DE2361808A1

DE2361808A1 - Verfahren zur herstellung von aktivkohle

Info

Publication number: DE2361808A1
Application number: DE2361808A
Authority: DE
Inventors: Hideo Arakawa; Tatsuo Hasebe; Shigeru Sato
Original assignee: JAPAN ENG CO; NIPPON IRON POWDER CO
Current assignee: JAPAN ENG CO; NIPPON IRON POWDER CO
Priority date: 1972-12-12
Filing date: 1973-12-12
Publication date: 1974-06-27
Also published as: DE2361808C3; DE2361808B2; US3950267A; AU6326073A; JPS4981295A

Description

24 794 - Wt/My

1. JAPAN ENG. CO., LTD., Tokyo / Japan

2. NIPPON IRON POWDER CO., LTD., Kashiwa-shi, Chiba-Ken/Japan

, Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle, bei dem gleichzeitig ein reduziertes Metall oder ein reduziertes Metalloxyd gebildet wird.

Es ist gut bekannt, daß Aktivkohle durch Carbonisierung von organischem Material,· beispielsweise Holz, Kohle, Holzmühlenabfall, Kokosnußschalen und Sägemehl, hergestellt werden kann: und daß man das carbonisierte Material aktivieren kann. Im allgemeinen erfolgt die Aktivierung des carbonisierten Materials, indem man als Aktivierungsmittel Chemikalien wie Zinkchlorid, Natriumsulfat und Natriumphosphat oder Gase wie Dampf und Kohlendioxyd verwendet.

Die Aktivierung durch Chemikalien wird zur Herstellung von feinpulveriger Aktivkohle verwendet. Bei diesem Verfahren wird das feinverteilte organische Material wie Sägemehl und Holzabfall zuerst mit einer wäßrigen Lösung des Aktivierungsmittels imprägniert und dann wird das imprägnierte organische

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Material carbonisiert und anschließend in einem vertikalen Ofen, einem horizontalen Ofen, oder einem Ofen mit Wirbelschicht oder auf einer Heizplatte aktiviert. Ein solches Verfahren besitzt jedoch die folgenden Nachteile.

(1) Ein Teil des Aktivierungsmittels wird während der Carbonisierung des organischen Materials oxydiert und verdampft.

(2) Es ist erforderlich, die verdampfte Verbindung durch einen Wasserschauer zu gewinnen.

(3) Es ist erforderlich, das Aktivierungsraittel und die Asche, die an der Aktivkohle verbleiben, durch ein Naßverfahren zu entfernen, wobei man mit saurer Lösung waschen, mit Wasser spülen und mit einer alkalischen Lösung neutralisieren muß.

Bei dem oben erwähnten Gewinnungsverfahren sind lange Verarbeitungszeiten erforderlich, und dadurch erhält man nur ein teures Produkt.

Bei der Herstellung von Aktivkohle durch Gasaktivierung wird das organische Material zuerst carbonisiert, indem man auf eine hohe Temperatur erwärmt, während die flüchtigen Verbindungen von dem organischen Material abdestilliert werden, und dann wird ein oxydierendes aktivierendes Gas wie Dampf, Kohlendioxydgas und Luft in Kontakt mit dem carbonisierten Material gebracht, während ein Teil des carbonisierten Materials brennt. Die üblichen Öfen mit Wirbelschicht, Öfen mit externer Heizung und Öfen mit interner Heizung können bei der Aktivierung mit Gas verwendet werden.

Man nimmt an, daß es im allgemeinen wichtig ist, um Aktivkohle mit ausgezeichneter Absorptionskapazität bei der Aktivierung mit Gas zu erhalten, daß das organische Material wäh-

