| 中文摘要 | 第4-10页 |
| ABSTRACT | 第10-13页 |
| Chapter 1 INTRODUCTION | 第20-29页 |
| 1.1 Issues of hot-water extraction of oil sands | 第20-22页 |
| 1.2 Approaches and aims | 第22-25页 |
| 1.3 Scope of the thesis | 第25页 |
| 1.4 Structure of the thesis | 第25-28页 |
| 1.5 Main contributions | 第28-29页 |
| Chapter 2 LITERATURE REVIEW: OIL SANDS PROCESSING AND SOLVENTROLE | 第29-53页 |
| 2.1 Introduction of oil sands | 第29-36页 |
| 2.1.1 Geology of oil sands ores | 第29页 |
| 2.1.2 Oil sands properties | 第29-34页 |
| 2.1.2.1 Oil sands composition | 第29-31页 |
| 2.1.2.2 Bitumen composition and properties | 第31-33页 |
| 2.1.2.3 Solids in oil sands | 第33-34页 |
| 2.1.3 Oil/tar sands reserves | 第34-36页 |
| 2.1.3.1 Alberta | 第34页 |
| 2.1.3.2 Venezuela | 第34-35页 |
| 2.1.3.3 Utah | 第35-36页 |
| 2.1.3.4 China | 第36页 |
| 2.2 Mining methods | 第36-40页 |
| 2.3 Bitumen liberation and aeration | 第40-50页 |
| 2.3.1 DLVO theory and extended DLVO theory | 第40-42页 |
| 2.3.1.1 Van der Waals forces | 第41页 |
| 2.3.1.2 Electrostatic forces | 第41-42页 |
| 2.3.1.3 Hydrophobic forces | 第42页 |
| 2.3.2 Bitumen liberation | 第42-46页 |
| 2.3.2.1 Interactions between bitumen and sand grains | 第43-45页 |
| 2.3.2.2 Parameters for bitumen recession from sand surface | 第45-46页 |
| 2.3.3 Bitumen aeration | 第46-50页 |
| 2.3.3.1 Bubble-bitumen attachment in water system | 第47-49页 |
| 2.3.3.2 Effects of water chemistry on bubble-bitumen attachments | 第49-50页 |
| 2.4 Aqueous-non-aqueous hybrid process for oil sands processing | 第50-52页 |
| 2.5 Summary | 第52-53页 |
| Chapter 3 DISTRIBUTION OF SARA FRACTIONS IN THE BITUMINOUSLAYER OF OIL SANDS | 第53-77页 |
| 3.1 Introduction | 第53-54页 |
| 3.2 Theories and assumptions | 第54-58页 |
| 3.2.1 Oil sands microstructure | 第54-55页 |
| 3.2.2 Conventional bitumen model | 第55-56页 |
| 3.2.3 Main assumptions and sub-assumptions | 第56-57页 |
| 3.2.4 Hypothetical distribution model | 第57-58页 |
| 3.3 Materials and methods | 第58-63页 |
| 3.3.1 Materials | 第58页 |
| 3.3.2 Instrumental analysis | 第58-60页 |
| 3.3.3 Molecular dynamic (MD) simulation | 第60-63页 |
| 3.4 Results and discussions | 第63-69页 |
| 3.4.1 FT-IR spectra of bitumen and SARA fractions | 第63-64页 |
| 3.4.2 Elemental analysis and XPS measurements | 第64-69页 |
| 3.5 Distribution model of SARA fractions in the bituminous layer | 第69-76页 |
| 3.5.1 Experimental inferred model | 第69-70页 |
| 3.5.2 Simulation results | 第70-76页 |
| 3.6 Summary | 第76-77页 |
| Chapter 4 NON-AQUEOUS EXTRACTION OF BITUMEN FROM OIL SANDS | 第77-105页 |
| 4.1 Introduction | 第77-79页 |
| 4.2 Basic theories on solubility | 第79-83页 |
| 4.2.1 Hansen solubility parameters | 第80-81页 |
| 4.2.2 Calculations on bitumen solubility parameters | 第81-83页 |
| 4.3 Materials and methods | 第83-87页 |
| 4.3.1 Materials | 第83页 |
| 4.3.2 Optimization of solvent extraction conditions | 第83-86页 |
