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Verfahren zur flotativen Aufbereitung von Kali-Mineralien Die vorliegende
Erfindung betrifft die Schaumflotation von Kali-Mineralien.
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Man hat sich sehr bemüht, Verfahren zur Anreicherung von Kali-Mineralien
zu entwickeln. Dabei entstehen Probleme, wenn 50 °/o des eingesetzten Minerals eine
Teilchengröße von größer als 0,42 mm lichte Maschenweite haben. Es ist bekannt,
daß Sylvin-Minerale mit größerer Teilchengröße unter Anwendung von Schaumflotationsmethoden
dadurch angereichert werden können, daß langkettige Alkyl-und Alkenylaminverbindungen
zugefügt werden. Es ist weiterhin bekannt, daß die Wirksamkeit dieser Aminoverbindungen
von den Temperaturbedingungen abhängen, bei denen die Mineralsole konzentriert wird,
und weiterhin abhängig ist von dem Sättigungsgrad des Amins, d. h. von der Doppelbindungsäquivalenz,
wie sie z. B. durch die bekannte Jodzahl zum Ausdruck gebracht wird. Je höher die
Temperatur der Sole, um so höher muß der Sättigungsgrad des Amins sein; umgekehrt
verlangen niedrigere Temperaturbereiche eine höhere Ungesättigtheit, um die gleiche
Wirksamkeit aufrechtzuerhalten.
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Im Hinblick auf die Anforderungen, daß der Sättigungsgrad des aliphatischen
Teils des Amins in Übereinstimmung mit der Temperatur variiert werden muß, muß dauernd
beobachtet werden, daß dasjenige Amin eingesetzt wird, das bei der gegebenen Temperatur
die größte Wirksamkeit besitzt. Es versteht sich, daß die Temperaturbedingungen
über einen beträchtlichen Bereich innerhalb kurzer Zeitperioden schwanken können,
so daß es unter normalen Umständen notwendig ist, den Sättigungsgrad des Amins kontinuierlich
durch Änderung der Menge der verschiedenen eingesetzten Amine anzugleichen. Mit
anderen Worten: Ein Amin mit geringem Sättigungsgrad wird mit einem Amin mit hohem
Sättigungsgrad gemischt, um einen bestimmten mittleren Sättigungsgrad zu erhalten.
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Eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein Verfahren zu schaffen, mit dem Kali-Mineralien innerhalb eines ziemlich breiten
Temperaturbereiches durch Schaumflotation wirksam angereichert werden können, ohne
den Sättigungsgrad des Amins wechseln zu müssen, um eine möglichst große Wirksamkeit
des Schaumschwimmverfahrens aufrechtzuerhalten.
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Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.
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Das vorliegende Verfahren zur Schaumflotation von Kali-Mineralien
besteht darin, daß ein Schaumflotationsmittel verwendet wird, das aus einem Gemisch
aus einem langkettig aliphatischen Amin mit einer durchschnittlichen Jodzahl von
bis zu etwa 20 als Sammler und einem an sich bekannten aromatischen oder aliphatischen
01 als Hilfsstoff besteht. Die erfindungsgemäße Mischung umfaßt als eine
Komponente einen Sammler auf der Basis des langkettigen aliphatischen Amins mit
einer konstanten niedrigen bestimmten Jodzahl. Die einzelnen langkettig-aliphatischen
Amine selbst sind bekannt. Durch die Verwendung eines langkettig-aliphatischen Amingemisches;.
welches eine konstant niedrige durchschnittliche Jodzahl von bis zu etwa 20 hat,
sind die bekannten Flotationsverfahren temperaturunabhängig geworden.
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Der Sammler auf der Basis langkettiger aliphatischer Amine bewirkt,
daß die zu flotierenden Bestandteile: getrennt umhüllt werden, wobei sie jedoch
nur die genügenden hydrophoben Eigenschaften übertragen, um die Flotation der Körnungen
von mehr als etwa 1,4 mm zu bewirken. Durch die Zugabe einer Menge eines aromatischen
Öls wird es jedoch nunmehr ermöglicht, durch Schaumflotation Teilchen bis zu einer.
Größe von 2,3 mm zu flotieren.
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Wie oben erwähnt, sind die Aminsammler, die gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, die gleichen wie diejenigen, die auch sonst im Flota-,
tionsprozeß verwendet werden. Diese Sammler sind langkettige aliphatische Amine
mit 6 bis 22 oder mehr Kohlenstoffatomen; sie werden im allgemeinen aus Ochsentalg
hergestellt. Im allgemeinen werden sie als
Salze der Amine verwendet,
wobei die üblichsten Salze die Acetate sind. Sie enthalten im allgemeinen etwa 700/0
polymere Amine mit einer Kettenlänge von C,.$ und 30 °/e mit einer Kettenlänge von
C18.
