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Verfahren zur Aufbereitung von kohlehaltigem Bergematerial Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von kohlehaltigen Bergematerial zur nachfolgenden
grobkeramischen Weiterverarbeitung. Wie bekannt, enthalten einerseits die Bergehalden
und andererseits die aus den Gruben erhaltenen frischen Berge zwei Hauptkomponenten,
und zwar einmal taubes Gestein und zum anderen einen gewissen Anteil von Kohle.
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Das Ziel der bergbaulichen Aufbereitung war bisher immer, die Kohle
aus dem Rohkohlenmaterial möglichst vollständig zu gewinnen. Demzufolge wurden die
dabei anfallenden Berge in hohen Bergehalden gesammelt. Falls dieselben verwertet
werden sollten, konnte dies nur unter besonderen Schwierigkeiten mittels spezialer
Einrichtungen und Verfahren vorgenommen werden. Die Bergehalden nehmen bedeutende
nutzbare Flächen in Anspruch, und zufolge der langsamen Oxydation, oft der Selbstentzündung
des noch darin befindlichen brennbaren Materials, verursachen sie die Verunreinigung
der Luft - wobei auch das brennbare Material verlorengeht -, so daß die wirtschaftliche
Verwertung derselben bzw. die restlose Beseitigung der Halden wünschenswert ist.
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Bezüglich Verwertung solcher Halden bzw. der Gewinnung ihres restlichen
Kohlegehaltes ist ein Verfahren bekannt, nach welchem Bergehaldenmaterial, dessen
Kaloriengehalt einen Mindestwert übersteigt, nach entsprechender Zerkleinerung in
einer besonderen Einrichtung verbrannt und seine Wärmeenergie in dieser Weise nutzbar
gemacht wird. Hierzu ist jedoch eine teure, spezielle Feuerungsanlage erforderlich,
die mit anderen Kohlen der üblichen Güte nicht betrieben werden kann.
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Zur vollständigen Verarbeitung von Bergehalden des Kohlebergbaues
ist auch ein Verfahren bekannt, bei welchem das Haldenmaterial auf Rosten besonderer
Bauart erhitzt wird und sein unverbrennbarer Anteil als Zusatzstoff für Leichtbeton
verarbeitet wird. Auf diese Weise ist jedoch nur ein begrenzter Teil des Haldenmaterials
verwertbar; außerdem wird der Kalorieninhalt des Haldenmaterials hierbei nicht entsprechend
ausgenutzt.
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Die Erfindung bezweckt, den gesamten restlichen Kohlegehalt aus dem
Haldenmaterial von Kohlenbergwerken wirtschaftlich zu nutzen und als Brennstoff
von hohem Kaloriengehalt selbst im Falle der Verarbeitung kohlearmer Halden zu verwerten.
Das Verfahren der Erfindung bezweckt, einesteils die an Bergematerial angereicherten
Anteile zur Herstellung grobkeramischer Erzeugnisse und anderenteils als Zusatzstoff
für Leichtbeton oder zu bergbaulichen Versatzarbeiten nutzbar zu machen. Gemäß der
Erfindung können das gesamte Material von Bergehalden sowie die aus den Gruben erhaltenen
frischen Bergematerialien in verschiedene Fraktionen getrennt zu den verschiedenen
Zwecken verwendet werden, so daß das ganze Bergematerial auf wirtschaftliche Art
beseitigt werden kann.
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Das Verfahren der Erfindung zur Aufbereitung von kohlehaltigem Bergematerial
ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß durch eine an sich bekannte Naßaufbereitung
ein Bergeprodukt mit einem Kohlegehalt von höchstens 30°!o als Brennstoff für die
nachfolgende grobkeramische Weiterverarbeitung hergestellt wird. In Ausübung der
Erfindung wird die Trennung von Kohle und Bergen vorteilhaft mittels Sinkscheidung
oder Hydrozyklonen od. dgl. mit einer Schwertrübe mit einer Wichte von 1,22 bis
1,45 vorgenommen.
