Terfahren zum Brikettieren von lockeren. Materialien, insbesondere Kohlengrus. Wenn lockere, zum Beispiel pulverför mige Materialien, insbesondere Kohlengrus, mit Pech oder Asphalt brikettiert werden sollen, muss eine genügende Menge von Binde mitteln verwendet werden, um alle Partikel jener zu brikettierenden Materialien mit einer Schicht von geschmolzenem Bindemittel ein zuhüllen.
Um befriedigende Ergebnisse zu erhalten, müssen hierzu erfahrungsgemäss 71/2 bis 10 Gewichtsprozente an bituminösen Bindemitteln verwendet werden, wenn schon gemäss Berechnung theoretisch weniger als 5 % nötig wären, um die ganze Oberfläche der pulverförmigen Materialien mit dem ge schmolzenen Bindemittel zu bedecken, wobei eine durchschnittliche Korngrösse des zu ver arbeitenden Materials und die Viskosität des geschmolzenen Bindemittels unter normalen Betriebsverhältnissen in Berücksichtigung ge zogen sind.
Der erforderliche Überschuss von mindestens 21/2 bis. 71/2 % ist der bisher un zulänglichen Benetzung der Partikel durch das Bindemittel zuzuschreiben, und .ergibt Briketts, welche zu weich sind und beim Verbrennen in einem Ofen viel Rauch ent wickeln.
Das den Gegenstand der vorliegenden Er findung bildende Brikettierungsverfahren be zweckt eine Vergütung der Brikette und eine Ersparnis an bituminösen Bindemitteln un gefähr bis zu der theoretisch erforderlichen Menge herab. Dieses Verfahren wird in fol gender Weise durchgeführt: Die zu briket tierenden lockeren Materialien, zum Beispiel pulverförmiger Kohlengrus, werden mit bitu minösem; als Bindemittel dienendem Stoff vermischt.
Dieser Mischung wird alsdann eine wässerige Emulsion zugesetzt, welche aus einem chemische Affinität zu jenem Bindemittel besitzenden 01 und einem emul- gierenden Mittel besteht, das mit diesem 01 eine dauerhafte Emulsion zu bilden ver mag, und welches vorteilhafterweise ein Stoff von klebriger Beschaffenheit ist. Bei praktischen Versuchen hat sich er geben, dass für die Brikettierung von Kohlen- grus je nach seiner mehr oder weniger feinen Körnung die Deckkraft von bloss ä bis G Gewichtsprozenten bituminösen Bindemittels völlig ausreicht.
Besonders geeignete Emulsionen sind zum Beispiel diejenigen vom Typ "Wasser in 01". Der Zweck und die Wirkung der Zu gabe solcher Emulsionen zu einer Mischung von Brennstoffen und bituminösen Binde mitteln sind zwiefacher Art: In erster Linie bewirkt der ölige Bestandteil der Emulsion, dass das bituminöse Bind.em.ittel ein Erzeugnis von niedrigerem Schmelzpunkt und gerin gerer Viskosität ergibt, so dass härteres Pech oder Asphalt verwendet werden kann, als zum Brikettieren bisher üblich war; dies er leichtert das Zerkleinern des Bindemittels und dessen Vermischung mit dem pulver förmigen Brennstoff.
Sodann bewirkt das emulgierende Mittel, das gewöhnlich eine wä.ss(-rige Lösung ist, aber zum Beispiel auch nur eine Pseudolösung oder in Wasser sus pendiert sein kann, die Verteilung (Disper sion) des Wassers im Pech oder Asphalt., das durch das 01 in Fluss gebracht wird, wenn das emulgierende Mittel mit Bitumen in Be rührung kommt, was vorteilhaft bei einer Temperatur von 80 bis 100 geschieht, die normalerweise -beim Mischprozess von Brenn- :eitoff und Bindemittel am besten geeignet ist.
Diese Ausbreitung des im Bitumen enthal tenen Wassers ist besonders charakteristisch für da:s erfindungsgemässe Verfahren und be wirkt eine Zunahme des Volumens und der Deckkraft des Bindemittels, welches wäh rend der Vereinigung mit dem Brennstoff sich auf diesem festsetzt.
