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Verfahren zur Schaumschwimmaufbereitung von Mineralien Die Erfindung
betrifft die Konzentrierung oder Abtrennung wertvoller Bestandteile aus Mineralien
im Wege des Flotationsverfahrens.
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Bei Flotationsverfahren, auf welche die Erfindung anwendbar ist, ist
gewöhnlich Schlamm anwesend und beeinträchtigt die Wirksamkeit des Reagens, das
als Mineralsammler dient. Es ist im allgemeinen üblich, bei den Verfahren, bei denen
sehr stark schlamrnige Trüben auftreten, eine Entschlämmung vorzuschalten, um den
Schlamm aus der Trübe zu entfernen, bevor diese zur Flotation geleitet wird. Selbst
in diesen Fällen wird jedoch nicht der ganze Schlamm entfernt, und ein Teil gelangt
zur Flotation, so daß das Problem seiner nachteiligen Wirkung auf den Mineralsammler
noch immer vorliegt. Um diese nachteilige Wirkung des Schlammes auf den Sammler
während der Flotation zu unterbinden, war es allgemein üblich, Hilfsreagenzien zu
verwenden. Beispiele für solche Hilfsreagenzien sind Stärke und Dextrin, wobei vielleicht
Stärke die weiteste Anwendung in der Mineralflotation gefunden hat.
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Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung fußt auf der Erkenntnis,
daß die Verwendung von Mannogalactan als Hilfsreagens, verglichen mit anderen Hilfsreagenzien,
starkverbesserte Ausbeuten ergibt.
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Die Erfindung richtet sich insbesondere auf ein verbessertes Verfahren
zur Gewinnung von Sylvit aus Sylvinit bei Verwendung des üblichen Flotationssammlers
und von Mannogalactan als Hilfsreagens.
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Durch die Erfindung wird eine maximale Ausbeute an den wertvollen
Mineralbestandteilen mit einer minimalen Menge des Hilfsreagens erzielt. Nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren wird das Mineral einem Flotationsverfahren unter Verwendung
eines üblichen
Sammlers unterworfen, wobei während der Flotation
eine geeignete Menge eines Hilfsreagens, das Mannose-und/oder Galactosekörper enthält,
in der Trübe verteilt wird.
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Mannogalactan kommt natürlich im Samen mancher Leguminosen vor, beispielsweise
im Endosperm des als Guar bekannten Hülsenfrüchtlers. Es wurde gefunden, däß das
in Guarsamen vorkommende Mannogalactan aus ungefähr 67 °/o Mannosekörpern
und 33 °/o Galactosekörpern besteht. Das Verhältnis von Mannosekörpern zu Galactosekörpern
kann jedoch je nach der besonderen Herkunft des Materials von dem des Guarsamens
abweichen.
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Es wurde gefunden, daß Mannogalactan als Hilfsreagens besonders wirksam
ist, wenn es in Verbindung mit Mineralsammlern, wie aliphatischen Aminen und aliphatischen
Seifen, verwendet wird. Im folgenden wird die Verwendung von Mannogalactan als Hilfsreagens
bei der Konzentrierung löslicher Kaliumsalze bzw. -mineralien beschrieben. Die Erfindung
ist jedoch nicht auf dieses spezielle Anwendungsgebiet beschränkt.
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Bei der Konzentrierung löslicher Kaliumerze ist unter Zugrundelegung
äquivalenter Ausbeuten Mannogalactan um das Mehrfache wirksamer als Stärke, die
im allgemeinen als wirksames Hilfsmittel angesehen wird. Bei Verwendung einer minimalen
Menge des Hilfsmittels kann auf diese Weise eine maximale Ausbeute von Sylvit erzielt
werden, was einen wesentlichen wirtschaftlichen Vorteil bedeutet. Die verminderte
Menge Hilfsmittel bedeutet nicht nur vom Kostenstandpunkt aus einen wirtschaftlichen
Vorteil, sondern sie macht auch ein solches Hilfsmittel in dem gewöhnlichen geschlossenen
Verfahrenssystem besonders gut verwendbar. Es ist bekanntlich in einem solchen geschlossenen
System sehr erwünscht, die Menge der hinzugefügten Flotationsmittel so klein wie
möglich zu halten; um mögliche Ansammlungen des hinzugefügten Materials, die das
gesamte Verfahren stören können, auszuschalten. Da Mannogalactan als Hilfsmittel
schon in minimalen Mengen wirksam ist, ist seine Verwendung in dem üblichen geschlossenen
System vorteilhaft. Bei Verwendung anderer Arten von Mineralsammlern wird mit Mannogalactan
als Hilfsmittel eine merkliche Verbesserung der Ausbeute erzielt.
