RAU, Tobias (An der Hechtsheimer Höhe 4c, Mainz, 55130, DE)
PATZKE, Michael (Am Kanal 97/10/8, Wien, A-1110, AT)
PEDAIN, Klaus-Ulrich (Hauptstrasse 14, Dietzenbach-Steinberg, 63128, DE)
RAU, Tobias (An der Hechtsheimer Höhe 4c, Mainz, 55130, DE)
PATZKE, Michael (Am Kanal 97/10/8, Wien, A-1110, AT)
Patentansprüche:
1. Verwendung einer Verbindung der Formel
R-N-[A-NH 2 ] 2 (1 )
worin R eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkenylgruppe mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen und A eine C 2 - bis C 4 -Alkylengruppe bedeuten, als Sammler in der Silikatflotation.
2. Verwendung nach Anspruch 1 , wobei R ein linearer aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen ist.
3. Verwendung nach Anspruch 1 und/oder 2, wobei R ein 2-Ethylhexan-, Isononan-, Isodekan-, Dekan-, Dodekan oder Isotridekanrest ist.
4. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, wobei A in Formel 1 für eine Propylengruppe (-C 3 H 6 -) steht.
5. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 zur umgekehrten Flotation von silikathaltigen Mineralien aus Eisenerz, Phosphaterz oder Calciumcarbonat.
6. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 zur Reinigung von Silikatsand.
7. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 bei der Flotation von Quarz, Glimmer, Feldspat oder Muskovit aus Eisenerz, Calciumcarbonat oder Phosphaterz.
8. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 bei der Flotation von silikathaltigen Mineralien, wobei das Erz zwischen 0,1 und
50 Gew.-% Silikat enthält.
9. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 in Kombination mit Schäumern und Drückern.
10. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 in einem pH-Bereich von 7 bis 12.
11. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 in Mengen von 0,001 bis 1 ,0 kg pro Tonne Roherz.
12. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 , wobei neben der Verbindung der Formel 1 mindestens ein weiterer stickstoffhaltiger Silikatsammler, ausgewählt aus der Gruppe der Alkyletheramine, Alkyletherdiamine, Alkylamine und quatemären Ammoniumsalze zugegen ist.
13. Zusammensetzung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% eines Sammlers für die Silikatflotation, welcher ein Alkyletheramin, Alkyletherdiamin, Alkylamin oder quaternäres Ammoniumsalz ist, sowie 1 bis 99 Gew.-% einer Verbindung der Formel 1
R-N-[A-NH 2 ] 2 (1 )
worin R eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkenylgruppe mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen und A eine C 2 - bis C 4 -Alkylengruppe bedeuten.
14. Verfahren zur Flotation von silikathaltigem Mineral, indem man das silikathaltige Mineral mit mindestens einem Flotationsreagenz nach Formel 1
R-N-[A-NH 2 J 2 (1 )
worin R eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkenylgruppe mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen und A eine C 2 - bis C 4 -Alkylengruppe bedeuten, in Kontakt bringt. |
Beschreibung
Flotationsreagenz für silikathaltige Mineralien
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Alkyltriaminen in der flotativen Aufbereitung von silikathaltigen Mineralen und Erzen.
In der umgekehrten Flotation werden Verunreinigungen aus dem Wertmineral ausflotiert. Insbesondere Eisenerz, Calciumcarbonat, Phosphat und Feldspat werden häufig auf diese Weise aufbereitet. In vielen Fällen sind silikathaltige Mineralien die Hauptbestandteile dieser Verunreinigungen, die im Endprodukt Qualitätsminderungen hervorrufen. Hierzu gehören neben Quarz, Glimmer und Feldspat, auch Muskovit und Biotit. Zum Beispiel senkt ein hoher Silikatgehalt die Qualität von Eisenerzkonzentrat, so dass dieses zum Beispiel in Brasilien durch die Verwendung von Alkyletheraminen und Alkyletherdiaminen flotativ gereinigt wird, um aus dem silikatarmen Konzentrat hochwertige Stähle herstellen zu können.
