Alkylsulfosuccinate auf der Basis von propoxylierten sowie propoxylierten und ethoxylierten Fettalkoholen als Sammler für die Flotation nichtsulfidischer Erze

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Sulfosuccinaten auf der Basis von propoxylierten oder propoxylierten und ethoxylierten Fettalkoholen als Flotationssammler für nichtsulfidische Erze sowie ein Verfahren zur Abtrennung von nichtsulfidischen Erzen durch Flotation, bei dem man Alkyl- und/oder Alkenyl­(poly)alkylenglykolether-sulfosuccinate verwendet, die einen oder zwei, gleiche oder ungleiche Alkyl- ­und/oder Alkenyl(poly)alkylenglykoletherreste auf der Basis propoxylierter oder propoxylierter und ethoxy­lierter geradkettiger oder verzweigter Fettalkohole mit einer Kettenlänge von 8 bis 22 C-Atomen aufweisen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft die Verwendung von Alkyl- ­und/oder Alkenyl(poly)alkylenglykolethersulfosucci­naten auf der Basis von alkoxylierten Fettalkoholen als Flotationssammler für nichtsulfidische Erze.

[0002] Für die Aufbereitung von mineralischen Rohstoffen ist die Flotation ein allgemein angewandtes Sortierverfah­ren, bei dem die Wertminerale von Gangartmineralen ge­trennt werden. Nichtsulfidische Minerale im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise Apatit, Fluorit, Scheelit und andere salzartige Mineralien, Cassiterit und andere Metalloxide, z.B. Titan- und Zirkonoxide, sowie bestimmte Silikate und Alumosili­kate. Im allgemeinen wird das Erz vorzerkleinert und trocken, vorzugsweise aber naß vermahlen und in Wasser suspendiert. In Verbindung mit Schäumern und gegebe­nenfalls weiteren Hilfsreagenzien wie Reglern, Drückern (Desaktivatoren) und/oder Belebern (Aktiva­toren) werden den Erzen normalerweise Sammler zuge­setzt, die die Abtrennung der Wertminerale von den Gangartbestandteilen des Erzes unterstützen. Nach einer gewissen Einwirkungszeit wird in die Suspension Luft eingeblasen (Flotieren). Dabei wird an der Ober­ fläche der Suspension ein Schaum erzeugt. Der Sammler sorgt für eine Hydrophobierung der Oberfläche der Mi­nerale, so daß ein Anhaften an den während der Belüf­tung gebildeten Gasblasen bewirkt wird. Die Wertmine­rale des Erzes sollen bevorzugt an den Gasblasen haf­ten, so daß sie in Form eines mineralhaltigen Schaumes abgestreift und weiterverarbeitet werden. Es ist Auf­gabe der Flotation, das Wertmineral in möglichst hoher Ausbeute zu gewinnen und gleichzeitig eine möglichst gute Anreicherung zu erreichen.

[0003] Bei der flotativen Aufbereitung nichtsulfidischer Erze werden überwiegend anionische und kationische Tenside als Sammler eingesetzt. Die Sammler sollen an der Wertmineraloberfläche möglichst selektiv adsorbieren, um eine hohe Anreicherung im Flotationskonzentrat zu erzielen. Außerdem sollen die Sammler einen tragfähi­gen, aber nicht zu stabilen Flotationsschaum ent­wickeln.

[0004] Alkylsulfosuccinate werden häufig bei der Flotation nichtsulfidischer Erze verwendet (W. v. Rybinski, M.J. Schwuger, "Aufbereitungstechnik", 26(1985), Seite 632 und A. Doren, A. van Lierde und J.A. de Cuyper, Dev. Min. Proc. 2 (1979), S. 86-109). Mit diesen Sammlern lassen sich in vielen Fällen gute Flotationsergebnisse erzielen. In manchen Fällen führen bekannte Alkylsul­fosuccinate allerdings zu einer unerwünscht starken Schaumentwicklung.

[0005] Die US-PS 4 138 350 beschreibt Alkylpolyethylenglykol­ether-sulfosuccinate als Sammler in der Flotation. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die der Patentschrift zugrunde liegenden Alkylsulfosuccinate auf der Basis ethoxylierter Alkohole nicht in allen Fällen der Flo­ tation günstige Schaumeigenschaften und eine gute Sammlerwirkung aufweisen.

[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, Alkyl- ­und/oder Alkenyl(poly)alkylenglykolether-sulfosucci­nate auf der Basis geeigneter alkoxylierter Fettalko­hole bereitzustellen, die gegenüber den bekannten Al­kyl- und Alkylpolyethylenglykolether-sulfosuccinaten verbesserte Sammlereigenschaften aufweisen und die insbesondere eine unerwünscht starke Schaumentwicklung vermeiden.

