DE1185148B - Verfahren zur Beseitigung der Unterschiede von Oberflaecheneigenschaften feinkoerniger und/oder staubfoermiger Stoffe, insbesondere Brennstoffe - Google Patents

Description

• Verfahren zur Beseitigung der Unterschiede von Oberflächeneigenschaften feinkörniger und/oder staubförmiger Stoffe, insbesondere Brennstoffe Die Verarbeitung feinkörniger Stoffe und feinster Stäube bereitet oft große Schwierigkeiten. In vielen Fällen ist bereits ihre Handhabung, z. B. der lose Transport, das Abfüllen oder die Dosierung schwierig. Die Technik kennt eine Reihe von Verfahren, durch die solche Stoffe mit Hilfe verschiedener Zusätze und/oder thermischer Behandlung günstig beeinflußt werden. So wird z. B. nach der deutschen Patentschrift 560 925 Flugasche zur Verbesserung der Möglichkeit ihrer Verarbeitung unter Durchblasen von Luft mit verschiedenen Zusätzen gesintert, wodurch eine Kornvergrößerung eintritt und die Schwierigkeiten ihrer Handhabung beseitigt werden.
• Die Erfindung befaßt sich gleichfalls mit der Aufgabe, die Verarbeitungsmöglichkeiten feinkörniger und staubförmiger Stoffe zu verbessern. Sie beruht auf der Erkenntnis, d'aß die bekannten Schwierigkeiten zumeist darin begründet sind, daß bei vielen Stoffen die einzelnen Teilchen unterschiedliche Oberflächeneigenschaften besitzen. Beispielsweise haben staubförmige Produkte in der Regel einen verfahrenstechnischen Prozeß hinter sich, wie z. B. eine Zerkleinerung oder einen thermischen Prozeß. Bei diesen Vorgängen werden aber immer die Oberflächen des ursprünglichen Stoffes wenigstens zum Teil verändert.
• Diese Veränderungen können physikalischer oder chemischer Natur sein, und z. B. in einem Öffnen von Poren, einer Oxydation oder in Gasanlagerungen bestehen.
• Die verschiedenen Vorgänge lassen erkennen, daß feinkörnige und pulverförmige Stoffe in ihren Oberflächeneigenschaften nahezu immer sehr uneinheitlich sind. Dieser Umstand führt besonders dann zu Schwierigkeiten, wenn diese uneinheitlichen Stoffe mit geringen Mengen einer Flüssigkeit benetzt oder umbenetzt werden müssen. Hier wirken sich nämlich zusätzlich die großen Oberflächen der Teilchen ungünstig aus, da mit zunehmender Größe der Stoffoberfläche eine gleichmäßige Verteilung einer geringen Flüssigkeitsmenge immer schwieriger wird.
• Vielfach haben die Teilchen von Stoffgemischen auch eine unterschiedliche Genesis. Dies gilt vor allem für Gemische aus Kohlen, welche aus verschiedenen Flözen stammen. Sie besitzen somit nicht nur durch die verschiedenen Kohlenstreifenarten, sondern auch durch die unterschiedliche Inkohlung grundverschiedene Oberflächeneigenschaften.
• Die Erfindung erreicht die Beseitigung der Unterschiede von Oberflächeneigenschaften feinkörniger und/oder staubförmiger Stoffe mittels einer Öl-in-Wasser-Emulsion, wobei erfindungsgemäß überraschend gute Resultate erzielt werden, indem diese Emulsion unter Zusatz eines natürlichen oder synthetischen wasserlöslichen Klebers hergestellt und mit den Ausgangsstoffen innig vermischt wird. Unter Berücksichtigung des in vielen Fällen beachtlichen Wassergehalts der Feststoffe soll die Emulsion in der Mischung im allgemeinen aus 1 bis 20 Teilen Öl, 1 bis 20 Teilen Bindemittel und 98 bis 60 Teilen Wasser bestehen. Auch schwer benetzbare pulverförmige Stoffe nehmen die Emulsion in überraschend kurzer Zeit auf, so daß ein einfaches inniges Mischen mit der Emulsion bereits ausreicht, um die gewünschte Veränderung an den Stoffen herbeizuführen.
• Die Erfindung erreicht, daß unliebsame Überraschungen bei der Weiterverarbeitung weitgehend ausgeschlossen werden, da nach der erfindungsgemäßen Behandlung des betreffenden Stoffes nicht nur ein leicht zu handhabendes, sondern auch ein in bezug auf seine Oberflächeneigenschaften homogenisiertes Produkt vorliegt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet für Stäube bis zu einer durchschnittlichen Korngröße von 100 bis 200 [: Es läßt sich aber ohne weiteres auch auf Stoffe anwenden, die ganz oder zum Teil aus gröberen Körnungen bis zu 1 mm oder darüber bestehen.
