DE1180331B

DE1180331B - Verfahren zur elektrostatischen Aufbereitung von Mineralgemischen

Info

Publication number: DE1180331B
Application number: DEK49514A
Authority: DE
Inventors: Dr Gerd Peuschel
Original assignee: Kali Chemie AG
Current assignee: Kali Chemie AG
Priority date: 1963-04-19
Filing date: 1963-04-19
Publication date: 1964-10-29
Also published as: US3388794A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B 03 c

Deutsche Kl.: 1 b - 6

Nummer: 1180331

Aktenzeichen: K 49514 VI a /1 b

Anmeldetag: 19. April 1963

Auslegetag: 29. Oktober 1964

Die elektrostatische Trennung von Mineralgemischen gelingt im allgemeinen nicht ohne eine Vorbehandlung des Aufbereitungsgutes. Eine solche Vorbehandlungsmethode besteht in der Erhitzung des Aufbereitungsgutes auf ziemlich hohe Temperaturen (300 bis 700⁰C), wobei die Trennung dann bei Temperaturen zwischen etwa 40 und 22O⁰C vorgenommen wird.

Um diesen erheblichen Energieaufwand zu reduzieren, wurde die Vorbehandlung mit Reagenzien verschiedener Konstitution eingeführt, wodurch den Einzelbestandteilen der Mineralgemische unterschiedliche Eigenschaften verliehen werden,

Es wurde jetzt gefunden, daß es besonders vorteilhaft ist, die an sich bereits als wirksam bekannten ehemischen Konditionierungsmittel nicht als solche, sondern aufgetragen auf Trägersubstanzen anzuwenden. Diese Trägersubstanzen müssen sich durch eine große Oberfläche auszeichnen. Sie üben allein keinen oder nur einen geringen Einfluß auf die Trennbarkeit der Mineralgemische aus; allerdings hat sich in manchen Fällen überraschenderweise eine gesteigerte Wirkung der auf den Träger aufgebrachten Konditionierungsmittel gegenüber ihrer Anwendung als solche gezeigt.

Als Trägersubstanzen kommen anorganische und organische Substanzen mit großer Oberfläche in Frage. Geeignet sind beispielsweise Kieselgur und synthetische Kieselsäurearten, Talkum, Silikate, wie sie als Füllstoffe aus der Kautschuk- und Kunststoff Industrie bekannt sind, Oxyde, z. B. Titandioxyd, Magnesiumoxyd, Eisenoxyd, Aluminiumoxyd oder auch -hydroxyde mit großer spezifischer Oberfläche wie beispielsweise Bayerit, Aktivkohlen, bstimmte Stärke- und Cellulosearten und verwandte organische Stoffe.

Als chemische Konditionierungsmittel, die im folgenden kurz »aktive« Substanzen genannt werden sollen, sind bisher Säureanhydride und anionaktive Verbindungen, d. h. Verbindungen, die ein saures oder aktives Wasserstoffatom enthalten, sowie deren Metallverbindungen, wie Carbonsäuren und deren Salze, Sulfonsäuren, Sulfate und Alkoholsulfate, verwendet worden. Beide eignen sich gleich gut für die erfindungsgemäße Kombination von aktiven Substanzen und Trägerstoffen.

Das Aufbringen eines Konditionierungsmittels auf Alundum, das ist Schmirgel, der aus geschmolzenem Aluminiumoxyd hergestellt wird, ist zwar bereits aus der Literatur bekannt (Ind. Eng. Chem., 32 [1940], S. 603 und 604). Jedoch besitzt Alundum nur eine kleine spezifische Oberfläche und wird nicht als feines Pulver, sondern in Form von Stücken angewandt, so Verfahren zur elektrostatischen Aufbereitung
von Mineralgemischen

Anmelder:

Kali-Chemie Aktiengesellschaft,

Hannover, Hans-Böckler-Allee 20

Als Erfinder benannt:

Dr. Gerd Peuschel, Ronnenberg

daß nur wenig des chemischen Konditionierungsmittels fest absorbiert wird. Aus diesem Grunde gehen bei dem bekannten Verfahren die aktiven Reagenzien leicht von der Alundumoberfläche auf die Mineralbestandteile über und erzeugen hier eine selektive Leitfähigkeit. Das Alundum dient dabei als Überträger.

