DE69315833T2 - Hydrophobic polyelectrolyte coagulant for concentrating residues from coal processing - Google Patents
Hydrophobic polyelectrolyte coagulant for concentrating residues from coal processingInfo
- Publication number
- DE69315833T2 DE69315833T2 DE1993615833 DE69315833T DE69315833T2 DE 69315833 T2 DE69315833 T2 DE 69315833T2 DE 1993615833 DE1993615833 DE 1993615833 DE 69315833 T DE69315833 T DE 69315833T DE 69315833 T2 DE69315833 T2 DE 69315833T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- chloride
- quaternary
- coagulant
- coal
- added
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims description 51
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 title claims description 47
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 title claims description 40
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 title claims description 26
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 8
- NJSSICCENMLTKO-HRCBOCMUSA-N [(1r,2s,4r,5r)-3-hydroxy-4-(4-methylphenyl)sulfonyloxy-6,8-dioxabicyclo[3.2.1]octan-2-yl] 4-methylbenzenesulfonate Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1S(=O)(=O)O[C@H]1C(O)[C@@H](OS(=O)(=O)C=2C=CC(C)=CC=2)[C@@H]2OC[C@H]1O2 NJSSICCENMLTKO-HRCBOCMUSA-N 0.000 claims description 83
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 64
- DPBJAVGHACCNRL-UHFFFAOYSA-N 2-(dimethylamino)ethyl prop-2-enoate Chemical class CN(C)CCOC(=O)C=C DPBJAVGHACCNRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 45
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 45
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 34
- JKNCOURZONDCGV-UHFFFAOYSA-N 2-(dimethylamino)ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical class CN(C)CCOC(=O)C(C)=C JKNCOURZONDCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 20
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 17
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- CEJFYGPXPSZIID-UHFFFAOYSA-N chloromethylbenzene;2-(dimethylamino)ethyl prop-2-enoate Chemical group ClCC1=CC=CC=C1.CN(C)CCOC(=O)C=C CEJFYGPXPSZIID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 11
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229920001600 hydrophobic polymer Polymers 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- XPMUBZDKDRZHLD-UHFFFAOYSA-N 1-chlorohexadecane;2-(dimethylamino)ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical group CN(C)CCOC(=O)C(C)=C.CCCCCCCCCCCCCCCCCl XPMUBZDKDRZHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims description 4
- JCBZOQYTDITBAY-UHFFFAOYSA-N 1-chlorohexadecane;2-(dimethylamino)ethyl prop-2-enoate Chemical group CN(C)CCOC(=O)C=C.CCCCCCCCCCCCCCCCCl JCBZOQYTDITBAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BHDFTVNXJDZMQK-UHFFFAOYSA-N chloromethane;2-(dimethylamino)ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical group ClC.CN(C)CCOC(=O)C(C)=C BHDFTVNXJDZMQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WQHCGPGATAYRLN-UHFFFAOYSA-N chloromethane;2-(dimethylamino)ethyl prop-2-enoate Chemical group ClC.CN(C)CCOC(=O)C=C WQHCGPGATAYRLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZTUMLBMROBHIIH-UHFFFAOYSA-N chloromethylbenzene;2-(dimethylamino)ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical group ClCC1=CC=CC=C1.CN(C)CCOC(=O)C(C)=C ZTUMLBMROBHIIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QMYCJCOPYOPWTI-UHFFFAOYSA-N 2-[(1-amino-1-imino-2-methylpropan-2-yl)diazenyl]-2-methylpropanimidamide;hydron;chloride Chemical group Cl.NC(=N)C(C)(C)N=NC(C)(C)C(N)=N QMYCJCOPYOPWTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PGFZYOCLSPEKSN-UHFFFAOYSA-N 5,5-dimethyl-1,3-diazabicyclo[2.2.0]hex-3-ene dihydrochloride Chemical compound Cl.Cl.CC1(C)CN2CN=C12 PGFZYOCLSPEKSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- QYZFTMMPKCOTAN-UHFFFAOYSA-N n-[2-(2-hydroxyethylamino)ethyl]-2-[[1-[2-(2-hydroxyethylamino)ethylamino]-2-methyl-1-oxopropan-2-yl]diazenyl]-2-methylpropanamide Chemical compound OCCNCCNC(=O)C(C)(C)N=NC(C)(C)C(=O)NCCNCCO QYZFTMMPKCOTAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HRZFUMHJMZEROT-UHFFFAOYSA-L sodium disulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S(=O)S([O-])(=O)=O HRZFUMHJMZEROT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229940001584 sodium metabisulfite Drugs 0.000 claims description 2
- 235000010262 sodium metabisulphite Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 claims 1
- LXEKPEMOWBOYRF-UHFFFAOYSA-N [2-[(1-azaniumyl-1-imino-2-methylpropan-2-yl)diazenyl]-2-methylpropanimidoyl]azanium;dichloride Chemical group Cl.Cl.NC(=N)C(C)(C)N=NC(C)(C)C(N)=N LXEKPEMOWBOYRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 19
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- -1 aromatic chlorides Chemical class 0.000 description 13
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 12
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 11
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000003250 coal slurry Substances 0.000 description 7
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 5
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 5
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 4
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- CLWAXFZCVYJLLM-UHFFFAOYSA-N 1-chlorohexadecane Chemical group CCCCCCCCCCCCCCCCCl CLWAXFZCVYJLLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 3
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 3
- 239000002802 bituminous coal Substances 0.000 description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N chloromethane Chemical group ClC NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 2
- KCXMKQUNVWSEMD-UHFFFAOYSA-N benzyl chloride Chemical group ClCC1=CC=CC=C1 KCXMKQUNVWSEMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940073608 benzyl chloride Drugs 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical group 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 2
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 2
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229920000945 Amylopectin Polymers 0.000 description 1
- 229920000856 Amylose Polymers 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 229920002907 Guar gum Polymers 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 229940037003 alum Drugs 0.000 description 1
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- GQOKIYDTHHZSCJ-UHFFFAOYSA-M dimethyl-bis(prop-2-enyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C=CC[N+](C)(C)CC=C GQOKIYDTHHZSCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 239000000665 guar gum Substances 0.000 description 1
- 229960002154 guar gum Drugs 0.000 description 1
- 235000010417 guar gum Nutrition 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 159000000014 iron salts Chemical class 0.000 description 1
- 229940050176 methyl chloride Drugs 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000371 poly(diallyldimethylammonium chloride) polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000002678 semianthracite Substances 0.000 description 1
- 235000021309 simple sugar Nutrition 0.000 description 1
- 239000003476 subbituminous coal Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Verwendung von neuen hydrophoben Polyelektrolyt-Zusammensetzungen als Koagulantien zum Eindicken oder Konzentrieren der Rückstände der Kohleaufbereitung bzw. von Kohleschlämmen. Diese Polyelektrolyt-Zusammensetzungen stellen vorzugs weise sich hydrophob assoziierende Copolymere von Diallyldimethylammoniumchlorid (DADMAC) und entweder Dimethylaminoethylacrylat (DMAEA) oder Dimethylaminoethylmethacrylat (DMAEM) dar.The present invention relates generally to the use of novel hydrophobic polyelectrolyte compositions as coagulants for thickening or concentrating coal processing residues or coal sludges. These polyelectrolyte compositions are preferably hydrophobically associating copolymers of diallyldimethylammonium chloride (DADMAC) and either dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA) or dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEM).
Kohle ist die am häufigsten vorkommende natürliche Energiequelle der Welt. Ein signifikanter Anteil des Energiebedarfs in den USA wird gedeckt durch Verbrennen von Kohle als einem fossilen Brennstoff. Innerhalb der USA kommen verschiedene Typen von Kohle vor, d.h. Anthrazit, Anthrazitkohle (Halb- Anthrazit), Steinkohle mit niedrigem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, Steinkohle mit mittlerem und hohem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, Braunkohle (subbituminöse Kohle) und Lignit. Kohlearten wie Anthrazit und Steinkohle weisen in der Regel hohe Asche- und Schwefelgehalte auf und müssen daher vor ihrer Verwendung aufbereitet werden.Coal is the most abundant natural energy source in the world. A significant portion of the energy needs in the United States are met by burning coal as a fossil fuel. Within the United States, several types of coal are found, i.e. anthracite, anthracite coal (semi-anthracite), low-volatile bituminous coal, medium- and high-volatile bituminous coal, brown coal (subbituminous coal), and lignite. Types of coal such as anthracite and bituminous coal usually have high ash and sulphur contents and therefore must be processed before use.
Der Hauptzweck der Kohleaufbereitung besteht darin, den Gehalt an nicht brennbaren Asche-Bestandteilen zu vermindern, um dadurch den Wärmeinhalt zu erhöhen. Die Herabsetzung des Aschegehates führt zu Einsparungen in bezug auf die Transport- und Aschebeseitigungskosten. Auch der Schwefel, hauptsächlich in Form von Pyrit, wird vermindert.The main purpose of coal preparation is to reduce the content of non-combustible ash components in order to increase the heat content. Reducing the ash content leads to savings in terms of transportation and ash disposal costs. Sulfur, mainly in the form of pyrite, is also reduced.
Ein weiterer wichtiger wirtschaftlicher Faktor, der bei der Kohleaufbereitung zu berücksichtigen ist, ist die Rückgewinnung und Wiederverwendung des Prozeßwassers. Wasser ist in der Regel sehr teuer und unterliegt daher häufig Beschränkungen in bezug auf den Gesamtverbrauch. Außerdem ist durch strenge Umweltkontrollen die Beseitigung des Prozeßwassers verboten oder stark eingeschränkt. Es ist daher erforderlich, daß die Feststoffe aus dem Prozeßwasser wirksam entfernt werden und daß das Wasser in den Prozeßstrom im Kreislauf zurückgeführt wird.Another important economic factor to consider in coal processing is the recovery and reuse of process water. Water is usually very expensive and is therefore often subject to restrictions on overall consumption. In addition, strict environmental controls prohibit or severely restrict the disposal of process water. It is therefore necessary that the solids are effectively removed from the process water and that the water is recycled into the process stream.