• Für die Herstellung der Emulsion kommen sämtliche technischen Öle der Siedelage 100 bis 400° C, vorzugsweise 150 bis 300° C, in Frage, also paraffinische gleichermaßen wie naphthenische oder aromatische, flüssige Kohlenwasserstoffe. Die Auswahl der Öle richtet sich nach der gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Verarbeitung des jeweiligen Stoffes. Soll beispielsweise eine Pechbrikettierung angeschlossen werden, so empfielhlt sich die Verwendung besonders pechfreundlicher Öle. In anderen Fällen wird man das Hauptaugenmerk auf die Schwefelarmut der Öle legen, oder man wird besonders schwach rußenden Ölen den Vorzug geben.
• Die Frage des geeigneten wasserlöslichen Klebers ist in erster Linie eine Frage des Preises. Geeignete Kleber sind Sulfitablauge, Stärke, Dextrine, Mastix, Gummiarabikum, Casein, Leim, Tragant, Wasserglas, Tylose oder sonstige natürliche oder synthetische Stoffe, die in wässeriger Lösung klebrige Eigenschaften besitzen.
• Die Stabilität der Emulsion kann, insbesondere falls der Kleber keine befriedigende emulgierende Wirkung besitzt, durch Zugabe der bekannten Emulsionshilfsmittel verbessert werden. Als Emulsionshilfsmittel kommen z. B. Natron- oder Kaliseifen, Fettalkoholsulfonate, Fettalkoholäthylenoxydanlagerungsprodukte, Alkyl oder Alkylnaphthylsulfonate, Äthanolamine, technische Eiweißprodukte u. dgl. in Frage.
• Wie gesagt, nehmen die Feststoffe die Emulsion sehr leicht auf, so daß ihre gesamte Oberfläche außergewöhnlich rasch benetzt oder bei feuchtem Material umbenetzt wird. Es genügt daher ein inniges Vermischen der Emulsion mit dem Feststoff während weniger Minuten, maximal etwa 10 Minuten. Die Mischzeit richtet sich verständlicherweise nach dem zur Verfügung stehenden Mischaggregat. Es genügen jedenfalls die üblichen einfachen Mischer. Gut geeignet sind solche mit Kneteinrichtungen, ferner jede Art von Intensivmischern und Homogenisiermaschinen. Ein leichtes Erwärmen des gesamten Gutes oder nur der Emulsion kann die Durchmischung beschleunigen, ist jedoch keinesfalls erforderlich.
• Die Einarbeitung der Emulsion in den jeweiligen Feststoff kann durch vorausgehende Volumenvergrößerung der Emulsion begünstigt werden. Zu diesem Zweck wird Luft in die Emulsion eingerührt, z. B. unmittelbar bei der Herstellung oder später kurz vor Verwendung der Emulsion. Durch das Einarbeiten von Luft vergrößert sich das Volumen beträchtlich.
• Zur Durchführung des Verfahrens genügt im allgemeinen eine Emulsionszugabe in Höhe von 101/o, d. h. auf 100 Teile des Feststoffes kommen z. B. etwa 0,1 bis 2,0 Teile Öl und 0,1 bis 2,0 Teile Kleber in einer Öl-in-Wasser-Emulsion. Die Emulsion kann aber auch in konzentrierter Form zur Anwendung gelangen, z. B. falls das pulverförmige Gut bereits einen gewissen Wassergehalt besitzt. Die Emulsion kann auch in Form eines Konzentrates bereitgestellt werden, welches kurz vor dem Gebrauch oder während seiner Einarbeitung mit Wasser verdünnt wird.
• Das innige Vermischen des Feststoffes mit der Emulsion hat zur Folge, daß sowohl hydrophobe als auch hydrophile Oberflächen rasch benetzt und eventuell vorhandene Gasmedien von den Stoffoberflächen verdrängt werden. In die Feststoffe eingearbeitetes Wasser wird infolge intensiver Haftung an den Stoffoberflächen außerordentlich dauerhaft eingebunden. Die nach der Erfindung behandelten Produkte müssen daher nicht unverzüglich weiterbehandelt werden, sie können vielmehr ohne Verlust ihrer verbesserten Eigenschaften transportiert und über längere Zeit gelagert werden. Hilfe der Erfindung können auch feinkörnige oder staubförmige Stoffe geschützt werden, die beim Lagern an der Luft durch die atmosphärischen Einflüsse in ihren Eigenschaften nachteilig verändert würden. Auch hier bilden die Emulsionsbestandteile wirksame Schutzfilme auf den Oberflächen der behandelten Stoffe.
• Es ist bereits bekannt, zur Verbesserung der Qualität von Brennstoffbriketts einer aus Pech und Brennstoff hergestellten Mischung eine Öl-in-Wasser-Emulsion zuzusetzen. Das Öl hat dabei die Aufgabe, das Pech anzulösen und damit die Brikettierung zu erleichtern. Eine Beseitigung der Unterschiede der Oberflächeneigenschaften der Brennstoffteilchen wird auf diese Weise jedoch nicht erreicht.