Eine völlig andere Aufgabe erfüllen die Kombinationen von »aktiven« mit großoberflächigen Substanzen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Es handelt sich hier nicht um eine Übertragung der »aktiven« Substanz auf das Mineralgemisch, sondern um eine Wirkung der Kombinationen selbst als Konditionierungsmittel oder um eine Vergrößerung der wirksamen Oberfläche von festen »aktiven« Reagenzien. Ein selektives Aufziehender Konditionierungsmittel ist im Gegensatz zu dem oben zitierten Verfahren nicht erforderlich, da auch bei gleichmäßiger Belegung aller Minerale eine verschieden große Änderung der Oberflächeneigenschaften, die für die Entstehung der für die elektrostatische Scheidung benötigten Aufladung verantwortlich sind, erfolgt.

Der Hauptvorteil des neuen Verfahrens liegt in einer beträchtlichen Herabsetzung der Trenntemperatur. Die dadurch gewonnene Energieersparnis wird besonders deutlich, wenn man bedenkt, daß im allgemeinen einige tausend Tonnen pro Tag verarbeitet werden.

Außerdem wird durch die Herabsetzung der Trenntemperatur in vielen Fällen der Einsatz von Konditionierungsmitteln überhaupt erst möglich. Trennungen bei oder nahe Raumtemperatur erfordern eine Arbeits-

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weise ohne Verwendung von Lösungsmitteln, insbesondere ohne Wasser, um Störungen durch Leitfähigkeitseffekte, die infolge von auf den Mineralteilchen sich ausbildenden Wasser- bzw. Laugenfilmen auftreten können, auszuschalten. Andererseits sind aber zahlreiche Konditionierungsmittel, so z. B. viele Sulfonate, nicht wasserfrei erhältlich; sie scheiden daher nach den bekannten Verfahren für Trennungen bei tiefer Temperatur aus. Erst nach Aufbringen auf Trägersubstanzen mit großer Oberfläche aus Lösungen und Verdampfen des Lösungsmittels können diese Substanzen als hochwirksame Konditionierungsmittel für Scheidungen bei tiefer Temperatur eingesetzt werden. Ähnliches gilt für viele Substanzen, die in gelöster Form zwar gleichmäßig über die Oberflächen der Minerale verteilt werden können, sich in Substanz dagegen auf Grund ihrer Konsistenz und ihrer Oberflächenarmut zur Konditionierung nicht eignen. Zu dieser Substanzgruppe gehören z. B. alle sirupösen, seifen- und wachsartigen Stoffe und solche Reagenzien, die sich nach keinem Herstellungsverfahren bzw. durch Aufmahlung in genügend feiner Form gewinnen lassen. Erst durch Aufbringen derartiger Reagenzien auf oberflächenreiche Substanzen aus Lösungen und Verdampfen des Lösungsmittels oder durch Aufschmelzen auf einen Träger mit großer Oberfläche werden geeignete, genügend feinverteilte Konditionierungsmittel erhalten, die für Scheidungen bei tiefer Temperatur eingesetzt werden können.

ίο Die Möglichkeit, bei tiefer Temperatur arbeiten zu können, kann von entscheidender Bedeutung sein, da sie zu einer teilweisen oder sogar völligen Einsparung der thermischen Energie, die sonst für die Erwärmung des Aufbereitungsgutes aufgewandt werden muß, führt. Außerdem ist die Ermöglichung von elektrostatischen Trennungen bei tiefer Temperatur überall dort als beachtlicher Fortschritt anzusehen, wo die Zufuhr von Wärmemengen aus betrieblichen Gründen vermieden werden muß. Dies ist z. B. im

so Betrieb unter Tage der Fall.