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Bei der Durchführung des vorliegenden Verfahrens wurde es als günstig
gefunden, die groben Mineralteilchen und die feinen Mineralteilchen getrennt voneinander
zu flotieren oder sie getrennt mit den Bestandteilen zu konditionieren, wenn sie
nicht getrennt flotiert werden. Das Öl wird vorzugsweise zu der groben Fraktion
von etwa 3,5 bis 0,84 mm gegeben. Nach Entschlammung wird das Kali-Mineral bei der
Teilchengröße von etwa 0,84 mm aufgeteilt. Die beiden Fraktionen werden mit den
Reagenzien getrennt voneinander vor ihrer Vereinigung zur Flotation konditioniert,
sofern dies wünschenswert ist.
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Die Hilfsstoffe, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können, sind
an sich bekannte aromatische oder aliphatische Öle, wie Alkylnaphthaline, Alkylpyrene,
Alkylphenanthrene, Alkyltetraline, Alkylindane, Alkylbenzole usw.
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Diese Öle sind besonders geeignet, da sie niedrige Gießpunkte aufweisen;
weiterhin bleibt die Viskosität bei tiefen Temperaturen niedrig. Es kann angenommen
werden, daß fast alle aromatischen oder aliphatischen, bei mäßig niederen Arbeitstemperaturen
flüssigen Minerale in der Lage sein sollten, ein mäßig hochgesättigtes Amin bei
einer derart niederen Tem ratur zu lösen und es zu dispergieren. Aromatische Ole
werden jedoch bevorzugt. Von diesen sind die bevorzugt, die einen hohen Anteil an
Verbindungen mit drei und vier Kohlenstoffringen im Molekül aufweisen.
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Um das vorliegende Verfahren zu erläutern, werden die mit einem Sylvin-Mineral
aus Carlsbad, New Mexico, mit einer Teilchengröße von weniger als 0,84 mm erhaltenen
Ergebnisse nach der nachfolgend beschriebenen Behandlung mit den Hilfsstoffen wiedergegeben.
| Temperatur der Endfraktion (Abgänge) Konzentrat in °/" |
| Beispiel Sole in ° C Jodzahl Öl Reinheitsgrad Verteilung K5,0-Ausbeute |
| in "/p K20 in °/" K20 |
| 1 8,5 10 bis 15 nein 4,25 11,5 88,5 |
| 11 8,0 10 bis 15 ja 0,52 1,5 98,5 |
| 111 25,5 10 bis 15 nein 0,61 1,7 98,3 |
Ähnlich gute Ergebnisse werden erhalten, wenn man mit einem kanadischen Kali-Mineral
der gleichen Teilchengröße arbeitet, wie im nachfolgenden wiedergegeben ist.
| Temperatur der Endfraktion (Abgänge) Konzentrat in °/® |
| Beispiel o Jodzahl Öl |
| Sole in C Reinheitsgrad Verteilung K2O-Ausbeute |
| in °/n K20 i in °/" KLO |
| IV 7,0 10 bis 15 nein 2,81 7,3 92,7 |
| V 8,0 10 bis 15 ja 0,43 1,1 98,9 |
| VI 22,0 10 bis 15 nein 0,33 0,8 99,2 |
Es wurde vorstehend gezeigt, daß Kalisalz von einer Teilchengröße von weniger als
0,84 mm erfolgreich bei niedrigen Temperaturen (ungefähr 8°C) mit einem Alkylamin
flotiert werden kann, von dem früher angegeben wurde, daß es nur bei 25 bis 35°C
(Jodzahl 10 bis 15) wirksam ist, sofern ein Öl als Hilfsmittel bei niedrigeren Temperaturen
verwendet wurde. Da die Jodzahl des Aminzusatzstoffes nicht geändert werden muß,
bringt die vorliegende Erfindung einen unerwarteten Fortschritt mit sich.
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Vorstehend wurde gezeigt, daß Kalisalz mit einer Teilchengröße von
weniger als 0,84 mm erfolgreich bei ziemlich niedrigen Temperaturen von etwa 8°C
mit einem Alkylamin flotiert werden kann, mit dem gewöhnlich nur bei 25 bis 35°C
(Jodzahl 10 bis 15) gearbeitet werden konnte, sofern ein Öl als Hilfsstoff bei niedriger
Temperatur eingesetzt wurde. Mit anderen Worten, es muß bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren ein Alkylamin mit einer höheren Jodzahl nicht durch ein Alkylamin mit
einer niedrigeren Jodzahl ersetzt werden. Während der Anwendungsbereich eines Amins
mit relativ hohem Sättigungsgrad für eine relativ hohe Temperatur auf niedrigere
Temperaturen durch Zugabe eines aromatischen Öls ausgedehnt werden kann, ist das
Umgekehrte nicht zutreffend. Zum Beispiel wird die Wirksamkeit eines relativ wenig
gesättigten Amins mit einer Jodzahl von 48, das für relativ niedrige Temperaturen
geeignet ist, nicht durch Zugabe eines aromatischen Öls wiederhergestellt, wenn
man die Schaumflotation bei etwa 35°C durchführt..
