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Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels für die Brikettierung
von zerkleinerten, feuchten oder angefeuchteten Brennstoffen Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels für die Brikettierung
von zerkleinerten, feuchten oder angefeuchteten Brennstoffen und anderen Massen,
wobei als Bindemittel eine Teerpechschmelze nach Patent 958 554 verwendet wird.
Diese Teerpechschmelze wird nach dem Hauptpatent aus Steinkohlenteerpechen mit einem
Erweichungspunkt von höchstens 60° C IS.. S., die mit einem Kobleaufschluß behandelt
oder durch Verblasen hergestellt sind und denen gegebenenfalls Fluxmittel zugesetzt
werden, durch Zusammenschmelzen mit geringen Mengen fester aromatischer Verbindungen
mit höchstens drei Ringen gewonnen, worauf die so gewonnene Teerpechschmelze innig
mit den kalten Brennstoffen gemischt wird.
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In weiterer Ausbildung dieses Verfahrens hat sich herausgestellt,
daß man das feinkörnige, feuchte oder angefeuchtete Ausgangsgut außer mit einer
Teerpechschmelze mit Sulfitablauge in einem Verfahrensgang behandeln kann, wobei
die Sulfitablauge vor oder gleichzeitig mit der Teerpechschmelze auf das Brikettiergut
aufgegeben werden kann, ohne daß in den meisten Fällen eine besondere Erwärmung
des Ausgangsstoffes erforderlich ist. Diese Maßnahmen gelten sinngemäß auch für
andere Stoffe, die brikettiert werden sollen.
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Die Verwendung von Teer bzw. Pech als Bindemittel ist an sich bereits
seit vielen Jahrzehnten bekannt. Daß für Steinkohlenteerpeche wie überhaupt für
Bindemittel organischer und anorganischer Herkunft in allen Ländern mit Brikettierindustrie
ständig neue Vorschläge gemacht wurden, hatte seinen Grund darin, daß neben den
in der Praxis erwünschten Bindemittelgüteeigenschaften, wie thermischer Beständigkeit
des Bindemittels bis zu Temperaturen von etwa 300°, niedriger Entzündungstemperatur,
hohem Heizwert, geringem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, Geruchlosigkeit, insbesondere
noch folgende Gesichtspunkte dafür verantwortlich sind, daß nachgeeigneten Verfahren
und neuen Bindemitteln für die Brikettierung von Brennstoffen und anderen Grundmaterialien
gesucht wurde: a) die Wirtschaftlichkeit des Brikettierungsprozesses, die erheblich
durch die Anwendung geringstmöglicher Mengen an Bindemittel bei weitestgehendem
Brikettierungseffekt (Erreichung hoher Festigkeitswerte) bestimmt wird; b) die Tatsache,
daß sich infolge des fortgeschrittenen Standes der Technik bestimmte Verwendungszwecke
herausgebildet haben, welche von den eingesetzten Brennstoff-, Erz- u. dgl. Briketts
die Ausbildung ganz besonderer, von dem bei der vorangehenden Brikettierung verwendeten
Bindematerial maßgeblich beeinflußter Eigenschaften verlangen (z. B. die Ausbildeng
einer porösen Struktur beim Entgasen bzw. Sintern von Briketts).
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Die Verwendung von Kohlenwasserstoff en als Bindemittel für Brikettiergut
mit grober Feuchtigkeit ist nicht möglich: die Kohlenwasserstoffe verhindern die
für ein gutes Abbinden wesentliche Adsorption infolge ihrer Hydrophobie.
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Gelegentlich wurde auch der Zusatz von Naphthalin empfohlen, um den
Pechverbrauch zu vermindern, Das Naphthalin soll in allen Fällen an Stelle des Peches
als Bindemittel wirken, wobei es durch Wärme, z. B. überhitzten Dampf, verflüssigt
und sich zwischen den Teilchen des trockenen Brikettiergutes in Dampfform verteilen
soll.
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Bezüglich der Verwendung der Sulfitablauge wurde festgestellt, daß
eine innere chemische Umsetzung, die zur Wasserunlöslichkeit führt, erst bei Temperaturen
von über 280° möglich ist. Dabei tritt im wesentlichen aber schon eine Verkokung
ein. Ohne thermische Nachbehandlung bei den verhältnismäßig hohen Temperaturen sind
die gewonnenen Briketts jedoch nicht wetterbeständig.
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Es wurde auch schon zerkleinerte Kohle unter Zusatz einer Emulsion
von Sulfitablauge und Pech oder ähnlichen bituminösen Bindemitteln bei hohem Druck,
d.
h. bei mindestens 750 kg/cm2, verpreßt und hierauf einer Spülgasschwelung oder einer
Verkokung unterworfen. Desgleichen kamen neutrale oder leicht alkalische Abfallaugen
von Sulfitcellulose als emulgierende Mittel für die Verarbeitung von Teer zur Anwendung.
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Die Verwendung von Sulfitablauge als Bindemittel für die Brikettierung
von zerkleinerten Brennstoffen u. dgl. an Stelle oder gemeinsam mit Steinkohlenteerpech
trat immer dann in Erscheinung, wenn eine besonders starke Verknappung von Steinkohlenteerpech
vorlag. Zu diesen Zeiten suchte man nach Ersatzbindemitteln, wobei sich die eingedickte
Sulfitablauge als recht gut geeignet erwies. Allerdings zeigen die damit hergestellten
Briketts keine Wetterbeständigkeit, weil sie Feuchtigkeit anziehen und dadurch mit
der Zeit zerfallen. Diesen Mangel versucht man durch gemeinsames Verarbeiten mit
Steinkohlenteerpech od. dgl. weitgehend zu beheben.