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rend einer relativ langen Zeit carbonisiert wird und daß das carbonisierte Material in Berührung mit einer relativ geringen Menge an aktivierendem Gas bei geeigneter Temperatur gebracht wird. Die oben erwähnte Wärmebehandlung des organischen Materials kann mit Vorteil durchgeführt werden, wenn man einen ^Rotationsofen verwendet. Es soll jedoch bemerkt werden, daß das carbonisierte Material, das in bekannten Rotationsöfen gebildet ,wird, schwierig direkt in Kontakt mit dem oxydierenden aktivierenden Gas gebracht werden kann, da das carbonisierte Material von einem reduzierend wirkenden Gas, Kohlenmonoxyd umgeben ist. Um die oben erwähnte Schwierigkeit zu eliminieren, wird eine oder eine Vielzahl von Röhren,um das aktivierende Gas einzublasen, in den Ofen eingebaut .·, und das aktivierende Gas wird auf die Schicht aus aktiviertem Material geblasen. Das oben erwähnte Blasen des aktivierenden Gases reicht jedoch nicht aus, um das aktivierende Gas ausreichend in Berührung mit dem carbonisierten Material zu bringen. Dementsprechend erfordert die Aktivierung des carbonisierten Materials durch das aktivierende Gas eine lange Zeit. Das heißt, die bekannte Aktivierung mit Gas besitzt die folgenden Nachteile:

(1) Niedrige Wärmewirksamkeit.

(2) Der Ofen für die Aktivierung mit dem. Gas besitzt eine komplexe Bauart und

(3) während der Aktivierung treten große Verluste an carbonisiertem Material auf.

Es soll weiterhin bemerkt werden, daß bei der Aktivierung des carbonisierten Materials mit dem aktivierenden Gas,Dampf oder Kohlendioxyd die folgende Umsetzung stattfindet

H₂O + C = CO + H - 31,4 Kcal oder

CO₂ +C= 200 - 41 Kcal.

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Das heißt, die obigen Umsetzungen sind wärmeabsorbierende Reaktionen. Während der obigen Wärmeabsorption während der Aktivierung ist es offensichtlich, daß zu dem carbonisierten Material eine große Wärmemenge zugeführt werden muß, um es in aktivem Zustand zu halten. Zu diesem Zweck wird ein von außen erwärmter Rotationsofen vielfach verwendet. In dem von außen erwärmten Rotationsofen wird die Wärme durch einen Mantel, der den Rotationsofen umgibt, zugeführt (Rotationsofen = Dreh- oder Trommelofen). Im allgemeinen erfolgt die Aktivierung des carbonisierten Materials durch das oxydierende aktivierende Gas bei einer Temperatur von 700 bis 950°C, Dementsprechend ist es erforderlich, den Mantel des Drehofens aus hochtemperaturbeständigem Stahl herzustellen, der sehr teuer ist. Weiterhin muß der von außen erwärmte Drehofen einen Verbrennungsofen enthalten, um Gas mit einer hohen Temperatur zu bilden und um den Ofen zu erwärmen. Solche Verbrennungsofen verbrauchen eine große Menge an Brennstoff, was mit sich bringt, daß die Aktivierung des carbonisierten Materials sehr teuer ist, und daher ist der Preis des Produktes sehr hoch. Wird anstelle des extern erwärmten Drehofens ein von innen erwärmter Drehofen verwendet, so wird die Schicht aus carbonisiertem Material, die aktiviert werden soll, Luft oder Sauerstoff ausgesetzt, die in den Ofen eingeführt werden, um die destillierten Gase aus dem organischen Material und einem Teil des organischen Materials abzubrennen, oder die Schicht ist eine oxydierendaiMischung aus dem verbrannten Gas und Luft oder Sauerstoff ausgesetzt. Dies bringt eine unerwünschte Oxydation des carbonisierten Materials mit sich. Eine solche Oxydation ergibt eine schlechte Qualität und eine niedrige Ausbeute an der entstehenden Aktivkohle.

