Verfahren zur Herstellung von aktiver Formkohle. Die Erfindung betrifft die Herstellung von aktiver Formkohle.
Aktive Formkohlen zeichnen sich durch hohe Widerstandsfähigkeit gegen Zerdrük- kung und Zerreibung aus, und diese Wider standsfähigkeit gegen Bruch, Abnutzung und Zerspaltung im Gebrauch ist durch die Dichtigkeit oder Festigkeit der tragenden Wandungen der einzelnen Partikelchen be gründet. Aktive Formkohlen müssen genü gende Stärke besitzen, um in Filtersäulen oder Betten ohne übermässigen Zerfall be nutzt werden zu können, ähnlich wie bei Knochenkohle oder Kokosnusskohle. Die Bei behaltung der Form der Teilchen ist bei die sen Arten von aktiven Kohlen von grösster Wichtigkeit, da die Lebensdauer des Mate rials davon abhängt, dass die ursprüngliche Grösse und ursprüngliche körnige Gestalt bei behalten wird.
Der Ausdruck "aktive Form kohle" bedeutet ferner im vorliegenden Sinne einen Stoff, welcher eine erhebliche schwammartige Porosität besitzt. Die Erfin dung zielt darauf hin, aktive Formkohle die- ser Art und von einer trotz grosser Struk turstärke besonders stark ausgeprägten Poro- sität in der Form von ununterbrochenen Kanälen oder Kapillaren herzustellen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aktiver Formkohle zur Raf- finierung, Reinigung und Entfärbung durch Komprimierung unter hohem Druck, Erhit zung und Aktivierung einer Mischung von kohlenstoffhaltigem Material mit einem bei Erhitzung verkohlenden bituminösen Binde mittel.
Erfindungsgemäss besteht das kohlen stoffhaltige Material der Mischung aus inak tiver Kohle von der Art der Kokse und mine ralischen Kohlen und aus einer Aktivkohlen- basis in der Form von festen kohlenstoffhal tigem Material nichtmineralischen Ursprun ges.
Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens besteht in der Verwendungsmöglichkeit von an sich inaktiven Kohlen zur Gewinnung von hochgradiger Aktivkohle bei gleichzeiti ger Erhärtung der Formkohle gegen Ver- schleiss und Zerfall durch die gleichzeitige Verwendung der inaktiven Kohle und Aktiv kohlenbasis mit dem bituminösen Bindemittel.
Das Produkt nach diesem Verfahren hat eine höhere Adsorptionsfähigkeit oder eine sehr viel grössere Entfärbungswirkung als das Produkt aus inaktiver mineralischer Kohle allein, bei einer verbesserten struktu rellen und mechanischen Festigkeit, wobei insbesondere die letztere sehr viel grösser ist, als wenn eine Aktivkohlenbasis allein ange wendet wird.
Die Komprimierung, die durch Formung unter Druck, Briquettieren, Formausstossen oder Druckspritzen erfolgen kann, wird unter einem Druck durchgeführt, der von einem Vielfachen von 10 kg/cm2, zum Beispiel 25 kg/cm', bis zu einigen hundert Tonnen variieren kann; zweckmässig wird ein Druck von über 140 kg/cm2 angewandt. Vorzugs weise wird das geformte oder briquettierte Gemisch vor der Verkohlung ohne Zerstörung der Struktur auf die gewünschte Grösse zer kleinert; unter manchen Bedingungen jedoch muss man erst die Verkohlung oder die teil weise Verkohlung vornehmen, bevor man zur Zerkleinerung schreitet. Die Verkohlung er folgt, indem man die Mischung auf eine Tem peratur erhitzt, bei welcher das Bindemittel verkohlt.
Das verkohlte Gemisch wird einer aktivierenden Behandlung unterworfen, wie zum Beispiel einer Behandlung mit Dampf bei erhöhter Temperatur oder mit andern mild oxydierenden Gasen. Das Erzeugnis kann darauf mit einem Lösungsmittel, etwa mit heissem Wasser und/oder einer verdünn ten Säure, wie zum Beispiel Chlorwasser stoffsäure in einer 1 bis 3%igen Lösung, be handelt werden, um Asche oder andere un erwünschte Bestandteile zu entfernen; bei solcher Säurebehandlung empfiehlt sich ein Nachwaschen mit Wasser. Das Endprodukt hat eine körnige Struktur von geeigneter Grösse der einzelnen Partikelchen, welche die gewünschte hochporöse Schwammstruktur aufweisen, und kann im Bedarfsfalle auf die für den Gebrauch in Filtersäulen und derglei chen best geeignete Grösse zerkleinert werden.
Das Erzeugnis des vorliegenden Verfah rens kann in verschiedenen industriellen Ver fahren benutzt werden, zum Beispiel zum Entfärben und als Reinigungsmittel, zum Herausziehen der Farbe und zum Entfernen von Unreinheiten aus Flüssigkeiten und Lö sungen, zum Ausziehen von Dämpfen aus Gasen, zur Reinigung von Luft, als Kataly sator und im allgemeinen überall da, wo ad sorbierender, entfärbender oder reinigender Stoff von einer bestimmten Struktur der Einzelteile verlangt wird. Es versteht sich von selbst, dass das geformte Produkt ver kleinert werden kann und zum Beispiel auch in fein verteiltem Zustande benutzbar ist.
Unter den besonderen Verwendungsarten sind es die Raffinierung und Entfärbung von mineralischen, animalischen und vegeta bilischen Ölen, die Verwendung als Kataly sator; Entfärbung, Reinigung und Raffinie- rung von Zuckerlösungen oder Syrupe, und wässrige und nicht wässrige Lösungen organi scher und anorganischer Verbindungen, zur Reinigung von Wasser und zur Desodori- sierung; andere Verwendungszwecke sind Reinigung von Gelatine, Phenolen, Drogen.
medizinischen und pharmazeutischen Pro dukten und das Bleichen und Reinigen ver schiedener roher und teilweise vegetabili scher und tierischer (Öle, medizinische Öle, Farbenöle, Lacke und Wachse, Garagenrück stände etc.
Für die Herstellung der Mischung kom men als inaktive Kohle in Betracht: Mine ralische Kohlen, einschliesslich Anthracit- kohlen, bituminöse und subbituminöse Koh len und Lignite, ferner Kokse, die durch Destillation, Knacken, Zersetzungsdestilla- tion oder Verkokung von Erdölen, Teersor ten, Rückständen, Asphalten und minerali schen Kohlen gewonnen wurden und allge mein als Kokse mineralischen Charakters be zeichnet werden können.
Als Aktivkohlenbasis können in der Mi schung benutzt werden, im allgemeinen Kohlen nichtmineralischen Ursprungs, die leicht aktiviert werden können; solche Koh len sind: Holzkohle, insbesondere aus Hart- holz und Schwelkohle, wie etwa solche aus Stroh, Hülsen und vegetabilischen Stoffen im allgemeinen, einschliesslich Kohle aus ver schiedenen Abfallstoffen, zum Beispiel aus Holzabfall, Spänen, Stengel, Hülsen und Kolben von Korn, Bagasse von Zuckerrohr, Nussschalen und Hülsen, Fruchtgehäusen, Alkoholrückständen, Flüssigkeitsresten ver schiedener Industrien; ferner Kohlen anima lischer Herkunft, zum Beispiel Knochenruss, Blutkohle und Lederkohle.
Es ist nicht not wendig, dass diese Kohlen nach ihrer Verkoh lung aus vegetabilischem oder animalischem Ausgangsstoff eine Aktivierung erfahren haben.
Als Aktivkohlenbasis können ferner die Kohlen verwendet werden, die durch unvoll kommene Verbrennung (rauchende Flamme) von Gasen entstehen, wobei die Kohle sich bei verhältnismässig niederer Temperatur ab setzt, zum Beispiel Kohlenruss und Lam penruss.