Es sind schon verschiedene Mittel vor geschlagen worden, um das in Bitumen ent haltene Wasser zu verteilen oder auszu breiten oder um Bitumen in Wasser zu emul- gieren, und um diese zusammengesetzten Er zeugnisse als Bindemittel für fein verteilte Brennstoffe zu verwenden, aber das erfin dungsgemässe Verfahren unterscheidet sich wesentlich von bekannten Verfahren, bei denen für die Verteilung des Wassers im Bi tumen eine besondere Anlage erforderlich ist, die hierbei sich ergebenden Zwischenprodukte aber doch nur halbfest sind und daher der Zerkleinerung Schwierigkeiten darbieten;
ausserdem verlieren sie beim Zerkleinern viel von dem verteilten Wasser. Weitere Nach teile, die der Verwendung von derart zu sammengesetzten Bindemitteln anhaften, sind die erheblichen; Kosten für Kraft, Arbeit und die Anlage, und anderseits die lange Dauer von dem Zeitpunkt an, wo die heisse pla stische Masse zuerst hergestellt wird, bis zu demjenigen, wo diese Masse hinlänglich ab gekühlt und erhärtet ist, um in einer Brech- anlage zerkleinert zu werden, ohne diese zu verschmieren..
Hinsichtlich der als Bitumenemulsion an gesprochenen Zwischenprodukte ist noch zu bemerken, d.ass sie Emulsionen von "Bitumen in Wasser" sind, in denen das Wasser den beständigen Anteil der Emulsion darrstel.lt. Derartige Emulsionen können gemäss dem vorliegenden Verfahren nicht erzeugt wer den, da hierbei die Verteilung des den be ständigen Anteil der Emulsion bildenden Wassers augenblicklich erfolgt, sobald die verschiedenen Bestandteile zusammengebracht und in einem Mischkessel erhitzt werden.
Eine weitere Bedingung, welcher Bitumen, das in Wasser emulgieren soll, zu genügen hat, ist die Verwendung eines Bitumens, welches beim Siedepunkt des Wasser oder schon darunter schmilzt, während beim er findungsgemässen Verfahren gera,d'e die Ver wendung von solchem Bitumen wichtig ist, das erst über dem Siedepunkt des Wassers, beispielsweise bei etwa. 120 , schmilzt, und welches(daher ganz untauglich ist, um Emul- sionen bekannter Art in Wasser zu liefern.
Es ist daher klar, dass beim vorliegenden V(,_r- fahren die Verwendung eines zuvor von )Vasser befreiten Bitumens oder einer vor- gängig hergestellten .Emulsion von Bitumen in Wasser ausgeschlossen ist, sondern, dass bloss Emulsionen von 01 und Wasser in Be tracht kommen können, welche einer 1i- schung von fein verteiltem Brennstoff und bituminösem Material zugesetzt werden.
Zur Durchführung des vorliegenden Ver fahrens geeignete Emulsionen können auf verschiedene Arten erzeugt werden, die aber in zwei Kategorien zusammengefasst werden können.
<I>Klasse 1.</I> Emulsionen von Wasser in (>1 werden durch stufenweisen Zusatz zu schwe- rem Brennöl erzeugt, das als Basis entweder Asphalt oder Paraffin hat, bei beständigem Umrühren in einem geeigneten Gefäss, von irgend einem oder zugleich von mehreren der hiernach genannten, zuvor in Wasser ge lösten Stoffen, nämlich: Chloride, Sulfate, Nitrate, Karbonate oder Hydroxy de von Al kalimetallen oder Ammoniak; Chloride oder Nitrate von Erdalkalimetallen; Silikate von Alkalimetallen.
<I>Klasse. 11.</I> In ähnlicher Weise wie so eben beschildert, wemden Emulsionen von Wasser in<B>01</B> auch erzeugt, indem man a.n- #,tatt Lösungen von mineralischen oder an. organischen Salzen, organische kolloidale Lösungen oder Suspensionen mit hochgra diger Viskosität, welche also schon an und für sich klebrige Beschaffenheit besitzen, verwendet.
Typische emulgierende Lösungen ,3ind zum Beispiel solche von Natriumka,seat, Gelatine oder Leim, Natriumalginat, N1 triumpektat oder Sulfitzelluloselauge, ent weder in saurer Beschaffenheit oder nach Neutralisierung mit kaustischer Soda.