Die Aufbereitung von Kohle wird durchgeführt unter Ausnutzung von zwei Haupteigenschaften der Kohle, d.h. (1) durch Ausnutzung der Unterschiede in bezug auf das spezifische Gewicht zwischen Kohle und ihren Verunreinigungen und (2) durch Ausnutzung der Unterschiede hinsichtlich der Oberflächen- Eigenschaften zwischen Kohle und ihren Verunreinigungen. Da die Fraktionen mit höherem Aschegehalt in der Regel in den feineren Kohleteilchen zu finden sind, werden bei einigen Anlagen zur Aufarbeitung der Kohle nur diese Feinteile ausgesiebt. Da jedoch die Menge dieser Feinkohle ansteigt, muß auch diese behandelt werden.Coal processing is carried out by taking advantage of two main properties of coal, i.e. (1) by taking advantage of the differences in specific gravity between coal and its impurities and (2) by taking advantage of the differences in surface properties between coal and its impurities. Since the higher ash fractions are usually found in the finer coal particles, some coal processing plants only screen out these fines. However, as the amount of these fines increases, they must also be treated.
Eine Kohleaufarbeitungsanlage kann allgemein unterteilt werden in einen Abschnitt zur Trennung unter Ausnutzung des spezifischen Gewichts und in einen Abschnitt zur Feinkohle-Behandlung. Bei der Trennung nach dem spezifischen Gewicht wird in den Reinigungs-Einheiten Gebrauch gemacht von den Unterschieden in bezug auf das spezifische Gewicht zwischen Kohle und ihren Verunreinigungen, um die Trennung zu bewirken. Normalerweise ist das spezifische Gewicht der sauberen Kohle geringer als dasjenige ihrer Verunreinigungen. Einige üblicherweise verwendeten Apparaturen für die Trennung nach dem spezifischen Gewicht sind Rüttelsiebe, Schwerflüssigkeits-Bäder und Zyklone, Waschtische, Wasser-Zyklone und Umwälz-Einrichtungen.A coal processing plant can generally be divided into a section for separation using specific gravity and a section for fine coal treatment. In the separation according to specific gravity, use is made of the cleaning units of the Differentiate in specific gravity between coal and its impurities to effect separation. Normally, the specific gravity of clean coal is less than that of its impurities. Some commonly used equipment for specific gravity separation are vibrating screens, heavy liquid baths and cyclones, wash tables, water cyclones and circulators.
Der Feinkohle-Behandlungsabschnitt umfaßt eine oder mehrere Flotationszellen, Reinkohlefilter und Eindicker. In der Flotationszelle werden der Flotationsbeschickung ein Kollektor (Sammler) und ein Schaumbildner zugesetzt. Der Kollektor (z.B. Dieselöl #2) macht die Kohle-Teilchen selektiv hydrophob. Diese erhöhte Hydrophobie bewirkt, daß Luftblasen an den Kohle-Teilchen besser haften. Der Schaumbildner (z.B. ein Produkt auf Alkoholbasis) setzt die Oberflächenspannung der Luftiwasser-Grenzfläche herab, wodurch ein stabiler Schaum erzeugt wird.The fine coal treatment section includes one or more flotation cells, clean carbon filters and thickeners. In the flotation cell, a collector and a foaming agent are added to the flotation feed. The collector (e.g. diesel oil #2) makes the coal particles selectively hydrophobic. This increased hydrophobicity causes air bubbles to adhere better to the coal particles. The foaming agent (e.g. an alcohol-based product) lowers the surface tension of the air-water interface, thereby producing a stable foam.
Das Konzentrat (d.h. die reine Kohle) aus den Flotationszellen gelangt in den Reinkohle-Filter und wird entwässert. Die Schlämme (Rückstände) aus der Flotationszelle gelangen in den Eindicker, in dem sie eingedickt und ausgetragen werden.The concentrate (i.e. the pure coal) from the flotation cells goes into the pure coal filter and is dewatered. The sludge (residues) from the flotation cell goes into the thickener, where it is thickened and discharged.
Der Eindicker wird mit Koagulationsmitteln (Koagulantien) und Flockungsmitteln (Flockulantien) behandelt, um das Absitzen zu verbessern. in der Regel werden die Koagulantien und Flockulantien an mehreren Punkten entlang der Beschickungseitung in den Eindicker und in unterschiedlichen Sequenzen zugegeben. Die Koagulation ist die Destabilisierung von stabil negativ geladenen Teilchen, die in Suspension vorliegen (d.h. absitzbar oder dispergiert vorliegen),durch Neutralisation der Oberflächenladung durch Verwendung von anorganischen Salzen oder kationischen Polyelektrolyten. Die Ausflockung ist die Aggregation von feinen Teilchen, die in einer Flüssigkeit suspendiert sind, durch Verwendung eines Einschlußmittels (d.h. eines anorganische Flokkungsmittels) oder eines Bindemittels (d.h. eines organischen Flockungsmittels), das die Teilchen zur Aggregation bringt. Obgleich einige anorganische Substanzen, hauptsächlich Alaun und Eisensalze, noch als Koagulantien verwendet werden, werden wasserlösliche organische Polymere häufiger als Koagulantien verwendet. Sowohl in der Natur vorkommende als auch synthetische Polymere werden als Koagulantien und Flockulantien in der Bergbauindustrie verwendet. Die verwendeten natürlichen Haupt-Polymeren sind Stärke und Guaran (Guargummi), die beide Polymere von einfachen Zuckern (d.h. Polysacchariden) mit einem hohen Molekulargewicht darstellen. Stärke ist ein Polymer von Glucose und besteht aus einem Gemisch von linearen (Amylose) und verzweigten (Amylopectin) Segmenten.The thickener is treated with coagulants and flocculants to improve settling. Typically, the coagulants and flocculants are added at several points along the feed line into the thickener and in different sequences. Coagulation is the destabilization of stable negatively charged particles that are in suspension (i.e., settling or dispersed) by neutralizing the surface charge using inorganic salts or cationic polyelectrolytes. Flocculation is the aggregation of fine particles suspended in a liquid by using an enclosing agent (i.e., an inorganic flocculant) or a binder (i.e., an organic flocculant). which causes the particles to aggregate. Although some inorganic substances, mainly alum and iron salts, are still used as coagulants, water-soluble organic polymers are more commonly used as coagulants. Both naturally occurring and synthetic polymers are used as coagulants and flocculants in the mining industry. The main natural polymers used are starch and guar gum, both of which are polymers of simple sugars (i.e. polysaccharides) with a high molecular weight. Starch is a polymer of glucose and consists of a mixture of linear (amylose) and branched (amylopectin) segments.
Synthetische Polymere haben den Vorteil, daß sie auf einen spezifischen Anwendungszweck zugeschnitten werden können. Dies hat zu einem breiten Bereich von handelsüblichen Koagulantien und Flockulantien mit variierender Ladung, Zusammensetzung und varuerendem Molekulargewicht geführt. Die am häufigsten verwendeten synthetischen Koagulantien sind Polydiallyldimethylammoniumchlorid (Poly-DADMAC oder DADMAC) und die Kondensationspolymeren von Dimethylamin und Epichlorhydrin (EPIIDMA). Diese Strukturen variieren stark in bezug auf das Molekulargewicht und dieses liegt in dem Bereich von 20 000 bis 100 000.Synthetic polymers have the advantage of being able to be tailored to a specific application. This has led to a wide range of commercially available coagulants and flocculants with varying charge, composition and molecular weight. The most commonly used synthetic coagulants are polydiallyldimethylammonium chloride (poly-DADMAC or DADMAC) and the condensation polymers of dimethylamine and epichlorohydrin (EPIIDMA). These structures vary widely in terms of molecular weight, which is in the range of 20,000 to 100,000.
Die Erfinder haben verschiedene neue hydrophobe Polyelektrolyt-Copolymere entwickelt, die als Koagulantien in dem Eindickungs-Verfahren während der Kohleaufbereitung verwendet werden können. Diese hydrophoben Monomeren weisen ein verbessertes Leistungsvermögen oder eine höhere Aktivität beim Eindicken von Kohleschlämmen auf als konventionelle anorganische und organische Koagulantien. Zusätzlich zur Hydrophobie ergibt das zum Synthetisieren der erfindungsgemäßen Polyelektrolyt-Copolymeren verwendete hydrophobe Monomer Copolymere mit beträchtlich höheren Molekulargewichten als die konventionellen synthetischen DADMAC-Homopolymeren, die unter den gleichen Bedingungen hergestellt werden. Außerdem wird durch die Einarbeitung einer quaternären Gruppe, beispielsweise der Benzylgruppe, in das erfindungsgemäße Copolymer die Volumen-Viskosität des resultierenden Copolymers gegenüber den DADMAC-Homopolymeren mit vergleichbaren Molekulargewichten vermindert. Die erfindungsgemäßen hydrophoben Polyelektrolyt- Copolymeren weisen als solche höhere Polymer-Konzentrationen auf als die konventionellen organischen Koagulantien. Diese sich hydrophob assoziierenden Copolymeren ergeben auch ein verbessertes Leistungsvermögen bei Ersatz-Verhältnissen (Substitutions-Verhältnissen) in der Größenordnung von 0,45 bis 0,50.The inventors have developed several new hydrophobic polyelectrolyte copolymers that can be used as coagulants in the thickening process during coal preparation. These hydrophobic monomers have improved performance or higher activity in thickening coal slurries than conventional inorganic and organic coagulants. In addition to hydrophobicity, the hydrophobic monomer used to synthesize the polyelectrolyte copolymers of the present invention yields copolymers with considerably higher molecular weights than the conventional synthetic DADMAC homopolymers prepared under the same conditions. In addition, by incorporating a quaternary group, such as the benzyl group, into the polyelectrolyte copolymer of the present invention, Copolymer reduces the volume viscosity of the resulting copolymer compared to the DADMAC homopolymers of comparable molecular weights. As such, the hydrophobic polyelectrolyte copolymers of the invention have higher polymer concentrations than the conventional organic coagulants. These hydrophobically associating copolymers also provide improved performance at replacement ratios (substitution ratios) on the order of 0.45 to 0.50.
