DE1667065C3 - Grinding aid - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines Zusatzstoffes zur Verbesserung der Eigenschaften von Mineralien.The present invention relates to the use of an additive to improve the Properties of minerals.
Bei der Aufbereitung von vorbehandelten oder unbehandelten Mineralien werden diese gewöhnlich zu verhältnismäßig kleinen Teilchen vermählen, was möglichst schnell erfolgen soll. Hierbei werden oft Mahlhilfsmittel verwendet, um die Mahlgeschwindigkeit zu vergrößern oder die Feinheit der Teilchen bei gegebener Arbeitsgeschwindigkeit zu erhöhen, ohne daß das zermahlene Produkt nachteilig beeinflußt wird.When processing pretreated or untreated minerals, these usually become too Grind relatively small particles, which should be done as quickly as possible. Here are often Grinding aids used to increase the grinding speed or to increase the fineness of the particles to increase the given operating speed without adversely affecting the ground product.
Durch das Aufbrechen der Teilchen beim Mahlen von Mineralien entstehen neue energierciche Oberflächen, deren Oberflächenkräfte auch noch nach dem Mahlvorgang bestehen bleiben und ein Zusammenbacken des Materials bzw. eine schlechte Schüttfähigkeit ergeben. Dieses führt dazu, daß vermahlene Minerale durch die z. B. beim Transport entstehende Vibration derart verdichtet werden, daß sie oft halbfest sind und sich nicht ausschütten lassen, es sei denn, daß man zum Aufbrechen der kompakten Masse erhebliche mechanische Kräfte aufwendet.By breaking up the particles when grinding minerals, new energetic surfaces are created, whose surface forces remain even after the grinding process and the Material or a poor pourability result. This leads to the fact that ground minerals through the z. B. occurring during transport vibration are compressed in such a way that they are often semi-solid and themselves do not allow to be poured out, unless you have to use considerable mechanical means to break up the compact mass Uses forces.
Diese Agglomeration oder Haftung von Einzelteilchen wird mit »Festbacken« (pack set) bezeichnet und durch den Festback-Index bestimmt; dieser ist ein relativer Wert, welcher numerisch angibt, wie weit ein teilchenförmiges Material bereit ist, nach einer gewissen Lagerzeit oder nach einem Transport frei zu fließen. Das Verhältnis des Festback-Index von unbehandeltem Material gegenüber dem von behandeltem Material wird als »Festback-Verhältnis« bezeichnet und dient zum Vergleich von zwei verschiedenen Proben gemahlener Minerale.This agglomeration or adhesion of individual particles is referred to as “solid baking” (pack set) and determined by the Festback index; this is a relative value which numerically indicates how far a particulate material is ready to flow freely after a period of storage or after transportation. The ratio of the caking index of untreated material to that of treated material is referred to as the "solid baking ratio" and is used to compare two different samples of ground Minerals.
Dieser Festback-Index wird wie folgt bestimmt: 100 g Mineral werden in einem 250-ml-Erlenmeyer-Kolben auf einer Yibrationsplatte 15 Sekunden gerüttelt und dann horizontal in ein Spannfutter eingesetzt. Der Kolben wird dann etwa 100 ml je Minute um 180° um seine Achse gedreht, bis das am Kolbenboden festliegende Material zusammenfällt. Die Anzahl der Drehungen um 180°, die bis zum Zusammenfallen des Materials erforderlich sind, ergeben den Festback-Intlcx. |e größer also die zum Aufbrechen des festgebakkcnen Materials erforderliche Energie ist, desto höherThis caking index is determined as follows: 100 g of mineral are shaken in a 250 ml Erlenmeyer flask on a vibration plate for 15 seconds and then placed horizontally in a chuck. The flask is then rotated around its axis about 100 ml per minute by 180 ° until the material adhering to the piston head collapses. The number of rotations of 180 ° that are required for the material to collapse make up the Festback-Intlcx. The greater the energy required to break open the caked material, the higher
ist der Festbackindex.is the solid baking index.
Es wurde nun festgestellt, daß Aminsalze von Arylhydroxy-Verbindungen z. B. Phenol als ausgezeichnete Mahlhilfsmittel und als Festback-Inhibitoren für Mineralien wirken, ohne daß z. B. bei Zement die Festigkeit des Betons beeinträchtigt wird.It has now been found that amine salts of aryl hydroxy compounds e.g. B. Phenol as excellent Grinding aids and act as hardening inhibitors for minerals without z. B. in cement Strength of the concrete is impaired.