Calciumcarbonat wird mit Hilfe von quaternären Ammoniumsalzen, basierend auf Fettsäuren oder Fettalkylimidazolinverbindungen, von silikathaltigen und farbgebenden Mineralien gereinigt. Da Calciumcarbonat neben Kaolin, Rutil und Talk als Weißpigment in der Papier- und Kunststoffherstellung verwendet wird, ist ein möglichst hoher Weißgrad beziehungsweise eine geringe Konzentration an farbgebenden Mineralien erwünscht. Aufgrund der Härte von Silikat würde dieses bei der Papierherstellung auch zu einer erhöhten Abnutzung an den Kalandern der Papiermaschinen führen. Daher wird Calciumcarbonat neben der Trockenaufbereitung über den flotativen Prozess gereinigt.
Allgemein strebt man an, durch die umgekehrte Flotation den Silikatgehalt, der im Falle des Calciumcarbonates oft als säureunlöslicher Bestandteil charakterisiert wird, unter 1 ,0 Gew.-% zu reduzieren. Der Gehalt an Silikat in der Aufgabe kann variieren und teilweise 10 bis 20 Gew.-% betragen.
Als Silikatsammler werden beispielsweise Fettamine, Alkyletheramine, Alkyletherdiamine oder quaternäre Ammoniumsalzverbindungen eingesetzt. Diese sind auch unter dem Handelsnamen Flotigam ® bekannt.
Alkyletheramine und Alkyletherdiamine werden zumeist in deren teilneutralisierten Formen als Teilacetate eingesetzt, wie in US-4 319 987 beschrieben. Grund hierfür ist die bessere Löslichkeit der teilneutralisierten Aminfunktionen.
Die Kombination eines primären Amins mit einer stickstoffhaltigen Verbindung, enthaltend eine anionische Gruppe, wird durch US-4 830 739 offenbart.
US-4 995 965 beschreibt die Verwendung von Methyl-bis(2-hydroxypropyl)- cocosammonium methyl sulfat als Flotationsreagenz, um silikathaltige Verunreinigungen aus Calcit heraus zu flotieren.
In US-5 261 539 wird die Verwendung von alkoxylierten Alkylguanidinen und alkoxylierten Aminen zur umgekehrten Flotation von Calcit beschrieben.
In US-5 540 336 wird die synergistische Wirkung von Etheraminen und anionischen Sammlern zur Eisenerzflotation dargestellt.
Die Silikatflotation, u.a. aus Eisenerz, unter Zuhilfenahme von Alkyloxyalkanaminen wird in US-5 540 337 beschrieben.
US-5 720 873 beschreibt die Kombination von quaternären Ammoniumsalzen mit Fettoxyalkylenverbindungen zur Reinigung von Calciumcarbonat. Durch diese Kombination wurde eine Verbesserung gegenüber den quaternären Ammoniumsalzen hinsichtlich der Abtrennung säureunlöslicher Bestandteile erzielt.
US-6 076 682 beschreibt die kombinierte Verwendung von Alkylethermonoamin mit Alkyletherdiamin zur Silikatflotation aus Eisenerz.
In WO-A-00/62937 wird die Verwendung quaternärer Amine zur Flotation von Eisenerz offenbart.
Die im Stand der Technik beschriebenen Sammler für die Silikatflotation zeigen jedoch unzureichende Ergebnisse hinsichtlich Selektivität und Ausbeute. Aufgabe vorliegender Erfindung war es daher, einen verbesserten Sammler für die Silikatflotation bereitzustellen, der insbesondere in der umgekehrten Flotation aber auch in der direkten Flotation verwendet werden kann.
