EP0219057A2 - Verwendung von Gemischen enthaltend nichtionische Tenside als Hilfsmittel für die Flotation von nichtsulfidischen Erzen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to the use of alkyl glycosides alone or of mixtures of alkyl glycosides and anionic, cationic or ampholytic non-thio-surfactants known per se as collectors for flotation processes as auxiliaries for the flotation of non-sulfidic ores.
- non-thio-surfactants in connection with the adjectives "anionic”, “cationic” and ampholytic "is used here and below in the same sense in which the term” non-thio ionizable surfactants "in Jan Leja: Surface Chemistry of Froth Flotation, Plenum Press, New York and London, 1982, pages 205 to 212.
- non-thio-surfactants excludes surfactants which do not contain sulfur atoms which are not bound to oxygen the term “non-thio collector” is used.
- Flotation is a generally used sorting process for the processing of mineral raw materials, in which the valuable minerals are separated from the worthless ones.
- Non-sulfidic minerals are, for example, apatite, fluorite, scheelite and other salt-like minerals, cassiterite and other metal oxides, for example oxides of titanium and zirconium, as well as certain silicates and aluminosilicates.
- the ore is pre-shredded and dry, but preferably wet ground, and suspended in the water.
- the non-sulfidic ores normally become collectors, often in connection with foaming agents and possibly other auxiliary reagents zien such as regulators, pushers (deactivators) and / or stimulants (activators) added to support the separation of the valuable minerals from the undesirable gangue components of the ore in the subsequent flotation.
- auxiliary reagents zien such as regulators, pushers (deactivators) and / or stimulants (activators) added to support the separation of the valuable minerals from the undesirable gangue components of the ore in the subsequent flotation.
- These reagents are usually allowed to act on the finely ground ore for a certain time (conditioning) before air is blown into the suspension (floatation) in order to produce a foam on its surface.
- the collector ensures that the surface of the minerals is rendered hydrophobic, so that these minerals adhere to the gas bubbles formed during the aeration.
- the mineral components are made hydrophobic selectively in such a way that the components of the ore which are undesirable do not adhere to the gas bubbles.
- the mineral-containing foam is stripped off and processed.
- the aim of flotation is to extract the mineral of value from the ores in the highest possible yield, while at the same time maintaining the best possible enrichment.
- anionic and cationic non-thio-surfactants are used as collectors.
- Known anionic non-thio collectors are, for example, saturated and unsaturated fatty acids, in particular tall oil fatty acids and oleic acid, alkyl sulfates, in particular alkyl sulfates, alkylarylsulfonates, alkylsulfosuccinates, alkylsulfosuccinamates and acyllactylates derived from fatty alcohols or fatty alcohol mixtures.
- cationic non-thio collectors are, for example, primary aliphatic amines, in particular the fatty amines derived from the fatty acids of vegetable and animal fats and oils, as well as certain alkyl-substituted and hydroxyalkyl-substituted alkylenediamines and the water-soluble acid addition salts of these amines.
- nonionic surfactants are hardly used as collectors in flotation.
- combinations of ionic and nonionic surfactants are also occasionally described as collectors.
- the cationic, anionic and ampholytic non-thio collectors used for the flotation of non-sulfidic ores in many cases do not lead to a satisfactory application of the valuable minerals with economically justifiable collector quantities.
- the object of the present invention was therefore to find improved collectors in the sense of a more economical design of the flotation processes, with which greater yields of valuable minerals can be achieved either with constant collector quantities or constant value mineral yields with reduced collector quantities.
- the present invention was also based on the object of improving non-thio collectors (primary collectors) known for the flotation of non-sulfidic ores by suitable additives (co-collectors) in such a way that, while the selectivity of the collectors remained practically constant, the output of valuable minerals in the flotation process was significant is increased, this effect also being able to be used in such a way that (in comparison with the collector quantities of the prior art) reduced quantities of collector and co-collector yields of constant minerals are obtained.
- alkyl and / or alkenyl glycosides are very effective collectors for the flotation of non-sulfidic ores. Furthermore, it has been found that alkyl and / or alkenyl glycosides can be used very successfully as additives for anionic, cationic or ampholytic non-thio-surfactants, which are known as collectors for the flotation of non-sulfidic ores, in the sense of co-collectors .
- the invention therefore relates to the use of alkyl and / or alkenyl glycosides as collectors in the flotation of non-sulfidic ores.
- alkyl or alkenyl radicals of the glycosides to be used according to the invention can be straight-chain or branched, have 2 to 18 carbon atoms and optionally have a hydroxyl group and / or an ether bridge instead of a -CH2 group.
- Alkyl and / or alkenyl mo are suitable for the use according to the invention noglycosides and / or polyglycosides with 2 to 4 glycoside residues are considered, alkyl and alkenyl glycosides with 1 to 3 glycoside residues being preferred.
- alkyl and alkenyl glycosides to be used according to the invention represent a known class of substances; they can be produced using common methods of organic synthesis.
- the alkyl and alkenyl glycosides are expediently prepared by reacting glucose or oligosaccharides with corresponding alcohols having 2 to 18 carbon atoms.
- Suitable alcohols for the production of the glycosides to be used according to the invention are, for example, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol and 1,3-propylene glycol.
- glycosides of the fatty alcohols with 6 to 18 carbon atoms in the essentially unbranched carbon chain such as n-hexanol, n-octanol, n-decanol, n-dodecanol, n-tetradecanol, n-hexadecanol and n-octadecanol, and unsaturated fatty alcohols which up to can have three double bonds in the molecule, for example n-octadecenol (oleyl alcohol). These alcohols can be used to prepare the glycosides to be used according to the invention used individually or in a mixture.
- Alcohol mixtures are used in particular in the production of alkyl and alkenyl glycosides from fatty alcohols which are obtained via the catalytic hydrogenation of methyl esters of naturally occurring fatty acids.
- Alkyl glycosides in which the alkyl radical contain an ether bridge instead of a -CH2 group can be obtained, for example, by terminating a hydroxyalkyl glycoside under known conditions with an alkylene oxide having 2 to 18 carbon atoms, for example with ethylene oxide, propylene oxide or a dodecane epoxide - or internal epoxy groups.
- alkylene oxide having 2 to 18 carbon atoms for example with ethylene oxide, propylene oxide or a dodecane epoxide - or internal epoxy groups.
- ether glycols such as, for example, ethylene glycol monododecyl ether or propylene glycol monodecyl ether.
- both alkyl and / or alkenyl monoglycosides in which a cyclic sugar residue is attached to the alcohol are suitable, as well as corresponding oligomers with 2 to 8 glycosidically attached glucose or maltose residues.
- Alkyl and alkenyl glycosides with 1 to 3 glycoside residues are preferably used.
- the number of sugar residues is a statistical mean, which is the basis for the distribution that usually occurs with these products.
- Alkyl and / or alkenyl glycosides based on C12 to C14 fatty alcohols and 1 to 2 glycoside residues can be particularly suitable.
- alkyl and / or alkenyl glycosides are used as component a) in a mixture with other surfactants, anionic, cationic and ampholytic non-thio-surfactants are known as component b), which are known per se as collectors for the flotation of non-sulfidic ores are.
- anionic non-thio-surfactants are selected in particular from those consisting of fatty acids, alkyl sulfates, alkyl sulfosuccinates, alkyl sulfosuccinamates, alkyl benzene sulfonates, alkyl sulfonates, petroleum sulfonates and acyl lactylates, organic phosphonates, alkyl phosphates, alkyl ether phosphates and hydroxamates.
- Suitable fatty acids are in particular the straight-chain fatty acids with 12 to 18 carbon atoms, in particular those with 16 to 18 carbon atoms, obtained from vegetable or animal fats and oils, for example by fat splitting and optionally fractionation and / or separation by the crosslinking process. Oleic acid and tall oil fatty acid are of particular importance here.
- Suitable alkyl sulfates are the sulfuric acid semi-esters of fatty alcohols with 8 to 22 carbon atoms, preferably of fatty alcohols with 12 to 18 carbon atoms, which can be straight-chain or branched.
- the fatty alcohol component of the sulfuric acid half-esters can consist of straight-chain and branched, saturated and unsaturated compounds of this category with 8 to 22 carbon atoms, for example n-octa nol, n-decanol, n-dodecanol, n-tetradecanol, n-hexadecanol, n-octadecanol, n-eicosanol, n-docosanol, n-hexadecanol, isotridecanol, isooctadecanol and n-octadecenol.
- the fatty alcohols mentioned can individually form the basis of the sulfuric acid semiesters.
- products based on fatty alcohol mixtures are used as component b), these fatty alcohol mixtures being derived from the fatty acid component of fats and oils of animal or vegetable origin.