In der US-PS 3 617 256 wird ein Verfahren zur Herstellung von Eisen aus Eisenerz durch Reduktion mit Kohle bei einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt des Eisens beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein kohlenstoffhaltxges Reduktions-

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mittel hauptsächlich aus Kohle unter der Lage des Anthrazits hergestellt und anschließend in Berührung mit dem Eisenerz gebracht. Durch die Umsetzung des Eisenerzes und des kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels wird das Eisenerz zu Eisen entweder in Pulverform oder als offenporiges, leicht pulverbares Agglomerat eines solchen Pulvers erhalten und das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel wird in Aktivkohle überführt. Das obige Verfahren wird unter Verwendung einer Vorrichtung durchgeführt, die enthält:, eine Vielzahl von Reaktionsgefäßen zur Herstellung des kohlehaltigen Reduktionsmittels, eine Verbrennungskammer zur Herstellung von Gas mit hoher Temperatur und einen mehrherdigen Ofen mit Rühreinrichtung. Im allgemeinen besitzt der mehrherdige Ofen eine komplizierte Bauart und er ist teuer und die Kapazität ist relativ gering. Dementsprechend ist die oben erwähnte Art der Vorrichtung für die Herstellung von Aktivkohle in großem Maßstab ungeeignet.

Der vorliegenden Anmeldung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle direkt aus organischem Material zu schaffen, wobei gleichzeitig ein reduziertes Metall.oder Metalloxyd gebildet wird. Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle hoher Qualität mit hoher Wärmewirksamkeit und Ausbeute und mit niedrigen Kosten zu schaffen, wobei gleichzeitig ein reduziertes Metall oder Metalloxyd gebildet wird.

Die oben angegebenen Aufgaben werden durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle, bei dem das organische Material durch Erwärmen auf eine Temperatur von mindestens 200⁰C carbonisiert wird, während verbrennbares, destilliertes Gas aus dem organischen Material gebildet wird, und wobei das carbonisierte Material in Berührung mit einem Material gebracht wird, welches mindestens eine Verbindung

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wie Metalloxyde, -carbonate und/oder -hydroxyde enthält und wobei man eine Temperatur verwendet, bei der die Metallverbindung durch Umsetzung mit Kohle reduziert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung aus organischer Verbindung und dem Material, das die Metallverbindung enthält, in einen Innenraum eines von innen erwärmten Drehofens durch das eine Ende davon einführt, Luft oder Sauerstoffgas in den Innenraum durch das entgegengesetzte Ende davon einbläst, das destillierte Gas und das Kohlenmonoxydgas, die durch Reduktion der Metall verbindung mit Kohle in dem Innenraum gebildet werden, verbrennt und das verbrannte Gas mit einer Temperatur von mindestens 500⁰C (
liert.

500⁰C einheitlich durch den Innenraum des Drehofens zirku-

Der Ausdruck "organisches Material", wie er hierin verwendet wird, bedeutet ein festes Material, das bei Temperaturen, die 200⁰C oder höher sind, carbonisiert werden kann. Solche organischen Materialien sind beispielsweise Holz, Anthrazit, übliche Kohle, Lignit, Braunkohle, Moorkohle, Kohleabfall, Abfall von Holzmühlen, Kokosnußschalen, Baumrindenabfall, Holzabfall, Sägemehl, landwirtschaftlicher Abfall, Samen von Früchten und Lignin.

Die Metalloxyde, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, sind beispielsweise die Oxyde von Eisen, Kupfer, Blei, Nickel, Zinn, Cadmium, Zink, Chrom oder/ und Mangan.

Als Metallcarbonate kann man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwenden die Carbonate von Calcium, Magnesium, Caesium, Natrium, Kalium oder/und Barium.

Als Metallhydroxyde kann man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwenden die Hydroxyde von Eisen, Kupfer, Blei, Nickel, Zinn, Cadmium, Zink, Chrom, Mangan, Calcium, Ma-

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gnesium, Caesium, Natrium, Kalium oder/und Barium.