Die vorliegende Erfindung ergibt außerdem viele zusätzliche Vorteile, die aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgehen.The present invention also provides many additional advantages which will become apparent from the following description.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einengen bzw. Konzentrieren von Kohle-Aufbereitungsrückständen bzw. Kohleschlämmen, die Flüssigkeit und kolloidale Teilchen umfassen. Dieses Verfahren umfaßt die folgenden Stufen: Einführen der Kohleschlämme in einen Eindicker; Behandeln der Kohleschlämme mit einem hydrophoben Polyelektrolyt-Copolymer-Koagulans, das Diallyldimethylammoniumchlorid (DADMAC) und ein hydrophoberes Monomer, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus quaternisierten Dimethylaminoethylacrylaten (DMAEA) und quaternisierten Dimethylaminoethylmethacrylaten (DMAEM), umfaßt, wobei das Koagulans den Kohleschlämmen in einer Menge zwischen 22,5 und 112,5 ppm (etwa 0,05 bis etwa 0,25 lb/ton) zugesetzt wird, wodurch die Ladungen auf den Oberflächen der kolloidalen Teilchen herabgesetzt oder neutralisiert werden; das Behandeln der Kohleschlämme mit einem Flockungsmittel in einer Menge zwischen 22,5 und 112,5 ppm (etwa 0,05 bis etwa 0,25 lb/ton), wodurch die kolloidalen Teilchen aggiomerieren und sich als konzentrierte Schlämme absetzen; das Austragen des im wesentlichen konzentrierten (eingeengten) Schlammes; und das Abziehen der im wesentlichen geklärten Flüssigkeit aus dem Eindicker.The invention relates to a process for concentrating coal tailings or coal slurries comprising liquid and colloidal particles. This process comprises the following steps: introducing the coal slurry into a thickener; treating the coal slurry with a hydrophobic polyelectrolyte copolymer coagulant comprising diallyldimethylammonium chloride (DADMAC) and a more hydrophobic monomer selected from the group consisting of quaternized dimethylaminoethyl acrylates (DMAEA) and quaternized dimethylaminoethyl methacrylates (DMAEM), the coagulant being added to the coal slurries in an amount between 22.5 and 112.5 ppm (about 0.05 to about 0.25 lb/ton), thereby reducing or neutralizing the charges on the surfaces of the colloidal particles; treating the coal slurry with a flocculant in an amount of between 22.5 and 112.5 ppm (about 0.05 to about 0.25 lb/ton) whereby the colloidal particles agglomerate and settle as concentrated slurry; discharging the substantially concentrated slurry; and withdrawing the substantially clarified liquor from the thickener.
Die quaternisierten DMAEA- und DMAEM-Monomeren können umfassen ein quaternäres Methylchlorid (MCQ) oder quaternäre C&sub4;-C&sub2;&sub0;-aliphatische und aromatische Chioride, wie quaternäres Benzylchlorid (BCQ) oder quaternäres Cetylchlorid (CCQ).The quaternized DMAEA and DMAEM monomers may include a quaternary methyl chloride (MCQ) or quaternary C4-C20 aliphatic and aromatic chlorides such as quaternary benzyl chloride (BCQ) or quaternary cetyl chloride (CCQ).
Diese hydrophoben Polyelektrolyt-Copolymeren werden vorzugsweise unter Anwendung eines halbkontinuierlichen Verfahrens (Semi-Batch-Verfahrens) hergestellt. Das halbkontinuierliche Verfahren umfaßt in der Regel die folgenden Stufen: Einführung von Diallyldimethylammoniumchlorid in einen Polyme risations-Reaktorbehälter in einer Menge zwischen etwa 1 und etwa 19 Gew.- %; Erhitzen des Diallyldimethylammoniumchlorids auf eine Temperatur in dem Bereich zwischen etwa 47 und etwa 57ºC, je nach Initiator; Zutropfen eines Polymerisationsinitiators zu dem Diallyldimethylammoniumchlorid in einer Menge zwischen etwa 0,05 und etwa 0,4 Gew.-%; Zutropfen eines hydrophoben Monomers zu dem Diallyldimethylammoniumchlorid in einer Menge zwischen etwa 3 und etwa 19 Gew. -%; und Erhitzen der Mischung von Diallyldimethylammoniumchlorid, Polymerisations-lnitiator und hydrophoberen Monomer auf eine Temperatur in dem Bereich zwischen etwa 47 und etwa 82ºC.These hydrophobic polyelectrolyte copolymers are preferably prepared using a semi-batch process. The semi-batch process typically comprises the following steps: introducing diallyldimethylammonium chloride into a polymerization reactor vessel in an amount between about 1 and about 19 weight percent; heating the diallyldimethylammonium chloride to a temperature in the range between about 47 and about 57°C, depending on the initiator; adding a polymerization initiator dropwise to the diallyldimethylammonium chloride in an amount between about 0.05 and about 0.4 weight percent; adding a hydrophobic monomer dropwise to the diallyldimethylammonium chloride in an amount between about 3 and about 19 weight percent; and heating the mixture of diallyldimethylammonium chloride, polymerization initiator and more hydrophobic monomer to a temperature in the range between about 47 and about 82°C.
Andere und weitere Ziele, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung hervor.Other and further objects, advantages and features of the present invention will become apparent from the following description of the invention.
Die beiliegende Fig. 1 zeigt ein Diagramm, in dem die Trübung gegen die Zugabemenge (Dosierung) verschiedener Polyelektrolyt-Koagulantien aufgetragen ist.The attached Fig. 1 shows a diagram in which the turbidity is plotted against the amount of addition (dosage) of various polyelectrolyte coagulants.
Die Erfinder haben eine neue Klasse von Polyelektrolyt-Copolymer- Koagulantien entwickelt, die ein verbessertes Leistungsvermögen (verbesserte Eigenschaften) bei der Kohleabtrennung oder Eindickung von Kohleschlämmen aufweisen. Diese Koagulantien sind Copolymere von DADMAC und eines hydrophoberen Monomers wie dem quaternären Dimethylaminoethylacrylatbenzylchlorid (DMAEA.BCQ). Diese sich hydrophob assoziierenden Copolymeren weisen ein verbessertes Leistungsvermögen (verbesserte Eigenschaften) in bezug auf die Ersatz-Verhältnisse (Substitutions-Verhältnisse) in der Größenordnung von etwa 0,45 bis etwa 0,50 auf.The inventors have developed a new class of polyelectrolyte copolymer coagulants that offer improved performance (improved properties) in coal separation or coal slurry thickening. These coagulants are copolymers of DADMAC and a more hydrophobic monomer such as dimethylaminoethyl acrylate benzyl chloride quaternary (DMAEA.BCQ). These hydrophobically associating copolymers exhibit improved performance (improved properties) in terms of substitution ratios on the order of about 0.45 to about 0.50.
Bei der Aufbereitung von Feinkohle werden ein Kollektor (Sammler) und ein Schaumbildner einer Flotationsbeschickung zugesetzt. Das Konzentrat, d.h. die saubere Kohle aus den Flotationszellen gelangt in den Reinkohle-Filter und wird entwässert. Die Schlämme oder Rückstände aus den Flotationszellen gelangen in den Eindicker, in dem sie eingedickt und ausgetragen werden.When processing fine coal, a collector and a foaming agent are added to a flotation feed. The concentrate, i.e. the clean coal from the flotation cells, goes into the pure coal filter and is dewatered. The sludge or residues from the flotation cells go into the thickener, where they are thickened and discharged.
Die Schlämme oder Rückstände werden vorzugsweise mit Koagulantien und Flockulantien behandelt. Es wurde gefunden, daß die Neutralisation der Oberflächenladung der kolloidalen Teilchen in der Schlamm-Suspension verbessert werden kann durch Verwendung eines Koagulans aus Poly(DADMAC) oder DADMAC, das modifiziert worden ist, um ihm einen bestimmten Grad von Hydrophobie zu verleihen. Eine solche Modifizierung kann dadurch erzielt werden, daß man DADMAC mit hydrophoben Monomeren, wie DMAEA.BCQ, DMAEM.BCQ, DMAEA.CCQ, DMAEM.CCQ, DMAEA.MCQ und DMAEM.MCQ, copolymerisiert. Darüber hinaus sind diese Copolymeren besonders wirksam in bezug auf die Eindickung von Kohleschlämmen oder Kohleaufbereitungs rückständen, wenn sie unter Anwendung eines halbkontinuierlichen Verfahrens (Semi-Batch-Verfahrens) anstelle eines diskontinuierlichen Verfahrens (Batch-Verfahrens) hergestellt werden.The sludges or residues are preferably treated with coagulants and flocculants. It has been found that the neutralization of the surface charge of the colloidal particles in the sludge suspension can be improved by using a coagulant of poly(DADMAC) or DADMAC which has been modified to impart a certain degree of hydrophobicity. Such modification can be achieved by copolymerizing DADMAC with hydrophobic monomers such as DMAEA.BCQ, DMAEM.BCQ, DMAEA.CCQ, DMAEM.CCQ, DMAEA.MCQ and DMAEM.MCQ. Moreover, these copolymers are particularly effective in thickening coal sludges or coal dressing residues when prepared using a semi-batch process rather than a batch process.
Dieses hydrophobe Polyelektrolyt-Copolymer-Koagulans umfaßt vorzugsweise ein Diallyldimethylammoniumchlorid und ein hydrophobes Monomer. Das hydrophobe Monomer ist mindestens ein Monomer, das ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus quaternisierten Dimethylaminoethylacrylaten und quaternisierten Dimethylaminoethylmethacrylaten. DMAEA und DMAEM werden vorzugsweise quaternisiert unter Verwendung voh quaternären C&sub4;-C&sub2;&sub0;- Chioriden oder quaternären Methylchloriden. Die bevorzugten quaternären C&sub4;- C&sub2;&sub0;-Chloride sind quaternäres Benzylchlorid und quaternäres Cetylchlorid.This hydrophobic polyelectrolyte copolymer coagulant preferably comprises a diallyldimethylammonium chloride and a hydrophobic monomer. The hydrophobic monomer is at least one monomer selected from the group consisting of quaternized dimethylaminoethyl acrylates and quaternized dimethylaminoethyl methacrylates. DMAEA and DMAEM are preferably quaternized using C4-C20 quaternary chlorides or quaternary methyl chlorides. The preferred C4-C20 quaternary chlorides are quaternary benzyl chloride and quaternary cetyl chloride.
Das DADMAC kann nach irgendeinem konventionellen Verfahren hergestellt werden, beispielsweise nach dem Verfahren, wie es in dem US-Patent Nr.4 151 202 (Hunter et al.), veröffentlicht am 24. April 1979, beschrieben ist und auf dessen Inhalt hier Bezug genommen wird.The DADMAC can be prepared by any conventional method, such as the method described in U.S. Patent No. 4,151,202 (Hunter et al.), issued April 24, 1979, the contents of which are incorporated herein by reference.
