EP2190584A2 - Aufbereitung von werterzen durch magnetpartikel - Google Patents

Aufbereitung von werterzen durch magnetpartikel

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EP2190584A2
EP2190584A2 EP08803482A EP08803482A EP2190584A2 EP 2190584 A2 EP2190584 A2 EP 2190584A2 EP 08803482 A EP08803482 A EP 08803482A EP 08803482 A EP08803482 A EP 08803482A EP 2190584 A2 EP2190584 A2 EP 2190584A2
Authority
EP
European Patent Office
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substance
magnetic
group
mixture
hydrophobic
Prior art date
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Granted
Application number
EP08803482A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2190584B1 (de
Inventor
Imme Domke
Norbert Mronga
Alexej Michailovski
Hartmut Hibst
Thomas Servay
Rainer Klopsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Siemens AG
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
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Priority to PL08803482T priority patent/PL2190584T3/pl
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/005—Pretreatment specially adapted for magnetic separation
    • B03C1/015—Pretreatment specially adapted for magnetic separation by chemical treatment imparting magnetic properties to the material to be separated, e.g. roasting, reduction, oxidation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/18—Magnetic separation whereby the particles are suspended in a liquid

Definitions

  • the present invention relates to a process for separating at least one first substance from a mixture containing said at least one first substance and at least one second substance, wherein the first substance is first contacted with a surface-active substance for its hydrophobization, this mixture being further in contact with at least one magnetic particle is brought so that the magnetic particle and the hydrophobized first material attach and this agglomerate is separated from the at least one second material by the application of a magnetic field, and then the at least one first substance is preferably quantitatively separated from the magnetic particle, wherein Preferably, the magnetic particles can be recycled back into the process.
  • the present invention relates to a method of enriching ores in the presence of gait.
  • WO 02/0066168 A1 relates to a process for the separation of ores from mixtures containing them, in which suspensions or slurries of these mixtures are treated with particles which are magnetic and / or floatable in aqueous solutions. After addition of the magnetic and / or buoyant particles, a magnetic field is applied so that the agglomerates are separated from the mixture.
  • the degree of attachment of the magnetic particles to the ore and the strength of the bond is not sufficient to perform the process with sufficiently high yield and effectiveness.
  • US Pat. No. 4,657,666 discloses a method for enriching ores, wherein the ore in orbit is reacted with magnetic particles, whereby agglomerates form due to the hydrophobic interactions.
  • the magnetic particles are rendered hydrophobic by treatment with hydrophobic compounds on the surface, so that binding to the ore is effected.
  • the agglomerates are then separated from the mixture by a magnetic field.
  • the cited document also discloses that the ores are treated with a surface activating solution of 1% sodium ethylxanthogenate before the magnetic particle is added. Separation of ore and magnetic particles occurs in this process by destroying the surface-activating substance which has been applied to the ore in the form of the surface-activating solution. Furthermore, only C 4 hydrophobizing agents for the ore are used in this process.
  • US 4,834,898 discloses a method for separating non-magnetic materials by contacting them with magnetic reagents coated with two layers of surfactants. US 4,834,898 further discloses that the surface charge of the non-magnetic particles to be separated may be affected by various types and concentrations of electrolyte reagents. For example, the surface charge is altered by the addition of multivalent anions, for example tripolyphosphate ions.
  • WO 2007/008322 A1 discloses a magnetic particle, which is hydrophobized on the surface, for the separation of impurities from mineral substances by magnetic separation processes. According to WO 2007/008322 A1, a dispersant selected from sodium silicate, sodium polyacrylate or sodium hexametaphosphate can be added to the solution or dispersion.
  • the object of the present invention is to provide a method by which at least one first substance can be separated off efficiently from mixtures containing at least one first substance and at least one second substance. Furthermore, it is an object of the present invention to treat the first particles to be separated in such a way that the addition product between the magnetic particle and the first substance is sufficiently stable in order to ensure a high yield of first material during the separation.
  • a method for separating at least one first substance from a mixture containing said at least one first substance and at least one second substance comprising the following steps:
  • step (A) contacting the mixture containing at least a first substance and at least one second substance with at least one surface-active substance, if appropriate in the presence of at least one dispersing agent, wherein the surface-active substance binds to the at least one first substance, (B) optionally adding at least one dispersant to the mixture obtained in step (A) to obtain a dispersion of suitable concentration,
  • step (C) treating the dispersion from step (A) or (B) with at least one hydrophobic magnetic particle so that the at least one first substance to which the at least one surface-active substance is attached and the at least one magnetic particle attach,
  • step (D) separating the adduct from step (C) from the mixture by applying a magnetic field
  • step (E) cleaving the separated addition product from step (D) to separately obtain the at least one first substance and the at least one magnetic particle.
  • the method according to the invention preferably serves to separate at least one first, hydrophobic substance from a mixture comprising said at least one first, hydrophobic substance and at least one second, hydrophilic substance.
  • hydrophobic means that the corresponding particle can be subsequently rendered hydrophobic by treatment with the at least one surface-active substance It is also possible for a hydrophobic particle to be additionally hydrophobicized by treatment with the at least one surface-active substance becomes.
  • Hydrophobic in the context of the present invention means that the surface of a corresponding "hydrophobic substance” or a “hydrophobized substance” has a contact angle of> 90 ° with water against air.
  • Hydrophobic in the context of the present invention means that the surface of a corresponding “hydrophilic substance” has a contact angle of ⁇ 90 ° with water against air.
  • the at least one first substance is at least one hydrophobic metal compound or carbon
  • the at least one second substance is preferably at least one hydrophilic metal compound.
  • the at least one first substance to be separated off is preferably a metal compound selected from the group of sulfidic ores, oxidic and / or carbohydrate ores.
  • carbonaceous ores for example, azurite [Cu 3 (CO 3 MOH) 2 ], or malachite [Cu 2 [(OH) 2
  • the noble metals and their compounds to which a surfactant compound is selectively added hydrophobic surface properties can attach.
  • the at least one hydrophilic metal compound is preferably selected from the group consisting of oxidic and hydroxide metal compounds, for example silicon dioxide SiO 2 , silicates, aluminosilicates, for example feldspars, for example albite Na (Si 3 Al) O 8 , mica, for example muscovite KAI 2 [(OH , F) 2 AISi 3 Oi 0 ], Gra- nates (Mg, Ca, Fe 11 J 3 (Al, Fe '") 2 (Si0 4 ) 3 , Al 2 O 3 , FeO (OH), FeCO 3 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 and other related minerals and mixtures thereof.
  • oxidic and hydroxide metal compounds for example silicon dioxide SiO 2 , silicates, aluminosilicates, for example feldspars, for example albite Na (Si 3 Al) O 8 , mica, for example muscovite KAI 2 [(OH , F) 2 AIS
  • sulfide ores which can be used according to the invention are selected, for example, from the group of copper ores consisting of covellite CuS, molybdenum (IV) sulfide, chalcopyrite (copper gravel) CuFeS 2 , bornite Cu 5 FeS 4 , chalcocite (copper luster) Cu 2 S and mixtures from that.
  • Suitable oxidic metal compounds which can be used according to the invention are preferably selected from the group consisting of silicon dioxide SiO 2 , silicates, aluminosilicates, for example feldspars, for example albite Na (Si 3 Al) O 8 , mica, for example muscovite KAl 2 I (OH, F) 2 AISi 3 Oi 0 ], garnets (Mg, Ca, Fe 11 J 3 (Al, Fe "') 2 (Si0 4 ) 3 and other related minerals and mixtures thereof.
  • the mixture comprising at least one first substance and at least one second substance in step (A) is in the form of particles having a size of 100 nm to 100 ⁇ m, see for example US Pat. No. 5,051,199. In a preferred embodiment, this particle size is obtained by grinding. Suitable methods and devices are known to the person skilled in the art, for example wet milling in a ball mill.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the mixture containing at least a first material and at least one second material before or during step (A) is ground to particles having a size of 100 nm to 100 microns.
  • Preferably usable ore mixtures have a content of sulfidic minerals of at least 0.4 wt .-%, particularly preferably at least 10 wt .-%, on.
  • sulfidic minerals which are present in the mixtures which can be used according to the invention are those mentioned above. Additionally, in the mixtures sulfides of metals other than copper, for example sulfides of iron, lead, zinc or molybdenum, ie FeS / FeS 2 , PbS, ZnS or MoS 2 .
  • oxidic compounds of metals and semimetals for example silicates or borates or other salts of metals and semimetals, for example phosphates, sulfates or oxides / hydroxides / carbonates and further salts, for example azurite [Cu 3 (COs) 2 (OH) 2 ], malachite [Cu 2 I (OH) 2 (CO 3 )]], barite (BaSO 4 ), monacite ((La-Lu) PO 4 ).
  • noble metals for example Au, Pt, Pd, Rh, etc., preferably in a solid state.
  • a typically used ore mixture which can be separated by the method according to the invention, has the following composition: about 30 wt .-% SiO 2 , about 10 wt .-% Na (Si 3 AI) O 8 , about 3 wt. -% Cu 2 S, about 1 wt .-% MoS 2 , balance chromium, iron, titanium and magnesium oxides.
  • Step (A) of the method according to the invention comprises contacting the mixture containing at least a first substance and at least one second substance with at least one surface-active substance, optionally in the presence of at least one dispersing agent, wherein the surface-active substance binds selectively to the at least one first substance,
  • surface-active substance means a substance which is capable of changing the surface of the particle to be separated in the presence of the other particles which are not to be separated in such a way that an attachment of a hydrophobic particle by hydrophobic interactions to Surface-active substances which can be used according to the invention are deposited on the at least one first substance and thereby bring about a suitable hydrophobicity of the first substance.
  • A is selected from linear or branched C 3 -C 30 alkyl, C 3 -C 30 heteroalkyl, optionally substituted C 6 -C 30 aryl, optionally substituted C 6 -C 30 heteroalkyl, C 6 -C 30 aralkyl and
  • Z is a group with which binds the compound of general formula (I) to the at least one hydrophobic substance.
  • A is a linear or branched C 4 -C 2 -alkyl, very particularly preferably a linear C 4 - or C 8 -alkyl.
