DE2002364A1

DE2002364A1 - Mittel zum Binden von Staub im Kohlenbergbau

Info

Publication number: DE2002364A1
Application number: DE19702002364
Authority: DE
Inventors: Hanspeter Dr Dust; Hans Lewer; Martin Thoennes
Original assignee: Chemische Fabrik Kalk GmbH
Current assignee: Chemische Fabrik Kalk GmbH
Priority date: 1970-01-20
Filing date: 1970-01-20
Publication date: 1971-07-29
Also published as: JPS4949313B1; SU604507A3; FR2075047A5; GB1321014A; BE761697A; US3681246A; DE2002364B2; CS151074B2

Description

DIPL.-CHEM. JOACHIM DRESSLER PATENTANWALT

-S -I ■ 2 U 0 2 3 O H

5038 Rodenkirchen, örüngürtelstraße 10

14. 1. 1970 Dr/ra; CPK

Chemische Fabrik Kalk GmbH, Köln-Kalk, Kalker Hauptstr. Mittel zum Binden von Staub im Kohlenbergbau

Im Untertagebetrieb des Steinkohlenbergbaus 1st die Bekämpfung des anfallenden Staubes, der Explosionen und Brände verursachen kann und die Belegschaft mit Silikoseerkrankung bedroht, eine äußerst wichtige Schutzmaßnahme.

Zur Lusung dieser Aufgabe sind bereits eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden, die im wesentlichen auf dem gleichen Grundgedanken beruhen. Der bei Gewinnung, Förderung und Schießarbelt entstehende bzw. aufgewirbelte und vom Wetterstrom mitgeführte Kohlen- und Bergestaub trifft auf seinem Flugweg auf eine auf den Streokenumfang aufgebrachte oder erzeugte feuchte Haftschicht, wo er - meist unter Vermittlung eine« Netzmittels - in angefeuchteter Form festgehalten wird.

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Da diese Haftschicht nur wirksam ist, solange sie feucht bleibt, soll sie vorteilhaft eine hygroskopische Salzlösung enthalten, welche aufgrund ihrer Hygroskopizität soviel Feuchtigkeit hält oder aus den Grubenwettern aufnimmt, daß sie im Gleichgewicht mit der Wetterfeuchtigkeit steht. Die hierzu verwendete Lösung hygroskopischer Salze, wie beispielsweise Calcium- oder Magnesiumchloridlösung, muß, um auf Firsten und Stößen haften zu können und ein hinreichendes Aufnahmevermögen für den zu bindenden Staub zu besitzen, eingedickt werden. Das geschieht beispielsweise durch Einrühren der Lösung in eine Paste, welche durch die Reaktion zwischen Calciumhydroxid und Magnesiumchlorid entsteht.

Andere Vorschläge gehen dahin, anstelle der hygroskopischen Salzlösung das feste Salz, beispielsweise Calciumchlorid, zu verwenden und die Lösung durch Feuchtigkeitsentzug aus den Grubenwettern entstehen zu lassen. Das Haften der so entstehenden Lösung an den Oberflächen des Grubenausbaus 1st Jedoch nur gewährleistet, wenn die entstehende Lösung in einer vorhandenen Schicht von bereits abgelagertem Staub gespeichert werden kann. Dabei kann es bei geringen Staubablagerungen vorteilhaft sein, dem feinteiligen hygroskopischen Salz Inertstoffe, wie Gesteinstaub, Ton, Kesselasche, natürliches oder sythetisches Calciumsulfat oder Calciumcarbonat zuzumischen. Dadurch wird ein höheres Speichervermögen für hygroskopische Salzlösung am Grubenausbau erreicht und damit das Aufnahmevermögen für den zu bindenden Staub vergrößert.

