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Aus einer Veröffentlichung in »Glückauf« 87
(1951), S.
248 bis 253, ist bereits ein Verfahren zur Staubbekämpfung im Untertagebetrieb
des Kohlenbergbaus bekannt, nachdem auf die von Kohlenstaub gereinigte Sohle der
Strecke eine etwa 3 bis 4 cm dicke Schicht des bei der Kaligewinnung als
Abfall anfallenden Rückstandsalzes aufgebracht wird, während die Firste und Stöße
zunächst mit einer Schicht des bei der Vermahlung von Steinsalz verbleibenden Pudersalzes
überzogen werden. Zur Erhöhung der Haftfähigkeit des Pudersalzes können diesem noch
geringe Mengen an Calciumhydroxid zugesetzt werden. An Stelle der Pudersalzschicht
oder unter dieser kann die Oberfläche des Streckenausbaus nach dem in der deutschen
Patentschrift 947 602 beschriebenen Verfahren auch mit Sulfitablange bestrichen
werden. Auf die so vorbereitete Oberfläche des Streckenausbaus wird dann eine Schicht
aus gröberem Rück& standsalz aufgebracht, dem ebenfalls noch Caleiumhydroxid
oder Magnesiumchlorid zur Erhöhung der Haftfestigkeit zugesetzt sein können. Wie
aus der deutschen Patentschrift 943 701 hervorgeht, können die Salze jedoch
nur in feuchtem Zustand aufgebracht werden, da sie sonst keine ausreichende Haftfähigkeit
besitzen. Es bildet sich so an den Firsten und Stößen eine Salzschicht, die fähig
ist, den sich absetzenden Kohlenstaub flugunfähig zu binden, wenn die Salzschicht
periodisch befeuchtet wird. Durch die Befeuchtung bildet sich auf der Oberfläche
der Kristalle des Rückstandsalzes eine gesättigte Natriumchloridlösung, die den
abgelagerten oder sich ablagemden Kohlenstaub durchfeuchtet. In einem Wetterstrom
mit einer nicht zu hohen relativen Feuchte verdunstet das Wasser aus dieser Lösung
wieder. Die sich hierbei ausscheidenden Rekristallisate umschließen den Kohlenstaub
und machen ihn flugunfähig. In Gruben mit hoher relativer Luftfeuchtigkeit ist dieses
Verfahren unbrauchbar, da die Rekristallisationsvorgänge dann nicht ablaufen können.
Bei der Entwicklung dieses Verfahrens zur Bindung von Staub im Kohlenbergbau wurden
außer Natriumchlorid auch Magnesiumsulfat, Magnesiumchlorid, Kaliumnitrat und Calciumchlorid
in reiner Form wie auch in Mischungen untersucht. Jedoch wurde damals das Natriumchlorid
als das Salz erkannt und bezeichnet, das für die großtechnische Durchführung des
vorstehend erwähnten bekannten Verfahrens am besten geeignet war. Das bekannte Verfahren
hat jedoch die Nachteile, daß die Salzschicht periodisch mit Wasser zu durchfeuchten
ist und daß es nur unterhalb einer bestimmten relativen Feuchte anwendbar ist.
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Diese Nachteile werden bei einem neuerdings vorgeschlagenen Verfahren
(deutsche Auslegeschrift 1243 129) dadurch vermieden, daß die Oberfläche
des Streckenausbaus nur mit einer Schicht eines pulverisierten hygroskopischen Salzes,
wie Magnesium-oder Calciumehlorid oder deren Gemische, überzogen wird, dessen Anteile
an Teilchen mit einem Durchmesser von unter 1 mm mehr als 80 Gewichtsprozent
und mit einem Durchmesser von unter 0,3 mm mehr als 60 Gewichtsprozent
betragen. Diese Salze haften gut an den Firsten und Stößen der Strecke und bilden
durch Aufnahme von Wasser aus der umgebenden Luft eine Lösung, die den auf den Firsten
und Stößen abgelagerten Kohlenstaub schnell und nachhaltig durchfeuchtet. Die Durchfeuchtung
des Kohlenstaubs kann noch verbessert werden, wenn den hygroskopischen Salzen Netzmittel
zugesetzt sind. Es bildet sich auf diese Weise aus dem hygroskopischen Salz, der
Luftfeuchtigkeit und dem bereits abgelagerten Kohlenstaub (Betriebsstaub) eine pastenförmige
Schicht, die weiteren anfliegenden Staub flugunfähig zu binden vermag. Das Staubbindevermögen
dieser Schicht ist abhängig von der Flüssigkeitsmenge, die darin gehalten werden
kann. Je stärker die Staubablagerung, desto mehr Flüssigkeitsreserve steht für die
Staubbindung zur Verfügung, weil die sich hierbei ausbildenden Schichten größere
Menaen an hygroskopischen Salzen aufnehmen können. Ist keine oder nur geringe Staubablagerung
vorhanden, kann demgemäß auch nur wenig hygroskopische Substanz aufgetragen werden.
