DE1796124C3

DE1796124C3 - Verfahren zur Herstellung von Preßkörpern aus Kohle

Info

Publication number: DE1796124C3
Application number: DE19681796124
Authority: DE
Inventors: Georg Prof. Dr. Koelling; Carl Prof. Dr. 5100 Aachen Kroeger; Ingo Dr. Romey
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1968-09-05
Filing date: 1968-09-05
Publication date: 1975-07-03
Also published as: GB1256575A; DE1796124A1; DE1796124B2; FR2017434A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Von Preßkörpern, wie Platten, Stangen, Profilen oder Rohren, aus Steinkohle unter Zusatz von Modifikationsmitteln und Formung der Mischung bei erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck.

Die Möglichkeit, Kohlen wie Kunststoffmassen zu Preßkörpern zu verarbeiten, ist bereits von F. File h e r, O. H ο r η und H.Küster in der Zeitlchrift »Brennstoffchemie«, 15 (1934), S. 327, an Braunkohlen aufgezeigt worden. Dabei zeigte sich, daß die Bindekraft reiner Kohlen zu gering ist, um zu brauchbaren Preßkörpern zu gelangen. Auch der natürliche »Wachs-Harz-Gehalt« von Steinkohlen (vgl. C, Kroger, »Brennstoffchemie« 44, (1963), S. 347, feicht nicht aus, um durch Verpressen bei erhöhter Temperatur zu Körpern ausreichender Festigkeit hauptlächlich hinsichtlich der Zug- und Biegefestigkeit zu gelangen. So betragen z. B. die mit einer Flözkohle Zollverein mit 32% flüchtigen Bestandteilen erreichten höchsten Druckfestigkeiten 600 bis 800kp/cm², die Biegefestigkeiten sind dagegen äußerst gering.

Es ist daher bekannt, Preßkörper aus kohleartigen Brennstoffen unter Zusatz eines Bindemittels herzustellen. Hierbei läßt man zunächst Phenole und/oder andere organische Basen auf die Brennstoffe einwirken, worauf die Massen in Gegenwart von Kautschuk, etwa 3 bis 5 % der Masse, heiß verpreßt werden (deutsche Patentschrift 618 182).

Es ist weiter bekannt, bei der Herstellung eines stückigen Kohlebriketts für Feuerungs-, Vergasungsoder Verkokungszwecke ais Bindemittel ein oder mehrere feste Polymere und/oder Copolymere olefinischer Kohlenwasserstoffe in einer Menge von maximal 4% des Brennstoff gemisches zuzumischen (deutsche Auslegeschrift 1179 181). Die bei diesen Verfahren zugesetzten geringen Mengen des Bindemittels bewirken bei den Preßlingen nur einen schwachen Verkittungseffekt der Kohlepartikeln.

ίο Es ist ferner bekannt, eine Mischung aus 55 % Steinkohle, 30% Ruß und 15% eines Polymeren, wie z. B. Polyäthylen, unter Druck und erhöhter Temperatur zu Formkörpern oder Folien zu verarbeiten. Der zugesetzte Ruß ist aber nicht mit der Steinkohle in seiner Füllstoffeigenschaft gleichzusetzen, da Ruß bekanntlich ein aktiver Füllstoff ist, der zur Vernetzung und Verstärkung des Polyäthylens in der vulkanisierbaren Polyäthyienmischung beiträgt. Außerdem ist die Verarbeitung von Ruß wegen seiner voluminösen Be-

ao schaffenheit schwierig. Beim bekannten Verfahren dient der Kohlezusatz lediglich zur Streckung des Rußzusatzes, d. h. also als Rußersatz. Die Vulkanisation erfolgt überdies bei niedrigerer Temperatur und niedrigerem Druck als bei der Herstellung von Preß-

s5 körpern aus Steinkohle und damit unterhalb des Zersetzungsbereichs des Polymeren (französische Patentschrift 1 263 238).

Außerdem ist es bekannt, Kohle als inaktiven Füllstoff für Kautschuk oder auch Polyäthylen zu verwenden. Auch bei diesem bekannten Verfahren liegt eine vulkanisierbare Mischung vor, die zur Herstellung von Gummierzeugnissen dient. Außerdem liegt hierbei der Kautschuk- bzw. Polymerenanteil über 39% der Mischung (Rubber Age, Vol. 93 (1963), Nr. 2, S. 255 bis 264).

Es ist ferner bekannt, bei der Herstellung eines rauchlos verbrennenden Briketts, bei dem der Heizwert durch den Bindemittelanteil nicht herabgesetzt werden soll, an Stelle von Pech etwa 2,5 bis 5% einer wäßrigen Zubereitung von Polyestern als Bindemittel für feinveiteilte Kohle zu verwenden. Außerdem werden die Briketts bei Raumtemperatur gepreßt (deutsche Auslegeschrift 1 268 103).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Preßkörper aus Steinkohle von hoher Festigkeit zu erzeugen und dabei mit verhältnismäßig niedrigen Preßtempe·· raturen auszukommen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Modifikationsmittel der Steinkohle PoIyäthylen, Polypropylen einschließlich Kautschuk oder Caprolactam einschließlich 6,6-Polyamid und PoIycaprolactam(6-Polyamid) oder mehrfunktionelle Alkohole und Aldehyde, mehrwertige aromatische Oxyverbindungen und Chinone, aliphatische und aromatische Amine, Diene oder Heterocyclen in einer Menge von 10 bis 15 Gewichtsprozent der Steinkohle zugemischt werden und die Mischung bei Temperaturen zwischen 200 und 35O⁰C geformt wird.

