DE1667065C3 - Mahlhilfsmittel - Google Patents
MahlhilfsmittelInfo
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- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/12—Nitrogen containing compounds organic derivatives of hydrazine
- C04B24/121—Amines, polyamines
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- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
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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.
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 |
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 (4)
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.
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