DE3918274A1 - Verwendung von hydroxymischethern als hilfsmittel fuer die feststoffentwaesserung - Google Patents
Verwendung von hydroxymischethern als hilfsmittel fuer die feststoffentwaesserungInfo
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F26B5/00—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat
- F26B5/005—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat by dipping them into or mixing them with a chemical liquid, e.g. organic; chemical, e.g. organic, dewatering aids
Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Hydroxymischethern
der allgemeinen Formel I
R¹O-(CH₂CH₂O) x -CH₂-CH(OH)R² (I)
in der
R¹ eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen,
R² eine Alkylgruppe mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen und
x eine Zahl im Bereich von 1 bis 20
bedeutet,
als Hilfsmittel für die Entwässerung wasserhaltiger, feinteiliger Feststoffe.
R¹ eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen,
R² eine Alkylgruppe mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen und
x eine Zahl im Bereich von 1 bis 20
bedeutet,
als Hilfsmittel für die Entwässerung wasserhaltiger, feinteiliger Feststoffe.
In zahlreichen Industriezweigen, z. B. im Bergbau oder in
Klärwerken, fallen große Mengen an stark wasserhaltigen,
feinteiligen Feststoffen an, die vor der Weiterverarbeitung
der Feststoffe oder ihrer Deponierung entwässert werden
müssen. So ist z. B. die Entwässerung von wasserhaltiger
Steinkohle bzw. Koks ein zentraler Prozeß innerhalb der
Aufbereitung von Brennstoffen auf Kohlebasis. Dabei können die
vom Markt geforderten oberen Grenzwerte für die Wassergehalt
dieser Materialien oft nur schwer eingehalten werden, da z. B.
geförderte Steinkohle aufgrund der weitgehenden Mechanisierung
des untertägigen Kohleabbaus sehr feinkörnig anfällt. Zur Zeit
bestehen etwa 38% der Rohförderung aus Feinkohle mit einem
Teilchendurchmesser im Bereich von 0,5 bis 10 mm; weitere 14%
bestehen aus Feinstkohle mit einem darunter liegenden Teilchendurchmesser.
Es ist bekannt, zur Entwässerung von wasserhaltigen feinteiligen
Feststoffen, insbesondere Steinkohlen, Tenside als
Entwässerungshilfsmittel einzusetzen, durch die die Restfeuchte
von Fein- und Feinstkohle herabgesetzt werden kann.
Als Ursache hierfür ist die Eigenschaft der Tenside, die
Oberflächenspannung und den Kapillardruck des Wasser im
Haufwerk zu vermindern, anzusehen. Dabei wird gleichzeitig die
zur Ablösung des Oberflächenwassers aufzubringende Adhäsionsarbeit
verringert. Dies führt beim Einsatz von Tensiden zur
einer verbesserten Entwässerung bei unverändertem Energieaufwand.
Als tensidische Entwässerungshilfsmittel der vorstehend
genannten Art sind Dialkylsulfosuccinate (US-C 22 66 954) und
nichtionische Tenside vom Typ der Alkylphenyl-polyglykolether
[Erzmetall 30, 292 (1977)] beschrieben worden. Diese Tenside
sind jedoch mit dem Nachteil einer erheblichen Schaumbildung
behaftet, die insbesondere bei der üblicherweise angewendeten
Kreislaufführung des Wassers in den Aufbereitungsbetrieben zu
erheblichen Problemen führt.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß nichtionische
Tenside der allgemeinen Formel I bei ihrer Verwendung in
Wasser/Feststoff-Systemen ohne Schaumbildung die Entwässerungsgeschwindigkeit
erhöhen und die Restfeuchte der entwässerten
Feststoffe erniedrigen.
Die Gruppe R¹ der erfindungsgemäß zu verwendenden
Hydroxymischether der allgemeinen Formel I ist eine gegebenenfalls
verzweigte oder cyclische Alkylgruppe mit 1 bis 10
Kohlenstoffatomen, z. B. Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-,
Pentyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, Nonyl- oder Decylgruppe.
Bevorzugt sind Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen aus
der obigen Aufzählung. Die Gruppe R² in der allgemeinen Formel I
ist eine Alkylgruppe mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen, z. B.
eine Octyl-, Nonyl-, Decyl-, Undecyl-, Dodecyl-, Tridecyl-,
Tetradecyl-, Pentadecyl-, Hexadecyl-, Heptadecyl-, Octadecyl-,
Nonadecyl- oder Eicosylgruppe, insbesondere eine Alkylgruppe
mit 12 bis 16 Kohlenstoffatomen aus der obigen Aufzählung,
wobei geradkettige Reste R² besonders bevorzugt sind. x in der
allgemeinen Formel I bedeutet eine Zahl im Bereich von 1 bis
20, wobei ein Bereich von 2 bis 15 bevorzugt ist.
Entsprechend ihrer erfindungsgemäßen Verwendung müssen die
Hydroxymischether der allgemeinen Formel I wasserlöslich sein.