Die heutzutage verwendeten Sammler für die Flotation silikathaltiger Mineralien weisen relativ hohe spezifische Einsatzmengen auf, was hinsichtlich des Restgehaltes von Amin im Konzentrat oder in den Bergen zu Umweltproblemen führen kann. Es ist bekannt, dass Amine und Aminderivate eine hohe Aqua- und Umwelttoxizität aufweisen. Deshalb ist man bestrebt, deren spezifischen Einsatzmengen zu minimieren. Weiterhin soll ihre Restkonzentration im Endprodukt so gering wie möglich gehalten werden.
überraschenderweise wurde gefunden, dass die Verwendung von Alkyldipropylentriaminen zu einer deutlichen Verbesserung der Flotation silikathaltiger Mineralien gegenüber den bekannten Flotationsreagenzien führt, wobei die spezifischen Einsatzmengen deutlich reduziert werden können.
Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung einer Verbindung der Formel 1 R-N-[A-NH 2 J 2 (1 )
worin R eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkenylgruppe mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen und A eine C 2 - bis C 4 -Alkylengruppe bedeuten, als Sammler in der Silikatflotation.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Flotation von silikathaltigem Mineral, indem man eine Verbindung der Formel 1 mit dem silikathaltigen Mineral in Kontakt bringt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Zusammensetzung, enthaltend 1 bis 99 Gew.-% eines Sammlers für die Silikatflotation, welcher ein Alkyletheramin, Alkyletherdiamin, Alkylamin oder quaternäres Ammoniumsalz ist, sowie 1 bis 99 Gew.-% einer Verbindung der Formel 1.
Die Verbindung der Formel 1 wird im Folgenden auch als erfindungsgemäßer Sammler bezeichnet.
Der erfindungsgemäße Sammler kann alleine oder in Kombination mit anderen stickstoffhaltigen Verbindungen für die Flotation von Silikat, insbesondere aus Eisenerz, Phosphaterz oder Calciumcarbonat verwendet werden. Bevorzugte stickstoffhaltige Verbindungen sind Alkyletheramine, Alkyletherdiamine, Alkylamine oder quaternäre Ammoniumsalze.
Das Verhältnis von Alkyletheramin, Alkyletherdiamin, Alkylamin oder quatemärem Ammoniumsalz zur Verbindung der Formel liegt vorzugsweise zwischen 95:5 und 50:50 nach Gewicht.
R steht für eine lineare oder verzweigte Kohlenwasserstoffgruppe. Weiterhin bevorzugt ist, dass R 8 bis 18 Kohlenstoffatome umfasst. Besonders bevorzugt sind 2-Ethylhexyl-, Isononan-, Isodekan- und Isotridekan- sowie Dodekanreste.
A steht entweder für eine Ethylen-(-C2H 4 -), eine Propylen-(-C 3 H 6 -) oder eine Butylengruppe (-C 4 H 8 -). Vorzugsweise steht A für eine Propylengruppe.
Bei den Sammlern für die Silikatflotation, welche ein Alkyletheramin, Alkyletherdiamin, Alkylamin oder quaternäres Ammoniumsalz sind, und die mit einer Verbindung der Formel 1 zusammen verwendet werden können, handelt es sich vorzugsweise um eine oder mehrere der Verbindungen der Formeln (II) bis (V).
Diese Verbindungen sind
R 2 -O-R 3 -NH 2 (II)
worin R 2 einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 40, vorzugsweise 8 bis 32 Kohlenstoffatomen und R 3 einer aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen entsprechen;
R 4 -O-R 5 -NH-R 6 -NH 2 (III)
worin R 4 einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 40, vorzugsweise 8 bis 32 Kohlenstoffatomen, R 5 und R 6 einer oder verschiedenen aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppe mit 2 - 4 Kohlenstoffatomen entsprechen;
worin R 7 , R 8 , R 9 und R 10 einer oder verschiedenen Kohlenwasserstoffgruppen mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen und B- einem geeigneten Anion entsprechen;
R 11 -NH 2 (V)
worin R 11 einer Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 40, vorzugsweise 8 bis 32 Kohlenstoffatomen entspricht.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Flotationsreagenzes kann auch in Kombination mit Schäumern und Drückern, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, erfolgen. Um zu vermeiden, dass bei der Silikatflotation aus Eisenerz dieses mit ausgetragen wird, werden vorzugsweise hydrophile Polysaccharide, wie beispielsweise modifizierte Stärke, Carboxymethylcellulose, oder Gummi Arabicum in Dosierungen von 10 bis 1000 g/t als Drücker zugegeben.