Demzufolge betrifft die Erfindung eine Mischung, welche aus einem Mineral und einem mit diesem Mineral innig vermischten Aminsalz einer Arylhydroxy-Verbindung besteht Zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten neuen Zusatzstoffe werden ein oder mehrere Arylhydroxy-Verbindungen mit ein oder mehreren Aminen vermischt Die Ausgangsmaterialien können reine Chemikalien oder Ausgangsstoffe mit Verunreinigungen sein. Die Verfahren zur Herstellung dieser Zusatzstoffe sind bekannt Vorzugsweise werden äquimolare Teile Amin- und Arylhydroxy-Vtrvindung benutztAccordingly, the invention relates to a mixture which consists of a mineral and one with this Mineral intimately mixed amine salt of an arylhydroxy compound consists for the production of the invention New additives used are one or more arylhydroxy compounds with one or more several amines mixed The starting materials can be pure chemicals or starting materials with Be impurities. The methods of making these additives are known to be preferred equimolar parts of amine and arylhydroxy compounds used
Vorzugsweise besteht die Arylhydroxy-Verbindung aus einem Phenyl- oder Naphthylrest welcher durch einen Hydroxylrest substituiert ist und der sonst unsubstituiert ist oder durch ein oder mehrere Nitrogruppen, Halogengruppen, vorzugsweise durch Chlor, Alkylreste, vorzugsweise mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und insbesondere Methylreste, durch Arylreste, Amino- oder Alkoxygruppen mit vorzugsweise 1 bis 5 Kohlenstoffatomen substituiert ist.The arylhydroxy compound preferably consists of a phenyl or naphthyl radical which is through a hydroxyl radical is substituted and which is otherwise unsubstituted or by one or more Nitro groups, halogen groups, preferably through chlorine, alkyl radicals, preferably with 1 to 5 carbon atoms and in particular methyl radicals, through aryl radicals, amino or alkoxy groups with preferably 1 to 5 Carbon atoms is substituted.
Vorzugsweise ist das Amin eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel:Preferably the amine is a compound of the following general formula:
RiRi
in welcher R| ein Wasserstoffatom oder einen substituierten oder unsubstituierten Alkylrest, wie Hydroxyalkyl oder Aryl ζ. B. Alkarylrest und R2 ein Wasserstoffatom oder einen substituierten oder unsubstituierten Alkylrest z. B. einen Hydroxyalkylrest und Rj ein Wasserstoffatom, einen Hydroxylrest oder einen substituierten oder unsubstituierten Alkylrest, z. B. ein Hydroxyalkyl oder Arylradikal oder eine Verbindung der folgenden Formel bedeuten:in which R | a hydrogen atom or a substituted one or unsubstituted alkyl radical, such as hydroxyalkyl or aryl ζ. B. Alkaryl radical and R2 is a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl radical e.g. B. a hydroxyalkyl radical and Rj a hydrogen atom, a hydroxyl radical or a substituted or unsubstituted alkyl radical, e.g. B. a hydroxyalkyl or aryl radical or a compound of the following formula:
ΓΊΓΊ
R4 N-R5 R 4 NR 5
>ii in welcher> ii in which
Γ 1Γ 1
R4 NR 4 N
einen substituierten oder unsubstituierten Pyrrolidinyl-, Pyrrolidyl-, Pyrrolyl-, Morpholinyl-, Piperidinyl- oder Piperazinylrest und R5 ein Wasserstoffatom oder einen Alkyl- oder Hydroxyalkylrest bedeuten; oder Y-(Re)n,a substituted or unsubstituted pyrrolidinyl, pyrrolidyl, pyrrolyl, morpholinyl, piperidinyl or piperazinyl radical and R 5 denotes a hydrogen atom or an alkyl or hydroxyalkyl radical; or Y- (Re) n ,
mi in welcher Y ein Pyridyl-, Pyrimidinyl- oder Pyridizinylrest und R6 ein Halogenatom oder einen Alkyl- oder Hydroxylrest bedeuten und η den Wert von 0 bis 5 besitzt.mi in which Y is a pyridyl, pyrimidinyl or pyridizinyl radical and R6 is a halogen atom or an alkyl or hydroxyl radical and η has the value from 0 to 5.
