DE4218074A1

DE4218074A1 - Verfahren zur Entwässerung von feinteiligen Feststoffsuspensionen

Info

Publication number: DE4218074A1
Application number: DE4218074A
Authority: DE
Inventors: Rita Koester; Alfred Westfechtel; Walter Knoerr
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1992-06-01
Filing date: 1992-06-01
Publication date: 1993-12-02
Also published as: CA2137139A1; EP0642651B1; ZA933798B; DE59301648D1; US5492631A; FI945644A; EP0642651A1; FI945644A0; WO1993024799A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung fein teiliger Feststoffdispersionen, bei dem man Dialkylcarbonate als Hilfsmittel einsetzt.

Stand der Technik

In zahlreichen Industriezweigen, z. B. im Bergbau oder in Klärwerken, fallen große Mengen an stark wasserhaltigen, feinteiligen Feststoffen an, die vor der Weiterverarbeitung oder Deponierung entwässert werden müssen. So ist z. B. die Entwässerung von Steinkohle bzw. Koks ein zentraler Prozeß innerhalb der Aufbereitung von Brennstoffen auf Kohlebasis. Dabei können die vom Markt geforderten oberen Grenzwerte für den Wassergehalt dieser Materialien oft nur schwer eingehal ten werden, da z. B. geförderte Steinkohle aufgrund der weit gehenden Mechanisierung des untertägigen Kohleabbaus sehr feinkörnig anfällt. Zur Zeit bestehen etwa 38 % der Rohför derung aus Feinkohle mit einem Teilchendurchmesser im Bereich von 0,5 bis 10 mm; weitere 14 % bestehen aus Feinstkohle mit einem darunter liegenden Teilchendurchmesser.

Es ist bekannt, daß als Hilfsmittel zur Entwässerung von was serhaltigen feinteiligen Feststoffsuspensionen, insbesondere Eisenerzkonzentraten, Quarzsanden oder Steinkohlen, durch die die Restfeuchte herabgesetzt werden kann, manche Tenside ge eignet sind. Als tensidische Entwässerungshilfsmittel der vorstehend genannten Art sind beispielsweise Dialkylsulfo succinate (US-2 266 954) und nichtionische Tenside vom Typ der Fettalkoholpolyglycolether (Erzmetall 30, 292 (1977)) beschrieben worden. Diese Tenside sind jedoch mit dem Nach teil einer erheblichen Schaumbildung behaftet, die insbeson dere bei der üblicherweise angewendeten Kreislaufführung des Wassers in den Aufbereitungsbetrieben zu erheblichen Proble men führt.

Aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE-A1-39 18 274 (Hen kel) sind alkyl-endgruppenverschlossene β-Hydroxyalkylether, sogenannte Hydroxymischether, bekannt, die durch Ringöffnung von alpha-Olefinepoxiden mit Fettalkoholethoxylaten herge stellt und als schaumarme Hilfsmittel in der Entwässerung von Feststoffsuspensionen eingesetzt werden. Obschon mit diesen Mitteln in der Feststoffentwässerung gute Ergebnisse erzielt werden, weisen sie den Nachteil eines unbefriedigenden Käl teverhaltens auf. Insbesondere bei Außenlagerung kann es schon bei Temperaturen von 10 bis 15°C zur Bildung von Kri stallen kommen, wodurch das Pump- und Fließverhalten dieser Produkte und damit ihre bestimmungsgemäße Verwendung erheb lich beeinträchtigt wird.

Die Aufgabe der Erfindung bestand somit darin, ein Verfahren zur Entwässerung von Feststoffsuspensionen zur Verfügung zu stellen, das frei von den geschilderten Nachteilen ist.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Entwässerung von feinteiligen Feststoffsuspensionen, bei dem man als Hilfsmittel Dialkylcarbonate der Formel (1) einsetzt,

in der
R¹ und R² unabhängig voneinander für Alkyl- und/oder Alke nylreste mit 1 bis 22 Kohlenstoffatome und
m und n unabhängig voneinander für 0 oder Zahlen von 1 bis 10
stehen.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Dialkylcarbonate gegenüber den Hilfsmitteln des Stands der Technik ein deutlich besseres Schaum- und Kälteverhalten, insbesondere niedrigere Stockpunkte, bei vergleichbar guten, z. T. sogar leicht verbesserten anwen dungstechnischen Eigenschaften aufweisen.

Dialkylcarbonate stellen bekannte Stoffe dar, die nach den einschlägigen Methoden der präparativen organischen Chemie erhalten werden können, zu ihrer Herstellung kann man bei spielsweise von Dimethyl-, vorzugsweise aber Diethylcarbonat ausgehen und dieses einer Umesterung mit einem entsprechenden Alkohol bzw. Alkoholethoxylat in Gegenwart basischer Kataly satoren unterwerfen (vgl. Houben-Weyl, Methoden der Organi schen Chemie, 4. Aufl., Bd. E4, S. 66ff).

Als Dialkylcarbonate, die im Sinne der Erfindung eingesetzt werden können, kommen beispielsweise Mono- und Di-Umeste rungsprodukte von Dimethylcarbonat und insbesondere Diethyl carbonat mit gesättigten und/oder ungesättigten primären Al koholen mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen sowie deren Addukte mit 1 bis 10 Mol Ethylenoxid in Betracht. Im Hinblick auf geringe Schaumentwicklung und niedrige Stockpunkte sind Di alkylcarbonate der Formel (1) bevorzugt, in der R¹ für Al kylreste mit 8 bis 18 Kohlenstoffatome, R² für Alkylreste mit 2 oder 8 bis 18 Kohlenstoffatomen und n und m für 0 oder Zahlen von 2 bis 7 stehen. Als besonders vorteilhaft haben sich solche Dialkylcarbonate erwiesen, die über eine kurze und eine lange Alkylgruppe verfügen, beispielsweise Mono- Umesterungsprodukte des Diethylcarbonats.

