DE2412787C2

DE2412787C2 - Verfahren zur Abtrennung von mindestens einer Komponente aus einem Mineralgemisch

Info

Publication number: DE2412787C2
Application number: DE2412787A
Authority: DE
Inventors: Charles Hugh St. Austell Cornwall Lofthouse; Howard Lewis Farnborough Hampshire Shergold; William Windle
Original assignee: English Clays Lovering Pochin & Co Ltd St Austell Cornwall Gb
Current assignee: English Clays Lovering Pochin & Co Ltd St Austell Cornwall Gb
Priority date: 1973-03-19
Filing date: 1974-03-16
Publication date: 1982-09-30
Also published as: FR2222141A1; CA986055A; DE2412787A1; AU6677274A; US4339042A; ZA741704B; IE39026B1; FR2222141B1; GB1475881A; IE39026L

Description

1) die gesamte während des Mischens verbrauchte Energiemenge im Bereich von 3x10* bis 3Ox 10⁴ Joule/kg des trockenen Gemisches der Mineralkomponenten liegt und die für die Energieabgabe an dai Gemisch benötigte Gesamtzeit 8 Minuten nicht überschreitet, und

2) eine Flüssigkeit gleichmäßig in der anderen ohne Bildung einer stabilen Emulsion dispergiert wird, wodurch mindestens eine Komponente C.S Gemisches der Mineralkomponenten in der Grenzfläche zvrichen der Phase der nichtpolaren organischen Flüssigkeit und der wäßrigen Flüssigphase konzentriert wird und die übrigen Komponenten in der wäßrigen Flüssigkeit konzentriert werden, und

3) die beiden Flüssigphasen anschließend getrennt oder der Trennung überlassen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumenverhältnis der wäßrigen Suspension zur nichtpolaren organischen Flüssigkeit im Anfangsgemisch im Bereich von 1:1 bis 6:1 liegt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Energieabgabe im Gemisch der beiden Flüssigkeiten erforderliche Zeit im Bereich von 2 bis 6 Minuten liegt so

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine nichtpolare organische Flüssigkeit verwendet wird, die ein anderes spezifisches Gewioht als die wäßrige Suspension und in der wäßrigen Phase eine Löslichkeit von weniger als 1 Gew.-°/obei25°Chat

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Mineralgemisch ein rohes kaolinitisches Tonmineral verwendet wird und die das Mineralgemisch enthaltende wäßrige Suspen- w> sion einen pH-Wert von mindestens 8 hat oder so behandelt wird, daß sie diesen pH-Wert hat, und einen Feststoffgehalt, gegebenenfalls durch Verdünnen, im Bereich von 10 bis 18Gew.-% aufweist

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch <" gekennzeichnet, daß die Suspendierung der Mineralkomponenten in Wasser durch Zugabe ein oder mehrerer Entflockungsmittel beschleunigt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtpolare organische Flüssigkeit ein Kohlenwasserstoff oder ein Halogenkohlenwasserstoff verwendet wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen ! bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als anionaktiver Sammler eine Fettsäure oder eine Seife mit 10 bis 20 C-Atomen in der Kohlenwasserstoffkette verwendet wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trennung der beiden Flüssigphasen in der Stufe 3) unter der Wirkung der Schwerkraft das Gemisch aus wäßriger Suspension und organischer Flüssigkeit zunächst in eine wäßrige, den größten Teil der einen oder mehreren Komponenten des Gemisches der Mineralkomponenten als gewünschtes Produkt enthaltende Phase und eine flüssige, die Verunreinigungen enthaltende organische Phase getrennt werden, worauf mindestens ein Teil dieser organischen Phase einer nochmaligen Trennung in eine wäßrige, wiederum das gewünschte Produkt enthaltende Phase und mindestens eine die organische Flüssigkeit enthaltende weitere Phase, die in das Verfahren zurückgeführt wird, getrennt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor der nochmaligen Trennung der organischen Phase dieser weitere organische Flüssigkeit zugemischt, aus dem Gemisch eine weitere Menge des gewünschten Produkts abzentrifugiert und die die organische Flüssigkeit enthaltende Phase dann der nochmaligen Trennung unter der Wirkung der Schwerkraft überlassen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei der nochmaligen Phasentrennung die die organische Flüssigkeit enthaltende Phase in eine das gewünschte Produkt in wäßriger Suspension enthaltende Schicht, eine Wasser, organische Flüssigkeit und feinteilige Verunreinigungen enthaltende Zwischenschicht und eine im wesentlichen reine Schicht der organischen Flüssigkeit getrennt, die Zwischenschicht nochmals zur Abtrennung relativ reiner organischer Flüssigkeit zentrifugiert und die organische Flüssigkeit insgesamt ins Verfahren zurückgeführt wird.

Die Erfindung betrifft die Abtrennung einer oder mehrerer Komponenten aus einem Mineralgemisch, insbesondere die Abtrennung von verunreinigenden Komponenten aus rohen kaolinitischen Tonmineralen.

Es ist bekannt, Verunreinigungen aus rohen Mineralen durch Schaum-Schwimm-Verfahren oder Flotation abzutrennen, wobei eine wäßrige Aufschlämmung oder Trübe der rohen Mineralen mit einem Reagenz, einem sogenannten Sammler, behandelt wird, das an den abzutrennenden Verunreinigungen selektiv adsorbiert wird und die Verunreinigungen an der Oberfläche hydrophob macht Als Sammler sind beispielsweise Oleinsäure, langkettige Amine und sulphonierte Erdölkohlenwasserstoffe zu nennen. Bei der anschließenden Durchwirbelung der Aufschlämmung in Gegenwart von Luft wird ein Schaum gebildet und die Verunreinigungen, die nunmehr eine hydrophobe Oberfläche haben, treten in die zwischen den Luftblasen und dem wäßrigen Medium vorhandene Grenzfläche zwischen Luft und Wasser ein und werden beim Aufsteigen der Luftblasen

zur Oberfläche mitgenommen und können mit dem Schaum entfernt werden. Da aber bei feinen Mineralen, die überwiegend aus Teilchen einer Größe von weniger als etwa 50 μ bestehen, wie beispielsweise Tonmineralen, die Abtrennung der Verunreinigungen durch Flotation nicht sehr wirksam und schwierig zu erreichen ist, wurden andere Verfahren zur Abtrennung von Verunreinigungen aus feinen Mineralen entwickelt. Bei einem dieser Verfahren wird zu einer wäßrigen Aufschlämmung des rohen Minerals ein hydrophober Sammler für die Verunreinigungen gegeben und die erhaltene Aufschlämmung mit einer organischen, mit Wasser nicht mischbaren Flüssigkeit gemischt, wodurch die Verunreinigungen selektiv durch die organische Flüssigkeit extrahiert werden. Verfahren dieser Art, die beispielsweise in der US-PS 34 32 030 und der GB-PS 12 22 508 beschrieben werden, sind jedoch sehr empfindlich gegenüber Änderungen der angewandten Bedingungen, so daß befriedigende Trennungen und Ausbeuten bei nicht genauer Regelung und Einhaltung dieser Bedingungen nur schwer erreichbar sind.

Durch die US-PS 33 75 922 ist darüber hinaus ein Verfahren der sogenannten differentiellen Sedimentation von Mineralgemischen bekanntgeworden, bei welchem eine wäßrige Suspension dieses Gemisches mit etwa 10 bis 60 Gew.-% Feststoffen hergestellt und mit selektiv wirkenden Reagentien konditioniert und dadurch mindestens eine der Komponenten konzentriert wird. Auch dieses Verfahren ließ aber noch Wünsche offen und so besteht tatsächlich seit langem ein echtes Bedürfnis der Verbesserung der bekannten Verfahren zur Abtrennung von mindestens einer Komponente aus einem Mineralgemisch.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Abtrennung von mindestens einer Komponente aus einem Mineralgemisch, bei welchem eine wäßrige Suspension dieses Gemisches mit etwa 10 bis 60 Gew.-% Feststoffen hergestellt, diese mit selektiv wirkenden Reagentien konditioniert und dadurch mindestens eine der Komponenten konzentriert wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine kontinuierliche Beschickung aus a) dieser wäßrigen Suspension mit nicht mehr als etwa 20 Gew.-% Feststoffen und b) einer nichtpolaren organischen Flüssigkeit, in der ein anionaktiver Sammler für mindestens eine der Komponenten des Gemisches der Mineralkomponenten gelöst oder suspendiert worden ist, gemischt wird, wobei das Volumenverhältnis der wäßrigen Suspension zur nichtpolaren organischen Flüssigkeit im Gemisch im Bereich von 1 :1 bis 9 :1 liegt und die Dauer und Geschwindigkeit des Mischens so gewählt werden, daß

a) die gesamte während des Mischens verbrauchte Energiemenge im Bereich von 3 χ 10⁴ bis 3Ox 10⁴ Joule/kg des trockenen Gemisches der Mineralkomponenten liegt und die für die Energieabgabe an das Gemisch benötigte Gesamtzeit 8 Minuten nicht überschreitet, und

b) eine Flüssigkeit gleichmäßig in der anderen ohne Bildung einer stabilen Emulsion dispergiert wird, wodurch mindestens eine Komponente des Gemisches der Mineralkomponenten in der Grenzfläche zwischen der Phase der nichtpolaren organischen Flüssigkeit und der wäßrigen Flüssigphase konzentriert wird und die übrigen Komponenten in der wäßrigen Flüssigkeit konzentriert werden, und

c) die beiden PlüSjigphasen anschließend getrennt oder der Trennung überlassen werden.