Weitere beachtliche Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den bisher bekannten ergeben sich aus folgenden Tatsachen:

a) Die Verwendung fester Konditionierungsmittel in Substanz wird in vielen Fällen erst wirtschaftlich durch den weitgehenden Ersatz teurer »aktiver« Reagenzien durch preiswerte großoberflächige »Trägersubstanzen«.

b) In manchen Fällen wirkt die großoberflächige Komponente nicht nur als Trägermaterial, sondern bildet mit der »aktiven« Substanz ein Konditionierungsmittel, das wirksamer ist als eine der Komponenten, in beliebiger Menge angewandt, allein.

Außer Konditionierungsmitteln, die aus einer »aktiven« und einer Trägersubstanz bestehen, eignen sich auch solche, die mehrere Bestandteile der einen oder der anderen oder auch beider Stoffklassen enthalten. Zu ihrer Herstellung kann man z. B. eine »aktive« Komponente auf zwei oder mehrere verschiedene Träger oder aber zwei oder mehrere »aktive« Reagenzien gemeinsam auf einen Träger aufbringen. Auch Mischungen verschiedener zwei oder mehrere Komponenten enthaltender Konditionierungsmittel können angewandt werden.

Das Mengenverhältnis von »aktiver« Substanz und Trägerstoff kann in Abhängigkeit von der Art der Komponenten sehr unterschiedliche Werte annehmen. Vorzugsweise wird mit einer Zusammensetzung von 1 Teil »aktiver« Substanz auf etwa 2 bis 20 Teilen Trägersubstanz gearbeitet.

Die Mineralgemenge werden nach bekannten Methoden so weit zerkleinert, daß die Kristalle in weitgehend aufgeschlossener Form vorliegen und so dem elektrostatischen Trennverfahren unterworfen werden können.

Die Konditionierung des auf den für die elektrostatische Trennung erforderlichen Feinheitsgrad aufgemahlenen Mineralgemisches erfolgt nach bekannten Methoden. Die erforderliche Konditionierungsmittelmenge liegt in der Größenordnung von etwa 50 bis 5000 g, berechnet als aktive Substanz plus Träger pro Tonne Aufbereitungsgut. Vorzugsweise werden zwischen 200 und 1000 g pro Tonne Gut angewandt.

Als wertvolle Ergänzung der erfindungsgemäßen chemischen Konditionierung hat sich die Luftkonditionierung erwiesen. Vor allem beim Arbeiten bei niedrigen Temperaturen ist es empfehlenswert, vor oder nach der chemischen Konditionierung das Aufbereitungsgut mit teilweise oder ganz von Wasserdampf befreiter Luft zu behandeln. Dabei sowie auch bei der Trennung selbst soll der Wasserdampfdruck unter 60 °/₀, vorzugsweise unter 40% des Dampfdruckes einer gesättigten Lösung des zu trennenden Minerals liegen, wenn es sich um lösliche Mineralien handelt bzw. wenn es sich um unlösliche Mineralien handelt ebenfalls unter 60 %> vorzugsweise unter 40% relativer Luftfeuchte bei der Temperatur, bei der die Konditionierung und Trennung durchgeführt werden.

Das konditionierte Mineralgemisch wird in einem elektrostatischen Scheider üblicher Bauart bei einem Trennpotential von vorzugsweise 3 bis 9 kV/cm getrennt. Die Trenntemperatur liegt zwischen der Raumtemperatur und der Temperatur, bei der eine Komponente des Konditionierungsmittels durch Zersetzung oder Verdampfung verlorengeht, sollte aber aus wirtschaftlichen Gründen möglichst niedrig, d. h. etwa unterhalb 40⁰C, gehalten werden.

Die Tabellen 1 und 2 zeigen die Ergebnisse, die nach dem neuen Verfahren mit zwei Kalirohsalzen verschiedener Provenienz erhalten wurden. In Tabelle 3 sind Versuche angegeben, bei denen zusätzlich zu der chemischen Konditionierung noch eine Luftkonditionierung angewandt wurde.

In einer ersten Trennstufe wird ein Vorkonzentrat gewonnen, das in einer weiteren Trennstufe in ein erstes Nachkonzentrat und ein Mittelgut aufgespalten wird. Anfallende Mittelgüter werden im kontinuierlichen Verfahren zur Aufgabe zurückgeführt, die ersten Nachkonzentrate eventuell weiterkonzentriert.