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Der Kohlegehalt des aufbereiteten Bergematerials wird durch die entsprechende
Einstellung der Trübewichte den jeweiligen Anforderungen gemäß eingestellt. Dadurch
wird erreicht, daß in dem Bergeprodukt jeweils der der grobkeramischen Anwendung
entsprechende Energieträger in homogener Verteilung
vorhanden ist.
Der Kohlegehalt oberhalb der notwendigen Menge des ursprünglichen Bergematerials
wird als reine Kohle erhalten.
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Die Menge des als Schwermittel bei der Sinkscheidung dienenden feinkörnigen
Bergematerials erhält man in den meisten Fällen schon zum größten Teil durch die
Zerkleinerung des Haldengutes auf die Korngröße unter 30 mm. Nötigenfalls kann die
Menge des Feinkornes durch Teilrückführung und Wiederaufgabe ergänzt oder das dieser
Kornklasse entsprechende Gut dem an Bergen angereicherten Teil entnommen und der
Arbeitstrübe zugegeben werden.
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Es wurde festgestellt, daß eine Berghalde von tonigem Charakter, die
mehr als 10% Tonmineralien enthält, als Trübe von 1,32 bis 1,36 mit gutem
Ausbringen der Kohle verarbeitet werden kann. Sandige Halden, welche unter 10°/o
Ton und über 25% Sand enthalten, können vorteilhaft bei einer Trübewichte von 1,22
bis 1,31 verarbeitet werden. Bergehalden mit schieferigem Gut, die über 50% schieferige
Berge, unter 10% Ton und unter 25% Sand enthalten, werden vorteilhaft mit einer
Trübe von 1,24 bis 1,34 Wichte verarbeitet.
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Bei der Verarbeitung des Bergematerials kann z. B. in der Weise verfahren
werden, daß das lufttrockene Gut mittels Rosten, deren Spaltweite entsprechend den
Abmessungen der in der Halde enthaltenen Stückberge gewählt wurde, in zwei Teile
getrennt wird, z. B. in einen Teil von 0 bis 80 mm Korngröße und einen Teil, der
die größeren Bergestücke enthält. Der die kleineren Stücke enthaltende Teil wird
auf die Korngröße 0 bis 30 mm zerkleinert. Wenn dieses zerkleinerte Gut die zum
Betrieb des Zyklons (oder anderer zweckentsprechenden Geräte) erforderliche Menge
an Korn unter 1 mm nicht enthält, so wird diese aus der Fraktion gleicher Korngröße,
welche den in einem früheren Arbeitsgang des Zyklons geschiedenen, an Bergen angereicherten
Teile entnommen wurde, auf die erforderliche Menge ergänzt. Diese Kornklasse kann
auch ergänzt werden durch Zumischen des bei der Zerkleinerung der Stücke über 80
mm entstehenden Anteils unter 1 mm Korngröße. Von dem mit dem Zyklon an Bergen angereicherten
Teile können die Körnchen bis 3 mm Größe z. B. mit einem Vibratorsieb getrennt werden.
Die bergereiche Fraktion enthält noch eine gewisse kleine Menge an Kohle in Form
von feinen, im Mineralsubstanz gebetteten Pigmenten oder feinen Adern. Diese Fraktion
kann mit großem Vorteil als Zusatzstoff zur Ziegelfabrikation verwendet werden,
denn beim Brennen der Ziegel wird nicht nur durch Verbrennen ihres Kohlegehalts
dessen Wärmeinhalt nutzbar gemacht, sondern diese Fraktion ist auch nach der Zusammensetzung
des Bergematerials dazu geeignet, dem Grundstoff der Ziegel beigemischt zu werden.
Das Bergematerial ist gewöhnlich als Magerungsmittel gut zu verwenden, so daß hierdurch
das Trocknen der Ziegel beschleunigt wird. Der Kohleinhalt wiederum beschleunigt
das Brennen der Ziegel. Als Zusatzstoff für die Ziegelfabrikation kann mit besonderem
Vorteil die Fraktion bis 3 mm Korngröße verwendet werden.
