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Verfahren zur Verminderung der Quellung von Feststoffsuspensionen
bei Schwerflüssigkeitstrüben Die an sich bekannten Schwerflüssigkeitsaufbereitungsverfahren,
bei denen mit Feststoffsuspensionen gearbeitet wird, haben durchweg den Nachteil,
daß durch die Anlagerung und Bindung von Wassermolekülen an der inneren und äußeren
Oberfläche der suspendierten Feststoffpartikel eine Quellung der Feststoffteilchen
eintritt. Diese Quellung ist verbunden mit einer Volumenvergrößerung der Feststoffteilchen,
die ihrerseits eine Erhöhung der Reibung der Teilchen an sich in der Flüssigkeit
hervorruft. Die Bindung oder Anlagerung von Wassermolekülen an der inneren und äußeren
Oberfläche von Feststoffteilchen in wässerigen Aufschlämmungen, wie Ton, Bauxit,
Baryt, Eisenspat usw., ist bekannt; man bezeichnet diesen Vorgang als Hydratisation
und das gebundene bzw.' angelagerte Wasser als Hydratwasser. Die durch die Aufnahme
von Hydratwasser hervorgerufene Quellung der suspendierten Feststoffteilchen führt
nun bei Anwendung der an sich bekannten Schwerflüssigkeitsaufbereitungsverfahren
zu einer Hemmung der Beweglichkeit der mittels der genannten Verfahren zu trennenden
Stoffgemenge, derart, daß die Stoffe von verschiedenen spezifischen Gewichten nicht
mehr frei absinken bzw. aufsteigen können. Die Folge davon ist, daß keine vollkommene
Trennung stattfindet. Die spezifisch leichteren Stoffe, die sich an der Oberfläche
der Schwerflüssigkeit ansammeln, zeigen noch einen erheblichen Anteil an spezifisch
schwereren Stoffen an, und die bei bewegten oder strömenden Schwerflüssigkeiten
in das Innere gebrachten Stoffmengen verharren dort, ohne sich in spezifisch leichte,
aufsteigende Stoffe und. schwere, absinkende Stoffe zu scheiden. Der Trennungseffekt
ist dadurch unvollkommen oder meist gar nicht vorhanden.
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Die heute bekannten, technisch verwertbaren Schwerflüssigkeitstrennungsverfahren,
bei denen mit Feststoffaufschlämmungen gearbeitet wird, haben alle den Nachteil
einer zu starken Quellung der Feststoffteilchen; es ist daher nicht möglich, mit
Hilfe dieser Verfahren eine Trennung solcher Stoffgemenge herbeizuführen, die einen
geringeren Körnungsgrad als 5 mm besitzen.
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Durch Temperaturerhöhung läßt sich die Quellung nicht rückgängig machen
oder vermindern; es wurde im Gegenteil in der Mehrzahl der Fälle festgestellt, daß
beim Erwärmen von Feststoffsuspensionen die Hydratisation bzw. Quellung der Feststoffteilchen
zunimmt
und die Beweglichkeit der Trübe entsprechend geringer wird.
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Durch Anwendung chemisch wirkender Mittel, wie z. B. Eisenchlorid,
Aluminiumsulfat usw., läßt sich die Quellung bei Feststoffsuspensionen zwar herabsetzen;
es zeigte sich jedoch, daß die durch diese Mittel erzielbare Quellungsverminderung
zu gering ist, um eine Verbesserung des Trennungseffektes bei der Schwerflüssigkeitsaufbereitung
herbeizuführen.