  • optionally present heteroatoms according to the invention are selected from N, O, P, S and halogens such as F, Cl, Br and I.
  • A is preferably a linear or branched, preferably linear, C 6 -C 20 -alkyl.
  • A is preferably a branched C 6 -C 4 -alkyl, wherein the at least one substituent, preferably having 1 to 6 carbon atoms, is preferably present in the 2-position, for example 2-ethylhexyl and / or 2-propylheptyl.
  • n 2 in the abovementioned formulas, then two identical or different, preferably identical, groups A are bound to a group Z.
  • compounds are used which are selected from the group consisting of xanthates AO-CS 2 " , dialkyldithiophosphate (AO) 2 -PS 2 " , dialkyldithioposphinates (A) 2 -PS 2 " and mixtures thereof, where A is independently each other is a linear or branched, preferably linear, C 6 -C 20 -alkyl, for example n-octyl, or a branched C 6 -C 4 -alkyl, wherein the branching is preferably in the 2-position, for example 2-ethylhexyl and / or
  • preference is given to cations selected from the group consisting of hydrogen, NR 4 + and R are the same and are independently counter-ions from each other hydrogen and / or C 1 -C 5 -alkyl, alkali or alkaline earth metals, in particular sodium or potassium, before.
  • Very particularly preferred compounds of general formula (I) are selected from the group consisting of sodium or potassium n-octylxanthate, sodium or potassium butylxanthate, sodium or potassium di-n-octyl dithiophosphinate, sodium or potassium di -n-octyl dithiophosphate, and mixtures of these compounds.
  • particularly preferred surface-active substances are mono-, di- and tri-thiols or 8-hydroxyquinolines, for example described in EP 1200408 B1.
  • metal oxides for example FeO (OH), Fe 3 O 4 , ZnO etc.
  • carbonates for example azurite [Cu (CO 2 ) 2 (OI-I) 2 ], malachite [Cu 2 E (OH) 2 CO 3 ]], particularly preferred surface-active substances octylphosphonic acid (OPS), (EtO) 3 Si-a, (MeO) 3 Si-a, with the abovementioned meanings for A.
  • OPS octylphosphonic acid
  • EtO EtO 3 Si-a
  • MeO 3 Si-a
  • particularly preferred surface-active substances are mono-, di- and trithiols or xanthates.
  • Z is - (X) n -CS 2 " , - (X) n -PO 2 " or - (X) n -S " where X is O and n is 0 or 1 and one Cation selected from hydrogen, sodium or potassium
  • Very particularly preferred surface-active substances are 1-octanethiol, potassium n-octylxanthate, potassium-butylxanthate, octylphosphonic acid or a compound of the following formula (IV)
  • step (A) of the process according to the invention can be carried out by all methods known to the person skilled in the art.
  • Step (A) can be carried out in bulk or in dispersion, preferably in suspension, particularly preferably in aqueous suspension.
  • step (A) is carried out in bulk, ie in the absence of a dispersing agent.
  • a dispersing agent for example, the mixture to be treated and the at least one surfactant are added and mixed together without additional dispersant in the appropriate amounts.
  • Suitable mixing apparatuses are known to the person skilled in the art, for example mills, such as ball mill.
  • step (A) is carried out in a dispersion, preferably in suspension.
  • the dispersant all dispersants are suitable in which the mixture of step (A) is not completely soluble.
  • Suitable dispersants for the preparation of the slurry or dispersion according to step (B) of the process of the invention are selected from the group consisting of water, water-soluble organic compounds, for example alcohols having 1 to 4 carbon atoms, and mixtures thereof.
  • the dispersant in step (A) is water.
  • Step (A) of the process according to the invention is generally carried out at a temperature of 1 to 80 ° C., preferably at 20 to 40 ° C., more preferably at ambient temperature.
  • the at least one surfactant is generally employed in an amount sufficient to achieve the desired effect.
  • the at least one surfactant is added in an amount of 0.01 to 5 wt .-%, each based on the total mixture to be treated.
  • step (B) of the process of the invention comprises adding at least one dispersing agent to the mixture obtained in step (A) to obtain a dispersion
  • step (A) if step (A) is carried out in bulk, the mixture obtained in step (A) contains at least one first substance and at least one second substance which has been modified on the surface with at least one surface-active substance.
  • step (B) of the method according to the invention is carried out, i. at least one suitable dispersing agent is added to the mixture obtained in step (A) to obtain a dispersion.
  • step (B) is not carried out. It is, however, also at of this embodiment, it is possible to carry out step (B), ie to add further dispersing agent to obtain a dispersion having a lower concentration.
  • Suitable dispersants are all dispersants which have already been mentioned with reference to step (A).
  • the dispersant in step (A) is water.
  • step (B) either the mixture of substance from step (A) is thus converted into a dispersion, or the mixture already present in dispersion from step (A) is converted into a dispersion of lower concentration by addition of dispersing agent.
  • the amount of dispersant added in step (A) and / or step (B) may be selected according to the invention such that a dispersion is obtained which is readily stirrable and / or conveyable.
  • the amount of mixture to be treated based on the total slurry or dispersion to 100 wt .-%, particularly preferably 0.5 to 10 wt .-%.
  • step (B) is not carried out, but step (A) is carried out in aqueous dispersion, so that in step (A) directly a mixture in aqueous dispersion is obtained, which has the correct concentration to Step (C) of the method according to the invention to be used.
  • step (B) of the process according to the invention can be carried out according to the invention by all methods known to the person skilled in the art.
  • Step (C) of the process according to the invention comprises treating the dispersion from step (A) or (B) with at least one hydrophobic magnetic particle so that the at least one first substance rendered hydrophobic in step (A) to which the at least one surface-active substance bonds is, and attach at least one magnetic particles.
  • the at least one magnetic particle is selected from the group consisting of magnetic metals, for example iron, cobalt, nickel and mixtures thereof, ferromagnetic alloys of magnetic metals, for example NdFeB, SmCo and mixtures thereof, magnetic iron oxides, for example magnetite, maghemite, cubic ferrites of the general formula (II) M 2+ x Fe 2+ 1-x Fe 3+ 2 0 4 (II)
  • M is selected from Co, Ni, Mn, Zn and mixtures thereof and x ⁇ 1,
  • the magnetic particles may additionally have an outer layer, for example of SiO 2 .
  • the at least one magnetic particle is magnetite or cobalt ferrite Co 2+ x Fe 2+ i -x Fe 3+ 2 ⁇ 4 with x ⁇ 1.
  • the magnetic particles used in step (C) of the process according to the invention are in a size of 100 nm to 100 .mu.m, more preferably 1 to 50 .mu.m before.
  • the magnetic particles can be converted into the appropriate size by methods known to the person skilled in the art, for example by grinding.
  • the particles produced by a precipitation reaction can be brought to this particle size by adjusting the reaction parameters (eg pH, reaction time, temperature).
  • the at least one magnetic particle is hydrophobic on the surface with at least one hydrophobic compound.
  • the hydrophobic compound is preferably selected from compounds of the general formula (III)
  • B is selected from linear or branched C 3 -C 30 -alkyl, C 3 -C 30 -heteroalkyl, optionally substituted C 6 -C 30 -aryl, optionally substituted C 6 -C 30 -
  • Y is a group with which the compound of the general formula (III) binds to the at least one magnetic particle.
  • B is a linear or branched
  • C 6 -C 8 alkyl preferably linear C 8 -C 2 -alkyl, very particularly preferably a linear Ci 2 alkyl.
  • optionally present heteroatoms according to the invention are selected from N, O, P, S and halogens such as F, Cl, Br and I.
  • Y is selected from the group consisting of - (X) n -SiHaI 3 , - (X) n -SiHHaI 2 , - (X) n -SiH 2 Hal with HaI equal to F, Cl, Br, I, and anionic groups such as - (X) n -SiO 3 3 " , - (X) n -CO 2 " , - (X) n -PO 3 2 " , - (X) n -PO 2 S 2" , - (X) n -POS 2 2 " , - (X) n -PPS 3 2” , - (X) n -PPS 2 " , - (X) n -POS " , - (X) n -PO 2 " , - (X) n -CO 2 " , - (X) n -CS 2 " , - (X) n
  • n 2 in the abovementioned formulas, then two identical or different, preferably identical, groups B are bound to a group Y.
  • Very particularly preferred hydrophobizing substances of the general formula (III) are alkyltrichlorosilanes (alkyl group having 6-12 carbon atoms), alkyltrimethoxysilanes (alkyl group having 6-12 carbon atoms), octylphosphonic acid, lauric acid, oleic acid, stearic acid or mixtures thereof.
  • step (C) of the process according to the invention can be carried out by all methods known to the person skilled in the art.
  • the at least one magnetic particle is dispersed in a suitable dispersing agent.
  • Suitable dispersants are all dispersants in which the at least one magnetic particle is not completely soluble.
  • Suitable dispersants for dispersion according to step (C) of the process according to the invention are selected from the group consisting of water, water-soluble organic compounds and mixtures thereof, more preferably water. Particularly preferably, in step (C), the same dispersing agent is used as in step (B).
  • the amount of dispersant for predispersing the magnetic particles may be selected according to the invention so as to obtain a slurry or dispersion which is readily stirrable and / or recoverable.
  • the amount of mixture to be treated, based on the total slurry or dispersion is up to 60% by weight.
  • the dispersion of the magnetic particles can be prepared by all methods known to the person skilled in the art.
  • the magnetic particles to be dispersed and the corresponding amount of dispersing agent or dispersing agent mixture in a suitable reactor such as a glass reactor, combined and stirred with known in the art devices, for example in a glass pan with a mechanically operated paddle, for example at a temperature of 1 to 80 0 C, preferably at room temperature.
  • the treatment of the dispersion from step (B) with at least one hydrophobic magnetic particle is generally carried out so that both components are combined by methods known to the person skilled in the art.
  • a dispersion of the at least one magnetic particle is added to the mixture previously treated with at least one surfactant.
  • the magnetic particle may be added in solid form to a dispersion of the mixture to be treated.
  • both components are present in dispersed form.
  • Step (C) is generally carried out at a temperature of 1 to 80 0 C, preferably 10 to 30 0 C.
  • step (C) the at least one magnetic particle attaches to the hydrophobic substance of the mixture to be treated.
