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Verfahren zur Herstellung aktiver Kohle in gekörnte Form.
Für verschiedene Anwendungszwecke, bei welchen aktive Kohle benutzt wird, wird es oft bevorzugt, die Kohle in gekörnter Form zu verwenden, wobei das Korn eine ganz bestimmte Form und Grösse haben muss, so dass man nicht Kohlepulver oder gekörnte Kohle ungleichmässiger Form und Grösse verwenden kann, wie das der gegenwärtigen Praxis entspricht. Wenn man steinzellenhaltige
Stoffe verwendet, wie Pfirsich-, Aprikosen-, Pflaumen, Mandel-und Olivenbaumsteine, Kokosnuss- schale u. dgl., so kann man wegen der Tatsache, dass diese Ausgangsstoffe unregelmässige Form und Grösse haben, mit den üblichen Herstellungsverfahren keine Kohle herstellen, die eine regelmässige Form und
Grösse zeigt.
Es entsteht normalerweise eine Kohle in kleinen Stücken, die nicht nur unregelmässige
Form hat, sondern ausserdem im Korn viel zu klein ist, so dass man die Kohle für manche Verwendungs- zwecke ohne zu sieben nicht verwenden kann, wobei das Sieben dem Zweck dient, den pulverförmigen
Stoff und den Bruch, der zu klein ist, zu entfernen. Diese Behandlung setzt die auf den zu verkohlenden Werkstoff berechnete Kohlenausbeute stark herunter, wegen des zu Pulver oder zu zu kleinen Teilchen zerfallenden Stoffanteiles, welcher vollkommen verlorengeht. Das übliche Verfahren, welches von den oben erwähnten Rohstoffen ausgeht und zur Herstellung aktiver Kohle unregelmässiger Korngrösse dient, wobei verschiedene, besonders chemische Agenzien, insbesondere Zinkehlorid, benutzt wird, zeigen auch andere Nachteile.
Insbesondere im Falle harter und sehr kompakter Ausgangsstoffe ist es schwierig, eine Absorption dieser Stoffe dadurch zu erzielen, dass man die Ausgangsstoffe mit der entsprechenden Menge der erforderlichen Chemikalien tränkt, die nötig ist, um eine ausreichende Verkohlung herbeizuführen.
Diese Ausgangsstoffe müssen gewöhnlich mit verdünnten Säuren tagelang ausgekocht werden, um sie schrittweise mit den für die Verkohlung günstigen Chemikalien zu tränken.
Die Tränkbehandlung mit den erwähnten chemischen Stoffen, welche viele Stunden erfordert, muss durch erhöhte Temperaturen und einen Überschuss der chemischen Stoffe im Tränkbad unterstützt werden. Es ergibt sich ausserdem, dass man überschüssige Volumina der Chemikalien erhitzen muss und weiters ein Nachteil durch die Verluste, die durch die Verwendung eines Überschusses an Chemikalien entstehen, da dieser Überschuss, der vom getränkten Material mitgenommen wird, seinerseits einen Teil der Stoffe mitnimmt, die von den Chemikalien angegriffen werden und dieser Stoffanteil, der fein verteilt ist, kann nunmehr zur Behandlung von Kohle in pulverisierter Form benutzt werden.
Aus diesem Grunde müssen die Stoffe vor dem Auskochen mit verdünnten Säuren gesiebt werden, um sie von all den kleinen Teilchen zu befreien, deren Durchmesser kleiner als 2 MM ; ist, da die Ausmasse dieser kleinen Teile unter der Wirkung der Chemikalien noch weiter und unter die Grösse gespalten wird, die für viele Verwendungszwecke der aktiven Kohle zulässig ist.
Es sei bemerkt, dass die erwähnten Behandlungen durch Kochen und Tränken in der Hitze mit verschiedenen chemischen Stoffen in grossem Überschuss und die sehr wirksam sind, die Verwendung besonderer Behälter erfordern, die der Wirkung dieser chemischen Stoffe widerstehen können und die deshalb sowohl in der Anschaffung, als auch im Betrieb kostspielig sind, da sie sehr viel Wärme und Handarbeit erfordern.
