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Verfahren zur Rauchbeseitigung und Verfestigung von Briketts Die Briketts
aus halbfetter, viertelfetter oder magerer Kohle (Backkohle) und Teer zeigen den
Übelstand, daß sie nicht sehr fest sind und bei Verbrennen bedeutende Mengen Rauch
entwickeln. Es wurde schon vorgeschlagen, sie in härtere und rauchlos brennende
Briketts umzuwandeln, indem sie einer Verkohlung oder Verschwelung mit oder ohne
vorhergehende oxydierende Behandlung unterzogen werden.
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Es ist ferner bekannt, Briketts zwei aufeinanderfolgenden Wärmebehandlungen
zu unterwerfen, wobei in der ersten Behandlungsstufe, die den Zweck hatte, die leicht
flüchtigen Bestandteile des Bindemittels auszutreiben und die Briketts porös zu
machen, mit geringer Luftmenge, bei der zweiten Behandlungsstufe, die den Zweck
hatte, die Ölrückstände zu carbonisieren oder zu verkohlen, mit Luftüberschuß gearbeitet
wurde. Es ist ferner bekannt, bei der Herstellung von festen Brennstoffen für Gaserzeuger
aus kohlenstoffhaltigen Rohstoffen die Formlinge in oxydierender Atmosphäre bei
Temperaturen von 650 bis 800° C zu erhitzen und nach Einsetzen der Verbrennung mit
wenig Sauerstoff weiterzubehandeln und dadurch eine teilweise Zersetzung der im
Formling enthaltenen Stoffe, die die spätere Vergasung erleichtern, zu bewirken.
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Die Erfindung hat ein neues Verfahren zur Behandlung der gebräuchlichen
Briketts zum Gegenstand, bei dem ohne Destillation und ohne Zersetzung der Kohle
ein rauchlos verbrennendes, festeres Brennmaterial erhalten wird, als es die unbehandelten
Briketts, von denen ausgegangen wird, sind. Bei dem Verfahren werden zwei aufeinanderfolgende
Wärmebehandlungen angewandt, von denen die erste in einer stark oxydierenden Atmosphäre,
die zweite in einer schwach oxydierenden bis neutralen Atmosphäre stattfindet, wobei
erfindungsgemäß beide Wärmebehandlungsstufen bei einer Temperatur, die in jedem
Falle unter der Zersetzungstemperatur der Kohle sowie des verwendeten Bindemittels
liegt, durchgeführt werden. Dabei erfolgt eine Umwandlung der flüchtigen Stoffe,
während der Gehalt an flüchtigen Stoffen vor und nach der Behandlung praktisch gleich
ist. Die erste Behandlungsstufe bewirkt eine rasche Oxydation unter Erhöhung der
Temperatur, die zweite Behandlungsstufe, bei der eine weitere mäßige Oxydation unter
weiterer Steigerung der Temperatur erfolgt, wird zweckmäßig bei einer Temperatur
durchgeführt, die um 20 bis 50° C höher liegt als die Temperatur der ersten Behandlungsstufe.
Anschließend an die zweite Wärmebehandlungsstufe erfolgt eine Abkühlung der Briketts
in neutraler Atmosphäre auf .eine Temperatur, die oberhalb 100° C liegen kann, worauf
schließlich an der Luft fertig abgekühlt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann
etwa folgendermaßen durchgeführt werden: Erste Wärmebehandlung Man unterwirft die
Briketts, z. B. in Form von Kugeln, einer raschen Oxydation durch ein heißes gasförmiges
:Mittel, das reich an Sauerstoff ist, bis infolge der exother men Oxydations-Reaktion
die Kugeln gleichmäßig eine Temperatur T1 erreichen, die zwischen 200 und 400° C
liegt. Das Mittel kann aus Verbrennungsgasen oder Wasserdampf oder einer Mischung
beider bestehen, denen Luft oder Sauerstoff in regelbarer Menge zugesetzt wird.
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Die Temperatur T1, die in allen Fällen unter der Destillationstemperatur
To der Kohle gehalten werden soll, hängt von der Natur des Teers und der Kohle ab,
aus denen die behandelten Briketts zusammengesetzt sind.
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Zweite Wärmebehandlung Die Briketts aus dem ersten Behandlungsstadium
werden einer vorsichtigen Oxydation unter solchen Bedingungen unterworfen, daß die
aus dieser Oxydation sich ergebende Wärme die Temperatur an der Oberfläche
der
Kugeln auf die Temperatur T2 oberhalb der Temperatur T1 steigert (zwischen 230 und
450° C), die aber ebenfalls immer nochniedriger als dieDestillationstemperatur der
Kohle sein muß; sie hängt auch von der Natur der Briketts ab. Man kann dies über
den Gehalt an Sauerstoff, über die Temperatur des gasförmigen Mittels oder über
beides erreichen. Abkühlung Die Briketts werden, sobald sie die Temperatur T2 erreicht
haben, in trockener und neutraler Atmosphäre auf eine Temperatur Ts abgekühlt, die
von der Reaktionsfähigkeit der behandelten Briketts mit dem Sauerstoff abhängt und
die ihrerseits von der Natur der benutzten Kohle abhängig ist; sie liegt zwischen
100 und 200° C. Diese Abkühlung kann so rasch durchgeführt werden, wie man will.
