DE1108632B

DE1108632B - Verfahren zur elektrostatischen Aufbereitung von Mineralgemischen

Info

Publication number: DE1108632B
Application number: DEK31784A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Autenrieth; Dr Rer Nat Gerd Peuschel
Original assignee: Kali Forschungs Anstalt GmbH
Current assignee: Kali Forschungs Anstalt GmbH
Priority date: 1957-04-27
Filing date: 1957-04-27
Publication date: 1961-06-15

Description

Vollständig aufgeschlossene Mineralgemenge sind der elektrostatischen Aufbereitung zugänglich, wenn die Komponenten bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften genügend große Unterschiede aufweisen. Bei natürlichen Gemengen ist dies oft nicht der Fall, so daß die Unterschiede durch geeignete Behandlung verstärkt werden müssen. (Anhaftende Feuchtigkeit verursacht häufig eine Einebnung auch von an sich genügend großen Unterschieden der elektrischen Eigenschaften der Komponenten, so daß sie meist entfernt werden muß.) Die Beeinflussung der elektrischen Eigenschaften der Komponenten in Richtung auf größere Unterschiede kann durch rein physikalische (z. B. mechanische, thermische) Behandlung des Aufbereitungsgutes geschehen oder durch chemische Behandlung, indem chemische Reagenzien zur Einwirkung auf das Gut gebracht werden. Bei der chemischen Konditionierung kann das Reagens die Oberfläche des Gutes selektiv angreifen, wie es bei der Verwendung von ätzenden Säuren (Flußsäure, Chlorwasserstoff) bei gewissen Stoffen der Fall ist, oder aber das Reagens bildet auf der Oberfläche des Gutes selektive oder nicht selektive Überzüge, die die elektrischen Eigenschaften der Komponenten im gewünschten Sinne beeinflussen. Zu dieser letztgenannten Gruppe von Verfahren gehört auch das hier vorgeschlagene.

Zu den Mineralgemengen, deren Komponenten hinsichtlich der für eine elektrostatische Scheidung maßgeblichen Eigenschaften zu geringe natürliche Unterschiede aufweisen, gehören auch die Kalisalze. Diese kommen fast ausschließlich in Gesellschaft von gleichionigen Na- und eventuell auch Mg-Salzen vor, von denen sie durch Aufbereitung getrennt werden sollen. Ähnliche Gemenge treten auch als Zwischen- und Endprodukte der bisher üblichen Kalisalzverarbeitungsverfahren auf, und häufig ist es erwünscht, diese noch weiter anzureichern. Da die elektrostatische Scheidung als trockenes Verfahren gegenüber den üblichen nassen Verfahren des Lösens und Flotierens von vornherein beachtliche wirtschaftliche Vorteile bietet, wurden in den letzten Jahren erhebliche Anstrengungen unternommen, die elektrostatische Aufbereitung auch für diese Gruppen von Stoffgemengen nutzbar zu machen.

Die bisher bekanntgewordenen Verfahren zur elektrostatischen Aufbereitung von Kalisalze enthaltenden Stoffgemengen sind unwirtschaftlich, da sie entweder einen enormen Aufwand an Wärmeenergie erfordern oder sehr mangelhafte Ausbeuten und Konzentrathöhen erzielen. Es gelang erst in jüngster Zeit, Verfahren auszuarbeiten, die eine wirtschaftliche Aufbereitung von Kalisalzen gestatten. Bei diesen Ver-Verfahren zur elektrostatischen Aufbereitung von Mineralgemischen

Anmelder:

Kali-Forschungs -Anstalt-G. m. b. H.,
Hannover, Georgstr. 29

ίο Dr.-Ing. Hans Autenrieth, Hannover-Kirchrode,
und Dr. rer. nat. Gerd Peuschel, Benthe (Hann.),
sind als Erfinder genannt worden

fahren wird das Aufbereitungsgut mit geringen Mengen organischer Sulfate oder Sulfonate oder Carbonsäuren oder Derivaten oder Gemischen dieser Verbindungen konditioniert.

