SE454275B - Amfoter n-substituerad 2-aminoetylfosfat och anvendning av denna vid skumflotation - Google Patents

Description

454 275 X är -C- , X' är -0- Y är en alkylenoxigrupp härledd frán en alkylenoxid med 2-4 kolatomer Y är -CH2-CH-CH2 H M är en envärd katjon eller väte m, n och s är 0 eller 1, p och q är 1-3 och t är ett tal från 0 till 5, varvid gäller att då t och s är 0 så är n 0. Företrädesvis är p 2 eller 3.

Föreningarna enligt uppfinningen kan lätt framställas från kommersiellt tillgängliga utgàngsprodukter med kända processteg.

Gruppen Rl kan vara härledd från en alfaolefin med 8-20 kolatomer eller en karbonsyra eller en hydroxylförening.

Exempel pà lämpliga hydroxylföreningar resp. karbonsyror är Ziegler-, Oxo- och fettalkoholer såsom butanol, iso-butanol, sekundär n-butanol, n-hexanol, sekundära hexanoler, iso-hexanoler, 2-etylhexanol, n-oktanol, laurylalkohol, myristylalkohol, cetylalkohol, stearylalkohol och oleylalkohol och deras motsvarande karbonsyror.

Förutom alifatiska alkoholer och karbonsyror kan även cykloalifatiska alkoholer och aromatiska hydroxyl- eller karboxylföreningar användas som utgàngsprodukt. Lämpliga cykloalifatiska alkoholer är cyklohexanol och alkyl- substituerade cykloalkoholer. Bland lämpliga aromatiska hydroxyl- eller karboxylföreningar kan framför allt nämnas syntetiskt framställda mono-, di- och trialkylsubstituerade fenoler, såsom oktylfenol, nonylfenol, dodecylfenol, dibutylfenol och tributylfenol.

*Grupperna Y och Y'kan pà konventionellt sätt införas genom att reagera lämplig utgàngsförening med alkylenoxid resp. epiklorhydrin. Gruppen N-CPHZP kan införas genom att som reaktander använda etylendíamin, dietylentríamin, trietylentetramin och nmtsvarande propylenaminer och alkyl- 3 454 275 substituerade derivat därav. Alternativt kan akrylonitril - anlagras och sedan hydreras.

Föreningar enligt uppfinningen har visat allmänt goda egenskaper som samlare vid flotation av mineral av oxid- eller salttyp, såsom apatit och de kan med fördel användas vid anrikning av järnmineral fràn fosforhaltiga malmer i kombination med en primär amin som silikatsamlare.

Figur 1 visar ett flödesschema över en sådan skumflotationsprocess. I steg I mals järnmalmen tillsammans med vatten, natriumhydroxid och natriumsilikat till en partikelstorlek lämplig för skumflotation. Uppslamningen av malen malm överförs därefter till steg II, där malmen förbehandlas med stärkelse och pH-värdet justeras med natriumhydroxid, varvid järnmineralen flockas och sjunker.

Det kvarvarande slammet suges av. Malmen konditioneras därefter under åtskilliga minuter i steg III under tillsats av stärkelse samt av ytterligare natriumhydroxid för justering av pH-värdet, varefter i steg IV den primära aminen och den amfotära samlaren tillsättes tillsammans med ytter- ligare natriumhydroxid för justering av pH-värdet. Det hela konditioneras ytterligare under några minuter. I steg IV underkastas uppslamningen råflotation. Gàngarten som ansamlas vid ytan avlägsnas som skumprodukt 1 och vid botten uttages järnmineralkoncentratet, som överförs till steg VI för konditionering efter ytterligare tillsats av primär amin samt av natriumhydroxid för pH-justering. Efter konditionering under flera minuter utföres en andra skumflotation, varvid en skumprodukt 2 avsepareras och ett järnmineralkoncentrat utvinnes.

En typ av föreningar som omfattas av uppfinningen och som är lätta att framställa kan sammanfattas med den allmänna formeln ä* iz is RlC-N(CpI-I2p)q N C2H4OPO3 M2 II 454 275 *1 där RI och M har den i formeln I angivna betydelsen, medan R2 och R3 betecknar väte eller en alkylgrupp om 1-4 kolatomer och p är 2 eller 3 och q är 1-3.

Föreningar med goda flotationsegenskaper kan lätt erhållas med alfa-olefiner som startföreningar. Sådana föreningar kan sammanfattas med formeln *fz f: - C H OPO M R CH CHCH2(NCpH2p)q N 2 4 3 2 III l 2 OH där Rl, R2, R3 och M har den i formeln I angivna betydelsen, p betecknar ett tal 2 eller 3 och q är ett tal l-3.