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Bei den bisher hierzu bekanntgewordenen Verfahren wird das geschmolzene
Pech mit Wasser und dem Emulgator, der Sulfitablauge, bei erhöhter Temperatur emulgiert.
Dies kann auf verschiedene Art erfolgen, am einfachsten z. B. dadurch, daß die Mischungskomponenten
mit einem hochtourigen Rührer verrührt oder das Gemisch durch eine der üblichen
Homogenisiermaschinen laufen gelassen wird. Das so gewonnene Bindemittel wird noch
heiß mit dem Brikettierungsmaterial vermischt und das Gemisch anschließend sogleich
zu Briketts verarbeitet. Das Bindemittel kann aber auch nach der Homogenisierung
unter Rühren abgekühlt und nach Bedarf weiterverarbeitet werden. Die Homogenisiertemperaturen
richten sich nach der Art des Peches, insbesondere nach dessen Erweichungspunkt;
im allgemeinen liegen diese zwischen 80 und 150° C, wobei gegebenenfalls in geschlossenem
Gefäß gearbeitet wird. Das Verhältnis von Pech zu Sulfitablauge schwankt dabei je
nach den gewünschten Festigkeitseigenschaften der herzustellenden Briketts zwischen
2 : 1 und 1 : 2.
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Das Verfahren nach der Erfindung vermeidet das umständliche Einulgieren
und geht einen wesentlich einfacheren Weg. Bei dem neuen Verfahren bewegt sich der
Verbrauch an Pech zwischen 2 und 10 Gewichtsprozent, bezogen auf die fertige Masse.
Als aromatische Verbindungen können Rohnaphthalin, Rohanthracen, Rohphenanthren,
Hartpechdestillate oder Redestillate aus der Pechkokerei mit gutem Erfolg Verwendung
finden. Diese in der Teerpechschmelze enthaltenen aromatischen Verbindungen bewirken
eine Erhöhung der Aufnahmefähigkeit seitens des zu brikettierenden, feuchten Materials,
welches, wenn es zu trocken ist, gegebenenfalls mit Wasser und/oder nach dem Hauptpatent
mit Gaskondensat als Benetzungsmittel vorbehandelt werden kann.
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Die Ausbildung einer Dispersion zwischen Sulfitablauge und Teerpechschmelze
findet vor der Zugabe zum Brikettierungsgut nicht statt. Dagegen wird durch den
Zusatz der aromatischen Verbindungen zum Steinkohlenteerpech erreicht, daß die so
ausgebildete Teerpechschmelze ein ausgezeichnetes Dispergiervermögen, das durch
Zusatz der Sulfitablauge noch vergrößert wird, gegenüber den feuchten oder angefeuchteten
Grundstoffen aufweist und somit die Verteilung des Bindemittels an die einzelnen
Teile des Grundstoffes derart intensiv ist, daß der Bedarf an Bindemittel gering
und das Brikettierungsverfahren verbilligt wird.
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Besonders bemerkenswert ist, daß infolge der ausgezeichneten Eigenschaften
des Bindemittels geringere Drücke beim Verformen als bisher angewandt werden können.
Für das fertige Gemisch, welches kalt, beispielsweise durch Pressen, geformt werden
kann, sind zumeist Drücke von 1 kg/cin2 ausreichend.
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Da das geformte Gut nicht ohne weiteres wetterfest ist, ist es hierzu
erforderlich, die Formlinge einer Stoßerhitzung auszusetzen. Hierbei werden die
Formlinge erfindungsgemäß kurzzeitig einer Temperatur von 150 bis 200° C unterworfen.
Dabei dringen die Teerprodukte nach außen und hüllen die Sulfitablauge ein, so daß
diese nicht mehr von Wasser gelöst werden kann.
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Die Formlinge können geschwelt, je nach der Zusammensetzung geröstet
oder gesintert oder auch in rohem Zustand einem Verhüttungsprozeß zugeführt werden.
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Ausführungsbeispiele 1. Eine Fettfeinkohle mit einem `'Wassergehalt
von 15 Gewichtsprozent wird mit 1 Gewichtsprozent eingedickter Sulfitablauge (32°
Be) und 3 Gewichtsprozent einer flüssigen Teerpechschmelze (t = etwa 110° C), bestehend
aus 70 Gewichtsprozent Pech und 30 Gewichtsprozent Rohanthracen, innig gemischt,
wobei ein Dispergieren der Teerpechschmelze mit der feuchten Kohle eintritt. Dieses
Gemisch wird mit Hilfe einer Strangpresse (Druck etwa 1 kg/cm2) in Zylinderform
gebracht, auf Längen von 20 bis 50 mm abgeschnitten und in einer Abrolltrommel zu
Kugeln geformt. Um diese Briketts wetterfest zu machen, werden sie, zweckmäßig mit
heißen Abgasen, kurzzeitig (etwa 1/2 Stunde) einer Temperatur von 150 bis 200° C
ausgesetzt.
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2. Feinkörniges Eisenerz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 14% Wasser
wird mit 1% eingedickter Sulfitablauge (34 Be) und 2 % einer Teerpechschmelze (t
= etwa 140° C) aus 80% Pech, 15% Rohanthracen und 5 % Redestillat innig gemischt.
Das Gemisch wird durch Granulieren geformt und anschließend einer Stoßerhitzung
bei 80 bis 90° C unterzogen. Man kann auch die Erzbriketts ohne weitere Wärmebehandlung
im Anschluß an die Formgebung einem Röstofen aufgeben.