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Um die durch Verwendung von Mannogalactan als Hilfsmittel erzielten
Vorteile und verbesserten Ergebnisse zu veranschaulichen, wurde eine Reihe von Vergleichsversuchen
durchgeführt. Durch diese Versuche wird die unter Verwendung von Mannogalactan als
Hilfsmittel erzielte Ausbeute mit der unter Verwendung von Kartoffelstärke als Hilfsmittel
erzielten verglichen. Kartoffelstärke wurde darum zum Vergleich gewählt, weil sie
im allgemeinen für ein Hilfsreagens mit hochwirksamen Eigenschaften angesehen wird.
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Die Versuche wurden bei der Schaumflotation von Kaliumchlorid und
Natriumchlorid aus einem Sylvinit des Gebietes von Carlsbad (New Mexico, USA.) ausgeführt.
Die Ergebnisse sind weiter unten angegeben.
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Es ist bekannt, daß Sylvit (Kaliumchlorid) aus einer Flotationstrübe
in einer gesättigten Lösung der löslichen Bestandteile des Sylvinits unter Verwen
Jung eines aliphatischen Amins mit einer gesättigten oder ungesättigten geradkettigen
Kohlenwasserstoffgruppe oder den Salzen solcher Amine mit wasserlöslichen Säuren
als Sammler gewonnen werden kann. Zu den als Sammlern für Sylvit verwendbaren Aminen
gehören unter anderem die folgenden primären aliphatischen Amine: n-Decylamin, n-Undecylamin,
n-Dodecylamin, n-Tetradecylamiu, n-Hexadecylamin, n-Heptadecylamin, n-Octadecylamin
und n-Octadecenylamin. Diese primären Amine enthalten eine geradkettige Kohlenwasserstoffgruppe
mit ro bis 1s Kohlenstoffatomen. Es sind jedoch wahrscheinlich auch andere Amine
mit einer geradkettigen Kohlenwasserstoffgruppe mit bis zu 22 Kohlenstoffatomen
für die Durchführung dieses Verfahrens geeignet.
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Die aliphatischen Amine können in Form der freien Basen oder ihrer
Salze mit Säuren der Trübe zugesetzt werden. Die Aminsammler können einzeln oder
als Gemische verwendet werden, und es ist nicht nötig, daß die Gemische nur aus
primären aliphatischen Aminen oder ihren Salzen bestehen. Sie können vielmehr auch
unterschiedliche Mengen sekundärer und tertiärer aliphatischer Amine oder ihrer
Salze, wie sie gewöhnlich in den Handelsprodukten vorkommen, enthalten. Beispielsweise
kann der Sammler ein Aminacetat sein, wie es von Armour & Comp. unter der Handelsbezeichnung
z>Armac TD« hergestellt wird und das aus ungefähr 300/, Hexadecylaminacetat,
2504 Octadecylaminacetat und 4501'. Octadecenylaminacetat besteht. Zu anderen Handelsprodukten,
die als Sammler gut verwendet werden können, gehört das destillierte hydrierte Talgaminacetat,
das von Armour & Comp. unter der Handelsbezeichnung z,Armac HTDc@ verkauft wird.
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Es ist weiterhin bekannt, daß Steinsalze (NaCl; Halit) nach einem
solchen Verfahren unter Verwendung von aliphatischer Seife als Sammler flotiert
werden können.
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Es wurden einige Versuche gemacht, bei denen die Salze von aliphatischen
Aminen als Sammler verwendet wurden, und weitere Versuche unter Verwendung von aliphatischer
Seife als Sammler.
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Für die Versuche, bei denen die Salze aliphatischer Amine zur Gewinnung
von Sylvit (Kaliumchlorid) verwendet wurden, wählte man als Sammler »Armac TD« und
z,Armac HTD«. Diese Sammler wurden in Form einer wäßrigen Lösung verwendet. Die
Hilfsreagenzien kamen in Form einer Salzsole zur Anwendung. Die Dispersion in der
Sole wird durch Zuführung von Wärme während der Herstellung sehr erleichtert, wodurch
wiederum seine Hilfswirkung merklich verbessert wird.