En annan föredragen grupp av föreningar är de som man kan erhålla med användning av bl a en hydroxylförening och epiklorhydrin. Dessa föreningar kan sammanfattas med formeln llz ïs RIO-Yt-CH2?HCH2(NCpH2p)q N C2H4OP03 M2 IV OH där R1, Y, R2, R3, M och t har den i formeln I angivna betydelsen och p är ett tal 2 eller 3 och q är l-3.

Ytterligare en lämplig grupp av föreningar enligt uppfinningen är de med formeln R 12 IIIB Rl(NC H N C H OPO M _ V p 2p)q 2 4 3 2 där RI, R2, R3 och M har den i formeln I angivna betydelsen och p betecknar talet 2 eller 3 och q är l-3.

Ytterligare en grupp av föreningar som uppvisar goda flotationsegenskaper och som lätt kan framställas är den med formeln CH"CH I n / 2 2\ Rl Xm Xn Yt Ys N\\ //N C2H4OP03 M2 VI CH CH 2 2 fx 454 275 I ' . där R1, X, X , Y, Y., M, m, n, t och s har den i formeln I angivna betydelsen. Exempel pà specifika föreningar vilka är lämpliga att använda vid skumflotation är följande: O H H ClSHBl~C-NCH2CH2NCH2CH20PO3 2Na H l -CH2?HCH2NCH2CH2NCH2CHZOPO3 OH c H 2' 2Na* 9 19 H I 2- (2-etylhexyl-O-CH2?HCH2)2 N CH2CH2NCH2CH2OPO3 2Na OH + fi. \\ E!! 19 ;-O-C2H4O-CH2?HCH2 N CH u::; OH 2- + CH2 N CH CH OPO 2Na 2 2 2 3 H I -CH2$HCH2(NCH OH l ' 2- + cl6H33-ø 2cn2)2 A cH2cn2oPo3 2Na CH5'CH2\ f» 2- C12H25 -_ (C2H40)2 CH2?HCH2 N\ N CHZCHZOPO3 2Na OH CH2 CH2 + O CH CH [| / 2 2\ -C-ï~CH CH//N CHZCHZOPO3 2 2 2- + Cl7H33 2Na Den amfotära föreningens flotationsegenskaper kan ytterligare förbättras genom att flotationen utförs i närvaro av en hydrofob sekundärsamlare, företrädesvis i.form av en polär, vattenolöslig, hydrofob substans med affinitet till mineralpartiklarna belagda med den amfotära föreningen. Den amfotära föreningen tillsättes vanligen i en mängd av 454 275 10-1000, företrädesvis 50-500 g per ton malm och den polära, vattenolösliga substansen i en mängd av 0-1000, företrädesvis 5-750 g per ton. I det fall att den amfotära föreningen användes i kombination med den hydrofoba substansen, kan förhållandet mellan dem variera inom mycket vida gränser, men vanligtvis är det mellan 1:20 och 20:1, företrädesvis 1:5 och 5:1. Den vattenolösliga hydrofoba substansen, som enligt uppfinningen kan betecknas som en sekundärsamlare, utgöres företrädesvis av en polär substans. Om så önskas, kan även en konventionell emulgator löst i ett kolväte tillsättas för att erhålla en stabil emulsion i vatten och en god fördelning.

Emulgatorn kan vara en nonjonisk ytaktiv förening, som - i det fall den är vattenolöslig - måste inkluderas i den polära substansen. Lämpliga polära föreningar är vattenolösliga tválar såsom kalktvàlar;-vattenolösliga ytaktiva alkylenoxid- addukter; organiska fosfatföreningar, såsom tributylfosfat, tri(2-etylhexyl)fosfat; och estrar av karbonsyror, såsom tributylestrar och tri(2-etylhexyl)estrar av NTA samt diooktyl- ftalat.

I skumflotatinnsförfarandet enligt uppfinningen kan den amfotära samlaren med fördel användas i kombination med tryckare. Lämpliga tryckare är hydrofila polysackarider som är substituerade med anjoniska grupper. Polysackarider med en relativt låg viskositet är föredragna. Den molekulära substi- tutionen kan variera inom vida gränser men ligger normalt inom intervallet från 1 anjonisk substituent per poly- sackaridmolekyl till 1 substituent per anhydroglukosenhet.