Als Material, das Metallverbindungen enthält, kann man ein Metallerz, beispielsweise Eisenerz, verwenden, welches Eisenoxyd enthält.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren füllt man in den Innenraum eines von innen erwärmten Drehofens eine Mischung aus organischem Material und dem Material, das die Metallverbindung enthält. Sie können außerhalb des Drehofens einheitlich vorvermischt werden und dann in den Drehofen durch das eine Ende des Drehofens eingeleitet werden oder sie können getrennt in den Drehofen durch ein Ende davon eingeführt werden und dann können sie miteinander gut im Drehofen vermischt werden. Die Menge an Material, das die Metallverbindung enthält und die mit dem organischen Material vermischt wird, wird im Hinblick auf die Art des verwendeten organischen Materials, der Menge an Aktivkohle, die aus dem organischen Material gebildet wird, der gewünschten Aktivität der gebildeten Aktivkohle, dem Gehalt der Metallverbindung in dem Material bestimmt. Im allgemeinen wird das organische Material in einer Menge von 100 bis 1000%, bezogen auf das Gewicht des organischen Materials, aus dem das carbonisierte Material gebildet wird, der Menge, die für die vollständige direkte Reduzierung der Metallverbindung erforderlich ist, verwendet.

Zu Beginn der Carbonisierung werden Luft oder Sauerstoffgas und ein Gas- oder ein flüssiger Brennstoff in den Innenraum des Drehofens eingeleitet und darin verbrannt, um das organische Material bei einer Temperatur von mindestens 200 C zu erwärmen, wobei das organische Material getrocknet wird und wobei ein verbrennbares, destilliertes Gas aus dem organischen Material gebildet wird. Das verbrennbare, abdestillierte Gas wird mit Luft oder Sauerstoff vermischt und in

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dem Innenraum verbrannt, um den Innenraum bei der gewünschten Temperatur zu halten. Wenn der Innenraum bei der gewünschten Temperatur durch die Verbrennung des destillierten Gases gehalten wird, kann die Beschickung mit dem Brennstoff aufhören.

Durch Rotation des Drehofens wird-das organische Material zusammen mit dem Material, welches die Metallverbindung enthält, von dem Beschickungsende zu dem gegenüberliegenden Ende (Entnahmeende)des Drehofens durch den Innenraum transportiert, Während des Transports passiert das organische Material eine Destillations- und Carbonisierungszone und eine Aktivierungszone .

Um die Destillations- und Carbonisierungszone und die Aktivierungszone bei der gewünschten Temperatur zu halten, ist es erforderlich, daß das destillierte Gas aus dem organischen Material und das Kohlenmonoxyd, das in der Aktivierungszone nach einer im folgenden näher erläuterten Umsetzung gebildet wird, innerhalb des Innenraums des Drehofens verbrennen und daß das entstehende verbrannte Gas, das eine hohe Temperatur besitzt, einheitlich durch den Innneraum zirkuliert wird.

Um eine einheitliche Zirkulation des verbrannten Gases zu ergeben, ist es bevorzugt, daß der Innenraum des Drehofens eine Länge (L) des 1-bis 10-fachen des Durchmessers (D) davon besitzt, d.h. das Verhältnis L/D liegt im Bereich von 1 bis 10.

Weiterhin ist es wünschenswert, daß die Luft oder das Sauerstoff gas in den Innenraum durch das Ende davon eingeblasen wird, welches entgegengesetzt dem Ende liegt, durch das das organische Material und das Metallverbindung enthaltende Material eingeleitet werden. Ein solches Einblasen von Luft oder Sauerstoffgas in den Innenraum mit dem zuvor er-

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wähnten L/D-Verhältnis ist sehr wirksam, um eine Zirkulation des verbrannten Gases zu bewirken.

Die üblichen bzw. bekannten Drehofen, die innen erwärmt werden, besitzen ein großes L/D-Verhältnis, welches im Bereich von 15 bis 25 liegt und für die Bildung einer Zirkulation mit verbranntem Gas ungeeignet ist.

Dies liegt daran, daß die große Länge des Innenraums eine gleichzeitige Strömung der Luft oder des Sauerstoffs und des verbrannten Gases ergibt und daß der kleine Durchmesser des Innenraums die Bildung einer Strömung aus verbranntem Gas im Gegenstrom zu der Luft oder dem Sauerstoffgas verhindert.