- such fatty alcohol mixtures can be obtained from the native fats and oils, inter alia via the transesterification of the triglycerides with methanol and subsequent catalytic hydrogenation of the fatty acid methyl esters.
- Both the fatty alcohol mixtures obtained in the production process and suitable fractions with a limited chain length spectrum can serve as the basis for the production of the sulfuric acid semiesters.
- synthetically obtained fatty alcohol mixtures for example the well-known Ziegler and oxo fatty alcohols, are also suitable as starting materials for the production of the sulfuric acid semiesters.
- Suitable alkyl sulfosuccinates are sulfosuccinic acid semiesters of fatty alcohols having 8 to 22 carbon atoms, preferably fatty alcohols having 12 to 18 carbon atoms. These alkyl sulfosuccinates can be obtained, for example, by reacting appropriate fatty alcohols or fatty alcohol mixtures with maleic anhydride and subsequent addition of alkali metal sulfite or alkali metal bisulfite.
- the information on the fatty alcohol component of the sulfuric acid semiesters applies analogously.
- the alkyl sulfosuccinamates considered as possible component b) correspond to the formula I.
- R is an alkyl or alkenyl radical having 8 to 22 carbon atoms, preferably having 12 to 18 carbon atoms
- R ' is hydrogen or an alkyl radical having 1 to 3 carbon atoms
- M+ is a hydrogen ion, an alkali metal cation, or an ammonium ion, preferably a sodium or Represent ammonium ion.
- the alkylsulfosuccinamates of the formula I are known substances which are obtained, for example, by reacting corresponding primary or secondary amines with maleic anhydride, followed by addition of alkali metal sulfite or alkali metal bisulfite.
- Primary amines suitable for the preparation of the alkylsulfosuccinamates are, for example, n-octylamine, n-decylamine, n-dodecylamine, n-tetradecylamine, n-hexadecylamine, n-octadecylamine, n-eicosylamine, n-docosylamine, n-hexadecenylamine and n-octadecenylamine.
- the amines mentioned can individually form the basis of the alkylsulfosuccinamates.
- amine mixtures are used to prepare the alkylsulfosuccinamates, the alkyl radicals of which are derived from the fatty acid component of fats and oils of animal or vegetable origin.
- such amine mixtures can be obtained from the fatty acids of the native fats and oils obtained by fat cleavage via the associated nitriles by reduction with sodium hydroxide and alcohols or by catalytic hydrogenation.
- Particularly suitable secondary amines for the preparation of the alkylsulfosuccinamates of the formula I are the N-methyl and N-ethyl derivatives of the above-mentioned primary amines.
- Alkylbenzenesulfonates suitable for use as component b) correspond to formula II, R - C6H4 - SO3M (II) in which R is a straight-chain or branched alkyl radical having 4 to 16, preferably 8 to 12 carbon atoms and M is an alkali metal cation or an ammonium ion, preferably a sodium ion.
- Alkyl sulfonates which are suitable for use as component b) correspond to the formula III, R - SO3M (III) in which R represents a straight-chain or branched alkyl radical, in particular having 8 to 22 carbon atoms, preferably 12 to 18 carbon atoms, and M represents an alkali metal cation or an ammonium ion, preferably a sodium ion.
- the petroleum sulfonates suitable for use as component b) were obtained from lubricating oil fractions, generally by sulfonation with sulfur trioxide or oleum.
- Compounds in which the hydrocarbon radicals predominantly have chain lengths in the range from 8 to 22 carbon atoms are particularly suitable here.
- the acyl lactylates also considered as possible component b) correspond to the formula IV, R - - O - - COOX (IV) in which R is an aliphatic, cycloaliphatic or alicyclic radical having 7 to 23 carbon atoms and X is a salt-forming cation.
- R is preferably an aliphatic, linear or branched hydrocarbon radical which can be saturated, mono- or polyunsaturated and optionally substituted by hydroxyl groups.
- the use of the acyl lactylates of the formula III as collectors in the flotation of non-sulfidic ores is described in German patent application P 32 38 060.7 (DE-OS 32 38 060).
- Suitable organic phosphonates are water-soluble salts of organic phosphonic acids, for example salts of styrene phosphonic acid.
- the alkyl phosphates and alkyl ether phosphates considered as possible component b) correspond to the formulas V and VI, in which R represents an alkyl or alkenyl radical having 8 to 22 carbon atoms and M represents a hydrogen ion, an alkali metal cation or an ammonium ion, preferably a sodium or ammonium ion.
- R represents an alkyl or alkenyl radical having 8 to 22 carbon atoms
- M represents a hydrogen ion, an alkali metal cation or an ammonium ion, preferably a sodium or ammonium ion.
- the indices m, n and o are zero in the case of alkyl phosphates, and in the case of alkyl ether phosphates they are integers from 2 to 15.
- the compounds of the formulas V and VI are known substances which can be obtained by customary methods of organic synthesis.
- Suitable starting materials for the preparation of the alkyl phosphates are the straight-chain or branched alcohols having 8 to 22 carbon atoms described above in connection with the alkyl sulfates or sulfuric acid semiesters.
- Alkyl phosphates in which the radical R has 10 to 16 carbon atoms are particularly preferred.
- Addition products of 2 to 15 moles of ethylene oxide arrive as the starting material for the production of the alkyl ether phosphates the above-mentioned alcohols with 8 to 22 carbon atoms, which in turn can be obtained by known methods of organic synthesis.
- the mono- and dialkyl phosphates defined above can each be used individually as component b) in the sense of the invention. However, preference is given to using mixtures of mono- and dialkylphosphates which are obtained in the industrial production of such compounds. The same applies analogously to the alkyl ether phosphates defined by the formulas V and VI.
- the hydroxamates which are furthermore possible as component b) correspond to the formula VII, R - - NH - OM (VII) in which R is an alkyl radical having 3 to 17 carbon atoms and M is an alkali metal cation, preferably a potassium ion.
- the compounds of formula VII belong to a known class of substances; they can be prepared by known methods of organic synthesis, for example by reacting hydroxylamine with fatty acid methyl esters. A suitable production process is described in "Reagents in the minerals industry", published by The Institution of Mining and Metallurgy, London, 1984, pages 161-168. This article by DW Fuerstenau and Pradip also contains an overview of the known use of hydroxamates as collectors.
- cationic non-thio-surfactants are to be used as component b), primary aliphatic amines and alkylene diamines substituted with ⁇ -branched alkyl radicals or hydroxyalkyl-substituted alkylene diamines and water-soluble acid addition salts of these amines are particularly suitable.
- Particularly suitable primary aliphatic amines are the fatty amines with 8 to 22 carbon atoms derived from the fatty acids of the native fats and oils, which have already been described above in connection with the alkylsulfosuccinamates which are also suitable as component b).
- mixtures of fatty amines are generally used, for example tallow amines or hydrotalgamines, as are obtainable from the tallow fatty acids or the hydrogenated tallow fatty acids via the corresponding nitriles and their hydrogenation.
- the preparation of these compounds and their use in flotation is described in the DDR-PS 64 275.
- the preparation of the compounds of formula V and their use in flotation is described in DE-OS 25 47 987.
- the aforementioned amine compounds can be used as such or in the form of their water-soluble salts. If appropriate, the salts are obtained by neutralization, which can be carried out both with equimolar amounts and with an excess or an excess of acid. Suitable acids are, for example, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, acetic acid and formic acid.
- ampholytic non-thio-surfactants used according to the invention as component b) are compounds which contain at least one anion-active and one cation-active group in the molecule, the anion-active groups preferably consisting of sulfonic acid or carboxyl groups and the cation-active groups Groups of amino groups, preferably secondary or tertiary amino groups.
- Particularly suitable ampholytic surfactants are sarcosides, taurides, N-substituted aminopropionic acid and N- (1,2-dicarboxyethyl) -N-alkylsulfosuccinamates.
- the sarcosides suitable for use as component b) correspond to the formula X, in which R is an alkyl radical having 7 to 21 carbon atoms, preferably 11 to 17 carbon atoms.
- R is an alkyl radical having 7 to 21 carbon atoms, preferably 11 to 17 carbon atoms.
- These sarcosides are known compounds which can be prepared by known processes. With regard to their use in flotation, reference is made to H. Schubert, Processing Solid Mineral Raw Materials. 2. Aufl., Leipzig 1977, pp. 310-311, and the literature references cited therein.
- the taurides suitable for use as component b) correspond to the formula XI, in which R is an alkyl radical having 7 to 21 carbon atoms, preferably 11 to 17 carbon atoms. These taurides are known compounds that can be obtained by known methods. The use of taurids in flotation is known, see H. Schubert, loc. cit.
- N-substituted aminopropionic acids which are suitable for use as component b) correspond to the formula XII, R - (NH - CH2 - CH2) n - H2 - CH2CH2 - COO ⁇ (XII) in which n can be zero or a number from 1 to 4, while R denotes an alkyl or acyl radical having 8 to 22 carbon atoms, preferably 12 to 18 carbon atoms.