Das quaternisierte Dimethylaminoethylacrylat wird ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus quaternärem Dimethylaminoethylacrylat-methylchlorid und quaternären Dimethylaminoethylacrylat-C&sub4;-C&sub2;&sub0;-chloriden. Die Dimethylaminoethylacrylate mit quaternärem C&sub4;-C&sub2;&sub0;-Chlorid sind vorzugsweise entweder quaternäres Dimethylaminoethylacrylat-benzylchlorid oder quaternäres Dimethylaminoethylacrylat-cetylchlorid.The quaternized dimethylaminoethyl acrylate is selected from the group consisting of quaternary dimethylaminoethyl acrylate methyl chloride and quaternary dimethylaminoethyl acrylate C4-C20 chlorides. The dimethylaminoethyl acrylates with quaternary C4-C20 chloride are preferably either quaternary dimethylaminoethyl acrylate benzyl chloride or quaternary dimethylaminoethyl acrylate cetyl chloride.
Das quaternisierte Dimethylaminoethylmethacrylat wird ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus quaternärem Dimethylaminoethylmethacrylatmethylchlorid und quaternären Dimethylaminoethylmethacrylat-C&sub4;-C&sub2;&sub0;- chloriden. Die Dimethylaminoethylmethacrylate mit quaternärem C&sub4;-C&sub2;&sub0;-Chlorid sind vorzugsweise entweder quaternäres Dimethylaminoethylmethacrylatbenzylchlorid oder quaternäres Dimethylaminoethylmethacrylat-cetylchlorid.The quaternized dimethylaminoethyl methacrylate is selected from the group consisting of quaternary dimethylaminoethyl methacrylate methyl chloride and quaternary dimethylaminoethyl methacrylate C4-C20 chlorides. The dimethylaminoethyl methacrylates with quaternary C4-C20 chloride are preferably either quaternary dimethylaminoethyl methacrylate benzyl chloride or quaternary dimethylaminoethyl methacrylate cetyl chloride.
Das Diallyldimethylammoniumchlorid und das hydrophobe Monomer liegen vorzugsweise in einem Molverhältnis in dem Bereich von 20:80 bis 99:1 vor.The diallyldimethylammonium chloride and the hydrophobic monomer are preferably present in a molar ratio in the range of 20:80 to 99:1.
Das neuartige erfindungsgemäße halbkontinuierliche Verfahren (Semi-Batch- Verfahren) zur Herstellung der hydrophoben Polyelektrolyt-Copolymeren gemäß der Erfindung umfaßt die folgenden Stufen:The novel semi-continuous process (semi-batch process) according to the invention for producing the hydrophobic polyelectrolyte copolymers according to the invention comprises the following steps:
a) Einführung von Diallyldimethylammoniumchlorid in einen Polymerisations-Reaktor-Behälter in einer Menge zwischen etwa 1 und etwa 19 Gew. -%;a) introducing diallyldimethylammonium chloride into a polymerization reactor vessel in an amount between about 1 and about 19 wt.%;
b) Erhitzen des Diallyldimethylammoniumchlorids auf eine Temperatur in dem Bereich zwischen etwa 47 und etwa 57ºC;b) heating the diallyldimethylammonium chloride to a temperature in the range between about 47 and about 57°C;
c) Zutropfen eines Polymerisations-lnitiators zu dem Dial lyldimethylammoniumchlorid in einer Menge zwischen etwa 0,05 und etwa 0,4 Gew.-%;c) adding dropwise a polymerization initiator to the diallyldimethylammonium chloride in an amount between about 0.05 and about 0.4% by weight;
d) Zutropfen eines hydrophoben Monomers zu dem Diallyldimethylammo niumchlorid in einer Menge zwischen etwa 3 und etwa 19 Gew. -%; undd) adding a hydrophobic monomer dropwise to the diallyldimethylammonium chloride in an amount between about 3 and about 19% by weight; and
e) Erhitzen der Mischung von Diallyldimethylammoniumchlorid, Polymensations-Initiator und hydrophobem Monomer auf eine Temperatur in dem Bereich zwischen etwa 41 und etwa 82ºC.e) heating the mixture of diallyldimethylammonium chloride, polymerization initiator and hydrophobic monomer to a temperature in the range between about 41 and about 82°C.
In der Regel wird entionisiertes Wasser je nach Bedarf periodisch während des Polymerisations-Verfahrens in einer Gesamtmenge zwischen etwa 63 und etwa 80 Gew. -% zugegeben. In einigen Fällen ist es bevorzugt, das Diallyldimethylammoniumchlorid mit NaCl und entionisiertem Wasser zu mischen unter Bildung einer Diallyldimethylammoniumchlorid-Lösung, bevor man es in den Reaktionsbehälter einführt. Das NaCl wird in einer Menge zwischen etwa 2, und etwa 3,5 Gew.-% zugegeben und das entionisierte Wasser wird in einer Menge zwischen etwa 1,0 und etwa 2,5 Gew.-% zugegeben. Diese Diallyldimethylammoniumchlorid-Lösung weist eine Konzentration an Diallyldimethy lammoniumchlorid in dem Bereich zwischen etwa 54 und etwa 59 % auf.Typically, deionized water is added periodically as needed during the polymerization process in a total amount of between about 63 and about 80 weight percent. In some cases, it is preferred to mix the diallyldimethylammonium chloride with NaCl and deionized water to form a diallyldimethylammonium chloride solution before introducing it into the reaction vessel. The NaCl is added in an amount of between about 2 and about 3.5 weight percent and the deionized water is added in an amount of between about 1.0 and about 2.5 weight percent. This diallyldimethylammonium chloride solution has a concentration of diallyldimethylammonium chloride in the range of between about 54 and about 59 percent.
Das Diallyldimethylammoniumchlorid, der Polymerinitiatorsinitiator und das hydrophobe Monomer werden auf eine Temperatur in dem Bereich zwischen etwa 47 und etwa 57ºC für einen Zeitraum zwischen etwa 4 und etwa 5 h erhitzt. Danach wird die Temperatur des Reaktionsbehälters für einen Zeitraum zwischen etwa 1 und etwa 4 h auf etwa 72 bis etwa 82ºC erhöht. Nachdem die Polymerisation beendet ist, wird das Copolymerprodukt in der Regel mit entionisiertem Wasser verdünnt, abgekühlt und gelagert.The diallyldimethylammonium chloride, polymer initiator and hydrophobic monomer are heated to a temperature in the range of between about 47 and about 57°C for a period of between about 4 and about 5 hours. Thereafter, the temperature of the reaction vessel is increased to about 72 to about 82°C for a period of between about 1 and about 4 hours. After polymerization is complete, the copolymer product is typically diluted with deionized water, cooled and stored.
Der Polymerisations-Initiator wird ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus V-50 (2,2'-Azobis(2-amidinopropan)hydrochlorid), VA-44 (2,2'-Azobis(N,N'- dimethylenisobutyramidin)dihydrochlorid), Ammoniumpersulfat und Ammoniumpersulfat/Natriummetabisulfit.The polymerization initiator is selected from the group consisting of V-50 (2,2'-azobis(2-amidinopropane) hydrochloride), VA-44 (2,2'-azobis(N,N'- dimethyleneisobutyramidine)dihydrochloride), ammonium persulfate and ammonium persulfate/sodium metabisulfite.
Das Flockungsmittel bewirkt die Aggregation der neutralisierten kolloldalen Teilchen, die in der Rückstands-Suspension suspendiert sind. Die Aggregation ist das Ergebnis entweder der Einschlußmittel (d.h. der anorganischen Flokkungsmittel) oder der Bindemittel (d.h. der organischen Flockungsmittel), welche die neutralisierten Teilchen zusammenbringen (aggregieren). Ein bevorzugtes Flockungsmittel ist ein Copolymer aus 78 % Acrylamid und 22 % Acrylsäure.The flocculant causes aggregation of the neutralized colloidal particles suspended in the residue suspension. Aggregation is the result of either the inclusion agents (i.e., inorganic flocculants) or the binders (i.e., organic flocculants) bringing the neutralized particles together (aggregating them). A preferred flocculant is a copolymer of 78% acrylamide and 22% acrylic acid.
Die Koagulantien und Flockulantien können an mehreren Punkten entlang der Beschickungsleitung zu dem Eindicker und in unterschiedlichen Sequenzen zugegeben werden. Ein typischer Eindicker ist eine Schwerkraft-Sedimentations-Einheit, bei der es sich um einen zylindrischen kontinuierlichen Eindicker mit mechanischen Schlammrührarmen handelt. Der Rückstandsschlamm (d.h. eine Feststoff/Flüssigkeits-Dispersion) tritt an der Zentralwelle in den Eindicker ein. Die Koagulantien und/oder Flockulantien werden an Punkten in der Beschickungsleitung und/oder der Zentrawelle eingeführt. Die Anzahl der Zugabepunkte, die Reihenfolge, das Flockungsmittel, das Koagulationsmittel und dgl. werden für jeden speziellen Anwendungszweck durch Laborzylindertests bestimmt. Die ausgeflockten Feststoffe setzen sich am Boden des Eindickers ab. Die mechanischen Arme rühren den Schlamm um und dieser wird ausgetragen. Das geklärte Wasser läuft über in eine Rinne, die den oberen Abschnitt des Eindickers umgibt.The coagulants and flocculants can be added to the thickener at several points along the feed line and in different sequences. A typical thickener is a gravity sedimentation unit, which is a cylindrical continuous thickener with mechanical sludge agitation arms. The residual sludge (i.e., a solid/liquid dispersion) enters the thickener at the center shaft. The coagulants and/or flocculants are introduced at points in the feed line and/or the center shaft. The number of addition points, sequence, flocculant, coagulant, etc. are determined for each specific application by laboratory cylinder testing. The flocculated solids settle to the bottom of the thickener. The mechanical arms agitate the sludge and it is discharged. The clarified water flows into a channel that surrounds the upper section of the thickener.
