DE102010004893A1

DE102010004893A1 - Flotationsreagenz für magnetit- und/oder hämatithaltige Eisenerze

Info

Publication number: DE102010004893A1
Application number: DE102010004893A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Ulrich Dipl.-Ing. 63128 Pedain; Uwe Dr. 55129 Dahlmann
Original assignee: Clariant International Ltd
Current assignee: Clariant International Ltd
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2011-07-21
Also published as: AU2011208902A1; CA2787445A1; RU2012135550A; ZA201202694B; RU2562284C2; US8939291B2; BR112012017237A2; US20120325725A1; ES2542746T3; WO2011088963A1; BR112012017237B1; CN102770213A; UA106784C2; CA2787445C; DK2525915T3; AU2011208902B2; EP2525915B1; EP2525915A1; CN102770213B; CL2012002001A1

Abstract

Gegenstand vorliegender Erfindung ist somit die Verwendung einer Zusammensetzung, enthaltend A) mindestens einen Aminalkoxylatester der Formel (1) oder ein Salz davonworin A, B unabhängig voneinander ein C2- bis C5-Alkylenrest R1 ein C8- bis C24-Alkyl- oder Alkenylrest R2, R3, R4 unabhängig voneinander H oder ein C8- bis C24-Acylrest, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste R2, R3 oder R4 für einen C8- bis C24-Acylrest steht x, y, z unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 0 bis 50 mit der Maßgabe, dass x + y + z eine ganze Zahl von 1 bis 100 ist, bedeuten, und B) eine Verbindung der Formel D-NH2, worin D für einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 50 Kohlenstoffatomen steht, der entweder ein Sauerstoffatom oder ein Sauerstoffatom und ein Stickstoffatom enthalten kann, in Mengen von 10 bis 5.000 g/Tonne als Sammler in der inversen Flotation von Eisenerz, welches Magnetit, Hämatit oder beides enthält.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Sammlern in der flotativen Aufbereitung von Eisenerz welches Magnetit und/oder Hämatit enthält.
Viele natürlich vorkommende Erze und Mineralien enthalten Silikat als unerwünschtes Begleitmineral. Hierzu zählen neben Eisenerz Calcit, Phosphaterz und Feldspat. Insbesondere beim Eisenerz mindert der Silikatgehalt die Qualität des Eisenerzes und stört bei der Eisenherstellung. Um hochqualitatives Eisenerz zu gewinnen, ist es von Interesse, den Silikatgehalt des Eisenerzes auf unter 2% zu senken. Üblicherweise wird das Eisenerz neben der magnetischen Separierung durch inverse Flotation vom Silikat getrennt. Hierzu wird das aufgemahlene Eisenerz in einer Flotationszelle mit Wasser und Flotationsreagenzien zusammengebracht, wobei das Silikat durch den Einsatz eines Sammlers mit dem Schaum ausgetragen wird, während das Eisenerz zurück in der so genannten Trübe verbleibt.
Als Silikatsammler werden beispielsweise Fettamine, Alkyletheramine und Alkyletherdiamine eingesetzt. Diese sind unter dem Handelsnamen Flotigam^® bekannt.
Alkyletheramine und Alkyletherdiamine werden zumeist in deren teilneutralisierten Formen als Teilacetate eingesetzt wie in US-4 319 987 beschrieben. Grund hierfür ist deren bessere Löslichkeit in der Trübe.
US-6 076 682 beschreibt die kombinierte Verwendung von Alkylethermonoamin mit Alkyletherdiamin zur Silikatflotation aus Eisenerz.
In WO 00/62937 wird die Verwendung quaternärer Amine zur Flotation von Eisenerz offenbart.
In WO-93/06935 wird die synergistische Wirkung von Etheraminen und anionischen Sammlern zur Eisenerzflotation beschrieben.
Die Silikatflotation, u. a. aus Eisenerz, unter Zuhilfenahme von Alkyloxyalkanaminen wird in US-5 540 337 beschrieben.
DE-A-10 2006 010 939 offenbart die Verwendung einer Verbindung der Formel (I) R¹-O-R²-NH_(2-m)-[(R³)_n-H]_m (I) worin R¹ einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 1–40 Kohlenstoffatomen, R² einer aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppe mit 2–4 Kohlenstoffatomen sowie R³ einer Alkoxygruppe entsprechen, n eine Zahl zwischen 1 und 50 sowie m 1 oder 2 sind, als Flotationsreagenz in der Silikatflotation.
Die im Stand der Technik bekannten Sammler für die Eisenerzflotation weisen eine unzureichende Selektivität und Ausbeute insbesondere dann auf, wenn Eisenerze, die Magnetit und/oder Hämatit enthalten, von Silikaten als Begleitmineral getrennt werden sollen.
Aufgabe vorliegender Erfindung war es somit, einen verbesserten Sammler für die inverse Eisenerzflotation aufzufinden, welcher die Silikate selektiver flotiert.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist somit die Verwendung einer Zusammensetzung, enthaltend