- the N-substituted aminopropionic acids mentioned are likewise known compounds which can be prepared in a known manner. With regard to their use as collectors in flotation, reference is made to H. Schubart, loc. cit. and on int. J. Min. Proc. 9 (1982), pp. 353-384, in particular p. 380.
- N- (1,2-dicarboxyethyl) -N-alkylsulfosuccinamates suitable for use as component b) in the collector mixtures according to the invention correspond to the formula XIII, in which R is an alkyl radical having 8 to 22 carbon atoms, preferably 12 to 18 carbon atoms, and M is a hydrogen ion, an alkali metal cation or an ammonium ion, preferably a sodium ion.
- the N- (1,2-dicarboxyethyl) -N-alkylsulfosucinamates mentioned are known compounds which can be prepared by known methods. The use of these compounds as collectors in flotation is also known, see H. Schubert, loc. cit.
- the weight ratio of components a): b) is in the range from 1:19 to 3: 1, preferably in the range from 1: 4 to 1: 1.
- collectors and collector mixtures to be used according to the invention depend in each case on the type of ores to be floated and on their content of valuable minerals. As a result, the amounts required can vary within wide limits.
- the collectors and collector mixtures according to the invention are used in amounts of 20 to 2000 g per ton of raw ore.
- the effectiveness of the collectors of the tendides and surfactant mixtures to be used according to the invention is practically not adversely affected by the hardness formers of the water used to produce the sludge.
- Alkyl and / or alkenyl glycosides and their mixtures with known anionic, cationic and / or ampholytic non-thio collectors are used in the known flotation processes for non-sulfidic ores instead of the known collectors.
- the customary reagents such as foaming agents, regulators, activators, deactivators, etc. are also added to the aqueous slurries of the ground ores.
- the flotation is carried out under the conditions of the methods of the prior art.
- the collectors and collector mixtures to be used according to the invention can be used, for example, in the flotation of apatite-schelite and tungsten ores, in the separation of fluorite from quartz, in the separation of quartz or alkali silicates from hematite, magnetite and chromite by inverse flotation, in the separation of cassiterite from quartz and silicates, in the separation of oxides of iron and titanium from quartz for cleaning glass sands.
- the flotation task had the following grain size distribution: 30% ⁇ 25 ⁇ m 45% 25-100 ⁇ m 24% 100-200 ⁇ m
- Hexadecyl monoglucoside referred to as collector B in the table below
- - Monoglucoside based on technical lauryl alcohol (0-3% C10; 48-58% C12; 19-24% C14; 9-12% C16; 10-13% C18; acid number 0; hydroxyl number 265-275; saponification number 1.2 ; Iodine number 0.5) (collector C) used.
- the flotation experiments were carried out in a modified Hallimond tube (microflotation cell) according to B. Dobias, Colloid & Polymer Sci. 259 (1981), pp. 775-776, at 23 ° C. The individual tests were carried out with 2 g ore each. Distilled water was used to prepare the slurry. So much collector mixture was added to the sludge that there was a total collector quantity of 500 g / t. The conditioning time was 15 minutes each. During the flotation, a flow of air was passed through the slurry at a flow rate of 4 ml / min. The flotation time was 2 minutes in all experiments.
- the flotation task had the following grain size distribution: 25% ⁇ 25 ⁇ m 43% 25-100 ⁇ m 29% 100-200 ⁇ m
- collector D All of the collector mixtures used contained, as component b) to be used according to the invention, technical oleic acid (saturated: (1% C12; 3% C14; 0.5% C15; 5% C16; double unsaturated: 10% C18; triple unsaturated: 0.5% C12; acid number 199-204; saponification number 200-205; iodine number 86-96.
- technical oleic acid saturated: (1% C12; 3% C14; 0.5% C15; 5% C16; double unsaturated: 10% C18; triple unsaturated: 0.5% C12; acid number 199-204; saponification number 200-205; iodine number 86-96.
- this component is referred to as collector D.
- component a) to be used according to the invention - Hexadecyl monoglucoside (collector D; see examples 2-4) and - Monoglucoside based on technical lauryl alcohol (collector C; see examples 5 and 6) used.
- the flotation experiments are carried out in a modified Hallimond tube (microflotation cell) in the manner described for Examples 1 to 6.
- the ore to be floated consisted of a South African apatite, which contains the following minerals as the main component: 39% magnetite 11% carbonates 9% olivine 14% phlogopite 18% apatite
- the P2O5 content of the task is 6.4%.
- the flotation task had the following grain size distribution: 18% ⁇ 25 ⁇ m 34% 25-100 ⁇ m 43% 100-200 ⁇ m 5%> 200 ⁇ m
- the flotation experiments were carried out in a 1 l laboratory flotation cell at room temperature.
- the float was with a turbidity of 500 g ore / l, with tap water with a hardness of 16 ° dH.
- Magnetite was magnetically removed before the apatite flotation.
- a pH of 10 and with the addition of water glass in an amount of 1000 g / t as a pusher flotation is carried out in one step for four minutes.
- Column 2 of the table below shows the collector used and the dosage.
- Column 3 shows the amount used as a pusher Water glass recorded in column 4 the P2O5 application and in column 5 the P2O5 content.
- the flotation task consisted of a kaolinite ore with a clay content of 55% and feldspar as gait and had the following grain size distribution: 64% ⁇ 25 ⁇ m 22% 25-40 ⁇ m 14%> 40 ⁇ m
- the flotation experiments were carried out in a 1 l laboratory flotation cell at room temperature. Floating was carried out with a turbidity of 250 g / l tap water with a hardness of 16 dH. Aluminum sulfate with a dosage of 500 g / t was used as an activator. The pH of the slurry was adjusted to 3 with sulfuric acid. The conditioning time was 10 minutes. The float was 15 minutes at a speed of 1200 revolutions per minute. The collector was added to the slurry in four portions.
- the partial replacement of the conventional amine collector H by the glucosides to be used according to the invention with alkyl chains in the range C12-C16 accelerates the flotation, in particular in the first flotation stage, without significant loss of selectivity.
- Figure 2 shows that glucosides to be used according to the invention with alkyl chains in the range C10 in combination with conventional amine collectors improve both the application to clay substance and the enrichment, in particular in the first flotation stage.
- a low-value cassiterite ore was floated, which essentially contains granite, tourmaline and magnetite as gait.
- the SiO2 content of the task is approximately 1.0%.
- the flotation task had the following grain size distribution: 49.5% ⁇ 25 ⁇ m 43.8% 25-63 ⁇ m 6.7%> 63 ⁇ m
- the flotation experiments were carried out in a 1 l laboratory flotation cell at room temperature. Water glass with a dosage of 2000 g / t was used as the pusher, the pH of the slurry was adjusted to pH 5 with sulfuric acid before the addition. Was floated with a cloud density of 500 g ore per liter of tap water with a hardness of 16 dH. The flotation time of the pre-flotation was 4 minutes at a stirring speed of 1200 rpm.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft die Verwendung von Alkylglykosiden allein oder von Gemischen aus Alkylglykosiden und an sich als Sammler für Flotationsprozesse bekannten anionischen, kationischen oder ampholytischen Nichtthio-tensiden als Hilfsmittel für die Flotation von nichtsulfidischen Erzen. Die Bezeichnung "Nicht-thio-tenside" in Verbindung mit den Adjektiven "anionisch", "kationisch" und ampholytisch" wird hier und im Folgenden im gleichen Sinn gebracht, in dem der Begriff "non-thio ionizable surfactans" in Jan Leja: Surface Chemistry of Froth Flotation, Plenum Press, New York and London, 1982, Seiten 205 bis 212 gebraucht ist. Die Bezeichnung "Nicht-thio-tenside" schließt Tenside aus, die nicht an Sauerstoff gebundene Schwefelatome enthalten. Im gleichen Sinn wird im Folgenden auch der Begriff "Nicht-thio-sammler" verwendet.