Die typische Koagulationsmittelmenge (-dosis), die dem Eindicker zugesetzt wird, beträgt 22,5 bis 112,5 ppm (etwa 0,05 bis etwa 0,25 lb/ton) bezogen auf die Flotations-Rückstände. Das Flockungsmittel wird dem Eindicker ebenfalls in einer Menge zwischen 22,5 und 112,5 ppm (etwa 0,05 bis etwa 0,25 lb/ton) bezogen auf die Flotations-Rückstände zugegeben.The typical amount (dose) of coagulant added to the thickener is 22.5 to 112.5 ppm (about 0.05 to about 0.25 lb/ton) based on the flotation tailings. The flocculant is also added to the thickener in an amount between 22.5 to 112.5 ppm (about 0.05 to about 0.25 lb/ton) based on the flotation tailings.
Nach der Behandlung der Flotations-Rückstände mit genügend Koagulantien und Flockulantien werden der Ablauf oder Rückstand (d.h. die konzentrierten Rückstände) des Eindickers aus dem Boden des Eindickers abgezogen, während Wasser und/oder andere Flüssigkeiten über Kopf entnommen werden. Das Wasser kann anschließend als Prozeßwasser für die Wiederverwendung in dem Aufbereitungsverfahren im Kreislauf zurückgeführt oder in öffentliche Wasserläufe abgelassen werden. Die konzentrierten Rückstände aus dem Eindicker können anschließend in erster Linie für die Landauffüllung verwendet werden.After treating the flotation tailings with sufficient coagulants and flocculants, the thickener effluent or tailings (i.e. the concentrated tailings) are withdrawn from the bottom of the thickener, while water and/or other liquids are withdrawn overhead. The water can then be recycled as process water for reuse in the treatment process or discharged into public waterways. The concentrated tailings from the thickener can then be used primarily for land replenishment.
In den meisten Fällen führt die Zugabe einer gegebenen Menge an Flokkungsmittel in zwei oder mehr Portionen zu einem besseren Leistungsvermögen (einer besseren Wirkung) als die Zugabe der gleichen Menge des Flokkungsmittels in einer Portion. Es ist nicht ungewöhnlich, daß die erforderliche Menge an Flockungsmittel um bis zu 30 bis 40 % herabgesetzt werden kann durch die Zugabe an vielen Punkten und daß dennoch die erforderliche Absitzgeschwindigkeit erzielt wird. Die Zugabe an vielen Punkten ergibt auch eine verbesserte Klärung (d.h. einen niedrigeren Gehalt an suspendierten Feststoffen) bei einer gegebenen Absitzgeschwindigkeit.In most cases, adding a given amount of flocculant in two or more portions will result in better performance (better effect) than adding the same amount of flocculant in one portion. It is not uncommon that the amount of flocculant required can be reduced by as much as 30 to 40% by adding at many points and still achieve the required settling rate. Adding at many points will also result in improved clarification (i.e. lower suspended solids) at a given settling rate.
Diese Praxis wird durchgeführt in einem industriellen Aufbereitungsverfahren durch Zugabe des Flockungsmittels an verschiedenen Punkten der Beschikkungsleitung zu dem Eindicker. Die Verbesserung resultiert aus der Verkleinerung der Oberfläche, mit der die zweite oder dritte Portion des Flockungsmittels tatsächlich jeweils in Kontakt kommt, wenn es dem System zugesetzt wird.This practice is carried out in an industrial treatment process by adding the flocculant at various points in the feed line to the thickener. The improvement results from the reduction of the surface area with which the second or third portion of the flocculant actually comes into contact when it is added to the system.
Bei vielen Anwendungen sind häufig sowohl Koagulantien als auch Flockulantien erforderlich. Die klassische Theorie schlägt vor, zuerst ein Koagulans zuzugeben, um das Zeta-Potential auf den Teilchen zu minimieren, und dann das Flockungsmittel zuzugeben, um eine größere, sich schneller absetzende Flokke zu bilden. Bei verhältnismäßig homogenen Feststoff/Flüssigkeits- Dispersionen ist dies häufig die beste Reihenfolge der Zugabe.In many applications, both coagulants and flocculants are often required. Classical theory suggests adding a coagulant first to minimize the zeta potential on the particles and then adding the flocculating agent to form a larger, faster settling floc. For relatively homogeneous solid/liquid dispersions, this is often the best order of addition.
Viele Feststoff/Flüssigkeits-Dispersionen sind jedoch heterogen. So ist beispielsweise ein einfaches Kohlewaschwasser, das vor der Wiederverwendung gereinigt werden muß, im allgemeinen ein Gemisch von Kohle, Ton und Wasser. In diesem System hat der Ton einen Kationenbedarf und die Kohle hat (für alle praktischen Anwendungszwecke) keinen Kationenbedarf. Die Kohle adsorbiert jedoch das Koagulationsmittel. Die Behandlungs-Reihenfolge beginnt mit der Zugabe eines Flockungsmittels, das die Kohle sichtbar agglomeriert mit nur geringem oder keinen Einfluß auf den Ton. Danach folgt die Zugabe eines Koagulationsmittels, das den Ton koaguliert. Schließlich wird weiteres Flockungsmittel zugegeben, um die Flocken aus Kohle und Ton zu verdichten. Bei Beginn der Behandlungs-Reihenfolge mit dem Flockungsmittel wird die Kohle ausgeflockt und die Größe ihrer Oberfläche wird herabgesetzt. Es ist weniger Koagulationsmittel erforderlich, um dem Koagulationsmittelbedarf des Tons zu genügen, weil eine geringere Menge an die Kohle abgegeben wird. Bei Anwendung dieser Zugabe-Reihenfolge kann der Bedarf an Koagulationsmittel häufig um 50 % oder mehr verringert werden.However, many solid/liquid dispersions are heterogeneous. For example, a simple coal wash water that must be purified before reuse is generally a mixture of coal, clay and water. In this system, the clay has a cation requirement and the coal has no cation requirement (for all practical purposes). However, the coal adsorbs the coagulant. The treatment sequence begins with the addition of a flocculant that visibly agglomerates the coal with little or no effect on the clay. This is followed by the addition of a coagulant that coagulates the clay. Finally, additional flocculant is added to densify the coal and clay flocs. When the treatment sequence begins with the flocculant, the coal is flocculated and its surface area is reduced. Less coagulant is required to meet the coagulant needs of the clay because less is delivered to the coal. Using this order of addition, coagulant needs can often be reduced by 50% or more.
Die vorliegende Erfindung ist am besten verständlich unter Bezugnahme auf die folgenden Ausführungs- und VergleichsbeispieleThe present invention is best understood by reference to the following embodiments and comparative examples
Es wurde ein hydrophobes Polyelektrolyt-Copolymer hergestellt aus 95 % Diallyldimethylammoniumchlorid (DADMAC)- und 5 % quaternären Dimethylaminoethylmethacrylat-cetylchlorid (DMAEM.CCQ)-Monomeren. Es wurden die folgenden Reagentien verwendet:A hydrophobic polyelectrolyte copolymer was prepared from 95% diallyldimethylammonium chloride (DADMAC) and 5% quaternary dimethylaminoethyl methacrylate cetyl chloride (DMAEM.CCQ) monomers. The following reagents were used:
250,62 g einer 62 %igen DADMAC-Lösung250.62 g of a 62% DADMAC solution
30 150,00 g einer 20 %igen DMAEM.CCQ-Lösung30 150.00 g of a 20 % DMAEM.CCQ solution
0,30 g Versene0.30 g Versene
10,00 g Adipinsäure10.00 g adipic acid
15,00 g einer 25 %igen Ammoniumpersulfat-Lösung15.00 g of a 25% ammonium persulfate solution
75,08 g entionisiertes Wasser75.08 g deionized water
DADMAC wurde zu einer Mischung von DMAEM.CCQ, Adipinsäure, Versene und entionisiertem Wasser zugesetzt. Diese Reaktionsmischung wurde dann auf etwa 50ºC erhitzt und danach wurde das Ammoniumpersulfat zugegeben. Der Reaktor-Behälter wurde mit Stickstoff gespült und mit etwa 250 UPM gerührt. Nach 30 min begann sich ein Niederschlag zu bilden, so daß weitere 154,76 g einer 62 %igen DADMAC-Lösung, 10 g einer 25 %igen Ammonium persulfat-Lösung und 0,10 g Versene dem Reaktor-Behälter zugesetzt wurden. Anschließend wurde die Temperatur der Mischung 6 h lang auf 65ºC erhöht und dann wurde auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Das End-Molverhältnis von DADMAC zu DMAEM.CCQ betrug 96,68 %: 3,32 %.DADMAC was added to a mixture of DMAEM.CCQ, adipic acid, Versene, and deionized water. This reaction mixture was then heated to about 50°C and then the ammonium persulfate was added. The reactor vessel was purged with nitrogen and stirred at about 250 rpm. After 30 minutes, a precipitate began to form so an additional 154.76 g of a 62% DADMAC solution, 10 g of a 25% ammonium persulfate solution and 0.10 g of Versene were added to the reactor vessel. The temperature of the mixture was then raised to 65°C for 6 hours and then cooled to ambient temperature. The final molar ratio of DADMAC to DMAEM.CCQ was 96.68%:3.32%.
Ein hydrophobes Polyelektrolyt-Copolymer wurde hergestellt aus 70 % DAD- MAC- und 30 % quaternären Dimethylaminoethylacrylatbenzylchlorid (DMAEA.BCQ)-Monomeren. Es wurden die folgenden Reagentien verwendet:A hydrophobic polyelectrolyte copolymer was prepared from 70% DAD- MAC and 30% dimethylaminoethyl acrylate benzyl chloride quaternary (DMAEA.BCQ) monomers. The following reagents were used:
188,03 g einer 62 %igen DADMAC-Lösung188.03 g of a 62% DADMAC solution
104,28 g einer 80 %igen DMAEM.BCQ-Lösung104.28 g of an 80% DMAEM.BCQ solution
0,20 g Versene0.20 g Versene
15,00 g einer 25 %igen Ammoniumpersulfat-Lösung15.00 g of a 25% ammonium persulfate solution
692,49 g entionisiertes Wasser692.49 g deionized water
Das DADMAC und 100 g entionisiertes Wasser wurden in einen Polymerisationsreaktor-Behälter eingeführt, der mit Stickstoff gespült wurde. Danach wurde das Ammoniumpersulfat mittels einer Spritzenpumpe innerhalb von 2 h in den Reaktor-Behälter eingetropft. Gleichzeitig wurde DMAEA.BCQ mittels einer Spritzenpumpe innerhalb von 2 h in den Reaktor-Gehalt eingetropft. Das DMAEA.BCQ wurde vor dem Einfüllen in die Spritzenpumpe mit 100 g entionisiertem Wasser verdünnt. Danach wurden das restliche entionisierte Wasser und Versene in den Reaktor-Behälter gegeben, der dann 6 h lang auf 65ºC erhitzt wurde.The DADMAC and 100 g of deionized water were introduced into a polymerization reactor vessel which was flushed with nitrogen. The ammonium persulfate was then added dropwise into the reactor vessel using a syringe pump over a period of 2 h. At the same time, DMAEA.BCQ was added dropwise into the reactor contents using a syringe pump over a period of 2 h. The DMAEA.BCQ was mixed with 100 g of deionized water before being added to the syringe pump. water. The remaining deionized water and Versene were then added to the reactor vessel, which was then heated to 65ºC for 6 h.