Die Silikatflotation wird vorzugsweise bei einem pH von 7 bis 12, insbesondere 8 bis 11 durchgeführt, welcher beispielsweise mit Natriumhydroxid eingestellt wird.
Die erfindungsgemäße Verwendung kann sowohl in der direkten als auch in der umgekehrten Silikatflotation erfolgen. Die erfindungsgemäße Verwendung ist auch dazu geeignet, Silikatsand von Verunreinigungen zu befreien, indem man den
Silikatsand von den Verunreinigungen unter Verwendung der Verbindung der Formel 1 flotativ trennt.
Beispiele
Laborflotationsversuche wurden mit Hilfe einer Denver Flotationszelle durchgeführt.
Tabelle 1 stellt die flotativen Ergebnisse des erfindungsgemäßen Sammlers B im Vergleich zum Standardreagenz A dar. Die Flotationsversuche wurden an einem silikathaltigen Calciumcarbonat durchgeführt, wobei die säureunlöslichen Bestandteile in der Aufgabe 14,9 % ausmachen.
Als Standardreagenz A wurde ein Dicocosalkyldimethylammoniumchlorid verwendet.
Tabelle 1 : Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Sammlers B im Vergleich zum Standardsammler A = Dicocosalkyldimethylammoniumchlorid
Bemerkenswerterweise zeigt das erfindungsgemäße Reagenz im Beispiel 6 bereits bei einer geringen Dosierung von nur 121 g/t einen wesentlich geringeren Anteil an säureunlöslichen Bestandteilen im gereinigten Konzentrat, welchen das Standardreagenz erst oberhalb von 400 g/t erreicht. Analog verhält sich das
erfindungsgemäße Reagenz hinsichtlich des Weißgrades. Dieser beträgt bei der geringen Dosierung bereits 92,0, welcher mit dem Standardreagenz erst mit der drei- bis vierfachen Einsatzmenge erzielt wird.
Tabelle 2: Wirksamkeit einer Mischung aus dem erfindungsgemäßen Sammlers B und dem Standardsammler A.
Die Beispiele 7 bis 10 stellen Mischungen, enthaltend 10 % des erfindungsgemäßen Sammlers B und 90 % des Standardsammlers A, dar. Die Beispiele 11 bis 16 stellen Mischungen, enthaltend ca. 29 % des erfindungsgemäßen Sammlers B und ca. 71 % des Standardsammlers A, dar.
Die Ergebnisse in den Beispielen 7 bis 10 und 11 bis 16 zeigen ein durchgängig geringeren Anteil an säureunlöslichen Bestandteilen sowie einen höheren Weißgrad im Konzentrat gegenüber dem Standardreagenz in den Beispielen 1 bis 5.
Das erfindungsgemäße Flotationsreagenz ist in einem weiten pH Bereich anwendbar beispielsweise 6 bis 12, vorzugsweise 6 bis 8 und wird der wässrigen
Trübe in einer Konzentration zwischen vorzugsweise 0,001 und 1 ,0 kg/Tonne Rohmineral zugesetzt.
Mit dem erfindungsgemäßen Flotationsreagenz wird gegenüber den Sammlern des Standes der Technik eine signifikante Verbesserung von Ausbringen und Selektivität erreicht. Die Tabellen 1 bis 2 zeigen einen wesentlich gesteigerten Weißgrad sowie einen geringeren säureunlöslichen Anteil im Calcit gegenüber dem entsprechenden Standardreagenz.
Next Patent: ANTISEPTIC-CONTAINING SILICONE ELASTOMERS