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Verfahren zum Konzentrieren und Abtrennen feinverteilter fester Körper
aus wäßrigen Suspensionen Die Erfindung betrifft die Gewinnung feinverteilter Mineralteilchen
aus wäßrigen Suspensionen und insbesondere ein verbessertes Verfahren zum Konzentrieren
bzw. Abtrennen von Mineralbestandteilen aus wäßrigen Suspensionen.
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In vielen industriellen Verfahren fallen wäßrige Suspensionen von
feinverteilten Mineralstoffen an. Solche Suspensionen entstehen z. B. in Versorgungsanlagen
für Stadt- und Industriewässer, bei der Behandlung von Abwasser und bei den verschiedenen
Verfahren, die sich mit der Gewinnung und Ausbeutung von Erzen usw. befassen. Bei
allen diesen wäßrigen Suspensionen feinverteilter mineralischer Stoffe verfolgt
man vor allen Dingen das Ziel der Klärung. So wurden z. B. Wässer einer chemischen
oder mechanischen Behandlung unterworfen, um die suspendierten Stoffe abzuscheiden
und dadurch zu einem klaren Ablauf zu gelangen. Auf der anderen Seite werden die
wäßrigen Schlämme, Breie u. dgl. bei der Schürfung, Erzausbeutung und in metallurgischen
Verfahren oft mit dem Ziel verarbeitet, einen klaren Ablauf zu erhalten oder die
feste Phase abzuscheiden bzw. zu konzentrieren oder aber auch beides zu erreichen.
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Bei der Verarbeitung von Erzen zerkleinert man das Erz oft sehr fein,
um die Abtrennung wertvoller Mineralbestandteile von unerwünschten Grundmassenbestandteilen
zu erleichtern. Bei vielen Erzbehandlungen wird ein Brei oder Schlamm erzeugt, indem
man die feinteiligen festen Körper entweder während oder nach dem Vermahlen in Wasser
suspendiert. Danach ist es dann oft erforderlich, diese feste Phase in dem wäßrigen
Medium durch Sedimentation, Dekantation od. dgl. einzudicken oder zu konzentrieren.
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In vielen metallurgischen Verfahren, Erzausbeutungsverfahren u. dgl.
handelt es sich auch darum, eine feste Phase von einer wäßrigen Phase durch Filtration
zu trennen. Dabei wirkt sich besonders störend aus, daß die feinverteilten Feststoffe
bei der Suspension in Wasser einen beständigen Schlamm bilden, der, wenn überhaupt,
sich nur sehr langsam absetzt. Diese Schlämme eignen sich nicht zur Konzentrierung
oder Entwässerung durch Sedimentation; sie können auch durch Filtration nur schwierig
entwässert werden. Ein weiteres Problem entsteht durch Schlämme oder Breie, die
auf dem Filter einen schleimigen Filterkuchen mit hohem Wassergehalt bilden. Derartige
Filterkuchen lassen sich gewöhnlich nur schwer auswaschen, sie lassen sich auch
von dem Filter nicht leicht entfernen und bieten bei der anschließenden Trocknung
weitere Schwierigkeiten.
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Zur Überwindung dieser Absetz- und Filtrations-Schwierigkeiten hat
man vorgeschlagen, die in wäßriger Suspension verteilten Feststoffe mit Hilfe von
Flokkungsmitteln auszuflocken. Als Flockungsmittelwurden bisher verwendet: 1. Xanthate,
wasserlösliche Salze von ungesättigten Fettsäuren oder deren Abkömmlingen, Kalk,
Stärke, Harz- oder Ölemulsionen, Gelatine, Leim, Konnyaku (Zeitschrift »Glückauf«,
l1.6.1938, S. 494 und 496; deutsche Patentschrift 497 693); 2. Kalkmilch, Kartoffelmehl,
Pottasche (»Glückauf«, 26. 3. 1932, S. 304); 3. wäßriger Auszug von Caraghenmoos
(deutsche Patentschrift 463 869); 4. Leinsamenauszug in wäßriger oder alkalischer
Lösung (USA.-Patentschrift 2 394 083, Anspruch 1); 5. Mineral- oder Syntheseöle,
insbesondere Teeröl, mit Fettsäurezusatz (französische Patentschrift 917 478, Anspruch
2); 6. Aluminiumsulfat und Natriumaluminat (französische Patentschrift 952 092).