A) mindestens einen Aminalkoxylatester der Formel (1) oder ein Salz davon
worin A, B unabhängig voneinander ein C₂- bis C₅-Alkylenrest R¹ ein C₈- bis C₂₄-Alkyl- oder Alkenylrest R², R³, R⁴ unabhängig voneinander H oder ein C₈- bis C₂₄-Acylrest, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste R², R³ oder R⁴ für einen C₈- bis C₂₄-Acylrest steht x, y, z unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 0 bis 50 mit der Maßgabe, dass x + y + z eine ganze Zahl von 1 bis 100 ist, bedeuten, und
B) eine Verbindung der Formel D-NH₂, worin D für einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 50 Kohlenstoffatomen steht, der entweder ein Sauerstoffatom oder ein Sauerstoffatom und ein Stickstoffatom enthalten kann, in Mengen von 10 bis 5.000 g/Tonne als Sammler in der inversen Flotation von Eisenerz, welches Magnetit, Hämatit oder beides enthält.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur inversen Flotation von Eisenerz, welches Magnetit, Hämatit oder beides enthält, indem man eine Zusammensetzung, enthaltend

A) mindestens einen Aminalkoxylatester der Formel (1) oder ein Salz davon
worin A, B unabhängig voneinander ein C₂- bis C₅-Alkylenrest R¹ ein C₈- bis C₂₄-Alkyl- oder Alkenylrest R², R³, R⁴ unabhängig voneinander H oder ein C₈- bis C₂₄-Acylrest, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste R², R³ oder R⁴ für einen C₈- bis C₂₄-Acylrest steht x, y, z unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 0 bis 50 mit der Maßgabe, dass x + y + z eine ganze Zahl von 1 bis 100 ist, bedeuten, und
B) eine Verbindung der Formel D-NH₂, worin D für einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 50 Kohlenstoffatomen steht, der entweder ein Sauerstoffatom oder ein Sauerstoffatom und ein Stickstoffatom enthalten kann, in Mengen von 10 bis 5.000 g/Tonne Eisenerz mit dem Eisenerz in Kontakt bringt.