Für eine Abwandlung der Erfindung kann es erwünscht sein, als Aktivkohlenbasis unmittelbar einen festen Stoff vegetabili schen oder animalischen Charakters zu be nutzen, zum Beispiel die oben erwähnten. bei ihrer Verkohlung aktive Kohle liefern den vegetabilischen und animalischen Stoffe (beispielsweise fein verteiltes Holz oder fein verteilte Knochen selbst) anstatt der Kohlen arten, die daraus erhalten werden, obwohl es genau zu unterscheiden ist, dass diese im Hinblick auf den Charakter des Endproduk tes, und zwar sowohl der Form, als auch des Aktivierungsvermögens nach, den Kohlearten nicht äquivalent sind.
Wegen seines ausgesprochen vegetabili schen Charakters soll Kohle aus Torf als vegetabilische Kohle, bezw. Aktivkohlenba- sis angesehen werden, obwohl sie kein Äqui valent ist für solche rein vegetabilischen Ursprungs, wie zum Beispiel Holzkohle.
Einige der bestehenden Theorien über ak tive und inaktive Kohle besagen, dass eine aktive Kohle im wesentlichen frei ist von adsorbierten, stabilisierenden Kohlenwasser- Stoffen, die normalerweise mit der Kohle verbunden sind und die Fähigkeit der Kohle sich mit andern Stoffen zu verbinden, herab setzen, und dass aktive Kohle ebenso frei ist von inaktiver Kohle, die durch die Ablage rung von Kohlenwasserstoffen auf ihrer Oberfläche bei verhältnismässig hohen Tem peraturen gebildet wird, beispielsweise über etwa 540' C.
Bei der Erfindung sind die Kohlearten, die hier als Aktivkohlen bezeichnet und klas sifiziert sind, von solcher Art, dass wenn solche Binder, wie zum Beispiel Kohlenteere oder Petroleumpeche und Asphalte zugeführt werden, ebenso wie irgendwelche Kohlenwas- serstoffe, die vor der Einbringung des Bin demittels assoziiert werden können, und die Erhitzung und Ablagerung bei den Tempera turen erfolgt, die zur Verkohlung verwendet werden, beispielsweise 550 bis<B>820'</B> C, diese keine Ablagerung inaktiver Kohle hervor rufen, welche durch die hier beschriebenen Methoden nicht aktiviert werden können, das heisst durch Dampfaktivierung oder irgend eine der andern gewöhnlichen Methoden,
und diese Kohlearten schliessen im allgemeinen die Kohlen vegetabilischen und animalischen Ursprungs ein. Es ist klar, dass mit Aktiv- kohlenbasis nicht nur eine Aktivkohle ge meint ist, die notwendigerweise aktiviert worden ist, sondern der Ausdruck bezeichnet die Gruppe der festen kohlenstoffhaltigen Materialien nichtmineralischer Herkunft, das heisst tierischen oder vegetabilischen Ur sprungs und der diesen in ihrer Fähigkeit, Kohle von hoher Aktivität zu bilden, ent sprechenden Materialien wie Torf, Kohlen russ und Lampenruss. Indessen kann man auch verschiedene bereits aktivierte Kohlen in Mischung miteinander bei einigen Arten der Erzeugnisse benutzen.
Wenn anderseits Kohlen hier als inaktive Kohlen bezeichnet werden, dann sind diese im allgemeinen mi neralischen Ursprungs, wie Kokse aus Pe troleum, Kohle (und für den vorliegenden Zweck die Kohlen selbst) usw. oder aus der Zersetzungsdestillation von Teeren; diese in aktiven Kohlearten liefern als solche aber keine genügend aktiven Produkte für die Praxis.
Die bituminösen Bindemittel, die im vor liegenden Falle benutzt werden, sind solche, die bei der Erhitzung verschwelen, wie zum Beispiel Peche und Teere, vorzugsweise Peche, wobei die letzteren im allgemeinen die Rückstände aus organischen Substanzen, wie Öle, Teere usw. sind, wenn diese zur Zerset zung unter vollständigem oder teilweisem Luftabschluss destilliert werden, und zwar in solcher Weise, dass ein vollständiger Kohlen rückstand nicht erzeugt wird, sondern dieser eine schwere oder viskose Flüssigkeit bleibt, auch halbfest oder fest ist, aber dann ge wöhnlich bei Erwärmung weich oder flüssig wird.
Einige der Klassen von Pechen sind: a) Teerpeche, die solche einschliessen, die aus Teeren von Holz, Knochen, Kohlen, Ölscha- len, Lignit, Torf, Stroh, vegetabilischen Stoffen und Bitumen erzeugt sind und aus Wasser- und Ölgasteeren; b) Ölpeche, ein schliesslich der Rückstände aus der Destilla tion und Krackung von tierischen, vegetabili schen und Petroleumölen auf Asphalt-, Pa raffin-, Naphtha- oder anderer Basis; c) Peche aus der Zersetzungsdestillation tierischen und vegetabilischen Stoffes einschliesslich Stearin, Palmöl, Knochenfett, Packhausfett, Darmfetten, Fetten aus Kanalisationsanla gen, Schmalz usw.; d) Peche aus der Destilla tion nativem Bitumens, von Asphalt, Asphal- titen usw.
Verschiedene Öle (in vielen Fällen aus den obenerwähnten Teeren) können in- Verbindung mit den genannten Pechen als Bindemittel verwendet werden, beispielsweise Kohlenteeröle, Holzteeröle, Petroleumöle, insbesondere gekrackte Petro leumrückstände usw. Vorzugsweise werden Peche aus Kohlen- und Holzteeren oder ent sprechende Teere und pechige oder schwer flüssige Rückstände vom Petroleum, und zwar aus der direkten Destillation und aus der Krackung verwendet, wobei die Kohlen- Teerpeche die wünschenswertesten sind, ins besondere was den Aufbau und die Härte des erzeugten Produktes anbelangt, jedoch geben Holzteerpeche etwas höhere Aktivität.
In Abhängigkeit von dem gewünschten Resul tat kann man die Bindemittel in festem Zu stand verwenden, beispielsweise Peche, halb fest oder flüssig, oder in Verbindungen mit einander oder mit Teeren oder Ölen, jedoch soll man die festen bevorzugen.
Verschiedene Mischungskombinationen der drei Hauptkomponenten (nämlich inaktive Kohle, Aktivkohlenbasis und bituminöse Bindemittel), die aus den verschiedenen oben gezeigten Gruppen ausgewählt werden, sind natürlich miteinander nicht äquivalent, und die Auswahl der einzelnen Komponenten wird von der gewünschten Qualität des Pro duktes abhängig sein, und zwar nicht nur im.
Hinblick auf die absorptive oder entfärbende Wirkung, sondern auch im Hinblick auf die mechanische Widerstandsfähigkeit. Um die für die Formkohle benötigte Widerstands kraft bei Aufrechterhaltung einer hohen Ak tivität besonders zu verbessern, werden Mi schungen der besonderen Arten der drei Hauptkomponenten, und in manchen Fällen ganz besondere Mischungen, in bestimmtem Verhältnis der einzelnen Sorten zueinander,
in einigen Fällen auch bestimmte Sorten und Mischungen von Bindemitteln in bestimmtem Verhältnis zueinander benutzt.
Als typisches Beispiel für die praktische Durchführung des Verfahrens diene folgen des: Eine Mischung von Koks und Anthra- citkohle oder eine Mischung einer oder beider Sorten mit bituminöser Kohle<B>und</B> Kohlen teerpech im Verhältnis von zwei bis vier Teilen des Gewichtes von Koks, Kohle usw.
auf einen Teil Kohlenteerpech zeigte nach der Aufbereitung und Behandlung durch Komprimierung, Verkohlung und Aktivie rung eine entfärbende Wirkung von 35 % bei einer Standard-Rohzuckerlösung. Wenn un gefähr 12,5 bis 20% fein verteilter Hartholz kohle mit dem Koks oder der Kohle gleich falls in fein verteiltem Zustande gemischt wurde, und im gleichen Verhältnis Kohlen- Teerpech von gleichem Charakter zugefügt wurde,
und man dann in identischer Weise wie bei dem ersten Beispiel vorging, dann stieg die Entfärbewirkung des Produktes des zweiten Beispiels bei der Prüfung unter den gleichen Verhältnissen auf ungefähr 80 bis 90 %. Der Aufbau und die mechanische Fe stigkeit dieses Produktes war dabei wesent lich verbessert, und zwar auch sehr erheblich dem aus der Aktivkohle selbst hergestellten Produkt überlegen und sogar der minerali schen Kohle allein mit einem Bindemittel. Ein ähnlicher Vergleich zeigte sich, wenn ein Petroleumrückstand oder Asphalt, bei spielsweise ein durch Krackung entstandener Petroleumrückstand in beiden Fällen als Bindemittel benutzt wurde.