  • the bond between the two components is based on hydrophobic interactions. There is generally no binding interaction between the at least one magnetic particle and the hydrophilic portion of the mixture, so that no attachment takes place between these components.
  • step (C) addition products of the at least one hydrophobic substance and of the at least one magnetic particle are thus present in the mixture next to the at least one hydrophilic substance.
  • Step (D) of the process according to the invention comprises separating the investment product from step (C) from the mixture by applying a magnetic field.
  • Step (D) may be carried out in a preferred embodiment by introducing a permanent magnet into the reactor in which the mixture from step (C) is located.
  • a permanent magnet for example, the glass wall of the reactor.
  • an electrically switchable magnet is used in step (D) which is magnetic only when an electric current flows. Suitable devices are known in the art.
  • Step (D) of the process according to the invention can be carried out at any suitable temperature, for example 10 to 60 ° C.
  • step (D) the mixture is preferably stirred continuously with a suitable stirrer, for example a Teflon stirring bar or a paddle stirrer.
  • a suitable stirrer for example a Teflon stirring bar or a paddle stirrer.
  • step (D) the adduct of step (C) may optionally be separated by any method known to those skilled in the art, for example by draining the liquid with the hydrophilic portion of the suspension from the bottom valve from the reactor used for step (D) or pumping it off held by the at least one magnet portions of the suspension through a hose.
  • Step (E) of the process according to the invention comprises cleaving the separated addition product from step (D) in order to obtain the at least one first substance and the at least one magnetic particle separately.
  • the cleavage in step (E) is not destructive, i. that the individual components present in the dispersion are not chemically changed.
  • the cleavage according to the invention does not take place by oxidation of the hydrophobizing agent, for example to obtain the oxidation products or degradation products of the hydrophobizing agent.
  • the splitting can be carried out by all methods known to those skilled in the art, which are suitable for splitting the addition product in such a way that the at least one magnetic particle can be recovered in reusable form.
  • the cleaved magnetic particle is used again in step (C).
  • the cleavage in step (E) of the process according to the invention is carried out by treating the addition product with a substance selected from the group consisting of organic solvents, basic compounds, acidic compounds, oxidizing agents, reducing agents, surface-active compounds and mixtures thereof.
  • suitable organic solvents are methanol, ethanol, propanol, for example n-propanol or isopropanol, aromatic solvents, for example benzene, toluene, xylene, ethers, for example diethyl ether, methyl t-butyl ether, ketones, for example acetone, aromatic or aliphatic hydrocarbons, for example saturated hydrocarbons having, for example, 8 to 16 carbon atoms, for example dodecane and / or Shellsol®, diesel fuels and Mixtures thereof.
  • the main components of the diesel fuel are mainly alkanes, cycloalkanes and aromatic hydrocarbons having about 9 to 22 carbon atoms per molecule and a boiling range between 170 0 C and 390 0 C.
  • step (D) is carried out by addition of aqueous NaOH solution up to a pH of 13, for example for the separation of OPS-modified Cu 2 S.
  • the acidic compounds may be mineral acids, for example HCl, H 2 SO 4 , HNO 3 or mixtures thereof, organic acids, for example carboxylic acids.
  • H 2 O 2 can be used as the oxidizing agent, for example as a 30% strength by weight aqueous solution (perhydrol).
  • aqueous solution perhydrol
  • For the separation of thiols modified Cu 2 S is preferably H 2 O 2 or Na 2 S 2 O 4 used.
  • Examples of surface-active compounds which can be used according to the invention are nonionic, anionic, cationic and / or zwitterionic surfactants.
  • the addition product of hydrophobic substance and magnetic particle is cleaved with an organic solvent, particularly preferably with acetone and / or diesel. This process can also be supported mechanically. In a preferred embodiment, ultrasound is used to assist the cleavage process.
  • the organic solvent is used in an amount sufficient to cleave as much of the entire addition product as possible. In a preferred embodiment, 20 to 100 ml of the organic solvent are used per gram of hydrophobic and magnetic particle cleavage product.
  • the at least one first substance and the at least one magnetic particle are present as a dispersion in said cleavage reagent, preferably an organic solvent.
  • the at least one magnetic particle is separated from the dispersion containing this at least one magnetic particle and the at least one first substance by a permanent or switchable magnet from the solution. Details of this separation are analogous to step (D) of the process according to the invention.
  • the first material to be separated off preferably the metal compound to be separated, is separated from the organic solvent by distilling off the organic solvent.
  • the first substance obtainable in this way can be purified by further methods known to those skilled in the art.
  • the solvent can, if appropriate after purification, be recycled back to the process according to the invention.
  • a mixture of 10.0 g sea sand (Bernd Kraft GmbH, purified with hydrochloric acid, lot 1046306), 2.02 g Cu 2 S (powder, 325 mesh, Aldrich Lot 01516LD-416) and 1, 7% by weight 1 Octanethiol (98%, eg synthesis by Merck, batch S20709716) is ground in a planetary ball mill (500 mL agate container with 50 agate balls (0 10 mm) for 30 min at 200 rpm Vacuum drying cabinet (p ⁇ 100 mbar) for 16 h at 50 0 C dried.
  • Vacuum drying cabinet p ⁇ 100 mbar
  • This mixture is mixed with 1.506 g of magnetite which has been modified with dodecyltrichlorosilane (primary particle size: about 10 nm) in a 1 l stirred apparatus, with 580 ml of water and 0.1 g of dodecylamine (Alfa Aeser Lot: 10108955) and mixed for 45 min at 150 U / min, with a Teflonrmixbalken. Then we held a Co-Sm magnet (5 cm in height, 2 cm in length, 2 cm in width) to an outer wall of the stirring apparatus and another 30 min. at 150 rpm, stirred. The water is then removed via a hose and the apparatus is dried for a further 10 minutes with a hot-air blower.
  • dodecyltrichlorosilane primary particle size: about 10 nm
  • the sand which is on the ground, is weighed back with 9.77 g.
  • the residue on the magnet is 1.76 g (87% of the Cu 2 S used).
  • the basin is then filled with 400 ml of acetone and stirred for 30 min at 200 rev / min. Then, the acetone in which the Cu 2 S is a fine particle is drained through a tube and dried. This gives 1.59 g (79% Cu 2 S).
  • But 1-octanethiol uses potassium butyl xanthate.
  • the further experimental procedure is analogous to Example 1.
  • the amount of sand on the ground is 9.64 g, the residue on Magnets 1, 61 g (80.0% C11 2 S).
  • Type S8 is milled with 0.03 g of octylphosphonic acid (Rhodia; 80%) in 30 ml of water for 1 h.
  • the quartz content of the magnet is ⁇ 0.5% by weight.
  • the assembly is flooded with 0.1 M NaOH solution, shaken gently and then the liquid is removed. After drying, 60% of the Cu 2 S are found again.
  • 0.5 g of Pd-coated ZnO are dispersed in 10 ml of demineralized water, whereupon the solution turns gray. Subsequently, 0.5 g of thiol-modified Fe 3 O 4 are added and stirred vigorously. After 1 h, a Co / Sm magnet is held to the outer wall of the vessel, whereby the solution is largely clarified. The supernatant solution is decanted off from the magnetic components and the volatiles are removed in vacuo. There are found again 0.1 gg Pd-coated ZnO, ie the rest of the ZnO is magnetically separated from the mixture.
  • 1, 00 g of palladium powder are mixed with 1, 7 wt .-% octanethiol in the ball mill and placed in 50 mL of deionized water. Subsequently, 4.00 g are hydrophobicized. Fe 3 O 4 is added and the system is shaken for 3 times 15 min. Subsequently, a Co / Sm magnet is held to one side of the reaction vessel. The water is decanted off, with the magnet holding the solid components on the glass wall. From the supernatant solution, 0.11 g of palladium are isolated. The remainder (0.89 g, corresponding to 89%) are correspondingly magnetically separated from the solution and collected on the magnet.
  • Example 7 Processing of natural copper ore from Pelambres (Chile)
  • the ore rock is comminuted dry in a hammer mill until 90% by weight of the ore in the fraction is less than 125 ⁇ m in size.
  • Magnetic Pigment 345 (BASF SE) is treated with 0.5% by weight of octylphosphonic acid in aqueous solution for 30 minutes at room temperature (RT). The solid is filtered off, washed until the conductivity of about 50 .mu.s with hot water (50 0 C) and dried at 80 0 C in a vacuum.
  • 100 g of ore are conditioned in a vibrating mill (160 ml ZrO 2 balls, 0 1, 7-2.7 mm) with 60 ml water, 0.065 g potassium n-octyl xanthate and 0.04 g Shellsol D40 for 5 min.
  • a suspension of 3 g of hydrophobized magnetite in 3 g of isopropanol is added to the grinding vessel and conditioned again for 5 min.
  • the grinding suspension is separated from the grinding media, diluted to 1 L and subjected to the separation procedure (see above).
  • the fraction R (6.4 g) contains all the magnetite used and 92.4% of the copper and 86.1% of the molybdenum.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen wenigstens eines ersten Stoffes aus einer Mischung enthaltend diesen wenigstens einen ersten Stoff und wenigstens einen zweiten Stoff, umfassend die folgenden Schritte: (A) Inkontaktbringen der Mischung enthaltend wenigstens einen ersten Stoff und wenigstens einen zweiten Stoff mit wenigstens einer oberflächenaktiven Substanz, gegebenenfalls in Gegenwart wenigstens eines Dispersionsmittels, wobei die oberflächenaktive Substanz an den wenigstens einen ersten Stoff anbindet, (B) gegebenenfalls Zugabe wenigstens eines Dispersionsmittels zu der in Schritt (A) erhaltenen Mischung, um eine Dispersion zu erhalten, (C) Behandeln der Dispersion aus Schritt (A) oder (B) mit wenigstens einem hydrophoben Magnetpartikel, so dass sich der wenigstens eine erste Stoff, an den die wenigstens eine oberflächenaktive Substanz angebunden ist, und der wenigstens eine Magnetpartikel anlagern, (D) Abtrennen des Anlagerungsproduktes aus Schritt (C) von der Mischung durch Anlegen eines magnetischen Feldes, (E) Spalten des abgetrennten Anlagerungsproduktes aus Schritt (D), um den wenigstens einen ersten Stoff und den wenigstens einen Magnetpartikel separat zu erhalten.

