DE1249783B

DE1249783B -

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Publication number: DE1249783B
Application number: DEW41178A
Authority: DE
Publication date: 1967-09-14

Description

DEUTSCHES -WflTvSttS PATENTAMT

■^■^ Deutsche Kl.: 1 b - 6

AUSLEGESCHRIFT ν—π

Aktenzeichen: W41178 Vla/lb

J 249 783 Anmeldetag: 19.März 1966

Auslegetag: 14. September 1967

Zur elektrostatischen Aufbereitung von Mineralgemischen, insbesondere von Salzmineralien oder Salzgemengen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das zu trennende Stoffgemisch vor der eigentlichen Trennung im elektrischen Feld mit chemischen Konditionierungsmitteln zu behandeln und danach zu trocknen. Eine nur thermische Behandlung ohne Zugabe von Konditionierungsmitteln führt auch zum Ziel, erfordert aber höheren Energieaufwand, der die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gefährdet.

Niedrigere Vorbereitungs- und Trenntemperaturen können bei Konditionierung mit chemischen Mitteln angewendet werden. Trennungen bei noch tieferen Temperaturen können bei Verwendung von teilweise oder ganz von Wasserdampf befreiter Luft vor der eigentlichen Konditionierung und bei Vermeidung jeglicher Zufuhr von Wasser oder wasserähnlichen Lösungsmitteln zum Aufbereitungsgut durch Konditionierung mit wäßrigen oder wasserähnlichen Lösungen erreicht werden. Diese Luftentfeuchtung erfordert einen erheblichen technischen Aufwand für die Aufbereitung von Mineralgemischen, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ebenfalls verschlechtert wird.

Als Konditionierungsmittel werden beispielsweise anionische Substanzen, d. h. solche Substanzen, die unter Abspaltung von einem oder mehreren H- bzw. Me-Ionen negativ geladene Molekülreste bilden, verwendet. Auch finden Sulfonate, Säureanhydride, polyvalente Stoffe mit mindestens 6 C-Atomen und einer größeren Anzahl funktioneller Gruppep sowie Silicone, Farbstoffe Anwendung. Die Konditionierungsmittel werden vorwiegend in gelöster Form, insbesondere in wäßriger Lösung, allein oder im Gemisch angewendet.

Es wurde auch vorgeschlagen, das Konditionierungsmittel oder eine Kombination dieser Mittel zunächst auf Trägersubstanzen mit großer Oberfläche aufzubringen und mit Hilfe dieser präparierten Trägersubstanzen die Konditionierungsmittel auf das zu behandelnde Mineralgemisch zu übertragen. Als Trägersubstanzen sind anorganische und organische Substanzen mit großer Oberfläche, wie Kieselgur, Talkum, synthetische Kieselsäuren, Silikate, Metalloxyde, Aktivkohle, Stärke, geeignet. Die Trägersubstanzen haben allein keinen Einfluß auf die Trennbarkeit der Mineralgemische. Um bei relativ tiefen Temperaturen arbeiten zu können, muß das Konditionierungsmittel ohne Lösungsmittel aufgebracht werden. Ferner ist zur Erzielung optimaler Trenneffekte ein Arbeiten mit teilweise oder ganz von Wasserdampf befreiter Luft notwendig. Diese Art der Konditionierung erfordert in allen Fällen einen hohen Aufwand an Trägermittel. Verfahren zur elektrostatischen Aufbereitung
von Mineralgemischen, insbesondere
Salzmineralen oder Salzgemengen

Anmelder:

Wintershall Aktiengesellschaft, Celle;
^j5 Kassel, August-Rosterg-Haus

Als Erfinder benannt:

20 Dr.-Ing. Arno Singewald, Wathlingen über Celle; Dipl.-Chem. Dr. Günter Fricke,
Röddensen über Lehrte

25

30

35

40

45

50 Die Präparierung des Trägermittels sowie die Luftentfeuchtung machen einen erheblichen technischen Aufwand erforderlich, der die Wirtschaftlichkeit des VerVerfahrens in Frage stellen kann.