Es kann unter Umständen genügend Pech mit einem Koks, der als inaktive Kohle in der zur Herstellung der aktiven Form kohle zu benutzenden Ausgangsmischung be nutzt werden soll, bei der Herstellung sol chen Kokses erhalten werden und darin vor handen sein, beispielsweise bei seiner Her stellung aus Petroleum und Teeren, um die Formung und direkte Komprimierung zu er möglichen, ohne weiteren Zusatz eines Bin demittels. Diese Sorten von Kokspechge- mischen können in fein verteilte Form über geführt werden, worauf die notwendige Menge von Holzkohle oder einer andern ve getabilischen Kohle oder Aktivkohlenbasis hinzugefügt wird, um dann die Mischung zu formen und zu pressen und schliesslich zu verkohlen und zu aktivieren.
Wenn ein Überschuss an Pech vorhanden ist, kann man weitere Kohle einer Kokssorte hinzufügen; die Menge an Holzkohle oder einer andern Aktivkohlenbasis in der Mischung wird ent sprechend reguliert. Wenn nicht genügend Pech vorhanden ist, kann weiteres bindendes Material, zum Beispiel Kohlenteerpech, zuge fügt werden. Wo Pech in ausreichender Menge im Koks vorhanden ist, kann es not wendig sein, nur ausreichend Öl oder Teer der Mischung zuzugeben, um sie zu kompri mieren und zu formen.
Koks aus der Krak- kung von Petroleum und seinen Derivaten, insbesondere derjenige, den man aus der Krackung eines Öls von Asphalt- oder Naph thabasis erhält (obwohl dasselbe auch auf Kokse zutrifft, die man aus der Krackung von andern Ölsorten erhält), der ungefähr 15 % oder mehr an flüchtigen Stoffen ent hält und die Eigenschaften des Kokses hat, kann diesen allgemeinen Charakter besitzen.
Zum Beispiel wurde bei einem Koks, der aus einem Öl gemischter Basis gemäss der Type der Midkontinent- oder Texasöle hergestellt wurde und ungefähr<B>18%</B> flüchtige .Stoffe enthielt, das Verhältnis der gesamten Kohle zu dem hinzugefügten Pechbindemittel (in diesem besonderen Falle Kohlenteerpech) von ungefähr 2 : 1 (wie es bei Koks, der weniger als ungefähr 8 % flüchtige Stoffe enthält, angewandt wird) auf ungefähr 5 : 1 erhöht in Abhängigkeit von der Art des Kokses, beispielsweise 3 bis 6 Teile Kohle bei einem Teil Bindemittel.
Das Pech kann hierbei entweder in Gestalt einer Emulsion der Mischung zugesetzt werden oder das fein verteilte Pech kann als solches in die Kohle mischung (enthaltend beispielsweise 88 des oben erwähnten Kokses und 12 % Holz kohle) unter Hinzufügung von Öl direkt oder als Emulsion eingebracht werden.
Der Prozentsatz des erforderlichen Öls, wenn es in dieser Mischung verwendet wird, kann etwas variieren, in Abhängigkeit von der Sorte des Öls und der Methode der Mi schung (beispielsweise ob das Bindemittel als Emulsion oder direkt eingetragen wird), und zwar von ungefähr 25 bis 60% des Gewich tes des harten Pechs.
Wenn das fein verteilte Pech direkt in die Kohlenmischung einge tragen wird, ohne es in einer wässrigen Lö sung dispers zu verteilen, dann kann zuerst das Pech und dann das Öl oder die Ölemul sion hinzugefügt werden; in einigen Fällen kann aber das Verfahren auch umgekehrt werden, indem man zuerst das 01, beispiels weise als Emulsion, der Koblenmischung zu fügt und dann das fein verteilte harte Pech bindemittel einträgt.
Es ist wichtig zu bemerken, dass die Par- tikelchen aus der Zerkleinerung einer mittels Koks, Aktivkohlenbasis und Bindemittel her gestellten, komprimierten Mischung nur wenig oder gar nicht zusammenfliessen oder zusammenbacken, wenn sie verkohlt werden, trotzdem der in der Mischung enthaltene Koks als solcher diese Tendenz aufweist. Dies ergibt eine grosse Ersparnis bezüglich Verluste durch Grus, im Vergleich zur Zer kleinerung des Materials auf die richtige Grösse nach der Verkohlung, da Grus vor der Verkohlung wieder gepresst werden kann.
Diese besonderen Beispiele werden nur zur Veranschaulichung gegeben, um zu zei gen, dass bei Anwachsen des im zur Verwen dung gelangenden Koks vorhandenen Binde mittels die Menge des Bindemittels, das zur Mischung der inaktiven Kohle und der Ak- tivkohlenbasis hinzugefügt werden muss, be trächtlich reduziert werden kann, und das Endprodukt ist doch vollständig ausreichend im Hinblick auf seine adsorbierenden und entfärbenden Fähigkeiten, als auch hinsicht lich der mechanischen Widerstandskraft.
Es ist besonders darauf hinzuweisen, dass die oben dargestellten Verallgemeinerungen Gültigkeit haben für aus dem Krackverfah- ren und aus der Verkokung erhaltenen Koks sowohl wie auch für Koks aus verschiedenen Teeren, zum Beispiel Kohleteeren, Lignit teeren und in einigen Fällen Holzteer und dergleichen.
Es ist wohl zu beachten, dass der Grad der Verkokung und das hergestellte Produkt im Hinblick auf flüchtige Stoffe kontrollierbar sind, und dass Kokserzeugnisse mit verschiedenen Prozenten von Pech aus den verschiedenen angeführten Rohstoffen oder ähnlichen Rohstoffen hergestellt wer den können, so dass die Menge des hinzuzu fügenden Pech und/oder Teer oder Öl enthal tenden Bindemittels abhängig ist von der Menge des im Koks selbst bereits enthaltenen Bindemittels.
Eine ähnliche Bedingung, wie oben im Hinblick auf die Erfordernisse für das Bin demittel dargestellt, kann für die Kohle vor handen sein, insbesondere bei bituminösen Kohlen, bei welchen die Bindemittelmenge, die für die Kohle und die Aktivkohlenmi- sehungen, erforderlich ist, wesentlich geringer sein wird, als diejenige, die erforderlich ist für Anthracitkohle oder für Koks mit einem nur geringen Gehalt an flüchtigen Bestand teilen. Wenn auch ihre Verwendung inner halb der Erfindung in Betracht gezogen ist, so sind doch die Kohlensorten nicht notwen digerweise äquivalent zu den Kokssorten.
So können in besonders vorteilhafter Weise die bei ihrer Verkokung leicht backenden und an sich harten Koks bildenden bituminö- sen Kohlen unter Ausnutzung dieser Eigen schaften derart verwendet werden, dass man sie einerseits mit Anthracit, Halbanthracit oder hochwertiger halbbituminöser Kohle, oder daraus erhaltenen Koks, oder Koks mit nur geringem Gehalt an flüchtigen Bestand teilen,
also im allgemeinen mit inaktiver Kohle nicht backenden oder nicht verkoken- den Charakters kombiniert und anderseits mit einer Aktivkohlenbasis, die zum Beispiel aus Holz oder Knochenruss oder Knochen kohle erzeugt wird, vermischt. Die leicht backende und an sich harten Koks bildende bituminöse Kohle dient hierbei nicht nur als zusätzliches Bindemittel, sondern bestimmt auch in grossem Ausmass die mechanischen Eigenschaften des Endproduktes, obwohl zu beachten ist, dass jede Komponente einem ganz bestimmten und besonderen Zweck dient.