Die Zusammensetzung aus A) und B) wird im Folgenden auch als ”erfindungsgemäßer Sammler” bezeichnet.
A) und/oder B) können wie dargestellt oder in Form ihrer Salze verwendet werden, die durch Umsetzung von A) und/oder B) mit Säuren, beispielsweise Essigsäure oder Salzsäure erhältlich sind.
Das Verhältnis der Sammlerbestandteile A:B liegt vorzugsweise zwischen 98:2 und 2:98 nach Gewicht, insbesondere zwischen 70:30 und 30:70 nach Gewicht.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Sammler frei von quaternären Ammoniumverbindungen, die mindestens einen, an das Ammoniumstickstoffatom gebundenen, gegebenenfalls Heteroatome enthaltenden, organischen Rest mit 8 bis 36 Kohlenstoffatomen umfassen. Unter einer quaternären Ammoniumverbindung ist eine Verbindung zu verstehen, die am Ammoniumstickstoffatom kein Wasserstoffatom trägt, sondern in der das Ammoniumstickstoffatom an vier Kohlenstoffatome gebunden ist. Unter dieser besonders bevorzugten Ausführungsform ist somit nicht die Ausführungsform zu verstehen, in der entweder die Verbindung der Formel 1 oder die Verbindung B) der Formel D-NH₂ oder beide als Mono- oder Diammoniumsalze vorliegen. Diese Mono- oder Diammoniumsalze tragen am Ammoniumstickstoffatom mindestens ein Wasserstoffatom.
Auch Bestandteil B) kann als Salz, beispielsweise als Acetat verwendet werden. Bei Bestandteil B) des erfindungsgemäßen Sammlers handelt es sich vorzugsweise um eine oder mehrere der Verbindungen der Formeln (II) bis (IV). Diese Verbindungen sind R⁹-O-R⁵-NH₂ (II) worin R⁹ einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 1–40, vorzugsweise 8 bis 32 Kohlenstoffatomen und R⁵ einer aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppe mit 2-4 Kohlenstoffatomen entsprechen; R⁶-O-R⁷-NH-R⁸-NH₂ (III) worin R⁶ einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 1-40, vorzugsweise 8 bis 32 Kohlenstoffatomen, R⁷ und R⁸ einer oder verschiedenen aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppe mit 2-4 Kohlenstoffatomen entsprechen; R¹³-NH₂ (IV) worin R¹³ einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 1-40, vorzugsweise 8 bis 32 Kohlenstoffatomen entspricht.
R¹ steht vorzugsweise für eine lineare oder verzweigte Alkyl- oder Alkenylgruppe, welche 10 bis 22 Kohlenstoffatome umfasst. Besonders bevorzugt für R¹ sind Isodecyl-Isotridecyl-, Dodecyl-, Cocosfettalkyl-, sowie Talgfettalkylreste. R¹ stellt in bevorzugter Ausführungsform einen Alkyl- und Alkenylkettenschnitt dar, der von Cocosölfettsäure, Palmölfettsäure, Talgfettsäure, Ölsäure, Tallölfettsäure oder Rapsölfettsäure abgeleitet ist.
R², R³, R⁴ stehen unabhängig voneinander für Acylreste mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen. Die Acylreste umfassen vorzugszweise 10 bis 18 Kohlenstoffatome. Sie können linear oder verzweigt sein. Die Acylreste können gesättigt oder ungesättigt sein. Bevorzugte Acylreste sind Stearoyl- und Oleoylreste.
R⁶, R⁹, R¹³ stehen unabhängig voneinander vorzugsweise für eine lineare oder verzweigte Alkyl- oder Alkenylgruppe, welche 8 bis 18 Kohlenstoffatome. Besonders bevorzugt für R⁶, R⁹, R¹³ sind 2-Ethylhexyl-, Isononyl-, Isodecyl- und Isotridecyl- sowie Dodecylreste.
R⁵, R⁷, R⁸ stehen unabhängig voneinander vorzugsweise für Alkylengruppen mit 2, 3 oder 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere für Ethylen- oder Propylengruppen.
A steht insbesondere entweder für eine Ethylen-(-C₂H₄-), eine Propylen-(-C₃H₆-) oder eine Butylengruppe (-C₄H₈-). Vorzugsweise steht A für eine Ethylengruppe.
B steht insbesondere entweder für eine Ethylen-(-C₂H₄-), eine Propylen-(-C₃H₆-) oder eine Butylengruppe (-C₄H₈-). Vorzugsweise steht B für eine Isopropylengruppe.
x, y und z ergeben in der Summe vorzugsweise eine ganze Zahl von 15 bis 30, insbesondere 20 bis 25.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Aminoalkoxylatester, der den Bestandteil A) ausmacht, in Form seiner Mono- oder Diammoniumsalze vor, die durch Neutralisation sowohl mit organischen als auch mineralischen Säuren erhalten werden.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Flotationsreagenzes kann auch in Kombination mit Schäumern und Drückern, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, erfolgen. Um zu vermeiden; dass bei der inversen Flotation Eisenerz mit ausgetragen wird, werden vorzugsweise hydrophile Polysaccharide, wie beispielsweise modifizierte Stärke, Carboxymethylcellulose, oder Gummi Arabicum in Dosierungen von 10 bis 1.000 g/t als Drücker zugegeben.
Die Silikatflotation wird vorzugsweise bei einem pH von 7–12, insbesondere 8–11 durchgeführt, welcher beispielsweise mit Natriumhydroxid eingestellt wird.
Beispiele
Die folgende Tabelle stellt die flotativen Ergebnisse des erfindungsgemäßen Sammlers im Vergleich zum Standardreagenz dar. Es sind Flotationsversuche an einem Eisenerz durchgeführt worden, welches Magnetit und Hämatit enthielt. A) Zusammensetzung des Eisenerzes