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Die Versuche wurden in folgender Weise durchgeführt: Von gut durchmischten
Ansätzen von Sylvinit aus dem Gebiet von Carisbad wurden einige Proben von je 6oo
g als Beschickung entnommen. Diese Proben wurden naß unter Verwendung einer gesättigten
K Cl-Na CI-Sole als Träger so fein vermahlen, daß sie ein z4-Maschen-Sieb passierten.
Die vermahlenen Proben wurden durch Dekantieren bis zu einer Trübedichte von 6o
°/o teilweise entschlammt. Man setzte das Hilfsreagens dieser Trübe zu und konditionierte
45
Sekunden. Dann fügte man den Sammler hinzu und konditionierte in gleicher Weise
weitere 45 Sekunden. Die mit Reagenzien versetzte Trübe wurde dann in eine Fagergren-Versuchszelle
gebracht, wo man sie bis auf ungefähr 20 % Feststoffe verdünnte. Sie wurde
2 Minuten ohne Luft gerührt und dann flotiert, bis kein Mineral mehr im Schaum auftrat.
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Die folgenden Versuchsergebnisse, die keiner Erklärung bedürfen, wurden
unter Verwendung von »Armac TD« als Sammler erhalten.
| Versuch I, kein Hilfsmittel, Verwendung von |
| »Armac TD« |
| Typ I Menge |
| Hilfsmittel.. - - |
| Sammler.... »Armac o,40lb/tonErz(=o,165kg/t) |
| TD« |
| °/a K2 O I °/o K2 O Ausbeute |
| Beschickung 26,5 - |
| Konzentrat |
| Rückstand . . 26,5 ioo,o |
| Versuch II, Mannogalactanverbrauch VS, Ausbeute |
| bei Verwendung von »Armac TD« |
| 1 Typ Menge |
| Hilfsmittel.. Manno- 0,o5 lb/ton Erz (=o,o2i kg/t) |
| galactan |
| Sammler.... »Armac 0,40 lb/ton Erz(=o,z65kg/t) |
| TD« |
| °/o K20 I °% K20 Ausbeute |
| Beschickung 26,5 - |
| Konzentrat . 56,7 33,0 |
| Rückstand . . 21,0 67,0 |
| Versuch III, Mannogalactanverbrauch VS, Aus- |
| beute bei Verwendung von »Armac TD« |
| Typ I Menge |
| Hilfsmittel.. Manno- o,io lb/ton Erz (=o,o4ikg/t) |
| galactan |
| Sammler.... »Armac o,40lb/tonErz(=o,165kg/t) |
| TD« |
| 0/0 K20 °/o K20 Ausbeute |
| Beschickung 26,5 - |
| Konzentrat . 58,4 97,9 |
| Rückstand . . 1,0 2,1 |
| Versuch IV, Mannogalactanverbrauch VS, Aus- |
| beute bei Verwendung von »Armac TD« |
| Typ I Menge |
| Hilfsmittel . . Manno- 0,2o lb/ton Erz (=o,o8kg/t) |
| galactan |
| Sammler.... »Armac o,40 lb/ton Erz (= o,i65kg/t) |
| TD« |
| 0/0 K20 I °/o K20 Ausbeute |
| Beschickung 26,5 - |
| Konzentrat . 59:5 9912 |
| Rückstand . . 0,4 o,8 |
| Versuch V, Stärkeverbrauch VS, Ausbeute bei |
| Verwendung von »Armac TD« |
| Typ I Menge |
| Hilfsmittel.. Kartoffel- 0,2o lb/ton Erz (=o,o8kg/t) |
| stärke |
| Sammler.... »Armac o,40lb/ton Erz (= o,165kg/t) |
| TD« |
| % K20 I °/o K20 Ausbeute |
| Beschickung 26,5 - |
| Konzentrat . 6o,1 34,4 |
| Rückstand . . 20,5 65,6 |
| Versuch VI, Stärkeverbrauch VS, Ausbeute bei |
| Verwendung von »Armac TD« |
| Typ Menge |
| Hilfsmittel.. Kartoffel- 0,40lb/tonErz(=o,165kg/t) |
| stärke |
| Sammler.... »Armac 0,4oib/tonErz(=o,Z65kg/t) |
| TD« |
| 0/0 K20 I °/o K20 Ausbeute |
| Beschickung 26,5 - |
| Konzentrat . 58,9 97,8 |
| Rückstand . . 1,0 2,2 |
Aus Versuch I geht hervor; daB keine Ausbeute erzielt werden konnte, wenn kein Hilfsreagens
verwendet wurde.
