SE433942B - Forfarande for bearbetning av naturlig kalcitmalm for att uppna finfordelade kalciumkarbonatpartiklar med mycket hoga vithetsegenskaper - Google Patents

Description

15 20 30 b! (Il 40 19no191-3 2 1 praktiken i alla delar av världen och därför representerar en färdig källa av billigt råmaterial. I praktiken har det emeller- tid befunnits att många av de naturliga kalcitfyndigheterna är sa höggradigt förorenade med missfärgande ämnen, att när de finför- delas i sitt naturliga tillstånd är de helt enkelt icke acceptabla som pigment. I typiska fall är sålunda fyndigheterna, vilka är primärt av kalcit, förorenade av pyrit och med glimmer, av vilka båda i varierande utsträckning bidraga till missfärgning av det för övrigt relativt färglösa kalciumkarbonatet.

Olika förslag har då och då framförts för bearbetning direkt för förbättring av vitheten hos ovannämnda naturligt förekommande kalciumkarbonat. Många av dessa tidigare förslag medför använd- ning av flotationsmetoder för att avlägsna föroreningar från kal- citmalmer. Den största delen av den tidigare ståndpunkt är emeller- tid polariserad till ett avlägsnande av kiselhaltiga föroreningar för att förbättra den återstående sammansättningen för användning i cementframställning. I I en del fall rekommenderas också flotation för förbättring av vithetegenskaperna hos naturligt förekommande kalciumkarbonat.

I amerikanska patentskriften 3 512 722 utsättes sålunda en våtma- len naturlig kalcíumkarbonat för en flotation efter vilken den undre fraktionen klassificeras, avvattnas delvis, torkas och pul- vriseras för att reducera aglomeraten och stora partiklar.

Pâ liknande sätt beskrives i amerikanska patentskriften 3 990 966 en process för rening av kalcitmalm innehållande pyrit- föroreningar, vilken process utnyttjar ett flotationssteg under användning av vissa katjoníska ytaktiva medel. Sådana ytaktiva medel utväljas från gruppen bestående av 1-hydroxietyl-2-heptade- cenyl glyoxalidin och 1-hydroxietyl-2-alkylimidazolíner och salt- derivat därav, vari alkyldelen av imídazolinet är alkyldelen av en fettsyra. Den separerade kalciten klassificeras, sedimenteras i en förtjockare i närvaro av ett sedímenteringsmedel och torkas.

Ytterligare en tidigare teknik som är av intresse vid processer som avser att öka vitheten hos naturligt förekommande kalcitmalmer är även den amerikanska patentskriften nr 3 980 240. Den metod som beskrivits i nämnda patent avser sålunda att öka vitheten hos naturliga kalcitmalmer genom krossning och formníng av de- samma i ett vattenhaltig slam, grovmalning av slammet, finmalníng av slammet för att ändra partikelformen så att åtminstone 70 % av partiklarna är mindre än 2 Pm och sedan utsätta denna finmal- 10 15 30 40 '7900191-3 da partikelsamling för en separation genom användning av ett magnetiskt fält med hög intensitet och/eller genom användning av flotation.

Utom för teknik som diskuterats ovan haft en begränsad effektivitet vid ovannämnda amerikanska patent 3 980 240 har den framställning av kalciumkarbonatpigment med hög vithet från hög- gradigt förorenade naturliga källor. Under det att flotations- tekniken hos ovannämnda amerikanska patent 5 990 966 sålunda som ett exempel kan produsera en produkt av mer än 95 % vithet, kommer undersökningar av den aktuella beskrivningen att fast- ställa att sådana resultat uppnås under användning av ett in- matat material som har gott och väl 94 % vithet till att börja med. I de flesta fall då pigment kommer från en kommersiell fram- ställning från sådana natruliga källor användes en malm, som till att börja med har en mycket hög renhet och är relativt fri från missfärgande föroreningar. I detta sammanhang kan refereras till exempelvis amerikanska patenten 3 661 610 och 3 674 529, vilka anför användningen av kalciumkarbonatpigment som härrör från en rå, naturlig krita av hög renhet. Den naturliga malda kritan ut- sattes för en tvànegs malníngsprocess, varvid det inte är nöd- vändigt i dessa fall att utsätta produkten för rening exempelvis separeringssteg.

