DE1929064B2

DE1929064B2 - Verfahren zur Herstellung eines pastenförmigen Mittels zur Staubbindung im Kohlenbergbau

Info

Publication number: DE1929064B2
Application number: DE1929064A
Authority: DE
Inventors: Hanspeter Dr.-Chem. 5000 Koeln Dust; Hans 5810 Witten Lewer; Martin 5070 Bergisch Gladbach Thoennes
Original assignee: Chemische Fabrik Kalk GmbH
Current assignee: Chemische Fabrik Kalk GmbH
Priority date: 1969-06-09
Filing date: 1969-06-09
Publication date: 1975-07-31
Also published as: DE1929064A1

Description

3 4

geschwindigkeit des Rührorgans von 3 bis 8 m/sec durch die geringere Menge an Trägerstoff eine ge-

im Verlauf von 20 bis 40 Minuten zu einer dicken ringere Menge an hygroskopischer Salzlösung und an

Paste verrührt wird. Netzmittel kapillar festgelegt wird.

Bisher wurde stets angenommen, daß durch eine Die in diesem ersten Rührgefäß erzeugte Paste ist

zu starke mechanische Beanspruchung der Paste 5 zunächst noch dünnflüssig. Durch einen Überlauf

beim Rühren, insbesondere durch Umdrehungs- tritt sie kontinuierlich in ein zweites Rührgefäß über,

zahlen des Rührers von über !000 U/min, die Paste wo sie unter Zusatz eines Netzmittels, vorzugsweise

»totgerührt«, d. h. die Gelstruktur des Trägerstoffs eines nichtionogenen Netzmittels, mit Hilfe einer cin-

so gründlich und irreversibel zerstört würde, daß der fachen und niedertourigen Rührvorrichtung mit einer

Trägeretoff seine Funktionen als Haft- und Stütz- io Umdrehungszahl von unter !00 U/min und einer

mittel nicht mehr ausüben könnte. Es ist nunmehr Umfangsgeschwindigkeit von 3 bis 8 m/sec zu einer

festgestellt worden, daß für die Konsistenz der Paste dicken Paste verrührt wird. Als Rührvorrichtungen

überraschenderweise nicht die Umdrehungszahl des für das zweite Rührgefäß haben sich Blatt- oder

Rührers maßgeblich ist, sondern die auf diese Um- Propellerrührer besonders bewährt. Die Rührzeit

drehungszahl bezogene Umfangsgeschwindigkeit des is beträgt hierfür 20 bis 40 Minuten, vorzugsweise

Rührers. Beim Einsatz einer starke Scherwirkungen 30 Minuten.

ausübenden Rührvorrichtung mit einer Umdrehungs- Sollte das bei der kontinuierlichen wie bei der

zahl von wenigstens 500 bis 3000 U/min und einer diskontinuierlichen Arbeitsweise im zweiten Rühr-

Umfangsgeschwindigkeit von 8 bis 80 m/sec wird gefäß mit einzuriüuende Netzmittel stark schäumen,

eine transpartstabile Paste in der gewünschten Kon- ao kann es vorteilhaft in einem nachgeschalteten dritten

sistenz erhalten. Als starke Scherwirkungen aus- Rührgefäß mit einem einfachen, niedertourigen

übende Rührvorrichtungen haben sich Mischsirenen Rührer eingerührt werden,

und ScheibenkoHoidmühlen besonders bewährt. Nach der kontinuierlichen wie auch nach der dis-

Bei diskontinuierlicher Arbeitsweise wird in einem kontinuierlichen Arbeitsweise entsteht gemäß dem ersten Rührgefäß Calciumhydroxid und Magnesium- as Verfahren der Erfindung eine Paste von hohem Haftchloridlösung unter Verwendung der starke Scher- und Staubbindevermögen, die ohne Beeinträchtigung Wirkungen ausübenden Rührvorrichtung 3 bis 5 Mi- ihrer Konsistenz transportiert und gepumpt werden nuten, vorzugsweise 4 Minuten, lang verrührt. Es kann und die nur 0,9 bis 1,8 Gewichtsprozent an entsteht eine sehr steife Trägersubstanz, die anschlie- Trägerstoff enthält.