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Es wurde nun gefunden, daß die Quellung von Feststoffsuspensionen
bei Schwerflüssigkeitstrüben vermindert werden kann durch Verwendung von Oxyfettsäuren
oder deren Salze. Durch geringe Mengenzusätze von Oxyfettsäuren oder deren Salze
pro Kubikmeter Schwerflüssigkeitstrübe kann die Quel-(ung von Feststoffsuspensionen
so erheblich vermindert und dadurch die Reibung der Feststoffteilchen an sich in
der Schwerflüssigkeitstrübe so verringert werden, daß es gelingt, mit derselben
auch Stoffgemenge von verschiedenen spez. Gewichten bis herunter zu einer Körnung
von etwa o18 mm zu trennen. Bei Anwendung der richtigen Zusatzmenge ist es möglich,
die Quellung der Feststoffsuspensionen von Schwerflüssigkeitstrüben wahlweise herabzusetzen,
so daß nun selbst bei Verarbeitung feinkörniger Stoffgemenge nach den Schwerflüssigkeitstrennungsverfähren
Trennungsgrade von 85 bis 9ö % erzielt werden können.
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Die Herabsetzung der Quellung von Schwerflüssigkeitstrüben kommt vor
allen Dingen den bekannten Schwerflüssigkeitstrennungsverfahren für die Kohlenaufbereitung
zugute. Diese Verfahren waren bisher infolge der geringen Beweglichkeit der Trübe
nur für die gröberen Kornklassen, d. h. für Kohle über 5 mm Korndurchmesser, anwendbar.
Die Feinkohlen, die meist in einer Körnung von 5 bis o mm vorliegen, konnten in
den meisten Fällen mit Hilfe der bekannten Schwerflüssigkeitstrennungsverfahren
nicht aufbereitet werden. Bei Verwendung von Schwerflüssigkeitstrüben, die mit Oxyfett-@säuren
behandelt sind, gelingt es nun auch, die Feinkohle von 5 bis etwa o18 mm mit gutem
Trennungsgrad aufzubereiten.
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Zur Erläuterung der Wirkung der mit Oxyfettsäuren behandelten Schwerflüssigkeitstrüben
seien folgende Beispiele aus dem Gebiet der Feinkohlenaufbereitung aufgeführt-Beispiel
I iooo g einer Fettkohle aus dem Ruhrgebiet von 5 bis o18 mm Korngröße wurden in
einer aus fein gemahlenem Baryt und Wasser her-' gestellten Schwerflüssigkeit von
1,46 spei. Gewicht bei einer Temperatur von ro bis 1a° C getrennt. Bezogen auf Zoo
Teile Feinkohle wurden folgende Produkte gewonnen:
| a) Produkt Gewichts- Asche- Asche- Asche- |
| prozent prozent kg Ausbr. |
| Kohle 74,9 9,4 7,04 26,60/0 |
| Berge 25,1 77,6 19,46 73,40/0 |
| Feinkohle xoo,o (26,5) 26,50 xoo,o % |
Ein Vergleichsversuch mit gleicher Schwerflüssigkeit, jedoch mit Zusatz von 5o g
Zuckersäure, bezogen auf i cbm Schwerflüssigkeit, ergab unter sonst gleichen Bedingungen:
| b) Produkt Gewichts- Asche- Asche- Asche- |
| prozent prozent kg Ausbr. |
| Kohle 70,2 3,1 2,17 8,40/'o |
| Berge 2g,8 79,6 23,70 91,6% |
| Feinkohle ioo,o (25,8) 25,80:100,01/0 |
DieScheideanalyse mit organischer Schwerelösung ergab bei einem spez. Gewicht von
1,46 folgende theoretischen Werte: 68,4 Gewichtsprozent Kohle mit 2,4 % Asche, 31,6
Gewichtsprozent Berge mit
77,9 0j0 Asche. Die Vergleichsversuche a und b
zeigen, daß bei Anwendung des Zusatzmittels der beste Trennungseffekt zwischen Kohle
und Bergen erreicht wurde.
