DE2361808B2

DE2361808B2 - Verfahren zur herstellung von aktivkohle

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Publication number: DE2361808B2
Application number: DE19732361808
Authority: DE
Original assignee: Japan Eng. Co, Ltd, Tokio; Nippon Iron Powder Co, Ltd, Kashiwa, Chiba; (Japan)
Priority date: 1972-12-12
Filing date: 1973-12-12
Publication date: 1978-02-09
Also published as: AU6326073A; DE2361808C3; DE2361808A1; US3950267A; JPS4981295A

Description

dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehofen verwendet wird, dessen Länge des Innenraumes dem 1- bis lOfachen seines Durchmessers entspricht, daß in den Innenraum des Drehofens ausschließlich Luft oder Sauerstoff eingeblasen wird, wobei diese durch Verbrennung mit dem sich entwickelnden Gas und Kohlenmonoxid die für die Durchführung des Verfahrens notwendige Wärme ergeben, und daß das Einblasen von Luft oder Sauerstoffgas parallel zur Iongitudinalen Achse des Drehofens oder geneigt in einem Winkel von dieser Achse gegen die Innenseite der äußeren Oberfläche des Drehofens erfolgt, wobei die- Luft oder der Sauerstoffstrom mit dem Verbrennungsgas vermischt werden und das verbrannte Gas mit einer Temperatur von mindestens 500°C einheitlich durch den Innenraum des Drehofens zirkuliert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Material, welches eine Metallverbindung enthält, ein Erz verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Erz ein Eisenerz verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Material, welches eine Metallverbindung enthält, Kalk verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionstemperatur zwischen 700 und 1300° C liegt.

b5

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle, indem man

a) den Innenraum eines von innen erwärmten Drehofens mit einem Gemisch eines organischen Materials und einem Material beschickt, das mindestens eine Metallverbindung, ausgewählt aus der Gruppe der Metalloxide, -carbonate und -hydroxide, enthält, wobei die Beschickung durch ein Ende des Drehofens erfolgt,

b) das organische Material durch Erhitzen auf eine Temperatur von 200°C carbonisiert, wobei das organische Material ein brennbares Gas entwickelt,

c) im Gegenstrom zur Materialbesch'ickung Luft einbläst,

d) das carbonisierte Material mit der Metallverbindung aktiviert, indem man dieses mit dem carbonisierten Material bei einer Temperatur von mindestens 500°C in Berührung bringt, wobei die Metallverbindung mit Kohlenstoff unter Entwicklung von Kohlenmonoxid reduziert wird, und

e) das sich entwickelnde Gas und Kohlenmonoxid im Innenraum des Drehofens abbrennt, wobei sich ein Verbrennungsgas entwickelt, das genügend heiß ist, um die genannte Carbonisierung und Aktivierung zu bewirken.

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 Dampfund Kohlendioxid 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 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 Aktivierungsmittel!, 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 Aktivierungsmittel 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 obenerwähnten 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 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 während 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 obenerwähnte 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 obenerwähnte 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 obenerwähnte 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 -31,4Lcal

CO₂

2CO-41kcal.

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 95O⁰C. Dementsprechend ist es erforderlich, den Mantel des Drehofens aus hochtemperaturbeständigem Stahl herzustellen, der sehr teuer ist. Weilerhin 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 einer oxydierenden Mischung 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.

lu In der US-PS 36 17 256 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 kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel 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 vor.

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 obenerwähnte Art der Vorrichtung für die Herstellung von Aktivkohle in großem Maßstab ungeeignet.

In der US-PS 22 69 465 wird ein Verfahren zur Umwandlung von Hematit zu Magnetit in einem Drehofen beschrieben. Dabei wird während der gesamten Verfahrensdauer dem Drehofen Brennstoff und Luft durch einen Brenner zugeführt, der ebenfalls an dem der Materialzuführung entgegengesetzten Ende angebracht ist. Bei dem genannten Verfahren wird die gesamte Wärmemenge, die für die Reduktion des Rohmaterials erforderlich ist, vom Brenner geliefert.

Wird das in der US-PS 22 69 465 beschriebene Verfahren für die Herstellung von Aktivkohle eingesetzt, so hat sich gezeigt, daß aufgrund der Temperaturschwankungen über die Länge des Drehrohrofen nur eine verhältnismäßig kurze Aktivierungszone vorliegt, und zwar vorwiegend in dem Teil, in dem die Charge direkt von der Flamme des Brenners beheizt wird,

so während in dem anderen Teil unerwünscht niedere Temperaturen vorliegen.