Under det att processerna hos ovannämnda amerikanska patent 3 980 240 i allmänhet är mycket effektiva har det ända befunnits att vissa nackdelar inträffar då man söker tillgodogöra sig fin- malen karbonat, exempelvis den-utgående produkten från det andra, fina mnlningssteget. Eftersom i synnerhet sådana steg för nyttig- görande är normalt utförda vid relativt låga halter av fasta ämnen (typiskt mindre än 50 % fast substans), kan problem utveckla sig i de följande steget för avlägsnande av vatten från slammet. Sär- skilt har det befunnits att det är mycket svårt att avvattna slam av finmalda karbonater (exempelvis då partikelfördelningen är sa- dan att 80 vikt-% eller mer av partiklarna är mindre än Znmü för att uppna en halt av dessa ämnen i vilken sådant slam kan bli kommersiellt transporterat, dvs företrädesvis mer än 70 % fasta ämnen. Vidare, såsom, framgår av nedanstående beskrivning, har det bofunnits att när malníngen utföres till en mycket fin korn- storlek, dvs när partiklarna är reducerade till ett mycket fint steg av sönderdelning före separationen är färgkropparna i konse- kvens därmed sa grundligt och jämnt fördelade genom hela materialet 10 15 20 40 7900191-3 4 från vilket de skall bli avlägsnade, att effektiviteten av Elota- tionen hämmas till en viss grad och åunvinningen av säljbar pro- dukt från flotationssteget reduceras avsevärt.

I överensstämmelse med det föregående kan det betraktas som ett ändamål hos föreliggande uppfinning att åstadkomma en process, vilken möjliggör framställningen av kalciumkarbonatpigment med hög kvalitet och vithet från naturligt förekommande kalcitmalmer inne- hållande relativt höga halter av missfärgande föroreningar.

Det är vidare ett ändamål hos uppfinningen att åstadkomma en process för rening och förbättring av vitheten hos naturliga kalcitmalmer med relativt hög missfärgning för att uppnå en upp- slammad pumpbar produkt med hög halt av fasta ämnen, vari det uppslammade karbonatet inkluderar minst 80 vikt-% av partiklarna mindre än Z pm E.S.D, och vari den resulterande produkten har en vithet av åtminstone 94 %. Det är ytterligare ett ändamål hos upp- finningen att åstadkomma en process som möjliggör nyttiggörandot utan motsatta effekter på de efterföljande avvattningsoperationer- na, vilka bedömas såsom önskvärda för att producera en produkt med en kommersiellt fördelaktig form. p I överensstämmelse med föreliggande uppfinning åstadkommas de ovannämnda ändamålen och även andra med en metod i överensstäm- melse med vilken naturlig kalcitmalm till en början grovmales för att framställa en produkt, vari icke mer än 5 vikt-% av partik- larna är större än 0,043 mm (+325 mesh) och icke mer än 35 vikt-% av partiklarna är mindre än Z um E.S.D. Denna grovmalda produkt utsättas sedan som en vattenhaltig uppslamning inkluderande mindre än 40 % och företrädesvis mindre än 30 % fasta ämnen för en skum- flotatíon, vilka separerar med skummet de relativt grova färg- kropparna som frigjorts vid den första malningen. Den renade und- re fraktionen avvattnas sedan till åtminstone 60 % och företrädes- vis över 65 % viktprocent av fasta ämnen och vâtmales, företrä- desvis i en sandkvarn för att uppnå en utgående produkt, vari at- minstone 80 vikt-% av den erhållna partikelformen har en E.S.D. av mindre än 2 pm, varvid produkten vidare kännetecknas av en vithet av åtminstone 94 på G.E.-skalan och en friktion av mindre än 35 mg mätt med Valley Abrasion Test (utförd under användning av procedur 65 föreskriven av Institute of Paper Chemistry).

Avvattningen kan åstadkommas med konventionella anordningar som är i och för sig kända, inkluderande användningen av roterande vakuumfilter och de välkända Bird eller liknande centrifuger, »z- .--..-«» q.-\-.- a - ' a. .gg . 10 15 zu -- 40 I 7900191-3 Föredragna sammansättningar för användning som samlare i skumïlotationon omfattar saltderivat av 1-hydroxietyl-2-a1kylimído- azolincr, varvid sadana föreningar användas i blandning med neut- rala (dvs icke polära eller icke joniska) alifatíska kolväten, i vilka senare material antagos fungera som samlarreagens. Speciellt då dessa föredragna sammansättningar salunda användes i en skum- flotation har det befunnits att produkterna har vithet som mätt enligt ovannämnda G.E.-skalan är åtminstone 95 %.

Synpunkter gt flotatíonsmedlen som är beskrivna ovan er-I hålles i ovannämnda amerikanska patent nr 3 990 966. Föredragna utgangsmaterial i föreliggande uppfinning är 1-hydroxietyl-2-alkyl- imidoazoliner, vari alkyldelen är alkyldelen hos en fettsyra med en kolkedja som har en längd av mellan 10 och 20 kolatomer. De utgångsmaterial, som vi har funnit ge speciellt goda resultat är alkylimidazolinei, i vilka alkyldelen är alkyldelen hos oljesyra eller tallolja. Dessa föreningar är kommersiellt tillgängliga under sina varumärken Monazoline O resp. Monazolin T (Mona industries Inc. Paterson, N.J.). Föreningarna är lätt överförbara till salter genom tillsats av den lämpliga syran i nödvändig mängd. Monazolín O acetat som refereras till i följande exempel är sålunda ett acetat av 1-hydroxietyl-2-oleyimidazolin till vilken vi refererat ovan.