Es wurde ein hydrophobes Polyelektrolyt-Copolymer hergestellt aus 70 % DADMAC- und 30 % quaternären Dimethylaminoethylacrylat-benzylchlorid (DMAEA. BCQ)-Monomeren. Es wurden die folgenden Reagentien verwendet:A hydrophobic polyelectrolyte copolymer was prepared from 70% DADMAC and 30% quaternary dimethylaminoethyl acrylate benzyl chloride (DMAEA. BCQ) monomers. The following reagents were used:
188,03 g einer 62 %igen DADMAC-Lösung188.03 g of a 62% DADMAC solution
104,28 g einer 80 %igen DMAEA.BCQ-Lösung104.28 g of an 80% DMAEA.BCQ solution
0,20 g Versene0.20 g Versene
1,179 V-501.179 V-50
706,00 g entionisiertes Wasser706.00 g deionized water
0,329 H&sub2;SO&sub4;0.329 H₂SO₄
Das DADMAC wurde in einen Polymerisationsreaktor-Behälter eingeführt, der mit Stickstoff gespült und mit 300 UpM mit einem Drehmoment von 350 dyn/cm gerührt wurde. Der pH-Wert wurde durch Zugabe von H&sub2;SO&sub4; eingestellt. Nach 40 min erhöhte sich das Drehmoment allmählich auf 2240 dyn/cm. Danach wurden 100 g entionisiertes Wasser zu dem DAD MAC zugegeben, wodurch das Drehmoment auf 850 dyn/cm abnahm. Anschließend wurden V-50 und DMAEA.BCQ mittels Spritzenpumpen innerhalb von 2 h zugetropft. Das DMAEA.BCQ wurde mit 100 g entionisiertem Wasser verdünnt. Der Reaktor- Behälter wurde dann 5 h lang auf 65ºC erhitzt. Nach 2 h und 20 min erreichte das Drehmoment einen Wert von 2920 dyn/cm. Es wurden erneut 100 g entionisiertes Wasser zugegeben, wodurch das Drehmoment auf 1180 dyn.cm herabgesetzt wurde. Nach 3 h und 15 min wurden weitere 100 g entionisiertes Wasser zu dem polymerisierenden Produkt zugegeben. Nach 5 h wurden weitere 100 g entionisiertes Wasser in den Reaktor-Behälter gegeben und die Temperatur wurde für 1 h auf 80ºC erhöht. Danach wurde das resultierende Polymer mit dem restlichen entionisierten Wasser verdünnt, abgekühlt und gelagert.The DADMAC was introduced into a polymerization reactor vessel which was purged with nitrogen and stirred at 300 rpm with a torque of 350 dynes/cm. The pH was adjusted by adding H2SO4. After 40 min, the torque gradually increased to 2240 dynes/cm. Then 100 g of deionized water was added to the DAD MAC, decreasing the torque to 850 dynes/cm. Then V-50 and DMAEA.BCQ were added dropwise using syringe pumps over 2 h. The DMAEA.BCQ was diluted with 100 g of deionized water. The reactor vessel was then heated to 65°C for 5 h. After 2 h and 20 min, the torque reached a value of 2920 dynes/cm. Another 100 g of deionized water was added, reducing the torque to 1180 dyn.cm. After 3 h and 15 min, another 100 g of deionized water was added to the polymerizing product. After 5 h, another 100 g of deionized water was added to the reactor vessel and the temperature was raised to 80ºC for 1 h. After that, the resulting Polymer diluted with the remaining deionized water, cooled and stored.
Es wurde ein hydrophobes Polyelektrolyt-Copolymer hergestellt aus 80 % DADMAC- und 20 % quaternären Dimethylaminoethylmethacrylat-cetylchlorid (DMAEM.CCQ)-Monomeren. Es wurden die folgenden Reagentien verwendet.A hydrophobic polyelectrolyte copolymer was prepared from 80% DADMAC and 20% dimethylaminoethyl methacrylate quaternary cetyl chloride (DMAEM.CCQ) monomers. The following reagents were used.
188,02 g einer 62 %igen DADMAC-Lösung188.02 g of a 62% DADMAC solution
83,43 g einer 100 %ige DMAEM.CCQ-Lösung83.43 g of a 100 % DMAEM.CCQ solution
0,209 Versene0.209 Versene
1,179 V-501.179 V-50
727,03 g entionisiertes Wasser727.03 g deionized water
0,159 H&sub2;SO&sub4;0.159 H₂SO₄
Das DADMAC wurde in einen Polymerisationsreaktor-Behälter eingeführt, der mit Stickstoff gespült und mit 300 UPM gerührt wurde. Der pH-Wert wurde durch Zugabe von H&sub2;SO&sub4; eingestellt. Es wurden 150 ml entionisiertes Wasser zu dem DADMAC zugegeben. Anschließend wurden V-50 und DMAEM.CCQ mittels getrennter Spritzenpumpen innerhalb von 2 h zugetropft. Das DMAEM.CCQ wurde mit 100 g entionisiertem Wasser verdünnt. Der Reaktor- Behälter wurde dann 4,5 h lang auf 65ºC erhitzt. In dem Zeitraum zwischen 1,5 und 2 h wurden 180 ml entionisiertes Wasser zugegeben. Nach 4,5 h wurde die Temperatur für 0,5 h auf 70ºC erhöht. Anschließend wurde das resultierende Polymer mit dem restlichen entionisierten Wasser verdünnt, abgekühlt und gelagert.The DADMAC was introduced into a polymerization reactor vessel that was purged with nitrogen and stirred at 300 rpm. The pH was adjusted by adding H2SO4. 150 mL of deionized water was added to the DADMAC. V-50 and DMAEM.CCQ were then added dropwise using separate syringe pumps over 2 h. The DMAEM.CCQ was diluted with 100 g of deionized water. The reactor vessel was then heated to 65°C for 4.5 h. Between 1.5 and 2 h, 180 mL of deionized water was added. After 4.5 h, the temperature was increased to 70°C for 0.5 h. The resulting polymer was then diluted with the remaining deionized water, cooled, and stored.
Es wurde ein hydrophobes Polyelektrolyt-Copolymer hergestellt unter Anwendung des gleichen Verfahrens wie es in dem obigen Beispiel 4 beschrieben worden ist, aus 80 % DADMAC- und 20 % quaternären Dimethylaminoethylacrylat-benzylchlorid (DMAEA.BCQ)-Monomeren. Es wurden die folgenden Reagentien verwendet:A hydrophobic polyelectrolyte copolymer was prepared using the same procedure as described in Example 4 above from 80% DADMAC and 20% dimethylaminoethyl acrylate benzyl chloride quaternary (DMAEA.BCQ) monomers. The following reagents were used:
227,52 g einer 62 %igen DADMAC-Lösung227.52 g of a 62% DADMAC solution
73,68 g einer 80 %igen DMAEA.BCQ-Lösung73.68 g of an 80% DMAEA.BCQ solution
0,40 g Versene0.40 g Versene
1,429 V-501.429 V-50
696,63 g entionisiertes Wasser696.63 g deionized water
0,359 H&sub2;SO&sub4;0.359 H₂SO₄
Das Wasser wurde je nach Bedarf zugegeben. In der nachstehenden Tabelle list der Zeitpunkt der Zugabe von entionisiertem Wasser während der Durchführung des halbkontinuierlichen Polymerisations-Verfahrens angegeben. Tabelle 1 Water was added as needed. The table below shows the timing of adding deionized water while carrying out the semi-continuous polymerization process. Table 1
Es wurde ein hydrophobes Polyelektrolyt-Copolymer hergestellt aus 90 % DADMAC- und 10 % quaternären Dimethylaminoethylacrylat-benzylchlorid (DMAEA.BCQ)-Monomeren. Es wurden die folgenden Reagentien verwendet:A hydrophobic polyelectrolyte copolymer was prepared from 90% DADMAC and 10% quaternary dimethylaminoethyl acrylate benzyl chloride (DMAEA.BCQ) monomers. The following reagents were used:
251,79 g einer 67 %igen DADMAC-Lösung251.79 g of a 67% DADMAC solution
39,13 g einer 80 %igen DMAEA.BCQ-Lösung39.13 g of an 80% DMAEA.BCQ solution
0,409 Versene0.409 Versene
3,369 V-503.369 V-50
678,00 g entionisiertes Wasser678.00 g deionized water
27,529 NaCl27,529 NaCl
Das halbkontinuierliche Verfahren wurde wie folgt durchgeführt:The semi-continuous process was carried out as follows:
(1) Eine Lösung, enthaltend 251,79 g einer 67 %igen DADMAC-Lösung, 27,52 g NaCl und 16,6 g entionisiertes Wasser, wurde in einen Polymerisationsreaktor-Behälter gegeben.(1) A solution containing 251.79 g of 67% DADMAC solution, 27.52 g of NaCl and 16.6 g of deionized water was added to a polymerization reactor vessel.
(2) Der Polymerisationsreaktor-Behälter wurde dann mit Stickstoff gespült, bei 200 UPM gerührt und auf 57ºC erhitzt.(2) The polymerization reactor vessel was then purged with nitrogen, stirred at 200 rpm and heated to 57ºC.
(3) Danach wurden 400 mg Versene in den Reaktor-Behälter gegeben. (4) 39,13 g DMAEA.BCQ wurden mit 15,87 g entionisiertem Wasser verdünnt, dann wurden 160 mg Versene zugegeben, es wurde gerührt und in eine Spritzenpumpe eingefüllt.(3) Then 400 mg of Versene was added to the reactor vessel. (4) 39.13 g of DMAEA.BCQ was diluted with 15.87 g of deionized water, then 160 mg of Versene was added, stirred and filled into a syringe pump.