Es ist möglich, daß diese Wasserlöslichkeit nicht in ausreichendem
Ausmaß gegeben ist, wenn die Hydroxymischether der
allgemeinen Formel I bei niedrigen Werten von x langkettige
Reste R¹ und/oder R² mit Kettenlängen innerhalb der vorstehend
genannten Bereiche aufweisen; die geforderte Wasserlöslichkeit
läßt sich jedoch dadurch erreichen, daß man den Wert für x
innerhalb des vorstehend genannten Bereiches erhöht.
Die Hydroxymischether der allgemeinen Formel I sind in der
DE-A 37 23 323 beschrieben; sie können erhalten werden, indem
man ethoxylierte Alkohole der allgemeinen Formel II
R¹O-(CH₂CH₂O) x -OH (II)
mit Epoxiden von alpha-Olefinen der Formel III
in Gegenwart von Katalysatoren umsetzt, wobei R¹, R² und x wie
oben definiert sind.
Entsprechend ihrer Herstellung und der dabei verwendeten
Ausgangsmaterialien, die meist in Form von technischen
Gemischen eingesetzt werden, können auch die erfindungsgemäß
zu verwendenden Hydroxymischether der allgemeinen Formel I als
technische Gemische vorliegen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung setzt
man die Hydroxymischether der allgemeinen Formel I in einer
Menge von 0,5 bis 10, insbesondere 3 bis 8 kg pro m³ des aus
den feinteiligen Feststoffen zu entfernenden Wassers ein.
Wie eingangs erwähnt, eignen sich die Hydroxymischether der
allgemeinen Formel I insbesondere zur Entwässerung von
wasserhaltigen, feinteiligen Steinkohlen oder Koks; sie können
jedoch auch bei der Entwässerung von anderen Wasser/Feststoff-Systemen,
z. B. bei aufbereiteten Erzen oder Gangmaterialien im
Erzbergbau, Klärschlämmen oder dergleichen, eingesetzt werden.
Dabei ist als weiterer Vorteil der erfindungsgemäß zu verwendenden
Tenside der allgemeinen Formel I anzusehen, daß diese
mit gegebenenfalls vorhandenen Tensiden anderer Zusammensetzung,
z. B. mit Dialkylsulfosuccinaten wie di-n-Octylsulfosuccinaten
oder Polyacrylamiden, die den zu entwässerneden
Feststoffen in vorherigen Aufbereitungsstufen zugesetzt wurden,
verträglich sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
In den Beispielen wurde eine gewaschene Feinkohle mit folgenden
Analysendaten verwendet:
6,8 Gew.-% Wasser
3,7 Gew.-% Asche (wf; berechnet auf wasserfreie Kohle)
27,2% flüchtige Bestandteile (waf; berechnet auf wasser- und aschefreie Kohle)
3,7 Gew.-% Asche (wf; berechnet auf wasserfreie Kohle)
27,2% flüchtige Bestandteile (waf; berechnet auf wasser- und aschefreie Kohle)
Die Siebanalyse der Feinkohle lieferte die folgenden Werte:
| -0,5 mm|1,5% | |
| -0,5-2,0 mm | 23,1% |
| -2,0-6,3 mm | 51,5% |
| +6,3 mm | 23,9% |
Zur Ermittlung der Wirksamkeit der Hydroxymischether der
allgemeinen Formel I bei der Entwässerung wurde die Feinkohle
mit wäßrigen Lösungen der Hydroxymischether definierter
Konzentration behandelt und unter definierten Bedingungen
entwässert; die mit und ohne Tensidzusatz erreichte Restfeuchte
wurde nach DIN 51718 durch Trocknung bei 106°C und
Wägung bestimmt.
Bei den vorliegenden Beispielen handelt es sich um Laborversuche,
bei denen die eingesetzten Tensidmengen in kg auf je
1000 kg der zu entwässernden Feststoffe (berechnet als
wasserfreie Feststoffe) bezogen sind. In der Praxis werden die
erforderlichen Tensidmengen niedriger sein als die in den
Beispielen eingesetzten; zudem werden bei der praktischen
Durchführung der Feststoffentwässerung die erforderlichen
Tensidmengen in Abhängigkeit von der Menge des den Feststoffen
zu entziehenden Wassers eingesetzt.
Die Struktur der getesteten Hydroxymischether der allgemeinen
Formel I und ihre im folgenden verwendeten Abkürzungen ergeben
sich aus der Tabelle 1.
Der hier und nachfolgend verwendete Begriff "Tensid" bezieht
sich auf die Hydroxymischether der allgemeinen Formel I.
50 g Kohle wurde in 400 ml destilliertem Wasser bzw. Tensidlösungen
in destilliertem Wasser gegeben und nach einer Einwirkzeit
von 60 s gefiltert. Hierzu wurde ein Druckfilter
verwendet, bei dem es sich um eine geschlossene Filternutsche
handelte, die mit dem zu entwässernden Gut befüllt wurde. Die
Entwässerung erfolgte, indem der Filter mit einem Druck von 3 bar
beaufschlagt wurde. Die Entwässerungszeit betrug 30 s. Als
Filtermaterial wurde ein Filtergewebe mit einer Maschenweite
von 0,2 mm eingesetzt.
