：管、
１６０：透明化水層、１６２：第３テーリング用
池の上層、１７１：管、１７０：保持池、１７
２：管。

Claims (1)

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
   るためのテーリングポンドの系に於て、 (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の有効投与量を排液に加える
   ことによつてスラツジ層の剪断強度及び透過性
   を改良させ、 (B) 排液からの微粉をスラツジ層に沈降せしめ、 (C) スラツジ層を有効なサーチヤージ量の砂の層
   で処理する段階からなり、それによつてスラツ
   ジ層内の水が砂層を経て上方に移行する様に砂
   層が水浸透性ピストンとしての働をする様にす
   る、 テーリングポンド中で砂サーチヤージによつてよ
   り完全に脱水されたスラツジ層を得る方法。 ２ 低級脂肪族アルコール、アセトン、酵母、乳
   酸、から選ばれ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１項に記載の方
   法。 ３ 産業工程からの微粉含有水性排液を受け入れ
   るためのテーリングの系に於て、 (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の有効投与量をスラツジに加
   えることによつてスラツジの剪断強度及び透過
   性を改良させ、 (B) スラツジ層を有効サーチヤージ量の砂の層で
   サーチヤージせしめる 段階からなり、それによつてスラツジ層内の水が
   砂層を経て上方に移行する様に砂層が水浸透性ピ
   ストンとして働く様にする、テーリングポンドで
   砂サーチヤージによつてより完全に脱水されたス
   ラツジ層を得る方法。 ４ 低級脂肪族アルコール、アセトン、酵母、乳
   酸、から選ばれ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 改良された圧縮性、剪断強度及び浸透率特性
   を有するスラツジ層を得るためその場で形成され
   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を使用
   し、その後にスラツジ層をスラツジ鉱物固体重量
   の約３倍に等しい量の砂の層でサーチヤージし、
   それによつてスラツジ層内の水が砂層を経て上方
   に移行する様な水浸透性ピストンとして砂層が作
   用する様にすることからなる、水中のスラツジ層
   を脱水するために微粉含有水を処理する方法。 ６ 低級脂肪族アルコール、アセトン、酵母、乳
   酸、から選ばれ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。