Es hat sich nun überraschend ergeben, daß durch kombinierte und nacheinander erfolgende kontinuierliche oder diskontinuierliche Behandlung des Mineralgemisches mit hochdispersen Wasseradsorptionsmitteln, wie Kieselsäuren, Natronkalk und chemischen Konditionierungsmitteln, ausgezeichnete Trenneffekte erreicht werden. Es ist durch diese Arbeitsweise möglich, die Menge an Wasseradsorptionsmitteln, beispielsweise synthetische Kieselsäure, um etwa 30 bis 80% gegenüber der Menge an Trägersubstanz nach den bekannten Verfahren zu verringern. Auch die Menge des chemischen Konditionierungsmittels kann nach dem Verfahren gemäß der Erfindung um etwa 25 bis 50% verringert werden gegenüber der Menge nach bekannten Verfahren. Es wurde weiter gefunden, daß bei der Nachtrennung des Vorkonzentrates die Nachkonditionierung ganz entfallen kann. Der technische Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus dem nachfolgenden Beispiel:

709 647/53

TabeUe 1

Aufbereitungsgut: Hartsalz mit 15,6°/o K₂O und 32,0% Kieserit Trenntemperatur: 70°C

Versuch Nr.

Konditionierung

Menge, g/t a) Kieselsäure b) Fettsäure

K₂O-Gehalt °/o

Konzentration

Rückstand

K₁O-Anteile

Konzentration

Rückszand

Na-Salze der Fettsäuren in 10%iger wäßriger Lösung

Fettsäure auf Kieselsäure als Träger

getrennte Zugabe von Kieselsäure und Fettsäuren

a) —

b)

a)

b)

a)

b) 40,2 36,1

46,5

1,7 1,4

1,0

55 48

62

Bei der Arbeitsweise des Verfahrens gemäß der Erfindung beträgt die Verminderung des Wasseradsorptionsmittels etwa ein Drittel und der Fettsäure etwa ein Viertel. Für die Nachkonditionierung werden bei anderen Verfahren noch 200 g/t Kieselsäure und 100 g/t Fettsäure benötigt, so daß für das beanspruchte Verfahren sich eine Verminderung von etwa 80% Kieselsäure und etwa 50 % Fettsäure ergibt.

Bei der Arbeitsweise gemäß der Erfindung wird vorzugsweise das Salzmineral, wie Kalirohsalz, zunächst mit dem hochdispersen Wasseradsorptionsmittel intensiv gemischt, und danach erfolgt die Zugabe der Fettsäure.

Es ist auch möglich, die Reihenfolge der Zugabe der Mittel umzutauschen, d. h. das Aufbereitungsgut zuerst mit chemischem Konditionierungsmittel und dann erst mit hochdispersen Wasseradsorptionsmitteln zu behandeln. Für die Nachkonditionierung ist es aber vorteilhaft, das Ausgangsprodukt zuerst mit dem Wasseradsorptionsmittel zu behandeln.

Die notwendige Mischzeit ist von dem verwendeten Wasseradsorptionsmittel abhängig und wird offenbar durch die Geschwindigkeit der Wasseradsorption gesteuert. Diese Mischzeit liegt im allgemeinen zwischen 1 Minute und 1 Stunde, vorzugsweise zwischen 1 und 5 Minuten. Die Vermischung erfolgt in bekannten Vorrichtungen, wie z. B. in einem Lödige-Mischer oder in Mischschnecken mit den kalten Komponenten.

In Tabelle 1 sind in Spalte c die K₂O-Gehalte des Vorkonzentrates und des Rückstandes und in Spalte d die entsprechenden K₂O-Anteile nach einmaliger Trennung aufgeführt. Die sich aus der Differenz zu 100% ergebenen K₂O-Anteile des Mittelgutes wurden zur besseren Übersicht nicht aufgeführt.

