DE1667065C3

DE1667065C3 - Mahlhilfsmittel

Info

Publication number: DE1667065C3
Application number: DE1967G0050279
Authority: DE
Inventors: Frank G. Peabody Mass. Serafin (V.St.A.)
Original assignee: WR Grace and Co
Current assignee: WR Grace and Co
Priority date: 1966-06-10
Filing date: 1967-06-06
Publication date: 1979-09-06
Also published as: CH509939A; NL160232C; DK127247B; ES341589A1; DE1667065A1; NO122581B; GB1143516A; NL6708022A; AT278721B; DE1667065B2; NL160232B; BE699550A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines Zusatzstoffes zur Verbesserung der Eigenschaften von Mineralien.

Bei der Aufbereitung von vorbehandelten oder unbehandelten Mineralien werden diese gewöhnlich zu verhältnismäßig kleinen Teilchen vermählen, was möglichst schnell erfolgen soll. Hierbei werden oft Mahlhilfsmittel verwendet, um die Mahlgeschwindigkeit zu vergrößern oder die Feinheit der Teilchen bei gegebener Arbeitsgeschwindigkeit zu erhöhen, ohne daß das zermahlene Produkt nachteilig beeinflußt wird.

Durch das Aufbrechen der Teilchen beim Mahlen von Mineralien entstehen neue energierciche Oberflächen, deren Oberflächenkräfte auch noch nach dem Mahlvorgang bestehen bleiben und ein Zusammenbacken des Materials bzw. eine schlechte Schüttfähigkeit ergeben. Dieses führt dazu, daß vermahlene Minerale durch die z. B. beim Transport entstehende Vibration derart verdichtet werden, daß sie oft halbfest sind und sich nicht ausschütten lassen, es sei denn, daß man zum Aufbrechen der kompakten Masse erhebliche mechanische Kräfte aufwendet.

Diese Agglomeration oder Haftung von Einzelteilchen wird mit »Festbacken« (pack set) bezeichnet und durch den Festback-Index bestimmt; dieser ist ein relativer Wert, welcher numerisch angibt, wie weit ein teilchenförmiges Material bereit ist, nach einer gewissen Lagerzeit oder nach einem Transport frei zu fließen. Das Verhältnis des Festback-Index von unbehandeltem Material gegenüber dem von behandeltem Material wird als »Festback-Verhältnis« bezeichnet und dient zum Vergleich von zwei verschiedenen Proben gemahlener Minerale.

Dieser Festback-Index wird wie folgt bestimmt: 100 g Mineral werden in einem 250-ml-Erlenmeyer-Kolben auf einer Yibrationsplatte 15 Sekunden gerüttelt und dann horizontal in ein Spannfutter eingesetzt. Der Kolben wird dann etwa 100 ml je Minute um 180° um seine Achse gedreht, bis das am Kolbenboden festliegende Material zusammenfällt. Die Anzahl der Drehungen um 180°, die bis zum Zusammenfallen des Materials erforderlich sind, ergeben den Festback-Intlcx. |e größer also die zum Aufbrechen des festgebakkcnen Materials erforderliche Energie ist, desto höher

ist der Festbackindex.

Es wurde nun festgestellt, daß Aminsalze von Arylhydroxy-Verbindungen z. B. Phenol als ausgezeichnete Mahlhilfsmittel und als Festback-Inhibitoren für Mineralien wirken, ohne daß z. B. bei Zement die Festigkeit des Betons beeinträchtigt wird.

Demzufolge betrifft die Erfindung eine Mischung, welche aus einem Mineral und einem mit diesem Mineral innig vermischten Aminsalz einer Arylhydroxy-Verbindung besteht Zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten neuen Zusatzstoffe werden ein oder mehrere Arylhydroxy-Verbindungen mit ein oder mehreren Aminen vermischt Die Ausgangsmaterialien können reine Chemikalien oder Ausgangsstoffe mit Verunreinigungen sein. Die Verfahren zur Herstellung dieser Zusatzstoffe sind bekannt Vorzugsweise werden äquimolare Teile Amin- und Arylhydroxy-Vtrvindung benutzt

Vorzugsweise besteht die Arylhydroxy-Verbindung aus einem Phenyl- oder Naphthylrest welcher durch einen Hydroxylrest substituiert ist und der sonst unsubstituiert ist oder durch ein oder mehrere Nitrogruppen, Halogengruppen, vorzugsweise durch Chlor, Alkylreste, vorzugsweise mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und insbesondere Methylreste, durch Arylreste, Amino- oder Alkoxygruppen mit vorzugsweise 1 bis 5 Kohlenstoffatomen substituiert ist.