Da die bituminöse Kohle eine sehr be stimmte Bindefähigkeit besitzt, so kann un ter gewissen Bedingungen die Menge des zu sätzlich zu verwendenden Bindemittels auf ein Minimum beschränkt werden.
Im allgemeinen können die Kohlen von den Bindemitteln darin unterschieden wer den, dass die Kohlen nicht verflüssigt wer den, und auch nicht bei der Wärmebehand lung bei verhältnismässig geringer Tempera tur weich werden; ausserdem ist gewöhnlich die Menge der flüchtigen Stoffe geringer als diejenige der nichtflüchtigen; dagegen wer den die Bindemittel im allgemeinen weich oder flüssig bei der Wärmebehandlung und besitzen gewöhnlich in höherem Masse flüch tige Stoffe.
Indessen können die Kohlen einerseits beträchtliche Mengen von flüchti gen Stoffen und/oder Bindemittel enthalten und etwas zusammenbacken, wenn sie auf hohe Temperaturen erhitzt werden, während die Bindemittel anderseits beträchtlich freie Kohle enthalten können. Die Bindemittel können Stoffe enthalten nach Art von Pe- chen, Asphalten, Harzen oder dergleichen, die in einem nicht flüssigen oder festen Zu stand sein können, oder deren Schmelzpunkt so liegt, wie es die Anpassung an die Form des Kessels erfordert.
Die zur Herstellung der Mischung ver wendeten drei Hauptkomponenten können auf verschiedene Art und Weise miteinan der zusammengebracht und vermischt wer den; bei den folgenden Methoden a bis e für die Herstellung der Mischung werden sowohl die inaktiven Kohlensorten, wie auch die Aktivkohlenbasis kurz als "Kohlen" be zeichnet.
a) Die Kohlen mögen direkt mit der Bindemittelemulsion gemischt werden, ent weder so wie sie sind, oder in .Suspension oder benetzt durch ein wässriges Mittel und dann gemischt mit der Bindemittelemulsion. In vielen Fällen wird das Wasser, das in der Emulsion enthalten ist, aus der Mischung durch Filtrieren und Verdampfen entfernt, oder vorzugsweise durch Verdampfung al lein,
jedoch in manchen Fällen kann die Mi schung mit der Emulsion ohne Wasserab- scheidung direkt vor der Zerkleinerung und/oder vor der Erhitzung zur Verkohlung des Bindemittels komprimiert oder briduet- tiert werden.
b) Die Kohlen mögen mit. einer Lösung eines Bindemittels gemischt werden, wel ches bei der Erwärmung verschwelt, wobei das Lösemittel durch Destillation und!oder Verdampfung entfernt wird, entweder vor oder nach Komprimierung der Mischung, je nachdem dies notwendig gefunden oder ge wünscht wird. Das Lösemittel mag ein ver hältnismässig niedrig siedender flüssiger Kohlenwasserstoff sein, der Pech oder Asphalt gelöst enthält, es können aber auch höher siedende Lösungen benutzt werden.
c) Die Kohlen können mit einem flüssi gen Bindemittel gemischt werden, welches bei der Erwärmung verschwelt zum Beispiel ein direkt erzeugter Teer, oder ein teerähn liches Produkt, wie eine Mischung von Öl mit Pech.
d) Die Kohlen können mit einem wei chen Pech direkt gemischt werden oder einem solchen, welches bei Erwärmung flüs sig wird. In einigen Fällen kann die Ver mischung durch Erhitzen erleichtert werden, das heisst die Mischung wird, während das Mischen vor sich geht, erhitzt.
e) Die Kohlen mögen mit einem nicht flüssigen (festen) Pech oder einem nicht flüssigen, Bindemittel gemischt werden, wel ches bei der Erhitzung verkohlt und können danach auch gemischt benetzt oder ange feuchtet werden mit einer Flüssigkeit wie zum Beispiel Öl oder Teer, oder einer an dern organischen Flüssigkeit, in welcher der Binder gelöst, dispergiert oder flüssig wird. Es ist wünschenswert, die Mischung von Kohle und nichtflüssigem Pechbindemittel mit einem Öl oder Teer vorzunehmen, bevor die Komprimierung stattfindet, jedoch wird, wenn keine Flüssigkeit verwendet wird, die Mischung vor/oder während der Kompression erhitzt.
Es versteht sich indessen, dass die Mischung auch vor oder während der Kom pression erhitzt werden kann, wenn eine benetzende Flüssigkeit angewendet wird. Die zur Anfeuchtung oder Benetzung dienende Flüssigkeit, die der Mischung von Kohle und Bindemittel zugefügt wird, kann auch in Gestalt einer Emulsion vorhanden, sein; dies ist sogar in vielen Fällen besonders wünschenswert. Öle und Teere einschliess lich gekrackter, flüssiger Kohlenwasserstoff rückstände werden in dieser Hinsicht bevor zugt.
In einigen Fällen können die Kohlen mit Öl direkt oder in Form einer Emulsion benetzt werden, und das fein verteilte harte Pech danach eingetragen werden; es können aber auch verschiedene Kombinationen der, beschriebenen Methoden: angewendet werden. Es hat sich herausgestellt, dass, wenn Kohlen direkt mit einem fein verteilten Bin demittel gemischt werden, zum Beispiel fein verteiltem flüssigem oder festem Pech. und danach mit einer Ölemulsion, die mit dem Pech verschmilzt oder zusammenfliesst, eine beachtliche Ersparnis erzielt werden kann durch Vermeidung der Filtrierung und des Trocknens der entstehenden Mischung vor der Briquettierung. Als Emulsion wird zweckmässig eine Ölwasseremulsion verwen det.
Das Verfahren, nach welchem diese aus geführt wird, ist das folgende: Eine Mi schung von Kohlen, zum Beispiel Koks und/oder Kohle und Holzkohle, wird mit fein verteiltem Kohlenteerpech oder Hartholz pech im Verhältnis von ungefähr 3,5 Teilen Kohle auf einen Teil fein verteiltes Pech bindemittel gemischt. Nach sorgfältiger Mi schung der fein verteilten Stoffe wird eine Emulsion von Öl-in-Wasser, stabilisiert durch ein Emulsionsmittel, zum Beispiel Kreosotöl in Wasser stabilisiert durch eine alkalische Kaseinlösung, der Mischung der Kohlen und des fein verteilten Bindemittels hinzugefügt und sorgfältig eingetragen. Das Öh in der Emulsion ist in der innern Phase.
das heisst es handelt sich um eine Emulsion Öl-in-Wasser, und das Öl darin verfliesst mit dem Pechbindemittel in der Mischung, wo durch sich eine feinste Verteilung des Bin demittels ergibt, welches direkt komprimiert werden kann oder nur milde Erwärmung er fordert, um Kompression mit der angestreb ten Wirkung zu gestatten. Die Mischung von Kohlen als solchen, oder das Bindemittel in fein verteilter Form enthaltend, kann auch mit Wasser benetzt werden, oder mit Was ser, das ein Schutzkolloid oder ein Emul- sionsmittel enthält, bevor die Emulsion der so erhaltenen Mischung zugeführt wird.
Im allgemeinen werden die Mischungs methoden gemäss a und e bevorzugt. Bei a wird zweckmässig möglichst wenig Wasser verwendet, um Verdampfung und/oder Kom pression direkt zu gestatten. In einigen Fäl len wird das komprimierte oder geformte Material vor der Verkohlung leicht getrock net. Beie wird das Öl oder der Teer ent weder direkt der Mischung von Bindemittel und Kohle zugeführt, oder zweckmässig als Emulsion. Indessen sind alle die oben erwähnten Methoden wirksam, obwohl sie natürlich nicht äquivalent sind.
In allen oben dargestellten Fällen wird die Mischung komprimiert, geformt, briquet- tiert oder unter Druck durch Formöffnungen ausgestossen., einer Wärmebehandlung unter zogen, um das Bindemittel zu verkohlen, zweckmässig nach Zerkleinerung auf geeig nete Grösse, und in den meisten Fällen durch Behandlung mit Dampf und/oder auf andere Weise, wie zum Beispiel mit einer Säurelö sung aktiviert.