Vi har sålunda upptäckt att salterna och särskilt acetaterna av ovannämnda föreningar, när de användas i kombination med neut- 10-20 vid avlägsnande av olös- rala alifatiska kolväteföreningar med en kolkedjelängd av kolatomer, är anmärkningsvärt effektiva liga mineralföroreningar från naturliga kalcitmalmer.

Det neutrala kolvätet kan vara en blandning av föreningar med en korrekt kedjelängd, varvid de korosen eller brännolja. Vi föredrar att använda ett höggradígt raffinerat material, vilket väsentligen liknar kerosen, men har í huvudsak alla aromatiska eller cykliska föreningar avlägsnade D En förening av denna typ, är exempelvis tillgäng- vanligaste och billigaste är på kemiskt sätt. lig under namnet 2251 olja (Penreco Division of Pennzoil Co., Butler, PA). effektivitet och laga gifrighet.

Andra mindre föredragna samlarreagens är användbara för Dessa material är fördelaktiga beroende pd deras skumflotation för föreliggande process inkluderar xantater såsom kalium-etyl-xantat (Dow C-2), med typiska koncentratíoner av 0,045 kg/ton fasta ämnen; amíner och deras saltderivat är också välkända såsom användbara katjoniska samlare. Olika kolväteninklu- 10 15 20 25 35 40 '1900191-3 derande kerosen,bränsleolja, mineralolja eller mineraloljefrak- tioner, tillsatta som flotationssamlarreagens kan också vara nn- vändbara. Pa liknande sätt kan skumbíldare såsom tallolja, kresol- syra, polypropenglykoleter eller andra välkända medel av denna typ användas. 7 Den produkt som erhålles genom utövande uppfinning har befunnits vara speciellt väl lämpad för pappers- beläggning. I sådana sammanhang har produkten en avsevärt mindre skadlig effekt på bläckabsorptíon än utfällda karbonater; och pro- dukten har vidare en mindre skadlig effekt på glansen hos belagda papper än konventionella malda karbonat.

För att demonstrera effektiviteten hos föreliggande upp- finning kommer nedan ett par exempel att beskrivas.

Exempel 1 I _ I dessa exempel användes prov från olika kalcitfyndigheter, vilka prov hade en hög kalciumhalt och inkluderade som föroreningar (bland andra element) fin kvarts, sand,-glimmer, och mängder av av föreliggande fina pyriter.

I föreliggande exempel utsattes ett prov av naturlig kalcit erhállen från Phillipshurg, Quebec, och med en konstitution i överensstämmelse med föregående stycke för en preliminär krossning med en press och därefter ytterligare en krossning med hjälp av en konkross. Provet vätmaldes sedan med hjälp av en kulkvarn med 65 % fasta ämnen för att åstadkomma en partikelform-sådan att ZS vikt-% av partiklarna var mindre än 2 pm i storlek och inte mer än Z vikt-% var större än 0,045 mm (325 mesh). Dispex N40 (varu- beteckning från Alleid Colloids, Great Britain för-en natriumpoly- akrylatkomposition) användes under kulkvarnsmalningen som ett dis- pergerande medel med en koncentration av 4,08 kg/ton fasta ämnen, för att underlätta malningen.

Vitheten hos malmen vid detta stadium mättes till 93,6 % på G.E.-skalan. I föreliggande beskrivning erhålles vithetsvärdena enlighet med standardspecifikationen som är fastställda av TAPPI enligt normen T-646m-54. I ' ' gíemnel 2 _ Materialet från exempel 1,vilket nu var i uppslammad form (05 % fasta ämnen),utspäddes till 25 % fasta ämnen och utsattes sedan för en skumflotation under användning av en kombination av Koroson (0,068 kg/ton) och ett xnntat (Dos Z-3 med en koncentra- tion av 0,045 kg/ton) som samlare. Tallolja (0,045 kg/ton) och 10 20 b) Un 40 7900191-3 Aerofroth 77 (0,073 kg/ton) användes som skumbildare. (Aerofroth är en vurubeteckning för American Cyanumid för högrd alkoholkompo- sitioner med rak kedja. Ph-värdet under flotationsbehandlingen var ungefär 9,5. Den resulterande renade produkten visade en G.E.-vit- het av 91,5 %. icke nyttiggjort material som använts son íngângsmaterial i exempel T finmaldes genom vâtmalning vid 70 % fasta ämnen i en sandkvarn under användning av Ottawa sand som malmedium. En ytter- ligare tillsats av 4,08 kg/ton av Díspex användes för att under- lätta malningen. (Dispex med denna koncentration användes i de följande exemplen då sænmmlning åstadkoms). Malníngen fortsatte till en punkt sådan att 96 vikt-% av partiklarna hade en E.S.D. mindre än 2 pm. Vitheten hos materialet beräknades och befanns ha sjunkit från 93,6 som noterades i exempel 1 till 93,2.