Ty pische emulgierende Suspensionen sind bei spielsweise die durch vorteilhafterweise Un ter Druck erfolgendem Kochen gewonnenen Maischen aus Getreide, zum Beispiel Mais, Weizen, Gerste, oder solchen aus Knollen, zum Beispiel Kartoffeln oder Rüben, oder aus andern vegetabilischen Gewächsen, zum Beispiel Meerwasser- oder Frischwasser- a.l,@en, mit Natriumkarbonat oder Natrium- hydroxyd.
Die Zusammensetzung der in Frage kom menden Emulsionen ist normalerweise: 1 Teil Brennöl auf 1 bis 6 Gewichtsteile der wässe rigen Lösung oder Suspension. Die Art der Durchführung des Verfah rens beim Brikettieren von Brennstoff ist zum Beispiel folgende, von bekannten Bri- kettierungsverfahren in mehrfacher Bezie hung durchaus verschiedene: Der Brennstoff wird in fein verteiltem Zustande innig ver mischt mit S bis 6 Gewichtsprozenten. von natürlichem oder Petrolasphalt oder mit ans der Destillation von Teer oder Mineralölen gewonnenem Pech.
Die Mischung kann er folgen entweder nach vorangegangener Zer kleinerung des Pechs oder Asphalts, oder indem diese Stoffe in geschmolzenem Zu stande dem Brennstoff beigegeben werden. Nach erfolgter inniger Mischung wird eine 1 bis 4 Gewichtsprozente des Brennstoffes betragende Menge Emulsion jener Masse zu gesetzt. Sowohl die Mischung des Brenn stoffes mit dem bituminösen Bindemittel, als auch die behufs Aktivierung und Erhöhung der Wirksamkeit dieses Bindemittels zuge setzte Emulsion können hierbei kalt sein. Der Zusatz von flüssiger oder breiiger Emul sion erfolgt @zweckmä-ssig in der Weise, dass die Emulsion möglichst gleichmässig in der andern Masse verteilt wird.
Die drei Kom ponenten, also Brennstoff, Bitumen und Emulsion. können alsdann noch einer weite ren iXischhehandlung auf kaltem Wege unter worfen werden, zum Beispiel in einer me chanisch bewegten Rührtrommel oder einer andern die Homogenität der Masse herbei führenden Einrichtung, bevor die Masse schliesslich in einen erhitzten Mischkessel eingebracht wird, um geschmolzen und her nach zu Formlingen gepresst zu werden. Die erwähnte Emulsion verursacht die Ver teilung und Ausbreitung des Wassers in dem bituminösen Mittel in dem Augenblick. wo die ganze Mischung zur Brikettierung bereit ist.
Diese Verteilung des Wassers er höht, wie bereits erwähnt worden ist, die Deckkraft und daher die kittende Wirkung des verwendeten Bindemittels.
<I>Beispiele:</I> 1. Anthrazit wurde brikettiert mit 6 B1 "Mexphalt', Blessen Schmelzpunkt 120 beträgt, und 1,2 % einer Emulsion, die aus gleichen Gewichtsteilen von mexik anischein Brennöl und einer 20 %igen Sodalösung zu sammengesetzt war.
2. Anthrazit wurde brikettiert mit 6 % BI "Mexphalt' von 1.20 Schmelzpunkt und 1,8 % einer Emulsion, die zusammengesetzt war aus 1 Teil mexikanischem Brennöl und 2 % einer Lösung von Natriumkaseat.
3. Belgische Kohle wurde brikettiert mit 5 % "Gasophalt", dessen .Schmelzpunkt bei 140' liegt, und 2 % .einer Emulsion, die aus gleichen Teilen von mexikaniseb.em Brennöl und einer 2 %igen Natriumalginatlösung zu sammengesetzt war.
4. Kanadische karbonisierte Braunkohle wurde brikettiert mit 6 % B:1 "Mexphalt" von 120' Schmelzpunkt und 3 % .einer Emulsion aus 1 Teil mexikanischem Brennöl und 4 Teilen Maische, die gewonnen wurde durch Kochen unter Druck gleicher Teile von Kar toffeln und Wasser unter Zusatz von 1 % Natriumsilikat.
5. Neuseeländischer Kohlengrus wurde brikettiert mit 6 % BI "Mexphalt" von 120' Schmelzpunkt und' 1,8 % einer Emulsion aus gleichen Teilen von mexikanischem Brennöl. Sulfitzelluloselauge von 1,3 spez. Gewicht und Wasser.