Infolge dieser Nachteile ist es beinahe unmöglich, mit dem gegenwärtig üblichen Verfahren eine konstante Standardqualität des Endproduktes herzustellen, welches sowohl bezüglich der physikalisehen Eigenschaften (Korn, Grösse und Härte) als auch bezüglich der chemischen Eigenschaften (ehemisehe Aktivität und Absorptionsvermögen) konstant ist.
Alle diese Nachteile dieser Verfahren werden durch Herstellung der aktiven Kohle nach der Erfindung vermieden. Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt die Herstellung von Kohle aus ver- srl1Íedenen Ausgangsstoffen in gekörnter Form derart, dass das Korn eine vorher festgelegte Grösse und Form erhält. Dieser Erfolg wird dadurch erzielt, dass man vorerst das zu verwendende zellulosefreie Rohmaterial trocken mehr oder weniger fein mahlt, je nach dem Verwendungszweck der fertigen Kohle, worauf man es mit Zinkchloridlösung getränkt, beispielsweise in einer Kugelmühle, fein mahlt und dann in der Form und der Grösse agglomeriert, die sich für den besonderen Verwendungszweck, für welchen die Kohle bestimmt ist, am besten eignet.
Dabei nützt man für die Agglomeration die Adhäsionseigenschaften der Rohstoffe aus, die ihnen während des Mahlens innewohnen, während welcher Zeit sie in einer Flüssigkeit aufgeschwemmt sind, mit welcher sie durchtränkt sind, ohne dass dabei erforderlich wäre, zu den Rohstoffen weitere Bindemittel hinzuzufügen. Bedingung für die Durchführung des Verfahrens ist, dass als Aktivierungsmittel Zinkehlorid benutzt wird, weil nur bei Anwendung dieses Mittels die verkittende Wirkung, ohne Zugabe von Bindemitteln zu erfordern, eintritt. Das Verfahren
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ist auf die Verarbeitung von steinzellenhaltigem Rohmaterial beschränkt, da bei andern der angestrebte Effekt, die Erzielung einer harten Aktivkohle, nicht erreichbar wäre.
Um eine aktivierte Kohle mit genau bestimmten Absorptionseigenschaften zu erzielen, kann man nach dem erfindungsgemässen Verfahren bestimmte Gemische verschiedener Stoffe erhalten, die von Anfang an oder erst später gemischt werden und die die Korngrösse erhalten, die sich für jede einzelne Substanz am besten eignet, wobei diese Stoffe ebenfalls getränkt oder gemeinsam getränkt und dann zu einer Paste verformt werden, so dass man ein homogenes Gemisch erzielt, welches als Ausgangspunkt für die Herstellung von künstlichem Kohlekorn dient, welches solche Eigenschaften zeigt, die man mit einer Kohle aus lediglich nur einer Substanz nicht erhalten könnte.
Die Feinheit der Mahlung richtet sich je nach der stärkeren oder geringeren Absorptionseigenschaft der zu verwendenden Chemikalien, die man für die Verkohlung benutzen muss, wobei diese Feinheit die Feinheit einer kolloiden Suspension erreichen kann.
Dadurch, dass man für jeden besonderen Stoff die entsprechende Massfeinheit verwendet, kann die Tränkung leicht und rasch und schon bei gewöhnlicher Temperatur mit den chemischen Stoffen, die für die Verkohlung erforderlich sind, ausgeführt werden, indem man diese Chemikalien in genau jenem Verhältnis verwendet, welches für eine hochwirksame Kohle erforderlich ist, ohne dass man diese Chemikalien im Überschuss verwenden müsste.
Um das Verfahren weiter zu beschleunigen, wenn dies erforderlich sein sollte, genügt es, die getränkte Masse auf eine Temperatur zu erwärmen, die sich nach der Art des verwendeten Stoffes richtet, so dass man die Eigenschaften des Stoffes selbst nicht ändert.