Es wurde nun gefunden, daß nicht nur Carbon- und Sulfonsäuren bzw. saure Schwefelsäureester und die Derivate dieser Verbindungen, sondern darüber hinaus eine große Zahl weiterer Substanzen hervorragende Konditionierungsmittel für die elektrostatische Aufbereitung von Mineralgemengen (worunter im weiteren Rohsalze, Zwischen- und Endprodukte verstanden werden sollen) darstellen. Diese Substanzen, die den verschiedensten chemischen Stoffklassen angehören, sind alle durch das gemeinsame Charakteristikum ausgezeichnet, daß sie saure Eigenschaften haben, bzw. Salze solcher Verbindungen darstellen. Es sind dies alle die Substanzen, die saure OH-Gruppen (phenolische oder enolische) oder enolisierbaren Sauerstoff (an C oder N gebunden) oder saure Amino-, Imino-, SuIfamido- oder Carboxyaminogruppen oder sonstige, durch benachbarte Doppelbindungen oder elektronensaugende Substituenten aktivierten Wasserstoff tragende Gruppen im Molekül enthalten, der aber auch durch ein Metall ersetzt sein kann. Es braucht sich dabei nicht nur um rein organische Verbindungen zu handeln, sondern es gehören hierzu auch gemischt organisch-anorganische Verbindungen, wie beispielsweise der Borsäureester des Mannits oder anderer mehrwertiger Alkohole. Auch rein anorganische Verbindungen oder organisch-anorganische Gemische können in Frage kommen, wie beispielsweise die Carbonate, Thiosulfate, die verschiedenen Phosphate (Pyro-, Meta-, Polyphosphate) usw. mit organischen Verbindungen der definierten Eigenschaften.

Wie die weiter unten aufgeführten Beispiele zeigen, bestehen zwar hinsichtlich der Wirksamkeit der einzelnen Substanzen bezüglich der Ausbeuten und

109 617/69

Konzentrathöhen erhebliche quantitative Unterschiede. Der Vergleich mit den Versuchen, die ohne Konditionierungsmittel vorgenommen wurden und die ebenfalls aufgeführt sind, lehrt aber, daß alle genannten Substanzen einen eindeutig positiven Trenneffekt bewirken. Ob eine bestimmte Substanz mit den oben definierten Eigenschaften, die der Kürze halber im folgenden als »anionische Substanzen« bezeichnet werden, in wirtschaftlicher Hinsicht befriedigende Resultate ergibt, läßt sich durch einen einfachen Versuch feststellen. Bei der Auswahl des Konditionierungsmittels ist zu beachten, daß die Wirksamkeit, wie festgestellt wurde, in gewissen Fällen auch von der Natur des Aufbereitungsgutes abhängt, so daß ein Mittel, das bei einem Aufbereitungsgut gute Resultate liefert, bei einem anderen Aufbereitungsgut eventuell weniger gut wirkt. Es hat sich ferner gezeigt, daß es sehr oft von besonderem Vorteil ist, Gemische von anionischen Substanzen untereinander oder auch einer oder mehrerer anionischer Substanzen mit den früher angegebenen Sulfaten, Sulfonaten oder Carbonsäuren oder deren Derivaten als Konditionierungsmittel anzuwenden.

Die Konditionierung erfolgt in der Weise, daß das Konditionierungsmittel auf bekannte Art durch Mischen, Bedüsen, Aufwirbeln oder dergleichen Maßnahmen auf das in der für die elektrostatische Trennung üblichen Korngrößenzusammensetzung vorliegende Aufbereitungsgut aufgebracht wird. Das Konditionierungsmittel kann dabei in Substanz oder in Form einer Lösung oder Emulsion zum Einsatz kommen. Das Lösungs- bzw. Dispergiermittel ist vor der Aufgabe des Gutes auf den Scheider nach bekannten Methoden zu entfernen.

Bezüglich der pro Tonne Aufbereitungsgut aufzuwendenden Menge Konditionierungsmittel hat man innerhalb gewisser Grenzen freien Spielraum, da sich

xo eine Verminderung der Menge durch eine Erhöhung des Trennpotentials bis zu einem gewissen Grad ausgleichen läßt. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, 5 bis g, vorzugsweise zwischen 50 und 250 g Konditionierungsmittel pro Tonne Aufbereitungsgut einzusetzen. Das Trennpotential beträgt vorzugsweise zwischen 3 und 9 kV/cm.

Das konditionierte Gut wird über eine Schüttelrinne oder eine sonstige bekannte Einrichtung einem Elektroscheider üblicher Bauart zugeführt, in dem die Trennung erfolgt. In der Wahl der Trenntemperatur ist man innerhalb sehr weiter Grenzen frei, und man kann sich hierbei im allgemeinen ganz nach den sonstigen Betriebsbedingungen richten. Als untere Grenze ist die Raumtemperatur zu betrachten, während die obere Grenze lediglich durch die thermische Beständigkeit des Konditionierungsmittels bzw. des Aufbereitungsgutes bestimmt wird.

