DE2452891C2

DE2452891C2 - Verfahren zur Herstellung von Presslingen aus Stroh

Info

Publication number: DE2452891C2
Application number: DE2452891A
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. Dr.tech. 2136 Laa an der Thaya Kühtreiber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-11-12
Filing date: 1974-11-07
Publication date: 1983-04-14
Also published as: CA1036356A; FR2256010B1; DE2452891A1; FR2256010A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Preßlingen aus Stroh. Aus der US-PS 24 86 266 ist ein Verfahren zum Herstellen von Preßlingen aus pflanzlichem, fasrigen Material bekanntgeworden, welche Preßlinge industriell, z. B. als brennbare Briketts verwertbar sind. Bei diesem Verfahren ist auch ein eventuelles Befeuchten des zu verdichtenden Materials vorgesehen. Zur Herstellung der Preßlinge nach dem vorbekannten Verfahren werden vergleichsweise hohe Temperaturen benötigt, die den in solchem Material enthaltenen Anteil eines thermoplastischen Binders aktivieren sollen, um nach dem Abkühlen der Preßlinge diese durch den erstarrenden Binder zusammenzuhalten. Infolge der Notwendigkeit eines die Erhitzung des Materials bewirkenden Energieaufwandes erweist sich das vorbekannte Verfahren zwangsläufig als kompliziert und kostspielig, zumal vegetabilisches Material ein schlechter Wärmeleiter ist und die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Vorrichtungen augenfällig kompliziert unJ voluminös sind.

Die vorliegende Erfindung hat sich gegenüber diesem bekannten Verfahren die Aufgabe gestellt, ein solches Verfahren so weiterzuentwickeln, daß mit niedrigem Energieaufwand Preßlinge aus Stroh hoher Dichte hergestellt werden können.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist das Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß dem zerkleinerten Stroh zuerst vor dem eigentlichen, die Preßlinge endgültig formenden Preßvorgang der überwiegende Anteil der darin enthaltenen Luft entzogen und unmittelbar anschließend dieses Stroh zu ^b5 Preßlingen mit einer Dichte oberhalb 500 kg/m³, vorzugsweise oberhalb 1000 kg/m³ verdichtet wird.

Die Erfindung beruht primär auf der Erkenntnis, daß die bisherigen Versuche, Stroh zu insbesondere dauerhaften und formbeständigen, somit gut verwertbaren Preßiipgen hoher Dichte, sogenannten Pellets, zu verarbeiten, weitgehend daran gescheitert sind, daß es nicht gelungen ist, die im Stroh in einem besonders hohen Ausmaß enthaltene Luft völlig zu entfernen, weil dieses Material besonders elastisch und sperrig ist.

Man hat fälschlicherweise angenommen, daß diese Luft allein schon durch Anwendung eines hohen Preßdruckes bei der formgebenden Pressung der Preßlinge entfernt werden können. Tatsächlich wird aber dabei ein viel zu hoher Anteil der Luft nicht entfernt, verbleibt im Stroh, wird mit diesem elastisch komprimiert, besitzt infolgedessen die Tendenz, sich auszudehnen und zerstört dann bei einer späteren, allmählichen, unvermeidlichen Ausdehnung Form und Struktur der Preßlinge.

Mit anderen Worten gesagt: Die im Stroh enthaltene Luft findet bei der Herstellung der Preßlinge aus dem lockeren, mil Luft durchsetzten Strohmateria) keine Zeit und keine Gelegenheit zu entweichen, vor allem deshalb nicht, weil in dem lockeren, aus kleinen Strohteilchen bestehendem Schüttgut viel zu viel von dieser Luft enthalten ist und innerhalb des formgebenden Preßvorganges aus dem Preßgut gar nicht ausreichend entweichen kann.

Die Erfindung schlägt nun von dieser Erkenntnis ausgehend vor, dem zerkleinerten Stroh zuerst, nämlich schon vor dem eigentlichen, die Preßlinge formenden Preßvorgang, also vor ihrer Formgebung, den überwiegenden Anteil der darin enthaltenen Luft zu entziehen und erst dann die Preßlinge aus dem vorverdichteten und dadurch schon weitgehend »entlüfteten« Stroh zu pressen.

Im Rahmen dieser Lehre des »Vorentlüftens« kann der weitgehende Luftentzug des zu pressenden Strohes auf zweierlei Arten (Ansprüche 2 und 3) erfolgen, nämlich

a) durch ein Vorpressen des zerkleinerten Strohes, also durch ein Abdrücken (Abquetschen) der Luft aus dem Stroh

und/oder

b) dui ι. ;i ein Benetzen der Strohteilchen mit geeigneten Flüssigkeiten.