Det floterade karbonatmaterialet från exempel 2 flockades med 5,17 kg/ton av kalciumklorid och fíltrerades till 70 % fasta ämnen, och utsattes sedan för finmalning genom våtmalning av den tidigare grovmalda produkten med Ottawa sand, såsom i exempel 3.

Denna finmalning utfördes vid 70 % fasta ämnen och under en tids- period som var tillräcklig för rahmera partikelformen så att 95 % av partiklarna hade en ekvivalent sfärisk diameter (E.S.D.l av mindre än Z pm. Den floterade sandmalda produkten befanns ha en G.E.-vithet av 95,8 %.

Vid jämförelse av vitheten som erhölls i exempel 3 med den som erhölls i exmepel 4 dvs 93,2 kontra 95,8 framgår det att en skillnad hade ástadkommits, vilken är jämförelsevis stor. Av samma betydelse är det faktum som noteras i exempel 3 att vitheten som visades där hade verkligen sjunkit till följd av den finare mal- ningsoperationen. Det antages att detta sista resultat kan för- klaras genom antagandet att de relativt grova färgkropparna som frigjorts vid det första malningssteget har en begränsad effekt pd vithetsmätningen när de är åtskilt fördelade i materialet.

Efter ytterligare malning till en mycket fin fördelning är färg- kropparna emellertid mera jämnt fördelade, med en resulterande oproportionerlig effekt på vitheten.

Under användning av processen enligt vnnfle, U.S. patent No. 3,604,634 (exempel 33, reduceras purtikelstorleken så att den blir intressant för föreliggande uppfinning; vitheten hos det 10 15 20 25 30 b! 'Jl 40 v9oøá91-3 ursprungliga materialet (exempel 1) synes emellertid sjunka frun 93,6 till 93,2 som ett resultat av finmalning. Å andra sidan flotation av materialet enligt exempel 1, sasom i exempel 2, ger endast en mindre förbättring i vithet (av 0,9 enheter). Enligt uppfinningen resulterar emellertid helt ovän- tat den speciella kombinationen och sekvensen av flotation och finmulning som användes i en produkt med de önskade egenskaperna (såsom i Windle), och med en vithetsökning som översteg den som erhölls vid tekniken i exempel 2 och 3.

Det är sålunda tydligt att en synergistisk fenomen sker vid föreliggande uppfinning. I synnerhet om vi betraktar vithetsök- ningen som uppkommer från finmalning att vara X enheter (där X kan vara positivt eller negativt), och det som uppkommer från flota- tion att vara Y enheter och vithetsökningen som erhålles av före- liggande uppfinning att vara Z enheter; då är det tydligt att Z är större än summan av X och Y.

Den första grovmalningsoperationen som utfördes i överens- stämmelse med föreliggande uppfinning kan utföras med olika kända sätt, exempelvis med hjälp vâtkul-eller genom våtautogenmalning eller torrmalning. Det fina malningssteget utföres företrädes- vis (såsom i exempel 4) med sandmalning, dvs genom malning med ett partikelformat malmaterial bestående av partiklar som vanligen har en storlek inom omrâdet från omkring 150 pm till 6,4 mm i dia- meter och företrädesvis frân ca 500 pm till ca 2 mm. Detaljer av sandmalningsoperationen, inkluderande hänvisning till lämpligt ma- terial för användning vid sandmalning kan erhållas i amerikanska patentskriften 3 604 634 av William Níndle; och de malníngsbe- tingelser som framhållas i nämnda patent kan betraktas som det företrädesvis använda arbetssättet med avseende på föreliggande uppfinning. Finmalningssteget har till syfte att ge en utgående produkt, vari åtminstone 80 vikt-% av de erhâlhra partiklarna har en E.S.D. av mindre än 2 pm, varvid produkten vidare kännetecknas av en vithet av atminstone 94 % och företrädesvis mümt 95 % på G.E.-skalan. fßšgmpel 5 l detta exempel användes ett prov av en grov (+ 100 mesh dvs större än 0,147 mm) kalcitmalm från en Maryland fyndighet.

Provet maldos i_en kulkvarn under användning av 4,08 kg/ton av Díspex vid 65 % fasta wmæn för att ge 2 % större än 0,043 mm (535 mesh) och 17 % mindre än 2 pm E.S.D. (allt i vikt-$). Vid 10 15 T u i." 30 40 7900191-3 detta stadium var vitheten 90,1 i. När produkten var sandmald (med tillsats av 4,08 kg/ton Dispex) sjönk vitheten till 88,7 %.

