Fachgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Flotationssammlers, der in einer Fluorit-Anreicherungsanlage verwendet wird, und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung eines Fluorit-Flotationskollektors unter Verwendung von Rohfettsäure oder Mischfettsäure als Ausgangsstoffe, bei denen es sich um Zwischenprodukte bei der Herstellung von Ölsäure handelt und die in aktuellen Fluorit-Flotationsanlagen üblicherweise als Fluorit-Flotationskollektoren eingesetzt werden.

Hintergrundbild

Derzeit wird Ölsäure sowohl im Inland als auch international in großem Umfang als Flotationssammler in Fluorit-Anreicherungsanlagen eingesetzt. Ölsäure kann aus Speiseölen als Rohstoffen hergestellt werden, doch aufgrund der hohen Preise und der begrenzten Ressourcen an Speiseölen sind einige Hersteller in den letzten Jahren dazu übergegangen, Seifenrückstände oder angesäuertes Öl als Rohstoffe für die Ölsäureproduktion zu verwenden. Unter Seifenrückstand versteht man hier das Nebenprodukt, das bei der Verarbeitung von tierischen und pflanzlichen Speiseölen in Ölmühlen entsteht, d. h. die emulgierte Schicht und den Bodensatz, die nach der Entnahme des fertigen Öls zurückbleiben; unter „angesäuertem Öl“ versteht man die Mischung aus Fettsäuren und nicht hydrolysiertem Öl, die nach der vorläufigen Ansäuerung und Hydrolyse von Seifenresten gewonnen wird und einen Säurewert von 110–130 (mg KOH/g Probe) aufweist.

Der allgemeine Prozess zur Herstellung von Ölsäure läuft wie folgt ab: Rohseifenmasse oder angesäuertes Öl wird unter sauren oder alkalischen Bedingungen hydrolysiert, um rohe Fettsäuren zu gewinnen; nachdem die Wasserschicht von den Rohfettsäuren entfernt wurde, werden diese getrocknet, dehydratisiert und destilliert, um gemischte Fettsäuren zu gewinnen, die etwa 85% der Rohfettsäuremenge ausmachen, wobei gleichzeitig ein Nebenprodukt in Form von Destillationsrückständen anfällt; die gemischten Fettsäuren werden anschließend gefroren und gepresst, um das Endprodukt Ölsäure zu gewinnen, deren Ausbeute etwa 65% bis 75% der gemischten Fettsäuren ausmacht, wobei feste Säure als Nebenprodukt anfällt.

Wie aus dem oben beschriebenen Herstellungsprozess ersichtlich ist, ist der Produktionszyklus von Ölsäure lang, der Energieverbrauch für die Destillation und die Kaltpressung hoch, und es entstehen zwei Nebenprodukte von geringem Wert (Destillationsrückstand und feste Säure). Der Anteil des endgültigen Ölsäureprodukts an der ursprünglichen rohen Fettsäure liegt nur bei etwa 50% bis 65%, was Ölsäure teuer macht und somit die Produktionskosten für Fluorit-Flotationsanlagen erhöht, die sie verwenden. Zudem wird aufgrund unvollständiger Kaltpressung in einigen Anlagen häufig Ölsäure hergestellt, die einen höheren Anteil an fester Säure enthält. Wird diese Ölsäure als Flotationskollektor für Fluorit eingesetzt, verschlechtert sich die Flotationsleistung unter Niedrigtemperaturbedingungen erheblich, und die Kollektionsfähigkeit nimmt stark ab.

Zusammenfassung der Erfindung

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für einen Flotationskollektor für Fluorit bereitzustellen, der sich durch niedrige Herstellungskosten, eine hohe Sammelwirkung und Eignung für die Niedertemperaturflotation auszeichnet, um die oben genannten Probleme bei der Ölsäureherstellung und deren Anwendung in der Fluoritflotation zu lösen.

Das Herstellungsverfahren für den Fluorit-Flotationskollektor gemäß der vorliegenden Erfindung wird gemäß dem folgenden Prozess und den folgenden Schritten durchgeführt: Verwendung von Rohfettsäuren oder gemischten Fettsäuren, die Zwischenprodukte bei der Ölsäureherstellung sind, als Ausgangsmaterialien mit einem Säurewert von mehr als 165 mg KOH/g Probe und einem Gehalt an ungesättigten Fettsäuren von >80%; Zugabe von konzentrierter Schwefelsäure in einer Menge von 3% bis 15%, bezogen auf das Gewicht der Fettsäure, bei einer Reaktionstemperatur von 20 °C bis 40 °C und einer Reaktionszeit von 40 bis 90 Minuten; nach Beendigung der Sulfatierungsreaktion Waschen, Stehenlassen, Abtrennen der Wasserschicht, anschließendes Hinzufügen eines Flotationsschaummittels in einer Menge von 0,4% bis 3%, bezogen auf das Gewicht der Fettsäure, und gleichmäßiges Mischen, um das Endprodukt zu erhalten.

