DE1149311B

DE1149311B - Schaum-Flotationsverfahren

Info

Publication number: DE1149311B
Application number: DEN16685A
Authority: DE
Inventors: Ernst Marais Brand; Julian Lurie; Eric Francis Martin; Robert James Nichol; Roger Frederick Powell
Original assignee: National Chemical Products Ltd
Current assignee: National Chemical Products Ltd
Priority date: 1958-05-09
Filing date: 1959-05-08
Publication date: 1963-05-30
Also published as: US3034648A; BE578553A; US3031461A; GB860498A

Description

Schaum-Flotationsverfahren Die Erfindung betrifft ein Flotätionsverfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß 1,3,5-Trioxan-Verbindungen der allgemeinen Formel worin Ri, R2 und R3 eine unverzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen sind, die eine Alkoxygruppe mit ebenfalls 1 bis 3 Kohlenstoffatomen trägt, als Sammler-Schäumer zusammen mit bekannten anderen Flotationsreagenzien verwendet werden. Derartige bekannte flotationsfördernde Stoffe sind z. B. Xanthogenate. Die erfindungsgemäßen Sammler-Schäumer können in An- oder Abwesenheit von bekannten Schaummitteln zur Anwendung gebracht werden. Wie die ins einzelne gehenden nachfolgenden Beispiele zeigen, besteht der Nutzeffekt der erfindungsgemäß verwendeten 1,3,5-Trioxan-Verbindungen darin, daß sie den Prozeß der Schaumschwimmaufbereitung eines Mineralkonzentrats mittels bekannter Sammler und Schäumer beschleunigen.
Wie es auf dem Gebiet der Schaumschwimmaufbereitung wohl bekannt ist, wechselt die Wirksamkeit eines bestimmten Stoffes von Mineral zu Mineral, und es ist deshalb auch bekannt, die Wirksamkeit eines bestimmten Stoffes sowohl bezüglich des Wirksamkeitsgrades als auch der Art der Wirksamkeit auf ein bestimmtes Erz nach bekannten Standardmethoden zu untersuchen. Die erfindungsgemäß verwendeten 1,3,5-Trioxan-Verbindungen (vgl. Aufstellung) haben bei einigen Erzen hauptsächlich Sammlereigenschaften und bei anderen Erzen hauptsächlich Schäumereigenschaften. Der Grad der Wirksamkeit dieser Verbindungen hängt in gleicher Weise von dem eingesetzten Erz ab. Die erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen können in gereinigter Form oder auch direkt ohne Reinigung als Rohprodukt verwendet werden.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung. Beispiel 1 Dieses Beispiel dient zur Erläuterung der beschleunigenden Eigenschaften der erfindungsgemäß verwendeten 1,3,5-Trioxan-Verbindungen im Schaumschwimmaufbereitungsverfahren. Ein und dasselbe Erz, hier ein Kupfer-Zink-Pyrit-Erz, wurde einer Anzahl von Versuchen unterworfen. In jedem dieser Versuche wurde die weiter unten beschriebene Standardmethode angewandt. Ein Versuch, hiernach »Kontrollversuch« genannt, wurde ohne Zusatz einer der erfindungsgemäß verwendeten 1,3,5-Trioxan-Verbindungen durchgeführt. In jedem der anderen Versuche wurde jeweils eine der erfindungsgemäß verwendeten 1,3,5-Trioxan-Verbindungen zugefügt. Die Versuche wurden mit einer Reihe charakteristischer Verbindungen der Gruppe der erfindungsgemäßen 1,3,5-Trioxan-Verbindungen durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Versuche sind weiter unten in der Tabelle 1 wiedergegeben. Standardmethode für alle Versuche Das Erz wird zerkleinert, so daß es durch ein Sieb mit 3,2 mm Maschenweite passiert.