| 4.3.3 Single factor experiments | 第86-87页 |
| 4.3.4 Analytical method | 第87页 |
| 4.4 Results and discussions | 第87-101页 |
| 4.4.1 Solvent selection | 第87-92页 |
| 4.4.1.1 Effects of solvents | 第88页 |
| 4.4.1.2 Performance of composite solvents | 第88-90页 |
| 4.4.1.3 Polarity of solvent | 第90-92页 |
| 4.4.2 Multifactor orthogonal experiments | 第92-93页 |
| 4.4.3 Single factor experiments | 第93-101页 |
| 4.4.3.1 Profile of four fractions in the extracted bitumen | 第94-95页 |
| 4.4.3.2 Asphaltenes in the suspended bitumen particles | 第95-97页 |
| 4.4.3.3 Profile of four fractions in the residual bitumen | 第97-98页 |
| 4.4.3.4 Evaluations of the solvent extraction efficiency applied in oilsands processing | 第98-99页 |
| 4.4.3.5 Environmental impacts of solvent extraction | 第99-101页 |
| 4.5 Mechanism of solvent extraction process | 第101-104页 |
| 4.6 Summary | 第104-105页 |
| Chapter 5 HYBRID AQUEOUS-NONAQEOUS FLOATATION OF OIL SANDS | 第105-116页 |
| 5.1 Introduction | 第105-107页 |
| 5.2 Materials and Methods | 第107-111页 |
| 5.2.1 Materials | 第107-108页 |
| 5.2.2 Instruments and experiments | 第108-111页 |
| 5.2.2.1 Denver Cell | 第108-109页 |
| 5.2.2.2 Dean-Stark Extraction | 第109-111页 |
| 5.2.3 Data Processing | 第111页 |
| 5.3 Results and Discussions | 第111-115页 |
| 5.3.1 Effects of Solvent Types and Dosages | 第111-113页 |
| 5.3.2 Effects of Demulsifier | 第113-115页 |
| 5.4 Summary | 第115-116页 |
| Chapter 6 BITUMEN LIBERATION FROM OIL SANDS WITH CHEMICALADDITIVES | 第116-164页 |
| 6.1 Introduction | 第116-118页 |
| 6.2 Materials and methods | 第118-136页 |
| 6.2.1 Materials | 第118-119页 |
| 6.2.1.1 Oil sands ores | 第118页 |
| 6.2.1.2 Process water and chemicals | 第118-119页 |
| 6.2.2 Experimental section | 第119-128页 |
| 6.2.2.1 Liberation test | 第119-121页 |
| 6.2.2.2 Viscosity measurement by Rheometer | 第121-123页 |
| 6.2.2.3 Interfacial tension measurement by micropipette | 第123页 |
| 6.2.2.4 Contact angle measurement by drop shape analyzer | 第123-125页 |
| 6.2.2.5 Liberation on micro-spherical glass using micropipette | 第125-128页 |
| 6.2.3 Data analysis | 第128-136页 |
| 6.2.3.1 Liberation analysis | 第128-136页 |
| 6.3 Results and discussions | 第136-143页 |
| 6.3.1 Effects of ore types and solvent addition | 第136-138页 |
| 6.3.2 Effects of solvent types and dosages | 第138-140页 |
| 6.3.3 Effects of demulsifier type and dosage | 第140-141页 |
| 6.3.4 Effects of hydrodynamic force | 第141-143页 |
| 6.4 Mechanisms of solvent-enhanced bitumen liberation | 第143-159页 |
| 6.4.1 Viscosity of diluted bitumen | 第144-145页 |
| 6.4.2 Interfacial tensions of diluted bitumen | 第145-146页 |
| 6.4.3 Link DBL with interfacial tension & viscosity | 第146-149页 |
| 6.4.4 Effects of viscosity and interfacial tension on liberation rate | 第149-153页 |
| 6.4.5 Contact angle measurements by micropipette | 第153-159页 |
| 6.4.5.1 Equilibrium contact angle | 第153-155页 |