Vorzugsweise ist das Amin eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel:

Ri

in welcher R| ein Wasserstoffatom oder einen substituierten oder unsubstituierten Alkylrest, wie Hydroxyalkyl oder Aryl ζ. B. Alkarylrest und R2 ein Wasserstoffatom oder einen substituierten oder unsubstituierten Alkylrest z. B. einen Hydroxyalkylrest und Rj ein Wasserstoffatom, einen Hydroxylrest oder einen substituierten oder unsubstituierten Alkylrest, z. B. ein Hydroxyalkyl oder Arylradikal oder eine Verbindung der folgenden Formel bedeuten:

ΓΊ

R⁴ N-R⁵

>ii in welcher

Γ 1

R⁴ N

einen substituierten oder unsubstituierten Pyrrolidinyl-, Pyrrolidyl-, Pyrrolyl-, Morpholinyl-, Piperidinyl- oder Piperazinylrest und R⁵ ein Wasserstoffatom oder einen Alkyl- oder Hydroxyalkylrest bedeuten; oder Y-(Re)_n,

mi in welcher Y ein Pyridyl-, Pyrimidinyl- oder Pyridizinylrest und R6 ein Halogenatom oder einen Alkyl- oder Hydroxylrest bedeuten und η den Wert von 0 bis 5 besitzt.

Geeignete Amine sind beispielsweise Ammoniak,

hi Äthylamin, Diäthanolamin, Monoäthanolamin, Triethylamin, Triäthanolamin, Anilin, p-Toluidin, m-Phenylendiamin, Dimethylanilin, Diphenylamin, 2,4.6-Tribromanilin. N-Phenylhydroxylamin, /J-Phenäthylamin, Morpho-

Hn, Pyridin, Piperidin, Pyrrol, Pirrolin, Pyrrolidin, Pyridazin, Pyrimidin, N-Methylmorpholin, 4-(2-Aminoäthoxy)-äthylmoφholin, Dimethylpyridin, Dimethyläthylpyrrol und Piperazin.

Als Mineralien werden natürlich vorkommende anorganische Mineralien, wie Phosphatgestein, teilweise bearbeitete Mineralien wie konzentriertes Eisenerz und Mischungen von Mineralien wie Zement, Klinker oder keramische Stoffe in dieser Weise behandelt. Beispielsweise kann man mit derartigen Mahlhilfsmitteln Berylliumoxyd, Kalkstein, Gips, Ton und Bauxit behandeln. Besonders wertvoll sind derartige Mahlhilfsmittel bei Zement und insbesondere Portlandzement, bei denen sie sogar zu einer Erhöhung der Festigkeit des abgebundenen Betons führen. Portlandzement gehört zu den hydraulischen Zementen, die im wesentlichen aus zwei Calciumsilikaten und einer kleineren Menge Calciumaluminat bestehen. Derartige Zemente werden hergestellt, indem man ein inniges Gemisch eines feinverteilten Kalkgesteins zusammen mit tonigem Material zu einem Klinker verarbeitet und diesen dann zusammen mit etwa 2% Gips oder mit einem anderen Calciumsulfat vermahlt, um die gewünschten Abbindeeigenschaften des fertigen Zements zu erzielen. Die Aminsalze werden vorzugsweise dem Klinker zugesetzt, um die Mahlwirksamkeit zu erhöhen und ein anschließendes Pestbacken des fertigen Zements zu vermeiden; sie können jedoch auch zu einem späteren Zeitpunkt zugesetzt werden. Die Verbesserung der Eigenschaften ist unabhängig vom Zeitpunkt des Zusatzes, und es wir' insbesondere eine Erhöhung der Festigkeit bei abgebundenem Beton erficht.