Exempel på lämpliga polysackarider är karboximetylcellulosa, sulfometylcellulosa, gum arabicum, karayagummi, dragant, ghattigummi, alginater och stärkelse såsom majsstärkelse och anjoniska stärkelsederivat såsom karboximetylstärkelse och stärkelsefosfat.

Vid skumflotation enligt föreliggande förfarande kan pH-reglerare tillsättas liksom tryckande och aktiverande medel på känt sätt. I de flesta flotationsmetoder är pH-värdet viktigt för att erhålla en god separation.

Flotationsförfarandet enligt uppfinningen är också beroende av pH-värdet. Detta ger förbättrade möjligheter att optimera 454 275 separationen av olika mineraler genom val av ett lämpligt pH-värde. Således varierar karaktären hos den amfotâra föreningen avsevärt med pH-värdet. Vid ett pH-värde under 6 är den huvudsakligen katjonisk, medan den huvudsakligen är anjonisk vid pH-värden över 10 och zwitterjonisk vid ett pH-värde mellan 6 och 10. Vid separationen av malm som innehåller apatit och silikat eller apatit och kalcit erhåller man en utmärkt, selektiv anrikning, om flotations- förfarandet utföres vid ett pH-värde från ca 8 till ca 11. Om så erfordras, kan även konventionella skumbildande och aktiverande medel tillsättas. Några generella regler kan inte uppsättas, eftersom varje malm slutligen mäste behandlas i enlighet med dess kemiska och fysikaliska sammansättning.

Medlet och förfarandet enligt uppfinningen illustreras ytterligare av följande exempel.

Exemgel A SW? I? Amiden CISH3lC-N-CH2CH2NCH2CH20H producerades genom att reagera 272 g (1 mol) av C H C~OCH H 15 31 3 | med 104 g (1 mol) aminoetyletanolamin HZNCHZCHZNCHZCHZOH. Den frigjorda metanolen föràngades i slutet av reaktionen. Efter reaktionen titrerades reaktionsblandningen med basiskt kväve.

Utbytet av amidföreningen var ca 93%.

Amiden reagerades sedan i en mängd av 72 g (0.2 mol) med 35 g polyfosforsyra vid 85°C under två timmar.

Titreringen av den anjoniska gruppen som innehöll ytaktiv förening bekräftade bildningen av "f *l “E Cl5H3lC-N-CH2CH2NCH2CH2OP(OH)2. Det totala utbytet var ca 69% och den erhållna reaktionsprodukten var en högviskös massa, som var löslig i vatten efter neutralisering.

Exemgel B Epoxiden 2~etylhexyl-OCH2QdçH2 O reagerades i en mängd av 104 g (0.48 mol) med aminoetyl- etanolamin i en mängd av 25 g (0.24 mol) under två timmar vid å u.. 454 275 70°C under bildning av den tertiära aminen: ä* (2-etylhexyl-0CH2ïHCH2)2NCH2CH2NCH2CH20H OH Amineringsgraden bestämdes genom titrering av tertiärt käve och konstaterades vara ca 91%. 50 g (0.093 mol) tertiär amin reagerades sedan med 26 g polyfosforsyra vid 70°C under två timmar.

Titrering av den anjoniska gruppen som innehöll den ytaktiva föreningen bekräftade bildningen av föreningen: É 2 (2-etylhexyl-OCH2?HCH2)ZNCHZCHZNCHZCHZOE(OH)2 OH 0 Den erhållna produkten var en högviskös massa löslig i vatten .efter neutralisering.

Exemgel C Skumflotation utfördes i enlighet med flödesschemat i figur 1. En järnmalm, som innehöll Fe 34%, Si 23,9% och P 0.044%, företrädesvis närvarande som hematit 49%, silicat (kvarts) 51% och apatit 0,24%, krossades till partiklar mindre än 1,7 nmx i diameter och homogeniserades. Från det homogeniserade materialet togs portioner om 600 g ut. Por- tionerna maldes ytterligare i en laboratoriestángkvarn under 30 minuter tillsammans med 400 ml vatten, 0,40 g natrium- hydroxid och 0,27 g vattenglas (38 viktprocent natrium- silikat, viktförhàllande SiO2/Na02 = 3.22, 41.0°Bê).

Partikelfördelningen var sådan, att 97% passerade genom en sikt med maskvidden 32 um.

Från varje portion av det malda materialet framställdes en vattenhaltig mineralpulp med volymen 8 l. Temperatur och pH justerades till ca 20°C resp. 10,5. Förhydrolyserad majs- stärkelse i en mängd av 0,0675 g tillsattes och det hela konditionerades med en paddelomrörare under 2 minuter.