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Diesen Stoffen haften aber zahlreiche Nachteile an. So verändern sich
z. B. Stoffe natürlichen Ursprungs
von Lieferung zu Lieferung, so
daß man mit ihnen nicht immer in der gleichen Weise arbeiten kann. Dann muß man
bei vielen dieser Stoffe besondere Bedingungen bei der Herstellung von Lösungen
oder Dispersionen einhalten, die man bei der Ausfällung oder Filtration von Suspensionen
benutzen will. Überdies lassen sich die meisten der bisher vorgeschlagenen Stoffe
nur in ganz bestimmten pH-Bereichen verwenden und müssen mengenmäßig genau geregelt
werden. Das ist notwendig, weil viele Stoffe, selbst wenn sie nur in kleinem Überschuß
gegenüber der zur Verbesserung der Sedimentation oder Filtration erforderlichen
entscheidenden Menge benutzt werden, unter Umständen ihren Zweck verfehlen und im
Gegenteil dazu beitragen, die wäßrige Suspension in einem unerwünschten schleimigen
Zustand zu stabilisieren. Bei der Verwendung von Aluminiumsulfat oder Natriumaluminat
zur Klärung von Wasser wird durch die Aluminiumverbindungen allein oft nicht die
gewünschte Vollständigkeit in der Klärung bzw. Sedimentationsgeschwindigkeit der
suspendierten Feststoffe erreicht. Die Aluminiumverbindungen müssen deshalb zusammen
mit einer »löslichen« Kieselsäure verwendet werden, wobei es sich um ein kolloidales
Kieselsäuregel handelt.
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Es wurde nun gefunden, daß hinsichtlich der Konzentrierung und Abtrennung
feinverteilter fester Körper und insbesondere fester Mineralien aus wäßrigen Suspensionen
überlegene Ergebnisse erzielt werden, wenn die Ausflockung derartiger Suspensionen
mit verdünnten wäßrigen Lösungen teilweise hydrolysierter hochmolekularer Polyacrylamide
durchgeführt wird, die dadurch gekennzeichnet sind, daß ihre 0,5°/jge wäßrige Lösung
eine Viskosität von wenigstens 4 cP aufweist und das Produkt zu einem gewissen Prozentsatz
hydrolysiert ist. Es müssen 0,8 bis 10°/o der Amidgruppen durch Carboxylgruppen
ersetzt sein.
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An Hand von Vergleichsversuchen ergab sich die Überlegenheit dieses
Produktes gegenüber den bisher für diesen Zweck verwendeten Stoffen. So steigt die
Kapazität einer Kläranlage auf das Dreifache, wenn man an Stelle von Aluminiumsulfat-Kieselsäure
das erfindungsgemäße Acrylamidpolymerisat verwendet, obwohl mengenmäßig das letztere
nur den zwanzigsten Teil der verwendeten löslichen Kieselsäure ausmachte.
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Außerdem wurden zahlreiche Mittel auf ihre Verbesserung der Filtrationsgeschwindigkeiten
von mit Säure ausgelaugten südafrikanischen Golderzen hin, die zur Gewinnung von
Uran aufgearbeitet wurden, untersucht. Es ergab sich eindeutig die Überlegenheit
des hydrolysierten Acrylsäureamidpolymerisats gegenüber Stärke, pflanzlichem Gummi
und Leim. Pflanzliches Gummi aus Guarbohnen sowie mit Säure oder Alkali hydrolysierte
Kartoffelstärke setzen sogar die Filtriergeschwindigkeit herab und erhöhen den Feuchtigkeitsgehalt
des Filterkuchens oder bewirken beides zugleich. Das Acrylsäureamidpolymerisat der
vorliegenden Erfindung war bei einer Konzentration von nur 0,1 kg je Tonne Festsubstanz
über dreimal so wirksam wie Leim, der beste der bekannten Stoffe, obgleich der letztere
in der fünffachen Menge angewendet wurde.
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Weiterhin wurden die Absetzgeschwindigkeiten einer Aufschlämmung eines
mit Säure ausgelaugten Uranerzes bestimmt, die mit verschiedenen, Carboxylgruppen
enthaltenden Polymerisaten behandelt worden waren. Es wurde gefunden, daß Polyvinylhydrogenphthalat,
Styrol-Ammoniummaleat-Mischpolymerisat, Ammoniumpolyacrylat, Natriumpolymethacrylat
und ein Mischpolymerisat aus 5001, Acrylsäureamid und 5001, Ammoniumpolyacrylat
sämtlich praktisch ohne Wirkung auf die Abscheidung von feinteiligen Feststoffen
aus wäßrigen Suspensionen sind, wenn sie in einer Menge von 25 g je Tonne aufgeschlämmter
Festsubstanz angewendet werden, was sich deutlich von der schon bei geringer Menge
eintretenden Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Produktes abhebt.