Die geprüften Tenside, die Tensidkonzentration der Lösung, mit
der die Kohle behandelt wurde, die errechnete Tensidmenge pro
1000 kg Kohle sowie die ermittelte Restfeuchte sind in der
Tabelle 2 zusammengefaßt.
Wie sich aus Tabelle 2 ergibt, wird die Restfeuchte beim
Einsatz der erfindungsgemäß einzusetzenden Tenside im Vergleich
zu ohne Tensidzusatz entwässerter Kohle deutlich
herabgesetzt.
Hier wurde eine Becherzentrifuge eingesetzt, mit der bei
Drehzahlen von 300 bis 3400 U/min Zentrifugalkennwerte von 15
bis 2000 realisierbar sind. Als Siebbelag für die Zentrifuge
wurden Lochplatten mit Sieböffnungen von 0,4×4,0 mm verwendet;
die als Filterhilfsmittel eingesetzten Tenside
(Hydroxymischether der allgemeinen Formel I) wurden in Konzentrationen
von 0,1 g/l und 1,0 g/l in destilliertem Wasser
gelöst. Zur Durchführung der Tests wurden jeweils 400 ml der
tensidhaltigen Lösungen in ein Glasgefäß gefüllt. In diese
Lösungen wurden jeweils 25 g Kohle eingetaucht. Die
Benetzungszeit betrug jeweils 60 s. Hieran schloß sich zur
Vorentwässerung der Proben eine konstante Abtropfzeit von 180 s
an. Die bei der Vorentwässerung der Proben erhaltenen Werte,
die Tensidkonzentration sowie die erechnete Tensidmenge pro
1000 kg Kohle sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.
Für die Entwässerung der vorentwässerten Proben in der Becherzentrifuge
wurden Zentrifugalkennwerte von 43,2, 111 und
389 (entsprechend Drehzahlen von 500, 800 und 1500 U/min)
eingestellt. Die Entwässerungsdauer betrug 30 s. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefaßt.
In einer zweiten Versuchsreihe wurde eine Tensidkonzentration
von 1,0 g/l bei einem Zentrifugalkennwert von 111 (entsprechend
einer Drehzahl von 800 U/min) bei Entwässerungszeiten
von 5, 10 und 30 s getestet; die erhaltenen Ergebnisse sind in
Tabelle 5 zusammengefaßt.
Wie sich aus den Tabellen 3 bis 5 ergibt, weisen sämtliche
getesteten Tenside eine sehr gute Wirkung auf die Entwässerung
auf. Schon in der Vorentwässerung (Tabelle 3) wurde die Wirksamkeit
der Tenside im Vergleich zu einer Probe ohne
Tensidzusatz deutlich; während die unbehandelte Probe nach der
Abtropfzeit von 180 s eine Restfeuchte von 43,6% aufwies,
ließ sich dieser Wert durch die erfindungsgemäß eingesetzten
Tenside auf bis zu 26,5% reduzieren. Dies entspricht einer
relativen Absenkung der Restfeuchte um 39%.
Wie sich aus den Tabellen 4 und 5 ergibt, ließ sich eine
Reduzierung der Restfeuchte sowohl durch Erhöhung des Zentrifugalkennwertes
als auch durch die Zugabe der erfindungsgemäß
zu verwendenden Tenside erreichen.
Eine Tensidlösung mit 0,1 g/l ermöglichte bei einem Zentrifugalkennwert
von 111 ein Absenken der Restfeuchte auf 4,0 Gew.-%.
Eine Tensidlösung mit 1,0 g/l senkte die Restfeucht
auf bis zu 3,0%. Diese Werte sind auch bei kurzen Entwässerungszeiten
erreichbar.
Claims (6)
1. Verwendung von Hydroxymischethern der allgemeinen Formel I
R¹O-(CH₂CH₂O) x -CH₂-CH(OH)R² (I)in der
R¹ eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen,
R² eine Alkylgruppe mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen und
x eine Zahl im Bereich von 1 bis 20
bedeutet,
als Hilfsmittel für die Entwässerung wasserhaltiger, feinteiliger Feststoffe.
R¹ eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen,
R² eine Alkylgruppe mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen und
x eine Zahl im Bereich von 1 bis 20
bedeutet,
als Hilfsmittel für die Entwässerung wasserhaltiger, feinteiliger Feststoffe.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man Hydroxymischether der allgemeinen Formel I einsetzt,
in der R¹ eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen
ist.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man Hydroxymischether der allgemeinen Formel I einsetzt,
in der R² eine Alkylgruppe mit 12 bis 16 Kohlenstoffatomen
ist.
4. Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß man Hydroxymischether der
allgemeinen Formel I einsetzt, in der x eine Zahl im
Bereich von 2 bis 15 ist.
5. Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydroxymischether in
einer Menge von 0,5 bis 10, insbesondere 3 bis 8 kg pro m³
des den feinteiligen Feststoffen zu entziehenden Wassers
einsetzt.
6. Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 zur
Entwässerung von wasserhaltigen, feinteiligen Steinkohlen
oder Koks.
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