Table Of ContentApplied Mineralogy
Technische Mineralogie
Edited by
Herausgegeben von
V. D . Frechette, Alfred, N.Y.
H. Kirsch, Essen
L. B. Sand, Worcester, Mass.
F. Trojer, Leoben
6
Springer-Verlag
Wien New York 1973
P. Ney
Zeta-Potentiale
und Flotierbarkeit von
Mineralen
Springer-Verlag
Wien New York 1973
Dr. PAUL NEY, Mineralogisch-Petrographisches Institut der Universitat K6ln,
Bundesrepublik Deutschland
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© 1973 by Springer-VerlagfWien
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1973
Library of Congress Catalog Card Number 72·96861
Mit 82 Abbildungen
ISBN-13:978-3-7091-8325-0 e-ISBN-13:978-3-7091-8324-3
DOl: 10.1007/978-3-7091-8324-3
Meiner lieben Frau
in Dankbarkeit
gewidmet
Vorwort
Die Flotation ist, obwohl sie das in groBtem Umfang angewandte Verfahren
zur Mineraltrennung darstellt, ein dem Mineralogen leider noch recht fremdes
Gebiet der Forschung und Technologie. Spezielle Angaben tiber das Verhalten
von Mineralen bei der Flotation, ihre Flotierbarkeit, feh1en in allen mineralogi
schen Lehrblichern. Sie sind noch an keiner Stelle aus der Sicht des Mineralogen
und im Hinblick auf ihre Verwendbarkeit bei geochemischen, petrogenetischen
oder erdgeschichtlichen Untersuchungen zusammengestellt worden. Das riesige
Tatsachenmaterial tiber die Flotierbarkeit, sei es rein empirisch und oft wider
sprtichlich, verschleiert odeI' hochsten wissenschaftlichen Ansprlichen gerecht
werdend, findet sich weit verstreut in einem flir den Geowissenschaftler nur
schwierig zuganglichen Schrifttum. Aus dem Literaturverzeichnis, das mtihelos
zu verdoppeln odeI' zu verdreifachen gewesen ware, ist nicht nur die auch flir
Mineralogen sehr interessante Thematik einschlagiger Veroffentlichungen mit
ihren vielfaltigen Querverbindungen erkennbar, sondern es ist auch zu ersehen,
welche Bucher und Zeitschriften alB besonders ergiebige Informationsquellen in
Frage kommen.
Die Beschiiftigung mit del' Flotation ergab sich ftir mich aus dem Bedtirfnis
und auf del' Suche nach einem erganzenden Verfahren zur Mineraltrennung im
LabormaBstab bei den geochemischen Arbeiten des Mineralogisch-Petrographi
schen Institutes del' Universitat zu Koln. Nach mehr als 4000 Flotationsversuchen
an etwa 100 Mineralarten wurde die Moglichkeit ihrer flotativen Anreicherung
odeI' Abtrennung an 40 Gesteinen aus unterschiedlichen Bildungsbereichen er
probt und ihre Brauchbarkeit ftir diesen Zweck siohergestellt, sofern gewisse
Voraussetzungen erfullt sind.
Da dem Geowissenschaftler mit einer b10Ben Aneinanderreihung empirischer
Befunde nicht gedient ist, wurde versucht, die Flotierbarkeit der Minerale sowohl
mit deren bekannten strukturellen und chemischen Eigenschaften zu verknupfen
als sie auch unter einem Gesichtspunkt zu betrachten, del' mit diesen Eigenschaf
ten in engster Beziehung steht, allgemeinere Gliltigkeit beanspruchen darf und
wissenschaftlich vertretbar ist, namlich mit den Eigenschaften del' elektrischen
Doppelschicht. Aussagen tiber diese sind aus elektrokinetischen Messungen tiber
die Zeta-Potentiale zu erhalten. Eine wesentliche Anregung hierzu verdanke ich
Herrn Prof. Dr. J. KASPAR, Prag. -ober Zeta-Potentiale liegen bereits sehr viele
Einzeluntersuchungen von anderen Forschern vor, aber eine breiter angelegte
Darstellung, wie sie Iller versucht und durch tiber 3000 eigene Zeta-Potential
Messungen unterstiitzt wird, ist noch nicht erfolgt.
Wahrend meiner sich tiber mehrere Jahre erstreckenden Untersuchungen nahm
nicht nul' die Bedeutung del' "Angewandten Mineralogie" in Forschung und Lehre
VIII Vorwort
zu, sondern sie wurde auch zum Wirkungsfeld und zur Existenzgrundlage des
immer groBer werdenden Anteiles der in der Industrie tatigen Mineralogen. Fur
die Zeta-Potentiale ergeben sich uber die Flotations- und Aufbereitungsforschung
hinaus lohnende und fUr Mineralogen zugangliche Anwendungsgebiete in solchen
Zweigen der Technik, in denen die Eigenschaften von in Wasser oder anderen
Flussigkeiten suspendierten feinteiligen Mineralen oder allgemein von Feststoffen
eine maBgebliche Rolle spielen, so z. B. in der Tontechnologie, Bau- und Werk
stoffkunde und im Umweltschutz.
Mein Dank gilt zunachst Herrn Prof. Dr. K. JASMUND, der mir die Freiheit
zur Durchfuhrung der Versuche in einem eigenen Labor gewahrte und sie durch
Beschaffung des "Zeta-Meters" zum Teil erst ermoglichte, sodann der Deutschen
Forschungsgemeinschaft fur die Bereitstellung einer Laborflotmaschine und einer
Anzahl von Firmen fUr die Dberlassung von Flotationsreagentien: American
Cyanamid Co., Chemische Werke Witten, Decryl Chemie, Degussa, Deutsche
Hydrierwerke GmbH., Dow Chemical Co., Farbwerke Hoechst AG., Hercules
Powder Co., Marchon Products, Meyhall Co., Noury und Van der Lande.