3000g Erz, 2200m1 Leitungswasser, 4g Cao werden 45 Minuten lang gemahlen. Das Gemisch wird in eine Fahrenwald-Flotationsmaschine mit 10 000 ml Fassungsvermögen gegeben und auf das Volumen der Maschine aufgefüllt.
Das p11 des Gemisches beträgt nunmehr 7,1. Dem Gemisch wird Natriumcyanid in einer Menge zugesetzt, die 91,6 g NaCN je Tonne Erz entspricht, und 5 Minuten konditioniert. Dann wird »Aerofloat 208« in einer 18,3 g je Tonne Erz entsprechenden Menge zugesetzt und 2 Minuten konditioniert.
Weiterhin werden 3 Tropfen, entsprechend 8,2 g je Tonne Erz, eines handelsüblichen Triäthoxybutan-Schaummittels, hiernach kurz T. E. B.-Schaummittel genannt, zugegeben.
Schließlich werden, ausgenommen das Gemisch für den Kontrollversuch, 4 Tropfen, entsprechend 11 g je Tonne Erz, der jeweils zu testenden polymeren Verbindung zugesetzt. Es wird 60 Sekunden flotiert. Das erhaltene Produkt ist das »Konzentrat A«.
4,0 g Ca0 werden zugegeben, und das Gemisch wird 5 Minuten konditioniert. Das pH des Schlammes beträgt nunmehr 9,3. Nach Zugabe von Kaliumäthyl-xanthogenat in einer 18,3 g je Tonne Erz entsprechenden Menge wird 2 Minuten konditioniert.
Es werden 4 Tropfen, entsprechend 11 g je Tonne Erz, der zu testenden polymeren Verbindung zugesetzt, ausgenommen das Gemisch für den Kontrollversuch.
Es wird 120 Sekunden flotiert. Das erhaltene Produkt ist das »Konzentrat B«.
Nach Zugabe von 150 g je Tonne Erz Kupfersulfat wird 5 Minuten konditioniert. 2 Tropfen, entsprechend 5,5 g je Tonne Erz, eines handelsüblichen T. E. B.-Schaummittels werden zugegeben und weiterhin 4 Tropfen, entsprechend 11 g je Tonne Erz, der zu testenden polymeren Verbindung zugefügt, ausgenommen das Gemisch für den Kontrollversuch.
Es wird 120 Sekunden flotiert. Das erhaltene Produkt ist das »Konzentrat C«.
Nach Zugabe von Schwefelsäure in einer 600 g je Tonne Erz entsprechenden Menge wird 5 Minuten konditioniert. Das pH des Gemisches beträgt nunmehr 7,5.
Es wird ein Xanthogenatgemisch aus 4 Teilen Äthylxanthogenat und 1 Teil Amylxanthogenat in einer 60 g je Tonne Erz entsprechenden Menge zugegeben und 2 Minuten konditioniert.
2 Tropfen, entsprechend 5,5 g je Tonne Erz, eines handelsüblichen T. E. B.-Schaummittels und, ausgenommen das Gemisch für den Kontrollversuch, 4 Tropfen, entsprechend 11 g je Tonne Erz, der zu testenden polymeren Verbindung werden zugesetzt.
Es wird 180 Sekunden flotiert. Das erhaltene Produkt ist das »Konzentrat D«.
Der verbleibende Schlamm wird abgelassen und als Erzabfall abfiltriert.
Die Resultate des Kontrollversuches sind in der Tabelle 1 in der obersten Reihe aufgeführt. Sie zeigt die Prozentausbeutewerte.
Diese in der Tabelle zusammengefaßten Ergebnisse zeigen dem Fachmann eindeutig die beschleunigenden Eigenschaften dieser neuen chemischen Verbindungen in Flotationsverfahren. Im folgenden wird als Beispiel die Wirksamkeit einer der polymeren Verbindungen, und zwar des M. B. A. Polymers, im Vergleich zu dem ohne polymere Verbindung durchgeführten Kontrollversuch analysiert.