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Der Anteil an Körnern unter 3 mm kann auch sehr gut als Zusatzstoff
zum Leichtbeton verwertet werden.
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Das auf einen entsprechenden Kohlegehalt eingestellte Bergematerial
ermöglicht auf dem Sinterrost durch Blähung die Herstellung . eines Leichtbetonzusatzstoffes,
zu dessen Ausbrennen außer der Initialzündung keine weitere Energie eingetragen
werden muß.
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Das Verfahren der Erfindung soll an folgenden Beispielen erläutert
werden: 1. Aus der Bergehalde sandigen Charakters von Somsäly (Ungarn) wurde abgesiebtes
Gut von Korngrößen bis 15 mm einem Hydrozyklon aufgegeben. Der Anteil des Guts bis
lmm Korngröße betrug 491/o. Die Kornverteilung des Teiles bis 1 mm war:
| 1,0 bis 0,5 mm . . . . . . . . . . . . . . 48,50/9 |
| 0,5 bis 0,05 mm . . . . . . . . . . . . . 39,8% |
| unter 0,05 mm . . . . . . . . . . . . . . 11,71/o |
| insgesamt .... 100,01/o |
Die Trübe wurde - auf 100 kg trockenes Gut gerechnet - mit 120 kg Wasser angesetzt
und hat eine Wichte von 1,303 kg/l. Die Trübe wurde mit einem Druck von 0,4 bis
0,5 atü durch einen Zyklon (Durchmesser 250 mm, Kegelwinkel 60°) getrieben; der
Durchsatz war stündlich 18,6 t Bergematerial.
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Bei einem Kohlegehalt der Bergehalde von 13,82°/o wurde durch das
Trennen im Zyklon erhalten: 2540 kg kohlereiche Fraktion mit 91,8 "/o Kohlegehalt,
so daß die kohlereiche Fraktion 90,7"/e des Kohlegehalts der Bergehalde enthielt,
während an Bergen 98,4% des Gesamtbergegehalts ausgebracht wurden.
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Von der an Bergen angereicherten Fraktion wurde durch Aufgabe auf
einen Vibrator von 2 mm Lochweite die Fraktion der Korngröße bis 2 mm getrennt,
deren Menge 11,4 t betrug. Diese Fraktion wurde weiter in Fraktionen der Kornklassen
unter 1 mm und von 1 bis 2 mm zerlegt, deren Menge 9,1 t bzw. 2,5 t betrug. Der
Kalorieninhalt dieser Produkte war 45 bzw. 33 kcal/kg. Die Fraktion über 2 mm betrug
4,4 t.
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2. Haldenmaterial von Tatabänya (Ungarn) von tonigem Charakter mit
einem Kohlegehalt von 23% wurde auf Korngrößen unter 20 mm zerkleinert. Die Trübe
wurde mit Wasser auf Wichte 1,38 eingestellt. Die Kornverteilung unter 1 mm von
590/# des gesamten Trockengutes war folgende:
| 1,0 bis 0,5 mm . . . . . . . . . . . . . . 31% |
| 0,5 bis 0,05 mm . . . . . . . . . . . . . 47% |
| unter 0,05 mm .... . . . . . . . . . . 21% |
Durch einen Zyklon von 250 mm Durchmesser wurden mit einem Druck von 0,5 atü stündlich
28,6 t Material geleitet. Die Menge der überlaufenden kohlereichen Fraktion betrug
am überlauf 5,9 t/h, ihr Kohlegehalt 94,2%, so daß die kohlereiche Fraktion 84,6%
des Kohlegehalts der Halde enthielt. Die bergereiche Fraktion am Unterlauf betrug
22,7 t/h, von welcher mit Korngrößen über 2 mm 8 t/h getrennt wurden, während das
Gut mit Korngröße bis 2 mm 14,7 t/h betrug. Der Kaloriengehalt dieser Produkte war
446 bzw. 496 kcal/kg.