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Das Molekulargewicht der Acrylamidpolymerisate, wie es sich aus ihrer
charakteristischen Viskosität ergibt, ist von entscheidender Bedeutung. Dies ist
besonders klar aus der graphischen Darstellung der Filtriergeschwindigkeit in Abhängigkeit
von der Viskosität zu erkennen. Bei einer Viskosität von 3,6 cP ergibt sich bei
einem derartigen Versuch z. B. eine Sedimentationsgeschwindigkeit von 13,2 cm je
Minute, während bei einer Viskosität von 4,5 cP eine Geschwindigkeit von 38,1 cm
je Minute erreicht wurde. Die Erhöhung der Sedimentationsgeschwindigkeit auf das
Dreifache bei einer verhältnismäßig kleinen Viskositätsänderung in dem entscheidenden
Bereich von etwa 4 cP war nicht vorauszusehen.
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Der Hydrolysegrad des Polymerisats ist ebenfalls von höchster Wichtigkeit
zur Erzielung der erwünschten Verbesserungen im Hinblick auf die Sedimentations-
und Filtriergeschwindigkeit. Beispielsweise wird bei Verwendung von Acrylamidpolymerisaten,
die zu mehr als 100/" hydrolysiert worden sind, insbesondere im Falle von sauren
Schlämmen und Suspensionen eine scharfe Abnahme der Wirksamkeit beobachtet.
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In der folgenden allgemeinen Beschreibung ist unter dem Ausdruck »Acrylamidpolymerisathydrolyt«
ein wasserlösliches Polyacrylamid zu verstehen, das praktisch nicht vernetzt ist
und gekennzeichnet ist (1) durch eine Viskosität von wenigstens 4 cP in 0,5 gewichtsprozentiger
Lösung in destilliertem Wasser bei einem p$ von 3 bis 3,5 und einer Temperatur von
21,5°C, wie die Viskosität mit dem Ostwald-Viskosimeter bestimmt wird, und (2) dadurch,
daß 0,8 bis 100/, seiner Amidgruppen durch Carboxylgruppen ersetzt sind.
Unter »Viskosität« wird hier stets die Viskosität einer wäßrigen Lösung verstanden,
die gemäß der obigen Beschreibung bestimmt wurde.
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Der Prozentsatz der Hydrolyse von Acrylamidpolymerisathydrolyten wird
bestimmt, indem man eine abgewogene Menge des Polymerisathydrolyts in Wasser auflöst,
die erhaltene Lösung mit einer starken Mineralsäure, z. B. Salzsäure, auf ein p$
von 3 oder darunter ansäuert und mit einer Standardlösung einer starken Base, z.
B. Natrium- oder Kaliumhydroxyd, unter Benutzung eines elektrometrischen pH-Messers
od. dgl. als Indikator zurücktitriert. Die Zahl der Basenäquivalente, die erforderlich
sind, um die Polymerisathydrolytlösung von PH 3,3 auf 7 zu bringen, entspricht der
Zahl der Äquivalente der gebundenen Acrylsäureteile in der abgewogenen Menge. Aus
diesen Angaben kann die prozentuale Hydrolyse, d. h. also der Prozentsatz von durch
Carboxylgruppen ersetzten Amidgruppen, in der üblichen Weise berechnet werden.
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Wäßrige Suspensionen von feinverteilten festen Körpern und insbesondere
Mineralteilchen besitzen hinsichtlich der Filtration und der Abtrennung erwünschte
Eigenschaften, wenn eine wäßrige Lösung eines solchen Acrylamidpolymerisathydrolyts
innig und gründlich mit der Suspension in so großer Menge vermischt wird, daß die
Ausflockung und Ausfällung der Suspension bewirkt wird. Zu den Vorzügen der
vorliegenden
Erfindung gehört es, daß die hier benutzten Acrylamidpolymerisathydrolyte synthetisch,
und zwar in gut reproduzierbarer Form, hergestellt werden können. Ein weiterer Vorzug
besteht darin, daß die Polymerisathydrolyte bei der Behandlung wäßriger Suspensionen
in einem weiten pH-Bereich angewandt werden können. Schließlich können die Polymerisathydrolyte
in erheblichem Überschuß angewandt werden, ohne daß unerwünschte Ergebnisse erhalten
werden. Unter dem Ausdruck >Mineral« wird hier im üblichen Sinne jedes feste Element
bzw. jede feste Verbindung verstanden, die natürlich als Produkt eines anorganischen
Prozesses vorkommt.