Die Luft oder das Sauerstoffgas kann parallel zu der longitudinalen Achse des Drehofens eingeblasen werden oder sie können in Richtung auf die Oberfläche der Innenperipherie des Dreh-.ofens eingeblasen werden. Im allgemeinen ist das letztere Verfahren bevorzugt, weil dadurch eine einheitliche Zirkulation des verbrannten Gases einschließlich der Luft oder des Sauerstoffgases bewirkt wird»

Wenn die Metallverbindung, die als Aktivierungsmittel verwendet wird, ein Metalloxyd wie zuvor angegeben ist₉ so wird das Metalloxyd indirekt durch das carbonisierte Material bei einer Temperatur von mindestens 50O⁰C, bevorzugt von 700 bis 130O⁰C, reduziert. Das heißt, ein Teil des carbonisierten Materials wird oxydiert, wobei Kohlenmonoxyd gebildet wird, und das Metalloxyd wird durch das Kohlenmonoxyd entsprechendder folgenden Reaktionsgleichung reduziert;

MmOn + nCO - mM + nC0₂ (I)

worin M ein Metallatom und m und η die entsprechenden Zahlen bedeuten. Beispielsweise wird Eisen(III)-oxyd entsprechend der folgenden chemischen Gleichung reduziert:

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₂O₃ + CO = 3/2Fe + CO₂ + 1,9 Kcal (I-a)

Bei der Reduktionstemperatur des Metalloxyds wird das oben gebildete Kohlendioxyd (CO₂) durch die Umsetzung mit Kohlenstoff entsprechend der folgenden Gleichung reduziert:

CO₂ + C = 2CO + 41 Kcal (II)

Bei der obigen Umsetzung wird das carbonisierte Material aktiviert und das entstehende Kohlenmonoxyd wirkt als Reduktionsmittel für das Metalloxyd. Dementsprechend kann man die Gleichungen (I) und (II) der Umsetzung des Metalloxyds mit dem carbonisieren Material in der Aktivierungs- £one folgendermaßen zusammenfassen:

MmOn + nC = mM + nCO.

Im Falle des Eisen(III)-oxyds beträgt die zusammengefaßte Gleichung aus den Gleichungen (I-a) und (II):

1/3Fe₂O, +C= 2/3Fe + CO - 39,1 Kcal (III).

Wie aus der obigen Gleichung klar hervorgeht, wird bei der Reduktion des Metalloxyds die größte Menge an Wärme von 39,1 Kcal/Mol absorbiert. Wenn jedoch das oben gebildete Kohlenmonoxyd mit Luft oder Sauerstoffgas vermischt und in dem Innenraum eines Rotationsofens verbrannt wird, entsteht bei einer solchen Verbrennung eine große Menge an Wärme entsprechend der folgenden Gleichung:

CO + 1/2O₂ = CO₂ + 68 Kcal (IV)

Im Hinblick auf die Gleichungen (III) und (IV) ist offensichtlich, daß die Umsetzung (IV) die Wärme, die für·die Durchführung der Umsetzung (III) erforderlich ist, ausreichend zur Verfügung stellen kann.

Es soll bemerkt werden, daß die Aktivierung des carbonisierten Materials kontrolliert werden kann, indem man die Umsetzung (IV) kontrolliert, d.h. die Zufuhr der Wärme kontrolliert, Wenn die bei der Umsetzung (V) gebildete Wärme nicht ausreicht, um die Umsetzung (III) in Gang zu setzen bzw. zu ak-

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tivieren, wird in dem Innenraum des Drehofens ein Gas- oder ein flüssiger Brennstoff verbrannt.

In der Aktivierungszone kann das carbonisierte Material praktisch von der Einwirkung der Luft oder des Sauerstoffs geschützt werden, die durch das entgegengesetzte Ende, welches nahe an der Aktivierungszone liegt, eingeführt werden, da die Oberfläche des carbonisierten Materials mit einer Schicht aus Kohlenmonoxyd bedeckt ist, die durch die Umsetzung des carbonisierten Materials mit dem Metalloxyd gebildet wird. Dieses Kohlenmonoxyd wird mit der Luft oder dem Sauerstoff verbrannt und bildet die Wärme, die erforderlich ist, um den Innenraum auf der erforderlichen Temperatur zu halten. Mit anderen Worten wird ein Teil des carbonisierten Materials nicht nur dazu gebraucht, um das Metalloxyd zu reduzieren, wobei gleichzeitig das carbonisierte Material selbst aktiviert wird, sondern ein Teil wird ebenfalls dazu gebraucht, um den Innenraum bei der erforderlichen Temperatur zu halten.