(5) 500 g Wasser wurden in einen Zugabetrichter gegeben, der auf den Reaktor-Behälter aufgesetzt war, und es wurde kontinuierlich mit Stickstoff gespült.(5) 500 g of water was added to an addition funnel placed on top of the reactor vessel and continuously purged with nitrogen.
(6) 1,68 g V-50 wurden in 45,16 g entionisiertem Wasser gelöst und die Lösung wurde in eine weitere Spritzenpumpe eingefüllt.(6) 1.68 g of V-50 was dissolved in 45.16 g of deionized water and the solution was filled into another syringe pump.
(7) Bei 57ºC wurden 11,7 g der V-50-Lösung in den Reaktor-Behälter gegeben, während gleichzeitig das DMAEA.BCQ zugetropft wurde.(7) At 57ºC, 11.7 g of the V-50 solution was added to the reactor vessel while the DMAEA.BCQ was added dropwise.
(8) Von Zeit zu Zeit wurde je nach Bedarf weiteres entionisiertes Wasser zugegeben.(8) Additional deionized water was added from time to time as needed.
(9) Nach 5 h wurde die Temperatur 1 h lang auf 82ºC erhöht.(9) After 5 h, the temperature was increased to 82ºC for 1 h.
(10) Danach wurde das resultierende Polymer mit dem restlichen entionisierten Wasser verdünnt, abgekühlt und gelagert.(10) The resulting polymer was then diluted with the remaining deionized water, cooled and stored.
Es wurde ein hydrophobes Polyelektrolyt-Copolymer hergestellt aus 90 % DADMAC- und 10 % quaternären Dimethylaminoethylacrylat-benzylchlorid (DMAEA.BCQ)-Monomeren. In dem haibkontinuierlichen Verfahren wurden die folgenden Reagentien verwendet:A hydrophobic polyelectrolyte copolymer was prepared from 90% DADMAC and 10% quaternary dimethylaminoethyl acrylate benzyl chloride (DMAEA.BCQ) monomers. The following reagents were used in the semi-continuous process:
185,10 g einer 67 %igen DADMAC-Lösung185.10 g of a 67% DADMAC solution
28,77 g einer 80 %igen DMAEA.BCQ-Lösung28.77 g of an 80% DMAEA.BCQ solution
0,159 Versene0.159 Versene
2,489 V-502.489 V-50
498,42 g entionisiertes Wasser498.42 g deionized water
20,23 g NaCl20.23 g NaCl
DADMAC, NaCl und 12,20 g entionisiertes Wasser wurden in einen Reaktions- Behälter eingefüllt und in einer Stickstoff-Atmosphäre auf 57ºC erhitzt. Danach wurden das DMAEA.BCQ und 1,24 g V-50 4 h lang mittels getrennter Spritzenpumpen zu der Mischung von DADMAC, NaCl und Wasser zugetropft. Es wurden 500 ml entionisiertes Wasser in einen Zugabetrichter eingeführt, mit Stickstoff gespült und von Zeit zu Zeit je nach Bedarf zugegeben. Danach wurde das Versene zugegeben und der Reaktions-Behälter wurde weitere 5 h lang auf 57ºC erhitzt. Es wurden 1,24 g V-50 zugegeben und der Reaktions- Behälter wurde 4,5 h lang auf 82ºC erhitzt. Das resultierende Polymerprodukt wurde mit dem restlichen entionisierten Wasser verdünnt, abgekühlt und gelagert.DADMAC, NaCl and 12.20 g of deionized water were added to a reaction vessel and heated to 57°C in a nitrogen atmosphere. The DMAEA.BCQ and 1.24 g of V-50 were then added dropwise to the mixture of DADMAC, NaCl and water using separate syringe pumps over 4 hours. 500 mL of deionized water was added to an addition funnel, purged with nitrogen and added from time to time as needed. The Versene was then added and the reaction vessel was heated to 57°C for an additional 5 hours. 1.24 g of V-50 was added and the reaction vessel was heated to 82°C for 4.5 hours. The resulting polymer product was diluted with the remaining deionized water, cooled and stored.
Es wurde ein hydrophobes Polyelektrolyt-Copolymer hergestellt aus 90 % DADMAC- und 10 % quaternären Dimethylaminoethylacrylat-benzylchlorid (DMAEA.BCQ)-Monomeren. Es wurden die folgenden Reagentien verwendet:A hydrophobic polyelectrolyte copolymer was prepared from 90% DADMAC and 10% quaternary dimethylaminoethyl acrylate benzyl chloride (DMAEA.BCQ) monomers. The following reagents were used:
251,79 g einer 67 %igen DADMAC-Lösung251.79 g of a 67% DADMAC solution
39,13 g einer 80 %igen DMAEA.BCQ-Lösung39.13 g of an 80% DMAEA.BCQ solution
0,20 g Versene0.20 g Versene
3,369 V-503.369 V-50
705,52 g entionisiertes Wasser705.52 g deionized water
DADMAC und entionisiertes Wasser wurden in einen Reaktions-Behälter gegeben und in einer Stickstoff-Atmosphäre auf 57ºC erhitzt. Danach wurden das DMAEA.BCQ und 1,68 g V-50 innerhalb von 4 h mittels getrennter Spritzenpumpen in die Mischung von DADMAC, NaCl und Wasser eingetropft. Es wurden 500 ml entionisiertes Wasser in einen Zugabetrichter eingeführt, mit Stickstoff gespült und von Zeit zu Zeit je nach Bedarf zugegeben. Danach wurde das Versene zugegeben und der Reaktions-Behälter wurde weitere 5 h lang auf 57ºC erhitzt. Es wurden 1,68 g V-50 zugegeben und der Reaktions- Behälter wurde 4,5 h lang auf 82ºC erhitzt. Das resultierende Polymerprodukt wurde mit dem restlichen entionisierten Wasser verdünnt, abgekühlt und gelagert.DADMAC and deionized water were added to a reaction vessel and heated to 57°C in a nitrogen atmosphere. The DMAEA.BCQ and 1.68 g of V-50 were then added dropwise to the mixture of DADMAC, NaCl and water over 4 hours using separate syringe pumps. 500 mL of deionized water was added to an addition funnel, flushed with nitrogen and added from time to time as needed. The Versene was then added and the reaction vessel was heated to 57°C for an additional 5 hours. 1.68 g of V-50 was added and the reaction vessel was heated to 82°C for 4.5 hours. The resulting polymer product was diluted with the remaining deionized water, cooled and stored.
Es wurde ein hydrophobes Polyelektrolyt-Copolymer hergestellt aus 85 % DADMAC- und 15 % quaternären Dimethylaminoethylacrylat-benzylchlorid (DMAEA. BCQ)-Monomeren. Es wurden die folgenden Reagentien verwendet:A hydrophobic polyelectrolyte copolymer was prepared from 85% DADMAC and 15% quaternary dimethylaminoethyl acrylate benzyl chloride (DMAEA. BCQ) monomers. The following reagents were used:
308,35 g einer 72,5 %igen DADMAC-Lösung308.35g a 72.5% DADMAC solution
85,15 g einer 80 %igen DMAEA.BCQ-Lösung85.15 g of an 80% DMAEA.BCQ solution
0,20 g Versene0.20 g Versene
3,609 V-503,609 V-50
548,70 g entionisiertes Wasser548.70 g deionized water
54,00 g NaCl54.00 g NaCl
DADMAC, NaCl und entionisiertes Wasser wurden miteinander gemischt und in einer Stickstoff-Atmosphäre auf 57ºC erhitzt. Danach wurden das DMAEA.BCQ und 1,80 g V-50 innerhalb von 4 h mittels getrennter Spritzenpumpen zu der Mischung von DADMAC&sub3; NaCl und Wasser zugetropft. Es wurden 500 ml entionisiertes Wasser in einen Zugabetrichter eingeführt, mit Stickstoff gespült und dieses wurde je nach Bedarf von Zeit zu Zeit zugegeben. Danach wurde das Versene zugegeben und der Reaktions-Behälter wurde weitere 5 h lang auf 57ºC erhitzt. Es wurden 1,80 g V-50 zugegeben und der Reaktions-Behälter wurde 4,5 h lang auf 82ºC erhitzt. Das resultierende Polymerprodukt wurde mit dem restlichen entionisierten Wasser verdünnt, abgekühlt und gelagert.DADMAC, NaCl and deionized water were mixed together and heated to 57°C in a nitrogen atmosphere. The DMAEA.BCQ and 1.80 g of V-50 were then added dropwise to the mixture of DADMAC₃ NaCl and water over 4 hours using separate syringe pumps. 500 mL of deionized water was introduced into an addition funnel, purged with nitrogen and added from time to time as needed. The Versene was then added and the reaction vessel heated to 57°C for an additional 5 hours. 1.80 g of V-50 was added and the reaction vessel was heated to 82°C for 4.5 hours. The resulting polymer product was diluted with the remaining deionized water, cooled and stored.
In der folgenden Tabelle 2 sind die Ergebnisse eines Vergleichstests angegeben, der durchgeführt wurde, um die Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen hydrophoben Polyelektrolyt-Copolymer-Koagulantien im Vergleich zu verschiedenen konventionellen organischen Koagulantien zu bewerten. Tabelle 2 The following Table 2 presents the results of a comparative test conducted to evaluate the performance of the hydrophobic polyelectrolyte copolymer coagulants of the present invention in comparison with various conventional organic coagulants. Table 2
40 * Fußnote: das DADMAC wurde in einer NaCl-Lösung hergestellt40 * Footnote: the DADMAC was prepared in a NaCl solution
In der obigen Tabelle 2 haben die Erfinder die Absitzgeschwindigkeit der erfindungsgemäßen hydrophoben Polymeren mit derjenigen in Poly(DADMAC)- Systemen verglichen. So wurde beispielsweise ein Poly(DADMAC) und Acrylamid/Acrylsäure-System mit einer Zugabemenge von 1,5/6 verglichen mit einem DADMAC/DMAEA.BCQ und Acrylamidlacrylsäure-System mit einer Zugabemenge von 1,5/6. Eine Poly(DADMAC)-Zugabemenge von 135 ppm ergab eine Absitzgeschwindigkeit von 17,8 cm (7,0 inches)/min und eine Trübung von 68 NTU, während das hydrophobe Polymer-System (d.h. DADMAC/- DMAEA.BCQ) eine höhere Absitzgeschwindigkeit bei der gleichen Polymer- Zugabemenge (d.h. 17,8 cm (7,0 inch)/min) und eine Trübung von 58 NTU ergab.In Table 2 above, the inventors compared the settling rate of the hydrophobic polymers of the invention with that in poly(DADMAC) systems. For example, a poly(DADMAC) and acrylamide/acrylic acid system at a 1.5/6 add-on rate was compared with a DADMAC/DMAEA.BCQ and acrylamide/acrylic acid system at a 1.5/6 add-on rate. A poly(DADMAC) add-on rate of 135 ppm gave a settling rate of 17.8 cm (7.0 inches)/min and a turbidity of 68 NTU, while the hydrophobic polymer system (i.e., DADMAC/DMAEA.BCQ) gave a higher settling rate at the same polymer add-on rate (i.e., 17.8 cm (7.0 inches)/min) and a turbidity of 58 NTU.
