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Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus feinkörnigen Stoffen,
insbesondere Brennstoffen Es ist bekannt, die bei der Zellstoffgewinnung anfallenden
verschiedenartigen Sulfitablaugen als Bindemittel für die Herstellung von Formkörpern
zu benutzen. Dabei werden die rohen Preßlinge entweder während des Preßvorganges
oder danach auf 200 bis 400° C erhitzt, mit dem Ziel, sie wasserfest zu machen.
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Die Festigkeit dieser Formkörper ist unbefriedigend, weshalb sich
die Sulfitablaugebrikettierung z. B. in der Kohlebrikettierung nicht durchgesetzt
hat. Die geringe Festigkeit der rohen Preßlinge hat insbesondere den Nachteil, daß
sie den Härteprozeß nicht überstehen. Verkaufsfähige ansehnliche Erzeugnisse konnten
daher auf diesem Wege bisher nicht hergestellt.werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren behebt diese die Herstellung von Formkörpern
belastenden Nachteile und gelangt zu Formkörpern, die eine erhöhte und nach der
Härtung sogar eine hervorragende Bruchfestigkeit besitzen. Zufolge ihrer beträchtlichen
Anfangsfestigkeit läßt sich die nachfolgende Härtung nunmehr technisch einwandfrei
durchführen. Die Formkörper sind sehr ansehnlich und besitzen, selbst wenn sie aus
nichtbackenden Brennstoffen erzeugt sind, eine hervorragende Feuerstandsfestigkeit.
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Erfindungsgemäß wird dieses Ziel bei der Herstellung von Formkörpern
mittels Sulfitablauge bei erhöhter Temperatur dadurch erreicht, daß Sulfitablauge
auf die auf eine der Lauge zuträgliche Temperatur von unter etwa 100° C erhitzten
Feststoffe aufgebracht und auf dem Wege zur Presse unter innigem Mischen mit dem
Feststoff bis zur Bildung gleichmäßiger Bindemittelschichten höchster Klebekraft
eingedickt wird.
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Die Erfindung beruht auf mehreren zum Teil völlig neuartigen Erkenntnissen:
Sulfitablauge hat nur in ganz bestimmten Konzentrationsbereichen eine ausreichende
Bindekraft. Bei zu starker Verdünnung ist sie unwirksam, bei nicht richtig durchgeführter,
insbesondere zu starker Abtrocknung vor dem Verpressen verliert sie die Klebekraft.
Wenn man das Verfahren also nicht richtig lenkt, können sich die Eigenschaften der
Lauge im Prozeß sehr nachteilig verändern.
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Wird z. B. eine rohe Mischung Kohle und Sulfitablauge einfach erhitzt,
so bleibt die Sulfitablauge an den Benetzungsstellen mit dem Feststoff zu wässerig,
während sie an den von den Feststoffteilchen abgekehrten Oberflächen bereits durch
zu starke Wasserabgabe verhärtet. Eine Verformung derartig vorbehandelter Teilchen
gelingt nur mangelhaft. Auch jede Überhitzung an heißen Flächen führt zu einer schädlichen
Verhärtung der Laugefilme, zu Ankrustungen und Entmischungen. Die Laugen sind also
sehr empfindlich und müssen sorgsam und planmäßig im Prozeß gehandhabt werden.
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Ein Fehler bekannter Verfahren ist die mangelhafte Verteilung der
Sulfitablauge auf den Oberflächen der Feststoffteilchen und der damit verbundene
höhere Bindemittelverbrauch. Man kann eben nur dann mit wirtschaftlich tragbaren
Mengen an Sulfitablauge optimale Klebekraft erreichen, wenn man die Sulfitablauge
weitgehend ideal auf die Oberflächen als Dünnfilm aufbringt.
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Man hat zwar bereits die Sulfitablauge auf ein auf etwa 140° C erhitztes
Brikettierungsgut aufgebracht, durch diese hohe Temperatur aber zwangläufig das
Bindemittel zumindest in seiner Wirkung stark geschädigt ünd seine Bindekraft oft
weitgehend zerstört. Es ist eben nicht möglich, die Lauge bei derartig hohen Temperaturen
gleichmäßig einzudicken. Die Laugen trocknen dabei an den Oberflächen zu rasch
ab und schließen in einer nicht mehr klebenden Haut nicht oder nur wenig
eingedickte Lauge mit zu geringer Klebekraft ein.