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Es wurde deshalb nach Möglichkeiten gesucht, auch an den Stellen des
Streckenausbaus mit geringerer Staubablagerung eine größere Menge an trokkenen hygroskopischen
Salzen mit einer Behandlung aufzubringen und eine längere Wirksamkeit dieser aufgebrachten
Salze zu erzielen.
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Es wurde ein Verfahren zum Binden von Staub im Kohlenbergbau, insbesondere
auf Firsten und Stößen, durch Überziehen der Oberfläche des Strekkenausbaus mit
trockenen hygroskopischen Salzen, wie Caleiumchlorid, Magnesiumchlorid bzw. deren
Gemischen, mit oder ohne Netzmittelzusatz gefunden. Danach wird vor dem Aufbringen
der trockenen hy-
groskopischen Salze auf die Oberfläche des Streckenausbaus
eine Schicht aus einem feinteiligen inerten Material, wie Gesteinstaub, getrocknetem
oder gemahlenem Ton bzw. Tonmineralien, natürlichem bzw. synthetischem Calciumsulfat
oder Calciumcarbonat, Kesselasche, Industriestaub mit geringem Kieselsäuregehalt
oder deren Gemischen, aufgebracht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren soll insbesondere dazu dienen, die
Staubbindefähigkeit von Streckenabschnitten zu erhöhen, auf deren Oberfläche sich
praktisch noch kein oder nur wenig Staub abgelagert hat. Durch das vorherige Auftragen
inerter Substanzen ist es möglich, mehr hygroskopisches Salz aufzutragen und dadurch
die Wirkungsdauer der Staubbindung in einer so behandelten Strecke wesentlich zu
erhöhen.
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Erfindungsgemäß wird demnach die Oberfläche des Streckenausbaus mit
einer Schicht aus einem inerten Material überzogen. Wie bereits erwähnt, sind hierfür
besonders geeignet Gesteinstaub, getrockneter und gemahlener Ton bzw. Tonmineralien,
natürliches bzw. synthetisches Calciumsulfat oder Calciumcarbonat, Kesselasche,
Industriestaub mit geringem Kieselsäuregehalt oder Gemische dieser Materialien.
Diese inerten Materialien werden vorteilhaft mit einer Korngröße eingesetzt, die
feiner ist als 0,2 mm. Das Aufbringen dieser feinteiligen Inertmaterialien erfolgt
am besten mit Druckluft, wobei pro Quadratmeter Oberfläche 0,5 bis 4,0
kg an Inertmaterial angewendet werden.
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Auf diese Schicht aus Inertmaterial wird anschließend eine Schicht
aus trockenen hygroskopischen Salzen aufgebracht. Als besonders geeignet haben sich
hierbei hygroskopische Salze, wie beispielsweise Calciumchlorid, Mag
,nesiumehlorid
bzw. deren Gemische, erwiesen, denen zum Zweck der besseren Benetzung des sich absetzenden
Kohlenstaubs ein nichtionogenes Netzmittel in Mengen von 0,5 bis
10,0 Gewichtsprozent zugesetzt werden kann. Der Anteil dieser hygroskopischen
Salze an Teilchen mit
einem Durchmesser von unter 1
mm soll vorteilhaft mehr als 80 Gewichtsprozent, der Anteil an Teilchen
mit einem Durchmesser von unter 0,3 mm mehr als 60 Gewichtsprozent
betragen. Die Menge der vorzugsweise mit Druckluft verblasenen hygroskopischen Salze
kann pro Quadratmeter Oberfläche bei etwa 0,1 bis 3,0 kg liegen.
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Von den erfindungsgemäß hergestellten Staubbindeschichten sind diejenigen
besonders wirksam, in denendasGewichtsverhältnisvonhygroskopischem Salz zu Inertmaterial
zwischen 1: 1 bis 1: 5 liegt.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden insbesondere an Oberflächen
des Streckenausbaus, an denen sich noch kein oder nur wenig Kohlenstaub (Betriebsstaub)
abgesetzt hat, festhaftende Schichten eines Staubbindemittels gebildet, das anfliegenden
Kohlenstaub flugunfähig zubinden vermag. Insbesondere auf den Flächen des Streckenausbaus,
auf denen sich kein Kohlenstaub befindet, binden die erfindungsgemäß hergestellten
Staubbindeschichten erheblich größere Mengen an Kohlenstaub als entsprechende Schichten,
die nur durch Aufstäuben von feinteiligen, trockenen hygroskopischen Salzen gebildet
werden. Mit der erfindungsgemäßen Arbeitsweise wird es auch möglich, nunmehr auch
die Oberflächen des Streckenausbaus wirkungsvoll zur Bindung von Kohlenstaub auszunutzen,
an denen eine Bindung des Kohlenstaubs mit feinteiligen hygroskopischen Salzen allein
nur sehr schwer möglich ist.