Description

Aufbereitung von Werterzen durch Magnetpartikel
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen wenigstens eines ersten Stoffes aus einer Mischung enthaltend diesen wenigstens einen ersten Stoff und wenigstens einen zweiten Stoff, wobei der erste Stoff zunächst zu seiner Hydrophobierung mit einer oberflächenaktiven Substanz in Kontakt gebracht wird, diese Mischung weiter in Kontakt mit mindestens einem Magnetpartikel gebracht wird, so dass sich der Magnetpartikel und der hydrophobisierte erste Stoff anlagern und dieses Agglomerat von dem wenigstens einen zweiten Stoff durch die Anwendung eines Magnetfeldes abgetrennt wird, und anschließend der wenigstens eine erste Stoff bevorzugt quantitativ von dem Magnetpartikel getrennt wird, wobei bevorzugt der Magnetpartikel wieder in den Prozess zurückgeführt werden kann.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Anreicherung von Werterzen in Gegenwart der Gangart.
Verfahren zum Abtrennen von Werterzen aus Mischungen enthaltend diese sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt.
WO 02/0066168 A1 betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Werterzen aus Mischungen enthaltend diese, in dem Suspensionen oder Aufschlämmungen dieser Mischungen mit Partikeln, welche magnetisch und/oder schwimmfähig in wässrigen Lösungen sind, behandelt werden. Nach Zugabe der magnetischen und/oder schwimmfähigen Partikel wird ein Magnetfeld angelegt, so dass die Agglomerate von der Mischung abgetrennt werden. Der Grad der Anbindung der magnetischen Partikel an die Werterze und die Stärke der Bindung ist jedoch nicht ausreichend, um das Verfahren mit genügend hoher Ausbeute und Effektivität durchzuführen.
US 4,657,666 offenbart ein Verfahren zur Anreicherung von Werterzen, wobei das in der Gangart vorliegende Werterz mit magnetischen Partikeln umgesetzt wird, wodurch sich aufgrund der hydrophoben Wechselwirkungen Agglomerate bilden. Die magnetischen Partikel werden durch Behandlung mit hydrophoben Verbindungen auf der O- berfläche hydrophobiert, so dass eine Anbindung an das Werterz erfolgt. Die Agglomerate werden dann durch ein magnetisches Feld von der Mischung abgetrennt. Das genannte Dokument offenbart auch, dass die Werterze mit einer oberflächenaktivierenden Lösung von 1% Natrium-ethylxanthogenat behandelt werden, bevor das magnetische Teilchen zugefügt wird. Eine Trennung von Werterz und Magnetpartikel erfolgt bei diesem Verfahren durch das Zerstören der oberflächenaktivierenden Substanz, die in Form der oberflächenaktivierenden Lösung auf das Werterz aufgebracht worden ist. Weiter werden bei diesem Verfahren lediglich C4-Hydrophobisierungsmittel für das Erz eingesetzt.
US 4,834,898 offenbart ein Verfahren zum Abtrennen nicht magnetischer Materialien durch Inkontaktbringen dieser mit magnetischen Reagenzien, welche mit zwei Schichten aus oberflächenaktiven Substanzen umhüllt sind. US 4,834,898 offenbart des Weiteren, dass die Oberflächenladung der nicht magnetischen Partikel, welche abgetrennt werden sollen, durch verschiedene Arten und Konzentrationen von Elektrolytreagenzien beeinflusst werden kann. Beispielsweise wird die Oberflächenladung durch Zuga- be von multivalenten Anionen, beispielsweise Tripolyphosphationen, verändert.
S. R. Gray, D. Landberg, N. B. Gray, Extractive Metallurgy Conference, Perth, 2 - 4 October 1991 , Seiten 223 - 226 offenbart ein Verfahren zur Rückgewinnung von kleinen Goldpartikeln durch Inkontaktbringen der Partikel mit Magnetit. Vor dem Inkon- taktbringen werden die Goldteilchen mit Kalium-amylxanthogenat behandelt. Ein Verfahren zum Abtrennen der Goldteilchen von wenigstens einem hydrophilen Stoff wird in diesem Dokument nicht offenbart.
WO 2007/008322 A1 offenbart einen magnetischen Partikel, welche auf der Oberfläche hydrophobiert ist, zur Abtrennung von Verunreinigungen von mineralischen Substanzen durch magnetische Separationsverfahren. Gemäß WO 2007/008322 A1 kann der Lösung oder Dispersion ein Dispergiermittel, ausgewählt aus Natriumsilikat, Natrium- polyacrylat oder Natriumhexametaphosphat zugegeben werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, durch das wenigstens ein erster Stoff aus Mischungen enthaltend wenigstens einen ersten Stoff und wenigstens einen zweiten Stoff effizient abgetrennt werden können. Des Weiteren ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die abzutrennenden ersten Partikel so zu behandeln, dass das Anlagerungsprodukt zwischen magnetischem Partikel und erstem Stoff genügend stabil ist, um eine hohe Ausbeute an erstem Stoff bei der Abtrennung zu gewährleisten.
Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren zum Abtrennen wenigstens eines ersten Stoffes aus einer Mischung enthaltend diesen wenigstens einen ersten Stoff und wenigstens einen zweiten Stoff, umfassend die folgenden Schritte:
(A) Inkontaktbringen der Mischung enthaltend wenigstens einen ersten Stoff und wenigstens einen zweiten Stoff mit wenigstens einer oberflächenaktiven Substanz, gegebenenfalls in Gegenwart wenigstens eines Dispersionsmittels, wobei die oberflächenaktive Substanz an den wenigstens einen ersten Stoff anbindet, (B) gegebenenfalls Zugabe wenigstens eines Dispersionsmittels zu der in Schritt (A) erhaltenen Mischung, um eine Dispersion mit geeigneter Konzentration zu erhalten,
(C) Behandeln der Dispersion aus Schritt (A) oder (B) mit wenigstens einem hydrophoben Magnetpartikel, so dass sich der wenigstens eine erste Stoff, an den die wenigstens eine oberflächenaktive Substanz angebunden ist, und der wenigstens eine Magnetpartikel anlagern,
(D) Abtrennen des Anlagerungsproduktes aus Schritt (C) von der Mischung durch Anlegen eines magnetischen Feldes,
(E) Spalten des abgetrennten Anlagerungsproduktes aus Schritt (D), um den we- nigstens einen ersten Stoff und den wenigstens einen Magnetpartikel separat zu erhalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient bevorzugt zum Abtrennen wenigstens eines ersten, hydrophoben Stoffes aus einer Mischung umfassend diesen wenigstens einen ersten, hydrophoben Stoff und wenigstens einen zweiten, hydrophilen Stoff.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet „hydrophob", dass das entsprechende Teilchen nachträglich durch Behandlung mit der wenigstens einen oberflächenaktiven Substanz hydrophobiert sein kann. Es ist auch möglich, dass ein an sich hydro- phobes Teilchen durch Behandlung mit der wenigstens einen oberflächenaktiven Substanz zusätzlich hydrophobiert wird.
„Hydrophob" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Oberfläche einer entsprechenden „hydrophoben Substanz" bzw. einer „hydrophobisierten Sub- stanz" einen Kontaktwinkel von > 90° mit Wasser gegen Luft aufweist. „Hydrophil" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Oberfläche einer entsprechenden „hydrophilen Substanz" einen Kontaktwinkel von < 90° mit Wasser gegen Luft aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der wenigstens eine erste Stoff wenigstens eine hydrophobe Metallverbindung oder Kohle, und der wenigstens eine zweite Stoff ist bevorzugt wenigstens eine hydrophile Metallverbindung.
Somit ist der wenigstens eine abzutrennende erste Stoff bevorzugt eine Metallverbindung ausgewählt aus der Gruppe der sulfidischen Erze, der oxidischen und/oder car- bonathaltigen Erze, beispielsweise Azurit [Cu3(CO3MOH)2], oder Malachit [Cu2[(OH)2|CO3]]), oder der Edelmetalle und deren Verbindungen, an die sich selektiv eine oberflächenaktive Verbindung unter Erzeugung von hydrophoben Oberflächeneigenschaften anlagern kann.
Die wenigstens eine hydrophile Metallverbindung ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus oxidischen und hydroxidischen Metallverbindungen, beispielsweise Siliziumdioxid SiO2, Silikate, Alumosilikate, beispielsweise Feldspate, beispielsweise Albit Na(Si3AI)O8, Glimmer, beispielsweise Muskovit KAI2[(OH, F)2AISi3Oi0], Gra- nate (Mg, Ca, Fe11J3(AI, Fe'")2(Si04)3, AI2O3, FeO(OH), FeCO3, Fe2O3, Fe3O4 und weitere verwandte Mineralien und Mischungen davon.
Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare sulfidische Erze sind z.B. ausgewählt aus der Gruppe der Kupfererze bestehend aus Covellit CuS, Molybdän(IV)-sulfid, Chalko- pyrit (Kupferkies) CuFeS2, Bornit Cu5FeS4, Chalkozyt (Kupferglanz) Cu2S und Mischungen davon.
Geeignete erfindungsgemäß einsetzbare oxidische Metallverbindungen sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Siliziumdioxid SiO2, Silikate, Alumosilikate, beispielsweise Feldspate, beispielsweise Albit Na(Si3AI)O8, Glimmer, beispielsweise Muskovit KAI2I(OH, F)2AISi3Oi0], Granate (Mg, Ca, Fe11J3(AI, Fe"')2(Si04)3 und weitere verwandte Mineralien und Mischungen davon.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden demnach bevorzugt unbehandelte Erz- mischungen eingesetzt, welche aus Minenvorkommen gewonnen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die Mischung enthaltend wenigstens einen ersten Stoff und wenigstens einen zweiten Stoff in Schritt (A) in Form von Partikeln mit einer Größe 100 nm bis 100 μm vor, siehe beispielsweise US 5,051 ,199. In einer bevorzugten Ausführungsform wird diese Partikelgröße durch Mahlen erhalten. Geeignete Verfahren und Vorrichtungen sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise Nassmahlen in einer Kugelmühle. Somit ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung enthaltend wenigstens einen ersten Stoff und wenigstens einen zweiten Stoff vor oder während Schritt (A) zu Partikeln mit einer Größe von 100 nm bis 100 μm vermählen wird. Bevorzugt einsetzbare Erzmischungen weisen einen Gehalt an sulfidischen Mineralien von mindestens 0,4 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 10 Gew.-%, auf.