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3. Polnisches Haldenmaterial mit schieferigem Charakter, welches 25
% Kohle enthielt, wurde auf Korngrößen bis 20 mm zerkleinert. Die Arbeitstrübe wurde
durch Zugabe des aus dem vorhergehenden Arbeitsgang des Zyklons gewonnenen feinkörnigen
Gutes als Schwermittel gebildet; dieser wurde so viel Wasser zugesetzt, daß die
Wichte 1,3 kg/1 betrug. Der
Anteil des festen Gutes betrug 42,411/o.
Die Kornverteilung der Kornklasse bis l mm war folgende:
| 1,0 bis 0,5 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . 42,50/0 |
| 0,5 bis 0,05 mm ............... 41,50/0 |
| unter 0,05 mm . . . . . . . . . . . . . . . . .
16,01/0 |
| insgesamt .... 100,00/0 |
Bei einem Zyklon von 250 mm Durchmesser, 0,5 atü Druck, und einem Durchsatz von
19,3 t/h war die Menge der kohlereichen Fraktion im Überlauf 4,2 t/h mit
einem Kohlegehalt von 85,4°/o. Das Ausbringen an Kohle, bezogen auf den Gesamtkohlebestand
der Halde, war 75,6%; der Kaloriengehalt der Bergefraktion bis lmm betrug 875 kcal/kg
und der der Fraktion 1 bis 2 mm 833 kcal/kg. 4. Ziegelfabrikation a) Die gemäß Beispiel
3 gewonnene Fraktion mit einem Heizwert von 850 kcal/kg wurde in einer Menge von
885 kg mit 2050 kg Ziegeleiton gemischt. Daraus wurden eintausend Ziegelsteine angefertigt
und die Ziegel unter Einschütten von 150 kg Kohle mit 3000 Kalorien Heizwert in
einem Ringofen gebrannt. Die Druckfestigkeit der erzeugten Ziegel beträgt 107 kg/cm2,
ihr Gewicht pro Stück 2,8 kg, ihre Wasseraufnahmefähigkeit 33,8°/o.
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b) Die gemäß Beispiel 3 gewonnene Fraktion mit einem Heizwert von
850 kcal/kg wurde zwecks besserer Anwendbarkeit in den ziegelindustriellen Naßformmaschinen
mit 2% Plastikator vermischt. Die geformten rohen Ziegel wurden getrocknet und in
einen Ringofen gesetzt. Bei ständigem und eingeübtem Betrieb wurde zum vollkommenen
Ausbrennen kein fremdes Heizmaterial benötigt, da die zum Ausbrennen notwendige
Kohle im Rohmaterial homogen verteilt vorhanden ist. Die Kohlemenge beträgt in diesem
Fall maximal 150/0, auf Kohle mit 7000 kcal/kg gerechnet. In den meisten Fällen
wurden zur Leitung des Feuers auch etwa 20 bis 40 kg Steinkohle für je eintausend
Normalziegel beigegeben. Die Druckfestigkeit der auf diese Weise hergestellten sogenannten
Klinkerziegel erreichte 300 kg/cm2. 5. Zementfabrikation Die gemäß Beispiel 2 erhaltene
Fraktion der Korngröße bis 1 mm mit einem Heizwert von 460 kcal/kg wurde in 20%iger
Menge mit 80% Mergel und Ton der Zementfabrikation gemischt und in einem Drehofen
zum Sintern gebrannt. Die Güteangaben des erhaltenen Zementes sind: Druckfestigkeit
636 kg/cm2, die übrigen Angaben entsprechen der Norm. Aus dem gleichen Zementrohstoff,
jedoch ohne Zugabe von Bergehaldematerial erzeugter Zement wies eine Druckfestigkeit
von 640 kg/cm2 auf.