Wenn man nach der beschriebenen Art arbeitet, kann man eine aktive Kohle erzielen, deren physikalische und chemische Eigenschaften vorher bestimmt werden können und die praktisch konstant sind. Es ist bekannt, dass diese Eigenschaften sowohl von der Qualität der Rohstoffe, als auch von der
Qualität und der Quantität der chemischen Stoffe abhängt, die man pro Gewichtseinheit des behandelten
Stoffes benutzt.
Bei den verschiedenen Herstellungsarten erzielt man, wie bereits erwähnt wurde, eine plastische Masse, die agglomeriert werden und die man in jede passende Form bringen kann.
Diese plastische Masse schrumpft und erhärtet beim Trocknen, so dass es beispielsweise genügt, sie in Aushöhlungen passender Form und Grösse, die man in der Oberfläche einer Platte ausgebildet hat, welche den bei der Behandlung benutzten Chemikalien gegenüber korrosionsfest ist, einzufüllen und dann zu trocknen, worauf das so erzeugte Produkt den Aushöhlungen entnommen wird. Wenn diese Aushöhlungen eine geeignete Form haben, so wird das erzielte Produkt die gewünschte Form bekommen, ohne dass die Gefahr besteht, dass die so gekörnte Masse wieder agglomeriert.
Das Material wird dann vollständig getrocknet, so dass die ganze Feuchtigkeit entfernt wird ; dann kalziniert man es nach einem der bekannten Verfahren, wäscht es schliesslich und trocknet vollständig, um eine gebrauchsfertige aktive Kohle zu erzielen.
Wenn man eine Kohle herstellen will, die unregelmässig gekörnt ist bzw. verschiedene Stückgrösse hat, so kann man verschiedene Wege einschlagen.
1. Man kann die getränkte Masse bestimmter Dicke auf eine Oberfläche anbringen und trocknen.
Diese trockene Schicht kann zerstückelt werden oder man lässt die Schicht durch die eigene Schrumpfung der Pasten zerfallen. Im letzteren Falle entsteht kein Kohlenstaub.
2. Man kann zum selben Ergebnis kommen, wenn man die Aushöhlungen bzw. Formen verschieden stark ausbildet, wobei man dafür Sorge trägt, dass alle dasselbe Volumen haben, um die grösstmögliche Gleichmässigkeit beim Schrumpfen und Trocknen dieser Stoffe zu erhalten.
3. Das unregelmässige Korn kann auch dadurch erzielt werden, dass man Kornarten miteinander vermischt, die in Aushöhlungen verschiedener Form und Grösse hergestellt werden.
Die Vorteile des neuen Verfahrens zur Herstellung von Kohle, im Vergleich mit dem gegenwärtigen bekannten Verfahren dürfte damit klar sein, insbesondere was die Vermeidung zusätzlicher Bindestoffe und die Tatsache betrifft, dass man während des Verfahrens infolge des Nichtauftretens kleiner und kleinster Bruchstücke Materialverluste vermeiden kann. Diese Vorteile erscheinen als eine praktisch höhere Kohlenausbeute aus dem Rohstoff, wobei sieh diese Ausbeute der theoretischen nähert, und in der Herstellung im wesentlichen reiner Kohle.
Die Verwendung der Chemikalien ist auf das theoretische Mass herabgemindert, d. h. auf jenes, das unbedingt erforderlich ist, um die beste Karbonisierung zu erzielen. Diese Menge wird dem zu tränkenden Rohstoff vollständig einverleibt, wodurch eine wesentliche, zusätzliche Wirtschaftlichkeit bezüglich der Herstellungskosten entsteht, da bei den übrigen Verfahren die Chemikalien häufig in sehr grossem Überschuss verwendet werden und der Teil, der wiederbelebt wird, muss von den aufgenommenen organischen Stoffen befreit werden. Dieses Reinigungsverfahren bedingt einen wesentlichen Mengenverlust an Chemikalien, und diese Menge ist praktisch nicht zurückzugewinnen.
Der wesentlichste, durch das erfindungsgemässe Verfahren erzielte Vorteil besteht jedoch in der Möglichkeit, einegohle gleichmässiger Korngrösse von gleichmässigen physikalischen und chemischen Eigenschaften herzustellen, die praktisch konstant sind und dass man die Kohle ohne besondere Bindemittel herstellen kann.