[0007] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Verwendung von Alkyl- und/oder Alkenyl(poly)alkylen­glycolether-sulfosuccinaten, die einen oder zwei gleiche oder ungleiche Alkyl- und/oder Alkenyl(poly)­alkylenglykoletherreste auf der Basis propoxylierter oder propoxylierter und ethoxilierter, geradkettiger oder verzweigter Fettalkohole mit einer Kettenlänge von 8 bis 22 C-Atomen aufweisen, als Flotationssammler für nichtsulfidische Erze.

[0008] Für die oben definierten Alkyl- und/oder Alkenyl(po­ly)alkylenglykolether-sulfosuccinate wird im Folgenden überwiegend die Kurzbezeichnung "Sulfosuccinate" ver­wendet.

[0009] Die Alkyl- und/oder Alkenylreste der propoxylierten oder propoxylierten und ethoxylierten Fettalkohole, die als Basis für die Sulfosuccinate in Betracht kommen, weisen bevorzugt eine Kettenlänge von 12 bis 18 C-Atomen auf.

[0010] Die Fettalkoholkomponente der Sulfosuccinate kann aus geradkettigen und verzweigten, gesättigten und unge­sättigten Verbindungen dieser Kategorie mit 8 bis 22 C-Atomen bestehen, beispielsweise aus n-Octanol, n-Decanol, n-Dodecanol, n-Tetradecanol, n-Hexadecanol, n-Octadecanol, n-Eicosanol, n-Docosanol, Isotrideca­nol, Isooctadecanol, n-Hexadecenol und n-Octadecenol.

[0011] Die genannten Fettalkohole können einzeln die Basis der Sulfosuccinate bilden. In der Regel werden jedoch Produkte auf der 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, gewinnen. Hier können sowohl die herstellungsmäßig anfallenden Fett­alkoholgemische als auch geeignete Fraktionen mit einem begrenzten Kettenlängenspektrum als Basis für die Herstellung der Sulfosuccinate dienen. Neben den aus natürlichen Fetten und Ölen gewonnenen Fettalko­holgemischen sind auch synthetisch gewonnene Fettal­koholgemische, beispielsweise die bekannten Ziegler- ­und Oxofettalkohole, als Ausgangsmaterial für die Her­stellung der Sulfosuccinate geeignet.

[0012] Die Alkyl- oder Alkenyl(poly)alkylenetherglycolreste der Sulfosuccinate enthalten jeweils wenigstens eine Proplyenglykolethergruppe. Bevorzugt werden Sulfo­succinate verwendet, deren Alkyl- oder Alkenyl(poly)­alkylenetherglykolreste 1 bis 6 Propylenoxidgruppen aufweisen.

[0013] Für die Herstellung der Sulfosuccinate können auch Anlagerungsprodukte von m Mol Ethylenoxid und n Mol Propylenoxid an Fettalkohole eingesetzt werden, wobei m und n jeweils Zahlen von 1 bis 15 darstellen, die Summe von m und n 2 bis 25 beträgt und das Verhältnis von m : n im Bereich von 1 : 5 bis 2 : 1 liegt.

[0014] Die erfindungsgemäß zu verwendenden Sulfosuccinate können nach bekannten Methoden der organischen Synthe­se (siehe z. B. K. Lindner: Tenside-Textilhilfsmittel-­ Waschrohstoffe, Band 1, Stuttgat 1964, Seiten 747-­748), beispielsweise durch Veresterung der angegebenen Fettalkohol-Propylenoxid- oder Fettalkohol-Propylen­oxid-Ethylenoxid-Addukte mit Maleinsäure oder Malein­säureanhydrid und nachfolgende Umsetzung mit Natrium­sulfit erhalten werden.

[0015] Zur Flotation von nichtsulfidischen Erzen werden die Sulfosuccinate gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Menge von 50 bis 2 000 g/t dem Roherz zugesetzt.

[0016] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von nichtsulfi­dischen Erzen von der Gangart, bei dem man gemahlenes Erz mit Wasser zu einer Suspension vermischt, in die Suspension in Gegenwart von Alkyl- und/oder Alkenyl­(poly)alkylenglykolether-sulfosuccinaten Luft einlei­tet und den entstandenen Schaum zusammen mit dem darin enthaltenen Mineral abtrennt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man Alkyl- ­und/oder Alkenyl(poly)alkylenglykolether-sulfosuccina­te, die einen oder zwei, gleiche oder ungleiche Alkyl- ­und/oder Alkenyl(poly)alkylenglykoletherreste auf der Basis propoxylierter oder propoxylierter und ethoxy­lierter, geradkettiger oder verzweigter Fettalkohole mit einer Kettenlänge 8 bis 22 C-Atomen aufweisen, als Sammler einsetzt.