ßend in ein zweites Rührgefäß übergeführt wird, wo 30 Ein wesentlicher Virteil des erfradungsgemäßen

mittels der einfachen, niedertourigen Rührvorrichtung Verfahrens ist, daß danach auch bei erheblichen

dis Lösung des hygroskopischen Salzes oder Salz- Änderungen von Mengen und Konzentrationen der

gemisches und das Netzmittel, vorzugsweise ein Ausgangsmaterialien Pasten mit hohem Haft- und

nichtionogenes Netzmittel, eingerührt werden. Staubbindevermögen erhalten werden, die sich außer-

Es kann dabei der Fall eintreten, daß der mittels 35 dem durch hohe Stabilität gegen mechanische Beder hochtourigen Rührvorrichtung im ersten Rühr- anspruchungen auszeichnen. Der Unterschied zwigefäß hergestellte Trägerstoff so steif ist, daß er sich sehen Ruh- und Walkpenetration dieser Pasten benur schwierig in das zweite Rührgefäß zum Ein- trägt weniger als 10 Penetrationseinheiten. Der einrühren der hygroskopischen Salzlösung überführen mal erhaltene Penetrationswert, der wunschgemäß läßt. Dann ist es vorteilhaft, schon im ersten Rühr- 40 zwischen 300 und 380 eingestellt werden kann, bleibt gefäß mittels der hochtourigen Rührvorrichtung einen auch bei hoher mechanischer Beanspruchung prakkleinen Teil der hygroskopischen Salzlösung in den tisch unverändert.

Trägerstoff einzurühren und dann erst die Masse zum Weiterhin ist es möglich, durch einfaches Variieren

Einrühren der Hauptmenge an hygroskopischer Salz- von Menge und Konzentration der Ausgangssubstan-

lösung in das zweite Rührgefäß weiterzugeben. 45 zen erfindungsgemäß eine Paste zu erzeugen, die der

Das Verfahren der Erfindung gestattet auch eine relativen Feuchtigkeit der Grubenwetter am Einsatzkontinuierliche Arbeitsweise. Dazu werden die Aus- ort angepaßt ist und demzufolge weder austrocknet gangsmaterialien Calciumhydroxid, Magnesium- noch zerfließt,
chloridlösung und die Lösung eines hygroskopischen B e i s d i e 1 1
Salzes oder Salzgemisches, beispielsweise Calcium- 50

chloridlösung, in ein Gefäß eingebracht und mittels In ein mit einem Überlauf versehenes Rührgefäß

der starke Scherwirkungen ausübenden Rührvorrich- von etwa 15 Liter Inhalt werden eine Magnesium-

tung 3 bis 5 Minuten, vorzugsweise 4 Minuten, lang chloridlösung mit 32,2 Gewichtsprozent MgCl₂ in

verrührt. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Tempe- einer Menge von 15,6 kg/h, trockenes Calcium-

ratur des Gemisches nicht über 40° C ansteigt, was 55 hydroxid mit 72,2 Gewichtsprozent CaO in einer

gegebenenfalls durch Kühlung der Mischung er- Menge von 3,2 kg/h und eine Calciumchloridlösung

reicht werden muß. Durch die intensive Scherwir- mit 26,5 Gewichtsprozent CaCl₈ in einer Menge von

kung der Rührvorrichtung wird in dem ersten Gefäß 179,2 kg'h laufend eingespeist. Eine Mischsirene mit

eine gelartige Trägersubstanz vorgebildet. Diese Trä- einer Umdrehungszahl von 2800 U/min verrührt die

gersubstanz bewirkt in dem zweiten Gefäß zusammen 60 zufließenden Ausgangssubstanzen zu einer dünn-

mit der Calciumchloridlösung die Verdickung des flüssigen Paste, wobei gleichzeitig eine Außenküh-

Gemisches zu einer Paste, die sich bei einem geringen lung des Rührgefäßes dafür sorgt, daß die Innen-

Anteil an gelartiger Trägersubstanz durch einen temperatur nicht über 40° C steigt. Diese Paste tritt

hohen Gehalt an hygroskopischer Salzlösung und durch den Überlauf bei gleichzeitigem Zulauf eines

durch eine große Stabilität gegen mechanische Be- 65 nichtionogenen Netzmittels in einer Menge von

anspruchungen auszeichnet. Geringere Mengen an 2 kg/h in ein zweites Rührgefäß über, das ein Fas-

gelartiger Trägersubstanz haben jedoch ein erhöhtes sungsvermögen von etwa 100 Liter hat und mit

Staubbindevermögen der fertigen Paste zur Folge, da einem Balkenrührer ausgerüstet ist. Der langsam

laufende Balkenrührer verdickt unter gleichzeitigem sich von Raumtemperatur auf etwa 35 bis 40° C er-

Einrühren des Netzmittels die Paste, so daß am wärmt, ist die Reaktion beendet. Da die gebildete

Überlauf des zweiten Rührgefäßes eine Paste der an- Paste sehr steif ist, wird bereits ein kleinerer Teil

gestrebten Konsistenz in einer Menge von 200 kg/h der anschließend unterzurührenden Calciumchlorid-

kontinuierlich entnommen werden kann. Der Pene- 5 lösung, etwa 20 kg, in diesem ersten Rührgefäß zu-

trationswert der Paste beträgt 325 Pc:netrationsein- gesetzt und mit der Mischsirene eingerührt. Danach

heiten, gemessen nach DIN 51 804 mit einem Fall- läßt sich die Paste ohne Schwierigkeit in ein zweites

gewicht von 62,5 g. Der Wasserdampfdruck der Rührgefäß überführen, wo mit Hilfe eines Blattrüh-