Geeignete Amine sind beispielsweise Ammoniak,Suitable amines are, for example, ammonia,
hi Äthylamin, Diäthanolamin, Monoäthanolamin, Triethylamin, Triäthanolamin, Anilin, p-Toluidin, m-Phenylendiamin, Dimethylanilin, Diphenylamin, 2,4.6-Tribromanilin. N-Phenylhydroxylamin, /J-Phenäthylamin, Morpho-hi ethylamine, diethanolamine, monoethanolamine, triethylamine, Triethanolamine, aniline, p-toluidine, m-phenylenediamine, Dimethylaniline, diphenylamine, 2,4,6-tribromaniline. N-phenylhydroxylamine, / J-phenethylamine, morpho-
Hn, Pyridin, Piperidin, Pyrrol, Pirrolin, Pyrrolidin, Pyridazin, Pyrimidin, N-Methylmorpholin, 4-(2-Aminoäthoxy)-äthylmoφholin, Dimethylpyridin, Dimethyläthylpyrrol und Piperazin.Hn, pyridine, piperidine, pyrrole, pirroline, pyrrolidine, Pyridazine, pyrimidine, N-methylmorpholine, 4- (2-aminoethoxy) -äthylmoφholin, Dimethylpyridine, dimethylethylpyrrole and piperazine.
Als Mineralien werden natürlich vorkommende anorganische Mineralien, wie Phosphatgestein, teilweise bearbeitete Mineralien wie konzentriertes Eisenerz und Mischungen von Mineralien wie Zement, Klinker oder keramische Stoffe in dieser Weise behandelt. Beispielsweise kann man mit derartigen Mahlhilfsmitteln Berylliumoxyd, Kalkstein, Gips, Ton und Bauxit behandeln. Besonders wertvoll sind derartige Mahlhilfsmittel bei Zement und insbesondere Portlandzement, bei denen sie sogar zu einer Erhöhung der Festigkeit des abgebundenen Betons führen. Portlandzement gehört zu den hydraulischen Zementen, die im wesentlichen aus zwei Calciumsilikaten und einer kleineren Menge Calciumaluminat bestehen. Derartige Zemente werden hergestellt, indem man ein inniges Gemisch eines feinverteilten Kalkgesteins zusammen mit tonigem Material zu einem Klinker verarbeitet und diesen dann zusammen mit etwa 2% Gips oder mit einem anderen Calciumsulfat vermahlt, um die gewünschten Abbindeeigenschaften des fertigen Zements zu erzielen. Die Aminsalze werden vorzugsweise dem Klinker zugesetzt, um die Mahlwirksamkeit zu erhöhen und ein anschließendes Pestbacken des fertigen Zements zu vermeiden; sie können jedoch auch zu einem späteren Zeitpunkt zugesetzt werden. Die Verbesserung der Eigenschaften ist unabhängig vom Zeitpunkt des Zusatzes, und es wir' insbesondere eine Erhöhung der Festigkeit bei abgebundenem Beton erficht.Naturally occurring inorganic minerals such as phosphate rock are sometimes used as minerals processed minerals such as concentrated iron ore and mixtures of minerals such as cement, clinker or ceramic fabrics treated in this way. For example, you can use such grinding aids Treat beryllium oxide, limestone, gypsum, clay and bauxite. Such grinding aids are particularly valuable in cement and especially portland cement, in which they even increase the strength of the lead set concrete. Portland cement is one of the hydraulic cements, which is essentially made up of two calcium silicates and a smaller amount of calcium aluminate. Such cements are produced by an intimate mixture of a finely divided limestone together with clayey Material processed into a clinker and then this ground together with about 2% plaster of paris or with another calcium sulfate to achieve the desired setting properties of the finished cement. The amine salts are preferably added to the clinker, to increase the grinding efficiency and a subsequent plague baking of the finished cement avoid; however, they can also be added at a later point in time. Improving the Properties is independent of the point in time of addition, and it’s in particular an increase in Strength in hardened concrete.
Die Mahlhilfsmittel gemäß Erfindung werden entweder trocken oder flüssig eingesetzt. Air. Gründen der Einfachheit können wäßrige Lösungen verwendet werden, die genau dem Produktionsstrom zugemessen werden können. Weniger gut lösliche Mahlhilfsmittel können mit einem entsprechenden Netzmittel, z. B. Natriumdodecylbenzolsulfonat, emulgiert werden. Das Mahlhilfsmittel kann dem Mineral vor dem Vermählen zugesetzt werden oder kann gleichzeitig mit dem Material in das Mahlwerk gegeben werden.The grinding aids according to the invention are used either dry or liquid. Air. Reasons of For simplicity, aqueous solutions can be used that are precisely metered into the production stream can be. Less soluble grinding aids can be mixed with an appropriate wetting agent, e.g. B. Sodium dodecylbenzenesulfonate. The grinding aid can be added to the mineral prior to grinding can be added or can be added to the grinder at the same time as the material.