Das Verfahren ist keineswegs auf die elektrostatische Scheidung von Kalisalzen beschränkt. Die Zusammenstellung der Ergebnisse der Trennungen von zwei anderen Mineralgemischen in den Tabellen 4 und 5 zeigt, daß auch bei ihnen die Konditionierung mit Kombinationen von »aktiven« und großoberflächigen Substanzen eine erfolgreiche Aufbereitung ermöglicht.

Tabelle

Aufbereitungsgut: Hartsalz mit 11,7% K₂O Trenntemperatur: 30⁰C

Konditionierungsmittel Substanz	g/t	Ausbeute %	Vorkonzentrat °/o K₂O	Erstes Nachkonzentrat °/o K₂O
Ohne Konditionierungsmittel	—	51,1	13,8	—
Fettsäuregemisch C₆ bis C₁₂	500	79,5	22,1	35,6
Fettsäuregemisch C₆ bis Ci₂ auf kolloidaler Kieselsäure	40 160	} 92,2	32,5	58,7
Fettsäuregemisch C₁₂ bis C₁₈	500	76,5	22,0	39,1
Fettsäuregemisch C₁₂ bis C₁₈ auf kolloidaler Kieselsäure	100 400	j 94,2	35,9	56,8
»Sultafon RN«¹) auf Kieselgur	100 400	} 90,6	41,6	58,3
»Praestabitöl«²) auf Aktivkohle	100 900	} 88,7	34,5	54,1
ß-Naphthalinsulfosäure auf Calciumsilikat	100 400	} 93,1	33,3	55,6
jS-Naphthol auf Aluminiumoxyd	50 450	} 96,1	32,4	53,9
a-Nitroso-jS-Naphthol auf Kieselgur	50 450	} 91,9	36,2	59,4
Saccharin auf Aluminiumsilikat	100 400	} 87,4	34,3	51,9
Saccharin auf Cellulosepulver	100 400	} 90,7	34,9	54,6
Phthalsäureanhydrid auf kolloidaler Kieselsäure	100 400	} 92,9	35,7	56,1
Fettsäuregemisch C₆ bis C₁₂ + Benzoesäure auf kolloidaler Kieselsäure	50 + 50 400	94,3	36,1	60,2
Fettsäuregemisch C₆ bis C₁₂ auf Kieselgur + Phthalsäureanhysrid auf kolloidaler Kieselsäure	50 200 + 50 200	96,4	33,7	56,9

^a) Na-SaIz eines Estersulfonates; Fa. Stockhausen & Cie. ²) Oxystearinsulfosaures Na; Fa. Stockhausen & Cie.

Tabelle

Aufbereitungsgut: Sylvinit mit 14,3% Trenntemperatur: 3O⁰C

Konditionierungsmittel Substanz	g/t	Ausbeute	Vorkonzentrat Vo K₂O	Erstes Nachkonzentrat % K₂O
Ohne Konditionierungsmittel		47,0	22,1	—
Fettsäuregemisch C₁₂ bis C₁₈ auf Kieselgur	50 200	} 95,6	38,3	58,1
Salicylsäure auf kolloidaler Kieselsäure	100 400	} 96,1	37,9	58,8
Na-Benzoat auf Calciumsilikat	100 400	} 94,2	40,1	59,5
»Sultafon RN«¹) auf Kieselgur	100 400	J 92,9	41,2	60,1

^a) Na-SaIz eines Estersulf onates; Fa. Stockhausen & Cie.