In der ersten Stufe des Verfahrens gemäß der Erfindung kann die Dispergierung des Gemisches von Mineralkomponenten im Wasser durch Verwendung eines odei mehrerer Dispergiermittel beschleunigt werden. Das wirksamste Dispergierungsmittel hängt von dem zu trennenden Gemisch von Mineralkomponenten ab. Gewisse Minerale können durch Änderung des pH-Wertes entflockt werden. Im allgemeinen ist es vorteilhaft, den pH-Wert der wäßrigen Suspension auf

ίο wenigstens 8,0 einzustellen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung erwies sich als besonders vorteilhaft für die Trennung von verunreinigenden Mineralen aus rohen kaolinitischen Tonmineralen. Wenn das Verfahren gemäß der Erfindung zur Abtrennung von verunreinigenden Mineralen aus einem kaolinitischen Tonmineral angewandt wird, wird vorteilhaft Ammoniak dem Wasser zugesetzt, um sicherzustellen, daß der pH-Wert der Suspension wenigstens 8,0 beträgt Es ist möglich, anstelle von Ammoniak eine andere Base, z. B. Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd, Natriumcarbonat oder Kaliumcarbonat, zu verwenden. Für kaolinitische Tonmineraie könnt« als Entflockungsmittel ein Natriumsilikat oder gewisse wasserlösliche organische makromolekulare Materialien verwendet werden, deren Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von 700 bis 10 000 liegt Als Beispiele des letztgenannten Typs von Materialien seien genannt: Wasserlösliche Salze von Acrylsäure- und Methacrylsäurepolymerisaten, wasserlösliche Copolymerisate, in

λ denen 30 bis 95 Mol-% der wiederkehrenden Einheiten die allgemeine Formel

CHR-CR' —
COOH

haben, in der R ein Wasserstoffatom, ein niederer Alkylrest, eine Carbonsäuregruppe oder eine niedere Alkylcarboxylatgruppe (— COOAIk) und R' ein Wasserstoffatom oder ein niederer Alkyrest ist, und 70 bis 5 Mol-% der wiederkehrenden Einheit die allgemeine Formel

—j^CHR"— CHR'"^-

haben, in der R" ein Wasserstoffatom oder ein niederer Alkylrest und R'" ein Chloratom oder eine niedere

so Alkylcarboxylatgruppe (-COOAIk), ein Phenylrest oder substituierter Phenylrest ist, und die wasserlöslichen Salze dieser Copolymerisate. Die kondensierten Polyphosphate, die üblicherweise als Entflockungsmitt?! bei der Verarbeitung vo.i kaolinitischen Tonmineralen venvcidet werden, sind jedoch als Entflockungsmittel für die Behandlung von kaolinitischen Tonminer?,len nach dem Verfahren gemäß der Erfindung uiigeeignet.

Die Stufe (a) wird bei der Behandlung von

kaolinitischen Tonmineralen vorzugsweise wie folgt durchgeführt: Man löst in wäßrigem Medium, in dem das Tonmineral dispergiert werden soll, Ammoniak in einer Menge von 0,2 bis 5,0 g/kg trockenes rohes kaolinitisches Tonmineral und ein als Entflockuiigsmittel dienendes Natriumsilikat in einer Menge von 0,2 bis 10,0 g/kg trockenem rohem kaolinitischem Ton, wobei die Gesamtmenge voi Ammoniak und Natriumsilikat so gewählt wird, daß der pH-Wert auf wenigstens 8,0 eingestellt wird. Anschließend dispergiert man das

Tonmineral in wäßrigem Medium in einer solchen Menge, daß der Feststoffgehalt der erhaltenen Suspension im Bereich von 10bis60Gew.-% liegt.

In der Stufe (b) des Verfahrens gemäß der Erfindung hat die wäßrige Suspension des Gemisches von > Mineralkomponenten vorteilhaft einen Feststoffgehalt im Bereich von 10 bis 30 Gew.-%, oder sie wird auf diesen Feststoffgehalt verdünnt. Wenn das Verfahren kontinuierlich durchgeführt werden soll, d. h. wenn die Vermischung und anschließende Trennung der beiden m Flüssigphasen kontinuierlich durchgeführt wird, erwies es sich als notwendig, daß die wäßrige Suspension einen Feststoffgehalt von nicht mehr als etwa 20%, vorzugsweise einen Feststoffgehalt im Bereich von 10 bis 18 Gew.-% hat. Die nichtpolare organisch? Flüssigkeit hat π vorzugsweise ein anderes spezifisches Gewicht als die wäßrige Suspension und ist im wesentlichen nicht mischbar mit ihr. Ihre Löslichkeit in der wäßrigen Phase beträgt vorzugsweise weniger als 1 Gew.-% bei 25°C. Ais organische Flüssigkeiten eignen sich Konienwasser- i"-stoffe und halogenierte Kohlenwasserstoffe, z. B. Kerosin (Leuchtpetroleum), Ligroin, Benzol, Dichloräthan, Tetrachlorkohlenstoff und Tetrabromäthan. Kerosin wird aufgrund seines niedrigen Preises im allgemeinen bevorzugt. ü

Der beste anionaktive Sammler hängt von der Art der Komponenten des Gemisches von Mineralkomponenten ab. Wenn beispielsweise kaolinitische Tonminerale behandelt werden, kann als Sammler eine Fettsäure oder eine Seife mit 10 bis 20 C-Atomen in der Jn Kohlenwasserstoffkette verwendet werden, wobei Oleinsäure aufgrund ihres niedrigen Preises und ihrer leichten Verfügbarkeit bevorzugt wird, jedoch kann es bei anderen Gemischen von Mineralkomponenten zweckmäßiger sein, sulphonierte Erdölkohlenwasser- r> stoffe vom Typ der Grünsäure (green acid) oder ein Salz oder eine Seife einer solchen Säure zu verwenden. Es hat sich allgemein gezeigt, daß befriedigende Ergebnisse erzielt werden, wenn die verwendete Menge des anionaktiven Sammlers im Bereich von 04 bis 2,0 g/kg ^o des trockenen Gemisches der Mineralkomponenten liegt. Die beiden Flüssigkeiten, d.h. die wäßrige Suspension und die nichtpolare organische Flüssigkeit werden so gemischt, daß das Volumenverhältnis der wäßrigen Suspension zur nichtpolaren organischen Flüssigkeit im Bereich von 1 :1 bis 9:1, vorzugsweise im Bereich von 1 :1 bis 6:1, liegt, wobei ein Verhältnis von etwa 2 :1 besonders bevorzugt wird.