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Die Wirksamkeit der erfindungsgemäß hergestellten Staubbindeschichten
ist auf folgende Weise geprüft worden: Dazu wird eine im Winkel von 30' zur
Horizontalen aufgestellte, aufgerauhte Glasplatte der Größe 20 X 8 cm verwendet.
Die Platte wird so aufgestellt, daß ihre untere Schmalseite auf einem Glasstab ruht,
der sich seinerseits in einer Petrischale befindet. In dieser Schale wird die etwa
ablaufende Lösung gesammelt und durch deren Analyse die Menge des abgelaufenen hygroskopischen
Salzes ermittelt. Die Platten werden bei Zimmertemperatur in einem Klimakasten bei
70% relativer Luftfeuchte gehalten.
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Als hygroskopisches Salz wird ein Handelsprodukt eingesetzt, das etwa
80 Gewichtsprozent Calciumchlorid und etwa 3 Gewichtsprozent nichtionogene
Netzmittel enthält. Dieses Produkt hat folgende Korngrößenverteilung:
0,5 bis 1,0 mm 3 Gewichtsprozent, 0,3 bis
0,5 mm 5 Gewichtsprozent, 0,2 bis 0,3 mm 22 Gewichtsprozent,
0,1 bis 0,2 mm 36 Gewichtsprozent, < 0,1 mm 34 Gewichtsprozent.
Als Kohlenstaub wird der von der bergwerkschaftlichen Versuchsstrecke in Dortmund-Derne
für Versuchszwecke hergestellte Normalstaub (feingemahlene Steinkohle) verwendet.
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Zur Verteilung der Materialien auf den Glasplatten wird ein Sieb mit
einer lichten Maschenweite von 0,4 mm und einem Durchmesser von 30 mm verwendet.
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Beispiel a) Nullversuch Nach gleichmäßigem Aufbringen hygroskopischen
Salzes auf die Glasplatte wird die Platte 5 Stunden bei einer relativen Luftfeuchtigkeit
von 70% belassen. Nach dieser Zeit ist das aufgebrachte pulver-. förmige Caleiumchlorid
zerflossen, wobei nur unbedeutende Mengen der gebildeten Lösung in die Petrischale
abgelaufen sind. Dann werden auf die Glasplatte 150 g/m2 Kohlenstaub aufgegeben.
Nach 24 Stunden sind von diesem Kohlenstaub 49,5 g7M2 flugunfähig gebunden. An der
Glasplatte sind in der gleichen Zeit 98,5 Gewichtsprozent des aufgebrachten
hygroskopischen Salzes als Lösung abgelaufen. Die verbleibende Menge an gelöstem
hygroskopischem Salz stellt einen Optimalwert dar, d. h., mehr hygroskopisches
Salz bleibt nach einmaligem Aufbringen auf der Platte nicht haften. b) Erfindungsgemäßes
Verfahren Auf die schräggestellte Glasplatte wird eine 3 mm starke Schicht
aus Gesteinstaub (3300 g/m2; Korngröße feiner als 0,2 mm) gleichmäßig aufgebracht.
Auf diese Schicht werden 450 g/m2 eines 3 0/0 Netzmittel enthaltenden Calciumchloridpulvers
gleichmäßig verteilt und die Glasplatte bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von
70% gelagert. Sobald das Calciumehlorid in Lösung gegangen ist, werden täglich
150 g/m2 Staub in der vorstehend angegebenen Weise aufgebracht. Insgesamt
werden 1400 g/m2 an Kohlenstaub gebunden.
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Die vorstehenden Beispiele zeigen, daß auf Oberflächen, die mit Inertsubstanz
vorbehandelt und anschließend mit, gegebenenfalls netzmittelhaltigen, hygroskopischen
Salzen nachbehandelt werden, wesentlich mehr Kohlenstaub pro Quadratmeter gebunden
wird, als auf Flächen, die von Kohlenstaub frei sind und nicht mit Inertsubstanz
vorbehandelt worden sind.
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Hat sich erst einmal eine Pastenschicht aus Staub und hygroskopischen
Substanzen gebildet, kann eine weitere Behandlung dieser Flächen in üblicher Weise
allein mit feinvermahlenen, gegebenenfalls netzmittelhaltigen, hygroskopischen Salzen
auch ohne Inertsubstanzvorbehandlung vorgenommen werden.