Bei dem gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Herstellungsverfahren für den Fluorit-Flotationssammler beträgt die optimale Menge an zugesetzter konzentrierter Schwefelsäure 5% bis 8%, bezogen auf das Gewicht der Fettsäure. Ist die Zugabemenge zu hoch, wird die Schaumbildung des Endprodukts zu stark und die Selektivität nimmt ab; ist die Menge zu gering, ist die Sulfatierungsreaktion unzureichend. Die Menge des zugesetzten Flotationsschaumbildners beträgt vorzugsweise 0,5% bis 1%, bezogen auf das Gewicht der Fettsäure. Ist die zugesetzte Menge zu hoch, ist die Schaumbildungseigenschaft zu stark und die Selektivität verschlechtert sich; ist die Menge zu gering, verringert sich die Sammelwirkung des Reagenzes.

Als Flotationsschaumbildner können Alkohole wie Terpenalkohol, Polyglykolether wie Polypropylenglykolether oder Alkane wie Triethoxybutan oder andere Schaumbildner mit ähnlichen Eigenschaften wie die oben genannten Typen verwendet werden, die dem Fachmann alle bekannt sind. Vorzugsweise wird Flotationsöl Nr. 2 (Alkoholtyp, dessen Haupt- und Wirkbestandteil Terpenalkohol ist) verwendet, das auf dem Markt weit verbreitet ist.

Im Vergleich zum Verfahren zur Herstellung von Ölsäure weist das nach der vorliegenden Erfindung vorgesehene Herstellungsverfahren für den Fluorit-Flotationskollektor folgende Vorteile auf:

(1) Es müssen keine geringwertigen Nebenprodukte entsorgt werden, wodurch die Rohstoffausnutzung maximiert und die Produktionskosten gesenkt werden.

(2) Im Vergleich zum Herstellungsverfahren für Ölsäure ersetzt die nach der vorliegenden Erfindung hergestellte Verarbeitungstechnologie für das Fluorit-Flotationsmittel den für Ölsäure erforderlichen langen Produktionszyklus aus Trocknung, Entwässerung, Destillation und Kaltpressung durch eine 40- bis 90-minütige Sulfatierungsreaktion, wodurch der Energieverbrauch erheblich gesenkt und somit die Kosten reduziert werden.

(3) Durch die Sulfatierungsbehandlung unterliegt ein Teil der ungesättigten Fettsäuren im Ausgangsmaterial einer Sulfatierungsreaktion. Die sulfatierten Produkte führen Sulfatgruppen ein, die die Adsorption des Reagenzes an das Erz verbessern und dadurch die Sammelleistung des Reagenzes steigern können. Die sulfatierten Produkte weisen eine gute Wasserlöslichkeit auf. Zusammen mit dem niedrigschmelzenden Schaumbildner werden sie in die Molekülstruktur der Fettsäuren eingebunden, wodurch die Emulgierung und Dispersion des Reagenzes in der Pulpe verbessert, seine Bedeckung der Mineraloberfläche erhöht und somit die Sammelfähigkeit des Reagenzes erheblich gesteigert wird.

(4) Der nach dem vorliegenden Verfahren hergestellte Flotationskollektor für Fluorit weist verbesserte Emulgier- und Löslichkeitseigenschaften sowie eine gute Wasserlöslichkeit und Dispergierbarkeit auf, wodurch er sich für die Fluoritflotation bei normalen oder niedrigen Temperaturen eignet.

Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der nachstehenden Beispiele näher beschrieben.