Die Vermischung der beiden Flüssigkeiten erfolgt zweckmäßig in einem kontinuierlich arbeitenden Mischer, d. h. einem Mischer, in dem beispielsweise ein Rührer hochtourig in einem fließenden Strom der Aufschlämmung rotiert, wobei die Aufschlämmung kontinuierlich in den Mischer einströmt und die gleiche Menge der Aufschlämmung aus dem Mischer kontinuierlieh ausströmt Geeignet ist ein kontinuierlich arbeitender Mischer, der mit einem Schaufelrad versehen ist, das mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 500 bis 2500 UpM und mit einer Umfangsgeschwindigkeit im Bereich von 200 bis 1200 m/Minute rotiert. Verschiedene Arten von Rührwerken können verwendet werden. Es ist unmöglich, die beiden Flüssigkeiten chargenweise zu mischen. In jedem Fall sollte die Dissipation von Energie in den beiden Flüssigkeiten während des Mischens im Bereich von 3 χ 10* bis 3Ox 10⁴ Joule/kg des trockenen Gemisches von Mineraikoniponenien liegen, und die zur Dissipation dieser Energie im Gemisch der beiden Flüssigkeiten erforderliche Zeit sollte nicht langer sein als 8 Minuten und liegt vorteilhaft im Bereich von 2 bis 6 Minuten. Allgemein wurde festgestellt, daß es vorteilhafter ist, die erforderliche Energiemenge im Gemisch in möglichst kurzer Zeit zu vernichten, jedoch immer vorausgesetzt, daß hierdurch keine stabile Emulsion gebildet wird. Die optimalen Bedingungen innerhalb der vorstehend genannten Bereiche für ein bestimmtes Verfahren können experimentell bestimmt werden.

In der Stufe (c) des Verfahrens gemäß der Erfindung wird vorzugsweise weiteres Wasser dem Gemisch der wäßrigen Suspension und der nichtpolaren organischen Flüssigkeit beim Austritt aus dem Mischer zugesetzt. Bei Verwendung eines kontinuierlich arbeitenden Mischers erwies es sich als vorteilhaft, sauberes Wasser mit ungefähr der gleichen Raumströmungsgeschwindigkeit zuzuetzen, mit der die wäßrige Suspension in den kontinuierlich arbeitenden Mischer eingeführt wird. Die beiden Flüssigphasen können der Trennung entweder kontinuierlich oder chargeitwcisc überlassen «erden. Die das gereinigte Mineral enthaltende wäßrige Phase kann gegebenenfalls einer oder mehreren weiteren Trennstufen unterworfen werden, damit etwaige mitgetragene nichtpolare organische Flüssigkeit sich abtrennen kann. Weitere Zugaben von reinem Wasser können vor jeder weiteren Trennstufe vorgenommen werden. Wenn die organische Flüssigkeit ein niedrigeres spezifisches Gewicht als die wäßrige Suspension hat, läßt m^-i die organische Flüssigkeit überlaufen, und die suspendierten Feststoffe können durch Filtration oder Zentrifugieren daraus entfernt werden. Die organische Flüssigkeit kann einmal oder mehrmals mit weiteren Mengen reinen Wassers gewaschen werden, um eine weitere Menge des gereinigten Minerals aus den Feststoffen, die in der organischen Flüssigkeit suspendiert gehalten werden, zu extrahieren. Wenn es erforderlich ist, im wesentlichen reine nichtpolare organische Flüssigkeit, die frei von suspendierten Feststoffen ist, zurückzugewinnen, was im allgemeinen wesentlich ist, wenn das Verfahren kontinuierlich im großtechnischen Maßstab durchgeführt werden soll, erwies es sich als zweckmäßig, die Feststoffe, die entweder Verunreinigungen oder das gewünschte Produkt sein können, durch Zentrifugalabscheidung unter Verwendung einer Zentrifuge abzutrennen, die eine periphere Zentrifugalbeschleunigung hat, die wenigstens das 4000fache der auf die Schwerkraft zurückzuführenden Beschleunigung (d. h. 4000 g) beträft Ein Beispiel eines für diesen Zweck geeigneten Zentrifugentyps ist die Tellerzentrifuge.

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben.

F i g. 1 zeigt schematisch eine zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung mit einem kaolinitischen Tonmineral geeignete Anlage;

F i g. 2 zeigt als Seitenansicht im Schnitt einen Teil der in F i g. 1 dargestellten Anlage;

F i g. 3 zeigt als Draufsicht im Schnitt einen weiteren Teil der in F i g. 1 dargestellten Anlage.

Trockenes oder im wesentlichen trockenes rohes kaolinitisches Tonmineral von einer Halde 1 und Wasser, das bei 2 zugesetzt wird, werden einem Mischtank 3 zugeführt, in den eine Base, z.B. Ammoniak, bei 4 und ein Entflockungsmittel, z. B. Natrhiir.si!ikat, bei 5 eingeführt wird Die Materialien werden im Tank gut gemischt, wobei eine wäßrige Suspension gebildet wird, die dann einem zweiten

Mischtank 6 zugeführt wird, wo sie mit Wasser, das bei 7 zugesetzt wird, auf den erforderlichen Feststoffgehalt verdünnt wird. Die wäßrige Suspension wird durch ein Sieb mit Maschen einer Nennweite von 53 μττι geführt und ein etwaiger grober Rückstand, der auf dem Sieb zurückbleibt, wird bei 9 ausgetragen. Die gesiebte Suspension tritt in einen kontinuierlich arbeitenden Mischer 10 des nachstehend beschriebenen Typs ein. Eine oine, nichtpolare organische Flüssigkeit, z. B. Kerosin, wird nach Bedarf bei 11 in einen Behälter 12 eingeführt. Ein Sammler, z. B. Oleinsäure, wird in den Behälter bei 13 eingeführt. Die den Sammler enthaltende nichtpolare organische Flüssigkeit wird dem Mischer 10 durch Leitung 14 zugeführt. Die erforderliche Energiemenge wird im Gemisch während einer Zeit von nicht mehr als 8 Minuten vernichtet, worauf das Gemisch von wäßriger Suspension und nichtpolarer organischer Flüssigkeit den Mischer 10 durch eine Leitung 15 verläßt. Reines Wasser wird bei 16 zugesetzt,

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beschleunigen. Eine Vortrennung der Phasen findet in einem ersten Abscheidegefäß 17 statt. Die Bodenschicht 18, die aus einer wäßrigen Suspension von gereinigtem kaolinitischem Ton besteht, wird bei 19 als erstes Produkt abgezogen. Die obere Schicht 20, die aus einer Dispersion von nichtpolarer organischer Flüssigkeit und Feststoffteilchen in einem wäßrigen Medium besteht, strömt durch eine Leitung 21, in der sie mit zusätzlicher nichtpolarer organischer Flüssigkeit gut gemischt wird, die vom Vorratsbehälter 12 durch eine Leitung 22 zugeführt wird, in eine Zentrifuge 23 mit Spiraleinsatz. Dies;, Zentrifuge trennt das Gemisch in eine dicke Suspension von verhältnismäßig grobem kaolinitischem Ton zusammen mit einer geringen Menge Verunreinigungen, die bei 24 als zweites Produkt abgezogen werden, und eine verdünnte Suspension, die aus einem Gemisch von nichtpolarer organischer Flüssigkeit, Wasser und Feststoffteilchen besteht. Das letztgenannte Gemisch geht durch eine Leitung 25 in ein zweites Abscheidegefäß 26, in dem das Gemisch sich in eine· obere Schicht 27, die im wesentlichen aus reiner, nichtpolarer organischer Flüssigkeit besteht, eine mittlere Schicht 2t, die aus einem Gemisch von Wasser, nichtpolarer organischer Flüssigkeit und Feststoffteilchen (überwiegend Verunreinigungen) besteht, und eine, untere Schicht 29 trennt, die aus einer wäßrigen Suspension von im wesentlichen reinen feinen Teilchen von kaolinitischem Ton besteht Die aus der reinen nichtpolaren organischen Flüssigkeit bestehende obere Schicht wird durch eine Leitung 30 dem Behälter 12> zugeführt, und die untere Schicht wird bei 33 als drittes Produkt ausgetragen. Die mittlere Schicht wird wahlweise mit einer bei 31 zugeführten Mineralsäure auf einen pH-Wert im sauren Bereich eingestellt und dann einer Tellerzentrifuge 32 zugeführt, die mit Düsen für den Feststoffaustrag versehen ist und eine periphere Fliehkraftbeschleunigung von 6000 g hat Die Tellerzentrifuge trennt die mittlere Schicht in eine Überlauffraktion aus im wesentlichen reiner nichtpolarer organischer Flüssigkeit, die durch eine Leitung 34 dem Vorratsbehälter 12 zugeführt wird, und in eine Unterströmungsfraktion in Form einer wäßrigen Aufschlämmung, die überwiegend aus abgetrennten verunreinigenden Teilchen besteht und bei 35 als Abfall ausgetragen wird.

In Abhängigkeit davon, ob die Qualität des Produkts oder die Gesamtgewinnung an kaolinitischem Ton der wichtigere Gesichtspunkt ist, kann das dritte Produkt oder sogar das zweite Produkt teilweise oder ganz mit dem ersten Produkt gemischt werden. Ein etwaiges verbleibendes zweites oder drittes Produkt kann in einem gesonderten Prozeß erneut behandelt oder als ■> Ausschuß verworfen werden.