Den konditionerade pulpen tilläts sjunka under 3 minuter och slammet sögs av. Den avslammade pulpen uppdelades i fyra fraktioner och varje fraktion överfördes till en flotations- cell och utspäddes med vatten till en volym av 0,5 1.

»Q 454 275 pH-värdet justerades till 10,5 med natriumhydroxid, varpà .följde tillsats av 0,0675 g av förhydrolyserad majsstärkelse.

Efter konditionering i 2 minuter och en slutlig pH-justering till 11 tillsattes den anjoniska samlaren och den primära aminsamlaren. Mängden primär amin var 0,0067 g och mängden anjonisk samlare anges i tabell 1. Efter en ytterligare konditionering i 2 ndnuter utfördes en ráflotation, varvid erhölls en skumprodukt l och ett bottenkoncentrat innehållande järnmineral. pH-värdet justerades igen till ll med natriumhydroxid, 0,006? g primär amin tillsattes till bottenkoncentratet och det hela konditionerades i 2 minuter, varpå ytterligare en skumflotation utfördes, varvid skumprodukten 2 och ett järnmineralkoncentrat erhölls. De använda primära aminerna och föreningarna som innehåller anjoniska grupper samt de erhållna resultaten framgår av tabell 1. " Exempel D Rena mineraler bestående av fluorapatit, kalcit, scheelit, magnesit, kvarts, olivin respektive fluorit underkastades flotation. Först maldes mineralerna och vàtsiktades, varvid fraktionen +250-400 um uttogs för flotationsförsök. Praktionen överfördes i en mängd av 0.2 ml till ett provrör med diametern 15 mm och längden 120 mm. 10 ml av en vattenlösning med det pH och den koncentration av aktuellt samlare enligt tabell 2-4 tillsattes, varefter mineralen konditionerades under 5 minuter under omrörning.

Efter konditionering avsögs lösningen och vatten med ett tryck av 6 atö och luft tillfördes via en lans. När vattnets tryck reducerade, frigjordes luften och en skumflotation ägde rum. Flotatmängden bedömdes visuellt. Resultaten framgår av nedanstående tabell 3-4. m.ov vNo.o N.m m.Hß ß.mo w.ßm N »Nam Hm°.° «.N ~.Næ >.N@ «.«« H w.HN w«°.o @.m N.«N Q.@@ m.>N NNo»»=cz wmcwñmcowu |~»øNN øønwwwcfi >~ N pflmm «»N~= w»>n»m »Hmm «»N«> .uz m=N=Nwu~@N«m N N foflww mm N Nwmswxm umnucwucoxflmumcwëcumn W N^=o.m|o|N=uNmu =o NN°.° =.NN w«o.° Nmz|m.Nmu.o|.NN|NH=°H|Nu. NN zNmuN=uzN.N=u=uN=uo|H>xw;H>»w|N. N = NN°.° °.NN @«°.° Nmz|N.N=u.o»_NN|>N=°H|wu. ON N.=o.NoN=oNmuzN=uN=uzuHN=mHmu N o = =o N N N HN|NN oN|w HNQH NN=.o N.NN m«o.° mzn _ mu.o|_ = U. 1 cwm=H »ucuz 5 , 7 i N »då i N GL L_:m flmñ æux«> Hmflumumš _ Afi |EmHm>< Emflm mflcmmmcw wumflëmmcwšm umëflnm cou\m wnmflëmm xmflcoficä amma :Q nw H uqmm 454 275 30 mz oou Nam 2 Nmomummoommmßfiu :U .m mz oouwmm z wfimmmño .m :u o a.. J.. ÛHPCOVA mo Nmz ~omo«=~m z wmflumzwmumuwmu fimmmfiu zu .m Nwz ~o@o«m%uwz «:~uz ~_>H:æu. m u .Q Nmz momo«:~umz«m~u=z|w mmmßflu o .M N M v N W N N N mom az omo = umz = oz _ mumu muo|fl>x@:H>n»w|~. .~ N M « ~ \«=~u/ mm »H mz omo : u|z,/q N \z|w| m U = v .H Wmáfläflw BWWB N QQNGGB Q Q 1 1 Q mm Q =m>mmQ Q Q 1 1 Q Q Q mmmwcmmz Q Q Qm mm mm Q Q mmm~>m mm Q 1 1 mm mm mm »mumm mm mm 1 1 mm mm mm mmmwwzum QQm mm 1 1 QQm mm mm ummosmm 1 Q mm 1 1 mm mm mm »meomon I Q Q mm mm mm mm Q umumwm mm mm QQm QQm mm QQm mm mmmmmmmoømm .m .<.um=om .m .m .m .m .m »mmm mmmmÃmuwcmmE umuwuømmæ m mmmmma Q mm 1 1 QQm mm mm =m>mmo Q Q 1 1 Q Q mm mmmwcmmz Cm mm Q mm QQm QQm mm mm m»Hm>m vi mm mm 1 1 mm mm mm mmmmm n¿ mm Q 1 1 mm mm mm mmmwmmum QQm QQm 1 1 QQm QQm QQm mmuonmm 1» Q Q 1 1 mm mm mm mmeomon mw Q mm Qm Qm mm Qm mm mmummm mm mm QQm Qm QQm QQm mm mmmmmmmosmm um o wmmmfmmuwcmë »mmmuommm m mmmm