Dem Springer-Verlag in Wien danke ich fur sein Entgegenkommen und die
sorgfaltige Gestaltung dieses Buches.
Mein innigster Dank gilt aber meiner lieben Frau, ohne deren mehrjahrige auf
opfernde, gewissenhafte Mithilfe die Bewaltigung der gestellten Aufgabe nicht
moglich gewesen ware.
Koln, im Juni 1973 PAULNEY
Inhaltsverzeichnis
1. Einfiihrung . . . . . 1
2. Mineraloberflachen und elektrische Doppelschichten 5
2.1. Arten von Mineraloberflachen ....... . 5
2.2. Entstehung von Ll1dungen auf Mineraloberflachen 7
2.3. Arten der elektrischen Doppelschicht bei Mineralen . 12
2.4. Der Bau der elektrischen Doppelschicht. . . . . . 15
2.5. Quantitative Beziehungen in der elektrischen Doppelschicht 17
3. Messung von Zeta-Potentialen . . . . . . . . 22
3.1. Elektrokinetische Erscheinungen. . . . . 22
3.2. Elektroosmotische Zeta-Potential-Messung 23
3.3. Stromungspotential-Messungen ..... 27
3.4. Elektrophoretische Zeta-Potential-Messungen 28
3.4.1. Massentransport-Messungen. . . . . 29
3.4.2. Methode der wandernden Grenzflache 31
3.4.3. Mikroelektrophoretische Messungen mit dem "Zeta-Meter"
nach RIDDICK. . • • . • • • • • • 31
3.4.4. Messung des isoelektri'3chen Punktes ode~ "Point of Zero
Charge" . . . . . . . . . . . 44
4. Interpretation von Zeta-Potential-Messungen 47
4.1. Zeta-Potentiale als Stoffkennwerte 47
4.2. EinfluB von indifferenten Ionen 49
4.3. Potentialbestimmende Ionen. . . 51
4.4. Spezifisch adsorbierbare Ionen. . 53
4.4.1. Kationen hoherer Ladungszahl 54
4.4.2. Anionen hoherer Ladungszahl . 56
4.4.3. Komplexbildende Anionen . . 58
4.4.4. Wirkungsweise und Art der Sammler bei der Flotation 58
4.5. Einfliisse von Neutralstoffen auf das Zeta-Potential . . . . 64
5. Die Bedeutung des Zeta-Potentials fUr Dispergierung und Flockung 65
6. Die Flotierbarkeit der l\'linerale unter besonderer Beriicksichtigung ihrer
Zeta-Potentiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Gruppeneinteilung der 1\finerale nach ihrem Verhalten bei der Flota-
tion ........................... . 70
x Inhaltsverzeichnis
6.1. Gruppe 1: NatlirIich hydrophobe Minerale 71
6.1.1. Graphit 72
6.1.2. Diamant . . 74
6.1.3. Schwefel . . 75
6.1.4. Molybdiinit. 76
6.1.5. Talk. . . . 78
6.1.6. PyrophylIit. 79
6.2. Gruppe 2: Mit Sulfhydrylsammlern flotierbare Minerale . 81
6.2.1. Gold. . . 86
6.2.2. Pyrit. . . . 86
6.2.3. Pyrrhotin. . 89
6.2.4. Chalkopyrit. 91
6.2.5. Sphalerit. . 92
6.2.6. Galenit. . . 93
6.3. Gruppe 3: In Siiuren losIiche oder gegen sie empfindIiche Minerale 95
6.3.1. Calcit . 96
6.3.2. Dolomit 101
6.3.3. Magnesit 101
6.3.4. Siderit. 103
6.3.5. Rhodochrosit 103
6.3.6. Gips. . . 103
6.3.7. Anhydrit. 103
6.3.8. Baryt 106
6.3.9. Alunit . 108
6.3.10. Apatit . 108
6.3.11. Monazit 112
6.3.12. Scheelit 113
6.3.13. Fluorit . 115
6.3.14. Kryolith 117
6.3.15. Gibbsit . 118
6.3.16. Diaspor 118
6.3.17. Goethit. 119
6.3.18. Nephelin 121
6.3.19. Wollastonit . 123
6.3.20. Eudialyt, Katapleit, Wohlerit . 123
6.4. Gruppe 4: Gegeniiber Siiuren unempfindIiche oxidische und siIikati-
sche tJbergemengteiIe 124
6.4.1. Magnetit 126
6.4.2. Chromit 129
6.4.3. Hiimatit 130
6.4.4. Ilmenit 134
6.4.5. Rutil. . 135
6.4.6. Perowskit 138
6.4.7. Columbit. 139
6.4.8. Pyrochlore 139
6.4.9. Titanit. 140
6.4.10. Zirkon . . 141
Inhaltsverzeichnis XI
6.4.11. Orthit (Allanit) 144
6.4.12. Epidot . . . . 145
6.4.13. Granat-Gruppe 146
6.4.14. Turmalin-Gruppe 147
6.4.15. Cordierit . . . . 147
6.5. Gruppe 5: SiIikate, die monomineralische Gesteine bilden 149
6.5.1. Quarz (Si0 -Modifikationen) 150
2
6.5.2. Feldspate 162
6.5.3. Glimmer . . . . . 170
6.5.4. Chlorite . . . . . 177
6.5.5. Serpentin-Minerale. 180
6.5.6. Olivin . . 182
6.5.7. Amphibole 185
6.5.8. Pyroxene. 189
Literaturverzeichnis . 191
Sachverzeichnis. . . .... 209