In erster Linie ist zu bemerken, daß mit nur 2,43% zusätzlichem Gewicht 17,3% mehr Kupfer, jedoch nur 5,2% mehr Zink in dem »Kupferabzug« (Konzentrat A) gewonnen wurde. Ein relativ großer Gewichtszuwachs von 12,16% an zusätzlich gewonnenem Material in dem »Kupfer-Zink-Zwischenabzug« enthält nur 1,6% mehr Kupfer, jedoch 17,8% mehr Zink. Der geringe Gewichtszuwaohs von 1,37% zusätzlich gewonnenem Material im »Zinkabzug« (Konzentrat C) enthält 4,5% weniger Kupfer (da in den Konzentraten A und B zusammen schon 18,9% mehr Kupfer gewonnen wurden) und 5,0% weniger Zink (da in den Konzentraten A und B zusammen schon 23,0% mehr Zink gewonnen wurden).
Wenn man das andere Ende der Serie von Verfahrensstufen betrachtet, so sieht man, daß die schließlich anfallende Menge an hochgradigen Pyritprodukten (Konzentrat D) 4,37% weniger Gewicht hatte, jedoch auch 13,6% weniger Kupfer und 16,10/0 weniger Zink enthielt.
Der Gesamtverlust an Kupfer in dem Erzabfall war 0,8% und an Zink 1,9% geringer.
Diese Ergebnisse zeigen eindeutig die charakteristische Wirkung, die bei der Verwendung dieser chemischen Verbindungen als Zusatzstoffe erhalten werden, wenn dabei alle anderen Reagenzien und Verfahrensschritte gleichbleiben. Diese Wirkung kann man als Beschleunigung der Schaumschwimmaufbereitung des bestimmten Minerals, dessen Flotationsbedingungen in der richtigen Weise eingestellt wurden, bezeichnen.
Fachleute sind in der Lage, Verfahren in technischem Maßstab auszuarbeiten, in denen diese Wirksamkeit in der besten Weise ausgenutzt wird, so daß verbesserte Ergebnisse bei der Erzaufbereitung erzielt werden.
Beispiel 2 Zur Erläuterung der bei der Verwendung der nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung herstellbaren-neuen chemischen Verbindungen als Beschleuniger in Flotationsverfahren auftretenden Effekte sei in diesem Beispiel ein Bericht über einen vorläufigen Versuch gegeben, in dem das M. B. A. Polymer zusätzlich zu einem gebräuchlichen flotationsfördernden Mittel und einem gebräuchlichen Schaummittel in einer Anlage zur Aufbereitung von goldhaltigem Arseno-Pyrit-Erz verwendet wurde.
Ein Teil dieser Erzaufbereitungsanlage war eine Einheitszelle in der Mahlanlage. Da der Erfinder der Meinung war, daß hier die ideale Stelle zur Beobachtung der Effekte war, wurde der Beschleuniger direkt vor der Einheitszelle in den Pumpensumpf gegeben.
Es wurde beobachtet, daß die Struktur und Schichtdicke des Schaumes sich sofort veränderten. Der Schaum wurde viel fester. Dabei waren auch Anzeichen für eine intensive Flockenbildung des Minerals zu erkennen. Während der Schaum fester wurde, schien beträchtlich gröberes Material zurückgehalten zu werden. Dazu schien schlammiger Graphit und Arsenopyrit in dieser Stufe in größeren Mengen aufgenommen zu werden.
Die zugesetzte Menge an Beschleuniger wurde von 45,6 g je Tonne Erz auf etwa die doppelte Menge gesteigert. Anstatt daß der Schaum in Bewegung blieb, wurde er noch fester, und in ihm häufte sich das Mineral in einer derartigen Menge an, daß zusätzliche Mengen an Schaummittel (Triäthoxybutan/Tannenöl) und an flotationsförderndem Mittel »Aerofloat 25« hinzugegeben werden mußten, um den Schaum wieder in Bewegung zu bringen.
Es schien, als ob der Wirkungsgrad unter diesen Bedingungen etwas abgesunken war, aber nach der Menge an gewonnenem Material war zu schließen, daß die Ausbeute höher war.
Nachdem die absetzbaren Bestandteile einmal sedimentiert waren, wurde eine zweite Aufgabevorrichtung über dem Konditionierapparat zu der Grobanlage angebracht und zusätzlicher Beschleuniger zugegeben.

Ahnliche Effekte wurden beobachtet, d. h., die Blasen des Schaumes wurden kleiner und beständiger, und der Schaum wurde fester. Der Schaum enthielt einige recht grobe Materialanteile und viel schlammigen Graphit und Arsenopyrit Gerade dieser schlammige Graphit und Arsenopyrit waren der interessanteste Teil der Beobachtung. Die Farbe der Zellen wurde viel dunkler als früher, und der Nachschäumer war viel weniger dunkel gefärbt. Diese letzte Tatsache ist ganz ungewöhnlich. Mit anderen Worten: das flotationsträgere Material wurde besser aufgenommen und sein Flotationsgrad erhöht, d. h., die Flotation wurde »beschleunigt«.

% Ausbeute an Schwefel

Konzentrat :B

Konzentrat A (Kupfer- Konzentrat C Konzentrat D Summe

Versuch (Kupfer- Zink A+B (Zink- A+B+C (Pyrit- A+B+C+D % S

abzug) Zwischen abzug) abzug)

abzug)

Kontrollversuch 11,6 9,2 20,8 10,1 30,9 60,8 91,7 14,49

Mit M. P. A. Polymer 14,5 14,8 29,3 15,6 44,9 5l,0 95,9 14,52

Mit E. P. A. Polymer 9,5 16,8 26,3 18,0 44,3 49,8 94,1 14,70

Mit P. P. A. Polymer l4,3 16,2 30,5 13,1 43,6 51,5 95,1 14,81

Mit M. B. A. Polymer l6,2 22,0 38,2 13,l 51,3 45,2 96,5 14,41

Mit M.(E) B. A. Polymer 11,5 22,1 33,6 11,6 45,2 50,3 95,5 14,61

Mit E. B. A. Polymer 16,2 20,3 36,5 12,3 48,8 46,5 95,3 14,50

Mit P. B. A. Polymer 10,2 16,2 26,4 l6,1 42,5 52,4 94,9 14,09

Beispiel 3 Dies Beispiel soll erläutern, daß, obwohl einige der nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung herstellbaren neuen Produkte - z. B. das Produkt »M. B. A. Polymer«, das nach Beispiel 1 und 2 eindeutig ein ausgezeichneter Beschleuniger ist - sehr gute Schaummittel in Wasser darstellen, die beschleunigten Eigenschaften dieser neuen Verbindungen jedoch nicht notwendigerweise von ihrer Fähigkeit, in Wasser einen Schaum zu bilden, abhängig sind.

Die folgenden Versuche wurden in einer Denver-Fahrenwald-Maschine mit 10l Fassungsvermögen ausgeführt.
30 Tropfen (±0,27 ml) nicht umgesetzter ß-Methoxybutyraldehyd wurden zu 101 Wasser gegeben. Durch Belüftung entstand sehr wenig Schaum.
In einem Vergleichsversuch wurde die geringe Menge von 2 bis 4 Tropfen (0,018 bis 0,036 ml) des Produktes »M. B. A. Polymer« zu 101 Wasser gegeben. Durch Belüftung entstand nunmehr Schaum einer gewünschten Struktur in reichlichen Mengen.
In einem ähnlichen Versuch mit nicht umgesetztem ß-Äthoxybutyraldehyd waren über 20 Tropfen (0,18 ml) notwendig, um auf Belüftung eine annehmbare Menge an Schaum zu erzeugen. Währenddessen brauchte man nur die geringe Menge von 4 Tropfen (0,036 ml) des Produktes »E. B. A. Polymer«, um reichliche Mengen eines Schaumes mit einer günstigen Struktur zu erhalten.
Diese Versuche zeigen die Schaumkraft der beiden polymeren Produkte.