Beispiele für sulfidische Mineralien, die in den erfindungsgemäß einsetzbaren Mischungen vorliegen, sind die oben genannten. Zusätzlich können in den Mischungen auch Sulfide anderer Metalle als Kupfer vorliegen, beispielsweise Sulfide von Eisen, Blei, Zink oder Molybdän, d.h. FeS/FeS2, PbS, ZnS oder MoS2. Des Weiteren können in den erfindungsgemäß zu behandelnden Erzmischungen oxidische Verbindungen von Metallen und Halbmetallen, beispielsweise Silikate oder Borate oder andere Salze von Metallen und Halbmetallen, beispielsweise Phosphate, Sulfate oder Oxi- de/Hydroxide/Carbonate und weitere Salze vorliegen, beispielsweise Azurit [Cu3(COs)2(OH)2], Malachit [Cu2I(OH)2(CO3)]], Baryt (BaSO4), Monacit ((La-Lu)PO4). Weitere Beispiele für den wenigstens einen ersten Stoff, der durch das erfindungsgemäße Verfahren abgetrennt wird, sind Edelmetalle, beispielsweise Au, Pt, Pd, Rh etc. bevorzugt im gediegenen Zustand.
Eine typischerweise eingesetzte Erzmischung, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren getrennt werden kann, hat die folgende Zusammensetzung: ca. 30 Gew.-% SiO2, ca. 10 Gew.-% Na(Si3AI)O8, ca. 3 Gew.-% Cu2S, ca. 1 Gew.-% MoS2, Rest Chrom-, Eisen-, Titan- und Magnesiumoxide.
Die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Folgenden detailliert beschrieben: Schritt (A):
Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Inkontaktbringen der Mischung enthaltend wenigstens einen ersten Stoff und wenigstens einen zweiten Stoff mit wenigstens einer oberflächenaktiven Substanz, gegebenenfalls in Gegenwart we- nigstens eines Dispersionsmittels, wobei die oberflächenaktive Substanz selektiv an den wenigstens einen ersten Stoff anbindet,
Geeignete und bevorzugte erste und zweite Stoffe sind oben genannt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet „oberflächenaktive Substanz" eine Substanz, die in der Lage ist, die Oberfläche des abzutrennenden Teilchens in Anwesenheit der anderen Teilchen, die nicht abgetrennt werden sollen, so zu ändern, dass eine Anlagerung eines hydrophoben Teilchens durch hydrophobe Wechselwirkungen zu Stande kommt. Erfindungsgemäß einsetzbare oberflächenaktive Substanzen lagern sich an den mindestens einen ersten Stoff an und bewirken dadurch eine geeignete Hydrophobizität des ersten Stoffes.
Bevorzugt wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine oberflächenaktive Substanz der allgemeinen Formel (I)
A-Z (I)
eingesetzt, die an den wenigstens einen ersten Stoff anbindet, worin A ausgewählt aus linearem oder verzweigtem C3-C30-AIkVl, C3-C30-Heteroalkyl, gegebenenfalls substituiertes C6-C30-ArVl, gegebenenfalls substituiertes C6-C30- Heteroalkyl, C6-C30-Aralkyl ist und
Z eine Gruppe ist, mit der die Verbindung der allgemeinen Formel (I) an den wenigstens einen hydrophoben Stoff anbindet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist A ein lineares oder verzweigtes C4-Ci2-Alkyl, ganz besonders bevorzugt ein lineares C4- oder C8-Alkyl. Erfindungsgemäß gegebenenfalls vorhandene Heteroatome sind ausgewählt aus N, O, P, S und Halogenen wie F, Cl, Br und I.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist A bevorzugt ein lineares oder ver- zweigtes, bevorzugt lineares, C6-C20-Alkyl. Weiterhin ist A bevorzugt ein verzweigtes C6-Ci4-Alkyl, wobei der wenigstens eine Substituent, bevorzugt mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, bevorzugt in 2-Position, vorliegt, beispielsweise 2-Ethylhexyl und/oder 2- Propylheptyl.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist Z ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anionischen Gruppen -(X)n-PO3 2", -(X)n-PO2S2", -(X)n-POS2 2", - (X)n-PS3 2", -(X)n-PS2 ", -(X)n-POS", -(X)n-PO2 ", -(X)n-PO3 2" -(X)n-CO2 ", -(X)n-CS2 ", -(X)n- COS", -(X)n-C(S)NHOH, -(X)n-S" mit X ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, S, NH, CH2 und n = 0, 1 oder 2, mit gegebenenfalls Kationen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, NR4 + mit R gleich unabhängig voneinander Wasserstoff und/oder Ci-Cβ-Alkyl, Alkali- oder Erdalkalimetallen. Die genannten Anionen und die entsprechenden Kationen bilden erfindungsgemäß neutral geladene Verbindungen der allgemeinen Formel (I).
Bedeutet in den genannten Formeln n = 2, so liegen zwei gleiche oder unterschiedliche, bevorzugt gleiche, Gruppen A an eine Gruppe Z gebunden vor.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden Verbindungen eingesetzt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Xanthaten A-O-CS2 ", Dialkyldithiophospha- ten (A-O)2-PS2 ", Dialkyldithioposphinaten (A)2-PS2 " und Mischungen davon, wobei A unabhängig voneinander ein lineares oder verzweigtes, bevorzugt lineares, C6-C20- Alkyl, beispielsweise n-Octyl, oder ein verzweigtes C6-Ci4-Alkyl, wobei die Verzweigung bevorzugt in 2-Position vorliegt, beispielsweise 2-Ethylhexyl und/oder 2- Propylheptyl, ist. Als Gegenionen liegen in diesen Verbindungen bevorzugt Kationen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, NR4 + mit R gleich unabhängig voneinander Wasserstoff und/oder d-Cs-Alkyl, Alkali- oder Erdalkalimetallen, insbesondere Natrium oder Kalium, vor.
Ganz besonders bevorzugte Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natrium- oder Kalium-n-octylxanthat, Natrium- oder Kalium-butylxanthat, Natrium- oder Kalium-di-n-octyldithiophosphinat, Natrium- oder Kalium-di-n-octyldithiophosphat, und Mischungen dieser Verbindungen.
Für Edelmetalle, beispielsweise Au, Pd, Rh etc., sind besonders bevorzugte oberflä- chenaktive Substanzen Mono-, Di- und Trithiole oder 8-Hydroxychinoline, beispielsweise beschrieben in EP 1200408 B1.
Für Metalloxide, beispielsweise FeO(OH), Fe3O4, ZnO etc., Carbonate, beispielsweise Azurit [Cu(COs)2(OI-I)2], Malachit [Cu2E(OH)2CO3]], sind besonders bevorzugte oberflä- chenaktive Substanzen Octylphosphonsäure (OPS), (EtO)3Si-A, (MeO)3Si-A, mit den oben genannten Bedeutungen für A. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als oberflächenaktive Substanzen keine Hydroxa- mate zur Modifizierung von Metalloxiden eingesetzt.
Für Metallsulfide, beispielsweise Cu2S, MoS2, etc., sind besonders bevorzugte oberflächenaktive Substanzen Mono-, Di- und Trithiole oder Xanthogenate.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bedeutet Z -(X)n-CS2 ", -(X)n-PO2 " oder -(X)n-S" mit X gleich O und n gleich 0 oder 1 und einem Kation ausgewählt aus Wasserstoff, Natrium oder Kalium. Ganz besonders bevorzugte oberflächenaktive Substanzen sind 1-Octanthiol, Kalium-n-oktylxanthat, Kalium-butylxanthat, Octylphosphonsäure oder eine Verbindung der folgenden Formel (IV)
(IV)
Das Inkontaktbringen in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann durch alle dem Fachmann bekannte Verfahren geschehen. Schritt (A) kann in Substanz oder in Dispersion, bevorzugt in Suspension, besonders bevorzugt in wässriger Suspension, durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Schritt (A) in Substanz, d.h. in Abwesenheit eines Dispersionsmittels, durchgeführt. Beispielsweise werden die zu behandelnde Mischung und die wenigstens eine oberflächenaktive Substanz ohne weiteres Dispersionsmittel in den entsprechenden Mengen zusammen gegeben und vermischt. Geeignete Mischungsapparaturen sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise Mühlen, wie Kugelmühle.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird Schritt (A) in einer Dispersion, bevorzugt in Suspension, durchgeführt. Als Dispersionsmittel sind alle Dispersionsmittel geeignet, in denen die Mischung aus Schritt (A) nicht vollständig löslich ist. Geeignete Dispersionsmittel zur Herstellung der Aufschlämmung oder Dispersion gemäß Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, wasserlöslichen organischen Verbindungen, beispielsweise Alkoholen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, und Mischungen davon.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Dispersionsmittel in Schritt (A) Wasser.
Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Allgemeinen bei einer Temperatur von 1 bis 80 0C, bevorzugt bei 20 bis 40 0C, besonders bevorzugt bei Umgebungstemperatur durchgeführt.
Die wenigstens eine oberflächenaktive Substanz wird im Allgemeinen in einer Menge eingesetzt, die ausreicht, um den gewünschten Effekt zu erzielen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die wenigstens eine oberflächenaktive Substanz in einer Menge von 0,01 bis 5 Gew.-% zugegeben, jeweils bezogen auf die gesamte zu behandelnde Mischung.
Schritt (B):
Der optionale Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Zugabe we- nigstens eines Dispersionsmittels zu der in Schritt (A) erhaltenen Mischung, um eine Dispersion zu erhalten
Die in Schritt (A) erhaltene Mischung enthält in einer Ausführungsform, falls Schritt (A) in Substanz durchgeführt wird, wenigstens einen ersten Stoff und wenigstens einen zweiten Stoff, der an der Oberfläche mit wenigstens einer oberflächenaktiven Substanz modifiziert worden ist. Wird Schritt (A) in Substanz durchgeführt, wird Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt, d.h. wenigstens ein geeignetes Dispersionsmittel wird zu der in Schritt (A) erhaltenen Mischung zugegeben, um eine Dispersion zu erhalten.