[0017] Das Verfahren zur Abtrennung von nichtsulfidischen Erzen von der Gangart wird vorzugsweise dahingehend ausgeführt, daß man die Sulfosuccinate in einer Menge von 50 bis 2 000 g/t Roherz einsetzt.

[0018] Die Sulfosuccinate im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere geeignet zur Aufarbeitung von Schee­lit-, Apatit- oder Eisenerz.

[0019] Die Sulfosuccinate können als Sulfobernsteinsäurevoll­ester und -halbester vorliegen, wobei die Halbester bevorzugt eingesetzt werden. Dem Fachmann ist überdies bekannt, daß die hier in betracht kommenden Sul­fobernsteinsäurevollester und -halbester nicht in der Form der freien Sulfonsäure, sondern als Alkalimetall- ­und/oder Ammoniumsalze eingesetzt werden, wobei Natri­um- und Ammoniumsalze und insbesondere Gemische aus Natrium- und Ammoniumsalzen bevorzugt verwendet werden.

[0020] Der Vorteil der Alkyl-und/oder Alkenyl(poly)alkylen­glykolether-sulfosuccinate auf der Basis geeigneter propoxylierter Fettalkohole gegenüber den bekannten Alkyl- und Alkylpolyethylenglykolsulfosuccinaten be­steht darin, daß bei der Verwendung der erfindungs­gemäßen Sulfosuccinate verbesserte Sammlereigenschaf­ten bei den genannten Roherzen zutage treten. In den Beispielen werden die günstigeren Schaumeigenschaften und die verbesserte Sammlerwirkung der erfindungsge­mäßen Verbindungen veranschaulicht.

[0021] Die nachfolgenden Beispiele zeigen die Überlegenheit der erfindungsgemäß zu verwendenden Sammler.

[0022] 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, auf Gewichtsprozent bezogen. Die Mengenangaben für Reagenzien beziehen sich jeweils auf Aktivsubstanz. Die in den nachfolgenden Beispielen angegebenen Alkyl­sulfosuccinate und Alkyl- und/oder Alkenyl(poly)al­kylenglykolether-sulfosuccinate lagen jeweils als Salze von Sulfobernsteinsäurehalbestern vor.

Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1 und 2

[0023] Im Lochscheibenschlagverfahren wurde die Schaument­wicklung von Alkyl-/Alkenyl(poly)alkylenglykolether- ­und Alkylsulfosuccinaten in Form ihrer Na- oder Na/NH₄-Salze unter Standardbedingungen bestimmt. Die Ergebnisse der Versuche sind in der Tabelle 1 zusam­mengefaßt. Es zeigt sich, daß die erfindungsgemäßen Sulfosuccinate auf der Basis von Fettalkohol-Propy­lenoxid- bzw. Fettalkohol-Ethylenoxid-Propylenoxid-­Addukten weniger Schaum entwickelten als die Sulfo­succinattypen des Standes der Technik. Dies erweist sich für viele Flotationsprozesse als vorteilhaft.

Tabelle 1

Bestimmung des Schäumvermögens

[0024] Lochscheibenschlagverfahren nach DIN 53 905
Bedingungen: 1 g AS/l, in Wasser 8 °dH, 40 °C
EO = Ethylenoxid; PO = Propylenoxid;
AS = Aktivsubstanz

Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 3

[0025] Als Flotationsaufgabe wurde ein Scheeliterz aus Öster­reich mit der nachstehenden chemischen Zusammenset­zung, bezogen auf die Hauptbestandteile, eingesetzt:
WO₃      0,3 %
CaO      8,8 %
SiO₂      55,8 %
Die Erzprobe wies folgende Korngrößenverteilung auf:
28 %      < 25 µm
43 %      25 - 100 µm
29 %      100 - 200 µm

[0026] Im Beispiel 4 wurde als erfindungsgemäßer Sammler ein Na/NH₄-Salz eines Sulfosuccinats auf der Basis eines Anlagerungsproduktes von 2 Mol Propylenoxid (2 PO) an 1 Mol eines Gemisches aus Oleylalkohol (C₁₈; unge­sättigt) und Cetylalkohol (C₁₆; gesättigt) als er­findungsgemäßer Sammler eingesetzt.