Tabelle

Aufbereitungsgut: Sylvinit-Rohsalz mit 16% K₂O

Trennpotential: 3 bis 9 kV/cm Trenntemperatur:

im allgemeinen 50° C

Konditionierungsmittel

Menge g/t

!.Konzentrat
%K_SO

2. Konzentrat °/„K₂O

Ohne Zusatz 5O⁰C

Ohne Zusatz 40⁰C

Ohne Zusatz 8O⁰C

Pentachlorphenol

«-Nitroso-ß-naphthol

/3-Nitroso-Ä-naphthol

Phosokresol A¹)

Phosokresol C¹)

Borsäure + Mannit 1:1

120 g Borsäure + 3Og Mannit 4:1

Kupferron

1,2,5,8-Tetraoxyanthrachinon

x-Naphthol

^-Naphthol

Murexid

Brenzkatechin

100 g Brenzkatechin + 5g Phthalsäure

Rosolsäure (50⁰C)

Rosolsäure (40⁰C)

Pyrogallol

Saccharin

Thionalid²)

5-Nitrobarbitursäure

Diphenylthiocarbazon

»Elkosin«³)

Veronal-Na

Anthron

Pikrolonsäure⁴)

Tetramethyldiaminobenzophenon

Autolrot RLP⁵)

¹J Derivat bzw. Gemisch der Dithiophosphorsäure. ²J Thioglycolsäure-(/?-naphthyl-)-amid. ³) 6-Sulfanilamido-2,4-Dimethyl-pyrimidin.

150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 105 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 70,7
59,1
68,5
81,9
93,0
87,0
80,5
81,5
89,2
88,4
83,0
90,4
76,0
94,0
92,8
87,2
92,1
88,2
91,3
85,6
90,0
91,7
88,3
90,2
81,8
96,0
85,3
90,1
81,0
79,5

24,7
21,0
29,5
37,4
40,7
40,3
33,2
31,0
30,7
30,8
24,1
33,2
30,8
36,0
33,9
31,6
28,4
33,2
27,4
32,5
34,0
36,9
26,9
34,6
31,4
34,8
43,9
28,4
33,1
30,8

34,9 27,2 33,8 52,6 60,6 56,0 55,8 52,0 48,3 51,4 39,1 50,0 52,8 55,8 51,8 54,6 52,6 56,3 50,5 44,0 54,3 55,0 42,3 54,4 47,1 55,8 56,0 47,3 45,5 52,0

⁴) l-(4-Nitrophenyl)-4-nitro-3-methylpyrazolon-(5).

⁵) Farbstofftabelle Nr. 118.

Tabelle 2

Aufbereitungsgut·. Hartsalz mit 11 %

Trennpotential: 3 bis 9 kV/cm

Trenntempera+ur: 50° C

Zusatzmittel

Menge g/t

Ausbeute
%K₂O

!.Konzentrat
⁰A₁K₂O

2. Konzentrat %K₂O

Ohne

Veronal-Na

Rosolsäure

Brenzkatechin

Saccharin

«-Naphthol

^-Naphthol

Anthron

Pentachlorphenol

Autolrot¹)

Thionalid²)

Phosokresol A³)

Phosokresol C³)

Tetramethyldiaminobenzophenon

«-Nitroso-ß-naphthol

/J-Nitroso-oc-naphthol

Elkosin⁴)

Diphenylthiocarbazon

150 g Brenzkatechin +1Og Phthalsäure

100 g Mannit + 100 g Borsäure

Kupferron

') Farbstofftabellen Nr. 118.

²) Thioglycolsäure-dS-naphthyl-J-amid.

³) Derivat der Dithiophosphorsäure.

⁴) o-Sulfanilamido-l^-dimethyl-pyrimidin.

Die vorstehenden Beispiele demonstrieren die Ergebnisse, die nach dem neuen Verfahren erzielt wurden. Um die Ergebnisse untereinander vergleichen zu können, wurden die Versuche im allgemeinen unter gleichen Bedingungen (Menge des Konditionierungsmittels, Trenntemperatur, Trennpotential, gleiches Aufbereitungsgut) durchgeführt. Die angegebenen Mengen und Temperaturen sind also nur beispielsweise zu verstehen und beschränken das Verfahren in keiner Weise. Das gleiche gilt für die aufgeführten Konditionierungsmittel, die lediglich eine Auswahl darstellen, die so getroffen wurde, daß sie die Vielfalt der möglichen Mittel möglichst augenfällig demonstriert, ohne aber das Verfahren auf diese Auswahl zu beschränken. Die Ergebnisse wurden erhalten, indem das Konzentrat der ersten Trennung (»1. Konzentrat«) für sich allein einer nochmaligen Trennung unterzogen wurde. Hierbei erhielt man das »2. Konzentrat«. Die Mittelgüter der ersten und zweiten Trennung gehen im kontinuierlichen Betrieb zum Beginn des Verfahrens zurück und werden erneut zusammen mit frischem Aufbereitungsgut aufgearbeitet.

Das folgende Beispiel (Tabelle 3) zeigt, daß bei gewissen Verbindungen, die hier als Konditionierungsmittel vorgeschlagen werden, außerordentlich geringe Mengen genügen, um durchaus befriedigende Trennergebnisse zu erzielen. Doch sei darauf aufmerksam gemacht, daß das Aufbereitungsgut selber eine erhebliche Rolle spielt, da dessen Trennbarkeit in noch 200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
160
200
200

68,3
84,3
89,2
73,6
89,4
76,7
89,4
88,4
81,7
89,1
89,1
62,7
80,0
83,9
94,0
92,8
84,7
91,3
87,1
85,1
85,9

17,9
22,8
25,8
24,3
25,1
26,0
27,2
28,0
25,7
29,7
24,1
21,2
23,2
33,0
24,6
25,5
26,6
28,8
25,0
22,1
21,7

26,6 35,8 46,8 42,0 50,5 46,9 50,8 54,4 40,5 47,0 40,7 35,8 42,1 46,6 47,4 50,0 48,0 55,0 49,4 42,5 39,6

nicht übersehbarer Weise von seiner Provenienz abhängt. So ist es beispielsweise durchaus möglich, daß man bei einem Sylvinit anderer Herkunft als dem im folgenden Beispiel aufgeführten, eine größere Menge Konditionierungsmittel anwenden muß, um zu einem gleich guten Trennergebnis zu gelangen. Doch ist es andererseits, wie wir feststellten, auch möglich, daß der Sylvinit anderer Herkunft auf ein anderes Konditionierungsmittel so gut anspricht, daß man wiederum mit ganz geringer Menge Konditionierungsmittel zu sehr guten Trennergebnissen kommt. — Auf die Beziehung zwischen angewandter Menge Konditionierungsmittel und Höhe des Trennpotentials wurde weiter oben schon hingewiesen.

Tabelle 3

Aufbereitungsgut Sylvinitrohsalz 16% K₂O

Konditionierungsmittel... ot-Nitroso-/9-naphthol Menge Konditionierungsmittel 5 g/t

Trenntemperatur 40° C

Trennpotential 10 kV/cm

⁵S Ausbeute (% K₂O) 88,7

1. Konzentrat (% K₂O) .. 35,0

2. Konzentrat (% K₂O) .. 50,2

Während in den vorstehend aufgeführten Beispielen ausschließlich organische bzw. organisch-anorganische Verbindungen als Konditionierungsmittel eingesetzt wurden, zeigen die folgenden Beispiele der Tabelle 4, daß auch rein anorganische Substanzen und Gemische anorganischer mit organischer Substanzen zum Teil sehr gute Konditionierungsmittel darstellen.

Tabelle 4

Sylvinitrohsalz 16% K₂O

Trenntemperatur 50° C

Menge Konditionierungsmittel.. 150 g/t

Trennpotential 3 bis 9 kV/cm

2. Kon-Zusatzmittel «usDcuic _zentrat zentrat

⁰A)K₂O

Na-Tripolyphosphat...
Na-Phosphat Na₃PO₄ .

Soda (calciniert)

Na-Thiosulfat

+ Phthalimid (1:1)...

Soda (calc.)

+ Autolrot RLP (1:1)

Na-Dithionat
(Na₂S₂O₆)

Na-SuIfIt(Na₂SO₃) ...

Na-Hyposulfit
(Na₂S₂O₄)

Ausbeute	1. Kon zentrat
% K₂O	7„K₂O
72,4	33,6
91,4	30,4
81,1	30,4
78,7	30,2
82,5	34,6
88,1	32,4
82,2	30,4
84,1	34,8
82,3	36,4

10

50,3 55,7 42,7 46,2

56,7

57,7

30

45,5 48,5

54,9 Die vorstehenden Beispiele beziehen sich auf zwei grundsätzlich verschiedene Kalirohsalze. Es könnten jedoch noch weitere Beispiele mit noch anderen Kalisalzen aufgeführt werden, doch wird darauf verzichtet, weil daraus keine grundsätzlich neuen Erkenntnisse oder weitere Aspekte gewonnen würden.