- Die Flotation ist ein allgemein angewandtes Sortierverfahren für die Aufbereitung von mineralischen Rohstoffen, bei dem die wertvollen Mineralien von den wertlosen getrennt werden. Nichtsulfidische Mineralien sind beispielsweise Apatit, Fluorit, Scheelit und andere salzartige Mineralien, Cassiterit und andere Metalloxide, z.B. Oxide des Titans und Zirkons, sowie bestimmte Silikate und Alumosilikate. Zur Flotation wird das Erz vorzerkleinert und trocken, vorzugsweise aber naß vermahlen, und im Wasser suspendiert. Den nichtsulfidischen Erzen werden normalerweise Sammler, häufig in Verbindung mit Schäumern und gegebenenfalls weiteren Hilfsreagen zien wie Reglern, Drückern (Desaktivatoren) und/oder Belebern (Aktivatoren), zugesetzt, um die Abtrennung der Wertmineralien von den unerwünschten Gangartbestandteilen des Erzes bei der anschließenden Flotation zu unterstützen. Üblicherwiese läßt man diese Reagenzien eine gewisse Zeit auf das feingemahlene Erz einwirken (Konditionieren), bevor in die Suspension Luft eingeblasen wird (Flotieren), um an ihrer Oberfläche einen Schaum zu erzeugen. Dabei sorgt der Sammler für eine Hydrophobierung der Oberfläche der Mineralien, so daß ein Anhaften dieser Mineralien an den während der Belüftung gebildeten Gasblasen bewirkt wird. Die Hydrophobierung der Mineralbestandteile erfolgt selektiv in der Weise, daß die Bestandteile des Erzes, die unerwünscht sind, sich nicht an die Gasblasen heften. Der mineralhaltige Schaum wird abgestreift und weiterverarbeitet. Es ist das Ziel der Flotation, das Wertmineral der Erze in möglicht hoher Ausbeute zu gewinnen, dabei aber gleichzeitig eine möglichst gute Anreicherung zu erhalten.
- Bei den bekannten Flotationsprozessen für nichtsulfidische Erze werden anionische und kationische Nicht-thio-tenside als Sammler eingesetzt. Bekannte anionische Nicht-thio-Sammler sind beispielsweise gesättigte und ungesättigte Fettsäuren, insbesondere Tallölfettsäuren und Ölsäure, Alkylsulfate, insbesondere von Fettalkoholen oder Fettalkoholgemischen abgeleitete Alkylsulfate, Alkylarylsulfonate, Alkylsulfosuccinate, Alkylsulfosuccinamate und Acyllactylate. Bekannte kationische Nicht-thio-sammler sind beispielsweise primäre aliphatische Amine, insbesondere die von den Fettsäuren der pflanzlichen und tierischen Fette und Öle abstammenden Fettamine, sowie bestimmte alkylsubstituierte und hydroxyalkylsubstituierte Alkylendiamine und die wasserlöslichen Säureadditionssalze dieser Amine.
- Viele Sammler für nichtsulfidische Mineralien entwickeln wegen ihre Tensidcharakters selbst einen für die Flotation geeigneten Schaum. Es kann jedoch auch notwendig sein, durch spezielle Schäumer den Schaum zu entwickeln oder in geeigneter Weise zu modifizieren. Bekannte Schäumer für die Flotation sind Alkohole mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, Polypropylenglykole, Polyethylenglykol- oder Polypropylenglykolether, Terpenalkohole (Pine Oils) und Kresylsäuren. Soweit erforderlich, werden den zu flotierenden Suspensionen (Trüben) modifizierende Reagenzien zugegeben, beispielsweise Regler für den pH-Wert, Aktivatoren für das im Schaum zu gewinnende Mineral oder Desaktivatoren für die im Schaum unerwünschten Mineralien, und gegebenenfalls auch Dispergatoren.
- Im Unterschied zu anionischen und kationischen Tensiden werden nichtionische Tenside in der Flotation kaum als Sammler eingesetzt. A. Doren, D. Vargas und J. Goldfarb berichten in Trans. Inst. Met. Min. Sect. C., 84 (1975), S. 34-39 über Flotationsversuche an Quarz, Cassiterit und Chrysocolla, die mit einem Anlagerungsprodukt von 9 bis 10 Mol Ethylenoxid an Octylphenol als Sammler durchgeführt wurden. In der einschlägigen Literatur werden auch vereinzelt Kombinationen aus ionischen und nichtionischen Tensiden als Sammler beschrieben. So berichtet A. Doren, A. van Lierde und J.A. de Cuyper in Dev. Min. Proc. 2 (1979), S. 86-109 über Flotationsversuche, die an Cassiterit mit einer Kombination aus einem Anlagerungsprodukt von 9 bis 10 Mol Ethylenoxid an Octylphenol und einem Octadecylsulfosuccinat durchgeführt werden. V. M. Lovell beschreibt in A.M. Gaudin Memorial Volume, herausgegeben von M.C. Fuerstenau, AIME, New York 1976, Vol. I. S. 597-620 Flotationsversuche, die an Apatit mit einer Kombination aus Tallölfettsäure und Nonylphenyltetraglykolether durchgeführt wurden.
- Die für die Flotation von nichtsulfidischen Erzen eingesetzten kationischen, anionischen und ampholytischen Nicht-thio-sammler führen in vielen Fällen bei ökonomisch vertretbaren Sammlermengen zu keiner befriedigenden Ausbringung der Wertmineralien. Der vorliegenden Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, im Sinne einer wirtschaftlicheren Gestaltung der Flotationsprozesse, verbesserte Sammler aufzufinden, mit denen entweder bei gleichbleibenden Sammlermengen größere Ausbeuten an Wertmineralien, oder bei verminderten Sammlermengen gleichbleibende Wertmineralausbeuten erzielt werden.
- Der vorliegenden Erfindung lag ferner die Aufgabe zugrunde, für die Flotation von nichtsulfidischen Erzen bekannte Nicht-thio-sammler (Primärsammler) durch geeignete Zusätze (Co-Sammler) so zu verbesseren, daß bei praktisch gleichbleibender Selektivität der Sammler das Ausbringen an Wertmineralien im Flotationsprozess signifikant erhöht wird, wobei dieser Effekt auch so genutzt werden kann, daß bei (im Vergleich zu den Sammlermengen des Standes der Technik) verminderten Mengen an Sammler und Co-Sammler gleichbleibende Ausbeuten an Wertmineralien erhalten werden.
- Es wurde gefunden, daß Alkyl- und/oder Alkenylglycoside sehr wirkungsvolle Sammler für die Flotation von nichtsulfidischen Erzen darstellen. Weiterhin wurde gefunden, daß Alkyl- und/oder Alkenylglykoside sich mit sehr gutem Erfolg als Zusätze zu anionischen, kationischen oder ampholytischen Nicht-thio-tensiden, die als Sammler für die Flotation von nichtsulfidischen Erzen bekannt sind, im Sinne von Co-Sammlern verwenden lassen.
- Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung von Alkyl- und/oder Alkenylglykosiden als Sammler bei der Flotation von nichtsulfidischen Erzen.
- Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Gemischen aus
- a) mindestens einem Alkyl- und/oder Alkenylglykosid und
- b) mindestens einem anionischen, kationischen oder ampholytischen Nicht-thio-tensid
- Die Alkyl-oder Alkenylreste der erfindungsgemäß einzusetzenden Glykoside können geradkettig oder verzweigt sein, 2 bis 18 Kohlenstoffatome besitzen und gegebenenfalls eine Hydroxylgruppe und/oder anstelle einer -CH₂-Gruppe eine Etherbrücke aufweisen. Für die erfindungsgemäße Verwendung kommen Alkyl- und/oder Alkenylmo noglykoside und/oder -polyglykoside mit 2 bis 4 Glykosidresten in Betracht, wobei Alkyl- und Alkenylglykoside mit 1 bis 3 Glykosidresten bevorzugt sind.
- Die erfindungsgemäß zu verwendenden Alkyl- und Alkenylglykoside stellen eine bekannte Substanzklasse dar; sie können nach gängigen Methoden der organischen Synthese hergestellt werden. In diesem Zusammenhang wird auf die U.S. Patentschriften 3 547 828, 3 707 535 und 3 839 318, die deutschen Offenlegungsschriften 1 905 523, 1 943 689, 2 036 472 und 3 001 064 sowie auf die veröffentliche euorpäische Patentanmeldung 00 77 167 verwiesen.
- Die Herstellung der Alkyl- und Alkenylglykoside erfolgt zweckmäßigerweise durch Umsetzung von Glukose oder Oligosacchariden mit entsprechenden Alkoholen mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen. Geeignete Alkohole für die Herstellung der erfindungsgemäß zur verwendenden Glykoside sind beispielsweise Ethanol, n-Propanol, i-Propanol, n-Butanol, i-Butanol, sek.-Butanol, Ethylenglykol, Propylenglykol-1,2 und Propylenglykol-1,3. Bevorzugt sind Glykoside der Fettalkohole mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen in der im wesentlichen unverweigten Kohlenstoffkette wie n-Hexanol, n-Octanol, n-Decanol, n-Dodekanol, n-Tetradecanol, n-Hexadecanol und n-Octadecanol sowie ungesättigte Fettalkohole, die bis zu drei Doppelbindungen im Molekül aufweisen können, beispielsweise n-Octadecenol (Oleylalkohol). Diese Alkohole können zur Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Glykoside einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden. Insbesondere bei der Herstellung von Alkyl- und Alkenylglykosiden aus Fettalkoholen, die über die katalytische Hydrierung von Methylestern natürlich vorkommender Fettsäuren erhalten werden, kommen Alkoholgemische zum Einsatz. Alkylglykoside, in denen der Alkylrest anstelle einer -CH₂-Gruppe eine Etherbrücke enthalten, können beispielsweise dadurch erhalten werden, daß man ein Hydroxyalkylglykosid unter an sich bekannten Bedingungen mit einem Alkylenoxid mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen, beispielsweise mit Ethylenoxid, Propylenoxid oder einem Dodecanepoxid mit end- oder innenständigen Epoxidgruppen umsetzt. Selbstverständlich sind solche Glykoside auch über die Umsetzung von Glukose und Oligosacchariden mit Etherglykolen wie z.B. Ethylenglykolmonododecylether oder Propylenglykolmonodecylether zugänglich.