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Die Erfindung befaßt sich besonders mit den Hydrolyten des Homopolymerisats
des Acrylamids. Sie umfaßt aber auch die Hydrolyte von wasserlöslichen Mischpolymerisaten
des Acrylamids mit bis zu 15 Gewichtsprozent eines anderen geeigneten Monomers,
z. B. den Alkylestern der Acryl- und Methacrylsäure, Methacrylamid, Styrol, Vinylacetat,
Acrylsäurenitril, Methacrylsäurenitril, Vinylalkyläther, Vinyl- und Vinylidenchlorid
u. dgl., wobei jedes dieser Polymerisathydrolyte, wie oben beschrieben, in 0,5°/oiger
wäßriger Lösung eine Viskosität von wenigstens 4 cP aufweist. In den Ansprüchen
hat der Ausdruck »Acrylamidpolymerisathydrolyt« die gleiche Bedeutung wie oben.
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Beider Durchführung der Erfindung wird der Acrylamidpolymerisathydrolyt
in Wasser zu einer fließfähigen Lösung gelöst und dann der Suspension feinverteilter
fester Körper in geeigneter Weise zugesetzt. Man kann z. B. den Polymerisathydrolyt
in die Röhre oder Rinne einbringen, in der die Suspension weitergeleitet wird, wobei
ein turbulenter Fluß das Umrühren und Mischen besorgt. Man kann aber auch den Polymerisathydrolyt
in der gesamten Suspension verteilen, während sich diese in einem Absetzgefäß, Lagertank
od. dgl. befindet. In jedem Fall muß für eine schnelle und gründliche Verteilung
des Polymerisathydrolyts in der Suspension gesorgt werden, wobei ein übermäßiges
Rühren der Mischung nach der Einführung des Polymerisathydrolyts vermieden werden
muß.
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Zur Herstellung der wäßrigen Lösungen des Acrylamidpolymerisathydrolyts
wird dieser mit Wasser gemischt und am besten bei Raumtemperatur heftig verrührt.
Dabei kann der Polymerisathydrolyt in Form trockener Flocken, in Form eines Pulvers
oder in Form der hochviskosen, konzentrierten, wäßrigen Zusammensetzungen, die bei
der wäßrigen Polymerisation von Acrylamid erhalten werden, unmittelbar benutzt werden.
Es ist oft zweckmäßig, ein Konzentrat zu verwenden, das aus einer wäßrigen Lösung
mit 1 bis 5 Gewichtsprozent Polymerisathydrolyt besteht, und dieses Konzentrat nach
Bedarf zu verdünnen, um die benötigte verdünnte wäßrige Lösung zu erhalten. Bei
der Herstellung der Konzentrate empfiehlt sich die Verwendung von Wasser, das eine
kleine Menge mehrwertiger Metallionen, z. B. Ferri- oder Aluminiumionen, enthält,
da solche Ionen die Konzentrate gelähnlich und schwer beweglich machen. Im allgemeinen
hängt die Wahl der Konzentrierung des Polymerisathydrolyts für die Konzentrate von
der Viskosität des Polymerisathydrolyts ab. So werden z. B. Produkte mit Viskositäten
von 4 bis 15 cP vor allem als Konzentrate mit nicht mehr als 2 Gewichtsprozent Polymerisathydrolyt
benutzt, während höherviskose Stoffe eine etwas stärkere Verdünnung erfordern können.
Die Konzentratlösungen werden gewöhnlich weiter verdünnt, ehe sie mit den Suspensionen
der feinverteilten festen Körper vermischt werden. Gute Ergebnisse sind erhalten
worden, wenn wäßrige Lösungen mit 0,003 bis 0,5 Gewichtsprozent Polymerisathydrolyt
benutzt wurden. Im allgemeinen werden verdünntere Lösungen mit bis zu 0,1 Gewichtsprozent
bevorzugt; es können aber auch stärkere Konzentrationen angewandt werden, was von
der Art des Zusatzes und dem besonderen Zweck, den man verfolgt, abhängt. In den
Fällen, in denen die Acrylamidpolymerisathydrolyte längere Zeit in Lösung gehalten
werden sollen, empfiehlt es sich, das pH der Lösung zwischen 4 und 6 einzustellen
und ein Erhitzen der gelagerten Lösung zu vermeiden, um nicht eine unerwünscht starke
Hydrolyse zu bewirken.