Wenn man als Metallverbindung ein Metallcarbonat oder ein -hydroxyd verwendet, so wird es bei der Temperatur zersetzt, bei der das carbonisierte Material aktiviert wird, entsprechend der folgenden chemischen Gleichung:

Mm(C0₃)n = mMOn/m + nC0₂ ■ (V)

•*Mm(0H)n = mM0n/2m + n/2H₂0 (Vl)

Beispielsweise verläuft im Falle von Calciumcarbonat oder -hydroxyd die Zersetzung folgendermaßen:

CaCO, = CaO + CO₉ - 42,58 Kcal (V-a) oder ^D ^

Ca(OH)₂ = CaO + H₂O - 15,58 Kcal (VI-a)

Bei der obigen Zersetzung V-a ist die theoretische Temperatur, bei der das entstehende Kohlenmonoxyd einen Partialdruck von 1 at besitzt, 900⁰C. Im Falle der Gleichung (VI-a) beträgt die theoretische Temperatur, bei der der entstehende Wasser-

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dampf einen Partialdruck von 1 at besitzt, 45O°C. Dementsprechend werden bei einer Aktivierungstemperatur von 550 bis 130O⁰C die im folgenden aufgeführten Umsetzungen ablaufen:

CO₂ +C= 2CO - 41 Kcal (VIl)

H₂O + C = CO + H₂ - 31,4 Kcal (VIII)

Das heißt, Kohlendioxyd oder Wasserdampf wirkt als Aktivierungsmittel für das carbonisierte Material.

Aus den Gleichungen (V) und (VII) ergibt sich die folgende Gleichung durch Addition:

Mn(C0₃)n + nC = mMOn/n + 2nC0 (IX)

Aus den Gleichungen (Vl) und (VIII) ergibt sich die folgende Gleichung durch Addition:

M(0H)n + i/2nC + MOn/2 + i/2nH₂ + i/2nC0 (X)

Beispielsweise kann die Umsetzung aus dem carbonisierten Material mit Calciumcarbonat und -hydroxyd folgendermaßen zusammengefaßt werden:

CaCO₅ + C = CaO + 2CO - 83,58 Kcal (IX-a) oder

Ca(OH)₂ + C = CaO + H₂ + CO - 48,98 Kcal (X-a)

Um die obigen Umsetzungen zu beendigen, ist eine große Menge an zugeführter Wärme erforderlich. Diese Wärme wird zugeführt, indem man das entstehende Kohlenmonoxyd oder eine Mischung aus Kohlenmonoxyd und Wasserstoff, die bei der obigen Umsetzung (IX) oder (X) gebildet werden, verbrennt.

2CO + O₂ = 2CO₂ + 136 Kcal (Xl)

H₂ + CO +O₂ = H₂O + CO₂ + 136,3 Kcal (XH).

Im allgemeinen ist die Wärme, die bei den Umsetzungen (XI) und (XII) gebildet wird, größer als die, die erforderlich ist, um die Umsetzungen (IX) oder (X) zu beendigen. Wenn die gebildete Wärme zu stark ist, um den Innenraum des Drehofens bei der gewünschten Temperatur zu halten, wird die Menge an Luft oder Sauerstoffgas, die in den Innenraum geblasen wird,

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erniedrigt, d.h. die Temperatur des Innenraums wir kontrolliert, indem man die Zufuhr an Luft oder Sauerstoffgas reguliert.

Während der Aktivierung wird das carbonisierte Material durch eine Schicht aus Kohlenmonoxyd oder einer Mischung aus Kohlenmonoxyd und Wasserstoff bedeckt und von der direkten Umsetzung mit Luft oder Sauerstoffgas geschützt. Die entstehende Aktivkohle wird von dem reduzierten Metall oder Metalloxyd durch Sieben, Trennung, bedingt durch Schwere, oder magnetische Trennung abgetrennt.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.