Ein anderes Staubbindeverfahren, das in "Glückauf" 87 (1951), Selten 248 bis 253, näher beschrieben ist, benutet die staubbindenden Eigenschaften einer Steinsalzschicht. Dazu wird an Stößen und Firsten zunächst

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eine Haftschicht aus Pudersalz, gegebenenfalls mit einem Zusatz von 5 Gewichtsprozent Ca(OH)₂, aufgebracht, die die eigentliche aktive Sohicht aus grobkörnigem RUckstandssalz, ebenfalls mit einem Zusatz von 5 Gewichtsprozent Ca(OH)₂, trägt. Durch Befeuchten dieser Doppelschicht mit feinverdüstem Wasser entsteht auf der Oberfläche eine gesättigte Steinsalzlösung als dünner Film, an dem die sich ablagernden Staubteilchen festkleben. Verdunstet anschließend das Befeuchtungswasser, dann rekristallisiert das Steinsalz und lagert die Staubteilchen flugunfähig zwischen den Kristallen ein. Vor- ^f ausSetzung für die Wirksamkeit dieses Verfahrens ist die regelmäßig wiederholte Befeuchtung der Oberfläche der Salzschicht. Das Verfahren unterliegt einer wesentlichen Einschränkung durch die notwendige Zusammensetzung der Faktoren Wettermenge, Wettergeschwindigkeit und Wetterfeuchte. Bei relativen Feuchten oberhalb "JG% ist das Verfahren unwirksam, weil keine Steinsalzrekristallisation mehr erfolgen kann. Bei niedrigen relativen Feuchten oder hohen Wettergeschwindigkeiten erfolgt die Rekristallisation so schnell, daß die Wiederbefeuchtung in untragbar kurzen Zeiträumen erfolgen muß. Versuche, die Wirksamkeit der

Salzschicht durch Zugabe von hygroskopischen Salzen ™

zu verbessern, wurden wieder aufgegeben, da sich ein solcher Zusatz als unvorteilhaft und wirkungslos erwiesen hat.

Alle genannten Verfahren sind nicht ohne gewisse Nachteile anzuwenden. Das Steinsalzverfahren erfordert durch die Notwendigkeit, die Schicht in regelmäßigen und meist sehr kurzen Zeitabständen zu befeuchten, einen erheblichen Arbeitsaufwand und kann zudem nur bei relativen Feuchten unter 76# angewendet werden.

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Beim Pastenverfahren müssen große. In der Paste gebundene Wassermengen transportiert und gehandhabt werden; das Verfahren erfordert auch einen erheblichen techmischen Aufwand In Form von besonderen Transportbehältern, Pumpen und Rohrleitungen. Beim Calciumchloridpulver-Verfahren ist die auf Stöße und Firste aufzubringende Menge an Calciumchloridpulver von der Staubunterlage abhängig, d. h. auf staubfreien oder staubarmen Flächen kann weniger Calciumchloridpulver zur Haftung gebracht werden als auf staubreichen Flächen. KIn weiterer Nachteil des feintelllgen Calciumchloridpulvere ist seine hohe Flugfähigkeit, wodurch es bei hohen Wettergeschwindigkeiten zu Belästigung der im Wetterstrom hinter der Blasstelle arbeitenden Bergleute kommen kann.

Verbesserungen des Verfahrens bestehen darin, daß bei mangelnder Staubablagerung entweder eine künstliche Unterlage aus Inertem Material geschaffen oder der Inertstoff gleichzeitig oder als Mischung mit dem hygroskopischen Salzpulver verblasen wird und/oder durch Zugabe von feinverdUstem Wasser zu den Staubbindemittel ein Agglomerieren und Rekristallisieren der einzelnen Salzpulverteilchen untereinander in gewissem Umfang erreicht und damit deren Flugfähigkeit herabgesetzt wird.

Ss wurde nach einem pulverförmigen Mittel zum Binden von Staub im Kohlenbergbau gesucht, das sich ohne Staubbelästigung verblasen läßt, gut haftet und ein großes Staubbindeνermögen hat.

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Bs wurde ein pulverförmiges Mittel auf der Basis von Calcium- bzw. Magnesiumchlorid bzw. deren Gemischen, Netzmittel und Wasser zum Binden von Staub im Kohlenbergbau gefunden. Danach sollen wenigstens 60 Gewichtsprozent des Mittels eine: Teilchengröße von über 0,1 mm aufweisen, und jedes Teilchen soll neben Calcium- bzw. Magnesiumchlorid bzw. deren Gemischen,nicht-ionogenen Netzmitteln und - bezogen auf die Gesamtmenge - 0,5 bis 8,0 Gewichtsprozent Wasser noch Natriumchlorid in inniger Mischung enthalten.