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Die Mengen an hochmolekularen Acrylamidpolymerisathydrolytenfür die
Behandlung der Suspensionen schwanken bis zu einem gewissen Grade in Abhängigkeit
von bestimmten Faktoren, z. B. dem Grad der Unterteilung des abzuscheidenden bzw.
zu konzentrierenden festen Körpers, der chemischen Natur dieses festen Körpers,
dem Grad der gewünschten Verbesserung der Absetz-, Klassifizier- oder Filtrationsgeschwindigkeit,
der Temperatur der zu behandelnden wäßrigen Festkörperdispersion und der Viskosität
des benutzten Polymerisathydrolyts. Im allgemeinen werden 0,5 bis 1000 Gewichtsteile
des Polymerisathydrolyts je Million Gewichtsteile des feinverteilten festen Körpers
in der Suspension angewandt. Das entspricht 0,00045 bis 0,9 kg Acrylamidpolymerisathydrolyt
je Tonne fester Stoffe.
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Nach dem Vermischen der Lösung des Polymerisathydrolyts mit der Suspension
des feinverteilten festen Körpers in der oben beschriebenen Weise kann die behandelte
Suspension nach den üblichen Verfahren behandelt werden, um die festen Körper in
der Suspension zu konzentrieren oder aber abzuscheiden. So kann die Suspension z.
B. in einen Absetztank oder einen Verdicker übergeführt werden, in welchem sich
ein konzentrierter Schlamm der festen Stoffe als Bodenprodukt und eine geklärte
wäßrige Lösung als überstehendes Produkt voneinander trennen. Man kann aber auch
die behandelte Suspension direkt auf ein Filter bringen, um die geklärte wäßrige
Flüssigkeit als Filtrat von den Mineralteilchen als Filterkuchen zu trennen. Bei
diesen Maßnahmen führt die Verwendung des hochmolekularen Acrylamidpolymerisathydrolyts
zu einer merklichen Verbesserung der Abtrenngeschwindigkeit der feinverteilten Mineralstoffe
von der wäßrigen Phase der Suspension.
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Es wurde gefunden, daß die Acrylamidpolymerisathydrolyte der Erfindung
ganz allgemein in allen Säure-, Basen- und Temperaturbereichen angewandt werden
können, die gewöhnlich bei der Mineral- oder Erzverarbeitung und sonstigen Operationen
vorkommen, bei denen Mineralbreie und -schlämme anfallen. Bei gewissen Verfahren
jedoch, insbesondere jenen, bei denen Mineralien in der Wärme durch Basen oder Säuren
ausgelaugt werden, ist es zuweilen vorteilhaft, die Temperatur und/oder das PH der
Suspension des freien verteilten Minerals so einzustellen, daß die Behandlung mit
dem Acrylamidpolymerisathydrolyt den höchsten Wirkungsgrad ergibt. Im allgemeinen
ist der Zusatz der Polymerisathydrolytlösung am vorteilhaftesten, wenn die Suspension
der Mineratteilchen bei einem pH zwischen 1 und 11,5 und einer Temperatur unter
60°C gehalten wird. In gewissen Fällen kann
sich auch ein p$, das
alkalischer als 11,5 ist, und eine Temperatur über 60°C als vorteilhaft erweisen.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu begrenzen.
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Beispiel 1 Der Rückstand der Säureauslaugung eines siliciumhaltigen
Golderzes aus Südafrika, Witwatersrand, stellte einen Schlamm dar, der nur ugter
außerordentlichen Schwierigkeiten filtriert werden konnte. Zu diesem wurde eine
wäßrige Lösung eines Acrylamidpolymerisathydrolyts mit einer Viskosität von 6,1
cP in 0,5°/jger Lösung und der eine 0,85°/jge Hydrolyse aufwies, unter Rühren in
solcher Menge gegeben, daß 0,045 kg Polyacrylamid je Tonne mineralischer fester
Teilchen vorlagen. Nach der Ausflockung der Mineralteilchen ergab sich, daß die
Filtrationsgeschwindigkeit gegenüber der bei unbehandeltem Schlamm auf das Sechsfache
gestiegen war. Beispiel 2 Ein Erzschlamm, ein sogenannter »Spokane-Idaho-Blei-Zink-Schlamma,
der ein Flotationsprodukt war, das von seinem Blei- und Zinkgehalt befreit war und
69,7 Gewichtsprozent Festteilchen enthielt, ließ sich nur schwierig filtrieren.