Das Produkt »M. A. A. Polymer« ist dagegen vollständig wasserlöslich und zeigt mit Wasser keine Wirksamkeit in den Wasserschaum-Standardtests. Nichtsdestoweniger zeigte es nach Zugabe zu dem Erz, wie im Beispiel 1 beschrieben, die beschleunigende Wirkung, die aus der Tabelle 2 ersichtlich ist.

Tabelle 2

Ergebnisse nach Beispiel 3

Gewichtsprozent

Versuch KonzentratA KonzentratB A+B KonzentratC A+B+C KonzentratD A+B+C+D

Kontrollversuch "3,3 3,4 6,7 4,1 10,8 23,6 34,4

Mit M. A. A. Polymer 4,8

5,1

9,9

6,8

16,7 25,2 41,9

°% Ausbeute Kupfer

Versuch Konzentrat A Konzentrat B A+B Konzentrat C A+B+C Konzentrat D A+B+C+D Summe

Kontrollversuch 29,2 21,1 50,3 11,7 62,0 36,0 98,0 1,25

Mit M. A. A. Polymer 36,0 20,3 56,3 12,0 68,3 28,1 96,4 1,37

°/a Ausbeute Zink

Versuch KonzentratA KonzentratB A+B KonzentratC A+B+C KonzentratD A+B+C+D Summe

o/o Zn

Kontrollversuch 8,2 9,7 17,9 32,4 50,3 43,8 94,l 3,98

Mit M. A. A. Polymer 11,2 13,6 24,8 47,0 71,8 24,6 96,4 3,98

0% Ausbeute Schwefel

Versuch KonzentratA Konzentrat B A+B Konzentrat C A+B+C Konzentrat D A+B+C+D S ole

Kontrollversuch 5,6 5,8 11,4 7,5 18,9 66,9 85,8 14,60

Mit M. A. A. Polymer 8,9 8,5 17,4 11,4 28,8 66,3 95,1 14,62

Beispiel 4 Vergleichsversuch mit E. B. A. '°olymer und M. B. A. Polymer gegenüber Triäthoxybutan/Tannenöl am Barbarton-Pyrit-Erz (pH = 8,0).

Im Versuch wurden eine Denver-Fahrenwald-Maschinc mit einem Fassungsvermögen von 10 und ein wäßriger Erzschlamm in der dem Fachmann geläufigen Weise verwendet.

Angewendete Auslaugungsmenge, um für 5 Minuten ein Konzentrat abziehen zu können 8,2 g je Tonne Erz. Als flotationsförderndes Mittel wurde Natrium-sec.butyl-xanthogenat verwendet.

Tabelle 3

Eingesetzter Ergebnis

Beschleuniger

M. B. A. Polymer 74,7% Konzentrat-Pyrit

mit 30,460% S

E. B. A. Polymer 80,6% Konzentrat-Pyrit

mit 32,96% S

Kontrollversuch 64,9% Konzentrat-Pyrit

mit 36,35% S

Die bei weitem größte Schaumschicht wurde mit M. B. A. Polymer erhalten. Mit E. B. A. Polymer und M. B. A. Polymer war die Sammlerwirksamkeit ebenso offensichtlich wie die kräftige Schaumwirkung. Beispiel 5 Vergleichsversuch mit dem Produkt »M. B. A. Polymer« gegenüber dem Produkt »37X« (ein Gemisch aus Triäthoxybutan und Triäthoxyhexan) an goldhaltigen Pyritrückständen vom Cyanid-Aus--laugungsprozeß (pH = 5,8).