In einigen Fällen kann die komprimierte Mischung zuerst teilweise oder ganz verkohlt werden, um alsdann auf ge eignete Grösse zerkleinert zu werden, obwohl sich allgemein als zweckmässig herausgestellt hat, die Zerkleinerung vor der Verkohlüng vorzunehmen.
In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, der Mischung von Kohlen und Binde- mitteln eine Substanz zuzusetzen, welche später durch Lösung mittels eines Lösemit tels zu entfernen ist, beispielsweise Calcium- carbonat, Calciumoxyd, Dolomit, fein zer teilte Metalle, Metalloxyde, Salze usw.
Diese Substanzen können aus dem Produkt ent fernt werden, zweckmässig nach der Aktivie- rung durch Behandlung mit einem Lösungs- mittel, beispielsweise mit Wasser, wenn das Material wasserlöslich ist, und einer ver dünnten Säure, beispielsweise Chlorw asser- stoffsäure, wenn das Material säurelöslich ist.
Ferner im Falle von Mischungen mit Kohle, die natürliche Asche enthält, bei spielsweise Hohlzkohle, kann das Endpro dukt einer Behandlung mit heissem Wasser und/oder einer Säure beispielsweise Chlor- wasserstoffsäure ausgesetzt, schliesslich mit Wasser gewaschen und getrocknet werden, um unerwünschte Asche zu entfernen. In den meisten Fällen ist eine Säurebehandlung des Produktes wünschenswert.
Es kann ferner erwünscht sein, dem Material Substanzen zu zusetzen, die sich verflüchtigen und/oder mit dem kohlenstoffhaltigen Material während der Behandlung zur Reaktion kommen, wie Zinkchlorid, Phosphorsäure und ähnliche Stoffe.
Es versteht sich, dass die Verfahren und verschiedenen Abwandlungen, die oben oder allgemein vorher beschrieben sind, nicht als äquivalent im Hinblick auf die Qualität des Produktes oder der erzielten Ergebnisse zu betrachten sind, wobei die besondere Me thode und die Kombinationen, die gewählt werden, von den zur Verwendung gelangen den Rohmaterialien und den gewünschten Resultaten abhängig sind.
Ein spezifisches Beispiel, welches die Be reitung einer entfärbenden und/oder adsorbie renden Formkohle beschreibt, wird nach stehend gegeben.
Die Rohmaterialien, die in diesem beson deren Fall verwendet werden, sind Petrole- umkoks, beispielsweise aus der Krackung oder der Destillation von Petroleum und seinen Fraktionen, und Holzkohle, vorzugs weise von Hartholz, wie zum Beispiel Ahorn, Eiche, Hickory, Birke, Buche und derglei chen mit einer Grösse von ungefähr 20 Ma schen je Zentimeter und mehr, wobei rund 80 Maschen je Zentimeter bevorzugt werden. Kohlenteerpech (der für die Formkörper bei Holzkohle bevorzugt wird) von etwa 90 bis 125 C als Schmelzpunkt, oder von genügen der Härte, um zermahlen zu werden, wird bei der Herstellung der Suspension für das Bindemittel angewandt.
Das Pech wird auf ungefähr 20 Maschen je Zentimeter und mehr zermahlen, zweckmässig indem man erst zerquetscht und dann mahlt, wobei ein Schutzcolloid verwendet wird. etwa Casein. welches in einer Alkalilösung gelöst ist, zweckmässig einer Natriumearbonatlösung oder in verdünntem Ammoniak. Kreosotöl aus bei hoher Temperatur destilliertem Koh lenteer oder einem andern flüssigen Kohlen wasserstoff, vorzugsweise einem Kohlenteer destillat wird in der Lösung emulgiert, die durch die Auflösung von Casein in einem Alkali, wie etwa Natriumearbonat herge stellt ist. Die Ölemulsion wird der Suspen sion von Pech hinzugefügt oder umgekehrt, um die Bindemittelemulsion zu bereiten.
Als Beispiel für die Bereitung der Cascinlösung diene folgendes: Ungefähr 1 Gewichtspro zent von Natriumcarbonat wird in Wasser gelöst, die Lösung auf ungefähr 65 C er hitzt und dann in die erhitzte Alkalilösung ungefähr zwei Gewichtsprozente Casein ein gerührt. Die Lösung lässt man zweckmässig vor Gebrauch abkühlen.
Die Lösung kann verdünnt werden, be vor die Pechsuspension hergestellt wird, die man bereitet, indem man einen gleichen: Ge wichtsteil der verdünnten Lösung zu dem fein zerteilten Pech hinzufügt, und dann rührt und/oder zermahlt. Hierzu wird eine Ölemulsion zugefügt, zweckmässig aus Koh lenteer, beispielsweise Creosot- oder Anthra- zen öl,
die bereitet ist durch Emulgierung des Öls in einem gleichen Teil der erwähnten Caseinlösung. Bei der Bereitung der Emul sion soll das Öl langsam der Caseinlösung zugegeben und während oder zwischen den Eintragungen heftig gerührt werden bis die erforderliche Ölmenge zugefügt worden ist. Die Ölemulsion wird dann mit der Pechsus pension gemischt, wobei eine stabile Emul sion von weichem Pech im Verhältnis bei spielsweise von 20 bis 60 Teilen Creosotöl auf je 100 Teile des harten Peches entsteht.
Es ist erwünscht, der Emulsion von weichem Pech, die wie beschrieben hergestellt ist, eine geringe Menge einer Ammonium-Tannat- lösung zuzugeben (einer Lösung von Gerb säure mit einer kleinen Menge Ammoniak), um diese zu stabilisieren.
Alsdann wird die Mischung von Petro- leumkoks und Hartholzkohle, wobei man 10 bis<B>25%,</B> zweckmässig rund<B>15%,</B> Hartholz kohle in dem besonderen Beispiel anwendet, in fein verteilter Form, das heisst ungefähr 20 bis 80 Maschen je Zentimeter mit der Emulsion gemischt.
In manchen Fällen kann die Kohlenmischung mit ein wenig verdünn ter Caseinlösung angefeuchtet werden, bei spielsweise kann die entstehende Mischung von Creosotöl, Pech und Hohlzkohle unge fähr 30 Teile Öl, hundert Teile Pech, und zweihundert Teile der Kohlenmischung (wenig flüchtigen Koks 85 % und Holzkohle 15 %) enthalten, und zwar Gewichtsteile, wozu ausserdem noch in sehr kleinen Mengen Soloasche oder Natriumcarbonat und Ca- sein kommen.
Bei einem andern Beispiel mit Koks, mit mehr flüchtigen Bestandteilen, können die Verhältnisse folgende sein: 30 Teile Öl, 100 Teile Pech und 425 Teile Koh lenmischung (85 % Koks und 15 % Holz kohle). Diese Verhältnisse können beträcht lich variieren, wobei die oben stehenden Bei spiele sich auf eine hochwertige formfeste Hohlzkohle beziehen. Das Verhältnis der Kohlen zum Pech kann allgemein variieren, von ungefähr 160 bis 600 Teilen und hängt ab von der Menge der flüchtigen Stoffe und/oder des Peches, der ursprünglich im Koks vorhanden ist, und andern Faktoren, beispielsweise kann bei einem vollständig entgasten Koks das Verhältnis 1,9 Teile Kohle auf 1 Teil Pech sein, während bei einem Koks mit 20% flüchtigen Stoffen etwa aus einem Krackungsvorgang 5 Teile Kohlenmischung auf 1 Teil Pech kommen können.
Diese Zahlen sind nur als Beispiele gegeben. wenn sie auch wünschenswerte praktische Verhältnisse darstellen.
