CS250016B1 - Flotačné činidlo a/alebo komponent - Google Patents

Description

Vynález sa týká flotačného činidla a/alebo komponentu flotaěného činidla, či flotačných činidiel na báze definovaných vedlejších kyslíka tých organických produktov z velkotonážnej petrochemickej výroby, spočívajúcej na oxidačnom procese.

Je známe, že v praxi flotácie důležitým faktorom určujúcim výsledky procesu sú flotačné činidlá. Charakteristickou zvláštnosťou základných činidiel, ktoré sa využívajú pri flotácii v malých množstvách, je selektivita ich účinku na medzifázové povrchy: kvapalina—tuhá látka (voda—minerál) a kvapalina—plyn (voda—vzduch). Tak sa flotačné činidla pódia ich základného určenia spravidía rozdelujú na tri velké skupiny:

1. zberače alebo kolektory;

2. penotvorné činidlá alebo speňovače a

3. regulátory alebo modifikátory.

Zberače tvoria obvykle organické látky, ktoré sa adsorbujú prednoštne na medzifázovom povrchu kvapalina—tuhá látka, t. j. na povrchu minerálnych častíc drtě. Zberače spĎsobujú hydrofobizáciu minerálneho povrchu, teda zníženie zmáčiteinosti povrchu minerálov, čo v konečnom důsledku ziahčuje k němu adíciu bubliniek šzduchu. Přitom molekuly typického Zberača pozostávajú z dvoch častí, polárnej a nepolárnej.

Polárná časť atakuje minerál, umožňuje viazanie, resp. adsorpciu molekuly zberača na povrchu minerálu. Nepolámu časť obvykle představuje uhlovodíkový reťazec roznej dížky, orientovaný k vodě, pričom len vel'mi slabo „reaguje“ s molekulami vody, čo zabezpečuje hydrofóbnosť minerálneho povrchu.

Typické zberače pozostávajú najčastejšie (Tnturina V. V., Slavnin G. P.: Organičeskaja chimija a flotoreagenty. Gosudarstvennoe naučno-issledovatelskoe izdateistvo literatury po gornomu dělu, Moskva /1962/J z olejov a ropných frakcií, alifatických kyselin, zlúčenín, obsahujúcich v polárnej časti molekuly dvojvazbovú síru, sulfoskupinu, ďallej dusík a fosfor. Přitom každý typ zberača nachádza osobitne účinné použitie pri flotácii určitých minerálov.

Penotvorné činidlá tvoria obyčajne heteropolárne látky, ktoré sa najčastejšie adsorbujú na medzifázovom povrchu kvapalina—plyn a zebezpečujú potrebnú disperznosť bubliniek vzduchu a stálost pěny. Avšak prebytok speňovača silno znižuje stálost pěny.

Potom regulátory sú důležité zvlášť pri selektívnej flotácii, ktoré napr. u jedného minerálu zvyšujú zmáčanie, u iných naopak, znižujú. Obvykle sú to elektrolyty, ktoré menia fyzikálno-chemioký stav a vlastnosti zberačov alko aj stav povrchu minerálnych častíc.

Tak z flotačných činidiel — k typickým zberačom patria butylxantogenát, amylxantogenát; k speňovačom krezoly, xylenoly, fenol a alkoholy a k regulátorom uhličitan sodný, oxid vápenatý ap. (Glembockij V. A., Klassen V. I., Plaskin I. N.: Flotacija. Gostoptechizdat, 1961).

Mnohé látky majú viacfunkčný účinok. Tak laurylsíran sodný používaný pri flotácii nesuífidických minerálov má penotvorný, zberací a zmáčací účinok; nafténové kyseliny, používané obvykle pri flotácii draselných solí, barytu a imagnezitu majú penotvorný a zberací účinek. Navýše uvedených účinkov, podlá potřeby sa od flotačného činidla požaduje ešte depresačný, alktivačný, peptizačný, fiokulačný a emulgačný účinok.