Beispiel 1

Es wird ein von innen erwärmter Drehofen, der einen Innenraum mit einem Durchmesser von 1,8m besitzt und eine Länge von 18 m besitzt, verwendet, um Aktivkohle und reduziertes Eisen herzustellen.

158 kg Anthrazit einschließlich 7,8 Gew.% flüchtiger Materialien, 80,9 Gew.% fester Kohle und 3,0 Gew.% Asche und 315 kg Eisenerz, enthaltend 68,2 Gew.% Gesamteisen, werden pro Stunde vermischt und in den oberen Innenraum des Drehofens durch das Beschickungsende davon eingefüllt. Luft wird mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 270 nr/h in den Innenraum durch eine Einlaßleitung eingeblasen, die an dem einen Ende davon angebracht ist, und zwar entgegengesetzt dem oben erwähnten Beschickungsende und mit einem Winkel von 1,5°, bezogen auf die longitudinale Achse des Drehofens. Durch Verbrennen des aus dem Anthrazit abdestillierten Gases und des Kohlenmonoxyds, das bei der Aktivierung des carbonisierten Anthrazits gebildet wurde-, wurde der Innenraum bei ungefähr 1000⁰C gehalten. Während der Verweilzeit von ungefähr 6 Stunden wurde der Anthrazit zu Aktivkohle und das Eisenerz

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zu reduziertem Eisen überführt. Die entstehende Aktivkohle und das reduzierte Eisen wurden aus dem entgegengesetzten Ende des Innenofens entnommen und in einer nichtoxydierenden Atmosphäre gekühlt. Anschließend wurde die Aktivkohle von dem reduzierten Eisen durch magnetische Trennung abgetrennt. Die Aktivkohle wurde in einer Menge von 54 kg/h und das reduzierte Eisen in einer Menge von 233 kg/h gewonnen (Gehalt an metallischem Eisen = 92 Gew.%). Die Aktivkohle hatte eine Größe von 0,5 bis 2,3 mm und dann wurde ihre Absorptionskapazität untersucht. Die Absorptxonskapazität der Aktivkohle wurde entsprechend dem Japanese Industrial Standard (JIS) Κ-1470-Verfahren bestimmt. Das heißt, 1 g Aktivkohle wurde in 190 ml wäßrigem 1000 ppm Methylenblau bei 25⁰C suspendiert. 1 Stunde nach dem Suspendieren war die wäßrige Lösung vollständig entfärbt.

Beispiel 2

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben wurde wiederholt, wobei man einen von innen erwärmten Drehofen mit einem Durchmesser des Innenraums von 1,6 m und einer Länge von 9 m verwendete. Die Aktivkohle und das reduzierte Eisen wurden in Mengen von 21,5 kg/h bzw. 93 kg/h gebildet. Die Aktivkohle hatte die gleiche Absorptionskapazität wie die von Beispiel 1.

Beispiel 3

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben wurde wiederholt, wobei man Lateriterz verwendete, welches Nickeloxyd und Eisenoxyd anstelle von Eisenerz enthielt. Das Nickeloxyd wurde in einer Menge von 410 kg/h eingeführt. Die Aktivkohle und das reduzierte Ferro-Nickel wurden in Mengen von 46 kg/h bzw. 305 kg/h erhalten. Die Aktivkohle hatte die gleiche Absorptionskapazität wie die von Beispiel 1.

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Beispiel 4

Braunkohle, die 4,2 Gew.% flüchtiges Material, 93,0 Gew.% feste Kohle und 2,8 Gew.%· Asche enthielt, wurde in einer Menge von 130 kg/h mit Kalk, der 96 Gew.% Calciumcarbonat enthielt, in einer Menge von 420 kg/h vermischt. Die Mischung wurde dann in einen von innen erwärmten Drehofen, dessen Innenraum einen Durchmesser von 1,8m und eine Länge von 18m besaß, eingefüllt. Für die Verbrennung des destillierten Gases und des Kohlenmonoxyds wurde Luft mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 146 nr/h in den Innenraum mit einem Winkel von 1,5°> bezogen auf die longitudinale Achse des Drehofens, eingeblasen. Das verbrannte Gas wurde in dem Innenraum einheitlich zirkuliert und bei einer Temperatur von 970⁰C gehalten. Aktivkohle und Calciumoxyd wurden in Mengen von 52 kg/h bzw. 235 kg/h gebildet. Die Aktivkohle hatte die gleiche. Absorptionskapazität wie die von Beispiel 1.