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Um das erfindungsgemässe Verfahren näher zu erläutern, sei das nachstehende Beispiel angeführt.
Der Rohstoff wird nach dem Reinigen und Mahlen, wobei dieser Rohstoff, wie bereits erwähnt wurde, auch aus einem Gemisch verschiedener Ausgangsstoffe bestehen kann, so lange behandelt, bis ein Pulver der erwünschten Feinheit erhalten wird. Das Pulver, das man auf diese Weise hergestellt hat, wird in Abhängigkeit von der Natur des zu behandelnden Stoffes mit einer gewissen Menge einer
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Menge hängt von der Natur des verwendeten Stoffes ab.
Der Zusatz von Salzsäure kann vollständig unterbleiben, wenn das Mahlen bis zur grössten Feinheit des Rohstoffes getrieben wird oder wenn der Rohstoff nicht zu hart ist.
Die Mischung wird dann einer zusätzlichen Mahlung unterworfen, beispielsweise in einer Kugelmühle, die so lange fortgesetzt wird, bis das Material unfühlbar fein geworden ist und man eine homogene Paste bekommen hat. Die Menge des Zinkchlorid und des Rohstoffes kann sieh sowohl bezüglich des Rohstoffes selbst, als auch je nach dem Zweck, für den die Kohle verwendet werden soll, ändern, wobei
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Diese Paste wird, wenn es die Härte des verwendeten Stoffes erfordern sollte, eine Zeitlang auf 100 bis 1100 C erhitzt. Diese Zeit kann kürzer oder länger werden, je nach der Härte des verwendeten Rohstoffes.
Schrittweise wird die Paste mittels eines Exhaustors entlüftet, um sie für die anschliessende Behandlung fertigzustellen.
Für die Herstellung des künstlichen Kornes aus der Paste können verschiedene Wege beschritten werden.
Der eine Weg besteht darin, dass man die Vertiefungen einer Platte mit der Paste ausfüllt. Eine andere Methode besteht darin, dass man mit Erhöhungen versehene oder ausgesparte Platten benutzt, die mit Schlitzen ausgestattet sind und die man mit der Paste füllt, oder man kann Einschnitte direkt in eine flache Metall-, Gummi-oder Bakelitplatte od. dgl. machen, die man dann mit der erwähnten Paste füllt. Bei diesen Verfahren bleiben die Platten so lange in Benutzung, bis die Paste infolge der Wärme austrocknet und sich in Form von kleinen Körnchen ablöst, die dann schrittweise gesondert weiter erwärmt werden, wobei das Ablösen des Kornes erwunschtenfalls durch Schütteln der Platte oder auf ähnliche Weise unterstützt werden kann.
Ein anderes Verfahren zur Erzeugung der kleinen Körnchen besteht darin, dass man als Pastenverteiler und Kornformer eine durchbrochene Platte benutzt, durch welche die Paste hindurchgedrückt wird und welche dann auf eine andere Platte aufgesetzt wird, indem man die durchbrochene Platte nach Füllung der Löcher mit der Paste periodisch abhebt.
In diesem Fall lösen sich die Körnchen beim Trocknen selbst von der Platte ab, an welcher sie im nassen Zustand haften, wobei Voraussetzung ist, dass der Werkstoff der Platte vom Zinkehlorid nicht angegriffen wird.
Die auf diese Weise hergestellten Körnchen werden schrittweise getrocknet. Ihr Aufblähen muss streng vermieden werden, was man dadurch erreicht, dass man die Temperatur regelmässig und allmählich
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung aktiver Kohle in gekörnter Form aus feingepulverten, steinzellen- haltigen Rohmaterialien oder Gemischen von solchen durch Tränken derselben mit Chlorzinklösung, Formen, Trocknen und Kalzinieren der imprägnierten Masse, Auswaschen und Trocknen des kalzinierten Gutes, dadurch gekennzeichnet, dass das mit Chlorzinklösung getränkte Rohmaterial einer weiteren Nassmahlung bis zum Anfall einer homogenen Paste unterworfen wird.