Durch das Merkmal, daß wenigstens 60 Gewichtsprozent des erfindungegemäßen Mittels Teilchengrößen von über 0,1 mm aufweisen, wird die Plugfähigkeit des erfindungsgemäßen Mittels soweit herabgesetzt, daß es beim Aufbringen auf die Oberflächen des Streckenausbaus nicht mehr von dem Wetterstrom davongetragen wird. Trotz dieser Herabsetzung der Flugfähigkeit haftet das erfindungsgemäße Mittel sehr gut auf den Oberflächen des Streckenausbaus. Als besonders vorteilhaft hat sich in dieser Beziehung ein erfindungsgemäßes Mittel erwiesen, von dessen Gesamtmenge 30 bis 50 Gewichtsprozent Teilchengrößen von 0,1 bis 0,2 mm haben. *

Für die Erzielung der vorgenannten Vorteile ist es außerdem erforderlich, daß jedes Teilchen des erfindungsgemäßen Mittels neben Calcium- bzw. Magnesiumchlorid« nicht-ionogenen Netzmitteln und - bezogen auf die Gesamtmenge des Mittels - 0,5 bis 8,0 Gewichtsprozent Wasser noch Natriumchlorid in inniger Mischung enthält. Besonders bewährt hat sich ein Mittel, das Calcium- bzw. Magnesiumchlorid und Natriumchlorid in Gewichtaverhältnis von 1:0,2 bis 5*0 enthält.

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Um die erforderliche Innige Vermischung der einzelnen Bestandteile in jedem Teilchen des erfindungsgemäßen Mittels zu erreichen, ist es notwendig, die Feetetoffkomponenten mit Teilchengrößenverteilungen einzusetzen, welche unter der Teilchengrößenverteilung liegen, die sich für das erfindungsgemäße Mittel als vorteilhaft erwiesen hat.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Mittels 1st so zu verfahren, daß die vorhandenen feinsten Teilchen der Peststoffkomponenten zu größeren Teilchen agglomerieren. Dieses Ziel kann beispielsweise erreicht werden, wenn das Natriumchlorid in einer Mischvorrichtung mit dem Wasser zu einem knetbaren, teigähnlichen Salzbrei vermischt wird, worauf dieser Salzbrei mit dem felntelllgen Calcium- bzw. Magnesiumchlorid innig vermischt und auf das entstehende trockene Pulver in Wasser gelöstes oder pulverförmiges Netzmittel aufgebracht wird. Öle zur Erzeugung des knetbaren, telgähnliehen Salzbreis notwendige Wassermenge soll zwischen 0,5 und 8,0 Oewichtsprozent der Gesamtmenge des Mittels betragen.

Anstelle eines Teiles oder der Gesamtmenge des Wassers und der feinte11Igen hygroskopischen Salze können auch entsprechende Kengen an wäßriger Lösung dieser hygroskopischen Salze eingesetzt werden, wobei die Konzentration dieser hygroskopischen Salze in der wäßrigen Lösung so gewählt werden muß, daß die gewünschten Mengenverhältnisse erreicht werden; auch ist die Verwendung von feetem, hygroskopischen Salz neben einer Lösung möglich. Das Endprodukt 1st trocken und pulverförmig .

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Zur Durchführung dieser Arbeitsweise kann jede Art Mischvorrichtung mit langsamer bis mittelschneller Tourenzahl eingesetzt werden.

Nach einer anderen Arbeitsweise ist auch die Verwendung einer Mischvorrichtung günstig, die mit einem Kesserkopf ausgerüstet ist. Bei Anwendung einer derartigen Mischvorrichtung werden Natriumchlorid, Wasser und Netzmittel mit feingemahlenem, hygroskopischem Salz zu einem trockenen Pulver vermischt. Hierzu werden in den Mischer zunächst Natriumchlorid, Wasser und Netzmittel eingespeist und anschließend nach verhältnismäßig kurzer Zeit das feinvermahlene hygroskopische Salz oder Salzgemisch. Es entsteht hierbei ein Gemisch, in welchem sich bildende Klumpen von dem Messerkopf zerrieben werden. Auch ist es möglich, wäßrige Lösungen hygroskopischer Salze anstelle oder neben Wasser und festem, hygroskopischem Salz zu verwenden. Das Endprodukt ist ebenfalls ein trockenes, pulverförmiges Salzgemisch.