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Bei Versuch II, bei welchem o;05 pounds Mannogalactan/ton Erz (= 0,023
kg/t) verwendet wurden; betrug die Ausbeute 33 °/o. Im Versuch III, in welchem o,io
pounds Mannogalactan/ton Erz (= 0,041 kg/t) verwendet wurden, stieg die Ausbeute
auf 97,9 °/o, während in Versuch IV, in welchem 0,2o pounds
Mannogalactan/ton
Erz (= o,o8 kg jt) verwendet wurden, die Ausbeute auf 99,2 °/o anstieg.
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Versuch V zeigt, daß die Ausbeute nur 34,4 °% betrug, wenn bei Verwendung
des gleichen Sammlerreagens o,2o pounds Kartoffelstärke/ton Erz (= o,o8 kg/t) verwendet
wurden. Ein Vergleich mit der Verwendung von o,2o pounds Mannogalactan/ton Erz (=
o,o8 kg/t) (Versuch IV) zeigt deutlich, daß Mannogalactan eine um das Mehrfache
größere Wirksamkeit besitzt. Für Versuch VI wurde die Menge Stärke auf 0,40 pounds/ton
Erz (= o,165 kg/t) erhöht. Obwohl dies das Doppelte der für Versuch IV verwendeten
Menge Mannogalactan ist, ist die Ausbeute, nämlich 97,8 °/a, noch geringer
als die Ausbeute im Versuch IV, die 99,2 °% beträgt.
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Die für die Versuche I bis VI angegebenen Werte zeigen, daß Mannogalactan
einige Male so wirksam ist wie Stärke und daß für die gleiche Ausbeute, die in geschlossenen
Systemen besonders vorteilhaft ist, offensichtlich eine merklich geringere Menge
Mannogalactan verwendet werden muß.- Es wurde gefunden, daß Mannogalactan auch insofern
der Stärke überlegen ist, als die Eigenschaften des Schaums sehr viel besser sind,
wodurch unliebsame Probleme bei der Handhabung und dem Pumpen des Konzentrats vermindert
werden.
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Für die folgenden Versuche wurde »Armac HTD« als Sammler verwendet.
Versuch VIII zeigt, daß bei Verwendung von o,2o pounds Mannogalactan/ton Erz (=
o,o8 kg/t) die Ausbeute 73 °/o betrug. Bei Verwendung einer gleichen Menge Kartoffelstärke
wie in Versuch IX ergibt sich eine Ausbeute von nur 42,8 °/o. Diese Vergleichsversuche
zeigen deutlich die höhere Wirksamkeit von Mannogalactan als Hilfsreagens.
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Alle obigen Versuche mit verschiedenen Aminsammlern zeigen, daß die
Überlegenheit von Mannogalactan nicht auf eine besondere Klasse von aliphatischen
Aminen beschränkt ist, sondern daß es sowohl bei gesättigten wie auch bei ungesättigten
Gliedern verwendbar ist.
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Die höhere Wirksamkeit von Mannogalactan als Hilfsreagens ist weder
auf eine besondere Art Sammlerreagens noch auf eine bestimmtes Flotationsverfahren
beschränkt. Ein Verfahren, die wertvollen Bestandteile von löslichen Salzgemischen
zu konzentrieren, besteht darin, daß man die Verunreinigungen von Natriumchlorid
durch Schaumflotation unter Verwendung einer aliphatischen Seife als Sammler entfernt.
Aus den im folgenden wiedergegebenen Versuchen ist ersichtlich, daß bei Verfahren
dieser Art bessere Ergebnisse erzielt werden, wenn Mannogalactan als Hilfsmittel
verwendet wird.