- Bezüglich des Saccharidrestes der Alkylglykoside gilt, daß sowohl Alkyl- und/oder Alkenylmonoglykoside, bei denen ein cyclischer Zuckerrest an den Alkohol gebunden ist, geeignet sind, als auch entsprechende Oligomere mit 2 bis 8 glykosidisch gebundenen Glukose- oder Maltoseresten. Vorzugsweise werden Alkyl- und Alkenylglykoside mit 1 bis 3 Glykosidresten eingesetzt. Die Anzahl der Zuckerreste ist dabei ein statistischer Mittelwert, dem dei bei diesen Produkten üblicherweise auftretende Verteilung zugrunde liegt. Alkyl- und/oder Alkenylglykoside auf Basis von C₁₂- bis C₁₄-Fettalkoholen und 1 bis 2 Glykosidresten können besonders geeignet sein.
- Werden die Alkyl- und/oder Alkenylglykoside als Komponente a) im Gemisch mit anderen Tensiden eingesetzt, so kommen als Komponente b) anionische, kationische und ampholytische Nicht-thio-tenside in Betracht, die an sich als Sammler für die Flotation von nichtsulfidischen Erzen bekannt sind.
- Sollen anionische Nicht-thio-tenside erfindungsgemäß als Komponente b) eingesetzt werden, so werden sie insbesondere aus der aus Fettsäuren, Alkylsulfaten, Alkylsulfosuccinaten, Alkylsulfosuccinamaten, Alkylbenzolsulfonaten Alkylsulfonaten, Petroleumsulfonaten und Acyllactylaten, organischen Phosphonaten, Alkylphosphaten, Alkyletherphosphaten und Hydroxamaten bestehenden Gruppe ausgewählt.
- Als Fettsäuren kommen hier vor allem die aus pflanzlicher oder tierischen Fetten und Ölen, beispielsweise durch Fettspaltung und gegebenenfalls Fraktionierung und/oder Trennung nach dem Umnetzverfahren, gewonnenen geradkettigen Fettsäuren mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, insbesondere solche mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen, in Betracht. Ölsäure und Tallölfettsäure kommt hier eine besondere Bedeutung zu.
- Als Alkylsulfate eignen sich die Schwefelsäurehalbester von Fettalkoholen mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise von Fettalkoholen mit 12 bis18 Kohlenstoffatomen, die geradkettig oder verzweigt sein können. Die Fettalkoholkomponente der Schwefelsäurehalbester kann aus geradkettigen und verzweigten, gesättigten und ungesättigten Verbindungen dieser Kategorie mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen bestehen, beispielsweise aus n-Octa nol, n-Decanol, n-Dodecanol, n-Tetradecanol, n-Hexadecanol, n-Octadecanol, n-Eicosanol, n-Docosanol, n-Hexadecanol, Isotridecanol, Isooctadecanol und n-Octadecenol. Die genannten Fettalkohole können einzeln die Basis der Schwefelsäurehalbester bilden. In der Regel werden als Komponente b) jedoch Produkte auf Basis von Fettalkoholgemischen eingesetzt, wobei diese Fettalkoholgemische aus dem Fettsäureanteil von Fetten und Ölen tierischen oder pflanzlichen Ursprungs herstammen. Solche Fettalkoholgemische lassen sich bekanntlich aus den nativen Fetten und Ölen, u.a. über die Umesterung der Triglyceride mit Methanol und nachfolgende katalytische Hydrierung der Fettsäuremethylester, gewinne. Hier können sowohl die herstellungsmäßig anfallenden Fettalkoholgemische als auch geeignete Fraktionen mit einem begrenzten Kettenlängenspektrum als Basis für die Herstellung der Schwefelsäurehalbester dienen. Neben den aus natürlichen Fetten und Ölen gewonnenen Fettalkoholgemischen sind auch synthetisch gewonnene Fettalkoholgemische, beispielsweise die bekanten Ziegler- und Oxofettalkohole als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Schwefelsäurehalbester geeignet.
- Als Alkylsulfosuccinate kommen Sulfobernsteinsäurehalbester von Fettalkoholen mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise von Fettalkoholen mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen in Betracht. Diese Alkylsulfosuccinate können beispielsweise durch Umsetzung entsprechender Fettalkohole oder Fettalkoholgemische mit Maleinsäureanhydrid und nachfolgende Anlagerung von Alkalimetallsulfit oder Alkalimetallhydrogensulfit erhalten werden.
- Für die Fettalkoholkomponente der Sulfobernsteinsäureester gelten wiederum die Angaben über die Fettalkoholkomponente der Schwefelsäurehalbester sinngemäß.
- Die als mögliche Komponente b) in Betracht gezogenen Alkylsulfosuccinamate entsprechen der Formel I
in der R einen Alkyl- oder Alkenylrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, R' Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und M⁺ ein Wasserstoffion, ein Alkalimetallkation, oder ein Ammoniumion, vorzugsweise ein Natrium- oder Ammoniumion darstellen. Die Alkylsulfosuccinamate der Formel I stellen bekannte Substanzen dar, die beispielsweise durch Umsetzung von entsprechenden primären oder sekundären Aminen mit Maleinsäureanhydrid nachfolgende Anlagerung von Alkalimetallsulfit oder Alkalimetallhydrogensulfit erhalten werden. Für die Herstellung der Alkylsulfosuccinamate geeignete primäre Amine sind beispielsweise n-Octylamin, n-Decylamin, n-Dodecylamin, n-Tetradecylamin, n-Hexadecylamin, n-Octadecylamin, n-Eicosylamin, n-Docosylamin, n-Hexadecenylamin und n-Octadecenylamin. Die genannten Amine können einzeln die Basis der Alkylsulfosuccinamate bilden. Normalerweise werden zur Herstellung der Alkylsulfosuccinamate jedoch Amingemische eingesetzt, deren Alkylreste aus dem Fettsäureanteil von Fetten und Ölen tierischen oder pflanzlischen Ursprungs herstammen. Solche Amingemische lassen sich bekanntlich aus den durch Fettspaltung gewonnenen Fettsäuren der nativen Fette und Öle über die zugehörigen Nitrile durch Reduktion mit Natirum und Alkoholen oder durch katalytische Hydrierung gewinnen. Als sekundäre Amine eignen sich für die Herstellung der Alkylsulfosuccinamate der Formel I insbesondere die N-Methyl- und N-Äthylderivate der oben genannten primären Amine. - Für die Verwendung als Komponente b) geeignete Alkylbenzolsulfonate entsprechen der Formel II,
R - C₆H₄ - SO₃M (II)
in der R einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 4 bis 16, vorzugsweise 8 bis 12 Kohlenstoffatomen und M ein Alkalimetallkation oder ein Ammoniumion, vorzugsweise ein Natriumion, darstellen. - Alkylsulfonate, die für die Verwendung als Komponente b) in Betracht kommen, entsprechen der Formel III,
R - SO₃M (III)
in der R einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest, insbesondere mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, und M ein Alkalimetallkation oder ein Ammoniumion, vorzugsweise ein Natriumion, darstellen. - Die für die Verwendung als Komponente b) geeigneten Petroleumsulfonate wurden aus Schmierölfraktionen, in der Regel durch Sulfonierung mit Schwefeltrioxid oder Oleum erhalten. Hier kommen insbesondere solche Verbindungen in Betracht, in denen die Kohlenwasserstoffreste überwiegend Kettenlängen im Bereich von 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, besitzen.
- Die weiterhin als mögliche Komponente b) in Betracht gezogenen Acyllaktylate entsprechen der Formel IV,
R - - O - - COOX (IV)
in der R einen aliphatischen, cycloaliphatischen, oder alicyclischen Rest mit 7 bis 23 Kohlenstoffatomen und X ein salzbildendes Kation bedeuten. R ist vorzugsweise ein aliphatischer, linearer oder verzweigter Kohlenwasserstoffrest, der gesättigt, einfach oder mehrfach ungesättigt und gegebenenfalls mit Hydroxylgruppen substituiert sein kann. Die Verwendung der Acyllactylate der Formel III als Sammler bei der Flotation nichtsulfidischer Erze ist in der deutschen Patentanmeldung P 32 38 060.7 (DE-OS 32 38 060 ) beschrieben. - Als organische Phosphonate kommen wasserlösliche Salze von organischen Phosphonsäuren, beispielsweise Salze der Styrolphosphonsäure in Betracht.