Der in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellte Mischer 10 besteht aus einem Gehäuse 36 von quadratischem Querschnitt mit einer flachen Platte 37, die quer über jede der vier Ecken senkrecht zum Boden des Gehäuses

in befestigt ist, wodurch eine innere Kammer mit 8eckigem Querschnitt gebildet wird. Ein Leitblech 38, das sich radial einwärts in Richtung zur zentralen senkrechten Achse des Gehäuses erstreckt, ist an jeder der acht Ecken des Achtecks angeordnet. Um die

ι, Zirkulation der Flüssigkeit durch das gesamte Gehäuse zu beschleunigen, sind V-förmige Ausschnitte 39 am unteren Ende jeder Platte 37 und V-förmige Ausschnitte 40 am unteren Ende jedes Umlenkblechs 38 vorgesehen. Im Gehäuse ist ein Schaufelrad 41 mit einer senkrechten

j;; Weüe 42 vnrhanrlen. an deren unterem Ende eine waagerechte Scheibe 43 befestigt ist. Auf der Oberseite der Scheibe 43 sind vier Schaufeln 44 und an ihrer Unterseite vier Schaufeln 45 befestigt. Die Schaufeln sind auf der Scheibe mit gleichem Abstand zueinander

r, angeordnet. Die Gesamtweite des Gehäuses beträgt 30 cm, der Durchmesser der Schaufelradscheibe 15 cm, die Höhe jeder der acht Schaufelräder 2,5 cm und der Abstand zwischen den Kanten der Leitbleche und dem Schaufelrad 0,25 cm. Das Schaufelrad wird von einem

ίο (nicht dargestellten) Elektromotor von 5 PS angetrieben. Die durch die Leitung 46 strömende wäßrige Suspension und die durch die Leitung 14 strömende nichtpolare organische Flüssigkeit werden an einem T-Stück 47 vereinigt und treten durch eine Leitung 48 in

j-, den Mischer 10 ein. Das Gemisch verläßt den Mischer 10 durch eine Leitung 49, die in das Gehäuse unterhalb des Schaufelrades führt. Die Höhe des flüssigen Gemisches im Mischer 10 kann durch eine Flüssigkeitsstand-Überwachungs- und Regelvorrichtung 50 überwacht werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

5 Ein grober Rückstand von englischem China Clay (ein kaolinitisches Tonmineral) mit einer solchen Teilchengrößenverteilung, daß 26 Gew.-% aus Teilchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von weniger als 2 μ und 19 Gew.-% aus Teilchen mit einem äquivalenten

so Kugeldurchmesser von mehr als 10 μ bestanden, wurde behandelt Der Ton wurde in Wasser dispergiert das 0,67 g Ammoniak und 1,12 g Natriumsilikat pro kg trockenen China Clay enthielt, wobei eine Suspension mi» einem Feststoffgehalt von etwa 15 Gew.-% gebildet wurde. Der pH-Wert der Suspension betrug 9,5.

Die Suspension wurde in einer Menge von 400 ml/ Min. einem kontinuierlich arbeitenden Mischer zugeführt, der mit einem Schaufelrad versehen war, das mit 1250UpM rotierte. Gleichzeitig wurde Kerosin, dem Oleinsäure zugesetzt worden war, dem gleichen Mischer in einer Menge von 200 ml/Min, zugeführt Die Menge der dem Kerosin zugesetzten Oleinsäure wurde so bemessen, daß 1,12 g Oleinsäure pro kg des zu behandelnden trockenen China Clay eingeführt wurden.

Die Verweilzeit der beiden Flüssigkeiten im Mischer betrug 4 Minuten, und die Energie, die in den Flüssigkeiten während ihres Mischens vernichtet wurde, lag im Bereich von 3x10* bis 3OxIO⁴ Joule/kg des

trockenen rohen China Clay.

Am Austritt des kontinuierlichen Mischers wurde weiteres Wasser dem Gemisch in einer Menge von 300 ml/Min, zugesetzt. Das Gemisch wurde dann einem ersten AbscheidegefäB zugeführt, das ein Volumen von 8,1 1 hatte. In diesem Behälter trat Schichtentrennung ein. Die Grenzfläche zwischen der wäßrigen Suspension und dem Kerosin wurde aufrechterhalten, indem der Austrittsstrori' so bemessen wurde, daß 80 bis 85% des Volumens dts Abscheidegefäßes durch die wäßrige Suspension und 15 bis 20% durch das Kerosin besetzt waren. Die wäßrige Suspension wurde als Produkt der ersten Stufe durch ein Ventil am Boden des ersten Abscheidegefäßes abgezogen. Das Kerosin lief über und wurde einem zweiten Abscheidegefäß zugeführt, das ein Volumen von 4,6 1 hatte. Vor dem Eintritt des Kerosins in das zweite Abscheidegefäß wurde ihm weiteres Wasser in einer Menge von 300 ml/Min, zugesetzt. Die aus dem zweiten Abscheidegefäß austretenden Ströme

Tabelle 1

wurden wiederum so eingestellt, daü 80 bis 85% des Volumens durch die wäßrige Suspension eingenommen wurde. Das au₄ dem zweiten Abscheidegefäß überlaufende Kerosin wurde durch eine Zentrifuge mit Spiraleinsatz mit einem Trommeldurchmesser von 150 mm geführt, um die suspendierten Feststoffe zu entfernen, die als Abfall verworfen wurden. Das die Oleinsäure in Lösung enthaltende Kerosin wurde im Kreislauf geführt, wobei nach Bedarf weitere Oleinsäure zugesetzt wurde. Die Unterströmung aus dem zweiten Abscheidegefäß, die aus dem Produkt der zweiten Stufe bestand, wurde dem Produkt der ersten Stufe zugesetzt Der Ton im Gemisch der Produkte der ersten und /weiten Stufe wurde auf Reflexion von Licht einer Wellenlänge von 458 bis 574 nm untersucht. Ferner wurde die Gesamtgewinnung von Ton aus den beiden Trennstufen ermittelt. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 genannt.

Cicwinniina des Tnns

Prozentuale Reflexion
von Licht einer Wellenlänge von

458 nm

574 nm

Ursprünglicher roher China Clay
Behandelter China Clav

73.U 79.n

S4.1

82.7
89,3

Beispiel 2

Ein grober Rückstand von englischem China Clay mit einer solchen Teilchengrößenverteilung, daß 35 Gew.-% aus Teilchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von weniger als 2 μ und 19 Gew.-% aus Teilchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von 10 μ bestanden wurde behandelt. Der rohe Ton hatte eine Reflexion von Licht einer Wellenlänge von 458 nm von 78,9% und eine Reflexion von Licht einer Wellenlänge von 574 nm von 83,0%. Der Ton wurde mit Wasser, das genügend Ammoniak enthielt, um den pH-Wert auf 9,5 zu erhöhen, in einer solchen Menge gemischt, daß der Feststoffgehalt der gebildeten Suspension 50 Gew.-% betrug. Das Gemisch wurde 1 Minute gerührt und dann in 4 Chargen A, B, C und D unterteilt.

Die beiden Chargen A und B wurden mit Oleinsäure in Mengen von 1,1 g bzw. 1,4 g pro kg trockenen Ton konditioniert. Die Konditionierungszeit betrug in jedem Fail 8 Minuten. Diese beiden Chargen wurden dann auf ein spezifisches Gewicht von 1,155 (etwa 22 Gew.-% Feststoffe) verdünnt und dann mit Kerosin in einem Volumenverhältnis von 2 Raumteilen der konditionierten wäßrigen Suspension zu 1 Raumteil Kerosin

Tabelle II

gemischt.

Der Mischer war mit einem Turbinenrührer versehen, der mit 1250UpM rotierte. Die Mischzeit betrug 4 Minuten. Die Trennung der beiden Flüssigkeiten bei ieder Charge wurde in einem Abscheidekolben vorgenommen. Für die Trennung wurden 3 Minuten vorgesehen.

Die beiden anderen Chargen C und D wurden auf ein spezifisches Gewicht von 1,155 verdünnt und dann mit Kerosin gemischt. Das mit der Charge C gemischte Kerosin enthielt 1,1 g Oleinsäure und das mit der Charge D gemischte Kerosin enthielt 1,4 g Oleinsäure jeweils pro kg des zu behandelnden trockenen Tons. Die Vermischung und Trennung wurden in genau der gleichen Weise, wie vorstehend für die beiden ersten Chargen beschrieben, durchgeführt

Bei jeder der 4 Chargen lag die Energie, die in den beiden Flüssigkeiten während ihrer Vermischung vernichtet wurde, im Bereich von 3x10* bis 3OxIO⁴ Joule/kg trockenen rohen China Clay. In jedem Fall wurde der Ton in der wäßrigen Schicht auf Lichtreflexion untersucht und die Gewinnung von Ton ermittelt Die erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle II genannt

Charge

Oleinsäure in g/kg Ton

Tongewinnung

Prozentuale Reflexsion
von Licht einer Wellenlänge von

458 nm 574 nm.

1,1 g Oieinsäure/kg in der wäßrigen Schicht - 68,7 Charge A

1 Λ et nioincourA/l-n tr» Hot- m% tlrirran C~V»i^V« £"7 /C

l >-t ^ '^luuijuutui ng tit uwi nuuilgbll L_toill\,lll VJ ( ,v»

Charge B

81,5
80.4

85,9
84.9

F'-'tsetzung

Charge

Oleinsäure in g/kg Ton

Tongewinnung Prozentuale Reflexsion »en Licht einer Wellenlänge von

% 458 nm 574 nm

1.1 g Oleinsäure/kg in Kerosin - Charge C 1,4 g Oleinsäure/kg in Kerosin - Charge I)

Die Ergebnisse zeigen, daß eine höhere Helligkeit und eine höhere Gewinnung von Ton erzielt werden, wenn die Oleinsäure dem Kerosin zugesetzt und nicht mit der wäßrigen Suspension des Tons vor dem Zusatz des » Kerosins gemischt wird.

Beispiel 3

Zwei Chargen F. und F des gleichen China Clay wie in Beispiel 2 wurden wie folgt behandelt: Die erste Charge * E wurde niii Wussci gciniäCm, uä5 1,!Sg Ammoniak pro kg trockenen Ton und kein Natriumsilikat enthielt wobei eine Suspension gebildet wurde, die einen Feststoffgehalt von 50 Gew.-% und einen pH-Wert von 9,5 hatte. Die Mischdauer beirug 1 Minute. Die ■ Suspension wurde mit Wasser auf ein spezifisches Gewicht von 1,100 (etwa 15 Gew.-°/o Feststoffe) verdünnt und dann mit Kerosin gemischt, in dem 1,12 g Oleinsäure pro kg trockenen rohen Ton gelöst worden waren. Die Flüssigkeiten wurden im Volumenverhiütnis

Tabelle III

69.4
67.9

82.0
82.0

8fj,6
86.4

von 2 Raumteilen wäßriger Tonsuspension pro Raumteil des Oleinsäure enthaltenden Kerosins gemischt. Der Mischer war mit einem Turbinenlaufrad versehen, das mit 125ODpM votierte. Die Mischdauer betrug 4 Minuten. Die wahrend des Mischens in den beiden Flüssigkeiten vernichtete Energie lag im Beteich von 3 χ 10* bis 30 χ 10⁴ ]oule/kg des trockenen rohen China Clay. Die beiden Flüssigkeiten wurden dann 3 Minuten der Trennung in einem Abscheidekolben überlassen,

ΓΛίτΑη u/tirvlp
"ο-·*

Die zweite Toncharge F wurde in genau der gleichen Weise behandelt, jedoch vorher mit Wasser aufgeschlämmt, das 0,57 g Ammoniak und 1,12 g Natriumsilikat pro kg trockenen Ton enthielt. Der Feststoffgehalt betrug wiederum 50 Gew.-% und der pH-Wert 9,5.

In jedem Fall wurde die wäßrige Schicht auf Reflexion untersucht und die Gewinnung an Ton ermittelt. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle ΙΠ genannt.

	Ton	lon,,·	w in mim:	Pro/cnuiii	Ie Reflexion
				.on I icht	einer VVellcn-
	Natriumsilikat			lunge von
			458 nm	574 nm
Unbehandelter			78.9	83.η
Nur Ammoniak	65.8		81.5	85.6
Ammoniak und	73.9		83.1	88.0

Diese Ergebnisse zeigen, daß die Gewinnung von Ton und die Helligkeit des Produkts verbessert werden. wenn Ammoniak und Natriumsilikat verwendet werden.

Beispiel 4

Ein feiner roher Kaolinton von North East Georgia. USA, mit einer solchen Teilchengrößenverteilung, daß 81 Gew.-% aus Teilchen mit einem äquivalenter, Kugeldurchmesser von 2 μ und 7 Gew.-% aus Teilchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von 10 μ bestanden, wurde in Wasser dispergiert. das 2.5 g Ammoniak und 3,1 g Natriumsilikat pro kg trockenen Kaolinton enthielt, wobei eine Suspension mit einem Feststoffgehalt von etwa 36 Gew.-% gebildet wurde. Der pH-Wert der Suspension betrug 9,5 und die Verweilzeit des Gemisches in der Dispergierungsstufe 40 Minuten. Der Mischer war mit einem Turbinenschaufelrad versehen, das mit 1400 UpM rotierte.

Die in der beschriebenen Weise hergestellte Suspension wurde dann mit Wasser auf einen Feststoffgehalt von 21 Gew.-% verdünnt. Die verdünnte Suspension wurde einem Mischer zugeführt, in den außerdem gleichzeitig Kerosin eingeführt wurde, in dem Oleinsäure in einer Menge, die 1,3 g pro kg trockenem rohem Kaolinton entsprach, gelöst war. Die wäßrige Suspen-

00 sion wurde dem Mischer in einer Menge von 3,43 l/Minute zugeführt. Das Kerosin wurde in einer Menge von 1.71 l/Minute in den Mischer eingetüiirt. Der Durchsatz von trockenem Kaolinton betrug somit 0.83 kg/Minute.

Der verwendete Mischer hatte die Konstruktion, die in F i g. 2 und F i g. 3 dargestellt ist und unter Bezugnahme auf diese Abbildungen beschrieben wurde.

Die beiden Flüssigkeilen hatten irr Mischer eine aus den Durchflußmengen und dem durch die Flüssigkeiten im Mischer eingenommenen Volumen berechnete durchschnittliche Verweilzeit von 4 Minuten. Die Drehgeschwindigkeit des Rührers betrug 800 UpM. Die in den Flüssigkeiten vernichtete Energie, berechnet aus dem Produkt von V und A, die vom Elektromotor aufgenommen wurden (d. h. unter Vernachlässigung des Leistungsfaktors des Motors und der in der Leitung verlorenen Energie), betrug 11,5 χ 10* Joule/kg trockene Kaolinton. Dem Gemisch wurde beim Austritt aus dem Mischer Wasser in einer Menge von 2 Raumteilen pro 3 Raumteile der gemischten Flüssigkeit zugesetzt

Das Gemisch wurde dann 24 Stunden stehen gelassen. bis sich die wäßrige Phase und die Kerosinphase vollständig getrennt hatten. Die den Kaolin enthaltende wäßrige Phase wurde entfernt Eine Probe wurde

genommen und der Rest der Sedimentiemng durch die Schwerkraft während einer Zeit überlassen, die laut Berechnung für die Sedimentierung aller Teilchen, die einen äquivalenten Kugeldurchmesser von mehr als 3 μ haben, genügen würde. Der in der Suspension bleibende feine Kaolin wurde niit4,45 g Natriumditionit/kg Kaolin bei 35° C und pH 3 gebleicht, wobei das EndproduKt erhalten wurde.