Tak na účely flotácie sa ako flotačné činidlá alebo komponenty flotačných činidiel používajú alkylsulfáty, alkylsulfonáty, alkylarylsulfonáty, vyššie mastné alkoholy, fenoly, karboxylové kyseliny, aminy, soli kyseliny xantogénovej, merkaptány, dialkylditiofosfáty (Abramov A. A., Leonov S. B., Sorokin Μ. M.: Chimija flotacionnych sistem. Izdateistvo Nedra, Moskva (1982); Dudenkov S. V. (red.j: Osnovy teorii i praktika primenenija flotacionnych reagentov. Izdatelstvo Nedra, Moskva /1969/}. Avšak mnohé z doslal' používaných flotačných činidiel sa technicky náročné vyrábajú, připadne sú toxické, takže silno znečisťujú odpadně flotačné vody.

Je preto snaha využit ,na flotáciu rúd i nerudných surovin, ako uhlia ap. čo najlacnejšie produkty. K takým patria vysokovrúce podiely z výroby butanol,ov a 2-etylhexanolu oxosyntézou, ďalej vedlajšie produkty z výroby alkylpolyglykoléterov oxyetyláciou alkoholov v zmesi s minerálnym olejom, ako aj <polyetylénglyikoly a polypropylénglykoly z výroby etylenglykolu a propylénglykolu (čs. autorské osvedčenie č. 205 769 a číslo 203 716 J. Ich zdroje sú však limitované, a tak je snaha nájsť ďalšie technidko-ekonomicky dostupné flotačné činidlá.

K takým patří podlá tohto vynálezu flotačné činidlo· a/alebo komponent flotačného činidla, či činidiel na báze kyslíkatých organických zlúčenín, ktoré pozostáva z 20 áž 100 hmot. častí původného neupraveného vedlajšieho produktu z výrobně cyklohexanónu oxidáciou cyklohexánu, ako destilačný zvyšok zo stupňa oddelovanie zvyšikového cyklohexanolu oxidačnej zmesi cyklohexanol—cyklohexanón o hustotě pri 20 °C v rozsahu 960 až 980 kg. m^-3, číslo kyslosti 0,3 až 3 mg KOH/g, bromovom čísle 180 až 280 g Br/100 g, obsahu ihydroxylových skupin 2,0 až 10 °/o hmot. a obsahu karbonylových skupin 3,5 až 14 % hlmot a/alebo 50 až 100 hmot. častí organického zvyšku z varáka hydrolyzačnej kolony po oddělení časti vody o hustotě pri 20 °C 1 010 až 1115 kg . . m^-3, čísle kyslosti 150 až 290 mg KOH/g, čísle zmydelnenia 250 až 480 mg KOH/g, bromovom čísle 18 až 55 ig Br/100 g, obsahu .2 5 0 916 hydroxylových skupin 3,5 až 7,5 % hmot. a 5 až 50 hmot. častí .predného alkoholického' vedíajšieho produktu .izolovaného z rektifikácie prevážne cyklohexanol—cyklohexanónovej zmesi, charakterizovaného číslom kyslosti 0,01 až 5 mg KOH/g, číslom zmydelnenia 10 .až 60 mg KOH/g, brómovým číslom 8 až 38 mg KOH/g, hydroxylových skupin 8 až 22 % hmot. a karbonylových skupin 2 až 8 % hmot.

Výhodou flotačného činidla a/alebo komponentu flotačného činidla, či zmesi viacerých činidiel podlá tohto vynálezu je technická dostupnost, lebo ide spravidla o samostatné prúdy vedlejších produktov z výrobně cyklohexanónu katalytickou oxidáciou cyklohexánu, dobrá flotačná účinnost a hygienická nezávadnost alebo len nízká texicita. Pretože ide prakticky o .tri samostatné prúdy nízko technicko-ekonomicky zhodnocovaných vedlajších produktov, líšiacich sa zretelne svojim technickým zložením, ale aj róznou účinnosťou na flotáciu rúd, uhlia i ďalších nerudných surovin, vhodnou kombináciou sa dá využit vysoká selektivita a účinnost pre tú — ktorú flotovanú sústavu nerastov.