Es wurde nun ein Acrylamidpolymerisathydrolyt mit 2,1 °/jger Hydrolyse und einer
Viskosität von 7,3 cP in Wasser gelöst, so daß die Lösung 0,04 Gewichtsprozent des
Polymerisathydrolyts enthielt. Diese Lösung wurde schnell mit einem Teil des obigen
Blei-Zink-Flotationskonzentrates in solcher Menge gemischt, daß 0,06 kg Acrylamidpolymerisathydrolyt
je Tonne Mineralteilchen vorlagen. Der behandelte Schlamm und eine Probe des ursprünglichen
Schlammes, die mit einer dem Volumen derzugesetzten Polymerisathydrolytlösung entsprechenden
Wassermenge verdünnt worden war, wurden durch ein Vakuumfilter (Filterkuchenbildung
in 15 Sekunden) filtriert. Die verdünnten Schlämme enthielten 62,7 Gewichtsprozent
fester Stoffe. Der behandelte Schlamm ließ sich mit einer Geschwindigkeit von 1710
kg je Tag je 0,1 qm Filterfläche filtrieren. Der unbehandelte Schlamm ging mit einer
Geschwindigkeit von 666 kg je Tag je 0,1 qm Filterfläche durchs Filter. In dem vorliegenden
und den späteren Beispielen sind die Filtergeschwindigkeiten unter der Annahme berechnet
worden, daß ein ununterbrochen arbeitendes Vakuumfilter bei 30°/jgem Eintauchen
und 35°/»igem Leerlauf je Tag für die Reinigung und Unterhaltung arbeitet. Beispiel
3 Rückstände aus der Goldgewinnung eines Konglomeraterzes aus Südafrika, Witwatersrand,
nach dem Cyanidverfahren wurden zwecks Gewinnung der löslichen Mineralbestandteile
mit Schwefelsäure ausgelaugt. Dadurch entstand ein Schlamm von feinverteilten Mineralteilchen
mit 50 Gewichtsprozent festen Stoffen in einem sauren wäßrigen Medium bei einem
p$ zwischen 1,3 und 1,7, der sich außerordentlich schwer filtrieren ließ.
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Es wurden nun mehrere Acrylamidpolymerisate in Wasser zu 0,04 gewichtsprozentigen
Lösungen gelöst. Jede dieser Lösungen wurde mit einem bestimmten Anteil des Erzschlammes
in solcher Menge vermischt, daß 0,09 kg Polymerisat je Tonne fester Stoffe in dem
Schlamm vorlagen. Die erhaltenen behandelten Schlämme wurden dann durch ein Vakuumfilter
filtriert, bei dem 15 Sekunden für die Filterkuchenbildung eingesetzt wurden. Während
der Filtration wurden die festen Stoffe in dem Schlamm durch einen mit 100 Umdrehungen
pro Minute arbeitenden Flügelrührer in dem Filtergefäß in Suspension gehalten. Die
Filtration eines entsprechenden Teiles des unbehandelten Schlammes in ähnlicher
Weise diente als Kontrolle. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt,
in der auch die Eigenschaften der verschiedenen Acrylamidpolymerisate genannt sind.
Die angegebene Viskosität ist die einer 0,5 gewichtsprozentigen Lösung des Acrylamidpolymerisats
in Wasser bei dem PH 3,5 und bei 21,5°C. Der Wert für die prozentuale Hydrolyse
stellt das Prozentverhältnis der in dem Polymerisat zu Carboxylgruppen verseiften
Amidgruppen dar.