Der Versuch 3 nach dem Verfahren gemäß der Erfindung zeigt ein um 6,3 bzw. 10,4% höheres Vorkonzentrat als die Vergleichsversuche 1 und 2. Das K₂O-Ausbringen liegt um 7 bzw. 14 % höher als bei den Versuchen 1 und 2 nach dem Stand der Technik. Das umlaufende Mittelgut ist bei dem Verfahren gemäß der Erfindung um etwa 10% kleiner als bei den Versuchen 1 und 2, wodurch die erhebliche Steigerung des Durchsatzes an Aufbereitungsgut zum Ausdruck kommt.

Die folgenden Beispiele in Tabelle 2 zeigen die Arbeitsweise des beanspruchten Verfahrens mit verschiedenen, hochdispersen Wasseradsorptionsmitteln (Versuche 11 bis 18) und mit Fettsäure als chemisches Konditionierungsmittel.

Der Versuch 5 betrifft die Zugabe von nur Wasseradsorptionsmitteln und Versuch 6 die Zugabe von nur Fettsäure, und zwar eine synthetische Fettsäure mit C₆ bis C₉, vorwiegend gesättigt. Dagegen betreffen die Versuche 7 bis 10 die Zugabe von großoberflächigen Substanzen, die keinen oder nur einen geringen Wasseradsorptionseffekt aufweisen.

Tabelle

Aufbereitungsgut: Hartsalz mit 15,6% K₂O ^unc^ 32,0% Kieserit Trenntemperatur: 60°C

Wasseradsorptionsmittel Konditionierung

K₂O-Gehalt Vo

Konzentration

Rückstand

K₂O-Anteile

Konzentration

Ohne Wasseradsorptionsmittel und ohne Fettsäure

Handelsprodukt »Siloid 75« (Fa. OMYA) ohne Fettsäure

nur Fettsäure

Kieselgur + Fettsäure MgO + Fettsäure Talkum + Fettsäure Calciumphosphat Fettsäure

125 150

330 330 330 330

11,5

20,2 32,4

25,0 31,8 24,5 19,0

13,5

4,0 3,4.

4,0 2,8 5,3 6,8

13

22 30

29 35 17 14

Tabelle 2 (Fortsetzung)

Versuch Nr.

Wasseradsorptionsmittel Konditionierung

Κ,Ο-Gehalt

Konzentration

Rückstand

K₂O-Anteile Vo

Konzentration

Rückstand

»Siloid 75« (Fa. OMYA) + Fettsäure

Kieselsäure »KS 300« (Fa. Hoesch)

+ Fettsäure

Kieselsäure »KS 404« (Fa. Hoesch)

+ Fettsäure

Bentonit (Fa. v. Heiden) + Fettsäure Kieselsäure »DS« (Fa. Füllstoff GmbH)

-f- Fettsäure

Natronkalkpulver + Fettsäure

»Siloid 75« + Fettsäure

KC-Trockenperlen (Fa. Kali-Chemie) Siogel Körnung 3 bis 6 mm (Fa. Chem. Fabr. Oker, Braunschweig)

125

125 125

125 330 75 50 800

800

46,5

42,8

43,2 29,7

43,6 33,6 40,0 36,0 30,5

32,7

1,0

1,0 2,1

1,0 2,1 1,5 2,0 1,5

1,6

62

60

60 45

53 42 56 49 61

61

2 3

3 5 4 4 4

Die Versuche 1 bis 20 zeigen in Spalte b den K₂O-Gehalt und in Spalte c den K₂O-Anteil im Konzentrat und Rückstand nach einmaligem Durchgang durch einen bekannten Freifallscheider. Die im Mittelgut verbleibenden K₂O-Anteile, welche die Differenz zu 100 % darstellen, die in einem kontinuierlichen, geschlossenen Prozeß zurückgeführt werden, wurden nicht mit aufgeführt.