- Die als mögliche Komponente b) in Betracht gezogenen Alkylphosphate und Alkyletherphosphate entsprechen den Formeln V und VI,
in denen R einen Alkyl- oder Alkenylrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen und M ein Wasserstoffion, ein Alkalimetallkation oder ein Ammoniumion, vorzugsweise ein Natrium- oder Ammoniumion darstellen. Die Indices m, n und o sind im Falle der Alkylphosphate gleich Null, im Falle der Alkyletherphosphate bedeuten sie ganze Zahlen von 2 bis 15. - Die Verbindungen der Formeln V und VI stellen bekannte Substanzen dar, die nach gängigen Methoden der organischen Synthese erhalten werden können. Als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Alkylphosphate eignen sich die im Zusammenhang mit den Alkylsulfaten oder Schwefelsäurehalbestern weiter oben beschriebenen geradkettigen oder verzweigten Alkohole mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen. Alkylphosphate, in denen der Rest R 10 bis 16 Kohlenstoffatome besitzt, sind besonders bevorzugt. Als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Alkyletherphosphate kommen Anlagerungsprodukte von 2 bis 15 Mol Ethylenoxid an die oben erwähnten Alkohole mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen in Betracht, die ihrerseits wiederum nach bekannten Methoden der organischen Synthese erhalten werden können. Im Falle der Alkyletherphosphate werden Verbindungen der Formeln V und VI bevorzugt, in denen der Rest R 18 bis 22 Kohlenstoffatome aufweist.
- Die oben definierten Mono- und Dialkylphosphate können jeweils für sich als Komponente b) im Sinne der Erfindung eingesetzt werden. Bevorzugt werden jedoch Gemische aus Mono- und Dialkylphosphaten eingesetzt, wie sie bei der technischen Herstellung solcher Verbindungen anfallen. Analoges gilt für die durch die Formeln V und VI definierten Alkyletherphosphate.
- Die weiterhin als mögliche Komponente b) in Betracht kommenden Hydroxamate entsprechen der Formel VII,
R - - NH - OM (VII)
in der R einen Alkylrest mit 3 bis 17 Kohlenstoffatomen und M ein Alkalimetallkation, vorzugsweise ein Kaliumion darstellen. Die Verbindungen der Formel VII gehören einer bekannten Substanzklasse an; sie können nach bekannten Methoden der organischen Synthese hergestellt werden, beispielsweise durch Reaktion von Hydroxylamin mit Fettsäuremethylestern. Ein geeignetes Herstellungsverfahren ist in "Reagents in the minerals industry", published by The Institution of Mining and Metallurgy, London, 1984, Seiten 161-168 beschrieben. Dieser Artikel von D.W. Fuerstenau und Pradip enthält auch eine Übersicht über die an sich bekannte Verwendung von Hydroxamaten als Kollektoren. - Wenn erfindungsgemäß kationische Nicht-thio-tenside als Komponente b) eingesetzt werden sollen, so kommen insbesondere primäre aliphatische Amine sowie mit α-verzweigten Alkylresten substituierte Alkylendiamine oder hydroxyalkylsubstituierte Alkylendiamine und wasserlösliche Säureadditionssalze dieser Amine in Betracht.
- Als primäre aliphatische Amine eignen sich vor allem die von den Fettsäuren der nativen Fette und Öle abstammenden Fettamine mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, die bereits weiter oben im Zusammenhang mit den ebenfalls als Komponente b) in Betracht kommenden Alkylsulfosuccinamaten beschrieben wurden. Auch hier werden in der Regel Gemische von Fettaminen eingesetzt, beispielsweise Talgamine oder Hydrotalgamine, wie sie aus den Talgfettsäuren bzw. den hydrierten Talgfettsäuren über die entsprechenden Nitrile und deren Hydrierung zugänglich sind.
- Die für die Verwendung als Komponente b) geeigneten alkylsubstituierten Alkylendiamine entsprechen der Formel VIII,
in der R und R' gesättigte oder ungesättigte, geradkettige oder verzweigte Alkylreste bedeuten, die zusammen 7 bis 22 Kohlenstoffatome enthalten und in der n = 2 bis 4 ist. Die Herstellung dieser Verbindungen und ihre Verwendung bei der Flotation ist in der DDR-PS 64 275 beschrieben. - Die für die Verwendung als Komponente b) geeigneten hydroxyalkylsubstituierten Alkylendiamine entsprechen der Formel IX,
in der R¹ und R² Wasserstoff und/oder unverzweigte Alkylreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen, wobei die Summe der Kohlenwasserstoffatome in R¹ und R² 9 bis 18 beträgt und n = 2 bis 4 ist. Die Herstellung der Verbindungen der Formel V und ihre Verwendung bei der Flotation ist in der DE-OS 25 47 987 beschrieben. - Die vorgenannten Aminverbindungen können als solche oder in Form ihrer wasserlöslichen Salze verwendet werden. Die Salze werden im gegebenen Fall durch Neutralisation, die sowohl mit äquimolaren Mengen als auch mit einem Überschuß oder Unterschuß an Säure durchgeführt werden kann, erhalten. Geeignete Säuren sind beispielsweise Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salzsäure, Essigsäure und Ameisensäure.
- Bei den ampholytischen Nicht-thio-tensiden, die erfindungsgemäß als Komponente b) eingesetzt werden, handelt es sich um Verbindungen, die im Molekül mindestens eine anionenaktive und eine kationenaktive Gruppe enthalten, wobei die anionenaktiven Gruppen vorzugsweise aus Sulfonsäure- oder Carboxylgruppen und die kationenaktiven Gruppen aus Aminogruppen, vorzugsweise aus sekundären oder tertiären Aminogruppen, bestehen. Als ampholytische Tenside kommen insbesondere Sarkoside, Tauride, N-substituierte Aminopropionsäure und N-(1,2-Dicarboxyethyl)-N-alkylsulfosuccinamate in Betracht.
- Die für die Verwendung als Komponente b) geeigneten Sarkoside entsprechen der Formel X,
in der R einen Alkylrest mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 11 bis 17 Kohlenstoffatomen, bedeutet. Diese Sarkoside stellen bekannte Verbindungen dar, die nach bekannten Verfahren hergestellt werden können. Bezüglich ihrer Verwendung bei der Flotation wird auf H. Schubert, Aufbereitung fester mineralischer Rohstoffe. 2. Aufl., Leipzig 1977, S. 310-311, und die darin zitierten Literaturstellen verwiesen. - Die für die Verwendung als Komponente b) geeigneten Tauride entsprechen der Formel XI,
in der R einen Alkylrest mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 11 bis 17 Kohlenstoffatomen, bedeutet. Diese Tauride stellen bekannte Verbindungen dar, die nach bekannten Verfahren erhalten werden können. Die Verwendung von Tauriden bei der Flotation ist bekannt, siehe H. Schubert, loc. cit. - N-substituierte Aminopropionsäuren, die sich für die Verwendung als Komponente b) eignen, entsprechen der Formel XII,
R - (NH - CH₂ - CH₂)n -H₂ - CH₂CH₂ - COO⊖ (XII)
in der n Null oder eine Zahl von 1 bis 4 sein kann, während R einen Alkyl- oder Acylrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, bedeutet. Bei den genannten N-substituierten Aminopropionsäuren handelt es sich ebenfalls um bekannte und auf bekanntem Weg herstellbare Verbindungen. Bezüglich ihrer Verwendung als Sammler bei der Flotation wird auf H. Schubart, loc. cit. und auf Int. J. Min. Proc. 9 (1982), S. 353-384, insbesondere S. 380, verwiesen. - Die für die Verwendung als Komponente b) in den erfindungsgemäßen Sammlergemischen geeigneten N-(1,2-Dicarboxyethyl)-N-alkylsulfosuccinamate entsprechen der Formel XIII,
in der R einen Alkylrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, und M ein Wasserstoffion, ein Alkalimetallkation oder ein Ammoniumion, vorzugsweise ein Natriumion, bedeutet. Die genannten N-(1,2-Dicarboxyethyl)-N-alkylsulfosucinamate stellen bekannte Verbindungen dar, die nach bekannten Methoden hergestellt werden können. Die Verwendung dieser Verbindungen als Sammler bei der Flotation ist ebenfalls bekannt, siehe H. Schubert, loc. cit. - In den erfindungsgemäß zu verwendenden Gemischen ausnichtionogenen und ionogenen Tensiden liegt das Gewichtsverhältnis der Komponenten a) : b) im Bereich von 1 : 19 bis 3 :1 vorzugsweise im Bereich von 1 : 4 bis 1 : 1.