När de omalda mateiralet var floterat med 25 l fasta ämnen under användning av 0,45 kg/ton Armeen C ökade vitheten till 94,4 l ("Armeen C" är ett varumärke för Armak Co. för ett monoamín). Den floterade produkten avvattnades sedan,flockades (flockades med 3,2 kg/ton CaCl, och filtrerades), och sandmaldes vid 70 % fasta ämnen med 4,08 kg/ton Dispex. Vitheten ökade till 95,8 %.

I båda ovanstaende fall inkluderade sandmalda produkten 90 vikt-% mindre än Z pm E.S.D. Vithetsskíllnaden var 7,1 enheter.

.Fšflflllïâ i I detta exempel utnyttjades ett prov av en kalcitmalm fran en Marylandfyndíghet, vilket prov från början var torrmald och klassificerad för att ge en produkt vari 1 vikt-% av partiklarna var större än 0,043 mm (325 mesh) och 15 vikt-% var mindre än Z pm, varvid provet hade en startvithet av 92,6 %. Detta prov uppslam- mades till 67 % fasta ämnen och sandmaldes till 90 % mindre än 2 pm under användning av 4,08 kg/ton Dispex. Vitheten till följd därav sjönk till 90,5 %. ' _ Samma torrmalda material utspäddes till 25 % fasta ämnen och floterades under användning av 0,45 kg/ton av Armac C och 4,08 kg/ton Dispex som flotationsreagens (pH = 9). Den floterade vit- heten befanns vara 93,6 %. ("Armac C" är ett varumärke för Armac Company för acetater av l~alkylamíner).

Den floterade produkten från ovanstående förfarande avvatt- nades under användning av 3,2 kg/ton CaCl¿ och sandmaldes till 90 z mindre än 2 pm vid 67% fasta ämnen under användning av 4,08 kg/ton Dispex. Den slutliga vitheten var 94,0 %. Vithetsskíllnaden mellan de floterade och icke floterade sandmalda produkterna var '3,5 enheter.

Eïgmpel 7 Ett ytterligare prov av en kalcitmalm från Marylandfyndig- heten torrmaldes och klassificerades för att ge ett ingående ma- terial vari Z vikt-2 av partiklarna var större än 0,043 mm (325 meshl och lä vikt-% var mindre än Z pm. Vitheten hos detta inmatade ma- terial var frun början bestämt till 90,7 %. Provet sundmaldes un- der användning av 4,08 kg!ton Dispex till 90 1 mindre än 2 pm, varefter vitheten befanns ha sjunkit till 90,3 %. Det bör noteras att i samband med detta exempel och föregående exanml 6 att vissa fördelar tillkom beroende på torrmalningsproceduren, vilken pro- 10 15 20 25 30 35 40 '7900191-3 10 duccrar det ingående materialet- Särskilt användes inga disper- geringsmedel i dessa tidigare malningssteg, vilka dispergerings- medel skulle på annat sätt kunna motverka den senare användning av flockningsmedel.

När det inmatade material som användes i detta exempel ut- späddes till 25 % fasta ämnen och floterades under användning av 5,4 kg/ton Kerosen och 0,9 kg/ton Duomac T (varumärke hos Armac Co. för N-talg~trimetylendiaminacetat) som samlare; och 0,09 kg/ton Igepal CO710, varumärke för GAF Corporation för nonyl- fenoxípoly(etylenoxi)-etanol, och 0,045 kg/ton Triton CF10 (varu- märke för Rohm & Haas för alkyllarylpolyeter) som skumbildare - vid ett pfl-värde av 8-9, varvid vitheten hade förbättrats till 92,2 %.

I detta exempel avvattnades flotationsprodukten i ett Buchner filter utan användning av CaCl2 som flockningsmedel och sandmaldes sedan (mod 4,08 kg/ton Dispex) till 90 % mindre än,2 pm. Den slut- liga vitheten befanns vara 95,2 %. I Av ovanstående framgår det att skillnaden i vithet mellan de floterade och icke floterade sandmalda produkterna var 4,9 en- heter.

Exempel 8 _ Detta exempel var samma som exempel 7 ovan utom att flota- tionen,avvattningen och malningsstegen i detta fall utfördes i en stor pilotskala. Avvattniugen utfördes sålunda i en Bird centri- fug i stället för i en laboratoriefilter: Det inmatade materialet var av den allmänna typ som beskrives i samband med de två före- gående exemplen och inkluderade 15 vikt-% av partiklar mindre än Z pm. Flotationsreagenserna som användes var följande Duomac T Igepal CO710 Triton CF10 Kerosen 0,45 kg/ton 0,11 kg/ton 0,068 kg/ton 5,4 kg/ton vitheten som bestämdes för det ursprungliga inmatade mate- rialet var 90,4 %; vitheten av sandmalda produkten var 90,5 %; vitheten hos den floterade produkten var 93,5 %; och den hos det floterade, avvattnade, och sandmalda produkten var 90,2 %. I alla tillfällen är behandlingssekvenserna som beskrivs i före- gaende exempel. Det bör speciellt noteras att vithetsskillnaden mellan de floterade och icke floterade sandmalda produkterna var 5,7 enheter. 10 15 20 25 7900191-3 11 Exempel 9 ' _ I detta exempel behandlades en Maryland-kalcitmalm liknande den som användes i exempel 5-7. Sådan malm har befunnits innehalla följande föroreningarš ortoklas Ckalíumfeltspat), kvarts, tremolit, flogopitglímmer och pyrit varvid den totala mängden av dessa föro- reningar i allmänhet ligger mellan 1,5 och 5 vikt-% av kalcítmalmen.