Wenn nur das Festbacken verringert oder eine bessere Fließfähigkeit erreicht werden soll — z. B. bei Förderung oder pneumatischem Transport — so kann das Mahlhilfsmittel zu einem beliebigen anderen Zeitpunkt während des Aufarbeitens zugesetzt werden.If only the caking is to be reduced or a better flowability is to be achieved - e.g. B. at Conveyance or pneumatic transport - so the grinding aid can go to any other Time to be added during work-up.
Die Menge des Mahlhilfsmittels kann in einem weiten Bereich schwanken, jedoch werden vorzugsweise 0,001 bis I und insbesondere 0,004 bis 0,4% Feststoffe, bezogen auf das Gewicht der Mineralfeststoffe, zugesetzt Es besteht keine obere Grenze der zugesetzten Mahlhilfsmittelmenge, jedoch wird gewöhnlich nur so viel zugesetzt, um die gewünschte Fließfähigkeit und die gewünschte Oberfläche zu erreichen.The amount of the grinding aid can vary widely, but it is preferably 0.001 up to I and in particular 0.004 to 0.4% solids, based on the weight of the mineral solids, Added There is no upper limit on the amount of grinding aid added, but is usually only enough added to achieve the desired flowability and surface reach.
Die erfindungsgemäßen Mahlhilfsmittel werden vorzugsweise allein eingesetzt, können jedoch auch mit ein oder mehreren anderen Mahlhilfsmitteln oder anderen Zusätzen zusammen verarbeitet werden.The grinding aids according to the invention are preferably used alone, but can also be used with one or several other grinding aids or other additives are processed together.
lu Im folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden.In the following, the invention is to be explained in more detail by means of examples.
Ir\ der folgenden Tabelle ist die Wirksamkeit des als Ii Mah:hilfsmittel verwendeten Triäthanolaminphenoxydes wiedergegeben, welches durch Mischen äquimolarer Teile von Triäthanolamin und Phenol hergestellt wurde. Die Meßergebnisse wurden mit einem Portlandzementtyp 1 erhalten, der in der Laboratoriumstahlku-2» gelmühle bei 99° C und 3403 Umdrehungen gemahlen wurde.The following table shows the effectiveness of the as Ii Mah: auxiliaries used triethanolamine phenoxide reproduced, which is made by mixing equimolar parts of triethanolamine and phenol became. The measurement results were obtained with a Portland cement type 1, which is used in the Laboratoriumstahlku-2 » gel mill was ground at 99 ° C and 3403 revolutions.
Es wurde ein Mahlhilfsmittel hergestellt durch Vermischen von 34 Gewichtsteilen eines Gemisches aus Phenol und Cresol im Verhältnis von 50 :50 mit 65,9 Gewichtsteilen eines Gemisches aus Horpholin und Triäthanolamin im Verhältnis von 50 :50. Die Mahlwirksamkeit wurde mit Portlandzement Typ 1 bestimmt, der in einer Laboratoriumstahlkugelmühle bei HO0C und 4941 Umdrehungen vermählen wurde. Bei einem Gehalt von 0,12 Gew.-%, bezogen auf das Zementgewicht, ergab sich ein Anstieg der Werte für die Oberfläche nach B I a i η e von 6,75% gegenüber der Blindprobe.A grinding aid was prepared by mixing 34 parts by weight of a 50:50 mixture of phenol and cresol with 65.9 parts by weight of a 50:50 mixture of horpholine and triethanolamine. The grinding efficiency was determined with Portland cement type 1, which was ground in a laboratory steel ball mill at HO 0 C and 4941 revolutions. At a content of 0.12% by weight, based on the cement weight, there was an increase in the values for the surface according to BI ai η e of 6.75% compared to the blank sample.
Die erfindungsgemäßen Zusätze werden auch mit guten Ergebnissen beim Vermählen von anderen Mineralien außer Zement verwendet, wie beispielsweise als Mahlhilfsmittel für Phosphatgestein und Eisenerz.The additives of the invention are also used with good results in grinding others Minerals other than cement used, such as grinding aids for phosphate rock and iron ore.
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