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Erfindungsgemäß wird die Klebekraft der Lauge optimal erreicht und
ausgenutzt, wenn man die zu verformenden Stoffe auf eine die Lauge noch nicht schädigende
Temperatur von z. B. etwa 60 bis 95° C, allenfalls sogar etwas über 100° C erhitzt,
während höhere Temperaturen von z. B. 140° C zu einer spontanen Verhornung der Laugen
an den zu heißen Oberflächen der Feststoffe führen, wodurch die Klebekraft der Laugen
sehr stark beeinträchtigt und sogar teilweise zerstört wird.
Die
Lauge wird bei der praktischen Durchführung des Verfahrens am besten erwärmt zugegeben,
weil sie sich dadurch in weniger viskosem, d. h. gut verteilbarem Zustand befindet.
Nach Zufügung der Lauge wird in geeigneten. praktisch geschlossenen Mischern intensiv
gemischt, um die Lauge homogen auf der Oberfläche zu verteilen. Hierbei beginnt
an den Grenzflächen. Feststoi@Bindemittel die Eindickung des Bindemittels, während
sich die darüberbefindliche Lauge auf Grund ihrer kleineren Viskosität weiterhin
gut verteilen läßt. Nach dieser Dünnschichtverteiiung erfolgt der dosierte Abzug
des überschüssigen Wassers, indem aus den Mischern und/oder Transportaggregaten
der Schwaden dosiert abgesaugt wird. Die Sulfitablauge wird trotz der verteilten
Dünnschichten. durch diese Maßnahme nirgendwo ilbßrtrocknet. Es .ist somit überall
Sulfitablauge mit Bindekraft anwesend, wo sie erforderlich ist, obwohl die Dosierung
der Lauge in sparsamster Weise erfolgt. Man erhält eine rieselfähige mit hoher Bindekraft
ausgestattete Masse, die sich vorzüglich verformen -läßt. Ber optimale Gesamtwassergehalt
dieser Masse hängt von..der Natur und der Körnung der zu brikettierenden Rohstoffe
ab und liegt im allgemeinen zwischen 1 und 12, vorzugsweise 3 und 6 ®/o, während
er zu Beginn des Mischprozesses:- je nach Art des Ausgangsmaterials bis zu
200I0 und darüber betragen kann.
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Dem Faahmane ist-..die besonderei-Wirkung der erfindungsgemäßen. Verteilung
und Eindickung der Lauge ohne' weiteres klar. Beim Erhitzen eines mit 3ulfitablauge
versetzten kalten -Brikettiergemisches härten die Sulfitablaugeotxrflächen ab und
verlieren damit ihre Bindekraft; gleichzeitig bleibt die Lauge urfiter dieser festen
Haut im Kontakt mit dem Mineral # zu. wässerig. Sei verliert bei den bekannten Verfahren
rnit kalter Vermischung die- Lauge beim Erhitzen einen Großteil ihrer Bindekraft
und erreicht im Kontakt mit dem Mineral nicht die erforderliche Klebekraft. Wird
jedoch die Konzentrierung der Lauge erfindungsgemäß aus dem heißen Brücettiergut
heraus bewirkt, so entsteht im Kontakt mit dem Feststoff die maximale Bindekraft.
Die so erzeugten' Fclrmkörper haben nunmehr eine ungewöhnlich hohe Anfangsfestigkeit,
so daß sie sofort transportfähig sind und @ ohne Schaden einer thermischen Nachbehandlung
ausgesetzt werden können. Wegen der idealen Verteilung der klebefreudigen Laugenilme
im Brikett lassen sich die Preßlinge erstmalig vollkommen in diesem thermischen
Prozeß 'durch Überführung der Lignosulfonate in die wasserunlösliche Form härten,
da keine wasserlöslichen Zonen oder Stellen zwischen den Feststoffteilchen verbleiben.