Prov av föregående malm torrmaldes och klassificerades för att ge ett ingâende)vari 0,5 vikt-% av partiklarna war större än 0,043 mm (+325 mesh) och 22 vikt-% av mindre än 2 pm. Dessa prov uppslammades till 25 % fasta ämnen floterades under användning av olika kombinationer av flotationsreagens, inkluderande det ti- digare diskuterade 1-hydroxietyl-Z-alkylimidazolinsalter i kombi- nation med neutrala alífatiska kolväten. I en typisk procedur tillsattes samlingsreagenset (och även så lämplig skumbildare) till uppslamningen vid starten av flotationsprocessen. Ungefär li tredjedel av samlingsreagenset tillsattes vid starten av flo- teringen och återstående två tredjedelar tillsattes i stigande grad, exempelvis med en typisk 45 minuters flotatíon 0,9 kg/ton av samlingsreagenset vid starten av flotationen med 0,5-1,0 kg/ton i stigande grad vid 5-10 minuters interva11er._ De floterade produkterna avvattnades under användning av 3,2 kg/ton CaCl2 och sandmaldes sedan till mindre än,2 pm vid 70 % fasta ämnen under användning av 4,08 kg/ton Dispex, varefter vitheten bestämdes. Floterade vitheter (före sandmalningen) mättes också; och syraolösligheten bestämdes för prov både som ingående och efter flotationen. Resultatet som erhålls genom dessa proce- durer framgàr av tabell 1 nedan.

UKNUQUW O CHHONNCQR .xx HNHUUN h. CMHONNCOTM a. ,.-w.« 12 7900191-3 m o.ß@ m.@@ ~ w.m@ m.@@ N .«.m@ ~.mm »@:»fi> =mfi«E@q~w . . W _ _ mm *Q H Üß mm W Qw øß w @~>@:m=°fip@poHm v , w .S6 2.0 .Så E á äá m6 . uwïwn? pe wflmšoä W . _ @.m@ m.m@ ¶m.«@ ¶ m.m@ w.m@ N.~@ ~@=~H> wmfiwpofim cwmohmz mfiflo FmNN :øwofioz cwmopæm :wwowwu Gmmoæmz Éoïwš wow .WN m.N .ïm .ÜN _ m . N _. mä Que mcmwmuhmwcfidäw . H . X . --- --- _ »U =o~@~@ m«o.@ --- W --- @_wU copflgß m«O.= ñ=o~\m¥U ...i 15. oÉou HåøwH moi. E... 1:.. oKQu ÉmøwH 36 mon :uo onfiåflnsfixm v . ¥¥<@z ¥$ m5 aïo me o m5 m6 m6 :oo mcuwæopmwzfidäw . _ omJ moš så Äá. W wmå _ NR.. umflmoäo m; owcvmmcH mßma m.m@ ~.m@ @.o@ W m.0@ W ß.O@ ~@;~fi> Qqcøwwøfi N M , Q m w m N f m .Hc .Sam _ _ F Hfi@QflH 15 20 40 7900191-3 13 Emedan de material som floterades i detta exempel har rela- tivt fin partíkelstorlek och innehålla en sådan variation av mi- neralföroreningar, vilka lyckligtvis alla svarar pa katjonisk flotation, är valet av en lämplig katjonisk samlare svår. Meka- nismen av vidhäftningen av samlaren vid míneralföroreníngen är genom elektrostatisk attraktion av katjoniska polära gruppen av samlaren till den negativt laddade ytan hos míneralet. Detta är en jämförelsevis svag mekanism jämfört med adsorptions- eller kemisorptionsmekanismen vilken äger rum vid flotation av exempel- vis sulfider med xantater.

Det är därför väsentligt att använda en kollektor med en starkt laddad kotjonísk polär grupp för att tillförsäkra en maxi- mal attraktion vid mineralet. I detta fall skulle täckningen av mineralet med kollektorn blir nästan omöjlig vid måttliga samlar- koncentrationer på grund av repulsionsenergin mellan närliggan- de laddade joniska polärgrupper hos samlaren. Det antages att funktionen hos neutrala kolväten är att minska denna repulsions- energi och tillåta bildningen av en lämplig beläggning av samla- ren för att tillåta vidhäftning av bubblor varefter flotation kan äga rum. _ _ Det framgår av tabell 1 att om man betraktar karbonaterna att ju lägre den syraolösliga halten av materialet är efter flo- tationen desto högre är sandmalda vitheten hos den slutliga upp- slamningen. Vitheterna hos de slutliga produkterna synas i alla tillfällen vara väl över 95 %; och det kan exempelvis noteras att då det inmatade materialet har en relativt låg föroreningsgrad, vilket mätes såsom syraolösligt, så erhålles extremt höga vit- heter. Vid proven 5 och 6, vilka innehöll 2,03 resp. 1,36 vikt-% av syraolösligt var vitheterna hos den slutliga produkten 96,3 och 97,0.