Der ursprüngliche Ton wurde außerdem der Sedimentation durch die Schwerkraft in der oben beschrie-

Tabelle IV

10

benen Weise unterworfen. Die feine Fraktion aus Teilchen mit einem äquivalenten Kugeidurchmesser von weniger als 3 μ wurde in der oben beschriebenen Weise gebleicht Alle 4 Proben wurden auf Reflexion von Licht einer Wellenlänge von 458 nm und 574 nm und auf den TiOrGehalt untersucht. Die Gesamtgewinnung an Kaolin in der wäßrigen Schicht und die Gewinnung von Teilchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von weniger als 3 μ wurden ebenfalls ermittelt Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle IV genannt

Gewinnung Prozentuale Reflexion TiO₃

v. Kaolin von Licht einer Wellenlänge von

% 458 nm 574 nm Gew.-%

Unbehandelter Kaolin Unbehandelter Kaolin, kleiner als -

3 μ (gebleicht)

Behandelter Kaolin 58 Behandelter Kaolin, kleiner als 64

3 μ (gebleicht)

Beispiel 5

Hin feiner roher Kaolinton von North East Georgia, USA, mit einer solchen Teilchengrößenverteilung, daß 86 Gew.-% aus Teilchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von weniger als 2 μ und 7 Gew.-% aus Teilchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von mehr als 10 μ bestanden, wurde in Wasser dispergiert, das 2$ g Ammoniak und 3,1 g Natriumsilikat pro kg trockenem Kaolinton enthielt wobei eine Suspension mit einem Feststoffgehalt von etwa 36 Gew.-% gebildet wurde. Die Verweilzeit des Gemisches in der Dispergierungsstufe und die Geschwindigkeit des Turbinenmischers wurden so eingestellt daß die -to Dissipation von Energie in der Suspension 10,6XlO⁴ Joule pro kg trockenem Ton betrug.

Die Suspension wurde dann mit Wasser auf einen Feststoffgehalt von 21 Gew.-% verdünnt. Die verdünnte Suspension wurde in 5 Teile eingeteilt Jeder Teil wurde dem in Beispiel 4 beschriebenen Mischer zusammen mit Kerosin zugeführt, in dem Oleinsäure in einer Menge, die 1,3 g/kg trockenem rohem Kaolinton entsprach, gelöst worden war. In jedem Fall wurde die wäßrige

Tabelle V

85,4	91,5	1,58
89,1	93,9	1,56
91,4	95,0	0,59
92,8	94,7	0,57

Suspension in einer Menge von 3,43 I/Min, und das Kerosin in einer Menge von 1,71 l/Min, in den Mischer eingeführt Der Durchsatz an trockenem Kaolinton betrug somit O,83kg/Mia Jeder Teil wurde einer anderen Kombination von durchschnittlicher Verweilzeit im Mischer und Geschwindigkeit des Turbinenmischers unterworfen. In jedem Fall wurde die Dissipation von Energie in der Suspension aus dem Produkt von Volt und ΑπιρέΓβ, die vom Elektromotor aufgenommen wurden, berechnet In jedem Fall wurde dem Gemisch beim Austritt aus dem Mischer Wasser in einer Menge von 2 Raumteilen pro 3 Raumteile Flüssigkeitsgemisch zugesetzt

Jedes Gemisch wurde dann 24 Stunden stehengelassen, bis die wäßrige Phase und die Kerosinphase sich im wesentlichen vollständig getrennt hatten. Die den Kaolin enthaltende wäßrige Phase wurde entfernt Eine Probe wurde genommen, und der als Produkt erhaltene Kaolin wurde auf Reflexion von Licht einer Wellenlänge von 458 nm und 574 nm und auf den TiO₂-Gehalt untersucht. Die Gesamtgewinnung an Kaolin in der wäßrigen Schicht wurde ebenfalls ermittelt Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle V genannt.

	Nr. der	verdünnten	Suspension	4	5	Ur-
	1	2	3			sprüngl.
				6	6	Kaolin
Mischdauer, Minuten	4	4	4	600	700
Geschwindigkeit des Turbinenmischers,	600	700	800
UpM				8,5	9,5
Dissipation von Ernergie, (J kg"¹ x 10⁴)	7,5	9,0	10,9
Reflexion von Licht einer Wellenlänge
von:				88,8	89,2
458 nm	89,8	90,6	91,4	93.8	94,2	86,0
574 nm	93.9	94,5	95,0	1,22	1,00	91,6
TiO₂, Gew.-%	0,92	0.70	0,54	52	48	1,62
Kaolingewinnung, %	60	58	58

Diese Ergebnisse zeigen, daß bei den Teilen der wäßrigen Suspension, die 6 Minuten gemischt wurden, die Helligkeit geringer, der TiOrGehalt höher und die prozentuale Gewinnung geringer war als bei den Teilen, die 4 Minuten gemischt wurden.

Beispiel 6

Der gleiche rohe Kaolinton wie in Beispiel 5 wurde in der in Beispiel 5 beschriebenen Weise in Wasser dispergiert, wobei jedoch die Natriumsilikatmenge iu 6,2 g/kg trockenem Kaolinton betrug. Die in dieser Weise hergestellte Suspension wurde dann mit Wasser auf einen Feststoffgehalt von 21 Gew.-% verdünnt. Die verdünnte Suspension wurde in vier Teile geteilt Jeder Teil wurde dem in Beispiel 4 beschriebenen Mischer zusammen mit Kerosin zugeführt, indem Oleinsäure in einer Menge, die 13 g/kg trockenem rohem Kaolinton entsprach, gelöst worden war. Die Durchflußmengen der wäßrigen Suspension und des Kersosins waren die gleichen wie in Beispiel 5. Jeder Teil wurde während einer mittleren Verweilzeit im Mischer von 4 Minuten gemischt Die Drehgeschwindigkeit des Turbinenmischers war bei jedem Teil verschieden. Die Dissipation von Energie in der Suspension wurde aus dem Produkt von Volt und Ampere, die vom Elektromotor aufgenommen wurden, berechnet In jedem Fall wurde dem Gemisch beim Austritt aus dem Mischer Wasser in einer Menge von 2 Raumteilen pro 3 Raumteile Flüssigkeitsgemisch zugesetzt

Jedes Gemisch wurde 24 Stunden stehengelassen, bis die wäßrige Phase und die Kerosinphase sich im wesentlichen vollständig getrennt hatten. Die dem Kaolin enthaltende wäßrige Phase wurde entfernt Eine Probe wurde genommen, und der als Produkt erhaltene Kaolin wurde auf Reflexion von Licht einer Wellenlänge von 458 nm und 574 nm und auf den TiO₂-GehaIt untersucht Die Gesamtgewinnung an Kaolin in der wäßrigen Schicht wurde ebenfalls ermittelt Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle Vl genannt.

Tabelle Vl

Probe Nr.	2	3	4	Ur-
1				sprüngl.
			Kaolin

Drehgeschwindigkeit des Turbinenmischers, 600 700 800 900

Dissipation von Energie (J Kg ' x 10⁴) 6,8 8,9 10,8 12,7

Reflexion von Licht einer Wellenlänge von	Beispiel 7	90,!	90,9	91,2	91,5	86.0
458 lift:		94,1	94,6	94,8	94,6	91,6
574 nm	0,90	0,79	0,69	0,52	1,62
TiO₂, Gew.-%	70	66	65	61
Kaolingewinnung, %		\/a*hf a I·* At ♦ in			T,,1I Λ Χ λ'..

Fünf Proben eines rohen kaolinitischen Tons mit einer solchen Teilchengrößenverteilung, daß 81 Gew.-% aus Teilchen mit einem äquivalenten Kugeldarchmesser von weniger als 2 μ und 7 Gew.-% aus Teilchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von mehr als 10 μ bestanden, wurden dem vorstehend unter Bezug auf Fig. 1, Fig.2 und Fig.3 beschriebenen Prozeß unterworfen. Jede Toncharge wurde in Wasser dispergiert, das 2,5 g Ammoniak und 3,1 g Natriumsilikat pro kg trockenem Ton enthielt, wobei eine Suspension mit einem pH-Wert von 9,5 und einem Feststoff gehalt von etwa 36 Gew.-% gebildet wurde. Jede Suspension wurde im zweiten Mischtank 6 durch Zusatz der entsprechenden Wassermenge auf einen gewählten Feststoffgehalt verdünnt und die verdünnte Suspension durch ein Sieb einer Maschenweite von 53 μ in den Mischer 10 geleitet, der in der in Beispiel 4 beschriebenen Weise ausgebildet war. Dem Mischer wurde außerdem Kerosin in einer solchen Menge zugesetzt, daß das Volumenverhältnis von verdünnter wäßriger Suspension zu Kerosin 2 : 1 betrug. Dem Kerosin war Oleinsäure in einer Menge, die 1,3 g/kg trockenem rohem kaolinitischem Ton entsprach, zugemischt worden. Der Turbinenmischer hatte eine Drehgeschwindigkeit von 800 UpM, und die mittlere Dem aus dem Mischer austretenden Gemisch wurde

4i Wasser in einer Menge von 2 Raumteilen pro 3 Raumteile Flüssigkeitsgemisch zugesitzt. Eine Vortrennung der beiden Phasen fand im ersten Abscheidegefäß 17 statt. Die untere wäßrige Schicht wurde als erstes Produkt abgezogen. Eine zusätzliche Kerosinmenge