Tak ide o predný alkoholický vedlajší produkt, izolovaný z rektifikácie (z kolony FK-102) prevážne cyklohexanol—cyklohexanónovej zmesi. Hustota tejto bezfarebnej kvapaliny pri teplote 20 °C hýva v rozsahu 840 až 865 kg . m^-3 a v rozsahu 92 až 142 °C/ /101 kPa vydestiluje 95 %; číslo kyslosti 0,01 až 5 mg KOH/g; číslo zmydelnenia 10 až 60 mg KOH/g; brómové číslo 8 až 38 mg KOH/g; hydroxylové skupiny 8 až 22 % hmot.; kiarbonylové skupiny 2 až 8 % hmot.; obsahuje obvykle 48 až 53 % amylalkoholu; 8 až 10 °/o n-butanolu; 5 až 7 % izobutano· lu; 1 až 2 % sek.-butylalkoholu; 3 až 5 % izoamylalkoholu; 18 až 20 % cyklohexanónu; 8 až 10 % cyklopentanolu, okolo 5 % cyklopentanónu a okolo 2 % vody.

Příměsi cyklohexánu, cyklohexénu a cyklohexanolu tvoria okolo 1 %. Ďalej destilačný zvyšok zo stupňa oddelovania zvyšfkového cyklohexanolu oxidačnej zmesi cyklohexanol—cyklohexanon (ťažké podiely z kolony FK-105), ktoré majú pri 20 °C hustotu v rozsahu 960 až 980 kg. m'³ a v rozsahu 150 až 263 °C/101 kPa vydestiluje 95 %; číslo kyslosti 0,3 až 3 mg KOH/g; brómové číslo 180 až 280 g Br/100 g; obsah hydroxylových skupin 2 až 10 % hmot.; karbonylových skupin 3,5 až 14 % hmot.

Na.pokon, organický zvyšok z varáka hydrolyzačnej kolóny po oddělení spravidla podstatnej časti vody (napr. kolonou D 110), ktorý má hustotu pri teplote 20 °C 1 010 až 1115 kg . m^-3; obsah vody 4 až 10 % hmot.; číslo kyslosti 150 až 290 mg KOH/g; číslo zmydelnenia 250 až 480 mg KOH/g; brómové číslo 18 až 55 g Br/100 g; obsah hydroxylových skupin 3,5 až 7,5 % hmot. Pozostáva zo zmesi monokarboxylových a dikariboxylových kyselin hydroxy- a ketokyselín, ich cyklohexylesterov.

Ďalej sú přítomné laktóny v monomérnej terme, ale aj diméry a polyméry. Identifikovali sa monokadboxylové skupiny (kyselina máslová, kaprónová, valerováj, ďalej dikarboxylové kyseliny (jantárová, glutárová, adipováj a hydroxýkyseliny (delta-hydroxymaslová kyselinia, delta-hydroxyvalerová kyselina; ε-hydroxykaprónová kyselina). Potom estery uvedených a ďalších kyselin (valeran cyklohexylnatý, kaprónan cyklo‘hexylnatý; glutaran dicyklohexylnatý, adipian cyklohexylnatý). Okrem toho obsahujú příměsi zlúčenin kobaltu, železa, niklu, titánu a zinku.

Flotačné činidlo podlá tohto vynálezu sa može .kombinovat aj so· známými flotačnými činidlami, či komponentami flotačných činidiel. Podrobnejšia charakteristika ako aj ďalšie výhody flotačného činidla a/alebo komponentu flotačného činidla podlá tohto vynálezu sú zřejmé z príkladov.

Přiklad 1

Ako flotačné činidlo na flotáciu uholného kalu so zrnitosťou 0,1 až 0,5 mm v laboratórnom flotátore typu Denver o objeme 2,7 1 sa použije zmes vedlajších produktov z výrobně cyklohexanónu oxidáciou cyklohexánu, pričom túto zmes tvoří 75 % hmot. organického zvyšku z varáka hydrolyzačnej kolóny po oddělení časti vody, inak určené na zúžitkovanie spalováním a 25 % hmot. alkoholického vedíajšieho produktu — .predného podielu z rektifikácie oxidačnej zmesi ( v podstatě okolo 60 % cyklohexanolu a okolo 30 θ/ο cyklohexanónu) z rektifikačnej kolóny (FK-102).

Organický zvyšok z varáka hydrolyzačnej kolóny po oddělení časti vody má túto charakteristiku:

žltohnedá až tmavohnědá kvapalina;

dynamická viskozita pri 20 °C = 268,9 mPa.

. s;

hustota pri 20 °C = 1106 ikg.m·³;

obsáh vody = 6,9 % hmot.;

číslo kyslosti = 256,3 mg KOH . g^_1;

číslo zmydelnenia = 412,8 mg KOH . g^_1;

brómové číslo = 23,1 g Br/100 g;

obsah hydroxylových skupin = 4,7 % hmot.