- Die Mengen, in denen die erfindungsgemäß zu verwendenden Sammler und Sammlergemische eingesetzt werden, hängen jeweils von der Art der zu flotierenden Erze und von deren Gehalt an Wertmineralien ab. Demzufolge können die jeweils notwendigen Einsatzmengen in weiten Grenzen schwanken. Im allgemeinen werden die erfindungsgemäßen Sammler und Sammlergemische in Mengen von 20 bis 2000 g pro Tonne Roherz eingesetzt.
- Die Sammlerwirksamkeit der erfindungsgemäß zu verwendenden Tendide und Tensidgemische wird durch die Härtebildner des zur Herstellung der Trüben verwendeten Wassers praktisch nicht beeinträchtigt.
- In der Praxis werden die erfindungsgemäß zu verwendenden Alkyl- und/oder Alkenylglykoside und deren Gemische mit bekannten anionischen, kationischen und/oder ampholytischen Nicht-thio-sammlern in den bekannten Flotationsverfahren für nichtsulfidische Erze anstelle der bekannten Sammler eingesetzt. Dementsprechend werden auch hier neben den Sammlern und Sammlergemischen die jeweils gebräuchlichen Reagenzien wie Schäumer, Regler, Aktivatoren, Desaktivatoren usw. den wäßrigen Aufschlämmungen der vermahlenen Erze zugesetzt. Die Durchführung der Flotation erfolgt unter den Bedingungen der Verfahren des Standes der Technik. In diesem Zusammenhang sei auf die folgenden Literaturstellen zur Technologie der Erzaufbereitung verwiesen: H. Schubert, Aufbereitung fester mineralischer Rohstoffe, Leipzig 1967; B. Wills, Mineral Processing Technology Plant Design, New York, 1978; D. B. Purchas (ed.), Solid/Liquid Separation Equipment Scale-up, Croydon 1977; E.S. Perry, C.J. van Oss, E. Grushka (ed.), Separation and Purification Methods, New York 1973-1978.
- Die erfindungsgemäß zu verwendenden Sammler und Sammlergemische können beispielsweise eingesetzt werden bei der Flotation von Apatit- Scheelit- und Wolframiterzen, bei der Trennung von Fluorit von Quarz, bei der Trennung von Quarz oder Alkalisilikaten von Hämatit, Magnetit und Chromit durch inverse Flotation, bei der Trennung von Cassiterit von Quarz und Silikaten, bei der Trennung von Oxiden des Eisens und Titans von Quarz zur Reinigung von Glassanden.
- Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Abtrennung nichtsulfidischer Mineralien aus einem Erz durch Flotation, bei dem man gemahlenes Erz mit Wasser zu einer Erzsuspension vermischt, in die Suspension in Gegenwart eines als Sammler wirksamen anionischen, kationischen oder ampholytischen Tensids Luft einleitet und den entstandenen Schaum zusammen mit dem darin enthaltenen Mineral abtrennt. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man als Sammler
- I) Alkyl- und/oder Alkenylglykoside oder
- II) ein Gemisch aus
- a) mindestens einem Alkyl- und/oder Alkenylglykosid und
- b) mindestens einem anionischen, kationischen oder ampholytischen Nicht-thio-tensid
- Die nachfolgenden Beispiele sollen die Überlegenheit der erfindungsgemäß zu verwendenden Sammlergemische zeigen. Unter Laborbedingungen wurde teilweise mit erhöhten Sammlerkonzentrationen gearbeitet, die in der Praxis erheblich unterschritten werden können. Die Anwendungsmöglichkeiten und Anwendungsbedingungen sind daher nicht auf die in den Beispielen beschriebenen Trennaufgaben und Versuchsbedingungen beschränkt. Alle Prozentangaben sind, sofern nicht anders angegeben, in Gewichtsprozent. Die Mengenangaben für Reagenzien beziehen sich jeweils auf Aktivsubstanz.
- Als zu flotierendes Material wurde ein Scheeliterz aus Österreich mit der nachstehenden chemischen Zusammensetzung, bezogen auf die Hauptbestandteile, eingesetzt:
WO₃ 0,4%
CaO 8,3%
SiO₂ 58,2%
Fe₂O₃ 7,8%
Al₁O₃ 12,5%
MgO 6,9% - Die Flotationsaufgabe hatte die folgende Korngrößenverteilung:
30% < 25 µm
45% 25-100 µm
24% 100-200 µm - Zur Flotation wurden Sammlermischungen eingesetzt, die als erfindungsgemäß zu verwendende Komponente b) ein Natrium-/Ammoniumsalz (Molverhältnis Na : NH₄ = 1:1) eines Monoalkylsulfosuccinates enthielten, dessen Alkylrest sich von einem technischen Oleyl-Cetylalkohol (2% C₁₂; 3-8% C₁₄; 26-36% C₁₈; 0-2% C₂₀; Säurezahl 0,2; Hydroxylzahl 210-225; Verseifungszahl 2; Jodzahl 48-55) ableitet (in der nachstehenden Tabelle I als Sammler A bezeichnet).
- Als erfindungsgemäß zu verwendende Komponente a) wurden
- Hexadecylmonoglukosid (in der nachstehenden Tabelle als Sammler B bezeichnet) und
- Monoglukosid auf Basis von technischem Laurylalkohol (0-3% C₁₀; 48-58% C₁₂; 19-24% C₁₄; 9-12% C₁₆; 10-13% C₁₈; Säurezahl 0; Hydroxylzahl 265-275; Verseifungszahl 1,2; Jodzahl 0,5) (Sammler C)
eingesetzt. - Die Flotationsversuche wurden in einer modifizierten Hallimond-Röhre (Mikroflotationszelle) nach B.Dobias, Colloid & Polymer Sci. 259 (1981), S. 775-776, bei 23°C durchgeführt. Die einzelnen Versuche wurden mit jeweils 2 g Erz durchgeführt. Zur Herstellung der Trübe wurde destilliertes Wasser verwendet. Den Trüben wurde jeweils so viel Sammlergemisch zugegeben, daß eine Sammlergesamtmenge von 500 g/t vorhanden war. Die Konditionierzeit betrug jeweils 15 Minuten. Während der Flotation wurde ein Luftstrom mit einem Durchfluß von 4 ml/min durch die Trübe geleitet. Die Flotationsdauer war in allen Versuchen 2 Minuten.
- Die gefundenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle I wiedergegeben. Dabei sind in den Spalten 2 und 3 die jeweils verwendeten Sammler, in Spalte 4 deren Gewichtsverhältnis angegeben. In Spalte 5 ist das Gesamtausbringen, bezogen auf die gesamte Erzmenge, und in Spalte 6 das Metallausbringen, bezogen auf die im Erz vorhandene WO₃-Gesamtmenge, verzeichnet. In den Spalten 7, 8 und 9 sind die WO₃-, CaO- und SiO₂-Gehalte der jeweiligen Konzentrate wiedergegeben.
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- Als zu flotierendes Material wurde ein Scheeliterz aus Österreich mit der nachstehenden chemischen Zusammensetzung, bezogen auf die Hauptbestandteile, eingesetzt:
WO₃ 0,4%
CaO 6,8%
SiO₂ 59,5%
Fe₂O₃ 7,0%
Al₂O₃ 12,1%
MgO 5,7% - Die Flotationsaufgabe hatte die folgende Korngrößenverteilung:
25% < 25 µm
43% 25-100 µm
29% 100-200 µm - Alle eingesetzten Sammlermischungen enthielten als erfindungsgemäß zu verwendende Komponente b), technische Ölsäure (gesättigt: (1% C₁₂; 3% C₁₄; 0,5% C₁₅; 5% C₁₆; zweifach ungesättigt: 10% C₁₈; dreifach ungesättigt: 0,5% C₁₂; Säurezahl 199-204; Verseifungszahl 200-205; Jodzahl 86-96). In der nachstehenden Tabelle II ist diese Komponente als Sammler D bezeichnet.
- Als erfindungsgemäß zu verwendende Komponente a) wurden
- Hexadecylmonoglukosid (Sammler D; siehe Beispiele 2-4) und
- Monoglukosid auf Basis von technischem Laurylalkohol (Sammler C; siehe Beispiele 5 und 6)
eingesetzt. - Die Flotationsversuche werden in einer modifizierten Hallimond-Röhre (Mikroflotationszelle) in der für die Beispiele 1 bis 6 beschriebenen Weise durchgeführt.
- Die gefundenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle II wiedergegeben, für die im übrigen die Erläuterungen zur Tabelle I gelten.