[0027] Im Vergleichsbeispiel 3 wurde das Na-Salz eines Al­kylsulfosuccinates auf der Basis von Oleyl-Cetylalko­hol als Sammler eingesetzt.

[0028] Die Flotationsversuche wurden mit einer Humbold-Wedag-­Labor-Flotationsmaschine der Fa. KHD Industrieanlagen AG, Humbold-Wedag, Köln (s. Seifen-Fette-Wachse 105 (1979), S. 248) in einer 1 l-Flotationszelle durchge­führt. Zur Herstellung der Trübe wurde entionisiertes Wasser verwendet. Die Trübedichte betrug 400 g/l. Als Drücker wurde Wasserglas mit einer Dosierung von 2 000 g/t eingesetzt. Die Konditionierzeit des Drückers betrug 10 Minuten bei einer Rührgeschwindigkeit von 2 000 l/min. Es wurde bei dem sich aus der Wasserglas­zugabe ergebenden pH-Wert von ca. 9,5 flotiert. Die Art der Sammlerdosierung ist aus der Tabelle 2 er­sichtlich. Die Konditionierzeit des Sammlers lag bei 3 Minuten.

[0029] Wie aus Tabelle 2 zu ersehen ist, wird mit dem Sammler gemäß Beispiel 4 ein deutlich höheres Ausbringen an WO₃ sowie eine erheblich bessere Anreicherung im Kon­zentrat erzielt, als mit dem Sammler gemäß Vergleichs­beispiel 3.

Beispiele 5 und 6 und Vergleichsbeispiele 4 und 5

[0030] Flotiert wurde ein brasilianisches Apatit-Erz, das neben Silikaten auch Eisenoxide als Gangart-Minerale enthielt. Bezogen auf die Hauptbestandteile hatte das Erz folgende Zusammensetzung:
ca. 21 %      P₂O₅
12 %      Fe₂O₃
26 %      SiO₂
Die Korngrößenverteilung der Aufgabe ist:
< 40 µm      21 %
40 - 100 µm      38 %
100 - 250 µm      35 %
>250 µm 6 %

[0031] Als erfindungsgemäßer Sammler wurde ein Na/NH₄-Salz eines Sulfosuccinats auf der Basis eines Anlagerungs­produktes von 2 Mol Propylenoxid an 1 Mol Oleyl-Cetyl­alkohol in Kombination mit Tallölfettsäure eingesetzt. Im Beispiel 5 betrug das Gewichtsverhältnis Sulfo­succinat zu Tallölfettsäure 1 : 1, im Beispiel 6 2 : 1.

[0032] Im Vergleichsbeispiel 4 wurde als Sammler eine Kombi­nation aus einem Na-Salz eines Alkylsulfosuccinates auf der Basis von Oleyl-Cetylalkohol und Tallölfett­säure im Gewichtsverhältnis 2 : 1 eingesetzt.

[0033] Im Vergleichsbeispiel 5 bestand der Sammler aus einem Gemisch aus einem Na/NH₄-Salz eines Alkylsulfosucci­nats auf der Basis von Oleyl-Cetylalkohol und Tallöl­fettsäure im Gewichtsverhältnis 1 : 1.

[0034] Die Flotationsversuche wurden in einer Laborflotati­onszelle (Modell D-1 der Fa. Denver Equipment mit einem Fassungsvermögen von 1 Liter) bei Raumtemperatur durchgeführt. Zur Herstellung der Trübe wurde Lei­tungswasser mit einer Härte von 16 °dH verwendet. Die Trübedichte betrug 500 g/l, der pH-Wert wurde vor der Sammlerzugabe mit Natronlauge auf pH 10,5 eingestellt.

[0035] Nach der Vorflotation (Dauer 6 Minuten) wurde das Vor­konzentrat zweimalnachgereinigt. Flotiert wurde in allen Stufen bei 1 200 l/min. Als Drücker wurde Stärke mit einer Dosierung von 600 g/t eingesetzt.

[0036] Nach den Ergebnissen aus Tabelle 3 kann beim Austausch der Alkylsulfosuccinate (Vergleichsbeispiele 5 und 6) durch die erfindungsgemäße Verbindung gemäß Beispiel 5 und 6 eine erhebliche Reduzierung der Sammlerdosierung erreicht werden, ohne daß Ausbringen und Selektivität beeinträchtigt werden. Dieser Effekt wurde sowohl bei einer 1 : 1 wie auch bei einer 2 : 1 Abmischung der Sulfosuccinate mit Fettsäure gefunden.