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Man erhält durch die thermische Nachbehandlung auch eine wesentlich
größere Festigkeitssteigerung der Formkörper als bisher. Dies ist verständlich,
weil die verfestigten Dünnschichten im Gegensatz zu - verfestigten Tropfen oder
Dickschichten keine Schwächestellen zwischen den Berührungspunkten aufweisen.
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Ein überraschender Effekt, in der Wirkung völlig neu und von großem
wirtschaftlichem Wert, ist die bei der Erfindung erreichte Feuerstandsfestigkeit
bei Brennstoffbriketts. Während man bisher bei der Brikettieruag nichtbackender
Stoffe (Magerkohle, Anthrazit) mit Sulfitablauge ohne-Zugabe von Pech, Bitumen oder
backender Kohle keine Feuerstandsfestigkeit der Briketts erreichte, und auch Zusätze,
z. B. von Melasse, Zement, Gips, Kalk, Tonerdehydrate, Tone, Alaun und Salze, bei
der Brikettie-#rung . mit wasserlöslichen Bindemitteln nicht zum Ziele führten,
besitzen nach der Erfindung erzeugte Briketts ohne derartige Zusätze bereits Feuerstandsfestigkeit.
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Durch den Einsatz einer aschearmen Sulfitablauge, vorzugsweise einer
Ammoniumsulfitablauge, die keine oder nur noch wenig anorganische Bestandteile enthält,
läßt sich diese Feuerstandsfestigkeit noch wesentlich steigern. Damit gelingt es,
durch diese Erfindung erstmalig, nichtbackende raucharme Brennstoffe bei verhältnismäßig
sehr niedrigen Umwandlungstemperaturen, bei kurzen Behandlungszeiten, ohne Zusatz
von Backfähigkeitsbringern, in raucharme, wasserbeständige Hausbrandbriketts hoher
Festigkeit und bester Ansehnlichkeit herzustellen.
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Man kann die Sulfitablauge dem Feststoff auch in Form einer Emulsion
zusetzen. Zu diesem Zweck werden z. B. 0,1 bis 1,0% eines Öles in der Lauge emulgiert.
Durch diese Maßnahme wird nicht nur die Verteilbarkeit der Lauge verbessert, sondern
auch die angestrebte Wasserabgabe im Prozeß begünstigt. Außerdem wird durch diese
Maßnahme die Anfangsfestigkeit der Preßlinge weiter erhöht. Beispiel 1 Anthrazitfeinkohle
3 bis O mm, die bekanntlich nichtbackend ist, wurde auf 75° C erhitzt und daraufhin
mit 8% einer 50%igen Ammoniumfichtenlauge in einem geschlossenen Intensivmischer
gründlich gemischt und aus diesem über eine geschlossene, mit einer regelbaren Dampfabsaugung
versehenen Transportschnecke einer Doppelwalzenpresse zugeführt. Die Misch- und
Transportzeit sowie die Dampfabsaugung wurden so eingestellt, daß das Brikettiergut
vor der Presse einen Wassergehalt von etwa 2,5% aufwies. Die erhaltenen rohen Briketts
besaßen eine Bruchfestigkeit von 55 kg. Sie wurden -durch Erwärmung auf 250° C im
Sandbettofen völlig wasserbeständig, verbrannten nahezu rauchlos und zeichneten
sich durch eine hohe Feuerstandsfestigkeit aus. Die Festigkeit der gehärteten Briketts
betrug 105 kg.
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Beispiel 2 70°C heißen Braunkohlenkoksgrus, 3 bis O mm, mischte man
mit 12% einer 55%igen Ammonbuchenlauge in einem Intensivmischer. In die Lauge wurde
durch Emulgierung 0,3% Teeröl eingearbeitet. Durch allmähliche Absaugung der Dampfschwaden
ergab sich ein rieselfähiges Gut mit etwa 6% H,0.' Durch Verpressen auf einer Doppelwalzenpresse
wurden Briketts mit der für Koksgrusbriketts sehr hohen Anfangsfestigkeit von 45
kg erhalten. Die Briketts waren nach dem Erhitzen auf 220° C im Bandtrockner völlig
wasserfest und stellten bei der Verbrennung einen raucharmen, feuerstandsfesten
Brennstoff dar, der eine Festigkeit von 85 kg hatte.