DE1077133B

DE1077133B - Herstellung von Mischungen aus Feststoffen und bituminoesen Bindemitteln

Info

Publication number: DE1077133B
Application number: DEI13388A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Klaus Schulze
Original assignee: IMPACT MIXING CORP
Current assignee: IMPACT MIXING CORP
Priority date: 1957-06-24
Filing date: 1957-06-24
Publication date: 1960-03-03
Also published as: CH372969A

Description

Herstellung von Mischungen aus Feststoffen und bituminösen Bindemitteln Es ist bekannt, daß die Einwirkung von Wasser unter gewissen Umständen die Qualität von bituminösen Mischungen verbessert, und zwar sowohl zur besseren Umhüllung der Festteilchen als auch um eine gleichmäßigere Verteilung der Bindemittelfilme auf den Oberflächen der Festteilchen zu erzielen, was den Wirkungsgrad des Bindemittels und ,die Verklebung der Festteilchen miteinander erhöht, Zur Herbeiführung dieser Wirkung des Wassers wurden im allgemeinen folgende Wege beschritten: Anwendung von wäßrigen Bitumenemulsionen, Zusatz von Haftmitteln (Netzmitteln) zum Bitumen und Einleitung von Dampf in bituminöse Gemische.
Die Anwendung von Bitumenemulsionen erhöht die Kosten und führt nicht immer zu den gewünschten Resultaten. Auch der Zusatz von Netzmitteln verteuert das Mischverfahren und erfordert einen zusätzlichen Arbei.tsgan- zum Einmischen :des Netzmittels in das Bitumen.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet von Mischungen aus Feststoffen und bituminösen Bindemitteln ist die Brikettiertechnik. Der beider Herstellung von Briketts immer angewendete Dampf wirkt durch das aus ihm kondensierte Wasser. Diese Wirkung des Wassers beruht darauf, -daß es die Grenzflächenspannung (Oberflächenspannung) .des Bindemittels (Pech) verringert und seine Ausbreitung durch Spreiten begünstigt, wodurch der Wirkungsgrad des Bindemittels erhöht wird (Spreiteffekt). Näheres über diese Vorgänge ist unter anderem in der Arbeit »Grenzflächenvorgänge am Svstem Wasserbituminöse Bindemittel«, veröffentlicht in der Zeitschrift »Bitumen, Teere, Asphalte, Peche«, 1954, S. 103 bis 107, und 1955, S. 12 bis 20, zu finden.
Bei der Brikettherstellung ist es schon seit langer Zeit bekannt, daß Dampfzugabe zum Kohle-Pech-Gemisch eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Pechs und damit eine Verringerung des Pechzusatzes bewirkt. Es hat sich aber gezeigt, .daß das kondensierte Wasser in Form von Porenwinkelwasser zu Klumpenbildung von noch unbituminierten Teilchen führen kann, die eine vollständige Bituminierung der Oberfläche aller Festteilchen verhindert.
Eine wirksamere Art der Vermischung von Festteilchen mit Bitumen, welche die individuelle Umhüllung auch kleinerer Teilchen mit dünnen Bitumenfilmen ermöglicht, besteht darin, daß der Knetvorgang ausgeschaltet wird und die Festteilchen im vorübergehenden Schwebezustand mit zerstäubtem Bitumen vermischt werden (Impact-Verfahren, vgl. deutsche Patentschrift 933 497 sowie Straße und Autobahn, 1953, S. 12 bis 17).
Es hat sich dabei gezeigt, daß die Wirkung des Bindemittels unter gewissen Umständen durch die Einwirkung von Wasser auf das Mischgut verbessert werden kann. Zur besonders wirksamen Ausnutzung des Spreiteffektes muß hierbei jedoch angestrebt werden, daß Wasser (Dampf) und Pech gleichzeitig auf Jedes einzelne Festteilchen treffen, damit die Spreitung schon erfolgt, bevor so viel Wasser zugegen ist, daß mehrere Kohleteilchen durch Porenwinkelwasser kapillar zusammengeballt werden, weil innerhalb der Zusammenballungen eine Bindemittelumhüllung der Einzelteilchen nicht stattfinden kann.
Zur wirksamen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dem unter hohem Druck stehenden, heißflüssigen Bindemittel Wasser unter entsprechendem Druck, also überhitztes Wasser, zugesetzt, wobei sich Wasser und Pech so vermischen, daß eine Form von Emulsion unter Druck gebildet wird. Dies wird dadurch erreicht, daß etwa 175° C heißes Pech oder Bitumen unter einem Druck von etwa 20 atü den Sprühdüsen zugeleitet wird und kurz vor den Düsen in die Heißpechleitung überhitztes Wasser von ebenfalls 175° C und etwa 21 atü in das Bitumen eingedrückt wird.
Die .derart erzeugte Wasser-Pech-Emulsion wird mit der erwähnten Sprühdüse zerstäubt. Unmittelbar nach Austritt aus der Düse wird das in der Emulsion enthaltene, überhitzte Wasser zum Teil in Dampfform übergehen, und die Dampfbläschen können mit dem Pechtröpfchen sogar einen Schaum bilden, der aus -besonders dünnen Pechhäuten besteht. Das restliche, jetzt durch die Teilverdampfung auf 100° C abgekühlte Wasser trifft dann in Form kleinster Tröpfchen mit dem Pechschaum und gegebenenfalls verbliebenen Pechtröpfchen zusammen auf die getrockneten und zweckmäßig auf etwa 95 bis 100° C erhitzten Festteilchen im Mischtrog. Die verbliebenen Pechtröpfchen können so leicht auf den mit Wasser benetzten Festteilchen spreiten.