Nach dem Verfahren der US-PS 22 69 465 wird das carbonisierte Material nicht nur sehr schnell auf hohe Temperaturen erwärmt und in kurzer Zeit rasch aktiviert, sondern es wird auch dem Kontakt mit freiem Sauerstoff, der durch den Brenner eingeblasen wird, ausgesetzt und teilweise verbrannt. Dies führt dazu, daß eine Aktivkohle mit einer geringeren Absorptionsaktivität erhalten wird als dies erfindungsgemäß angestrebt wird.

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

Die vorliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß

dadurch gelöst, daß ein Drehofen verwendet wird, dessen Länge des Innenraumes dem 1- bis lOfachen seines Durchmessers entspricht, daß in den Innenraum des Drehofens ausschließlich Luit oder Sauerstoff eingeblasen wird, wobei diese durch Verbrennung mit dem sich entwickelnden Gas und Kohlenmonoxid die für die Durchführung des Verfahrens notwendige Wärme ergeben, und daß das Einblasen von Luft oder Sauerstoffgas parallel zur longitudinalen Achse des Drehofens oder geneigi in einem Winkel von dieser Achse gegen die Innenseite der äußeren Oberfläche des Drehofens erfolgt, wobei die Luft oder der Sauerstoffstrom mit dem Verbrennungsgas vermischt werden und das verbrannte Gas mit einer Temperatur von mindestens 500⁰C einheitlich durch den Innenraum des Drehofens zirkuliert.

Der Ausdruck »organisches Material«, wie er hierin verwendet wird, bedeutet ein festes Material, das bei Temperaturen, die 200°C 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 Metalloxide, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, sind beispielsweise die Oxide 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 Hydroxide von Eisen, Kupfer, Blei, Nickel, Zinn, Cadmium, Zink, Chrom, Mangan, Calcium, Magnesium, Caesium, Natrium, Kalium oaer/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 du^rch 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 auf eine TerriDeratur von mindestens 200⁰C zu erwärmen, wobei das organische Materia! getrocknet wird und wobei ein verbrennbares, destilliertes Gas aus dem organischen Material gebildet wird. Das verbrennbare, abdesiilliertc Gas wird mit Luft oder Sauerstoff vermischt und in dtrm 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.

iü Durrh 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 Transportes passiert das organische Material eine Destillations- und Carbonisierungszone und eine Aktivierungszone.

Um die Destillations- und Carbonisierungszone und die Aktivierungszone bei der gewünschten Temperatur zu haften, ist es erforderlich, daß das destiliierte Gas aus dem organischen Material und das Kohlenmonoxyd, das in der Aktivien:r.gszone nach einer im folgenden näher erläuterten Umsetzung gebildet wird, innerhalb des Innenraumes des Drehofens verbrennen und daß da:.

entstehende verbrannte Gas, das eine hohe Temperatur besitzt, einheitlich durch den Innenraum zirkuliert wird.

Um eine einheitliche Zirkulation des verbrannten

Gases zu ergeben, hat der Innenraum des Drehofens eine Länge (L) des 1 - bis lOfachen des Durchmessers (D) davon, d. h., das Verhältnis L/D liegt im Bereich von 1 bis 10.

Weiterhin ist es wünschenswert, daß die Luft oder das Sauerstoffgas in den Innenraurn 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 ermähnten 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 Innenraumes eine gleichzeitige Strömung der Luft oder des Sauerstoffes und des verbranntes Gases ergibt und daß der kleine Durchmesser des Innenraumes die

so Bildung einer Strömung aus verbranntem Gas im Gegenstrom zu der Luft oder dem Sauerstoffgrs verhindert.

Die Luft oder das Sauerstoffgas wird parallel zu der longitudinalen Achse des Drehofens eingeblasen oder sie können in Richtung auf die Oberfläche der Innenperipherie des Drehofens 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, ist, so wird das Metalloxyd indirekt durch das carbonisierte Material bei einer Temperatur von mindestens 500⁰C, bevorzugt von 700 bis 1300⁰C, reduziert. Das heißt, ein Teil des carbonisierten Materials wird oxydiert, wobei Kohlenmonoxyd gebildet wird, und das Metalloxyd wird durch das

Kohlenmonoxyd entsprechend der folgenden Reaktionsgleichung reduziert:

MmOi) + nCO - ii/M + nCO,

(D

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

1/3 Fe₂O., + CO = 3/2 Fc + CO, + 1.9 kcal (I-a)

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

CO, + C = 2CO + 41 kcal (II)

Bei der obigen Umsetzung wird das carbonisiertc :o 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 carbonisierten Material in der Aktivierungszonc folgendermaßen 2> zusammenfassen:

MmO/i + ;iC = #iiM + nCO

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

1/3 Fc₂O., + C = 2/3 Fe + CO - 39.1 kcal (III)

Wie aus der obigen Gleichung klar hervorgeht, wird j-, 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 + 1/2 O, = CO, + 68 kcal

(IV)

erforderlichen Temperatur zu halten. Mit anderen Worten wird ein Teil des carbonisierien Materials nicht nur dazu gebraucht, um das Metalloxyd zu reduzieren, wobei gleichzeitig das carbonisierle Material selbst

ι aktiviert wird, sondern ein Teil wird ebenfalls dazu gebraucht, um den Inncnraiim bei der erforderlichen Temperatur zu halten.

Wenn man als Mctallvcrbindung ein Meiallcarbonat oder ein -hydroxyd verwendet, so wird es bei der

κι Temperatur zersetzt, bei der das carbonisierte Material aktiviert wird, entsprechend der folgenden chemischen Gleichung:

Im Hinblick auf die Gleichungen (111) 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 Unisetzung (III) in Gang zu setzen bzw. zu aktivieren, wird in dem Innenraum des Drehofens ein Gas- oder ein flüssiger Brennstoff verbrannt.

In der Aktivierungszonc kann das carbonisierte Malerin! praktisch von der Einwirkung der I.lift oder des Sauerstoffes geschützt werden, die durch das entgegengesetzte Ende, welches nahe an der Aktivierungszone liegt, eingeführt werden, du die Oberfläche des carbonisieren Materials mit einer Schicht aus Kohlenmonoxyd bedeckt ist, die durch die Umsetzung des carbonisierten Materials mit dem Metalloxyd i-'chiklel wird. Dieses Kohlenmonoxyd uird mit der l.ul't oder dem Sauorsloll verbrannt und bildet die Wärme, ili«.· erforderlich ist. um den lnnenruiim auf der MfIi(CO₁)K = inMO/i/m + /1CO₂

oder

Mm(OH)U = iiiMOii/2m + ji/2 H₂O (Vl)

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

CaCO, = CaO + CO₂ - 42.58 kcal (V-a)

oder

Ca(OH), = 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 (Vl-a) beträgt die theoretische Temperatur, bei der der entstehende Wasserdampf einen Partialdruck von 1 at besitzt,450"C. Dementsprechend werden bei einer Aktivierungstemperatur von 550 bis 130O⁰C die im folgenden aufgeführten Umsetzungen ablaufen:

CO, -t- C = 2CO - 41 kcal (VlI)

H₂O + C = CO + H₂ - 31.4 kcal (VIII)

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

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

MiI(CO₁)Ii + JiC = uiMOii/zi + 2i/C0 (IX)

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

M(OH)Ii + 1/2 JiC + MOii/2 + 1/2 JiH₂ + 1/2 nCO

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

CaCO, 4 C =■; CaO -4 2 CO - S3.5S kcal (lX-a)

oder

Ca(OII), I C ■-- CaO t

CO

48.98 kcal
(X-a)

Um die obigen Umsetzungen zu beendigen, ist cine große Menge an zugeführter Wärme erforderlich. Diese Wärme wird zugeführt, indem man das entstehende Kohlcnmonoxvd oder eine Mischung aus Kohlenmon-

oxyd und Wasserstoff, die bei der obigen Umsetzung (IX)oder(X)gebildet werden, verbrennt.

2CO + O₂ = 2CO, + 136 kcal

(Xl)

H₂ + CO + O₂ = H₂O + CO₂ + 136.3 ke;il (XlI)