	Tabelle 2	(Fortsetzung)	Vorkonzentrat % K₂O	Erstes Nachkonzentrat 7o K₂O
Konditionierungsmittel Substanz	g/t	Ausbeute °/„	36,5	55,9
Na-Laurylsulfat auf Calciumsilikat	100 400	} 93,8	38,3	59,2
^-Naphthol auf Aluminiumoxyd	40 160	j 95,3	36,6	56,7
Kaliumhydrogenphthalat auf Kartoffelstärke	100 400	} 90,9	37,5	60,4
Phthalsäure auf Talkum	100 900	J 93,8

Tabelle 3

Aufbereitungsgut: Hartsalz mit 11,7% KaO Konditionierungs- und Trenntemperatur: 30⁰C

Konditionierungsmittel	g/t	PH₂O der Luft¹)	7o des Sättigungs	Ausbeute	Vorkonzentrat	Erstes Nachkonzentrat
		mm Hg	wertes¹)²)	%	°/. K₂O	⁰U K₂O
Benzoesäure	500	6,1	25,4	90,1	29,5	48,0
Benzoesäure auf kolloidaler Kieselsäure	100 400	I '·'	25,4	95,3	34,1	54,3
Fettsäuregemisch C₆ bis Q₂ auf Kieselgur	100 400	j 6,7	28,0	91,5	34,1	57,1
Zimtsaures Natrium auf Bayerit	50 450	{ 6,1	33,8	91,8	35,2	55,8

*) Die Werte beziehen sich auf die Luftkonditionierung wie auf die elektrostatische Trennung.

-) Bezogen auf den Dampfdruck einer gesättigten Mineralsalzlösung bei der angegebenen Temperatur.

Tabelle 4

Aufbereitungsgut: Flußspat mit 52,2% CaF₂ Gangart: Feldspat, Schwerspat Trenntemperatur: 30°C

Konditionierungsmittel Substanz

g/t

Ausbeute

Ohne Konditionierungsmitte Salicylsäure
auf Kieselgur

Benzoesäure

auf kolloidaler Kieselsäure

»Sultafon RN«¹)
auf Kieselgur

^-Naphthol
auf Talkum

/^-Naphthol

auf Aluminiumoxyd

Phthalsäureanhydrid

auf kolloidaler Kieselsäure

¹J Na-SaIz eines Estersulfonates;

100 400

100. 400

78,8 95,9

94,6 98,7 99,1 97,8 95,6 Fa. Stockhausen

Erstes Konzentrat 7o CaF₂

94,5 86,8 86,9 90,4 84,3 &Cie.

Tabelle 5

Aufbereitungsgut: Schwerspat mit 88,4% BaSO₄ Gangart: Quarz, Fe₂O₃, Al₂O₃
Trenntemperatur: 50⁰C

Konditionierungsmittel Substanz	g/t	Aus beute 7o	Erstes Konzen trat °/o BaSO₄
Ohne Konditionierungsmitte	—	80,8	92,6
Fettsäuregemisch C₁₂ bis C₁₈ auf kolloidaler Kieselsäure	200 800	J 95,2	98,1
ölsäure auf kolloidaler Kieselsäure	100 400	j 95,9	97,9
Na-Laurylsulfat auf Calciumsilikat	100 400	}97,2	96,9
»Texapon Z«¹) auf Calciumsilikat	100 400	}96,2	97,5
Kaliumhydrogenphthalat auf Kartoffelstärke	100 400	j 94,5	98,0

') Na-Salze von Schwefelsäureestern gesättigter Fettalkohole; Fa. Dehydag.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur elektrostatischen Aufbereitung von Mineralgemischen unter vorgängiger Konditionierung, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbereitungsgut vor der Trennung mit einer Konditionierungsmittelkombination aus an sich bekannten chemischen Konditionierungsmitteln, aufgetragen auf Trägersubstanzen mit großer Oberfläche, behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Konditionierungsmittelkombination anionaktive Substanzen oder Säureanhydride bzw. Gemische davon, auf Trägerstoffe oder

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ίο Gemische verschiedener Trägerstoffe aufgetragen, angewandt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbereitungsgut vor oder nach der chemischen Konditionierung mit ganz oder teilweise von Wasserdampf befreiter Luft behandelt wird, und zwar soll der Wasserdampfdruck bei löslichen Mineralien unter 60 %> vorzugsweise unter 40% des Dampfdruckes einer gesättigten Lösung des zu trennenden Minerals liegen und bei unlöslichen Mineralien ebenfalls unter 6O°/o, vorzugsweise unter 40°/₀ relativer Luftfeuchte bei der Temperatur* bei der die Konditionierung und die Trennung durchgeführt werden.