| Filtrations- |
| Benutztes Mittel Viskosität °/o geschwin- |
| in cP Hydrolyse digkeit |
| kg/Tag/O, 1 qm |
| Keines 144 |
| Polyacrylamid 1,05 1,5 382,5 |
| Acrylamidpolymeri- |
| sathydrolyt 5,8 2,9 1377 |
| desgl. 7,2 4,1 1593 |
| desgl. 8,5 5,5 1647 |
| desgl. 9,8 4,0 1651,5 |
| desgl. 10,8 0,86 1732,5 |
Beispiel 4 Ein Acrylamidpolymerisathydrolyt, der zu
0,850/,
hydrolysiert war
und die Viskosität 7,7 aufwies, wurde mit wäßriger Natronlauge zu einer Reihe von
Polymerisathydrolytlösungen umgesetzt, die verschieden stark hydrolysiert waren
(Amidgruppenumwandlung in Carboxylgruppen). Die sich ergebenden Lösungen wurden
so eingestellt, daß sie den Hydrolyt in 0,04 gewichtsprozentiger Konzentration enthielten,
und dann zur Behandlung des ausgelaugten Erzschlammes des Beispiels 3 benutzt. Es
wurde soviel Polymerisathydrolytlösung angewandt, daß 0,09 kg Polymerisathydrolyt
je Tonne fester Stoffe in dem Schlamm vorlagen. Die behandelten Schlämme wurden
1 Minute nach der Behandlung durch das im Beispie12 beschriebene Vakuumfilter filtriert.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
| Prozentuale Hydrolyse Filtrationsgeschwindigkeit |
| des Acrylamidpolymerisat- |
| hydrolyts kg/Tag/0,1 qm |
| 0,85 2034 |
| 1,66 2052 |
| 3,48 2146,5 |
| 5,05 1989 |
| 7,0 1890 |
| 10,6 1399,5 |
| 17,0 618,75 |
| 22,9 361,35 |
Beispiel 5 Ein Teil des ausgelaugten
Erzschlammes des Bei-
spiels 3 wurde
filtriert und zwecks Entfernung der
löslichen Salze gewaschen. Anteile
der gewaschenen festen Körper wurden in Wasser resuspendiert, um Schlämme mit 50
Gewichtsprozent festen Teilchen herzustellen. Zu diesen Schlämmen wurde eine Säure
oder eine Base gegeben, um auf diese Weise eine Reihe von Schlämmen mit verschiedenem
PH zu erhalten. Ein Teil eines jeden dieser Schlämme wurde dann mit einer wäßrigen
Lösung vermischt, die 0,04 Gewichtsprozent eines Acrylamidpolymerisathydrolyts enthielt,
der zu 40/0 hydrolysiert war und eine Viskosität von 9,8 cP aufwies. Es wurden solche
Mengen dieser Lösung zugegeben, daß stets 0,09 kg des Polymerisathydrolyts je Tonne
fester Stoffe in den Schlämmen vorlagen. Die behandelten und die unbehandelten Schlämme
wurden dann durch das im Beispiel 2 beschriebene Vakuumfilter filtriert. Die Filtrationsgeschwindigkeiten
und die Feuchtigkeitsgehalte der Filterkuchen sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt
| Filtrations- Feuchtigkeitsgehalt |
| geschwindigkeit des Filterkuchens |
| pH des kg/0,l qm/Tag in % |
| Schlammes be- unbe- be- |
| unbehandelter handelter handelter handelter |
| Schlamm Schlamm Schlamm Schlamm |
| I |
| 1,3 124,2 1692 46,8 24,3 |
| 3,9 154,8 1624,5 39,2 25,2 |
| 8,0 531 1813,5 28,5 25,3 |
| 10,0 555,75 1489,5 28,4 24,1 |
| 11,3 537,75 1512 27,6 23,9 |
Beispiel 6 Kalkhaltige Zementbestandteile wurden so in einer Kugelmühle naß vermahlen,
daß ein Schlamm mit 190/0 feinverteilten festen Körpern entstand. Anteile dieses
Schlammes wurden mit einer wäßrigen verdünnten Lösung des Acrylamidpolymerisathydrolyts
des Beispiels 5 in solcher Menge behandelt, daß 0,00045, 0,0045, 0,0225 bzw. 0,045
kg Polymerisathydrolyt je Tonne fester Teilchen vorlagen. Es wurden nun die freien
Absetzgeschwindigkeiten dieser Schlämme und einer gleich großen Probe des unbehandelten
Schlammes bestimmt. In der folgenden Tabelle sind diese Absetzgeschwindigkeiten
in cm/Stunde angegeben. Diese Geschwindigkeiten wurden bestimmt, indem man die Schlämme
in gleich große zylindrische Gefäße einfüllte und in diesen die Höhe der oberen
Fläche der suspendierten Teilchen in verschiedenen Zwischenräumen von Beginn des
Absetzens an bestimmte.