Im allgemeinen ist die Wärme, die bei den Umsetzungen (Xl) 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, erniedrigt, d.h., die Temperatur des Innenraumes wird 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 1,8 m 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 Beschikkungsende davon eingefüllt. Luft wird mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 270 mVh in den innenraum durch eine Einlaßleitung eingeblasen, die an dem einen Ende davon angebracht ist, und zwar entgegengesetzt dem obenerwähnten Beschickungsende und mit einem Winkel von 1,5°, bezogen auf die longitudinale Achse des Drehofens. Durch Verbrennen des aus dem Anthrazit abdestillicrtcn Gases und des Kohlenmonoxyds, tias bei der Aktivierung des carbonisiertcn Anthrazits gebildet wurde, wurde der Innenraum bei ungefähr 1000⁰C gehalten. Während der Verweilzeil von ungefähr 6 Stunden wurde der Anthrazit zu Aktivkohle und das Eisenerz zu reduziertem Eisen überführt. Die entstehende Aktivkohle und das reduzierte Eisen wurden aus dem entgegengesetzten Ende des Innenofens entnommen und in einer nichtoxydierenilen 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 Absorptionskapazität der Aktivkohle wurde entsprechend dem Japanese Industrial Standard (JlS) K-1470-Verfahren bestimmt. Das heißt, 1 g Aktivkohle wurde in 190 ml ίο wäßrigem 1000 ppm Methylenblau bei 25°C suspendiert. 1 Stunde nach dem Suspendieren war die wäßrige Lösung vollständig entfärbt.

Beispiel 2

υ Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 beschriebe!· wurde wiederhol·, wobei man einen von inner erwärmten Drehofen mit einem Durchmesser de* Innenraumes von 1,6 m und einer Länge von 9 η verwendete. Die Aktivkohle und das reduzierte Eiser

2i) wurden in Mengen von 21,5 kg/h bzw. 93 kg/h gebildet Die Aktivkohle hatte die gleiche Absorptionskapazitäi wie die von Beispiel 1.

Beispiel 3

2"> Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieber wurde wiederholt, wobei man Lateriterz verwendete welches Nickeloxyd und Eisenoxyd anstelle vor Eisenerz enthielt. Das Nickeloxyd wurde in einer Menge von 410 kg/h eingeführt. Die Aktivkohle und da;

jo reduzierte Ferro-Nickel wurden in Mengen von 46 kg/r bzw. 305 kg/h erhalten. Die Aktivkohle hatte die gleiche Absorptionskapazität wie die von Beispiel 1.

Beispiel 4

j-j Braunkohle, die 4,2 Gew.-°/o flüchtiges Material, 93,( Gew.-% feste Kohle und 2,8 Gew.-% Asche enthielt wurde in einer Menge von 130 kg/h mit Kalk, der 9f Gew.-% Calciumcarbonat enthielt, in einer Menge vor 420 kg/h vermischt. Die Mischung wurde dann in einer von innen erwärmten Drehofen, dessen lnnenraurr einen Durchmesser von 1,8 m und eine Länge von 18 rr besaß, eingefüllt. Für die Verbrennung des destillierter Gases und des Kohlenmonoxyds wurde Luft mit einei Strömungsgeschwindigkeit von 146 mVh in den Innen raum mit einem Winkel von 1,5°, bezogen auf dit longitudinale Achse des Drehofens, eingeblasen. Da: verbrannte Gas wurde in dem Innenraum einheitlid zirkuliert und bei einer Temperatur von 970⁰C gehalten Aktivkohle und Calciumoxyd wurden in Mengen vor

-,o 52 kg/h bzw. 235 kg/h gebildet. Die Aktivkohle hatte dii gleiche Absorptionskapazität wie die von Beispiel 1.

Beispiel 5

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 4 wurdi

Vi wiederholt, wobei man 91 kg Braunkohle und 280 kg/l Calciutnhydroxyil bei einer Temperatur von 7 50" C verwendete. Aktivkohle iiiul Calciumoxyd wurden ii Mengen von 3H kg/h b/w. 164 kg/h gebildet.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle, indem man

a) den Innenraum eines von innen erwärmten Drehofens mit einem Gemisch eines organischen Materials und einem Materia! beschickt, das mindestens eine Metallverbindung, ausge- iu wählt aus der Gruppe der Metalloxide, -carbonate und -hydroxide, enthält, wobei die Beschikkung durch ein Ende des Drehofens erfolgt,

b) das organische Material durch Erhitzen auf eine Temperatur von 200⁰C carbonisiert, wobei das organische Material ein brennbares Gas entwikkelt,

c) im Gegenstrom zur Materialbeschickung Luft einbläst,

d) das carbonisierte Material mit der Metallverbindung aktiviert, indem man dieses mit dem carbonisierten Material bei einer Temperatur von mindestens 500° C in Berührung bringt, wobei die Metallverbindung mit Kohlenstoff unter Entwicklung von Kohlenmonoxid reduziert wird,

e) das sich entwickelnde Gas und Kohlenmonoxid im Innenraum des Drehofens abbrennt, wobei sich ein Verbrennungsgas entwickelt, das genügend heiß ist, um die genannte Carbonisierung und Aktivierung zu bewirken,