Da hierbei die Wassertröpfchen unmittelbar zusammen mit Dampf und Pech bzw. Bitumen auf die Festteilchen auftreffen, besteht kaum die Gefahr, daß mehrere Teilchen durch Porenwinkelwasser zu Klumpen zusammengeballt werden, bevor sie mit Pech in Berührung kommen. Es wird hier also eine weitgehende Umhüllung der Festteilchen mit feinsten Pechfilmen ermöglicht.
Bei der bisher üblichen Zugabe des gesamten Wassers in Dampfform muß das Festgut erheblich unter der Kondensationstemperatur gehalten werden, damit die gesamte Dampfmenge kondensieren kann und damit aktionsfähig wird, ohne daß durch die frei werdende Kondensationswärme das Festgut über 100° C erwärmt wird, weil sonst eine weitere Dampfkondensation nicht mehr stattfinden kann. Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Zugabe der Haupt-,vassermenge in flüssiger Form. Dies erlaubt von Anfang an eine höhere Temperatur der Festteilchen. Dadurch wird das Pech beim Auftreffen auf die Festteilchen nicht so stark abgekühlt und übt seine Wirkung in entsprechend flüssigerem Zustand. aus.
Da die Durchführung des Verfahrens die Anwendung hohen Druckes verlangt, so erscheint es zweckmäßig, das Verfahren in Verbindung mit dem oben erwähnten Mischprozeß durchzuführen, in welchem das Festgut in einen vorübergehenden Schwebezustand versetzt und das unter hohem Druck stehende flüssige Bindemittel auf diese Schwebezone aufgestäubt wird. Beim erfindungsgemäßen Vorgehen erfolgt dann die Zerstäubung :des ebenfalls unter hohem Druck stehenden Gemisches aus Bindemittel und überhitztem Wasser.
Als Beispiel für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend seine Verwendung für die Kohlebrikettierung an Hand der Zeichnung erläutert, die einen Querschnitt .durch eine Anlage zur Herstellung von preßfertigem Brikettiergut darstellt.
Die getrocknete und auf etwa 95° C erwärmte Feinkohle wird in einem besonderen Mischbehälter 1 mit Hilfe von auf gegenläufig rotierenden Wellen 2 befestigten Wurfschaufeln 3 hochgewirbelt, so daß sich eine Schwebezone 4 von Festteilchen bildet. In Druckdüsen 5 wird ein Gemisch gebildet, von etwa gleichen Teilen Pech von etwa 175° C bei etwa 20 atü Druck und überhitztem Wasser, von etwa gleicher Temperatur unter einem Druck von etwa 21 atü. Das heiße Pech fließt durch die Leitung 6 zu den Düsen 5, und kurz vor den Düsen wird durch die Leitung 7 überhitztes Wasser in die Heißpechleitung eingedrückt. In die Leitung 7 ist ein Rückschlagventil 8 und ein Abschlußventil 9 eingebaut. Das Gemisch wird auf die Schwebezone 4 der Festteilchen gesprüht, und zwar in einer Menge, daß das preßfertige Brikettiergut etwa 4 Gewichtsprozent Pech und etwa 4 Gewichtsprozent Wasser enthält.
Das beschriebene Verfahren kann unter anderem auch verwendet werden zur Erzbrikettierung, zur Herstellung von bituminösen Straßenbaumassen, Bodenbelägen, Platten usw.
Gegenüber der bei den üblichen Mischverfahren angewendeten, getrennten Pech- und Dampfzugabe weist das beschriebene Verfahren noch folgende Vorteile auf. Die Zugabe des Wassers nicht in Dampf, sondern in flüssiger Form erlaubt die Einbringung von kapillaraktiven Zusätzen-zum Wasser, mit denen die Schaumbildung und die Spreitneigung verbessert und .die Benetzung und Füllung der Poren (z. B. in Kohleteilchen) durch das Wässer begünstigt werden kann. Bei der Zugabe des Wassers in Dampfform wird dagegen praktisch destilliertes Wasser zugegeben. Es müssen in diesem Falle eventuelle Zusätze in das Bindemittel eingemischt werden, was viel umständlicher ist.
Unter Bitumen und bituminösen Bindemitteln wird hier verstanden: alle Arten Asphalte und Erdölrückstände, ferner Produkte aus der Teerdestillation wie Teer und Teerpech.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von- Mischungen aus Feststoffen und bituminösen Bindemitteln, bei welchen das Bindemittel unter hohem Druck in die Masse feinster staubförmiger bis körniger Feststoffe eingesprüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem unter hohem Druck stehenden heißflüssigen Bindemittel überhitztes Wasser unter entsprechend hohem Druck zugesetzt wird und die Mischung beider Komponenten unter Flüssigkeitsdruck auf die zweckmäßig erhitzten Feststoffe gesprüht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Festgut .in einen vorübergehenden Schwebezustand versetzt wird und seine Teilchen, während sie sich aufgelockert in Suspension befinden, einzeln den zerstäubten Bindemittel- und Wasserteilchen ausgesetzt werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem zur Verwendung gelangenden Wasser Netzmittel (kapillaraktive Zusätze) zugegeben werden.