Als allgemeine Regel kann aufgestellt werden, dass genügend Wasser in der Emul sion vorhanden sein soll, um gründliche Mi schung mit der Kohle zu gestatten, worauf das Wasser dann durch Verdampfung oder auf andere Weise entfernt oder abgetrennt werden kann. In einigen Fällen wird man die Kohle mit dem wässrigen Medium benet zen, und dann mit dem emulgierten Binde mittel mischen. In solchen Fällen kann Wasser etwas im Überschuss vorhanden sein, im Hinblick auf die entsprechende Menge des suspendierten Materials, und alsdann kann Filtration wünschenswert sein, um das Was ser zum Teil zu entfernen, worauf die Mi schung dann durch Verdampfen oder auf andere Weise getrocknet wird. Es ist indes sen zweckmässig nur soviel Wasser zu neh men, dass die Stoffe sorgfältig gemischt wer den können, und dann direkt durch Ver dampfung zu trocknen.
In manchen Fällen kann die Mischung vorher oder auch ganz ohne Trocknung komprimiert werden; dies ist die bevorzugte Methode, da sie am wirt schaftlichsten ist. Dies ist der Fall, wenn das unter e beschriebene Verfahren ange wendet wird. Es ist nicht notwendig, dass die Mischung vollkommen trocken. ist, da die Gegenwart von geringen, Mengen Wassers das Formen oder Briquettieren erleichtert.
Es ist gewöhnlich zweckmässig, dass die Kohlen, die als Grundstoff dienen, vor der Vermischung auf 80 Maschen je Zentimeter oder darüber vermahlen werden, obwohl auch annähernd 20 Maschen je Zentimeter und darüber schon ausreichend sind.
Die Mischung wird zweckmässig in er hitztem Zustande unter einem Druck bei spielsweise von 140 bis 1400 kg/cm@ kompri miert. Das komprimierte Material wird als dann verkohlt; zweckmässig werden die kom primierten oder geformten Erzeugnisse oder , Briquette erst zerquetscht und/oder auf die gewünschte Grösse zerkleinert, bevor die Ver- kohlung erfolgt. In einigen Fällen können sie auf beispielsweise 3.
Maschen je Zentime ter und mehr zerkleinert, verkohlt und dann in der Folge weiter behandelt werden, oder sie können auf noch kleinere Grösse gebracht werden, wenn dies gewünscht wird, vor jeder weiteren Behandlung. Wenn das Erzeugnis zur Filtrierung von Flüssigkeiten dienen soll, dann wird es zweckmässig vor der Ver- kohlung auf eine jeweils gewünschte kleinere Grösse gebracht, beispielsweise 4 bis 8 Ma schen je Zentimeter und weniger. Die Hauptfrage ist hier, Verluste zu vermeiden bei dem Gang durch mehrere Mahlopera tionen.
Grus, der sich vor der Verkohlung ansammelt, kann wieder zusammengepresst werden.
Unter Anwendung einer andern als die oben beschriebene Methode können beispiels weise die Kohlen (etwa Koks und Holzkohle) direkt mit einem weichen Pechbindemittel (zweckmässig bei gleichzeitiger Erwärmung) gemischt werden, oder mit einer Lösung eines Pechbindemittels, oder mit einem fein zerteilten Hartpechbindemittel allein, oder zweckmässig, indem man später eine kleine Menge von Öl oder Teer oder eines andern Lösungsmittels für das Bindemittel, auch in verschiedenen Kombinationen, hinzugibt mit nachfolgender Komprimierung und Ver kohlung und/oder den weiteren Arbeitsgän gen, wie sie bei den Verfahren hier beschrie ben sind.
Beispielsweise wurde eine sehr gute formfeste Aktivkohle von grosser Ent- färbungs und Verfeinerungswirkung herge stellt, indem man 1,9 Teile einer Mischung von Kohlen (mit 87,5 % entgasten Petroleum- kokses und 12,5% Hartholzkohle oder mit andern Verhältnissen wie oben gezeigt), ein Teil Kohlenteerpech mit einem Schmelz punkt von ungefähr 93 C, alles in fein ver teilter Form und gut gemischt, benutzte, und 0,25 Teile Creosotöl hinzufügte und mit der Mischung vermischte, entweder als solches oder in Gestalt einer Emulsion. Das Pro dukt wurde dann geformt, zerkleinert, ver kohlt, aktiviert und mit Säure behandelt.
Wenn ein Koks mit 20% flüchtigen Stoffen verwendet wurde (dieser Koks backte oder floss bei höheren Temperaturen), dann wurde ein Verhältnis von 5 Teilen gemischter Koh len (Koks und Holzkohle), 1 Teil Pechbinde mittel und 0,4 Teilen Öl gewählt.
Bei der Verkohlung sind Erwärmungs zeiten von 30 Minuten bis zu einer Stunde und 30 Minuten bei Temperaturen zwischen. 650 und 820' C zufriedenstellend gewesen. Allgemein gesprochen wird Verkohlung in dünnen Lagen vorgezogen. Die Verwendung einer dauernd sich drehenden Retorte hat sich als zweckmässig herausgestellt. Die Hauptsache ist. das Material gleichmässig zu erhitzen und der Bildung einer sekundären inaktiven Kohle vorzubeugen.
Augenscheinlich bewirkt die Verkohlung des Bindemittels während der Berührung mit der Aktivkohlenbasis in der Mischung die Bildung einer Aktivkohle oder einer solchen, die leicht aktiv gemacht werden kann.
Nach der Verkohlung wird das Produkt einer zweiten Wärmebehandlung unterzogen in Gegenwart von Dampf bei Temperaturen zwischen ungefähr 820 und 985 C, und zwar für etwa 30 Minuten bis zwei Stun den oder länger. In einigen Fällen ist es wünschenswert gewesen, Dampf in die Charge einzuführen, während die Verkoh- lung stattfand.
Gewisse Mischungen ergeben bessere Re sultate im Hinblick auf Formfestigkeit oder Widerstand gegen Erschütterungen, Ab nutzung, Reibung und dergleichen des kör nigen Produktes, beispielsweise bei Verwen dung von Koks als Kohlenbasis, etwa Pe- troleumkoks und eine vegetabilische Kohle, beispielsweise Hartholzkohle, und zwar wird nicht nur die Fähigkeit zu entfärben verbes sert, sondern es wird auch die ganze innere Festigkeit des Produktes sehr erheblich ver grössert.
Als besonderes Beispiel einer sol chen Mischung diene folgendes: Petroleum- koks <B>80</B> bis 90 Gewichtsteile; Hartholzkohle 10 bis 20 Gewichtsteile. Das Verhältnis des Bindemittels soll kleiner sein als 2 : 1 bei wenig flüchtigem Koks, wie im früheren Falle, und höher als 4 : 1 für sehr flüchtige Kokse, wobei vom Standpunkt der struktu rellen und mechanischen Festigkeit Kohlen teerpech als Bindemittel bevorzugt wird.
Das Bindemittel kann auch hierbei in die Mischung auf irgendeine der beschriebenen Arten eingetragen werden, jedoch wird es vorzugsweise in emulgiertem Zustande ein geführt, oder als fein zerteiltes hartes Pech und danach gemischt mit einem -01 oder Teer oder umgekehrt.
Als besondere Beispiele der erzielten Re sultate werden die folgenden gegeben:.
EMI0012.0001
Ungefähre <SEP> Entfärbung <SEP> in <SEP> %
<tb> Kohlenbasis <SEP> Bindemittel <SEP> für <SEP> Standard-Rohzuckerlösung
<tb> (Versuche <SEP> basiert <SEP> auf
<tb> 6-32 <SEP> Maschen <SEP> je <SEP> cm.)
<tb> 50% <SEP> Hartholzkohle <SEP> Holzteerpech.... <SEP> 82 <SEP> 94
<tb> 50% <SEP> Petroleumkoks
<tb> 50% <SEP> Petroleumkoks
<tb> 50% <SEP> Hartholzkohle <SEP> Kohlenteerpech <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 82 <SEP> 92
<tb> 50% <SEP> Petroleumkoks
<tb> 25% <SEP> Hartholzkohle <SEP> Holzteerpech <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 82 <SEP> 92
<tb> 75% <SEP> Petroleumkoks
<tb> 25% <SEP> Hartholzkohle <SEP> Kehlenteerpech <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 77 <SEP> 89
<tb> 75% <SEP> Petroleumkoks
<tb> 12,5 <SEP> % <SEP> Hartholzkohle <SEP> Holzteerpech <SEP> .
<SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 70 <SEP> 82
<tb> 87,5 <SEP> % <SEP> Petroleumkoks
<tb> 25 <SEP> % <SEP> Hartholzkohle <SEP> Petroleumasphalt <SEP> oder
<tb> 75 <SEP> % <SEP> Petroleumkoks <SEP> Pech <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 70 <SEP> 73
<tb> 12,5 <SEP> % <SEP> Hartholzkohle <SEP> Petroleumasphalt <SEP> oder
<tb> 87,5% <SEP> Petroleumkoks <SEP> Pech <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 65 <SEP> 68
<tb> Der <SEP> Wert <SEP> dieser <SEP> Resultate <SEP> kommt <SEP> besonders <SEP> klar <SEP> zum <SEP> Ausdruck <SEP> bei <SEP> Ver gleich <SEP> mit <SEP> den <SEP> Ergebnissen <SEP> mit <SEP> folgenden <SEP> nicht <SEP> gemäss <SEP> der <SEP> Erfindung <SEP> zu sammengesetzten <SEP> Mischungen:
<tb> Petroleumkoks <SEP> Kohlenteerpech <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 33 <SEP> 35
<tb> Petroleumkoks <SEP> Petroleumasphalt <SEP> oder
<tb> Pech <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 30 <SEP> 33 Ein weit überlegenes und gutes Produkt vom Standpunkt verhältnismässig geringer Kosten mit einer mechanischen Struktur und Entfärbungswirkung weit höher als hoch wertiger Knochenruss wurde nach dem be schriebenen Verfahren erzeugt, wenn bei spielsweise eine Mischung enthaltend 12,5 Hartholzkohle, 87,5 % Petroleumkoks und einen Kohlenteerpech als Bindemittel ange wendet wurde.
Die mechanische Festigkeit dieses besonderen Produktes war zweimal so gross wie die hochwertigen Knochenrusses, und die tatsächliche Entfärbungswirkung und Regenerativeigenschaften waren dem letzteren weit überlegen.
Das Bindemittelverhältnis bezogen auf Pech in der Mischung für die oben erwähn ten Fälle war ungefähr 1,8 : 1 bis 2 : 1, wo die flüchtigen Stoffe im Koks weniger als 8 % betrugen, und 4 : 1 bis 5 : 1, wo die flüchtigen Stoffe über 16 % ausmachten mit dazwischenliegenden Verhältniszahlen je nach Erfordernis. Wegen der Formfestigkeit werden Bindemittelverhältnisse von weniger als 2,5 :1 bevorzugt, wenn der Koks nur wenig Prozent flüchtigen Stoffes enthält. Die strukturellen Eigenschaften und die Ver schleissfestigkeit der Erzeugnisse waren höher, wenn Kohlenteerpech als Bindemittel verwendet wurde, als wenn Holzteerpech an gewendet wurde.
Wenn das Produkt sehr fein zerteilt war, dann wurden bessere Resultate erzielt als die oben erwähnten. Die Produkte, die Hart holzkohle (oben) enthalten, wurden einer Säurebehandlung wie beschrieben unter zogen.
Der Koks, der in den oben erwähnten Fällen benutzt wurde, entstammte der Zer setzungsdestillation, bezw. Krackung von Petroleum oder dessen Fraktionen. Andere Kokse. beispielsweise aus der Verkokung von Teeren und Pechen, gaben gleichfalls gute Resultate. Andere vegetabilische Koh len gaben auch gute Resultate als Ersatz für Hartholzkohle, obwohl die letztere vor zuziehen ist.
Resultate, die den gezeigten vergleichbar sind, können durch die andern Abwandlun gen, die hier beschrieben sind, auch erhalten werden, jedoch wird das Verfahren, das in den besonderen Beispielen benutzt ist. be vorzugt.
In der andern Abwandlung des Verfah rens, bei welcher bituminöse Kohle in der Kohlenmischung zusammen mit Petroleum- koks oder anderem Koks, oder Anthracit einerseits und Hartholzkohle oder eine an dere vegetabilische Kohle anderseits ver wendet werden, können für die Vermischung des Bindemittels mit der Kohle die bereits beschriebenen Methoden benutzt werden. Auch die Bedingungen für die Komprimie rung, die Temperatur und Zeit bei der Ver kohlung und die Temperatur und Zeitdauer hei der Aktivierung ebenso wie die Behand lung mit Säure kann dieselbe sein, wie sie in dem früheren Beispiel beschrieben ist.
In drei bestimmten Fällen wurden Produkte bereitet, bei denen als Kohlenmischungen benutzt werden: im ersten Fall Petroleum- koks, eine bituminöse Kohle mit einer aus gesprochenen Eigenschaft zu verkoken und dabei einen ziemlich festen Koks zu bilden. und Holzkohle, alles in fein verteilter Form; im zweiten Fall Anthracit, bituminöse Kohle und Holzkohle, alles in fein verteilter Form; und im dritten Fall Koks aus der Verkokung von Kohle, eine bituminöse Kohle und Hart holzkohle in fein verteilter Form. Die Bin demittel können in diesen Fällen die gleichen sein wie die vorher beschriebenen.
Bei einer Art zur Herstellung der Mi schung wurde eine Emulsion eines Kohlen teerpeches, wie beschrieben, hergestellt, in dem man die Suspension des fein verteilten Peches zuerst herstellte, und dann eine Emulsion von Creosotöl hinzufügte, unter Anwendung einer Dispersion von Casein in einer schwachen Lösung von Natrium-Car- bonat in Wasser, als Suspensions- und Emul- gierungsmittel. Die Emulsion des Kohlen- teerpeches wurde jeder der drei oben be schriebenen Mischungen zugefügt.
Die Mischungen von Koks, bezw. An- thracit, bituminöser Kohle und Hartholz kohle enthalten von 15 bis 30% bituminöse Kohle und von 15 bis 25 % Hartholzkohle. Gute Resultate wurden bei der Anwendung von ungefähr 20% bituminöser Kohle und 2'0 % Hartholzkohle erzielt, wobei der Rest der Kohlenmischung aus Koks oder An- thracit hergestellt wurde.
Bei einer andern Mischmethode wurden alle festen Materialien einschliesslich des Peches in fein verteilter Form von ungefähr 20 bis 80 Maschen je Zentimeter verwendet und gut gemischt und das 01 später in emulgiertem Zustande zugegeben.
Die Menge nichtflüssigen Kohlenteer peches, bezogen auf die oben erwähnte Koh lenmischung, beträgt. 3 bis 4 Teile der Koh lenmischung auf 1 Teil Pech, und die Menge 01 im emulgierten Zustand, die mit dem Pech verwendet wird, beträgt 20 bis 50 Teile 01 auf 100 Teile Pech.
Zum Beispiel kann die Mischung 20 bis 50 Teile Öl. 100 Teile fein verteilten Kohlen teerpech und 350 Gewichtsteile Kohlenmi schung enthalten (Koks oder Anthracit 60%, bituminöse Kohle 25 % und Holzkohle 15 % ) und hierzu kommen sehr geringe Mengen Sodaasehe oder Natriumearbonat und Ca- sein. Die Verhältniszahlen für die Kohlen mischung Koks, Kohle und Holzkohle können im allgemeinen von ungefähr 160 bis 600 Teile bezogen auf 100 Teile Pech variieren, und zwar in Abhängigkeit von der Menge der flüchtigen Stoffe und/oder dem Bindemittel, das ursprünglich schon im Koks oder in der bituminösen Kohle vorhanden ist.
Der Prozentsatz bituminöser Kohle in der Kohlenmischung bestimmt auch das Ver hältnis zwischen Kohlenmischung und Pech bindemittel, so dass die Zahlen nur einfach als Beispiele gegeben sind.
Eine sehr befriedigende aktive Form kohle von grosser Entfärbe- und Reinigungs wirkung wurde bereitet aus 3,5 Teilen einer Mischung von Kohle (enthaltend 65 % ent gasten Petroleumkoks, 20% bituminöse Kohle und 15 ,wo Hartholzkohle), 1 Teil Kohlenteerpech und mit einem Schmelzpunkt von ungefähr 94,' C, alles in fein verteilter Form und gut gemischt mit 0,35 Teilen Creosotöl in einer Emulsion, die nach der Art von Öl-in-Wasser bereitet und zugefügt wurde und sorgfältig mit der Mischung ver mischt wurde. Das Mischungsprodukt wurde unter Druck geformt, dann zerkleinert, ver kohlt, aktiviert und mit Säure behandelt, wie beschrieben.