Der Effekt der kombinierten und nacheinander erfolgenden Zugabe von Wasseradsorptionsmitteln und danach von Fettsäuren ergibt sich eindeutig aus den Versuchsergebnissen. Die überraschende Wirkung des Wasseradsorptionsmittels beruht offenbar im wesentlichen darauf, daß das Aufbereitungsgut ganz oder teilweise von anhaftenden Wasserfilmen befreit wird. Dies geht auch aus den Versuchen 7 bis 10 hervor, die zwar mit Substanzen großer Oberfläche, aber mit keiner oder nur geringer Wasseradsorptionseigenschaft erhalten wurden. Diese Substanzen der Versuche 7 bis 10, die nach bekannten Verfahren als Trägersubstanzen für Konditionierungsmittel gute Ergebnisse liefern, ergeben nach dem Verfahren gemäß der Erfindung keine technisch brauchbaren Trenneffekte. Diese Feststellung ist als überraschend zu bezeichnen.

Das hochdisperse Wasseradsorptionsmittel kann in pulverisierter oder in gekörnter oder in granulierter Form verwendet werden. Es ist auch möglich, das Aufbereitungsgut mit gekörntem oder granuliertem Wasseradsorptionsmittel intensiv zu vermischen und dieses vor der Zugabe des chemischen Konditionierungsmittel z. B. durch Absieben oder Sichtern zu entfernen.

Die Trennung der Ausgangsstoffe kann in einem weiten Temperaturbereich, und zwar zwischen Raumtemperatur und der Zersetzungs- bzw. Verdampfungstemperatur des Konditionierungsmittels erfolgen.

Für das Verfahren gemäß der Erfindung bedeutet es einen erheblichen technischen Fortschritt, daß die Behandlung des Aufbereitungsgutes mit Luft definierter Luftfeuchte ganz oder weitgehend entfallen kann. Es ist dadurch möglich, die technisch aufwendige und teure Luftentfeuchtung einzusparen. Ferner kann die für die Erwärmung und Trocknung des Aufbereitungsgutes notwendige große Luftmenge verringert werden oder ganz entfallen. Dieser Vorteil des beanspruchten Verfahrens ergibt sich aus den Versuchen 21 bis 28 der folgenden Tabelle.

Tabelle Aufbereitungsgut: Hartsalz mit 15,6% K₂O und 32,0°/₀ Kieserit Konditionierung

Füllungsgrad des mit dem aufgemahlenen Aufbereitungsgut gefüllten, geschlossenen Behälters % K₈O-Gehalt

Konzentration

Rückstand

KjO-Anteile °/o

Konzentration

Na-Salze der Fettsäuren in 10°/oig^er wäßriger Lösung

Fettsäuren auf Kieselsäure als Träger

kombinierte und nacheinander erfolgende Zugabe von hochdispersem Wasseradsorptionsmittel und chemischem Konditionierungsmittel

25 50

50 100

25 50 75 100 21,1 19,5

33,0 34,7

42,0 43,5 39,5 36,2

9,0 12,2

2,1 2,1

1,2 1,1 1,5 1,6

32 30

44 44

60 64 54 51

Die Ergebnisse in den Versuchen 21 bis 28 wurden mit Aufbereitungsgut erhalten, das nach den Behandlungen mit den Mitteln ohne Zufuhr von Frisch- oder Umluft auf Trenntemperatur von etwa 60°C gebracht wurde. Spalteb zeigt den K₂O-Gehalt und Spaltec den K₂O-Anteil im Konzentrat und Rückstand nach einmaliger Trennung im Freifallscheider.

Die Versuche 25 bis 28 nach dem Verfahren gemäß der Erfindung zeigen überraschend gute Trennergebnisse ohne Zufuhr von Frischluft bzw. Umluft. Diese Arbeitsweise ist nach dem beanspruchten Verfahren möglich, weil die verwendeten, hochdispersen Wasseradsorptionsmittel als Wasserregulatoren in der Phasengrenzfläche wirksam werden und dadurch die chemischen Konditionierungsmittel wirksam werden können. Dagegen weisen dieselben hochdispersen Wasseradsorptionsmittel bei Anwendung als Trägersubstanz für das Konditionierungsmittel schlechtere Trennergebnisse auf, weil die Wasseraufnahmekapa-