I tabell 1 har proven 1 och 4 blivit använda som referenser för att illustrera överlägsenheten hos imídazolin/kolväte kombi- nationen över en Duomac T/skumbíldare/kerosen system. Det fram- går att vid användning av antingen låg eller hög vithet hos det ingående materialet ger ímidazolin systemet högre floterad vithet lägre nivå för syraolöslíga återstoder och högre sundmalen vit- het. Dessutom uppnås ett högre utbyte, inga separata skumbildar- föreningar erfordras och en dosering av kerosen eller andra neut- rala kolväten reduceras.

I överensstämmelse med uppfinningen tillsättas de ovannämnda 10 15 20 PJ Uï 7900191-3 14 ímidazolin salterna till uppslamningen av malm i de föredragna koncentrationerna av från 0,45-2,27 kg/ton av kalcitmalm i kombi- nation med tillsats av det neutrala kolvätet i koncentration av från 1,4-6,8 kg/ton malm.

Exemgel 10 Enligt detta exempel behandlades en ytterligare Maryland- kalcitmalm liknande de som behandlades i exemplen 5,6,7 och 9.

Nämnda malm torrmaldes sålunda från början och klassificerades för att ge ett ingående material vari 99 vikt-% av partiklarna voro mindre än 0,043 mm (-325 mesh), 25 vikt-% var mindre Z pm E.S.D. (ekvivalent åfärisk diameter). Ingåendet hade en initial vithet av 92,4 % och inkluderade 3,0 % av syraolösliga material.

När en del av detta ingående uppslammades till 67 % fasta ämnen och sandmaldes till 90-92 % mindre än 2 pm sjönk vitheten till 91,9 %.

Samma torrmalda material utspäddes till 25 % fasta ämnen och floterades under användning av olika kombinationer av samla- re och samlingsreagens. Samlaren och skumbíldaren (eventuellt) tillsattes till uppslamningen i en enda dosering vid starten av flotationsprocessen. Samlingsreagenset,dâ ett sådant användes, tillsattes i form av ca en tredjedel av den totala mängden vid starten av floteringen och återstoden två tredjedelar i 0,23 kg/ton i växande mängd under S-10 minuters intervall, varvid den totala tiden för flotationen för alla proven är ungefär 45 minuter.

De floterade produkterna av föregående procedurer avvatt- nades och sandmaldes sedan, genom procedurer som är beskrivna i exempel 9. Ploterade vitheter (före sandmalningen) mättes_syra- olösligheten och Elotationsutbytet bestämdes; och vitheten hos de floterade proven efter sandmalningen (genom procedurerna enligt exempel 9) uppmättes. Resultaten som erhölls genom dessa procedu- rer framgår av tabell 2 nedan: 7900191-3 15 mm @_.@ c.m@ øw <.G ~.«@ ow V m@.o @.~@ G0 V @.~ nnwwwmm» .m.u w@=»@> w w cmfimæwnmw wpznpsmcofipæpofim nmhøuofim -www ....-«.,.--_-_.-.."- mhño ~m- ouwfinwm =0~\wx ß.~ pmpouæ O :«flo~m:Q@ cou\mx m.o mfifio .www oumucwm cou\mx wc.w o cfifiøwmcßå =o~\wÅ m.Q pmpwum O cfiHcN~2=x« :øu\wx m.o o cfiflonmcâfi cou\wx m.o .m.w «@ß~fi> wmnmwoflm :ou\wx cøvcmfifimnnmwmmcflpwwou suo Qwfifimxflfimmmcoflumpofiw Hfiwßmß 10 15 7900191-3 16 Det framgår twfligtav'umell 2 att procedurerna hos föreliggan- _de uppfinning resulterar i en.produkt vilken vid alla tillfällen hade en vithet av åtminstone 95 %. De samlade data illustrerar vidare de överlägsna resultaten som erhölls genom användning av imidazolinsaltderivat (vis-a-vis imidazolin); och i synnerhet illustrera dessa dataden slående vithetsförbättringen som erhölls genom att kombinera användningen av sådana saltderívat med de ti- digare specificerade neutrala alifatiska kolvätena. Det bör även framhållas att man likaså får en slående reduktion av syraolösligt uppnått genom utövande av föreliggande uppfinning.