Die Mahlhilfsmittel gemäß Erfindung werden entweder trocken oder flüssig eingesetzt. Air. Gründen der Einfachheit können wäßrige Lösungen verwendet werden, die genau dem Produktionsstrom zugemessen werden können. Weniger gut lösliche Mahlhilfsmittel können mit einem entsprechenden Netzmittel, z. B. Natriumdodecylbenzolsulfonat, emulgiert werden. Das Mahlhilfsmittel kann dem Mineral vor dem Vermählen zugesetzt werden oder kann gleichzeitig mit dem Material in das Mahlwerk gegeben werden.

Wenn nur das Festbacken verringert oder eine bessere Fließfähigkeit erreicht werden soll — z. B. bei Förderung oder pneumatischem Transport — so kann das Mahlhilfsmittel zu einem beliebigen anderen Zeitpunkt während des Aufarbeitens zugesetzt werden.

Die Menge des Mahlhilfsmittels kann in einem weiten Bereich schwanken, jedoch werden vorzugsweise 0,001 bis I und insbesondere 0,004 bis 0,4% Feststoffe, bezogen auf das Gewicht der Mineralfeststoffe, zugesetzt Es besteht keine obere Grenze der zugesetzten Mahlhilfsmittelmenge, jedoch wird gewöhnlich nur so viel zugesetzt, um die gewünschte Fließfähigkeit und die gewünschte Oberfläche zu erreichen.

Die erfindungsgemäßen Mahlhilfsmittel werden vorzugsweise allein eingesetzt, können jedoch auch mit ein oder mehreren anderen Mahlhilfsmitteln oder anderen Zusätzen zusammen verarbeitet werden.

lu Im folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

Ir\ der folgenden Tabelle ist die Wirksamkeit des als Ii Mah:hilfsmittel verwendeten Triäthanolaminphenoxydes wiedergegeben, welches durch Mischen äquimolarer Teile von Triäthanolamin und Phenol hergestellt wurde. Die Meßergebnisse wurden mit einem Portlandzementtyp 1 erhalten, der in der Laboratoriumstahlku-2» gelmühle bei 99° C und 3403 Umdrehungen gemahlen wurde.

Menge des Zusatzes	Oberfläche nach	Steigerung
in % (Feststoffe je	BIaine crhVg	gegenüber
Feststoffe)		Blindprobe
0,01	3114	4,21
0,02	3128	5,20
0,03	3121	4,45
0,(K	3134	5,41
0,06	3134	4.89
0,08	3184	7,09

Beispiel 2

Es wurde ein Mahlhilfsmittel hergestellt durch Vermischen von 34 Gewichtsteilen eines Gemisches aus Phenol und Cresol im Verhältnis von 50 :50 mit 65,9 Gewichtsteilen eines Gemisches aus Horpholin und Triäthanolamin im Verhältnis von 50 :50. Die Mahlwirksamkeit wurde mit Portlandzement Typ 1 bestimmt, der in einer Laboratoriumstahlkugelmühle bei HO⁰C und 4941 Umdrehungen vermählen wurde. Bei einem Gehalt von 0,12 Gew.-%, bezogen auf das Zementgewicht, ergab sich ein Anstieg der Werte für die Oberfläche nach B I a i η e von 6,75% gegenüber der Blindprobe.

Die erfindungsgemäßen Zusätze werden auch mit guten Ergebnissen beim Vermählen von anderen Mineralien außer Zement verwendet, wie beispielsweise als Mahlhilfsmittel für Phosphatgestein und Eisenerz.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung eines Aminsalzes einer Arylhydroxy-Verbindung als Zusatz zu Mineralien, insbesondere Zement und zementbilrienden Mischungen.

2. Die Verwendung eines Zusatzes gemäß Anspruch 1 in einer Menge von 0,001 bis 1 Gew.-% und vorzugsweise 0,004 bis 0,04 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Minerals.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Triäthanolaminphenoxyd oder ein Reaktionsprodukt aus Morpholin und Triäthanolamin mit Phenol eingesetzt wird.

4. Mineralmischung, die ein Derivat einer Arylhydroxy-Verbindung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Derivat einer Arylhydroxy-Verbindung und als Festback-Inhibitor ein aus einem Amin und der Arylhydroxy-Verbindung durch Umsetzung an der Hydroxylgruppe gebildetes Salz verwendet wird.