το wurde der oberen Schicht zugesetzt, und -.ine zweite Trennung wurde in der Zentrifuge 23 mit Spiraleinsatz durchgeführt. Der Unterstrom wurde als zweites Produkt abgezogen und der oben abgenommene Strom dem zweiten Abscheidegefäß 26 zugeführt, wo sich 3 deutlich verschiedene Schichten bildeten. Die untere Schicht wurde als drittes Produkt abgezogen. Die mittlere Schicht wurde mit Schwefelsäure auf pH 4,0 eingestellt und dann erneut in der Tellerzentrifuge 32 behandelt, wobei ein Unterstrom, der als Abfall

ho verworfen wurde, und ein oberer Strom aus reinem Kerosin abgezogen wurden. Die obere Schicht bestand aus reinem Kerosin und wurde zusammen mit dem reinen Kerosin aus der Tellerzentrifuge in den Vorratsbehälter 12 zurückgeführt. Der Feststoffgehalt

hi der in den Mischer eingeführten verdünnten wäßrigen Suspension, die Menge an zusätzlichem Kerosin, die dem in die Zentrifuge mit Spiraleinsatz eingeführten Gemisch zugegeben wurde, die Dissipation von Energie

in dem Gemisch, berechnet aus dem Produkt von Volt und Ampere, die vom Motor aufgenommen wurden, der den Turbinenmischerantrieb, und die Durchsatzmenge an Ton, die Gewinnung an Kerosin und kaolinitischem Ton und die Eigenschaften der Tonprodukte wurden notiert und sind nachstehend in Tabelle VH genannt

Tabelle VlI

Feststofi"-	Zusatz	Kerosin-	Dissi	Produkt	Produkt	Reflexion von Licht	TiO₂	FcO₃
gehalt der	von	rück-	pation		gewin	einer Wellenlänge
dem	über	gewin-	von		nung	von
Mischer	schüssi	nung	Energie
zugeführten	gem
Suspension	Kerosin
Gew.-%	VoI.-%	Vol.-·/.	JKG"¹		Gew.-%	458 nm 574 nm	Gew.-%	Gew.-%
			XlO⁴

100 200

100

12,4 12,4 14,1

15,1 16,2

Einsatz

Gesamtprodukt desgl. Produkt 1 Produkt 2 Produkt 3 Produkt 1 Produkt 2 Produkt 3 Produkt 1 Produkt 2 Produkt 3 56

58

65

12

73

80 8 4

85,4 91,0 90,8 90,8 79,3 90,2 91,2 78,8 89,3 90,9 78,2 89,8

91,5 93,0 93,0 93,6 85,8 94,0 94,0 86,5 93,5 93,8 85,1 94,2

1,60 0,63 0,65 0,55 1,60 0,84 0,45 1,60 1,10 0,54 2,40

1,11 1,00 1,03 1,00 1,10 0,99 1,10 1,10 0,91 1,10 1,10 1,02

Beispiel 8

In einer Anlage zur Reinigung von Strontiumsulfat oder Cölestin fällt bei den Mahl- und Waschstufen eine Menge von feinen Feststoffteilchen an, die im wesentlichen alle ein Sieb einer Maschenweite von 53 μ passieren. Eine Probe dieses Materials, das eine solche Teilchengrößenverteilung hatte, daß 26 Gew.-% aus Teilchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von weniger als 2 μ und 50 Gew.-% aus Teilchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von mehr als 10 μ bestanden, wurde in Wasser dispergiert, das 6,2 g Natriumsilicat pro kg des trockenen Einsatzmaterials enthielt, wobei eine Suspension mit einem Feststoffgehalt von etwa 15 Gew.-% und einem pH-Wert von 8,5 gebildet wurde.

Diese Suspension wurde einem kontinuierlich arbeitenden Mischer zugeführt, der mit einem Schnellrührer versehen war, der mit 1250 UpM rotierte. Gleichzeitig wurde dem gleichen Mischer Kerosin zugeführt, dem ein Sulfat als anionaktiver Sammler (»AERO PROMOTER 801«, Hersteller Cyanamid Great Britain Umited) in einer Menge, die 0,55 g/kg des trockenen Einsatzmaterials entsprach, zugesetzt worden war. Das Verhältnis der Räumströmungsgeschwindigkeit der wäßrigen Suspension zur Raumströmungsgeschwindigkeit des Kerosins betrug 2:1, und die Dissipation von Energie in den Flüssigkeiten während der Vermischung lag im Bereich von 3x10* bis 3OxIO⁴ Joule/kg trockenes EinsatzmateriaL Am Austritt des Mischers wurde weiteres Wasser dem Gemisch in einer Menge von 2 Raumteilen pro 3 Raumteile Gemisch zugesetzt Das Gemisch wurde dann einem ersten Abscheidegefäß zugeführt Die Trennung fand in diesem Gefäß statt, und die Grenzfläche zwischen der wäßrigen Suspension und

dem Kerosin wurde aufrechterhaken, indem die ausströmenden Mengen so eingestellt wurden, daß 80 VoL-% des Abscheidegefäßes von der wäßrigen Suspension und 20% vom Kerosin eingenommen wurden. Die das erdige Abfallmaterial enthaltende wäßrige Suspension wurde durch ein Ventil am Boden des ersten Abscheidegefäßes abgezogen. Die Feststoffe wurden durch Sedimentation infolge Schwerkraft konzentriert und als Abfall verworfen. Das Kerosin, das das Cölestinkonzenirat enthielt, lief über und ging zu

so einem zweiten Abscheidegefäß. Bevor das Kerosin in das zweite Abscheidegefäß eingeführt wurde, wurde ihm eine gleiche Volumenmenge Wasser zugesetzt Die aus dem zweiten Abscheidegefäß austretenden Flüssigkeitsströme wurden wiederum so eingestellt, daß 80% des Volumens von der wäßrigen Suspension eingenommen wurde. Das mit Cölestin beladene Kerosin, das aus dem zweiten Abscheidegefäß überlief, wurde in eine Tellerzentrifuge geleitet, die eine periphere Fliehkraftbeschleunigung von 6000 g hatte, um reines Kerosin von einem Gemisch von Cölestin und Wasser abzutrennen. Das den gelösten Sammler enthaltende Kerosin wurde im Kreislauf geführt, nachdem eine weitere Menge des Sammlers zur Aufrechterhaltung der richtigen Konzentration zugesetzt worden war. Das Cölestinkonzentrat wurde dann nitriert und getrocknet und auf den Anteil an Strontiumsulfat, Silrciumdioxyd und Eisen(III)-oxyd untersucht Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle VIII genannt

Tabelle VIII

Material,
Gew.-% des
Einsatzes

Gewinnung von Cölestin

Gew.-% SrSO.1

SiO₂

Fe,O,

Einsatzmaterial

Cölestinkonzentrat

Abfall

100
24
76

100 84 16

Beispiel 9

Feinstschlämme werden auch während der Vorextraktion bei einem Verfahren zum Abbau von Cölestin gebildet. Dieses Material ist im allgemeinen feinteiliger als das in Beispiel 8 beschriebene Material. Eine Probe von feinem Gölestinschlamm mit einer solchen Teilchengrößeiiverteilung, daß 85 Gew.-% aus Teilchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von weniger als 2 μ und 10 Gew.-% aus Teilchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von mehr als 13 μ bestanden, wurden in Wasser dispergiert, das 6,2 g Natriivnsilicct pro kg des trockenen Einsatzmaterials enthielt, wobei eine Suspension mit einem Feststoffgehalt von trrwa 15 Gew.-% und einem pH-Wert von 8,5 erhalten wurde.