In der Ausführungsform, in der Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens in Dispersion durchgeführt wird, wird Schritt (B) nicht durchgeführt. Es ist jedoch auch bei dieser Ausführungsform möglich, Schritt (B) durchzuführen, d.h. weiteres Dispersionsmittel zuzugeben, um eine Dispersion mit einer niedrigeren Konzentration zu erhalten.
Als geeignete Dispersionsmittel sind alle Dispersionsmittel geeignet, die bereits bezüg- lieh Schritt (A) genannt worden sind. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Dispersionsmittel in Schritt (A) Wasser.
In Schritt (B) wird somit entweder die in Substanz vorliegende Mischung aus Schritt (A) in eine Dispersion überführt, oder die bereits in Dispersion vorliegende Mischung aus Schritt (A) wird durch Zugabe von Dispersionsmittel in eine Dispersion niedrigerer Konzentration überführt.
Im Allgemeinen kann die Menge an Dispersionsmittel, zugegeben in Schritt (A) und/oder Schritt (B) erfindungsgemäß so gewählt werden, dass eine Dispersion erhal- ten wird, welche gut rührbar und/oder förderbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Menge an zu behandelnder Mischung bezogen auf die gesamte Auf- schlämmung oder Dispersion bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-%.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Schritt (B) nicht durchgeführt, sondern Schritt (A) wird in wässriger Dispersion durchgeführt, so dass in Schritt (A) direkt eine Mischung in wässriger Dispersion erhalten wird, die die richtige Konzentration aufweist, um in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt zu werden.
Die Zugabe von Dispersionsmittel in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann erfindungsgemäß nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen.
Schritt (C):
Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Behandeln der Dispersion aus Schritt (A) oder (B) mit wenigstens einem hydrophoben Magnetpartikel, so dass sich der wenigstens eine in Schritt (A) hydrophobierte erste Stoff, an den die wenigstens eine oberflächenaktive Substanz angebunden ist, und der wenigstens eine Mag- netpartikel anlagern.
In Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens können alle dem Fachmann bekannten magnetischen Substanzen und Stoffe eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der wenigstens eine Magnetpartikel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus magnetischen Metallen, beispielsweise Eisen, Cobalt, Nickel und Mischungen davon, ferromagnetischen Legierungen von magnetischen Metallen, beispielsweise NdFeB, SmCo und Mischungen davon, magnetischen Eisenoxiden, beispielsweise Magnetit, Maghemit, kubischen Ferriten der allgemeinen Formel (II) M2+ xFe2+ 1-xFe3+ 204 (II)
mit
M ausgewählt aus Co, Ni, Mn, Zn und Mischungen davon und x < 1 ,
hexagonalen Ferriten, beispielsweise Barium- oder Strontiumferrit MFe6Oi9 mit M = Ca, Sr, Ba, und Mischungen davon. Die Magnetpartikel können zusätzlich eine äußere Schicht, beispielsweise aus SiO2, aufweisen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung ist der wenigstens eine magnetische Partikel Magnetit oder Kobaltferrit Co2+ xFe2+i-xFe3+ 2θ4 mit x < 1 .
In einer bevorzugten Ausführungsform liegen die in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Magnetpartikel in einer Größe von 100 nm bis 100 μm, besonders bevorzugt 1 bis 50 μm, vor. Die Magnetpartikel können vor Verwendung in Schritt (C) nach dem Fachmann bekannten Verfahren in die entsprechende Größe überführt werden, beispielsweise durch Mahlen. Weiter können die Partikel, hergestellt durch eine Fällungsreaktion, durch Einstellen der Reaktionsparameter (z. B. pH, Reaktionsdauer, Temperatur) auf diese Partikelgröße gebracht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der wenigstens eine magnetische Partikel an der Oberfläche mit wenigstens einer hydrophoben Verbindung hydropho- biert. Bevorzugt ist die hydrophobe Verbindung ausgewählt aus Verbindungen der allgemeinen Formel (III)
B-Y (III),
worin
B ausgewählt ist aus linearem oder verzweigtem C3-C30-Alkyl, C3-C30-Heteroalkyl, gegebenenfalls substituiertes C6-C30-Aryl, gegebenenfalls substituiertes C6-C30-
Heteroalkyl, C6-C30-Aralkyl und
Y eine Gruppe ist, mit der die Verbindung der allgemeinen Formel (III) an den wenigstens einen magnetischen Partikel anbindet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist B ein lineares oder verzweigtes
C6-Ci8-Alkyl, bevorzugt lineares C8-Ci2-Alkyl, ganz besonders bevorzugt ein lineares Ci2-Alkyl. Erfindungsgemäß gegebenenfalls vorhandene Heteroatome sind ausgewählt aus N, O, P, S und Halogenen wie F, Cl, Br und I.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist Y ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -(X)n-SiHaI3, -(X)n-SiHHaI2, -(X)n-SiH2HaI mit HaI gleich F, Cl, Br, I, und anionischen Gruppen wie -(X)n-SiO3 3", -(X)n-CO2 ", -(X)n-PO3 2", -(X)n-PO2S2", - (X)n-POS2 2", -(X)n-PS3 2", -(X)n-PS2 ", -(X)n-POS", -(X)n-PO2 ", -(X)n-CO2 ", -(X)n-CS2 ", -(X)n- COS", -(X)n-C(S)NHOH, -(X)n-S" mit X = O, S, NH, CH2 und n = O, 1 oder 2, und gegebenenfalls Kationen ausgewählt aus der Gruppe bestehen aus Wasserstoff, NR4 + mit R gleich unabhängig voneinander Wasserstoff und/oder CrC8-Alkyl, Alkali-, Erdalkalimetallen oder Zink, des Weiteren -(X)n-Si(OZ)3 mit n = O, 1 oder 2 und Z = Ladung, Wasserstoff oder kurzkettiger Alkylrest.
Bedeutet in den genannten Formeln n = 2, so liegen zwei gleiche oder unterschiedli- che, bevorzugt gleiche, Gruppen B an eine Gruppe Y gebunden vor.
Ganz besonders bevorzugte hydrophobierende Substanzen der allgemeinen Formel (III) sind Alkyltrichlorsilane (Alkylgruppe mit 6-12 Kohlenstoffatomen), Alkyltrimetoxysi- lane (Alkylgruppe mit 6-12 Kohlenstoffatomen), Octylphosphonsäure, Laurinsäure, Öl- säure, Stearinsäure oder Mischungen davon.
Das Behandeln der Lösung oder Dispersion mit wenigstens einem hydrophoben Magnetpartikel in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der wenigstens eine magnetische Partikel in einem geeigneten Dispersionsmittel dispergiert.
Als geeignete Dispersionsmittel sind alle Dispersionsmittel geeignet, in denen der we- nigstens eine Magnetpartikel nicht vollständig löslich ist. Geeignete Dispersionsmittel zur Dispergierung gemäß Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, wasserlöslichen organischen Verbindungen und Mischungen davon, besonders bevorzugt Wasser. Besonders bevorzugt wird in Schritt (C) das gleiche Dispersionsmittel eingesetzt wie in Schritt (B).
Im Allgemeinen kann die Menge an Dispersionsmittel zum Vordispergieren der Magnetpartikel erfindungsgemäß so gewählt werden, dass eine Aufschlämmung oder Dispersion erhalten wird, welche gut rührbar und/oder förderbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Menge an zu behandelnder Mischung bezogen auf die gesamte Aufschlämmung oder Dispersion bis 60 Gew.-%. Die Dispersion der Magnetpartikel kann erfindungsgemäß nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die zu dispergierenden Magnetpartikel und die entsprechende Menge Dispersionsmittel bzw. Dispersionsmittelgemisch in einem geeigneten Reaktor, beispielsweise einem Glasreaktor, zusammengegeben und mit dem Fachmann bekannten Vorrichtungen gerührt, beispielsweise in einer Glaswanne mit einem mechanisch betriebenen Flügelrührer, beispielsweise bei einer Temperatur von 1 bis 80 0C, bevorzugt bei Raumtemperatur.
Das Behandeln der Dispersion aus Schritt (B) mit wenigstens einem hydrophoben Magnetpartikel geschieht im Allgemeinen so, dass beide Komponenten durch dem Fachmann bekannte Methoden zusammengegeben werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Dispersion des wenigstens einen magnetischen Partikels zu der zuvor mit wenigstens einer oberflächenaktiven Substanz behandelten Mischung gegeben. In einer weiteren Ausführungsform kann der magnetische Partikel in fester Form zu einer Dispersion der zu behandelnden Mischung gegeben werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegen beide Komponenten in dispergierter Form vor.
Schritt (C) wird im Allgemeinen bei einer Temperatur von 1 bis 80 0C, bevorzugt 10 bis 30 0C durchgeführt.
In Schritt (C) lagert sich der wenigstens eine magnetische Partikel an den hydrophoben Stoff der zu behandelnden Mischung an. Die zwischen den beiden Komponenten be- stehende Bindung basiert auf hydrophoben Wechselwirkungen. Zwischen dem wenigstens einen magnetischen Partikel und dem hydrophilen Anteil der Mischung findet im Allgemeinen keine bindende Wechselwirkung statt, so dass zwischen diesen Komponenten keine Anlagerung stattfindet. Nach Schritt (C) liegen somit in der Mischung Anlagerungsprodukte des wenigstens eine hydrophoben Stoffes und des wenigstens ei- nen magnetischen Partikels neben dem wenigstens einen hydrophilen Stoff vor.
Schritt (D):
Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Abtrennen des Anlage- rungsproduktes aus Schritt (C) von der Mischung durch Anlegen eines magnetischen Feldes.
Schritt (D) kann in einer bevorzugten Ausführungsform durchgeführt werden, indem ein Dauermagnet in den Reaktor eingebracht wird, in dem sich die Mischung aus Schritt (C) befindet. In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich zwischen Dauermagnet und zu behandelnder Mischung eine Trennwand aus nicht magnetischem Material, beispielsweise die Glaswand des Reaktors. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt (D) ein elektrisch schaltbarer Magnet eingesetzt, der nur dann magnetisch ist, wenn ein elektrischer Strom fließt. Geeignete Vorrichtungen sind dem Fachmann bekannt.
Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei jeder geeigneten Temperatur durchgeführt werden, beispielsweise 10 bis 60 0C.
Während Schritt (D) wird die Mischung bevorzugt permanent mit einem geeigneten Rührer, beispielsweise einem Teflonrührbalken oder einem Flügelrührer, gerührt.
In Schritt (D) kann das Anlagerungsprodukt aus Schritt (C) gegebenenfalls durch alle dem Fachmann bekannten Verfahren abgetrennt werden, beispielsweise durch Ablassen der Flüssigkeit mit dem hydrophilen Anteil der Suspension aus dem Bodenventil aus dem für Schritt (D) benutzten Reaktor oder Abpumpen der nicht durch den mindestens einen Magneten festgehaltenen Anteile der Suspension durch einen Schlauch.
Schritt (E):
Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Spalten des abgetrennten Anlagerungsproduktes aus Schritt (D), um den wenigstens einen ersten Stoff und den wenigstens einen Magnetpartikel separat zu erhalten. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Spalten in Schritt (E) nicht zerstörerisch, d.h. dass die in der Dispersion vorliegenden Einzelkomponenten che- misch nicht verändert werden. Beispielsweise erfolgt die erfindungsgemäße Spaltung nicht durch Oxidation des Hydrophobierungsmittels, beispielsweise unter Erhalt der Oxidationsprodukte oder von Abbauprodukten des Hydrophobierungsmittels.
Das Spalten kann nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen, die dazu geeignet sind, das Anlagerungsprodukt derart zu spalten, dass der wenigstens eine magnetische Partikel in wieder einsetzbarer Form zurück gewonnen werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der abgespaltene Magnetpartikel wieder in Schritt (C) eingesetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Spalten in Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Behandlung des Anlagerungsproduktes mit einer Substanz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus organischen Lösungsmitteln, basischen Verbindungen, sauren Verbindungen, Oxidationsmitteln, Reduktionsmitteln, oberflächenaktiven Verbindungen und Mischungen davon.
Beispiele für geeignete organische Lösungsmittel sind Methanol, Ethanol, Propanol, beispielsweise n-Propanol oder iso-Propanol, aromatische Lösungsmittel, beispiels- weise Benzol, Toluol, XyIoIe, Ether, beispielsweise Diethylether, Methyl-t-butyl-ether, Ketone, beispielsweise Aceton, aromatische oder aliphatische Kohlenwasserstoffe, beispielsweise gesättigte Kohlenwasserstoffe mit beispielsweise 8 bis 16 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Dodecan und/oder Shellsol®, Dieselkraftstoffe und Mischun- gen davon. Die Hauptbestandteile des Dieselkraftstoffes sind vorwiegend Alkane, Cycloalkane und aromatische Kohlenwasserstoffe mit etwa 9 bis 22 Kohlenstoff- Atomen pro Molekül und einem Siedebereich zwischen 170 0C und 390 0C.
Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare basische Verbindungen sind wässrige Lö- sungen basischer Verbindungen, beispielsweise wässrige Lösungen von Alkali- und/oder Erdalkalihydroxiden, beispielsweise KOH, NaOH, Kalkmilch, wässrige Ammoniaklösungen, wässrige Lösungen organischer Amine der allgemeinen Formel R2 3N, wobei R2 unabhängig voneinander ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus d- C8-Alkyl, gegebenenfalls substituiert mit weiteren funktionellen Gruppen. In einer be- vorzugten Ausführungsform erfolgt Schritt (D) durch Zugabe von wässriger NaOH- Lösung bis zu einem pH-Wert von 13, beispielsweise für die Abtrennung von mit OPS modifiziertem Cu2S. Die sauren Verbindungen können mineralische Säuren sein, beispielsweise HCl, H2SO4, HNO3 oder Mischungen davon, organische Säuren, beispielsweise Carbonsäuren. Als Oxidationsmittel kann beispielsweise H2O2 eingesetzt werden, beispielsweise als 30 gew.-%ige wässrige Lösung (Perhydrol). Für die Abtrennung von mit Thiolen modifiziertem Cu2S wird bevorzugt H2O2 oder Na2S2O4 eingesetzt.
Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare oberflächenaktive Verbindungen sind nicht- ionische, anionische, kationische und/oder zwitterionische Tenside.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Anlagerungsprodukt aus hydrophoben Stoff und magnetischem Teilchen mit einem organischen Lösungsmittel, besonders bevorzugt mit Aceton und/oder Diesel, gespalten. Dieser Vorgang kann auch mecha- nisch unterstützt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird Ultraschall zur Unterstützung des Spaltungsvorgangs eingesetzt.
Im Allgemeinen wird das organische Lösungsmittel in einer Menge verwendet, die ausreicht, um möglichst das gesamte Anlagerungsprodukt zu spalten. In einer bevorzugten Ausführungsform werden 20 bis 100 ml des organischen Lösungsmittels pro Gramm zu spaltendem Anlagerungsprodukt aus hydrophobem Stoff und magnetischem Partikel verwendet.
Erfindungsgemäß liegt nach der Spaltung der wenigstens eine erste Stoff und der we- nigstens eine Magnetpartikel als Dispersion in dem genannten Spaltungsreagenz, bevorzugt einem organischen Lösungsmittel, vor. Der wenigstens eine Magnetpartikel wird aus der Dispersion enthaltend diesen wenigstens einen Magnetpartikel und den wenigstens einen ersten Stoff durch einen permanenten oder schaltbaren Magneten von der Lösung abgetrennt. Details dieses Abtren- nens sind analog zu Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bevorzugt wird der abzutrennende erste Stoff, bevorzugt die abzutrennende Metallverbindung, von dem organischen Lösungsmittel durch Abdestillieren des organischen Lösungsmittels getrennt. Der so erhältliche erste Stoff kann durch weitere, dem Fach- mann bekannte Verfahren gereinigt werden. Das Lösungsmittel kann, gegebenenfalls nach Aufreinigung, wieder in das erfindungsgemäße Verfahren zurückgeführt werden.
Beispiele Beispiel 1 :
Eine Mischung aus 10,0 g Seesand (Bernd Kraft GmbH; mit Salzsäure gereinigt; Charge 1046306), 2,02 g Cu2S (Pulver, 325 mesh; Aldrich Lot 01516LD-416) und 1 ,7 Gew.- % 1-Octanthiol (98 %ig, z. Synthese von Merck; Charge S20709716) wird in einer PIa- netenkugelmühle (500 mL Achatbehälter mit 50 Achatkugeln (0 = 10 mm) 30 min bei 200 U/min, miteinander vermählen. Die Mischung wird anschließend im Vakuumtro- ckenschrank (p < 100 mbar) für 16 h bei 50 0C getrocknet.
Dieses Gemisch wird mit 1 ,506 g Magnetit, der mit Dodecyltrichlorsilan modifiziert wor- den ist (primäre Partikelgröße: ca. 10 nm), in eine 1 L Rührapparatur gegeben, mit 580 mL Wasser und 0,1 g Dodecylamin (Fa. Alfa Aeser Lot: 10108955) versetzt und 45 min bei 150 U/min, mit einem Teflonrührbalken vermengt. Anschließend wir ein Co- Sm-Magnet (5 cm Höhe, 2 cm Länge, 2 cm Breite) an eine Außenwand der Rührapparatur gehalten und noch weitere 30 min. bei 150 U/min, gerührt. Danach wird das Was- ser über einen Schlauch entfernt, und die Apparatur noch für 10 min mit einem Heißluftgebläse getrocknet. Der Sand, der sich auf dem Boden befindet, wird mit 9,77 g zurückgewogen. Der Rückstand am Magneten beträgt 1 ,76 g (87% des eingesetzten Cu2S). Anschließend wird das Becken mit 400 mL Aceton aufgefüllt und für 30 min bei 200 U/min, gerührt. Dann wird das Aceton, in dem sich das Cu2S als feine Partikel befindet, über einen Schlauch abgelassen und getrocknet. Man erhält 1 ,59 g (79% Cu2S).
Beispiel 2:
Es wird eine analoge Sand-Cu2S-Mischung wie in Beispiel 1 hergestellt. Anstelle von
1-Octanthiol wird aber Kaliumbutylxanthat verwendet. Die weitere Versuchsführung erfolgt analog Beispiel 1. Die Menge Sand am Boden beträgt 9,64 g, der Rückstand am Magneten 1 ,61 g (80,0 % C112S). Nach dem Trennprozess von Magnetpartikel und Werterz durch Rühren in Aceton werden 1 ,44 g Cu2S (71 %) erhalten.
Beispiel 3:
Eine Mischung von 1 ,00 g Cu2S (Fluka, 99%) und 28,00 g Quarz (Euroquarz, Microsil
Typ S8) wird mit 0,03 g Octylphosphonsäure (Rhodia; 80%) in 30 ml_ Wasser für 1 h miteinander vermählen. Gleichzeitig werden 3,00 g Magnetit (Magnetpigment S0045, BASF, d50 = 2 μm) für 1 h mit einer Suspension aus 0,015 g Octylphosphonsäure und 15 mL Wasser miteinander verrührt. Beide Suspensionen werden in 500 ml_ Wasser miteinander vermengt, für 1 h verrührt und magnetisch getrennt. Der Quarzgehalt am Magneten ist < 0,5 Gew.-%. Anschließend wird die Anordnung mit 0,1 M NaOH-Lösung geflutet, gelinde geschüttelt und anschließend wird die Flüssigkeit abgeführt. Nach Trocknung werden 60% des Cu2S wieder gefunden.
Beispiel 4:
Es werden 0,5 g Pd-gecoatetes ZnO in 10 mL VE-Wasser dispergiert, wobei sich die Lösung grau färbt. Anschließend werden 0.5 g Thiol-modifiziertes Fe3O4 zugeben und kräftig gerührt. Nach 1 h wird ein Co/Sm-Magnet an die Gefäß-Außenwand gehalten, wobei sich die Lösung weitestgehend aufklärt. Die überstehende Lösung wird von den magnetischen Bestandteilen abdekantiert und die flüchtigen Bestandteile im Vakuum entfernt. Es werden 0,1 g g Pd-gecoatetes ZnO wieder gefunden, d.h. der Rest des ZnO wird magnetisch aus dem Gemisch abgetrennt.