zität durch das aufgebrachte Konditionierungsmittel reduziert wird. Es wird dadurch nach dem bekannten Verfahren eine Luftkonditionierung notwendig, um technisch brauchbare Trenneffekte zu erzielen. Ferner erfordert dieses Verfahren einen Verzicht auf die Verwendung von Lösungsmitteln, insbesondere von Wasser. Diese Forderung ist nach dem beanspruchten Verfahren nicht notwendig. Das chemische Konditionierungsmittel kann in wäßriger Lösung ohne Verschlechterung des Trenneffektes zugegeben werden. Das Lösungsmittel, insbesondere Wasser, wird unmittelbar vom hochdispersen Wasseradsorptionsmittel adsorbiert und verliert dadurch seine nachteilige Wirkung auf die Trennung des Aufbereitungsgutes. Nach dem Verfahren der Erfindung werden außer höheren Konzentraten und besserer K₂O-Ausbeute, wie Tabelle 4 zeigt, auch wesentlich höhere K₂O-Gehalte in den einzelnen Siebfraktionen erzielt, wie aus Tabelle 5 hervorgeht.

TabeUe 4

Aufbereitungsgut: Hartsalz mit 15,6% K₂O Trenntemperatur: 60°C

Versuch Nr.	Konditionierung	Vorkonzentrat	Erstes Nachkonzentrat "/.K_jO	K₈O-Ausbeute %
29	Na-Salze der Fettsäuren in 10 "/oiger wäßriger Lösung	43,0	55,7	91,3
30	Fettsäure auf Kieselsäure als Träger	37,2	56,7	92,3
31	Kombinierte Anwendung nach dem Verfahren gemäß
der Erfindung	45,7	60,5	95,1

Mengenangaben je Tonne Rohsalz

29 Behandlung mit 275 g Fettsäure

30 Behandlung mit 200 g Fettsäure aufgetragen auf 800 g Kieselsäure, Type »KS 300«

31 Behandlung mit 125 g Kieselsäure, Type »KS 300« und 150 g Fettsäure in Substanz, (C₅ — C₉)

Tabelle 5 Versuch Nr. 29 (Vergleichsversuch)

Kornspanne mm

unterl,0

0,75 bis 1,0

0,5 bis 0,75

0,3 bis 0,5

0,2 bis 0,3

0,16 bis 0,2

0,06 bis 0,16

über 0,06

Rohsalz

15,6

Vorkonzentrat

K₂O-Gehalt, »/0 43,0

Kieseritgehalt, "la 8,3

K₈O-Gehalt °/o

32,0
Kornanteil	Kornanteil
7o	°/o
1,3	1,0
10,1	8,6
23,9	24,5
22,8	26,0
12,4	13,9
7,3	7,5
17,4	15,3
4,8	3,2

Erstes Nachkonzentrat 55,7 6,1

Kornanteil	K₂O-Gehalt
%	7o
0,4	44,3
3,4	48,0
13,8	53,6
24,3	56,8
18,6	57,1
12,3	56,1
24,2	55,2
3,0	47,5