Die letztgenannte Maßnahme b) erweist sich insbesondere bei weitgehend fein zerkleinertem Stroh zur Gewährleistung eines weitgehenden Luftentzuges als sehr wirksam, weil sie ein völlig dichtes Aneinanderliegen der Strohteilchen ergibt, wogegen trockene Strohteilchen infolge elektrostatischer Ladung usw. die Tendenz haben, einander abzustoßen.

Es hat sich aus vom Anmelder durchgeführten, zahlreichen praktischen Versuchen erwiesen, daß diese Maßnahmen a) und b), einzeln oder gemeinsam angewendet, tatsächlich geeignet sind, den Luftanteil im Stroh vordem eigentlichen Preßvorgang so weitgehend zu verringern, daß — erst dadurch — die Formung dieses entlüfteten Vormaterials zu dauerhaften Preßlingen hohen spezifischen Gewichtes guter Formbeständigkeit möglich wird.

Beim Pressen des Strohes auf die obengenannte erforderliche Mindestdichte soll nämlich ein Mitpressen von zuviel im Stroh enthaltener Luft deswegen vermieden werden, weil mitkomprimierte Luft die

Festigkeit der fertigen Preßlinge erheblich verringert, unter Umständen sogar die Preßlinge nach ihrer Fertigstellung durch Expansion zu zerstören vermag. Dies könnte nur durch sehr hohe Preßdrücke verhindert werden, die eine solche Verdichtung und Verfestigung der Strohsubstanz hervorrufen, daß einer Expansion der in den Preßlingen enthaltenen Luft vorgebeugt wird.

Wird hingegen dem Stroh der Luftanteii vor oder während des Pressens weitgehend entzogen, dann können Preßlinge hergestellt werden, deren Raumgewicht annähernd dem spezifischen Gewicht des reinen, luftfreien Stroh-Rohstoffes selbst entspricht, also eine maximale und demnach auch optimale Höhe besitzt

Der Luftentzug kann im Rahmen der Erfindung auf vielerlei Arten durchgeführt werden, sei es durch Absaugen oder durch Abdrücken (Abquetschen) der im Stroh enthaltenen Luft.

Dieses Absaugen oder Abdrücken der Luft kann vor dem eigentlichen Preßvorgang oder auch vorteilhafterweise gleichzeitig mit dem Preßvorgang durchgeführt werden, also mit dem Preßvorgang sinnvoll kombiniert werden.

Eine weitere Erkenntnis erstreckt sich darauf, daß es sehr vorteilhaft ist, Stroh vor seiner Verpressung mit Flüssigkeit(en), welche durch ihre niedrige Oberflächenspannung eine gute Benetzungsfähigkeit für Stroh haben bzw. durch ihre elektrische Leitfähigkeit die statische elektrische Aufladung der Strohteilchen reduzieren und/oder die Adhäsion der Strohteilchen verbessern (gesondert oder in Kombination angewandt) zu behandeln. Es sind hierfür flüssige, wäßrige oder nichtwäßrige Substanzen geeignet, wie auch z. B. Emulsionen auf Bitumen- oder ölbasis anwendbar. Aus diesem Grund erweist es sich als zweckmäßig, das Stroh vor dem Pressen wie oben beschrieben mit einer Flüssigkeit zu benetzen, wobei Wasser allein, wegen der schlechteren Benetzungsfähigkeit, nur vergleichsweise geringe Wirkung zeitigt, wogegen sich Zusätze von echten Netzmitteln etwa obengenanntem Eigenschaften, z. B. Tenside, Detergentien, Elektrolyte, d. s. chemische Verbindungen, die in wäßrigen Lösungen dissoziieren, besser eignen. Die auf solche Weise erhöhte Adhäsionsfähigkeit läßt die Strohteilchen beim Verpressen einen innigen Kontakt finden und begünstigt solcherart den Luftentzug außerordentlich wirksam; je besser die Adhäsion der Strohteilchen ist, desto weniger kann sich die Luft zwischen diesen Teilchen bei der Herstellung der Preßlinge halten und festsetzen. Zur Durchführung des Luftentzuges können Pressen benutzt werden, die mit zumindest einer in die Preßkammer mündenden Luftabsaugleitung ausgestattet sind, oder Pressen mit luftdurchlässig ausgebildeten Begrenzungen der Preßkammer; als solche Begrenzungen sind üblicherweise die Basis, der Preßstempel (Kolben) und/oder die Seitenwandungen der Preßkammer anzusehen.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, daß Stroh nach seiner Zerkleinerung zunächst zu benetzen und sodann — mit vergleichweise noch geringem Druck — vorzupressen (abzuquetschen). Anläßlich einer solchen Vorverdichtung der Strohmasse finden die Strohteilchen bereits jenen wünschenswerten engen Kontakt, der sie für die Verarbeitung in der Hochdruckpresse zu Preßlingen mit optimal geringem Luftar.teil bestgeeignet macht.