Außerdem wurde ein Poly(DADMAC) und Acrylamid/Acrylsäure-System mit einer Zugabemenge von 3/6 mit einem DADMAC/DMAEM.CCQ und Acrylamid/Acrylsäure-System und einem DADMAC/DMAEA.BCQ und Acrylamid/Acrylsäure-System mit ähnlichen Zugabemengen verglichen. Die Poly(DADMAC)-Zugabemenge von 3 ppm ergab eine Absitzgeschwindigkeit von 11,4 cm (4,5 inches)/min) und eine Trübung von 90 NTU, während die hydrophoben Polymer-Systeme eine gleiche oder eine höhere Absitzgeschwindigkeit bei der gleichen Polymer-Zugabemenge und eine niedrigere Trübung ergaben.Additionally, a poly(DADMAC) and acrylamide/acrylic acid system at a 3/6 addition rate was compared to a DADMAC/DMAEM.CCQ and acrylamide/acrylic acid system and a DADMAC/DMAEA.BCQ and acrylamide/acrylic acid system at similar addition rates. The poly(DADMAC) addition rate of 3 ppm resulted in a settling rate of 11.4 cm (4.5 inches)/min and a turbidity of 90 NTU, while the hydrophobic polymer systems resulted in an equal or higher settling rate at the same polymer addition rate and lower turbidity.
Wie aus der obigen Tabelle 2 und der Fig. 1 hervorgeht, kann mit den erfindungsgemäßen hydrophoben Polymeren eine bessere Klarheit (d.h. eine niedrigere Trübung) und ähnliche oder höhere Absitzgeschwindigkeiten erzielt werden, verglichen mit konventionellen Systemen auf Poly(DADMAC)-Basis.As can be seen from Table 2 above and Figure 1, the hydrophobic polymers of the present invention can achieve better clarity (i.e., lower turbidity) and similar or higher settling rates compared to conventional poly(DADMAC)-based systems.
In der beiliegenden Fig. list die Trübung in Form eines Diagramms gegen die Zugabemenge an Poly( DAD MAC), DADMAC/DMAEA. BCQ (90:10), hergestellt in einer NaCl-Lösung, und DADMAC/DMAEA.BCQ (90:10) aufgetragen. Aus dem Diagramm der Fig. 1 geht ganz eindeutig hervor, daß die erfindungsgemäßen hydrophoben Polymeren eine bessere Klarheit (d.h. eine niedrigere Trübung) bei ähnlichen Zugabemengen als Poly(DADMAC) ergeben.In the attached Fig. 1, the turbidity is plotted in the form of a diagram against the amount of poly(DAD MAC), DADMAC/DMAEA. BCQ (90:10) added, prepared in a NaCl solution, and DADMAC/DMAEA.BCQ (90:10). From the diagram in Fig. 1, it is quite clear that the inventive hydrophobic polymers provide better clarity (ie, lower turbidity) at similar addition levels than poly(DADMAC).
Es wurden verschiedene Koagulantien bewertet in bezug auf ihr Leistungsvermögen bei ihrer Anwendung auf Kohle mit niedrigem Kationenbedarf. Jedes Koagulans wurde in Verbindung mit einem Flockungsmittel, d.h. Acrylamidlacrylsäure (AaAm/AA) mit einem Molverhältnis von 78:22 verwendet. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3 Various coagulants were evaluated for their performance when applied to low cation demand coal. Each coagulant was used in conjunction with a flocculant, ie acrylamide/acrylic acid (AaAm/AA) at a molar ratio of 78:22. The results are given in Table 3 below. Table 3
* Fußnote: das DADMAC wurde in einer NaCl-Lösung hergestellt.* Footnote: the DADMAC was prepared in a NaCl solution.
Die obige Tabelle 3 zeigt, daß etwa 0,5 Teile des hydrophoben Polymers (d.h. DADMAC/DMAEA.BCQ) erforderlich sind, um die gleiche Klarheit (d.h. Trübung) zu erzielen wie 1,0 Teil Poly(DADMAC). Vergleichbar sind die DADMAC/DMAEA.BCQ- und DADMAC/DMAEA.BCQ (hergestellt mit einer NaCl- Lösung)-Systeme bei Zugabemengen an aktivem Material von 1,5 ppm mit dem Poly(DADMAC)-System bei einer Zugabemenge von 3,0 ppm aktivem Material. Die hydrophoben Polymer-Systeme wiesen ähnliche Trübungswerte wie das Poly(DADMAC)-System auf bei Verwendung nur der Hälfte der Zugabemenge des Poly(DADMAC)-Systems (d.h. von 1,5 ppm gegenüber 3,0 ppm aktivem Zugabe-Material). Wenn die gleiche Zugabemenge an aktivem Material für jedes System verwendet wurde, ergab das hydrophobe Polymer eine viel bessere Klarheit (d.h. niedrigere Trübungswerte).Table 3 above shows that approximately 0.5 parts of the hydrophobic polymer (ie DADMAC/DMAEA.BCQ) are required to achieve the same clarity (ie haze) as 1.0 part poly(DADMAC). Comparable are the DADMAC/DMAEA.BCQ and DADMAC/DMAEA.BCQ (prepared with a NaCl solution) systems at 1.5 ppm active material addition levels with the poly(DADMAC) system at 3.0 ppm active material addition levels. The hydrophobic polymer systems had similar turbidity values to the poly(DADMAC) system using only half the poly(DADMAC) system addition level (i.e., 1.5 ppm versus 3.0 ppm active material addition level). When the same active material addition level was used for each system, the hydrophobic polymer gave much better clarity (i.e., lower turbidity values).
Die Erfindung wurde zwar vorstehend dargestellt und beschrieben anhand mehrerer Ausführungsformen, es ist jedoch klar, daß diese zahlreichen Abänderungen unterworfen werden können, die für den Fachmann offensichtlich sind. Die Erfindung ist daher nicht auf die angegebenen und beschriebenen Details beschränkt, sondern umfaßt auch alle Änderungen und Modifikationen, die innerhalb des Rahmens der nachfolgenden Patentansprüche liegenAlthough the invention has been shown and described above using several embodiments, it is clear that these can be subject to numerous modifications that will be obvious to those skilled in the art. The invention is therefore not limited to the details given and described, but also includes all changes and modifications that are within the scope of the following patent claims.
Claims (19)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP93114606A EP0643017B1 (en) | 1992-08-18 | 1993-09-10 | Hydrophobic Polyelectrolyte coagulants for concentrating coal tailings |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69315833D1 DE69315833D1 (en) | 1998-01-29 |
DE69315833T2 true DE69315833T2 (en) | 1998-05-28 |
Family
ID=8213252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1993615833 Expired - Fee Related DE69315833T2 (en) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | Hydrophobic polyelectrolyte coagulant for concentrating residues from coal processing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE69315833T2 (en) |
-
1993
- 1993-09-10 DE DE1993615833 patent/DE69315833T2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69315833D1 (en) | 1998-01-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69206341T2 (en) | Procedure for the treatment of BCTMP / CTMP wastewater. | |
DE68921053T2 (en) | High performance polymer flocculant. | |
DE69107456T3 (en) | CLEANING AQUEOUS LIQUIDS. | |
DE1595179B2 (en) | ||
US5330546A (en) | Hydrophobic polyelectrolyte coagulants for concentrating coal tailings | |
KR100468554B1 (en) | Hydrophilic Dispersion Polymers for the Clarification of Deinking Process Waters | |
DE69323664T2 (en) | Metal deposition agent and process for its manufacture | |
DE3439842C2 (en) | ||
DE60111395T2 (en) | POLYMERIC COMPOSITIONS FOR WASTE WASTEWATER TREATMENT | |
EP0228637A2 (en) | Acrylamide and dimethylaminopropylacrylamide copolymers as flocculants and process for dewatering sewage sludge by means of these flocculants | |
WO1997003098A1 (en) | Branched water-soluble acrylamide copolymers of high molecular weight and process for manufacturing them | |
DE68910729T2 (en) | Process for flocculation of sludge. | |
US3956122A (en) | Cationic arylamide-styrene copolymers and flocculation of sewage therewith | |
DE69418393T2 (en) | Treatment process for oily waste water | |
DE68926946T2 (en) | Copolymers of 3-methacryloyloxy-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride monomer and a vinyl monomer | |
CH418991A (en) | Process to facilitate the separation of highly dispersed organic solids from their aqueous suspensions | |
DE69315833T2 (en) | Hydrophobic polyelectrolyte coagulant for concentrating residues from coal processing | |
DE69014447T2 (en) | Process for the treatment of slightly cloudy water. | |
DE1122461B (en) | Process for concentrating and separating finely divided solid bodies from aqueous suspensions | |
DE102005009809B4 (en) | Process for separating suspended solids | |
US5597475A (en) | DADMAC/vinyl trialkoxysilane copolymers for dewatering copper and taconite slurries in the mining industry | |
DE69500248T2 (en) | Polymer ampholytes, polymer microemulsions, processes for their preparation and their use as flocculating agents | |
US5441649A (en) | Vinylamine copolymer flocculangts for use in coal refuse thickening | |
DE2030349C3 (en) | Process for the dewatering of finely divided, flocculable mineral substances containing aqueous suspensions | |
DE102014116682B4 (en) | Process for dewatering bentonite suspensions |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |