DE4218050A1

DE4218050A1 - Verfahren zur Entwässerung von feinteiligen Feststoffsuspensionen

Info

Publication number: DE4218050A1
Application number: DE4218050A
Authority: DE
Inventors: Rita Koester; Gerhard Dr Stoll; Peter Dr Daute
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1992-06-01
Filing date: 1992-06-01
Publication date: 1993-12-02
Also published as: FI945643L; CA2137134A1; FI945643A0; ZA933797B; EP0642650A1; US5545332A; FI945643A7; WO1993024798A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung fein teiliger Feststoffdispersionen, bei dem man innenständige Hydroxymischether als Hilfsmittel einsetzt.

Stand der Technik

In zahlreichen Industriezweigen, z. B. im Bergbau oder in Klärwerken, fallen große Mengen an stark wasserhaltigen, feinteiligen Feststoffen an, die vor der Weiterverarbeitung oder Deponierung entwässert werden müssen. So ist z. B. die Entwässerung von wasserhaltiger Steinkohle bzw. Koks ein zentraler Prozeß innerhalb der Aufbereitung von Brennstoffen auf Kohlebasis. Dabei können die vom Markt geforderten oberen Grenzwerte für den Wassergehalt dieser Materialien oft nur schwer eingehalten werden, da z. B. geförderte Steinkohle aufgrund der weitgehenden Mechanisierung des untertägigen Kohleabbaus sehr feinkörnig anfällt. Zur Zeit bestehen etwa 38 % der Rohförderung aus Feinkohle mit einem Teilchendurch messer im Bereich von 0,5 bis 10 mm; weitere 14 % bestehen aus Feinstkohle mit einem darunter liegenden Teilchendurch messer.

Es ist bekannt, daß als Hilfsmittel zur Entwässerung von was serhaltigen feinteiligen Feststoffsuspensionen, insbesondere Quarzsanden oder Steinkohlen, durch die die Restfeuchte her abgesetzt werden kann, manche Tenside geeignet sind. Als tensidische Entwässerungshilfsmittel der vorstehend genannten Art sind beispielsweise Dialkylsulfosuccinate [US-2 266 954] und nichtionische Tenside vom Typ der Fettalkoholpolyglycol ether [Erzmetall 30, 292 (1977)] beschrieben worden. Diese Tenside sind jedoch mit dem Nachteil einer erheblichen Schaumbildung behaftet, die insbesondere bei der üblicher weise angewendeten Kreislaufführung des Wassers in den Auf bereitungsbetrieben zu erheblichen Problemen führt.

Aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE-M-39 18 274 (Hen kel) sind alkyl-endgruppenverschlossene β-Hydroxyalkylether, sogenannte Hydroxymischether, bekannt, die durch Ringöffnung von alpha-Olefinepoxiden mit Fettalkoholethoxylaten herge stellt und als schaumarme Hilfsmittel in der Entwässerung von Feststoffsuspensionen eingesetzt werden. Obschon mit diesen Mitteln in der Feststoffentwässerung gute Ergebnisse erzielt werden, weisen sie den Nachteil eines unbefriedigenden Käl teverhaltens auf. Insbesondere bei Außenlagerung kann es schon bei Temperaturen von 15 bis 20°C zur Bildung von Kri stallen kommen, wodurch das Pump- und Fließverhalten dieser Produkte und damit ihre bestimmungsgemäße Verwendung erheb lich beeinträchtigt wird.

Die Aufgabe der Erfindung bestand somit darin, Hydroxymisch ether zur Verfügung zu stellen, die bei gleicher anwendungs technischer Leistung über ein verbessertes Kälteverhalten verfügen.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Entwässerung von feinteiligen Feststoffsuspensionen, bei dem man als Hilfsmittel innenständige Hydroxymischether der Formel (I) einsetzt,

in der
R¹ und R² unabhängig voneinander für lineare Alkylreste mit 1 bis 17 Kohlenstoffatomen stehen, mit der Maßgabe, daß die Summe der Kohlenstoffatome beider Reste 5 bis 17 beträgt,
R³ einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen und
n Zahlen von 1 bis 20 darstellt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden innenständigen Hydroxymischether gegenüber den bekannten endständigen Hydroxymischethern der DE-A-39 18 274 ein deutlich besseres Kälteverhalten, insbesondere nie drigere Stockpunkte, bei vergleichbar guten, z. T. sogar leicht verbesserten anwendungstechnischen Eigenschaften auf weisen.

Innenständige Hydroxymischether können analog zu den end ständigen Hydroxymischethern durch Ringöffnung von innen ständigen Olefinepoxiden mit Fettalkoholethoxylaten bzw. Glycolen hergestellt werden. Hinsichtlich Einzelheiten der Synthese, sei auf die Deutsche Offenlegungsschrift DE-A1-37 23 323 (Henkel) verwiesen.

Als innenständige Hydroxymischether, die im Sinne der Erfin dung eingesetzt werden können, kommen Ringöffungsprodukte von innenständigen Olefinepoxiden mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen mit Ethylenglycol, Diethylenglycol und seinen höheren Homo logen sowie Anlagerungsprodukten von durchschnittlich 1 bis 20 mol Ethylenoxid (EO) an jeweils 1 mol eines linearen oder verzweigten primären Alkohols mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen in Betracht. Als typische Beispiele sind Ringöffnungsprodukte von technischen innenständigen C₁₀-C₁₄-Olefinepoxiden mit Ethylenglycol, Diethylenglycol, Isopropylalkohol-3EO, n-Buta nol-4EO, n-Butanol-5EO, n-Octanol-4EO und n-Decanol-10EO zu nennen. Als besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz von innenständigen Hydroxymischethern der Formel (I) erwiesen, in der die Summe der Kohlenstoffatome in R¹ und R² 9 bis 13 be trägt, R³ für einen Alkylrest mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen und n für Zahlen von 1 bis 10 steht.

Es sei darauf hingewiesen, daß technische innenständige Ole fine stets Gemische verschiedener Isomerer darstellen und somit unter den erfindungsgemäß einzusetzenden innenständigen Hydroxymischethern ebenfalls technische Gemische der ver schiedenen Stellungsisomeren zu verstehen ist.

Entsprechend ihrer erfindungsgemäßen Verwendung müssen die innenständigen Hydroxymischether der Formel wasserdispergierbar sein. Es ist möglich, daß eine befrie digende Wasser dispergierbarkeit in den Fällen nicht ge geben ist, in denen niedrigen Werten des Ethoxylierungsgrades n langkettige Reste R¹, R² und/oder R³ gegenüberstehen. Die geforderte Wasserdispergierbarkeit läßt sich jedoch problemlos erreichen, indem man den Wert für n innerhalb des vorstehend genannten Bereiches erhöht.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden innenständigen Hydroxy mischether können einzeln eingesetzt werden; für die Entwäs serung bestimmter Feststoffe kann es jedoch vorteilhaft sein, Produkte unterschiedlicher Kettenlänge bzw. unterschiedlichen Ethoxylierungsgrades miteinander zu kombinieren, um Synergien ihrer physikochemischen Eigenschaften auszunutzen. In glei cher Weise kann es vorteilhaft sein, Kombinationen der innen ständigen Hydroxymischether mit anderen schon bekannten ioni schen oder nichtionischen Entwässerungshilfsmittel einzuset zen.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die erfindungsgemäß einzusetzenden innenständigen Hydroxy mischether unterstützen die Entwässerung von Feststoffsus pensionen, sind biologisch leicht abbaubar und zeichnen sich durch niedrige Stockpunkte aus. Sie eignen sich daher zur Entwässerung von Suspensionen verschiedenster Feststoffe, wie beispielsweise Eisenerzkonzentrate, Quarzsand, Steinkohle oder Koks.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsge mäßen Verfahrens setzt man die innenständigen Hydroxymisch ether in Mengen von 10 bis 500, vorzugsweise 100 bis 400 ,und insbesondere 150 bis 250 g - bezogen auf Feststoffgehalt - pro Tonne Feststoff ein.

Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern, ohne ihn darauf einzuschränken.

Beispiele I. Eingesetzte Hydroxymischether (HME)

Die Hydroxymischether A bis G sind erfindungsgemäß und wurden auf der Basis von innenständigen Olefinepoxiden hergestellt. Die Kettenlänge des Ausgangsepoxids ergibt sich aus der Summe der Kohlenstoffatome (R¹ + R² + 1). Da es sich bei den ein gesetzten Olefinen um technische Mischungen handelt, stellen die erfindungsgemäßen Hydroxymischether ebenfalls Mischungen der verschiedenen Stellungsisomeren dar.

Das Produkt Z stellt einen endständigen Hydroxymischether auf Basis eines alpha-C13/14-Olefinepoxids gemäß DE-A1-39 18 274 dar und dient dem Vergleich.

II. Entwässerungsversuche in der Becherzentrifuge

Für die Entwässerungsversuche wurde Quarzsand der folgenden Körnung verwendet:

< 125 µm = 2,8 Gew.-%
125 bis 200 µm = 26,4 Gew.-%
200 bis 315 µm = 60,1 Gew.-%
< 315 µm = 10,7 Gew.-%

Durchgeführt wurden die Versuche in einer Becherzentrifuge, mit der Zentrifugenkennwerte von 15 bis 2000 realisierbar sind. Als Siebbelag wurden Lochplatten mit Sieböffnungen von 0,1×2 mm verwendet. Die Entwässerungshilfsmittel wurden in wäßrigen Lösungen eingesetzt; alle Konzentrationsangaben verstehen sich bezogen auf den Feststoffgehalt dieser Lö sungen.

Nach Einwaage des Quarzsandes in die Zentrifugenbecher wurden die wäßrigen Lösungen der Entwässerungshilfsmittel zugegeben und gleichmäßig verteilt. Nach einer Abtropfzeit von 1 min wurde der Feststoff über einen Zeitraum von 30 s bei einer Drehzahl von 500 Upm entwässert. Anschließend wurden die feuchten Feststoffe ausgewogen, bei 100°C bis zur Gewichts konstanz getrocknet und die Restfeuchte in %-rel. bestimmt. Alle Versuchsergebnisse stellen Mittel von Doppelbestimmungen dar. Die Ergebnisse sind in Tab. 2 zusammengefaßt.

Tabelle 2

Entwässerungsversuche in der Becherzentrifuge

Claims

1. Verfahren zur Entwässerung von feinteiligen Feststoff suspensionen, bei dem man als Hilfsmittel innenständige Hydroxymischether der Formel (I) einsetzt, in der
R¹ und R² unabhängig voneinander für lineare Alkylreste mit 1 bis 17 Kohlenstoffatomen stehen, mit der Maß gabe, daß die Summe der Kohlenstoffatome beider Reste 5 bis 17 beträgt,
R³ einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen und
n Zahlen von 1 bis 20
darstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man innenständige Hydroxymischether einsetzt, in der die Summe der Kohlenstoffatome in R¹ und R² 9 bis 13 be trägt, R³ für einen Alkylrest mit 3 bis 8 Kohlenstoff atomen und n für Zahlen von 1 bis 10 steht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Suspensionen von Eisenerzkonzentrate, Quarzsand, Steinkohle oder Koks entwässert.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die innenständigen Hydroxymischether in Mengen von 10 bis 500 g pro Tonne Feststoff einsetzt.