• Es ist weiterhin bekannt, Kohle mit einer Öl-in-Wasser-Emulsion zu vermischen und diese Mischung ohne Pech zu verpressen. Die Bruch- und Standfestigkeit dieser Briketts ist sehr gering, da das in der Emulsion enthaltene Öl keine starke Bindekraft entfalten kann. Darüber hinaus ist bekannt, durch Vermischen von Kohle mit einer Öl-in-Wasser-Emulsion ein Zusammenfrieren der Kohle bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt zu verhindern. Die Beseitigung der Unterschiede der Oberflächeneigenschaften der einzelnen Kohleteilchen ist bei diesem Verfahren völlig unbefriedigend.
• Schließlich ist bekannt, Bitumen als Bindemittel für das Stückigmachen von feinkörnigen oder schlammförmigen Erzen od. dgl. in der Weise zu verwenden, daß ein für die Bildung einer wässerigen Emulsion geeignetes Bitumen in flüssigem, also heißem Zustand in die kalten, feuchten, stückig zu machenden Stoffe eingetragen wird. Soweit das entstehende Gemisch in einer Pralltellermühle homogenisiert wird, soll unter gleichzeitiger Zerkleinerung eine ideale Durchmischung der einzelnen Komponenten herbeigeführt werden. Eine Beseitigung der Unterschiede der Oberflächeneigenschaften der einzelnen Stoffteilchen wird bei dieser Behandlung nicht angestrebt und auch nicht erreicht. Demgegenüber bewirkt das Verfahren nach der Erfindung in der Tat eine Art von Oberflächenhomogenisierung der Teilchen, unter der jedoch etwas gänzlich anderes zu verstehen ist als unter einer Homogenisierung von Stoffen oder Stoffgemischen im üblichen Sinne. Beispiel 1 Eine Koksfeinkohle (Körnung 0 bis 3 mm), die nach Lagern an der Luft einen beträchtlich schlechteren Koks ergeben würde, wird mit 6% einer Emulsion, bestehend aus 15 Teilen Imprägnieröl der Siedelage 195 bis 360°C, 15 Teilen Sulfitablauge (31° Be) und 70 Teilen Wasser 5 Minuten lang vermischt. Nach dieser Behandlung kann die Kohle gelagert werden, ohne daß ihr Verkokungsvermögen gemindert wird. Beispiel 2 Ein Eisenerzstaub aus einer thermischen Erzaufbereitung, mit einem Feinheitsgrad von 95% unter 0,06 mm, der auf Eisenbahnwagen verladen und verschickt werden muß, ist infolge seiner feinstkörnigen Beschaffenheit ohne große Staubverluste nicht zu transportieren. Nach einer Behandlung des Staubes mit 10% einer Emulsion, bestehend aus 2 Teilen Heizöl, 10 Teilen Zuckerrohrmelasse und 88 Teilen Wasser, kann der Erzstaub verladen und transportiert werden.
• Beispiel 3 Ein Gichtstaub mit einem hohen Anteil an feinsten Stäuben soll mit möglichst geringen Mengen eines bitumenfreien Bindemittels unter Zusatz von Zement und Bentonit brikettiert werden. Durch die Behandlung des Gichtstaubes mit 8 % einer Emulsion, bestehend aus 3 Teilen Heizöl, Siedebereich 130 bis 320° C, 10 Teilen Stärkekleister (50% Stärke) und 87 Teilen Wasser, kann der Staub anschließend nach Zumischen von 15% Zement, 1% Bentonit und 1,5% Stärkepulver in Form von Stärkekleister verformt und bei 1000° C geglüht werden. Man erhält Gichtstaubformkörper. Beispiel 4 Ein Eisenpulver mit einer Körnung von 100 o/0 unter 0,075 mm ist mit möglichst geringen Fremdstoffen zu festen gleichmäßigen Preßkörpern zu verformen. Nach gründlicher Untermischung von 5 o/o Emulsion, bestehend aus 10 Teilen Heizöl, Siedebereich 150 bis 340°C, 20 Teilen Zuckerrübenmelasse und 70 Teilen Wasser, kann das Eisenpulver bei Verwendung einer Hochdruckpresse (4000 kg/cm'=) zu Formkörpern verpreßt werden. Die Formkörper sind sehr gleichmäßig in ihren Festigkeiten und in ihrer Dichte.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Beseitigung der Unterschiede von Oberflächeneigenschaften feinkörniger und/ oder staubförmiger Stoffe, insbesondere Brennstoffe, mittels einer Öl-in-Wasser-Emulsion, d a -durch gekennzeichnet, daß diese Emulsion unter Zusatz eines natürlichen oder synthetischen, wasserlöslichen Klebers hergestellt und diese Emulsion mit den Ausgangsstoffen innig vermischt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion aus 1 bis 20 Teilen Öl, 1 bis 20 Teilen Kleber und 98 bis 60 Teilen Wasser besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegesehrift Nr. 1032 547; britische Patentschrift Nr. 446 761; USA.-Patentschriften Nr. 2 283192, 1960 917.