Magnetit 59 Gew.-%

Hämatit 25 Gew.-%

(weitere Bestandteile) 16 Gew.-%
B) Zusammensetzung der Sammler
Sammler 1 (Vergleich)
C₁₀-Alkyloxypropylaminacetat der Formel (II), wobei R⁹ für eine Decylgruppe und R⁵ für eine Propylgruppe stehen.
Sammler 2 (Vergleich)
Mischung aus Dicocosalkyldimethylammoniumchlorid und ethoxyliertem Cocosalkylpropylendiamin, verestert mit Ölsäure (entsprechend Formel 1 mit A = Ethylen, B = Propylen, R¹ = Cocosfettalkyl, R², R³,R⁴ = Oleoyl, x, y, z in der Summe 50) im Gewichtsverhältnis 1:1.
Sammler 3 (Vergleich)
C₁₀-Alkyloxydipropylendiaminacetat der Formel (III), wobei R⁶ für eine Decylgruppe, R⁷ und R⁸ für eine Propylgruppe stehen
Sammler 4 (erfindungsgemäß)
Mischung aus 50 Gew.-% einer Verbindung der Formel 1, worin
A = Ethylen
B = Propylen
R¹ = Cocosfettalkyl
R² = Oleoyl
R³ = Oleoyl
R⁴ = Oleoyl
x, y, z in der Summe 50
bedeuten, und 50 Gew.-% C₁₀-Alkyloxypropylaminacetat der Formel (II), wobei R⁹ für eine Decylgruppe und R⁵ für eine Propylgruppe stehen.
Sammler 5 (Vergleich)

Mischung aus 20 Gew.-% Dicocosalkyldimethylammoniumchlorid, 30 Gew.-% C10-Alkyoxydipropylendiamin der Formel (III), wobei R⁶ für eine Decylgruppe, R⁷ und R⁸ für eine Propylgruppe stehen und 50 Gew.-% ethoxyliertem Cocosalkylpropylendiamin, verestert mit Ölsäure (entsprechend Formel 1 mit A = Ethylen, B = Propylen, R¹ = Cocosfettalkyl, R², R³, R⁴ = Oleoyl, x, y, z in der Summe 50) Tabelle 1: Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Sammlers im Vergleich zum Stand der Technik

Beispiel	Sammler	Dosierung [g/t]	Ausbringen Fe [%]	Gehalt Fe [%]
1 (V)	1	70	86,5	66,8
2 (V)	1	80	84,6	67,5
3 (V)	1	90	82,1	68
4 (V)	2	70	86,4	67,2
5 (V)	2	80	84,3	67,8
6 (V)	2	90	81,5	68,2
7 (V)	3	70	85,7	67,6
8 (V)	3	80	83,9	68,2
9 (V)	3	90	82,1	68,5
10	4	70	86,8	67,5
11	4	80	84,9	68,3
12	4	90	81,9	68,8
13 (V)	5	70	86,2	67,5
14 (V)	5	80	84,6	68,1
15 (V)	5	90	82,3	68,6

Ausbringen Fe = m(Fe im Konzentrat)/m(Fe in der Flotationsaufgabe)·100%

m(Fe im Konzentrat) = Gehalt Fe im Konzentrat·m(Konzentrat)/100%

m(Fe in der Flotationsaufgabe) = Gehalt Fe in der Flotationsaufgabe·m(Flotationsaufgabe)/100%

Der Gehalt an Fe im Konzentrat wurde analytisch bestimmt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4319987 [0004]
US 6076682 [0005]
WO 00/62937 [0006]
WO 93/06935 [0007]
US 5540337 [0008]
DE 102006010939 A [0009]