| 6.4.5.2. Dynamic contact angle | 第155-157页 |
| 6.4.5.3. Model Verification of Dynamic Contact Angle | 第157-159页 |
| 6.5 Displacement of bitumen by water on glass surface with demulsifiersaddition | 第159-162页 |
| 6.6 Summary | 第162-164页 |
| Chapter 7 INTERACTIONS BETWEEN AIR BUBBLES AND DILUTEDBITUMEN IN PROCESS WATER | 第164-187页 |
| 7.1 Introduction | 第164-166页 |
| 7.2 Materials and methods | 第166-172页 |
| 7.2.1 Materials | 第166-168页 |
| 7.2.1.1 Bitumen and chemicals | 第166页 |
| 7.2.1.2 Water | 第166-168页 |
| 7.2.2 Experiments | 第168-172页 |
| 7.2.2.1 Induction timer measurements | 第168页 |
| 7.2.2.2 Bubble coalescence measurements | 第168-170页 |
| 7.2.2.3 Total organic carbon (TOC) measurements | 第170-171页 |
| 7.2.2.4 Zeta potential measurements by zeta phoremeter | 第171页 |
| 7.2.2.5 Ions concentration measurements by AAS | 第171-172页 |
| 7.3 Results and discussion | 第172-184页 |
| 7.3.1 Induction time of bubble-diluted bitumen attachment | 第172-173页 |
| 7.3.2 Bubble coalescence with diluted bitumen immersed | 第173-177页 |
| 7.3.3 TOC measurements | 第177-180页 |
| 7.3.4 Characterizations of diluted bitumen surface | 第180-184页 |
| 7.4 Adsorption mechanisms | 第184-186页 |
| 7.5 Summary | 第186-187页 |
| Chapter 8 CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS FOR FUTURERESEARCH | 第187-190页 |
| 8.1 Conclusions | 第187-188页 |
| 8.2 Recommendations for future research | 第188-190页 |
| REFERENCES | 第190-212页 |
| APPENDIX Ⅰ MATLAB PROGRAM CODES FOR BITUMEN LIBERATION | 第212-232页 |
| Ⅰ-1. Modified-Empirical method | 第212-214页 |
| Ⅰ-1.1. Algorithm procedure | 第212页 |
| Ⅰ-1.2. Withdraw RGB value in the color image | 第212-213页 |
| Ⅰ-1.3. Videos processing | 第213-214页 |
| Ⅰ-2. Gridding method | 第214-219页 |
| Ⅰ-2.1. Algorithm procedure | 第214页 |
| Ⅰ-2.2. Gridding method function | 第214-216页 |
| Ⅰ-2.3. Threshold value function for gridding method | 第216-219页 |
| Ⅰ-3. Edge-covering methods | 第219-225页 |
| Ⅰ-3.1. Algorithm procedure | 第219页 |
| Ⅰ-3.2. Matlab code | 第219-225页 |
| Ⅰ-4. Comparison between different methods | 第225-229页 |
| Ⅰ-5. Lighting condition effects and determination | 第229-232页 |
| Ⅰ-5.1. Effect of exposure time | 第229-230页 |
| Ⅰ-5.2. Effect of magnification | 第230-232页 |
| APPENDIX Ⅱ THEORETICAL MODELS | 第232-235页 |
| Ⅱ-1. Displacement of bitumen on glass surface | 第232页 |
| Ⅱ-2. Bitumen recession on micro-spherical glass surface | 第232-235页 |
| APPENDIX Ⅲ SYMBOLS AND ABBREVIATIONS | 第235-240页 |
| NOTATIONS | 第235-237页 |
| Greek Letters | 第237-238页 |
| Abbreviations | 第238-240页 |
| LIST OF ACADEMIC ACHIEVEMENTS AND PROJECTS ATTENDANCE | 第240-244页 |
| Published papers | 第240-241页 |
| Papers in preparation | 第241页 |
| Patents | 第241页 |
| Book chapter contribution | 第241页 |
| Conference attendance | 第241-242页 |
| Projects participation | 第242-244页 |
| ACKNOWLEDGEMENTS | 第244-247页 |