Die Suspension wurde einem Mischer des in F i g. 2 und Fig.3 dargestellten und unter Bezugnahme auf diese Abbildungen beschriebenen Typs zugeführt Dieser Turbinenmischer war mit einem Schaufelrad versehen, das mit 800 UpM rotierte. Gleichzeitig wurde dem gleichen Mischer Kerosin zugeführt, dem der gleiche anionaktive Sammler wie in Beispiel 8 in einer Menge, die 0,55 g pro kg des trockenen Einsatzmaterials entsprach, zugesetzt worden war. Das Verhältnis der Raumströmungsgeschwindigkeit der wäßrigen Suspension zur Raumströmungsgeschwindigkeit des Kerosins betrug 2:1. Die Verweilzeit im Mischer betrug 4 Minuten, und die Dissipation von Energie in den

Tabelle IX

29,7
89,1
10,9

39,0

3,6

50,2

18,4
0,83
20,0

Flüssigkeiten während ihrer Vermischung lag im Bereich von 3x10* bis 30 χ 10⁴ Joule/kg des trockenen Einsatzmaterials. Am Austritt des Mischers wurde dem

is Gemisch weiteres Wasser im Verhältnis von 2 Raumteilen Wasser pro 3 Raumteile Gemisch zugesetzt. Das Gemisch wurde dann in ein erstes Abscheidegefäß eingeführt Eine Vortrennung der Phasen fand im ersten Abscheidegefäß statt Die untere wäßrige Schicht wurde abgezogen und als Abfall verworfen. Eine zusätzliche Menge von reinem Kerosin wurde der oberen Schicht zugesetzt, und eine zweite Trennung wurde in einer Zentrifuge mit Spiraleinsatz vorgenommen aus der der untere Ablauf als weiterer Abfall abgezogen und der

Überlauf einem zweiten Abscheidegefäß zugeRhrt wurde, wo sich drei deutlich getrennte Schichten bildeten. Die untere wäßrige Schicht wurde als weiteres Abfallmaterial abgezogen und die mittlere Schicht mit Schwefelsäure auf pH 4,0 eingestellt und erneut in der in

x- Beispiel 8 beschriebenen Tellerzentrifuge behandelt, wobei ein unterer Ablauf, der Cölestinkonzentrat enthielt und ein Überlauf aus sauberem Kerosin erhalten wurden. Die obere Schicht bestand aus sauberem Kerosin und wurde zusammen mit dem sauberen Kerosin aus der Tellerzentrifuge im Kreislauf geführt Das Cölestinkonzertrat wude dann filtriert, getrocknet und auf den Anteil an Strontiumsulfat, Siiiciumdioxyd und Eisen(III)-oxyd untersucht Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle IX genannt

Gew.-% des
Einsatzmaterials

Gewinnung von Cölestin

Gew.-% SrSO₄

Gew.-%

SiO₂

Gew.-%

Fe₂O,

Gew.-%

Einsatzmaterial

Cölestinkonzentrat

Abfall

100

95

IOC 71 29

Beispiel 10

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines keramischen Flußmittels aus einem Pegmatit, der überwiegend aus Quarz, Feldspat und (als Verunreinigung) schwarzem Turmalin bestand, fiel während des Mahlens ein Anteil von Feinschlamm mit Teilchen an, die im wesentlichen alle einen Durchmesser von weniger als 53 μ hatten. Es ist notwendig, den schwarzen Turmalin möglichst weitgehend aus dem Pegmatit zu entfernen, bevoF das Material als keramisches Flußmittel verwendet werden kann, da die Anwesenheit des schwarzen Turmaiins die Helligkeit jedes gebrannten keramischen Artikels, in dem das Flußmittel verwendet wird, stark t« beeinträchtigen würde. Die beim Raffinationsprozeß von Pegmatit anfallenden Schlämme sind jedoch üblichen Verfahren zur Entfernung des Turmaiins, z. B. 2,4

34,0

0,7

80,2
49,3
81,8

12,6

6,1

12,9

der Flotation, nicht zugänglich, und die Schlämme wurden bisher aJs Abfallr.jaterial mit entsprechendem Ver'ust απ wertvollem Material verworfen.

Zwei Proben A und B von Pegmatitschlamm mit niedrigem bzw. hohem Turmalingehait hatten eine solche ähnliche Teilchengrößenverteilung, daß 20 Gew.-% aus Teilchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von weniger als 2 μ und 20 Gew.-°/o aus Teilchen mit einem äquivalenten Kugeldurchmesser von mehr als 10 μ bestanden, Beide Proben wurden in genau der gleichen Weise wie folgt behandelt:

Das Einsatzmaterial wurde in Wasser dispergiert, das 0,67 g Ammoniak und 1,12 g Natriumsilicat pro kg des trockenen Einsatzmaterials enthielt, wobei eine Suspension mit einem pH-Wert von 9,0 und einem Feststoffgehalt von etwa 15 Gew.-% gebildet wurde. Diese

Suspension wurde einem kontinuierlich arbeitenden Turbinenmischer zugeführt, dessen Laufrad mit 1250UpM rotierte. Gleichzeitig wurde dem gleichen Mischer Kerosin zugeführt, dem Oleinsäure in einer Menge, die 1,12 g pro kg des trockenen Einsatzmaterials entsprach, zugesetzt worden war. Das Verhältnis der Raumströmungsgeschwindigkeit der wäßrigen Suspension zur Raumströmungsgeschwindigkeit des Kerosins betrug 2:1, und die Dissipation von Energie in den Flüssigkeiten während ihrer Vermischung lag im Bereich von 3x10* bis 3OxIO⁴ Joule pro kg des trockenen Einsaizmaterials. Am Ausgang des Mischers wurde dein Gemisch weiteres Wasser in einer Menge von 2 Raumteilcn Wasser pro 3 Raumteile Gemisch zugesetzt. Das Gemisch wurde dann einem ersten Abscheidegefäß zugeführt. Die Trennung fand in diesem Gefäß statt, und die Grenzfläche zwischen der wäßrigen Suspension und dem Kerosin wurde aufrechterhalten. inflpm Hip ablaufenden Strörnc so ein^£7eiie!!t wurden, daß 85 Vol.-°/o von der wäßrigen Suspension und 15 Vol.-% vom Kerosin eingenommen wurden. Die wäßrige Suspension wurde als Produkt der ersten Stufe durch ein Ventil am Boden des ersten Abscheidegefäßes abgezogen. Bevor das Kerosin in das zweite Abscheidegefäß eingeführt wurde, wurde das gleiche Wasservolumen zugesetzt. Die ablaufenden Ströme aus dem zweiten Abscheidegefäß wurden auch hier so eingestellt, daß 85% des Volumens von der wäßrigen Suspension eingenommen wurde. Das aus dem zweiten Abscheidegefäß überlaufende Kerosin wurde in eine Tellerzentrifuge eingeführt, die eine periphere Fliehkraftbeschleunigung von 6000 g hatte, wobei sauberes Kerosin von einem Gemisch von Turmalin und Wasser abgetrennt wurde. Das Kerosin, das Oleinsäure in Lösung enthielt, wurde, nach Bedarf mit weiterem Zusatz von Oleinsäure zur Aufrechterhaltung der richtigen Konzentration, im Kreislauf geführt. Der untere Ablauf aus dem zweiten Abscheidegefäß, der das Produkt der zweiten Stufe darstellte, wurde dem Produkt der ersten Stufe zugesetzt.

Der Pegmatit im Gemisch der Produkte der ersten Stufe und der zweiten Stufe wurde auf die Reflexion von 1-irht piner Wpllpnlänpi' vnn *iO4 nm nach rjprn Brennen bei 1180⁰C und auf den Gehalt an Eisen(III)-oxyd (ein Maß des Turmalingehalts) untersucht. Ferner wurde die Produktgewinnung aus den beiden Trennstufen ermittelt. Die erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle X genannt.

Tabelle X	Reflexion nach	( ' 111	Produktgfwiii'iiiiig
	dem Brennen	V lCW .- .	in Ciew.-\ <k·-
	bei 1 18(1 (		Einsat/materials
		0.35
Probe Λ	-	0.06	100
Einsatzmaterial	75.2		94
Gesamtprodukt		0.85
Probe B	-	0.08	100
Einsatzmaterial	61.9	Hier/u 2 Blatt Zeichnungen	87
Gesamtprodukt

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Abtrennung von mindestens einer Komponente aus einem Mineralgemisch, bei welchem eine wäßrige Suspension dieses Gemisches mit etwa 10 bis 60 Gew.-% Feststoffen hergestellt, diese mit selektiv wirkenden Reagentien konditioniert und dadurch mindestens eine der Komponenten konzentriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine kontinuierliche Beschickung aus a) dieser wäßrigen Suspension mit nicht mehr als etwa 20 Gew.-% Feststoffen und b) einer nichtpolaren organischen Flüssigkeit, in der ein anionaktiver Sammler für mindestens eine der Komponenten des Gemisches der Mineralkomponenten gelöst oder suspendiert worden ist, gemischt wird, wobei das Volumenverhältnis der wäßrigen Suspension zur nichtpolaren organischen Flüssigkeit im Gemisch im Bereich von 1:1 bis 9 :1 liegt und die Dauer und Geschwindigkeit des Mischens so gewählt werden, daß