Im Versuch wurden eine Denver-Fahrenwald-Maschine mit einem Fassungsvermögen von 101 und ein wäßriger Erzschlamm in der dem Fachmann geläufigen Weise verwendet. Als flotationsförderndes Mittel wurde Natrium-sec.butyl-xanthogenat angewandt. Mit Hilfe von 18,3 g M. B. A. Polymer je Tonne Rückstandsmaterial wurden 6,80 Gewichtsprozent Konzentrat mit 86,9% Pyrit und 50,0% Gold gewonnen.
Mit Hilfe von 18,3 g »37 X« je Tonne Rückstandsmaterial wurden 5,94 Gewichtsprozent Konzentrat mit 86,6% Pyrit und 48,0% Gold gewonnen.
In diesem Versuch lag die überwiegende Wirkung des M. B. A. Polymers in der Schaumkraft. Beispiel 6 Vergleichsversuch mit dem Produkt »M. B. A. Polymer« und einem Gemisch der Produkte »E. B. A. Polymer« und »Triäthoxybutan/Tannenöl« an arsenopyrit- und goldhaltigen Transvaal-Erzen (pH - 7,2).
Im Versuch wurden eine Denver-Fahrenwald-Maschine mit einem Fassungsvermögen von 101 und ein wäßriger -'rzschlamm in der dem Fachmann geläufigen Weise verwendet.
In diesen Versuchen zeigten weder das Produkt »M. B. A. Polymer« noch das Produkt »E. B. A. Polymer« ausgesprochene Schaummitteleigenschaften. Schäume mußten mit Hilfe von Triäthoxybutan/ Tannenöl hergestellt werden, gleichgültig ob M. B. A. Polymer oder E. B. A. Polymer zugefügt wurden oder nicht.
In jedem Versuch wurden zu Anfang 148 g sec.-Butyl-xanthogenat zugegeben sowie die notwendige Anzahl Tropfen Triäthoxybutan-Tannenöl-Schaummittel.
Nachdem für 2 Minuten das erste Konzentrat abgezogen worden war, wurden weitere 45,6g Xanthogenat je Tonne Erz und die geeignete Menge Triäthoxybutan/Tännenöl zugegeben. Ein zweites Konzentrat wurde für 2 Minuten abgezogen.
Dann wurden weitere 45,6 g Xanthogenat und die geeignete Menge Triäthoxybutan/Tannenöl zugegeben, und ein letztes Konzentrat wurde für 3 Minuten abgezogen.
Das Ergebnis des Versuches ist in Tabelle 4 wiedergegeben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Flotationsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß 1,3,5-Trioxan-Verbindungen der allgemeinen Formel worin R1, R2 und R3 eine unverzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoflatomen sind, die eine Alkoxygruppe mit ebenfalls 1 bis 3 Kohlenstoffatomen trägt, als Flotationsbeschleuniger zusammen mit einem bekannten flotationsfördernden Stoff verwendet werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flotation bei Anwesenheit eines bekannten Schaummittels durchgeführt wird.
3. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flotationsbeschleuniger 2,4,6-Tri-(2'-methoxypropyl)-1,3,5-trioxan verwendet wird.
4. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flotationsbeschleuniger 2,4,6 - Tri - (2' - äthoxypropyl)-1,3,5-trioxan verwendet wird.
5. Verfahren gemäß den Anspruchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flotationsbeschleuniger 2,4,6 - Tri - (2' - propoxypropyl)-1,3,5-trioxan verwendet wird.
6. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flotationsbeschleuniger 2,4,6 - Tri - (2' - methoxyäthyl)-1,3,5-trioxan verwendet wird.
7. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flotationsbeschleuniger 2,4 - Bis - (2' - methoxypropyl)-6 - (2' - ähoxypropyl) - 1,3,5 - trioxan verwendet wird. B.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flotationsbeschleuniger 2,4,6 - Tri - (methoxymethyl) -1,3,5-trioxan verwendet wird.
9. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flotationsbeschleuniger 2,4;6 - Tri - (äthoxymethyl) - 1,3,5-trioxan verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: »Journal of the American Chemical Society«, 1938,S.75.