Petroleumkoks oder Anthracit, oder im allgemeinen ein Koks von nur geringem Ge halt an flüchtigen Bestandteilen dient bei dieser Verfahrensart im wesentlichen dazu, die Herstellung eines Produktes von guter Struktur zu erleichter Bituminöse Kohle hilft sowohl hinsichtlich der Struktur, als i aur <B>-</B> h der bindenden Eigenschaften, während Holzkohle die Grundlage darstellt für die absorbierende und entfärbende Wirkung,
obwohl es sich von selbst versteht, dass die ganze Mischung in Hinsicht auf die Eigen schaften und Wirkungen des Endproduktes zusammenwirkt.
Die mechanische Struktur wird innerhalb gewisser Grenzen verbessert bei geringerem Prozentsatz von Aktivkohlenbasis; indessen muss die Aktivität des Endproduktes be trachtet werden unter Berücksichtigung des geringsten Prozentsatzes der zur Verwen dung kommenden Aktivkohlenbasis. Das Verhältnis der Kohlengrundlage zum Pech (bezogen auf Hartpech) kann 1,5 bis 6 Kohle auf 1 Pech sein. Im allgemeinen wechselt, da die flüchtigen Stoffe im Pech wechseln, auch das Verhältnis zueinander innerhalb gewisser Grenzen.
Folgendes sind gute Arbeitsgrundlagen: Wenig flüchtiger Petroleumkoks oder An- tracit 40 bis 60 Gewichtsteile; bituminöse Kohle 20 bis 30 Teile; Hartholzkohle 10 bis 20 Teile. Das Bindemittelverhältnis kann geringer als 2 : 1 sein, bei wenig flüchtigem Koks, wie. in dem früheren Fall, und höher als 4 : 1 für sehr flüchtige Kokse mit einem zweckmässigen Verhältnis von 3 : 4; bei der vorzugsweisen Verwendung von Kohlenteer pech als Bindemittel, welches ein Produkt von grösserer struktureller Stärke erzeugt, obwohl auch andere Bindemittel, beispiels weise aus Petroleum angewendet werden können.
Als besonderes Beispiel für die bei die ser Verfahrensart erlangten Resultate diene die nachfolgende Aufstellung:
EMI0015.0001
% <SEP> Kohle <SEP> Verhältnis <SEP> Produkt
<tb> Holz- <SEP> Kohlen <SEP> zu
<tb> wenig <SEP> flüchtig) <SEP> kohle <SEP> Kohlenteer- <SEP> % <SEP> Entfärbung <SEP> Form bituminös <SEP> Pech <SEP> Rohzucker- <SEP> wider
<tb> Anthracit <SEP> Bindemittel <SEP> Lösung <SEP> (corn.) <SEP> stand
<tb> 68 <SEP> 17 <SEP> 15 <SEP> 4:1 <SEP> 83 <SEP> Sehr <SEP> gut
<tb> 60 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 4:1 <SEP> 88 <SEP> Sehr <SEP> gut
<tb> 50 <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 4:1 <SEP> 89 <SEP> Sehr <SEP> gut
<tb> (wenig <SEP> Aktivierung)
<tb> 33-1/3 <SEP> 33-1/3 <SEP> 33-1/3 <SEP> 4:
1 <SEP> 89
<tb> (wenig <SEP> Aktivierung <SEP> not wendig, <SEP> aber <SEP> Struktur
<tb> nicht <SEP> ganz <SEP> befriedigend)
<tb> 40 <SEP> 20 <SEP> 20 <SEP> 3:1 <SEP> 89
<tb> 20% <SEP> Knochenruss <SEP> (Struktur <SEP> ziemlich <SEP> gut,
<tb> zu <SEP> der <SEP> Mischung <SEP> kurze <SEP> Aktivierung)
<tb> zugefügt
<tb> 60 <SEP> % <SEP> Koks <SEP> 20 <SEP> 21 <SEP> 4:1 <SEP> 89 <SEP> Sehr <SEP> gut Das Verhältnis vom Öl, das als Emulsion in den obigen Mischungen enthalten - ist, variiert von 25 bis 50% des Peches. Wenn Holzteerpech an die Stelle von Kohlenteer pech tritt, dann wird die Aktivität verbes sert, jedoch ist die Struktur nicht ganz so gut.
Veränderungen in den Prozentzahlen und Beträgen der verschiedenen Komponenten ändern das Verhältnis zwischen Struktur und Aktivität in einigem Ausmass. Einer der Hauptzwecke bei dem Zusatz von Kno chenkohle zu der Mischung in einem der Bei spiele war der, eine Aschenkomponente zu erhalten, welche als Puffer dient bei der Raffinierung beispielsweise von Rohrzucker lösungen.
Wenn Koks, beispielsweise entgaster Pe- troleumkoks und Koks aus der Verkokung von Kohlenteerpech usw., an Stelle von An- thraeit zur Verwendung kommen, dann er hält man ähnliche wenn auch nicht äquiva lente Resultate.
Die Produkte aus diesen und den weiter vorstehend gegebenen Beispielen =erden viele Male regeneriert mit nur geringere Nachlassen der Struktur und Aktivität.
Die mechanische Widerstandsfähigkeit einiger dieser Produkte war mehr als zwei mal so gross als diejenige hochwertiger Kno chenkohle und die tatsächliche entfärbende Kraft und Regenerierungseigenschaften wa ren denen der Knochenkohle weit überlegen.
Andere vegetabilische Kohlen gaben gleichfalls als Ersatz für Hartholzkohle gute Resultate, obwohl die letztere bevorzugt wird.
Zum Vergleich diene, dass eine gute Kno chenkohle auf der Entfärbeskala und unter vergleichbaren Prüfungsbedingungen unge fähr 65% zeigt bei Verwendung gleicher Mengen bezüglich Volumina und Gewichte. Das vorliegende Produkt kann mehr als das Doppelte leisten wie Knochenkohle.
In den meisten Beispielen der Tafeln war das Pech in emulgiertem Zustand oder direkt als Hartpech beispielsweise mit einem Schmelzpunkt von 90 bis<B>150'</B> C zugeführt. Das als Mischmethode in allen diesen Fällen bevorzugte Verfahren ist das weiter oben un- ter e eingehend beschriebene, bei welchem die Kohlen direkt mit dem fein verteilten Bindemittel zum Beispiel mit fein verteiltem nichtflüssigen oder festem Pech und danach mit einer Ölemulsion, vorzugsweise von der Öl-in-Wasser Art, vermischt werden, wie etwa Emulsionen von Creosot- oder Anthra- cenöl.
Die Beispiele, die hier beschrieben sind, dienen nur zur Veranschaulichung, und es ist leicht zu sehen, dass zahlreiche Kombina tionen von Kohlen als Grundlage und Binde- mittel angewendet werden können und zahl reiche Mischungen der verschiedenen als Grundlage dienenden Kohlensorten möglich sind und mit den verschiedenen Typen von Bindemitteln kombiniert werden können, entweder je für sieh, oder in irgendwelcher Mischung. Es ist ferner zu sehen, dass die Bedingungen für die Behandlung, wie etwa die Temperaturen für die Verkohlung und die Aktivierung alle in weiten Grenzen va riieren können.
Ferner, dass in Hinsicht auf die Qualität des entstehenden Produktes das Ausmass der Entfärbung oder Verfeinerung viel höher sein kann, als was in der Tabelle dargestellt ist, da es von den Prüfungsbedin gungen abhängt, von der Menge und der Art des Materials, das behandelt wird, und von dem besonderen Erzeugnis, das geprüft wird. Deshalb sind die besonderen Beispiele nicht als Grenzwerte zu betrachten im Hinblick auf den breiten Sinn und Gedanken der Er findung.