Beispiel 5

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 4 wurde wiederholt, wobei man 91 kg Braunkohle und 280 kg/h Calciumhydroxyd bei einer Temperatur von 750⁰C verwendete. Aktivkohle und Calciumoxyd wurden in Mengen von 38 kg/h bzw. 164 kg/h gebildet.

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Claims

Patentansprüche

(V) Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle durch Carbonisierung eines organischen Materials durch Erwärmen auf eine Temperatur von mindestens 200⁰C, wobei verbrennbares, destilliertes Gas aus dem organischen Material gebildet wird, und durch Aktivieren des carbonisierten Materials, indem man es in Berührung mit einem Material bringt, welches mindestens eine Metallverbindung wie Metalloxyde, -carbonate und/oder -hydroxyde enthält, wobei man eine Temperatur verwendet, bei der die Metallverbindung durch Umsetzung mit Kohle reduziert wird, dadurch gekennzeichnet , daß man in den Innenraum eines von innen erwärmten Drehofens eine Mischung aus der organischen Verbindung und dem Material, welches die Metallverbindung enthält, einführt, wobei die Beschickung durch ein Ende des Ofens erfolgt, daß man Luft oder Sauerstoffgas in den Innenraum des Drehofens durch das entgegengesetzte Ende davon einbläst, das destillierte Gas und das Kohlenmonoxyd, das durch die Reduktion der Metallverbindung mit der Kohle in dem Innenraum gebildet wird, verbrennt und das verbrannte Gas, das bei einer Temperatur von mindestens 500⁰C brennt, einheitlich durch den Innenraum des Drehofens zirkuliert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Drehofens eine Länge besitzt, die dem 1- bis 10-fachen seines Durchmessers entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als organisches Material Holz, Anthrazit, übliche Kohle, Lignit, Braunkohle, Moorkohle, Kohleabfall, Holzmühlenabfall, Kokosnußschale, Rindenabfall, Holzabfall, Sägemehl, landwirtschaftliche Abfälle, Samen von Früchten und/ oder Lignin verwendet.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Metalloxyd Oxyde von Eisen, Kupfer, Blei, Nickel, Zinn, Cadmium, Zink, Chrom oder/und Mangan verwendet.
5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Metallcarbonat Carbonate von Calcium, Magnesium, Barium, Caesium, Natrium oder/und Kalium verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Metallhydroxyd Hydroxyde von_; Eisen, Kupfer, Blei, Nickel, Zinn, Cadmium, Zink, Chrom, Mangan, Calcium, Magnesium, Barium, Caesium, Natrium oder/und Kalium verwendet.
7· . Verfahren nach Anspruch-1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Material, welches eine Metallverbindung enthält,-ein Erz verwendet.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Erz ein Eisenerz verwendet.
9· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Material, welches eine Metallverbindung enthält, Kalk verwendet.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft parallel zu der longitudinalen Achse des Drehofens eingeblasen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft in Richtung auf die Innenperipherie-Oberfläche des Drehofens eingeblasen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionstemperatur mindestens 500 C beträgt.

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13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionstemperatur zwischen 700 und 1300⁰C liegt.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Material in einer Menge von 100 bis 1000%, bezogen auf das Gewicht des organischen Materials, aus dem die Kohle gebildet wird, in einer Menge, die für die vollständige, direkte Reduktion der Metallverbindung erforderlich ist, verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Brennstoff in den Innenraum des Drehofens eingeleitet wird und darin verbrannt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entstehende Aktivkohle von dem reduzierten Material durch Gravitationstrennung oder durch magnetische Trennung abgetrennt wird.