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Die Gründe für dieses Verhalten sind ungewiß. Eine Annahme besteht
darin, daß relativ ungesättigte Amine bei höherer Temperatur nicht nur einen Teil
ihrer Sammlerfähigkeit für Kalisalz verlieren; sie bewirken weiterhin eine zu starke
Schäumung in der Flotationszelle, weshalb das Amin nicht auf der Oberfläche der
Salzteilchen absorbiert wird, sondern in Lösung verbleibt. Dies bedeutet sodann,
daß die eingesetzten relativ ungesättigten Amine eine relativ hohe Löslichkeit bei
höheren Temperaturen haben, ein Fehler, der nicht durch Zugabe des Öls korrigiert
werden kann.
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Auf der anderen Seite bilden die relativ höher gesättigten Amine bei
niedriger Temperatur einen weißen Film auf der Aufschäumung, was anzeigt, daß die
Löslichkeit extrem niedrig ist. Unter solchen Bedingungen kann die Aminoverbindung
auf der Oberfläche der Salzteilchen nicht absorbiert werden und verliert ihre Sammlerkraft.
Das gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzte Öl löst jedoch das Amin, dispergiert
es in der Sole und bringt es in Kontakt mit der Oberfläche der Salzteilchen. So
wird die Sammlerkraft wiederhergestellt. Auf Grund ihrer niedrigen Löslichkeit
kann
das Amin nicht von der Oberfläche der Salzteilchen abgewaschen werden.
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Vorstehend wurde in erster Linie auf die feinteilige Fraktion mit
einer Teilchengröße von weniger als 0,84 mm Bezug genommen. In der praktischen Ausführung
werden die grobe Fraktion, d.h. diejenige mit einer Teilchengröße von 2,35 bis 0,84
mm, und die feinteilige Fraktion, d.h. diejenige mit einer Teilchengröße von weniger
als 0,84 nun, zusammenflotiert, obwohl die Fraktionen getrennt mit den Hilfsstoffen
konditioniert werden können.
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Es widerspricht an sich dem eingangs genannten Stand der Technik,
ohne weiteres ein Amin mit hoher Jodzahl bei niedriger Temperatur durch ein Amin
mit niedriger Jodzahl zu ersetzen und dabei gleichzeitig die Wirksamkeit der Schaumflotation
aufrechtzuerhalten. Auf Grund der allgemeinen Notwendigkeit, das Öl als Hilfsstoff
bei der Flotation von groben Fraktionen einzusetzen, ist es aber nicht möglich,
Vergleichsversuche mit der groben Fraktion durchzuführen, wie sie vorstehend in
Verbindung mit der Fraktion von weniger als 0,84 mm Korngröße durchgeführt wurden.
Die Tatsache, daß ein Amin mit relativ hohem Sättigungsgrad als Sammler für Kali-Mineralien
bei relativ niedrigen Temperaturen in Anwesenheit eines aromatischen Öls wirksam
ist, kann dennoch im folgenden nachgewiesen werden und ist unerwartet, ohne Rücksicht
auf Mineralsalze feiner oder grober Teilchengröße.
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Ergebnisse mit grobteiligem Kalisalz von 2,35 bis 0,84 mm Korngröße,
die bei relativ hohen und relativ niedrigen Temperaturen der Sole unter Anwendung
eines Amins mit relativ hohem Sättigungsgrad, sind im nachfolgenden wiedergegeben:
| Tempera- Endfraktion |
| Beispiel tur der Jodzahl Öl (Abgänge) |
| Sole in ° C °/a K20 |
| Carlsbad-Kali- |
| Mineral |
| (24 °/o K20) |
| VII ..... 25,5 10 bis 15 ja 0,58 |
| VIII ..... 8,0 10 bis 15 ja 0,70 |
| Kanadisches |
| Mineral |
| (24 °/o K20) |
| IX ...... 22,0 10 bis 15 ja 0,79 |
| X ...... 8,0 10 bis 15 ja 1,04 |
Während man bei den Mineralabfällen eine Verminderung in der Funktionalität außer
Betracht lassen kann, sind die Resultate im Durchschnitt recht gut und, wie gesagt,
unerwartet.
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Der wirksame Temperaturbereich für die Flotationsstufe liegt zwischen
8 und 20°C. Dieser niedrige Temperaturbereich ist besonders wertvoll in Verbindung
mit der Aufbereitung kanadischer Kali-Mineralien im Hinblick auf die dort vorherrschenden
kühleren Wetterbedingungen, im Gegensatz zu dem relativ heißen Klima in der Umgebung
von New Mexico, wo das Carlsbad-Mineral gewonnen wird.
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Die Menge der Reagenzien, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt
werden, kann in beträchtlichen Grenzen schwanken. Die bevorzugten Mengen sind im
nachfolgenden wiedergegeben:
| Amine Aromatisches Öl |
| in kg je Tonne Mineral in kg je Tonne Mineral |
| Feinanteile (leichte Maschenweite unter 0,84 mm) . 0,0227 bis
0,2268 0,0227 bis 0,4536 |
| Grobanteile (leichte Maschenweite 0,84 bis 2,35 mm) |
| 0,1134 bis 0,4536 0,0227 bis 0,9072 |