Alle diese Ausführungsbeispiele ergaben bei einer Pressung von 30 Zentner auf den Quadratzoll (= etwa 1500 kg auf 61i- cm=) Brikette, deren Kohäsion durch die belgische Trommelprobe auf 85 bis 90 % festgestellt wurde.
Die hiervor gebrauchten Ausdrücke ,.Mexphalt" und "Gasophalt" sind für bitu minöse Stoffe handelsübliche, als Marken eingetragene Bezeichnungen und deuten der eine auf die Herkunft, der andere auf Be schaffenheit.
Driving to briquetting loose. Materials, in particular pulverized coal. If loose, for example powdery materials, in particular coal grit, are to be briquetted with pitch or asphalt, a sufficient amount of binding agents must be used to encase all particles of those materials to be briquetted with a layer of molten binding agent.
In order to obtain satisfactory results, experience has shown that 71/2 to 10 percent by weight of bituminous binders must be used if, according to the calculation, less than 5% would theoretically be necessary to cover the entire surface of the powdery materials with the molten binder, with one average grain size of the material to be processed and the viscosity of the molten binder under normal operating conditions are taken into account.
The required excess of at least 21/2 to. 71/2% can be attributed to the previously inadequate wetting of the particles by the binder, and gives briquettes which are too soft and develop a lot of smoke when burned in an oven.
The briquetting process forming the subject of the present invention be aimed at remuneration of the briquette and a saving in bituminous binders un dangerously down to the theoretically required amount. This process is carried out in the following manner: The loose materials to be briquetted, for example powdered coal, are minösem with bitumen; mixed as a binder serving substance.
An aqueous emulsion is then added to this mixture, which consists of an oil that has a chemical affinity for that binder and an emulsifying agent that is able to form a permanent emulsion with this oil and which is advantageously a sticky substance. In practical tests it has been shown that for the briquetting of coarse grit, depending on its more or less fine grain size, the covering power of just a to G percent by weight of bituminous binder is completely sufficient.
Particularly suitable emulsions are, for example, those of the "water in 01" type. The purpose and effect of adding such emulsions to a mixture of fuels and bituminous binders are twofold: First and foremost, the oily component of the emulsion makes the bituminous binder a product with a lower melting point and lower viscosity results, so that harder pitch or asphalt can be used than was previously common for briquetting; this he makes it easier to crush the binder and mix it with the powdered fuel.
Then the emulsifying agent, which is usually an aqueous solution, but can also only be a pseudo solution or be suspended in water, causes the water to be dispersed in the pitch or asphalt 01 is brought into flow when the emulsifying agent comes into contact with bitumen, which advantageously happens at a temperature of 80 to 100, which is normally best suited for the mixing process of fuel and binder.
This spread of the water contained in the bitumen is particularly characteristic of the method according to the invention and causes an increase in the volume and the covering power of the binding agent, which sets on it during the combination with the fuel.
Various means have already been proposed in order to distribute or expand the water contained in bitumen or to emulsify bitumen in water, and to use these composite products as binders for finely divided fuels, but according to the invention The method differs significantly from known methods in which a special system is required for the distribution of the water in the Bi tumen, but the resulting intermediate products are only semi-solid and therefore present difficulties in crushing;
in addition, they lose a lot of the water they have distributed when they are crushed. Further after parts that adhere to the use of binders composed in this way are the considerable; Costs for power, labor and the plant, and on the other hand the long duration from the point in time when the hot plastic mass is first produced to the point where this mass is sufficiently cooled and hardened to be crushed in a crusher without smudging them ..
With regard to the intermediate products referred to as bitumen emulsion, it should also be noted that they are emulsions of "bitumen in water" in which the water represents the constant portion of the emulsion. Such emulsions cannot be produced according to the present process, since the water forming the permanent part of the emulsion is distributed instantly as soon as the various components are brought together and heated in a mixing vessel.
Another condition, which bitumen that is to emulsify in water, has to be satisfied, is the use of a bitumen which melts at the boiling point of the water or below, while in the process according to the invention the use of such bitumen is important is that only above the boiling point of water, for example at about. 120, melts, and which (is therefore quite unsuitable for delivering emulsions of a known type in water.