Entsprechend ihrer erfindungsgemäßen Verwendung müssen die Dialkylcarbonate der Formel (I) wasserdispergierbar sein. Es ist möglich, daß eine befriedigende Wasserdispergierbarkeit in den Fällen nicht gegeben ist, in denen niedrigen Werten des Ethoxylierungsgrades n bzw. m langkettige Reste R¹ und/ oder R² gegenüberstehen. Die geforderte Wasserdispergierbar keit läßt sich jedoch problemlos erreichen, indem man den Wert für n bzw. m innerhalb des vorstehend genannten Berei ches erhöht.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Dialkylcarbonate können einzeln eingesetzt werden; für die Entwässerung bestimmter Feststoffe kann es jedoch vorteilhaft sein, Produkte unter schiedlicher Kettenlänge bzw. unterschiedlichen Ethoxylie rungsgrades miteinander zu kombinieren, um Synergien ihrer physikochemischen Eigenschaften auszunutzen. In gleicher Weise kann es vorteilhaft sein, die innenständigen Hy droxymischether in Kombination mit weiteren bekannten io nischen und/oder nichtionischen Entwässerungshilfsmitteln einzusetzen.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die erfindungsgemäß einzusetzenden Dialkylcarbonate unter stützen die Entwässerung von Feststoffsuspensionen, sind biologisch leicht abbaubar, schaumarm und zeichnen sich durch niedrige Stockpunkte aus. Sie eignen sich daher zur Entwäs serung von Suspensionen verschiedenster Feststoffe, wie bei spielsweise Eisenerzkonzentrate, Quarzsand, Steinkohle oder Koks.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsge mäßen Verfahrens setzt man die Dialkylcarbonate in Mengen von 10 bis 500, vorzugsweise 100 bis 400 und insbesondere 150 bis 350 g - bezogen auf Feststoffgehalt - pro Tonne Feststoff ein.

Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern, ohne ihn darauf einzuschränken.

Beispiele I. Eingesetzte Dialkylcarbonate (DAC)

Tabelle 1

Zusammensetzung

A9 wurde auf Basis eines technischen, gesättigten C₁₆/₁₈- Talgfettalkohols (Lorol® T, Iodzahl <5, Fa. Henkel KGaA, Düsseldorf, FRG), A10 auf Basis eines technischen, ungesät tigten Fettalkohols gleicher Kettenlänge (HD-Ocenol® 50/55, Iodzah1 = 52, Fa. Henkel KGaA, Düsseldorf, FRG) hergestellt.

II. Entwässerungsversuche in der Becherzentrifuge

Für die Entwässerungsversuche wurde Quarzsand der folgenden Körnung verwendet:

< 125 µm: 2,8 Gew.-%,
125 bis 200 µm: 26,4 Gew.-%,
200 bis 315 μm : 60,1 Gew.-%,
< 315 µm: 10,7 Gew.-%.

Durchgeführt wurden die Versuche in einer Becherzentrifuge, mit der Zentrifugenkennwerte von 15 bis 2000 realisierbar sind. Als Siebbelag wurden Lochplatten mit Sieböffnungen von 0,1×2 mm verwendet. Die Entwässerungshilfsmittel wurden in wäßrigen Lösungen eingesetzt; alle Konzentrationsangaben verstehen sich bezogen auf den Feststoffgehalt dieser Lö sungen.

Nach Einwaage des Quarzsandes in die Zentrifugenbecher wurden die wäßrigen Lösungen der Entwässerungshilfsmittel zugegeben und gleichmäßig verteilt. Nach einer Abtropfzeit von 1 min wurde der Feststoff über einen Zeitraum von 30 s bei einer Drehzahl von 500 Upm entwässert. Anschließend wurden die feuchten Feststoffe ausgewogen, bei 100°C bis zur Gewichts konstanz getrocknet und die Restfeuchte in %-rel. bestimmt. Alle Versuchsergebnisse stellen Mittel von Doppelbestimmungen dar. Die Ergebnisse sind in Tab. 2 zusammengefaßt.

Tabelle 2

Entwässerungsversuche in der Becherzentrifuge

Claims

1. Verfahren zur Entwässerung von feinteiligen Feststoff suspensionen, bei dem man als Hilfsmittel Dialkylcarbo nate der Formel (I) einsetzt, in der
R¹ und R² unabhängig voneinander für Alkyl- und/oder Alkenylreste mit 1 bis 22 Kohlenstoffatome und
m und n unabhängig voneinander für 0 oder Zahlen von 1 bis 10
stehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Dialkylcarbonate der Formel (I) einsetzt, in der R¹ für Alkylreste mit 8 bis 18 Kohlenstoffatome, R² für Alkylreste mit 2 oder 8 bis 18 Kohlenstoffatomen und n und in für 0 oder Zahlen von 2 bis 7 stehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Suspensionen von Eisenerzkonzentraten, Quarzsand, Steinkohle oder Koks entwässert.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dialkylcarbonate in Mengen von 10 bis 500 g pro Tonne Feststoff einsetzt.