Beispiel 5:
1 ,00 g Palladiumpulver werden mit 1 ,7 Gew.-% Octanthiol in der Kugelmühle vermengt und in 50 mL VE-Wasser gegeben. Anschließend werden 4,00 g hydrophobiert.es Fe3O4 zugegeben und das System 3 mal 15 min geschüttelt. Anschließend wird ein Co/Sm-Magnet an die eine Seite des Reaktionsgefäßes gehalten. Das Wasser wird abdekantiert, wobei der Magnet die festen Bestandteile an der Glaswand hält. Aus der überstehenden Lösung werden 0,11 g Palladium isoliert. Der Rest (0,89 g, entsprechend 89%) sind entsprechend magnetisch aus der Lösung abgetrennt und am Mag- neten gesammelt worden.
Beispiel 6:
Es wird 1 g Cu2S (-325 mesh, Fa. Aldrich) mit 0,065 g Kaliumoctylxanthat in 50 mL Wasser für 30 min. verrührt. Anschließend werden 3 g mit Octylphosphonsäure modifizierter Magnetit (Magnetic Black 345) und weitere 100 mL Wasser zugegeben. Nach 1 h wird das Wasser abgelassen, und es wird für 1 min. Druckluft über den Rückstand geleitet. Dann werden 500 ml_ Diesel („Super Diesel-Kraftstoff") zugegeben und das Reaktionsgemisch für 20 min. kräftig gemischt und anschließend noch für 10 min. im Ultraschallbad behandelt. Es wird anschließend die Dieselphase über einen Magneten so abdekantiert, dass die magnetischen Bestandteile zurückgehalten werden. Die Dieselphase mit den unmagnetischen Bestandteilen wird einer Filtration unterworfen, und anschließend wird der feste Rückstand getrocknet. Es werden 0,98 g Feststoff zurückgewonnen, der zu 98% aus Cu2S besteht. Der Anteil an Fe3O4 ist kleiner 0.01 g.
Dieser Versuch wird 3 Mal entsprechend wiederholt, wobei lediglich der Magnetit aus dem ersten Trennzyklus eingesetzt wird. Die Auswagen an Cu2S entsprechen 0,87 g (Gehalt an Cu2S 88%), 0,99 g (Gehalt an Cu2S 87%), 0,93 g (Gehalt an Cu2S 95%). In keinem Fall wird ein Gehalt an Fe3O4 von mehr als 0,01 g detektiert.
Beispiel 7: Aufarbeitung von natürlichem Kupfererz aus Pelambres (Chile)
Anfangsgehalte des zu trennenden Erzes: Cu 0,54 Gew.-%, Mo 0,029 Gew.-%
Vorbehandlung Erz
Vor den Trennexperimenten wird das Erzgestein in einer Hammermühle trocken zerkleinert, bis 90 Gew.-% des Erzes in der Fraktion in einer Größe von weniger als 125 μm vorliegen.
Hydrophobierter Magnetit:
Magnetpigment 345 (BASF SE) wird mit 0,5 Gew.-% Octylphosphonsäure in wässriger Lösung über 30 min bei Raumtemperatur (RT) behandelt. Der Feststoff wird abfiltriert, bis zur Leitfähigkeit von ca. 50 μS mit heißem Wasser (50 0C) gewaschen und bei 80 0C im Vakuum getrocknet.
Trennprozedur:
1 L Trenngut wird über eine Reihe von stationären Permanentmagneten geleitet. Der Auslauf wird als Fraktion A1 gesammelt. Der an den Magneten festgehaltene Anteil wird unter Bewegung der Magnete mit 1 L Wasser gewaschen, wobei der ausgetragene Feststoff als Fraktion A2 gesammelt wird. Die an den Magneten weiterhin zurückgehaltene Fraktion R sowie die Fraktionen A1 und A2 werden auf Cu-, Fe- und Mo- Gehalt untersucht. Beispiel 7.1 :
100 g Erz werden in einer Schwingmühle (160 ml_ ZrO2 Kugeln, 0 1 ,7-2,7 mm) mit 60 ml_ Wasser, 0,065 g Kalium-n-Octylxanthat und 0,04 g Shellsol D40 über 5 min kondi- tioniert. Anschließend wird eine Suspension von 3 g hydrophobiertem Magnetit in 3 g Isopropanol in das Mahlgefäß zugegeben und noch einmal 5 min konditioniert. Die Mahlsuspension wird von den Mahlkörpern abgetrennt, auf 1 L verdünnt und der Trennprozedur (s. o.) unterworfen. Die Fraktion R (6,4 g) enthält das gesamte eingesetzte Magnetit sowie 92,4 % des Kupfers und 86,1 % des Molybdäns.
Beispiel 7.2:
100 g Erz werden in einem Rührbehälter, ausgestattet mit einem Propellerrührer, in 900 ml_ Wasser suspendiert. Eine Lösung von 0,065 g Kalium-di-n- octyldithiophosphinat in 100 ml_ Wasser sowie 0,04 ml_ Shellsol werden unter Rühren zugegeben und das Erz 1 h durch Rühren konditioniert. Anschließend wird eine Suspension von 3 g hydrophobiertem Magnetit in 3 g Isopropanol zugegeben und weitere 30 min gerührt. Anschließend wird sie der oben beschriebenen Trennprozedur unterworfen. Die Fraktion R (8,97 g) enthält das gesamte eingesetzte Magnetit sowie 85,8 % des Kupfers und 82,3 % des Molybdäns.
Beispiel 7.3:
100 g Erz werden in einer Schwingmühle (160 ml_ ZrO2 Kugeln, 0 1 ,7-2,7 mm) mit 60 ml_ Wasser, 0,065 g Kalium-di-n-Octyldithiophosphinat und 0,04 g Shellsol D40 über 5 min konditioniert. Anschließend wird eine Suspension von 3 g hydrophobiertem Magnetit in 3 g Isopropanol in das Mahlgefäß zugegeben und noch einmal 5 min konditioniert. Die Mahlsuspension wird von den Mahlkörpern abgetrennt, auf 1 L verdünnt und der Trennprozedur (s. o.) unterworfen. Die Fraktion R (6,9 g) enthält das gesamte eingesetzte Magnetit sowie 94,7 % des Kupfers und 83,2 % des Molybdäns. Die Fraktion besteht zu 35% aus Chalcopyrit (aus XRD Daten).

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Abtrennen wenigstens eines ersten Stoffes aus einer Mischung enthaltend diesen wenigstens einen ersten Stoff und wenigstens einen zweiten
Stoff, umfassend die folgenden Schritte:
(A) Inkontaktbringen der Mischung enthaltend wenigstens einen ersten Stoff und wenigstens einen zweiten Stoff mit wenigstens einer oberflächenakti- ven Substanz, gegebenenfalls in Gegenwart wenigstens eines Dispersionsmittels, wobei die oberflächenaktive Substanz an den wenigstens einen ersten Stoff anbindet,
(B) gegebenenfalls Zugabe wenigstens eines Dispersionsmittels zu der in Schritt (A) erhaltenen Mischung, um eine Dispersion zu erhalten,
(C) Behandeln der Dispersion aus Schritt (A) oder (B) mit wenigstens einem hydrophoben Magnetpartikel, so dass sich der wenigstens eine erste Stoff, an den die wenigstens eine oberflächenaktive Substanz angebunden ist, und der wenigstens eine Magnetpartikel anlagern,
(D) Abtrennen des Anlagerungsproduktes aus Schritt (C) von der Mischung durch Anlegen eines magnetischen Feldes,
(E) Spalten des abgetrennten Anlagerungsproduktes aus Schritt (D), um den wenigstens einen ersten Stoff und den wenigstens einen Magnetpartikel separat zu erhalten.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stoff eine hydrophobe Metallverbindung oder Kohle und der zweite Stoff eine hydrophile
Metallverbindung ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächenaktive Substanz eine Substanz der allgemeinen Formel (I)
A-Z (I)
ist, worin
A ausgewählt ist aus linearem oder verzweigtem C3-C30-Alkyl, C3-C30-
Heteroalkyl, gegebenenfalls substituiertes C6-C30-Aryl, gegebenenfalls substituiertes C6-C30-Heteroalkyl, C6-C30-Aralkyl und Z eine Gruppe ist, mit der die Verbindung der allgemeinen Formel (I) an den wenigstens einen hydrophoben Stoff anbindet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Z ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anionischen Gruppen -(X)n-PO3 2", -(X)n-PO2S2", -(X)n- POS2 2", -(X)n-PS3 2", -(X)n-PS2 ", -(X)n-POS", -(X)n-PO2 ", -(X)n-PO3 2" -(X)n-CO2 ", - (X)n-CS2 ", -(X)n-COS", -(X)n-C(S)NHOH, -(X)n-S" mit X ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, S, NH, CH2 und n = O, 1 oder 2, mit gegebenenfalls Katio- nen ausgewählt aus der Gruppe bestehen aus Wasserstoff, NR4 + mit R gleich unabhängig voneinander Wasserstoff und/oder d-Cs-Alkyl, Alkali- oder Erdalkalimetallen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine hydrophobe Metallverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe der sulfidischen Erze, der oxidischen und/oder carbonathaltigen Erze.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine hydrophile Metallverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe be- stehend aus oxidischen und hydroxidischen Metallverbindungen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Magnetpartikel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus magnetischen Metallen und Mischungen davon, ferromagnetischen Legierungen von magnetischen Metallen und Mischungen davon, magnetischen Eisenoxiden, kubischen Ferriten der allgemeinen Formel (II)
M2+ xFe2+ 1-xFe3+ 204 (II) mit
M ausgewählt aus Co, Ni, Mn, Zn und Mischungen davon und x < 1 ,
hexagonalen Ferriten und Mischungen davon.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dispersionsmittel Wasser ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung enthaltend wenigstens einen ersten Stoff und wenigstens einen zweiten Stoff vor oder während Schritt (A) zu Partikeln mit einer Größe von 100 nm bis 100 μm vermählen wird.
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