It is therefore clear that in the present V (, _ r-drive the use of a bitumen previously freed from) water or a previously prepared emulsion of bitumen in water is excluded, but that only emulsions of oil and water are considered can come, which are added to a mixture of finely divided fuel and bituminous material.
Emulsions suitable for carrying out the present process can be produced in various ways, but these can be grouped into two categories.
<I> Class 1. </I> Emulsions of water in (> 1 are created by the gradual addition to heavy fuel oil, which is based on either asphalt or paraffin, with constant stirring in a suitable vessel, either by one or at the same time of several of the substances mentioned below, previously dissolved in water, namely: chlorides, sulfates, nitrates, carbonates or hydroxides of alkali metals or ammonia; chlorides or nitrates of alkaline earth metals; silicates of alkali metals.
<I> class. 11. </I> In a similar way as just described, emulsions of water in <B> 01 </B> are also produced by adding a.n- #, instead of solutions of mineral or an. Organic salts, organic colloidal solutions or suspensions with hochgra ended viscosity, which are already sticky in and of themselves, are used.
Typical emulsifying solutions are, for example, those made from sodium caustic soda, gelatine or glue, sodium alginate, N1 trium pectate or sulphite cellulose lye, either in an acidic state or after neutralization with caustic soda.
Typical emulsifying suspensions are, for example, the mashes obtained from grain, for example maize, wheat, barley, or those from tubers, for example potatoes or beets, or from other vegetable crops, for example seawater or beet, obtained by advantageously boiling under pressure Fresh water al, @ en, with sodium carbonate or sodium hydroxide.
The composition of the emulsions in question is normally: 1 part of fuel oil to 1 to 6 parts by weight of the aqueous solution or suspension. The way in which the process is carried out when briquetting fuel is, for example, the following, which differs from known briquetting processes in several respects: The fuel is intimately mixed in a finely divided state with up to 6 percent by weight. of natural or petroleum phalt or with pitch obtained from the distillation of tar or mineral oils.
The mixture can either follow the previous crushing of the pitch or asphalt, or by adding these substances to the fuel in a molten state. After intimate mixing, an amount of emulsion amounting to 1 to 4 percent by weight of the fuel is added to that mass. Both the mixture of the fuel with the bituminous binder and the emulsion added to activate and increase the effectiveness of this binder can be cold. The addition of liquid or pasty emulsion is expediently carried out in such a way that the emulsion is distributed as evenly as possible in the other mass.
The three components, i.e. fuel, bitumen and emulsion. can then be subjected to another cold treatment, for example in a mechanically agitated drum or some other device that brings about the homogeneity of the mass, before the mass is finally introduced into a heated mixing vessel to melt and then add To be pressed moldings. The mentioned emulsion causes the distribution and spreading of the water in the bituminous composition at the moment. where the whole mixture is ready for briquetting.
As has already been mentioned, this distribution of the water increases the covering power and therefore the puttying effect of the binder used.
<I> Examples: </I> 1. Anthracite was briquetted with 6 B1 "Mexphalt", Blessen melting point is 120, and 1.2% of an emulsion composed of equal parts by weight of Mexican fuel oil and a 20% soda solution was.
2. Anthracite was briquetted with 6% BI "Mexphalt" with a melting point of 1.20 and 1.8% of an emulsion which was composed of 1 part of Mexican fuel oil and 2% of a solution of sodium caseate.
3. Belgian coal was briquetted with 5% "Gasophalt", whose melting point is 140 ', and 2% of an emulsion which was composed of equal parts of Mexican fuel oil and a 2% sodium alginate solution.
4. Canadian carbonized lignite was briquetted with 6% B: 1 "Mexphalt" of 120 'melting point and 3% .an emulsion of 1 part Mexican fuel oil and 4 parts mash, which was obtained by boiling equal parts of potatoes and water under pressure with the addition of 1% sodium silicate.
5. New Zealand coal grit was briquetted with 6% BI "Mexphalt" of 120 'melting point and 1.8% of an emulsion made from equal parts of Mexican fuel oil. Sulphite cellulose liquor of 1.3 spec. Weight and water.
All these exemplary embodiments produced briquettes at a pressure of 30 quintals per square inch (= about 1500 kg on 61i cm =), the cohesion of which was found to be 85 to 90% by the Belgian drum sample.
The expressions used above, "Mexphalt" and "Gasophalt", are customary trade names for bituminous substances, registered as trademarks, and point to the origin, the other to the nature.