DE4218050A1 - Verfahren zur Entwässerung von feinteiligen Feststoffsuspensionen - Google Patents
Verfahren zur Entwässerung von feinteiligen FeststoffsuspensionenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung fein
teiliger Feststoffdispersionen, bei dem man innenständige
Hydroxymischether als Hilfsmittel einsetzt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.-%
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.
Claims (4)
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.
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.
Priority Applications (7)
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