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Beispiel II iooo g einer Gasflammkohle von 5 bis o18 mm Korngröße
wurden in einer aus fein gemahlenem Baryt, Ton und Wasser hergestellten Schwerflüssigkeit
von 1,45 spez. Gewicht bei einer Temperatur von io bis i2° C getrennt. Aus Zoo Teilen
Feinkohle wurden erhalten: '
| a) Produkt Gewichts- Asche- Asche- Asche- |
| prozent prozent kg Ausbr. |
| Kohle 87,9 913 8,15 46,2 0/0 |
| Berge 12,1 78,4 9,48 53,80I0 |
| Feinkohle ioo,o (12,65) 17,65 100,0"/" |
Bei Verwendung der gleichen Baryttontrübe von 1,45 spez. Gewicht, jedoch mit Zusatz
von 40 g Gluconsäure pro Kubikmeter Schwerflüssigkeit wurden aus der gleichen Gasflammkohle
erhalten:
| b) Produkt Gewichts- Asche- Asche- Asche- |
| prozent prozent kg Ausbr. |
| Kohle 7910 2,4 1,89 11,01/, |
| Berge 21,0 72,9 15,32 89,00/0 |
| Feinkohle ioo,o (17,21) 17,21 ioo,o 0/0 |
Laut Scheideanalyse enthält die Feinkohle bei 1,45 spez. Gewicht:
| 77,o Gewichtsprozent Kohle mit 1,2 % Asche, |
| 23,o Gewichtsprozent Berge mit 73,2 % Asche. |
Durch Anwendung des Zusatzmittels gelang es in Versuch b nahezu
einen theoretischen Trennungseffekt zu erzielen.
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Beispiel III 50o g einer Magerfeinkohle 5 bis o,8 mm Korngröße wurden
in einer aus fein gemahlenem Eisenspat, Ton und Wasser hergestellten Schwerflüssigkeit
bei einem spei. Gewicht von 1,51 und einer Temperatur von io bis 12° C getrennt.
Hierbei wurden aus ioo Teilen Feinkohle gewonnen:
| Produkt Gewichts- Asche- Asche- Asche- |
| prozent prozent kg Aüsbr. |
| Kohle 8o,5 3,1 2,49 1:4,61/0 |
| Berge 19,5 74,6 1455 8540/0 |
| Feinkohle ioo,o (17,o4) 17,04 ioo,o °/o |
Bei Durchführung der Trennung in der gleichen Eisenspattontrübe von
1,5,
spez. Gewicht, jedoch mit Zusatz von q.o g Weinsäure pro Kubikmeter Schwerflüssigkeit
entfielen aus derselben Magerfeinkohle folgende Produkte:
| Produkt Gewichts- Asche- Asche- Asche- |
| prozent prozent kg Ausbr. |
| Kohle 78,4 i,8 1,41 8,3 0/0 |
| Berge 21,6 72,5 1567 9i,70/0 |
| Feinkohle ioo,o (17,o8) 17,o8 ioo,o °/" |
Die theoretischen Gehalte der Magerfeinkohle waren laut Scheideanalyse bei i,5 i
spei. Gewicht: 76,4 Gewichtsprozent Kohle mit i,o °/o Asche, 23,6 Gewichtsprozent
Berge mit 7o,3 % Asche. Auch im vorliegenden Beispiel wurde durch Verwendung des
Zusatzmittels zur Eisenspattontrübe das günstigste Trennungsergebnis zwischen Kohle
und Bergen erreicht.
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Die zur Verminderung der Quellung von Feststoffsuspensionen bei Schwerflüssigkeitstrüben
benötigten Mengenzusätze an Oxyfettsäuren oder deren Salzen liegen im allgemeinen
zwischen 2o bis 6o g pro Kubikmeter Trübe; sie können für Sonderfälle höher oder
geringer sein. Der Zusatz der Mittel kann entweder in festem Zustande oder als Lösung
erfolgen, jedoch erscheint es erfahrungsgemäß zweckmäßig, den Zusatz eine gewisse
Zeit vor der Verwendung der Sch`verflüssigkeit als Trennungsmedium vorzunehmen,
damit die gewünschte Verminderung der Quellung sich rechtzeitig einstellen kann.