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

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. L'effet de la charge volumique et de la masse moleculaire (MW) des polymeres HPAM sur la performance du traitement des minerais de sables bitumineux a faible teneur, a ete etudie. Des essais d'extraction de bitume et de decantation de produits de queue ont ete menes et un microscope a force atomique (AFM) a ete utilise pour mesurer directement les forces d'interaction bitume-solides et solides-solides. On a trouve que les polymeres HPAM de faible MW agissaient comme dispersants dans le procede d'extraction de bitume, ce qui entraine une faible recuperation de bitume et decantation des residus mais une meilleure qualite de l'ecume. Inversement, l'utilisation de polymeres HPAM de MW elevee ameliore autant la recuperation de bitume que la decantation des residus mais deteriore la qualite de l'ecume. Pour une recuperation de bitume elevee et une decantation des residus rapide, un polymere HPAM doit avoir une charge volumique de faible a moyenne (∼30%) et une MW elevee (17,5 millions de Dalton). Une force d'adhesion argile-bitume plus elevee donne normalement une plus faible recuperation de bitume. Une decantation des residus rapide a ete obtenue en presence d'une force d'adhesion solides-solides elevee.