Předmětný alkoholický vedlajší produkt z kolóny (FK-102) má túto charakteristiku:

bezfarebná až slabožltá kvapalina, ktorej 95 % obj. vydestiluje pri teplote 92 až 142 stupňov C;

.250016 hustota pri 20 °C = 855 kg . m ³;

kinematická viskozita pri 20 °C = 3,86 mm² . ⁽s^-1;

obsah vody = 3,6 % -hmot.;

číslo kyslosti = 0,95 mg KOH/g^-1; číslo zmydelnenia = 21,00 mg KOH . g^_1; brómové číslo· = 27,8 g Br/100 g;

OH = 14,3 % hmot.;

CHO = 4,50 % hmot.;

mól. hmotnost = 109,4 g . mól^-1;

z identifikovaných komponentov obsahuje 51,9 % n-amylalkoholu;

3,7 % izoamylalkoholu;

5.6 % izobutanolu;

9.7 % n-butanolu;

19.7 % zmesi cyklohexanónu so 4-metyl-l-pentanolom;

1,1 % sek.-butylalkoholu a 0,2 % izopropylalkolholu.

Kvalitativně zistená je přítomnost ešte cyklopentanolu, cyklopentanónu, cyklohexánu, cýkl-ohexénu a cy-klobexanolu.

Skúšky flotácie sa uskutočňujú pri dávkovaní flotačného činidla v množstve 1,3 kg na 1 t sušiny. Flotačná účinnost hodnotená podfa obsahu popola v koncentráte u postupné) a aj prečistenej flotácie sa tiež porovnává s floitačnou účinnosťou komerčného, dosial' úspěšně používaného flotačného činidla FNX. Dosiahnuté výsledky tiež s flotačným činidlem Specifikovaným v tomto příklade, ako aj v príkladoch 2 a 3 sú uvedené v tabulke 1.

Z dosiahnutých výsledkov vyplývá, že účinnosť tothto flotačného činidla je podobné vysoká, ako aj s komerčným flotačným činidlom FNX.

Příklad 2

Podobným postupom áko v příklade 1 sa skúša ako flotačné činidlo povodný neupravený vedlajši produkt z výrobně cyklohexanónu — po oddělení cyklohexanonu a zvyškového cyklohexanolu, destilačný zvyšok z kolóny (FK-105), ktorý má túto charakteristiku:

tmavohnědá až hnedočierna kvapalina;

frakcia o t. v. 150 až 263 °C/kPa tvoří 95 °/o;

hustota pri 20 °C = 970 kg . m^-3;

kinematická visk-ozita pri 20 °C = 12,1 mm². . s^-1;

priemerná mól. hmotnost = 173,5 g . mól^-1;

voda - 0,01 % hmot.;

číslo kyslosti = 0,9 mg KOH/g;

číslo· zmydelnenia = 43,2 mg KOH/g;

OH = 4,51 % hmot.;

CHO = 8,28 % hmot.

Dosiahnutý priaznivý výsledok je v tabulke 1; flotačné činidlo svojou účinnosťou je porovnatelné s kvalitným komerčným flotačným činidlom FNX.

Tabulka 1

Vplyv flotačných činidiel na dosiahnutie popolnosti koncentrátov uh-ofného kalu

Flotačné činidlo	Obsah popola v koncentráte (°/o hmot.)
flotácia -postupná	flotácia přečištěná
Flotačné činidlo FNX	6,7	10,7
Flotačné činidlo podfa
příkladu 1	6,7	10,6
Flotačné činidlo podfa
příkladu 2	6,9	10,3
Flotačné činidlo podfa
příkladu 3	9,7	10,7

.250318

Příklad 3

Na úpravu uhlia flotáciou sa použije flotačné činidlo, připravené zmiešaním 80 % hmot. organického zvyšku z varáka hydrelyzačnej kolony po oddělení časti vody charakterizovaného v příklade 1 a 20 % hmot. destilačného zvyšku z'kolony (FK-105), charakterizováného v příklade 2.

Dosiáhnutý výsledok flotácie je uvedený v tabulke 1. Popolnatosť koncentrátu je takmer rovnaká ako u nového fločačného činidla, tak aj činidla FNX.