Paste entspricht dem von Wettern mit 70⁰/o relativer rers mit 42 U min der Rest der Calciumchlorid-

Feuchtigkeit. io lösung mit 15 Gewichtspiozent CaCl₂ in der Paste

B e i s D^; e I 2 verteilt wird, so daß insgesamt 74,5 kg dieser Lösung

^v" zugesetzt sind. Nach einer Rührdauer von 30 Mi-

In ein Rührgefäß werden 22,1 kg einer Magne- nuten ist das Einrühren der Calciumchloridlösung

siumchloridlösung mit 32,2 Gewichtsprozent MgCl₂ beendet. Zum Schluß wird noch 1 kg eines Netzmit-

eingefüllt. Nachdem die Mischsirene auf eine Um- 15 tels mit dem Rührer langsam und ohne Schaumbil-

drehungszahl von 2800 U/min angelaufen ist, wer- dung in der Masse verteilt. Es entstehen so 100 kg

den im Verlauf von 3 Minuten 2,4 kg trockenes Paste mit einem Penetrationswert von 330 Penetra-

Calciumhydroxid mit 72,2 Gewichtsprozent CaO zu- tionseinheiten und einem Wasserdampfdruck, dei

gegeben. Nach einer Gesamtlaufzeit der Mischsirene dem von Wettern mit 83°/o relativer Feuchtigkeit

von 5 Minuten, wobei der Inhalt de* Rührgefäßes ao entspricht.

Bei	Relative	Penetra	Ca(OH)₂	MgCl₂-	CaCU-Lösungen	37«/oig
spiel	Feuchte	tions-	m.72,2°/.	Lsg.		Vo
		Einheiten	CaO	32,2Voig	26°/oig 31,5Voig
	·/·			»/«

3	70	365	1,3	6,3
4	60	330	1,7	8,4
5	47	340	1,6	7,9

92,4

89,9

90,5

Claims

1 2

in sich aufnimmt. Die Dauer der Herstellung solcher Patentanspruch: Pasten liegt bei etwa 1 bis 3 Stunden.

Um ein hohes Staubbindevermögen der Paste zu

Verfahren zur diskontinuierlichen Herstellung erreichen, soll die Paste bei minimalem Anteil an eines pastenförmigen Mittels zum Binden von 5 gelartigem Trägerstoff eine maximale Menge an Staub im Kohlenbergbau durch Verrühren einer hygroskopischer Salzlösung enthalten. Weiterhin soll Mischung aus einer wäßugen Magnesiumchlorid- die Paste wegen des erforderlichen Haftvermögens lösung und Calciumhydroxid zu einem gelartigen zähflüssig genug sein, aber auch wieder nicht zu Trägerstoff und Einrühren der Lösung eines zähSüssig, damit sie sich ohne übermäßigen Energiehygroskopischen Salzes oder Salzgemisches und io aufwand pumpen und verspritzen läßt. Schließlich eines Netzmittels zu diesem Trägerstoff, da- soll die einmal eingestellte Konsistenz unveränderlich durch gekennzeichnet, daß zur Bildung sein, d.h. die Paste darf beim Transport und beim des gelartigen Trägerstoffs die Ausgangssubstan- Pumpen durch Rohrleitungen nicht dünnflüssiger zen mit einer starke Scherwirkungen ausübenden werden.

Rührvorrichtung mit einer Umdrehungszahl von 15 Diese Aufgabenstellung: Hohes Staubbindevermö-500 bis 3000 U/min und einer Umf angsgeschwin- gen durch maximalen Gehalt an hygroskopischer digkeit des Rührorgans von 8 bis 80 m/sec, 3 bis Salzlösung bei optimaler Konsistenz und guter Trans-5 Minuten bei einer Temperatur nicht über 40° C portstabilität für ein pastenförmiges Staubbindemittel vermischt werden, worauf unter Zusatz der Lö- ist die Grundlage der deutschen Auslegeschrift sung des hygroskopischen Salzes bzw. Salz- ao 12 63 657. Es wird jedoch in dieser Auslegeschrift gemisches und eines nichtionogenen Netzmittels eine einheitliche Lehre zum technischen Handeln, dieser Trägerstoff mittels einer einfachen und wodurch eine Staubbindepaste mit den angestrebten niedertourigen Rührvorrichtung mit einer Um- Eigenschaften hergestellt werden kann, wider Erdrehungszahl von unter 100 U/min und einer warten nicht gegeben. Vielmehr beziehen sich die Umfangsgeschwindigkeit des Rührorgans von 3 as Anweisungen der Auslegeschrift nur auf einige webis 8 m/sec im Verlauf von 20 bis 40 Minuten zu nige, ganz spezielle Vorschriften, nach denen Pasten einer dicken Paste verrührt wird. mit ganz bestimmten und genau festgelegten Zu

sammensetzungen hergestellt werden können. Dazu wird bei einzelnen Vorschriften das Calciumhydroxid