Claims

Verwendung einer Zusammensetzung, enthaltend A) mindestens einen Aminalkoxylatester der Formel (1) oder ein Salz davon
worin A, B unabhängig voneinander ein C₂- bis C₅-Alkylenrest R¹ ein C₈- bis C₂₄-Alkyl- oder Alkenylrest R², R³, R⁴ unabhängig voneinander H oder ein C₈- bis C₂₄-Acylrest, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste R², R³ oder R⁴ für einen C₈- bis C₂₄-Acylrest steht x, y, z unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 0 bis 50 mit der Maßgabe, dass x + y + z eine ganze Zahl von 1 bis 100 ist, bedeuten, und B) eine Verbindung der Formel D-NH₂, worin D für einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 50 Kohlenstoffatomen steht, der entweder ein Sauerstoffatom oder ein Sauerstoffatom und ein Stickstoffatom enthalten kann, in Mengen von 10 bis 5.000 g/Tonne als Sammler in der inversen Flotation von Eisenerz, welches Magnetit, Hämatit oder beides enthält.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei R¹ ein Alkyl- oder Alkenylrest mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen ist.
Verwendung nach Anspruch 1 und/oder 2, wobei R¹ ein Isodecyl-Isotridecyl-, Dodecyl- oder Oleylrest ist, oder einen Alkyl- und Alkenylkettenschnitt darstellt, der von Cocosölfettsäure, Palmölfettsäure, Talgfettsäure, Tallölfettsäure oder Rapsölfettsäure abgeleitet ist.
Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, worin R², R³, R⁴ unabhängig voneinander für Acylreste mit 10 bis 18 Kohlenstoffatome stehen.
Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, worin R², R³, R⁴ unabhängig voneinander für Cocoyl-, Stearoyl- und Oleoylreste stehen.
Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, worin Bstandteil B ausgewählt ist aus Verbindungen der Formeln R⁹-O-R⁵-NH₂ (II) worin R⁹ einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 1–40, vorzugsweise 8 bis 32 Kohlenstoffatomen und R⁵ einer aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppe mit 2-4 Kohlenstoffatomen entsprechen; R⁶-O-R⁷-NH-R⁸-NH₂ (III) worin R⁶ einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 1–40, vorzugsweise 8 bis 32 Kohlenstoffatomen, R⁷ und R⁸ einer oder verschiedenen aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppe mit 2-4 Kohlenstoffatomen entsprechen; R¹³-NH₂ (IV) worin R¹³ einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 1–40, vorzugsweise 8 bis 32 Kohlenstoffatomen entspricht.
Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, worin R⁶, R⁹, R¹³ unabhängig voneinander für eine Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen stehen.
Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, worin R⁶, R⁹, R¹³ für 2-Ethylhexyl-, Isononyl-, Isodecyl- und Isotridecyl- sowie Dodecylreste stehen.
Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, worin A für eine Ethylen-(-C₂H₄-), eine Propylen-(-C₃H₆-) oder eine Butylengruppe (-C₄H₈-) steht. Vorzugsweise steht A für eine Ethylengruppe.
Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, worin B für eine Ethylen-(-C₂H₄-), eine Propylen-(-C₃H₆-) oder eine Butylengruppe (-C₄H₈-) steht.
Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, worin x, y und z in der Summe eine ganze Zahl von 15 bis 30 ergeben.
Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, worin der erfindungsgemäße Sammler frei von quaternären Ammoniumverbindungen ist, die mindestens einen, an das Ammoniumstickstoffatom gebundenen, gegebenenfalls Heteroatome enthaltenden, organischen Rest mit 8 bis 36 Kohlenstoffatomen umfassen.
Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 zur Flotation von Silikat aus Eisenerz in Kombination mit einem anderen stickstoffhaltigen Silikatsammler bei einem pH von 7–12, worin der weitere Sammler ausgewählt ist aus der Gruppe der Alkyletheramine, Alkyletherdiamine, Alkylamine oder quaternären Ammoniumsalzen.
Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 zur Anreicherung von Eisenerz.
Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 bei der Flotation von Silikat aus Eisenerz, Calcit, Phosphaterz und Feldspat.
Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 bei der Flotation von Silikat, wobei das Erz zwischen 0 und 90% Silikat enthält.
Verwendung des Flotationsreagenzes gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 in Kombination mit Schäumern und Drückern.
Verwendung des Flotationsreagenzes gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17 in einem pH-Bereich von 7 bis 12.
Verwendung des Flotationsreagenzes gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18 in Mengen von 0,001 bis 1,0 kg pro Tonne Roherz.
Verfahren zur inversen Flotation von Eisenerz, welches Magnetit, Hämatit oder beides enthält, indem man eine Zusammensetzung, enthaltend A) mindestens einen Aminalkoxylatester der Formel (1) oder ein Salz davon
worin A, B unabhängig voneinander ein C₂- bis C₅-Alkylenrest R¹ ein C₈- bis C₂₄-Alkyl- oder Alkenylrest R², R³, R⁴ unabhängig voneinander H oder ein C₈- bis C₂₄-Acylrest, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste R², R³ oder R⁴ für einen C₈- bis C₂₄-Acylrest steht x, y, z unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 0 bis 50 mit der Maßgabe, dass x + y + z eine ganze Zahl von 1 bis 100 ist, bedeuten, und B) eine Verbindung der Formel D-NH₂, worin D für einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 50 Kohlenstoffatomen steht, der entweder ein Sauerstoffatom oder ein Sauerstoffatom und ein Stickstoffatom enthalten kann, in Mengen von 10 bis 5.000 g/Tonne Eisenerz mit dem Eisenerz in Kontakt bringt.