Beispiele 7 und 8 und Vergleichsbeispiel 6

[0037] Flotiert wurden die Abgänge einer Eisenerzaufbereitung folgender Zusammensetzung (Hauptbestandteile):
ca. 12 %      P₂O₅
36 %      SiO₂
14 %      Fe₂O₃
15 %      CaO
Die sehr grobe Flotationsaufgabe wies folgende Korn­größenverteilung auf:
< 25 µm      5 %
25 - 100 µm      15 %
200 - 500 µm      70 %
500 - 1 000 µm 9 %
> 1 000 µm 1 %

[0038] Im Beispiel 7 bestand der Sammler aus einem Na/NH₄-­Salz eines Sulfosuccinats auf der Basis eines An­lagerungsproduktes von 1 Mol Propylenoxid (1 PO) an 1 Mol Oleyl-Cetylalkohol.

[0039] Im Beispiel 8 wurde ein Na/NH₄-Salz eines Sulfosucci­nats auf der Basis eines Anlagerungsproduktes von 2 Mol Ethylenoxid und 1 Mol Propylenoxid (2 EO + 1 PO) an 1 Mol Oleyl-Cetylalkohol als Sammler eingesetzt.

[0040] Der Sammler im Vergleichsbeispiel 6 bestand aus einem Na/NH₄-Salz eines Sulfosuccinates auf der Basis eines Anlagerungsproduktes von 2 Mol Ethylenoxid (2 EO) an 1 Mol Oleyl-Cetylalkohol.

[0041] Die Flotationsversuche wurden in einer Laborflotati­onszelle, wie in Beispiel 5 beschrieben, durchgeführt.

[0042] Der pH-Wert wurde mit Natronlauge auf 9,5 eingestellt, Drücker wurden nicht verwendet. Das Vorkonzentrat wurde einmal nachgereinigt.

[0043] Die Flotationsergebnisse zeigen (Tabelle 4), daß auch die erfindungsgemäßen Verbindungen auf Basis von Fett­alkohol-EO/PO-Addukten Vorteile gegenüber bekannten Alkylsulfosuccinaten bieten. Das Apatit-Ausbringen steigt bei verminderter Sammlerdosierung.

Ansprüche

1. Verwendung von Alkyl- und/oder Alkenyl(poly)al­kylenglykolether-sulfosuccinaten, die einen oder zwei, gleiche oder ungleiche Alkyl- und/oder Alkenyl(poly)­alkylenglykoletherreste auf der Basis propoxylierter oder propoxylierter und ethoxylierter, geradkettiger oder verzweigter Fettalkohole mit einer Kettenlänge von 8 bis 22 C-Atomen aufweisen, als Flotationssammler für nichtsulfidische Erze.

2. Verwendung von Sulfosuccinaten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkyl- und/oder Alkenylreste der propoxylierten oder propoxylierten und ethoxylierten Fettalkohole eine Kettenlänge von 12 bis 18 C-Atomen aufweisen.

3. Verwendung von Sulfosuccinaten nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkyl- und/oder Alkenyl(poly)alkylenglykoletherreste der Sulfosucci­nate 1 bis 6 Propylenoxidgruppen aufweisen.

4. Verwendung von Sulfosuccinaten nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkyl- und/oder Alkenyl(poly)alkylenglykoletherreste auf Anlagerungs­produkten von m Mol Ethylenoxid und n Mol Propylenoxid an Fettalkohole mit 8 bis 22 C-Atomen basieren, wobei m und n jeweils Zahlen von 1 bis 15 darstellen, die Summe von m und n 2 bis 25 beträgt und das Verhältnis m : n im Bereich von 1 : 5 bis 2 : 1 liegt.

5. Verwendung von Sulfosuccinaten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das korrespondierende Kation Natrium und/oder Ammonium ist.

6. Verwendung von Sulfosuccinaten nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man diese in Mengen von 50 bis 2 000 g/t Roherz einsetzt.

7. Verfahren zur Abtrennung von nichtsulfidischen Er­zen durch Flotation, bei dem man gemahlenes Erz mit Wasser zu einer Suspension vermischt, in die Suspen­sion in Gegenwart eines Sammlers Luft einleitet und den entstandenen Schaum zusammen mit dem darin ent­haltenen Mineral abtrennt, dadurch gekennzeichnet, daß man als Sammler Sulfosuccinate, wie in den Ansprüchen 1 bis 6 definiert, einsetzt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Sulfosuccinate zusammen mit bekannten Sammlern in Sammlersystemen einsetzt.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man Sulfosuccinate in Mengen von 50 bis 2 000 g/t Roherz einsetzt.

10. Verfahren nach Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekenn­zeichnet, daß man als Roherz Scheeliterz, Apatiterz oder Eisenerz verwendet.