| Zugegebene Menge Absetz- |
| Acrylamidpolymerisat- geschwindigkeit |
| hydrolyt |
| in kg/Tonne fester Stoffe in cm/Stunde |
| nichts 18 |
| 0,00045 28,5 |
| 0,0045 42 |
| 0,0225 153 |
| 0,045 606 |
Beispiel 7 Ein Schlamm von feinverteilten festen Stoffen, der bei der Verarbeitung
eines Phosphatgesteins aus Bone Vally, Florida, entstanden war und 25"/, Calciumphosphat,
50 0/0 Siliciumdioxyd und 25 0/0 Tone enthielt, setzte sich außerordentlich langsam
ab. Ein Teil dieses Schlammes, der 4,2% feste Stoffe enthielt, wurde langsam unter
mildem Rühren mit einer verdünnten Lösung des im Beispie15 genannten Polyacrylamids
in solcher Menge vermischt, daß 0,45 kg des Polymerisats je Tonne fester Stoffe
in dem Schlamm vorlagen. Der behandelte Schlamm setzte sich in 10 Minuten zu 65
0/0 seines ursprünglichen Volumens ab. Eine unbehandelte Probe des gleichen Schlammes
setzte sich in 30 Minuten nur zu
980/, des ursprünglichen Volumens und in
20 Stunden zu 68 0/0 ab. Beispiel 8 Ein Phosphaterz aus der sogenannten »Austaugezone«#
über einem Floridaphosphat wurde durch Vermahlen und Naßsieben ausgebeutet, wobei
die Fraktion, die kleiner als 28 Maschen und die größer als 3280 Maschen war (sie
bestand in der Hauptsache aus Siliciumdioxyd), abgeschieden wurde. Die verbleibenden,
hauptsächlich aus Calciumphosphat und Ton (unter 3280 Maschen) bestehenden festen
Körper wurden mit heißer wäßriger Natronlauge ausgelaugt, wobei ein Schlamm mit
15 Gewichtsprozent ungelösten festen Stoffen anfiel. Dieser Schlamm entsprach in
seiner Alkalität einer 2n-Natriumhydroxydlösung. Zu diesem Schlamm wurde eine verdünnte
wäßrige Lösung des im Beispiel 5 genannten Polyacrylamids bei 80°C in solcher Menge
gegeben, daß 0,45 kg Polyacrylamid je Tonne fester Stoffe vorlagen. Die festen Stoffe
wurden sofort in Form schwerer Agglomerate ausgeflockt und setzten sich schnell
in einer 450/, feste Stoffe enthaltenden Schicht ab. Beispiel 9 Eine verdünnte wäßrige
Lösung eines zu 3,70/0 hydrolysierten und eine Viskosität von 103 cP aufweisenden
Acrylamidpolymerisathydrolyts wurde mit gleichen Mengen eines 17 Gewichtsprozent
feinvermahlene Zementbestandteile enthaltenden Schlammes zwecks Bildung einer Reihe
von Schlämmen vermischt, die 0,0045, 0,009, 0,018, 0,027 und 0,036 kg des Polymerisathydrolyten
je Tonne fester Teilchen enthielten. Die Zementbestandteile bestanden aus
750/, Calciumcarbonat, die vorwiegend mit siliciumhaltigen Mineralstoffen
vermischt waren. In der folgenden Tabelle sind die freien Absetzgeschwindigkeiten
der behandelten Schlämme und eines unbehandelten Schlammes zusammengestellt, die
wie im Beispiel 6 bestimmt wurden.
| Polymerisatmenge Absetz- |
| in kg/Tonne fester geschwindigkeit |
| Teilchen in cm!Stunde |
| nichts 7,5 |
| 0,0045 12 |
| 0,009 18 |
| 0,018 37,5 |
| 0,027 120 |
| 0,036 1230 |
Beispiel 10 Ein Acrylamidpolymerisathydrolyt, der zu 3,20/, hydrolysiert
war und eine Viskosität von 4,07 cP aufwies, wurde in Wasser zu einer 0,02 gewichtsprozentigen
Lösung aufgelöst. Diese wurde mit Anteilen eines Schlammes vermischt, der 23,5 Gewichtsprozent
feinvermahlener Zementbestandteile enthielt, so daß Suspensionen entstanden, die
0,009 und 0,0225 kg Acrylamidpolymerisathydrolyt je Tonne fester Stoffe enthielten.
Die Absetzgeschwindigkeiten der behandelten Schlämme und eines unbehandelten Schlammes
wurden wie in dem vorhergehenden Beispiel bestimmt und sind in der folgenden Tabelle
zusammengestellt
| Menge Acrylamid- Absetz- |
| polymerisathydrolyt geschwindigkeit |
| in kg/Tonne fester |
| Teilchen in cm/Stunde |
| nichts 8,1 |
| 0,009 13,5 |
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