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Die Versuche unter Verwendung einer aliphatischen Seife als Sammler
wurden folgendermaßen durchgeführt: Es wurden gleiche Beschickungsproben von looo
g vermischten Natrium- und Kaliumsalzen hergestellt. Diese Proben wurden trocken
so weit vermahlen, daß sie ein 28-Maschen-Sieb passierten und ungefähr 2o °% Teilchen
enthielten, die ein 2oo-Maschen-Sieb passieren konnten. Die Proben wurden in einer
an den Hauptbestandteilen der Beschickung gesättigten Sole; die ein lösliches Bleisalz
in einer Menge von 2 g Blei pro Liter enthielt, auf einen Feststoffgehalt von 5o
°/o gebracht. Man fügte das Hilfsmittel hinzu und konditionierte die Trübe
30 Sekunden: Danach wurde die Trübe in eine Standardversuchszelle übergeführt,
in welcher sie mit Sole auf ungefähr 35 % Feststoffe verdünnt wurde. Dann wurde
der aus Seife bestehende Sammler zugefügt und die Flotation des Steinsalzes (Natriumchlorid)
begonnen. Die Flotation wurde fortgesetzt, bis der Schaum kein Mineral mehr enthielt.
Es ist zu bemerken, daß so außerordentlich kleine Mengen an Reagens verwendet
wurden,
um die Wirksamkeit als Hilfsmittel gegeneinanderzustellen, nicht aber, um wirtschaftliche
Ergebnisse zu erzielen.
| Versuche X, kein Hilfsmittel, Verwendung von Seife |
| Typ I Menge |
| Hilfsmittel.. - - |
| Sammler ... 5 °/a Seife o,7 1b trockene Seife/ton Erz |
| einer ali- (= o,29 kg/t) |
| phatischen |
| Säure |
| 0/a Na Cl ( °% Na Cl Ausbeute |
| Beschickung 58,o - |
| Flotte ...... 81,9 17,6 |
| Rückstand . . 54,6 82,4 |
| Versuch XI, Hilfsmittel Stärke, Verwendung von Seife |
| Typ I Menge |
| Hilfsmittel.. Kartoffel- o,251b/tonErz(=o,io3kg/t) |
| stärke |
| Sammler.... 5 % Seife o,7lb trockene Seife/ton
Erz |
| aliphati- (= o,29 kg/t) |
| scher Säure |
| 0% Na Cl ( % NaC1 Ausbeute |
| Beschickung 58,o - |
| Flotte ...... 77,2 20,0 |
| Rückstand .. 54,6 80,o |
| Versuch XII, Hilfsmittel Mannogalactan, Verwendung |
| von Seife |
| Typ ( Menge |
| Hilfsmittel.. Manno- o,251b/tonErz(=o,103kg/t) |
| galactan |
| Sammler. . . . 5 0/o Seife o,7lb trockene Seife/tonErz |
| aliphati- (= o,29 kg/t) |
| scherSäure |
| I 0/a Na Cl I °% Na Cl Ausbeute |
| Beschickung 58,0 - |
| Flotte ...... 77,2 44,7 |
| Rückstand . . 48,3 55.3 |
In dem obigen Versuch X, bei welchem kein Hilfsmittel verwendet wurde, wurde eine
Ausbeute von z7,6 °/o erzielt. Für Versuch XI wurden
0,25 pounds Kartoffelstärke/ton
Erz (= 0,103 kg/t) verwendet, und das Ergebnis war nur eine geringe Verbesserung,
da die Ausbeute nur auf 2o °/o erhöht wurde. Wenn o,25 pounds Mannogalactan/ton
Erz (= 0,103 kg/t), wie in Versuch XII beschrieben, verwendet wurden, stieg die
Ausbeute auf 44,7 °/o, woraus folgt, daß die Verwendung von Mannogalactan eine merkliche
Verbesserung der Ausbeute bewirkt.
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Das Mannogalactan wird in dem Verfahren in der üblichen bekannten
Weise als Hilfsreagens verwendet, und es erscheint daher unnötig, die Einführung
des Mannogalactans in das System im einzelnen zu schildern. Eine solche Einführung
kann in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in verschiedenen bekannten
Weisen durchgeführt werden. Eine wirtschaftliche Durchführung der Erfindung kann
unter Verwendung irgendeines Betriebssystems erfolgen.
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Die Erfindung hat einen weiten Anwendungsbereich, und die Auffindung
des neuen Flotationshilfsreagens ist von großer wirtschaftlicher Bedeutung, nicht
nur für die Konzentrierung oder Behandlung löslicher Salze, sondern auch für andere
Flotationsverfahren, bei welchen die Verwendung eines Hilfsreagens sich als vorteilhaft
erwiesen hat.