Claims (7)

13 454 275 P A T E N T K R A V

1. Amfotär förening kännetecknad av att den har den all- männa formeln RI- m-Xn-Yt-Ys~( -CpH2p)q' - 2 4OPO3 2 där Rl är en kolvätegrupp innehållande 5-24 kolatomer, R2 och R3 oberoende av varandra är väte, en kolvätegrupp innehållande 1-4 kolatomer eller gruppen R1-Xm-Xå-Yt-Yš eller alternativt betecknar hela gruppen R CH “CH fz I3 _ / 2 2\ -N-(CpH2p)q-N-, ringen -N\ /N- CH2 CH2 X är -fi- , X' är -0- Y är en alkylenoxigrupp härledd från en alkylenoxid med 2-4 kolatomer Y' är -CH2-?H-CH2 OH M är en envärd katjon eller väte m, n och s är 0 eller 1, p och q är 1-3 och t är ett tal från O till 5, varvid gäller att då t och s är 0 så är n 0.

2. Amfotär förening enligt krav 1 kännetecknat därav att p är 2 eller 3.

3. Amfotär förening enligt något av kraven 1 eller 2, kännetecknad därav att den har den allmänna formeln c n opo M, II 454 275 Vi där Rl och M har den i formeln I angivna betydelsen, medan R2 och R3 betecknar väte eller en alkylgrupp om 1-4 kolatomer och p är 2 eller 3 och g är l-3.

4. Amfotär förening enligt något av kraven l eller 2, kännetecknad därav, att den har den allmänna formeln Fz Fa RlCH2$HCH2(NCPH2p)q N C2H4OPO3 M2 III OH där Rl, R2, R3 och M har den i formeln I angivna betydelsen, p betecknar ett tal 2 eller 3 och q är ett tal 1-3.

5. Amfotär förening enligt något av kraven 1 eller 2, kännetecknad därav att den har den allmänna formeln h i: RlO-Yt-CH2?HCH2(NCpH2p)q N C2H40PO3 M2 IV OH där RI, Y, R2, R3 och M har den i formeln I angivna betydelsen och p är ett tal 2 eller 3 och q är 1-3.

6. Amfotär förening enligt något av kraven 1 eller 2, kännetecknad därav, att den har den allmänna formeln CH"CH |' | / 2 2\ R1 Xm Xn Yt Ys N\ /N C2H4OPO3 M2 VI CH2 CH2 där R , X, XI, Y, Y', m, n, t, s och M har den i formeln I l angivna betydelsen.

7. Användning av en amfotär förening med den allmänna formlen ï2 ïß R1-Xm-Xà~Yt-Yš-(N~CpH2p)q'N-C2H4OPO3 M2 IE» 454 275 där R1 är en kolvätegrupp innehållande 5-24 kolatomer, RQ och _ R3 oberoende av varandra är väte, en kolvâtegrupp innehållande l-4 kolatomer eller gruppen RI-Xm-Xå-Yt-Yš eller alternativt betecknar hela gruppen äïz h i /CH2-CH2\ -N- (CpI-Izp) q-N-, ringen -N\ /N- CHå'CH2 X är -g- , X' är -0- 0 Y är en alkylenoxigrupp härledd från en alkylenoxid med 2-4 kolatomer Y' är -CH2-fä-CH2 OH M är en envärd katjon eller väte m, n och s är 0 eller 1, p och q är 1-3 och t är ett tal fràn O till 5, varvid gäller att då t och s är 0 så är n 0, som samlare vid skumflotation.