Beispiel 1

Unter Verwendung von Rohfettsäure oder Mischfettsäure, einem Zwischenprodukt bei der Ölsäureherstellung, als Ausgangsmaterial in einer Menge von 100 g, mit einer Säurezahl von mehr als 165 mg KOH/g Probe und einem Gehalt an ungesättigten Fettsäuren von 80,0%, wurden unter ständigem Rühren 3 g konzentrierte Schwefelsäure zugegeben. Die Reaktionstemperatur wurde mithilfe von Kühlwasser im Bereich von 35 °C bis 40 °C gehalten. Nach der Zugabe der konzentrierten Schwefelsäure wurde das Rühren insgesamt 40 Minuten lang fortgesetzt. Anschließend wurden 20 g Leitungswasser zugegeben, 1 Minute lang zum Waschen gerührt und die Mischung 1–2 Stunden stehen gelassen. Nach deutlicher Schichtung wurde die Wasserschicht abgetrennt und 3 g Flotationsöl Nr. 2 (Schaumbildner) zugegeben; anschließend wurde die Mischung gleichmäßig vermischt, um das Produkt zu erhalten.

Beispiel 2

Prozessbedingungen: Die Menge der verwendeten Rohfettsäure betrug 100 g, mit einer Säurezahl von mehr als 175 mg KOH/g Probe und einem Gehalt an ungesättigten Fettsäuren von 85%; die Temperatur der Sulfatierungsreaktion lag im Bereich von 30 °C bis 35 °C; die Reaktionszeit der Sulfatierung betrug 60 Minuten; die Menge der zugesetzten konzentrierten Schwefelsäure betrug 7 g; die Menge des zugesetzten Flotationsöls Nr. 2 (Schaumbildner) betrug 1 g. Die Verfahrensschritte entsprachen denen in Beispiel 1.

Beispiel 3

Prozessbedingungen: Die Menge der verwendeten Rohfettsäure betrug 100 g, mit einer Säurezahl von mehr als 180 mg KOH/g Probe und einem Gehalt an ungesättigten Fettsäuren von 88,51 TP3T; die Temperatur der Sulfatierungsreaktion lag im Bereich von 20 °C bis 30 °C; die Reaktionszeit der Sulfatierung betrug 90 Minuten; die Menge der zugesetzten konzentrierten Schwefelsäure betrug 15 g; die Menge des zugesetzten Flotationsschaumbildners betrug 0,4 g. Die Verfahrensschritte entsprachen denen in Beispiel 1.

Beispiel 4

Verfahrensbedingungen: Die Menge der verwendeten Rohfettsäure betrug 100 g; die Menge der zugesetzten konzentrierten Schwefelsäure betrug 8 g; die Menge des zugesetzten Flotationsöls Nr. 2 (Schaumbildner) betrug 0,5 g. Die übrigen Verfahrensbedingungen entsprachen denen in Beispiel 2. Die Verfahrensschritte waren dieselben wie in Beispiel 1.

Beispiel 5

Verfahrensbedingungen: Die Menge der verwendeten Rohfettsäure betrug 100 g; die Menge der zugegebenen konzentrierten Schwefelsäure betrug 5 g; die Menge des zugegebenen Flotationsöls Nr. 2 (Schaumbildner) betrug 0,8 g. Die übrigen Verfahrensbedingungen entsprachen denen in Beispiel 2. Die Verfahrensschritte entsprachen denen in Beispiel 1.

Beispiel 6

Als Flotationsschaumbildner wurde Triethoxybutan zugesetzt. Die übrigen Prozessbedingungen entsprachen denen in Beispiel 2. Die Prozessschritte entsprachen denen in Beispiel 1.

Beispiel 7

Als Flotationsschaumbildner wurde Polypropylenglykolether zugesetzt. Die übrigen Prozessbedingungen entsprachen denen in Beispiel 2. Die Prozessschritte entsprachen denen in Beispiel 1.

Die bei dem Verfahren zur Herstellung des Fluorit-Flotationskollektors der vorliegenden Erfindung verwendeten Anlagen sind herkömmliche Anlagen, die dem Fachmann gut bekannt sind.

Der nach dem vorliegenden Verfahren hergestellte Flotationssammler für Fluorit weist einen Erstarrungspunkt im Bereich von 14 °C bis 20 °C und eine Säurezahl zwischen 170 und 200 mg KOH/g Probe auf. Das Produkt behält größtenteils die Eigenschaften der rohen Fettsäure bei. Je nach Menge der zugesetzten Säure unterliegt 1/3 bis 1/4 des Produkts einer Sulfatierungsreaktion mit der konzentrierten Schwefelsäure, wodurch sulfatierte Produkte und deren Hydrolyseprodukte R‑CH=CH‑(CH₂)ₙ‑COOH entstehen. Daher ist das Produkt ein Gemisch aus Fettsäuren, sulfatierten Produkten ungesättigter Fettsäuren und deren Hydrolyseprodukten sowie einem Flotationsschaumbildner und liegt bei Raumtemperatur als viskose, ölige Flüssigkeit vor.