33,5 44,1 45,2

35,2

Claims

9 10 Versuch Nr. 31 (Arbeitsweise gemäß der Erfindung) Rohsak | Vorkonzentrat | Nachkonzentrat K2O-Gehalt, °/o 15,6 I 45,7 J 60,5 Kieseritgehalt, °/o 32,09,72,4KornanteilKornanteilK1O-GehaltKomanteilK1O-Gehalt7o%%%%unter 1,0 1,30,525,40,75 bis 1,0 10,16,91,256,50,5 bis 0,75 23,920,342,69,259,90,3 bis 0,5 22,825,625,760,70,2 bis 0,3 12,414,851,722,360,70,16 bis 0,2 7,39,514,361,00,06 bis 0,16 17,418,824,660,5über 0,06 4,83,946,22,758,1 Das Nachkonzentrat des Versuches Nr. 31 zeigt einen um 4,8 °/0 höheren K2O-Gehalt als das Nachkonzentrat nach dem Vergleichsversuch Nr. 27. Nach dem beanspruchten Verfahren bleibt die Selektivität in den Verwachsungen in der Nachtrennung deutlich größer als nach bekannten Verfahren. Das für die Versuche in den Tabellen 1 bis 5 verwendete Kalirohsalz ist ein feinverwachsenes Hartsalz, welches mit der Siebanalyse gemäß Tabelle 5 einen integralen Aufschlußgrad von 69,6 % aufweist. Bei der Aufbereitung feinverwachsener Hartsalze ist es nach bekannten Verfahren nicht möglich, miteinem zweistufigen Trennverfahren Endkonzentrate zu erzielen, deren K2O-Gehalte mindestens 58 % K2O as beträgt. Dagegen kann nach dem beanspruchten Verfahren bereits in zwei Stufen ein Endkonzentrat mit über 60% K2O erreicht werden. Diesem Ergebnis kommt für die Aufbereitung von Mineralgemischen, insbesondere Salzmineralien oder Salzmengen eineerhebliche technische Bedeutung zu. Es werden nachstehend in der Tabelle 6 weitere Versuche, welche Sylvinit (Versuchsnummer 32 und 33) sowie Flußspat (Nr. 34 und 35) und Stinkspat (Nr. 36) betreffen, offenbart. Tabelle Aufbereitungsgut: Sylvinit mit 17,2% K2O Trenntemperatur: 50°C VersuchNr.Konditionierungg/tVorkonzentratNachkonzentratK1O-Ausbeute32»Syloid 75« (Fa. OMYA) + Fettsäure ...12547,361,994,017033KC-Trockenperlen (Fa. Kalichemie) 50047,962,195,3+ Fettsäure200 Trenntemperatur: 70°C VersuchNr.AufbereitungsgutKonditionierungSubstanzg/tErstes KonzentratProzentgehaltam nutzbaren MineralAusbeute%34Flußspat»Syloid 75«12587,593,157,3% CaF2+ Fettsäure20035Flußspat»Syloid 75«12598,988,491,6% CaF2+ Fettsäure20036Stinkspat»Syloid 75«12598,295,193,6% CaF2+ Fettsäure200 Patentansprüche:

1. Verfahren zur elektrostatischen Aufbereitung von Mineralgemischen, insbesondere Salzmineralien oder Salzgemengen in bekannten Scheidern, insbesondere Freifallscheidern, mit chemischen Konditionierungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß nach kombinierter und nacheinander erfolgender, kontinuierlich oder diskontinuierlicher Behandlung des Mineralgemisches mit hochdispersen Wasseradsorptionsmitteln in pulveriger oder körniger oder granulierter Form, wie Kieselsäuren, Natronkalk, durch intensives Mischen

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in etwa 1 Minute bis etwa 1 Stunde, vorzugsweise in 1 bis 5 Minuten, und mit chemischen Konditionierungsmittein, gegebenenfalls in umgekehrter Reihenfolge, die Trennung ein- oder mehrstufig durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung bei Temperaturen erfolgt, die zwischen Raumtemperatur und der Zersetzungs- bzw. Verdampfungstemperatur, insbesondere bei 60°C, erfolgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung des Aufbereitungsgutes mit Luft definierter Luftfeuchte ganz oder teilweise entfällt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erwärmung und Trocknung des Aufbereitungsgutes erforderliche Luftmenge verringert wird oder entfällt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das hochdisperse Wasser- ao

adsorptionsmittel vor der Zugabe des chemischen Konditionierungsmittels abgetrennt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das chemische Konditionierungsmittel in wäßriger Lösung oder in wasserähnlichen Lösungsmitteln angewendet wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachtrennung ohne Nachkonditionierung erfolgt.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Nachkonditionierung das Ausgangsprodukt zuerst mit dem Wasseradsorptionsmittel behandelt wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelgut zum Aufgabegut zurückgeführt wird.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß aus kieseritischem Kalirohsalz in zwei Trennstufen ein Konzentrat mit mindestens 60°/o K₂O erzeugt wird.

709 647/53 9.67 O Bundesdruckerei Berlin