Als hygroskopische Salze werden Calciumchlorid, Magnesiumchlorid oder deren Gemische in feiner Vermahlung für die Herstellung des erfindungsgemäßen Mittels eingesetzt. Vorteilhaft werden hierfür hygroskoplsche Salze mit einer Korngrößenverteilung verwendet, bei der die Anteile an Teilchen mit einem Durchmesser von unter 1 mm mehr als 60 Gewichtsprozent und mit einem Durchmesser von unter 0,3 mm mehr als 80 Gewichtsprozent betragen. Die Mengenverhältnisse von hygroskopischen Salzen, wie Calciumchlorid und Magnesiumchlorid, zu Natriumchlorid sollen vorteilhaft zwischen 1:0,2 und 1:5 liegen. Sie richten sich nach den gewünschten Eigenschaften des Produktes, wie beispielsweise nach der Plugfähigkeit, und nach den

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Verhältnissen an der Anwendungsetelle« wie beispielsweise nach der relativen Feuchtigkeit der Wetter.

Als Natriumchlorid sind alle Kochsalz- oder Steinsalzsorten in ausreichend feiner Vermahlung geeignet. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei ein feinteiliges Steinsalz erwiesen, das mehr als 50 Gewichtsprozent einer Korngröße unter 0,1 mm und weniger als 10 Gewichtsprozent einer Korngröße über 0,2 mm enthält.

Als Netzmittel haben sich Alkylphenolpolyglykoläther bewährt. Sie werden in einer Menge von 2 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die fertige Mischung, zugegeben.

Durch die Mischvorgänge agglomerieren die feinsten Anteile des Pudersalzes und des hygroskopischen Salzpulvers, beispielsweise Calciumchlorid, zu etwas größeren Teilchen, so daß die Korngrößenverteilung in der fertigen Mischung für den vorgesehenen Anwendungszweck wesentlich günstiger liegt als In den Mischungsbestandteilen, wie später noch anhand von Siebanalysen gezeigt wird. Dadurch enthält das fertige Gemisch keine leicht flugfähigen Teilchen mehr und kann somit zu Jeder Zeit und überall auf den Streckenausbau und die Sireckensohle, beispielsweise mit Druckluft, aufgetragen werden, ohne daß eine Behinderung der selbst in weniger als 50 m Entfernung arbeitenden Bergleute eintritt. Auch ist das Haftvermögen der aufgebrachten Schicht wesentlich besser als das von reinen, unvermlsehten hygroskopischen Salzpulvern oder von Gemischen solcher mit inerten Stoffen. Ks kann daher in einem Arbeltsgang eine stärkere Staubbindeschlcht aufgetragen werden als bei der Anwendung der vorerwähnten unvermisehten oder mit Inertstoffen vermischten hygroskopischen Salze.

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Mit dem erfindungsgemäßen Mittel wird die Staubbindung auf zweierlei Weise erreicht, und zwar sowohl durch die Feuchtigkeit, die durch die hygroskopischen Salze aus den Grubenwettern absorbiert und in der staubbindenden Schicht festgehalten wird, als auch durch das teilweise in Lösung gehende und wiader rekristallisierende Natriumchlorid. Die relativen Feuchten der Grubenwetter sind während der Gewinnung und Förderung durch beispielsweise die Kohlenstoßtränkung und Bedüsung der Fördermittel erheblich höher als während der Stillstandszeiten. Durch diese ochwankungen der relativen Feuchten wird in ständigem Wechsel ein Teil des Natriumchlorids in Lösung gehen und anschließend rekristallisieren. Dabei wandert das in der Lösung des hygroskopischen Salzes gelöste Natriumchlorid durch den von der Staubbindemittelschicht festgehaltenen Kohlenstaub und kristallisiert bei Rückgang der relativen Feuchtigkeit als Rekristallisat auf dessen Oberfläche aus. Durch diese Rekristallisate wird der Kohlenstaub wie in einem Gitterwerk eingeschlossen und festgehalten.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Herstellung des erfindungsgemäßen Staubbindemittels näher erlautern:

Beispiel 1

In eine Mischvorrichtung werden 600 kg feinteiliges Steinsalz gegeben und dieses, während der Mischer läuft, mit 25 kg Wasser besprüht. Im Verlauf "von 5 Minuten entsteht ein knetbarer, teigähnlicher SaIzbrei, der während weiterer 10 Minuten mit 300 kg fein gemahlenem Calciumchlorid mit 80 bis 85 Gewichtsprozent CaCIp innig vermischt wird. Aus der teigartigen

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Masse bildet sich dabei ein trockenes, frei fließendes Pulver, auf das noch eine Mischung aus 15 kg Wasser und 30 kg eines nicht-ionogenen Netzmittels aufgedUst wird. Nach weiteren 5 Minuten Mischens ist das Staubbindemittel fertiggestellt.

Beispiel 2

In eine Mischvorrichtung, die mit einem Messerkopf ausgerüstet 1st, werden nacheinander 600 kg feinteiliges Steinsalz, AO kg Wasser, 30 kg nicht-ionogenes Netzmittel und 300 kg Calciumchloridpulver mit 80 bis 85 Gewichtsprozent CaCl₂ eingetragen. Man erhält eine Masse, in der entstehende Klumpen von dem Messerkopf des Mischwerks zerrleben werden. Im Verlauf einer Mischzeit von 1 bis 3 Minuten entsteht daraus das gebrauchsfertige Staubbindemittel.

Korngrößenverteilung der eingesetzten Salze

Korngröße	CaClp-Pulver Gewichtspro zent	Steinsalz Gewichtsprozent
bis 0,1 mm	65,5	56,2
0,1 bis 0,2 mm	18,5	35,7
Über 0,2 mm	16,0	8,1

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Korngrößenverteilung des erfindungsgemäßen Mittels

Korngröße	Beispiel 1	Netzmit te Ige - halt	)	Beispiel 2	Netzmit te Ige - halt	)
bis 0,1 mm	Anteil Gewichts prozent	) 3,l£	Anteil Gewichts prozent	) 3,1*
0,1 bis 0,2 mm	28,8	\ )	33,0	I
über 0,2 mm	35,7	49,7
35,5	17,3

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Claims

Patentansprüche

1. Pulverförmiges Mittel auf der Basis von Calcium- bzw. Magnesiumchlorid bzw. deren Gemischen,Netzmittel und Wasser zum Binden von Staub im Kohlenbergbau, dadurch gekennzeichnet _f daß wenigstens 60 Gewichtsprozent des Mittels eine Teilchengröße von 0,1 mm und darüber aufweisen und daß Jedes Teilchen neben Calcium- bzw. Magnesiumchlorid bzw. deren Gemischen,nichtionogenen Netzmitteln und - bezogen auf die Gesamtmenge des Mittels 0,5 bis 8,0 Gewichtsprozent Wasser noch Natriumchlorid in inniger Mischung enthSlt.

2. Pulverförmiges Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet! daß 30 bis 50 Gewichtsprozent des Mittels eine Teilchengröße von 0,1 bis

0,2 mm haben.

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"λ"

3. Pulverförmiges Mittel nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel Calcium- bzw. Magnesiumchlorid und Natriumchlorid im Gewichtsverhältnis von 1:0,2 bis 5,0 enthält.

4. Verfahren zur Herstellung des pulver förmigen Mittels nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Natriumchlorid in einer Mischvorrichtung mit Wasser zu einem knetbaren, teigähnlichen Salzbrei vermischt wird, worauf dieser Salzbrei mit dem felnteiligen hygroskopischen Salz innig vermischt wird und auf das entstehende trockene Pulver in Wasser gelöste oder pulverformige Netzmittel aufgebracht werden.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Natriumchlorid, Wasser und Netzmittel in einem mit einem Messerkopf ausgerüsteten Mischer mit fein gemahlenem hygroskopischem Salz zu einem trockenen Pulver vermischt werden.

6. Verfahren nach Ansprüchen 4 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Natriumchlorid in Form von feinteiligem Steinsalz eingesetzt wird, dessen Korngröße zu mehr als 50 Gewichtsprozent unter 0,1 mm und zu weniger als 10 Gewichtsprozent über 0,2 mm liegt.

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