Als Modifikationsmittel kommen Stoffe in Frage, die einen gewissen Weichmachereffekt auf den Wachs-Harz-Komplex der Kohlen bewirken und/oder die eine gewisse Verbindung zwischen den Molekülen der Kohle gegebenenfalls unter Auskondensation ihrer funktioneilen Gruppen bewirken, wobei die Auskondensation durch gleichzeitige Zugabe von Kondensationsmitteln begünstigt werden kann.

Im einzelnen kommen als Zusätze beispielsweise die folgenden Stoffe in Frage:

Octandiol, Octylaldehyd, Caprylaldehyd, Glyce-

rinaldehyd, Bishydroxymethylcyclohexan, Penta-

erytrit, Glukose und sonstige Zuckerarten;

1,5-, 2,3-, 2,7-Dihydroxynaphthalin, Resorcin,

Hydrochinon, Pyrogallol, 1,2-Dihydroxyanthra-

chinon (Alizarin);

Hexamethylentetramin, 4,4-DiaminodiphenyIme-

than;

1,5-Hexadien, 1,7-Octadien

oder Chinaldin, Acridin, Acridon, Pyridinaldehyd und 3-Hydroxypyridin.

An Stelle dieser Stoffe können auch chemische »naloge Stoffe mit entsprechenden physikalischen Stoffkonstanten treten.

Mit der eingangs erwähnten Kohle Zollverein wurden z. B. durch Zugabe von 10% Alizarin oder Resorcin und 10% Hydrochinon, Acridin oder 3-Hydroxypyridin wesentlich erhöhte Druckfestigkeiten erzielt, wie die folgende Tabelle 1 zeigt:

Tabelle 1

Zuschlag	Preßtemperatur	Druckfestigkeit	²)
	(⁰C)	(kp/cm
Reine Kohle			800
Zollverein	380 bis 420	600 bis
+10% Alizarin,			1100
Resorcin u. ä. ...	330 bis 350	1000 bis
+10% Hydro
chinon, Acridin,			950
3-Hydroxypyridin	230 bis 250	900 bis

bis auf einen Restgehalt von etwa 3 bis 6 % wieder abgedampft wird. Durch diese Maßnahme wird bei verhältnismäßig niedrigen Preßtemperaturen bereits eine überraschend hohe Druckfestigkeit erreicht. Die folgende Tabelle 2 zeigt Ergebnisse mit Preßmassen, die mit Pyridin angemischt waren, woraufhin das Pyridin bis auf etwa 4% wieder abgedampft worden war:

Tabelle 2

Eine besonders günstige Wirkung kann dadurch erzielt werden, daß die erfindungsgemäßen Preßmassen mit Pyridin versetzt werden und das Anmachpyridin Zuschlag zu
Kohle Zollverein

+10% Dihydroxy-

naphthalin

+10% Dihydroxynaphthalin

+ 10 X Polycaprolactam

Preßtemperatur
(⁰C)

220 bis 250
200

Druckfestigkeit

(kp/cm')

~800
-900

Durch Zugabe von Kondensationsmitteln wie P₂O₀, CaO u. dgl. kann man die Reaktion zwischen den funktionellen Gruppen beschleunigen. Andererseits bewirkt eine Beschleunigung der Kondensationsreaktion eine stärkere Gasentwicklung während des Preßvorgangs. Es empfiehlt sich daher, während des Preßvorgangs kurzzeitig zu entspannen und dadurch ein ungehindertes Entweichen der frei gewordenen Gase zu ermöglichen.

Die Zugabe von Kondensationsbeschleunigern führt zu einer gewissen weiteren Steigerung der Druckfestigkeit der Formkörper, so daß den Preßmassen ohne Nachteil für eine ausreichende Festigkeit oxydierend wirkende oder neutrale Streckungsmittel wie Calciumoxid, Kaolin oder Ton in gewissen Mengen zugesetzt werden können.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Preßkörpern, wie Platten, Stangen, Profilen oder Rohren, aus Steinkohle unter Zusatz von Modifikationsmitteln und Formung der Mischung bei erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck, dadurch gekennzeichnet, daß als Modifikationsmittel der Steinkohle Polyäthylen, Polypropylen einschließlich Kautschuk oder Caprolactam einschließlich 6,6-Polyamid und Polycaprolactam-(6-Polyamid) oder mehrfunktionelle Alkohole und Aldehyde, mehrwertige aromatische Oxyverbindungen und Chinone, aliphatische und aromatische Amine, Diene oder Heterocyclen in einer Menge von 10 bis 15 Gewichtsprozent der Steinkohle zugemischt werden und die Mischung bei Temperaturen zwischen 200 und 350° C geformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steinkohle 10 Gewichtsprozent Polycaprolactam und 10 Gewichtsprozent Dihydroxynaphthalin zugemischt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung vor dem Verpressen mit Pyridin behandelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung zusätzlich neutrale Streckungsmittel zugesetzt werden.