_____ 30 ganz oder teilweise durch Natriumhydroxid ersetzt

oder zusätzlich der Paste ein Stabilisierungsmittel zugegeben. Somit konnte ein Fachmann dieser Veröffentlichung nur entnehmen, daß zur Herstellung

Zum Binden des Kohlenstaubes, der im Kohlen- hygroskopischer Salzpasten zwar eine beschränkte bergbau in großen Mengen anfällt und die Ursache 35 Angabe bestimmte Arbeitsvorschriften, jedoch keine für einen Teil der Gefahren im Untertagebetrieb dar- allgemeingültige und Variationsmöglichkeiten eröffstellt, haben sich netzmittelhaltige Zubereitungen nende Lehre zum technischen Handeln bekannt sei. hygroskopischer Salze als wirksam erwiesen. So wer- Es wurde daher nach einem Verfahren gesucht

den auf den Streckensohlen zur Staubbindung ent- zur Herstellung einer Staubbindepaste aus Calciumweder Lösungen hygroskopischer Salze verwendet 40 hydroxid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Wasser oder kristalline Produkte, aus denen sich Lösungen und gegebenenfalls einem Netzmittel, wobei die Paste durch Feuchtigkeitsaufnahme aus den Wettern bil- bei variabler, insbesondere der jeweiligen Feuchte der den. An Firsten und Stöße der Strecken können Grubenwetter angepaßter Zusammensetzung, mögjedoch nur solche Produkte angewandt werden, die liehst kurzer Rührzeit und einem geringen Gehalt auf Grund ihrer Beschaffenheit das erforderliche 45 an gelartigem Trägerstoff einen hohen Gehalt an Haftvermögen besitzen und gleichzeitig eine mög- hygroskopischer Salzlösung besitzt und bei optimaler liehst große Menge an hygroskopischer Salzlösung Konsistenz praktisch unempfindlich gegen Transportzu speichern vermögen. Hierzu haben sich in der beanspruchungen ist.

Praxis ;wei Produkte als geeignet erwiesen, und zwar Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung

hygroskopische Salze in Pulverform, insbesondere, 50 zur diskontinuierlichen Herstellung eines pastenförwenn sie mit einem Inertstoff vermischt sind, eineir- raigen Mittels zum Binden von Staub im Kohlenbergseits, oder hygroskopische, netzmittelhaltige Salz- bau durch Verrühren eiher Mischung aus einer wäßlösungen, die durch -nnen gallertartigen Trägerstoff rigen Magnesiumchloridlösung und Calciumhydroxid zu einer Staubbindepaste verdickt sind, andererseits. zu einem gelartigen Trägerstoff und Einrühren der Die Herstellung solcher netzmittelhaltiger, hygio- 55 Lösung eines hygroskopischen Salzes oder SaIzskopischer Salzpasten ist bereits in verschiedenen gemisches und eines Netzmittels in diesen Trägerstoff Veröffentlichungen beschrieben. Ein Verfahrensvor- zeichnet sich dadurch aus, daß zur Bildung des gelschlag geht dahin, Calciumhydroxid und Magnesium- artigen Trägerstoffs die Ausgangssubstanzen mit einer chlorid in Gegenwart von geringen Mengen Wasser starke Scherwirkungen ausübenden Rührvorrichtung zu einem gelartigen Trägerstoff zu verkneten oder zu 60 mit einer Umdrehungszahl von 500 bis 3000 U/min verrühren und in den Trägerstoff dann große Mengen und einer Umfangsgeschwindigkeit des Rührorgans Calciumchloridlösung einzuarbeiten. Nach anderen von 8 bis 80 m/sec, 3 bis 5 Minuten bei einer Tembekannten Verfahren wird eine geringe Menge CaI- peratur nicht über 40° C vermischt werden, worauf ciumhydroxid in eine große Menge Magnesium- unter Zusatz der Lösung des hygroskopischen Salzes chloridlauge eingerührt. Das Calciumhydroxid setzt 65 bzw. Salzgemisches und eines nichtionogenen Netzsich hierbei ebenfalls mit einem entsprechenden An- mittels dieser Trägerstoff mittels einer einfachen und teil des Magnesiumchlorids zu einem gelartigen niedertourigen Rührvorrichtung mit einer Umdre-Trägerstoff um, der die überschüssige Lösungsmenge hungszahl von unter 100 U/min und einer Umfangs-