Das Verfahren ist aber nicht auf kalisalzhaltige Mineralgemische beschränkt, wie die Beispiele der folgenden Tabelle 5 und 6 zeigen. Den Beispiele der Tabelle 5 liegt ein Nichterz zugrunde, nämlich ein Schwerspat deutscher Provenienz, den Beispielen der Tabelle 6 ein Kupfererz, nämlich ein Kupferglanz (Cu₂ S) aus Belgisch-Kongo. Die Vorbehandlung und Konditionierung wurde in diesen Fällen in der gleichen Weise durchgeführt, wie bei den vorhergehenden Beispielen beschrieben.

Es sei aber besonders betont, daß das Verfahren als Ganzes vieler Variationen und Modifikationen innerhalb des Erfindungsgegenstandes fähig ist. So lassen sich beispielsweise bei stufenweisem Arbeiten in den einzelnen Stufen verschiedene Temperaturen anwenden, falls dies zweckmäßig erscheint. Ferner ist es auch möglich, die elektrostatische Scheidung als Teil eines Kombinationsverfahrens mit anderen Verfahren zu koppeln, die elektrostatische Scheidung beispielsweise anderen Aufbereitungsprozessen vor-, zwischen- oder nachzuschalten. Falls in dieser Art gearbeitet wird, wird es oftmals gar nicht nötig sein, in der elektrostatischen Aufbereitungsstufe vollständig oder besonders weitgehende Trennung anzustreben, da bereits eine gewisse Anreicherung der gewünschten Komponente in dieser Stufe die vorhergehenden oder nachfolgenden Stufen weitgehend zu entlasten vermag.

Tabelle

Schwerspataufbereitung Schwerspat mit 89,7% BaSO₄ Gangart; Quarz, Fe₂O₃, Al₂O₃

Lfd. Nr.

Konditionierungsmittel

Menge

Trenn-Temperatur

⁰C 4

BaSO₄-Ausbeute

Konzentrat

(einmal
nachkonzentriert)

% BaSO₄
6

ohne

j ^-Naphthol

• ix-Nitroso-jS-naphthol ·

Diäthylbarbitursaures Na

Saccharin

«-Nitroso-ß-naphthol

Stearinsaures Na

Oxystearinsulfonsaures Na

Saccarin

100

50
100

80 40

50 80

50
50

50

71,5

97,5
97,5

97,6
97,0

97,4
97,0

96,7
97,5

97,1

92,3

97,7
98,2

98,1
97,1

97,3
97,5

96,8

97,8

96,9

Tabelle

Kupfererzaufbereitung Kupferglanz (Kongo) mit 2,9% Cu Gangart: Verkieselter Schiefer

10

Lfd. Nr.
1

Konditionierungsmittel

Trenntemperatur

⁰C 4

Cu-Ausbeute	Konzentrat
7o	ViCu
5	6
63,1	25,3
94,6	55,0
95,1	54,7
94,8	54,2
94,9	53,9
95,2	56,0
95,0	54,9

ohne

«-Nitrose-ß-naphthol

Diäthylbarbitursaures Na .

/3-Naphthol

Saccharin

<%-Nitroso-/3-naphthol

Oxystearinsulf onsaures Na

Diäthylbarbitursaures Na . Phathalsäure

100 100 150 150

100 50

100 50 100

80

100

80
80

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur elektrostatischen Aufbereitung von Mineralgemischen unter vorgängiger Konditionierung des Aufbereitungsgutes, gekenn- zeichnet durch die Konditionierung mit organischen, anorganischen oder gemischt organischen und anorganischen anionischen Substanzen, d. h. solchen, welche unter Bildung eines negativ geladenen Molekülrestes ein oder mehrere Wasserstoff- oder Metallionen abspalten können, wobei Carbonsäuren, Sulfonsäuren, organische Sulfate bzw. die Salze dieser Verbindungen ausgeschlossen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Konditionierungsmittel als einheitliche Substanz oder in Mischung mit anderen, auch bereits bekannten Konditionierungsmitteln, beispielsweise organischen Sulfaten oder Sulfonaten oder Carbonsäuren oder deren Derivaten oder mit Gemischen dieser Stoffe zur Anwendung kommt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der stufenweisen elektrostatischen Aufbereitung die Trenntemperaturen in den einzelnen Stufen verschieden gewählt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 556 483, 2 593 431, 762 505.