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Die wie oben behandelten Briketts werden vollständig abgekühlt, indem
sie in verhältnismäßig dünner Schicht der Luft ausgesetzt werden. Das kann mittels
einer geeigneten Bühne, eines Transportbandes oder anderer maschineller Mittel zur
Verhinderung von Haufenbildung bewirkt werden. Die vollständige Abkühlung kann auch
durch Besprühen mit Wasser beschleunigt werden.
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Die in dieser Weise unter genauer Beachtung der Erwärmung durchgeführte
Oxydation erzeugt an der Oberfläche der Briketts eine harte, sehr reaktionsfähige,
sich verdichtende Kruste. Die erhaltenen Briketts zeigen beim Zerschlagen einen
körnigen Bruch mit einer glänzenden silbergrauen Kruste um einen weichen, grauschwarzen
Kern. Die Widerstandsfähigkeit dieser Briketts ist größer als diejenige von rohen
Briketts, aus denen sie hergestellt worden sind, und zwar sowohl gegen Stoß als
auch gegen Abrieb. Es scheint, daß diese Verhärtung der Oberfläche durch eine Art
Verkohlung verursacht wird, die durch die Oxydation gewisser organischer Verbindungen
des Teers und der Kohle zustande kommt. Die behandelten Briketts verbrennen überdies
leicht und ohne Rauch. Das Entzünden ist infolge der hohen Reaktionsfähigkeit der
Oberfläche besonders leicht, sie eignen sich ausgezeichnet zum Hausgebrauch: in
offenen Herden, Küchenherden und Zentralheizungen kleiner und großer Abmessungen.
Die Ausbeute bei der oxydierenden Behandlung auf Grund der vorliegenden Erfindung,
d. h. das Gewichtsverhältnis vor und nach der Behandlung, variiert mit der Natur
der Kohle und des benutzten Teeres, liegt aber sehr nahe bei 100%, was vom wirtschaftlichen
Standpunkt. aus sehr bemerkenswert ist. Die bekannten Verfahren zur Herstellung
rauchlos verbrennender Briketts, die eine Gas und Teer erzeugende Destillation vorsehen,
ergeben eine sehr viel schlechtere Ausbeute an rauchlosem Brennmaterial.
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Der Gehalt an flüchtigen Stoffen des neuen rauchlosen Brennmaterials
nach der Erfindung ist fast ebenso groß wie der Ausgangsgehalt an flüchtigen Stoffen
der unbehandelten Briketts, einmal, weil das Verfahren zur Rauchbeseitigung keine
Destillation enthält, zum anderen, weil auch eine Bindung von Sauerstoff an die
organischen Bestandteile der Briketts stattfindet, wenn sich während der Oxydationsvorgänge
aus den Bestandteilen der Briketts C02 und H20 bildet. Daraus ergibt sich, daß die
flüchtigen Stoffe, welche von den rauchlos brennenden Briketts im Laufe der Verbrennung
im Herd entwickelt werden, ein Verhältnis von (H2 -I- 0): C aufweisen, das
sehr verschieden von demjenigen der flüchtigen Stoffe ist, die von den Bestandteilen
der nicht rauchlos verbrennenden entwickelt werden. Daher kommt es, daß die Erscheinung
eines thermischen Crackprozesses der flüchtigen Stoffe, die die Ursache der Rauchbildung
bei der Brikettverbrennung ist, keinen freien Kohlenstoff in größerer Menge erzeugt.
Der Brennstoff brennt mit schöner, bläulicher Flamme ohne Rauch.
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Zusammenfassend ergibt sich also, daß bei dem Verfahren gemäß der
vorliegenden Erfindung die flüchtigen Stoffe der Menge nach erhalten bleiben, aber
in ihrer Natur verändert werden. Die Bestimmung des Heizwertes der behandelten und
unbehandelten Briketts zeigt, daß die Rauchbeseitigung den Heizwert um nicht mehr
als 5 bis 6% herabsetzt, während bei fast allen bekannten Verfahren, bei denen die
Verminderung der Rauchbildung durch eine Enddestillation erzielt wird, der Heizwert
um mehr als 10%- herabgesetzt wird.
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Die nachstehende Tabelle bringt einige Beispiele von verschiedenen
Brikettsorten, ohne jedoch die Anwendung des Verfahrens damit zu begrenzen:
| Prozent To |
| Natur der Kohle Natur des Bindemittels des T, T2 Ts
Beginn der |
| trockenen |
| Bindemittels o C o C o C Destillation |
| Kohle, halbfett |
| (Bassin N.-P. de C) . .. .. .. .. . Erdölteer (Erdpech) 6 300
330 100 400° C |
| Kohle, viertelfett |
| (Bassin N.-P. de C) . .. .. . . . . . Steinkohlenteer 7 350
350 130 420° C |
| Kohle, mager |
| (Bassin N.-P. de C) . .. .. .. .. . Steinkohlenteer 8 330 400
150 450° C |
Es sei noch bemerkt, daß der erste und der zweite Verfahrensschritt nicht notwendigerweise
voneinander scharf getrennt sein müssen. Der zweite Schritt kann einfach in einem
zunehmenden Langsamerwerden der Oxydation, wie sie den Gegenstand des ersten bildet,
bestehen.
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Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß der für die Herstellung der
zu behandelnden Briketts benutzte Teer irgendeiner Herkunft sein kann (Gasteer aus
Steinkohle, Braunkohlenteer, Teer aus Schiefer oder Teer aus Erdöl bzw. Erdpech).