Under det att föreliggande uppfinning har särskilt framhâllits under beskrivning av speciella utföríngsformer bör det vara under- förstått att föreliggande beskrivning kan tillåta otaliga varia- tioner som framgar för fackmannen, vilka variationer är inneboende inom ramen av föreliggande beskrivning. Uppfinníngen bör förstås i dess bredaste 'aspekt och begränsas endast av den ram som upp- bygges av kraven och uppfinníngstanken bakom_desamma.

Claims (13)

7900191-3 IT Patentkrav

1. Förfarande för bearbetning av naturlig kalcitmalm för att uppnå fínfördelade kalciumkarbonatpartíklar med nycket höga vithetsegenskaper, k ä n n e t e c k n a t därav, att de natur- liga kalcitmalmerna grovmales för att framställa en grovmald pro- dukt, som överföres till en vattenhaltig uppslamning med mindre än 40 % fasta ämnen, vilken utsattes för skumflotation, varigenom missfärgande föroreningar separeras med skummet och underfrak- tionen från flotationen avvattnas till åtminstone 60 vikt-% fasta ämnen varefter den avvattnade produkten våtmales för att ge en utgående produkt som har en vithet av minst 94 % på G.E.-skalan och i vilken åtminstone 80 vikt-% av de erhållna partiklarna har en ekvivalent sfärisk diameter (E.S.D.) av mindre än 2 u.

2. Förfarande enligt krav 1, k äin n e t e c k n a t därav, att grovmalningen utföres Så att mindre än 5 vikt-% av de erhållna partiklarna är större än 0,043 mm (+325 mesh) och mindre än 35 % är mindre än 2 pm E.S.D: * _

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t därav, att våtmalningen utgöres en sandmalning.

4. : Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att skumflotationsprodukten avvattnas till över 65 % fasta ämnen.

5. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k nda t därav, att grovmalningen utgöres av torrmalning. g

6. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att den utgående produkten har en vithet av åtminstone 95'% på G.E.-skalan.

7. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att den grovmalda produkten utsättes för skumflotation som en vattenhaltig uppslamning som innehåller mindre än 30 % fasta ämnen.

8. Förfarande enligt krav 1 eller 7, k ä n n e t e c k - n a t därav, att flotationen utföres under användning av ett salt- derivat av en 1-hydroxíetyl-2-alkyl-imidazolin, vari alkyldelen av ímidazolínen utgöres av alkyhkflen av en fettsyra med från 10 till 20 kolatomer i kolkedjan som flotationsmedel, och att flota- tionsmedlet användes i förening med ett samlarreagens omfattande ett eller flera neutrala alifatíska kolväten med kolkedja om~ fattande från 10 till 20 kolatomer.

9. Förfarande enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t därav, att saltet användes i koncentrationer av från ca 0,45 till 2,25 kg/ton av kalcitmalmen och kolvätet i koncentrationer av från '7900191-3 a 1% ca 1,35 till 6,75 kg/ton malm. ,

10. Förfarande enligt krav 8 eller 9, k ä n n e t e c k - n a t därav, att saltet utgöres av ett acetat.

11. ll. Förfarande enligt krav 8 eller 9, k ä n n e t e c k - n a t därav, att kolvätet utgöres av kerosen.

12. Förfarande enligt krav 11, k ä nun e t e c k n a t därav, att kerosenet är renat genom separation av aromatiska och cyklíska föreningar. I

13. Förfarande enligt någct av kraven'8-10, k ä n n e - t e c k n a t därav, att alkyldelen i alkylimídamflinen utgöres- av alkyldelen i oljesyra eller tallolja. 7906191 '-5- Sammandrag Uppfínningen omfattar ett förfarande för bearbetning av na- turlig kalcitmalm för att erhålla finfördelade kalciumkarbonat- partiklar med mycket hög vithet. Kalcitmalmen grovmales först för att framställa en produkt som till mindre än 5 vikt-% är större än 0,043 mm (+325 mesh) och mindre än SS vikt-% är mindre än 2 pm räknat som gkvívalent sfärisk diameter (E.S.D.). Denna grov- malda produkt utsättes sedan, som en vattenuppslamning innehållande mindre än 40 % och företrädesvis mindre än 30 % fasta ämnen (vikt-% för en skumflotation, varvid skummet separerar de relativt grova färgkropparna, som frigjorts vid den första malníngen. Föredragna kompositioner för användning i skumflotationen omfattar saltderi- vat av 1-hydroxietyl-2-alkylímidazoliner, varvid dessa föreningar användes i blandning med ett neutralt alifatiskt kolväte. Den re- nade underfraktíoen från flotationssteget avvattnas till minst 60 % fasta ämnen (vikt-%) och vátmales, exempelvis í en sandkvarn, för att få ett utgående, som har minst 80 vikt-% mindre än 2 pm E.S.D. och som uppvisar en vithet av minst 94 % på G.E.-skalan.