-
- Das zu flotierende Erz bestand aus einem südafrikanischen Apatit, das folgende Mineralien als Hauptbestandteil enthält:
39% Magnetit
11% Carbonate
9% Olivin
14% Phlogopit
18% Apatit - Der P₂O₅- Gehalt der Aufgabe beträgt 6,4%. Die Flotationsaufgabe hatte folgende Korngrößenverteilung:
18% < 25 µm
34% 25-100 µm
43% 100-200 µm
5% > 200 µm - Die Flotationsversuche wurden in einer 1 l Laborflotationszelle bei Raumtemperatur durchgeführt. Flotiert wurde mit einer Trübedichte von 500 g Erz/l, mit Leitungswasser einer Härte von 16° dH. Magnetit wurde vor der Apatit-Flotation magnetisch entfernt. Bei einer Umdrehungszahl der Mischvorrichtung von 1200 pro Minute, einem pH-Wert von 10 und unter Zusatz von Wasserglas in einer Menge von 1000 g/t als Drücker, wird einstufig vier Minuten flotiert.
- In der nachfolgenden Tabelle sind in Spalte 2 der jeweils eingesetzte Sammler und die Dosierung angegeben. In Spalte 3 ist die Menge des als Drücker eingesetzten Wasserglas verzeichnet, in Spalte 4 das P₂O₅-Ausbringen und in Spalte 5 der P₂O₅-Gehalt.
- Als Sammler wurden eingesetzt:
- 2,0 GT technische Ölsäure (Sammler D; siehe Beispiele 7 bis 10)
1,0 GT Monoglukosid auf Basis eines handelsüblichen Laurylalkohols (0-2% C₁₂; 70-75% C₁₂; 25-30% C₁₄; 0-2% C₁₆; Säurezahl 0; Hydroxyzahl 285-295; Verseifungszahl 0,5; Jodzahl 0,3) (Sammler F) -
- Die Kombination der Ölsäure mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Glukosiden ermöglicht, wie aus dem Versuch zu ersehen ist, eine erhebliche Reduzierung der Sammlerdosierung ohne Beeinträchtigung des Metallausbringens.
- Die Flotationsaufgabe bestand aus einem Kaoliniterz mit einem Gehalt von 55% Tonsubstanz und Feldspat als Gangart und hatte folgende Korngrößenverteilung:
64% < 25 µm
22% 25-40 µm
14% > 40 µm - Die Flotationsversuche wurden in einer 1 l Laborflotationszelle bei Raumtemperatur durchgeführt. Flotiert wurde mit einer Trübedichte von 250 g/l Leitungswasser mit einer Härte von 16 dH. Als Aktivator wurde Aluminiumsulfat mit einer Dosierung von 500 g/t eingesetzt. Der pH-Wert der Trübe wurde mit Schwefelsäure auf 3 eingestellt. Die Konditionierzeit betrug 10 Minuten. Flotiert wurde 15 Minuten bei einer Umdrehungszahl von 1200 Umdrehungen pro Minute. Der Sammler wurde in vier Teilmengen der Trübe zugesetzt.
- In den Figuren 1 und 2 sind die Flotationsergebnisse mit folgenden Sammlern graphisch dargestellt:
- 2,0 GT N-β-Hydroxy-C12-14-Alkylethylendiaminformiat hergestellt durch Umsetzung eines linearen - C12-14Epoxyalkans mit Ethylendiamin und anschließende Neutralisation mit Ameisensäure (Sammler H)
1,0 GT Monoglukosid auf Basis eines handelsüblichen Laurylalkohols (Sammler F; siehe Beispiele 12-13) - 2,0 GT N-β-Hydroxy-C12-14-Alkylethylendiaminformiat (siehe Sammler H)
1,0 GT Propylenglykolglukosid (in Propylenglykol) (Sammler J) - N-β-Hydroxy-C12-14-Alkylethylendiaminformiat
- 2,0 GT N-β-Hydroxy-C12-14-Alkyletylendiaminformiat (siehe Sammler H)
1,0 GT Propylenglykolglukosid umgesetst mit α-Dodecanepoxid (Sammler K) - Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, beschleunigt der teilweise Ersatz des herkömmlichen Amin-Sammlers H durch die erfindungsgemäß zu verwendende Glukoside mit Alkylketten im Bereich C₁₂-C₁₆ die Flotation, insbesondere in der ersten Flotationsstufe, ohne signifikante Selektivitätseinbußen.
- Die Figur 2 zeigt, daß erfindungsgemäß zu verwendende Glukoside mit Alkylketten im Bereich C₁₀ in Kombination mit herkömmlichen Aminsammlern sowohl das Ausbringen an Tonsubstanz, wie auch die Anreicherung, insbesondere in der ersten Flotationsstufe, verbessern.
- Flotiert wurde ein wertarmes Cassiterit-Erz, das im wesentlichen Granit, Turmalin und Magnetit als Gangart enthält. Der SiO₂-Gehalt der Aufgabe beträgt ca. 1,0%. Die Flotationsaufgabe hatte folgende Korngrößenverteilung: 49,5% < 25 µm
43,8% 25-63 µm
6,7 % > 63 µm - Die Flotationsversuche wurden in einer 1 l Laborflotations-Zelle bei Raumtemperatur durchgeführt. Als Drücker wurde Wasserglas mit der Dosierung von 2000 g/t verwendet, der pH-Wert der Trübe wurde mit Schwefelsäure vor der Sammelzugabe auf pH 5 eingestellt. Flotiert wurde mit einer Trübedichte von 500 g Erz pro Liter Leitungswasser mit einer Härte von 16 dH. Die Flotationszeit der Vorflotation betrug 4 Minuten bei einer Rührgeschwindigkeit von 1200 U/min.
- Es wurden folgende Sammler getestet:
- Monoglukosid auf Basis eines handelsüblichen Laurylalkohols (Sammler F; siehe Beispiele 12-13)
- Monoglukosid auf Basis eines C₁₂-C₁₆-Fettalkohols ((0-3% C₁₀; 60-64% C₁₂; 21-25% C₁₄; 10-12% C₁₆; 3% C₁₈; Säurezahl 0; Hydroxylzahl 280-290; Verseifungszahl 0,5; Jodzhal 0,3) (Sammler 0)
- Tetranatrium-N(1,2-dicarboxyethyl)-N-octadecylsulfosuccinamid (Sammler Q)
- 1,0 GT Propylenglykolglukosid umgesetzt mit α-Dodecanepoxid (Sammler L; siehe Beispiel 16)
1,0 GT Styrolphosphonsäure (Sammler S) - Styrolphosphonsäure
- 1,0 GT Natrium-/Ammoniumsalz (Molverhältnis Na⁺:NH₄ = 1:1) eines Monoalkylsulfosuccinates, dessen Alkylrest sich von einem technischen Oleyl-Cetylakohol (2% C₁₂; 3-8% C₁₄; 27-36% C₁₆; 26-36% C₁₆; 58-68% C₁₈; 0-2% C₂₀; Säurezahl 0,2; Hydroxyzahl 210-225; Verseifungszahl 2; Jodzahl 48-55) ableitet (Sammler U)
2,0 GT Monoglukosid auf Basis eines handelsüblichen Laurylalkohols (Sammler F; siehe Beispiele 12-13) - 1,0 GT Natrium-/Ammoniumsalz eines Monoalkylsulfosuccinates (Sammler U; siehe vorstehende Sammlermischung)
2,0 GT Propylenglykolglukosid umgesetzt mit α-Dodecanepoxid (Sammler L) - Die gefundenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle IV wiedergegeben.
- Aus der Tabelle IV läßt sich folgendes erkennen:
Im Vergleich zu den Cassiterit-Sammlern des Standes der Technik Styrolphosphonsäure (Engineering and Mineral Journal 185, 1984, S. 61-64) und Tetranatrium-N-(1,2-dicarboxyethyl)-N-octadecyl-sulfosuccinamat (Erzmetall 32, 1979, 9, S. 379-383) wird beim Einsatz der erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindungen allein oder mit anderen bekannten ionogenen Sammlern hinsichtlich des SnO₂-Ausbringens und der dazu erforderlichen Sammlermenge ein Vorteil erzielt.
Claims (12)
a) mindestens einem Alkyl- oder Alkenylglykosid, wie in den Ansprüchen 1 bis 3 definiert, und
b) mindestens einem anionischen, kationischen oder ampholytischen Nicht-thio-tensid
als Sammler bei der Flotation von nichtsulfidischen Erzen.
I) Alkyl- und/oder Alkenylglykoside, wie in den Ansprüchen 1 bis 3 definiert, oder
II) ein Gemisch aus
a) mindestens einem Alkyl- oder Alkenylglykosid und
b) mindestens einem anionischen, kationischen oder ampholytischen Nicht-thio-tensid,
wie in den Ansprüchen 5 bis 9 definiert,
einsetzt.
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