Weitere Erfindungsmerkmale beruhen auf der Erkenntnis, daß sich völlig trockenes Stroh nur schwierig und mit sehr hohem Leistungsaufwand zu Preßlingen verarbeiten läßt und daß der Leistungsbedarf für die Herstellung solcher Preßlinge erheblich verringert werden kann, wenn die Gleitfläche zwischen dem Stroh und der Wandung der Preßkammer mit einer die Wandreibung verringernden Flüssigkeit beaufschlagt wird.

Im Zusammenhang mit der Verwendung solcher reibungsmindernder Flüssigkeiten ist nach einem weiteren Erfindungsmerkmal fakultativ vorgesehen, dem Stroh vor der Pressung oder während des

ίο Preßvorganges ein Gleit- oder Schmiermittel, z. B. auf Kohlenstoff-, Kohlenwasserstoff- oder Kunststoffbasis, wie etwa Graphit, Teeröl oder Silikon, hinzuzufügen. Die Zugabe einer solchen Gleit- und Schmierflüssigkeit läßt sich zweckmäßigerweise mit der Zugabe einer die

Adhäsion erhöhenden Flüssigkeit, eines Netzmittels od. dgl, kombinieren; Netzmittel und Schmiermittel (Gleitmittel) können also in der Praxis ident sein.

Durch die Hinzufügung solcher Gleit- oder Schmiermittel verringert sich gleichfalls der für die Verpressung des Strohes erforderliche Kraftbedarf und damit auch die erforderliche Antriebsleistung für die Betätigung der Presse auf ein optimales Minimum. Insbesondere sind als Gleit- und Schmiermittel alle mineralischen oder organischen ÖJe gut verwendbar und diese Mittel können auch am einfachsten der Preßkammer einer Presse zugeführt werden.

Zur Festigung und zur Verbesserung der Formbeständigkeit der Preßlinge kann ferner — nach einem weiteren Erfindungsmerkmal — dem Stroh ein Bindemittel, wie z. B. Bitumen, ein Kunstharzkleber, ein Leim od. dgl., hinzugefügt werden, wie sich dies beispielsweise bei der Herstellung von Briketts bewährt hat. Solche Bindemittel können allenfalls auch als Schmier- und Gleitmittel gleichzeitig wirksam sein.

Zur Verbesserung der Lagerfähigkeit der Strohpreßlinge kann ferner dem Stroh vor oder während der Verpressung ein feuchtigkeitsabweisendes Mittel, z. B. ein Imprägniermittel auf Kohlenwasserstoff- oder Kunststoffbasis, hinzugefügt werden. Derart imprägnierte Preßlinge lassen sich solcherart verrottungssicher machen und im Freien oder auch in feuchten Räumen lagern. Gleichermaßen kann dem Stroh der Preßlinge ein fäulnisverhinderndes Mittel, z. B. ein Desinfektionsmittel, hinzugefügt werden.

Wenn die Strohpreßlinge für eine bestimmte chemische Verwertung vorbestimmt sind, wird man zweckmäßigerweise hierauf durch Wahl eines diese Art der Verwertung individuell begünstigenden Mittels Bedacht nehmen, z. B. durch Hinzufügung eines

so Katalysators für die Herstellung chemischer Produkte aus den Preßlingen, oder eines bei der chemischen Verwertung der Preßlinge zumindest inerten Mittels, welches eventuell später einen Bestandteil des bei der Verwertung der Preßlinge hergestellten Produktes bildet.

Die Beigabe einer Flüssigkeit kann im Rahmen der Erfindung grundsätzlich auf beliebige Art erfolgen, wobei aber stets auf eine gute Durchmischung der Flüssigkeit mit dem Stroh zu achten sein wird.

Vorzugsweise enthält die dem Stroh hinzuzufügende Flüssigkeit die hinzuzufügenden Zusätze in Form einer Emulsion, einer Dispersion, einer Lösung oder kolloidalen Lösung. Es ist aber auch denkbar, dem Stroh diese Zusätze vorerst trocken beizumischen und dann erst eine Flüssigkeit hinzuzufügen, in welcher sich diese Zusätze suspendieren, dispergieren oder lösen.

Praktische Versuche haben die Vorteile der Hinzufügung einer Flüssigkeit bzw. solcher Zusätze überzeu-

gend erwiesen:

Unter Außerachtlassung der Leerlaufverluste einer Strohpreßanlage wurde bei einer Leistung von etwa 140 kg/h an Strohpreßlingen bei Einsatz allein von Wasser als hinzugefügter Flüssigkeit eine Stromaufnahme von 24—25 A gemessen. Setzte man diesem Wasser etwa 0,4 bis 0,5 Vol.-% eines Netzmittels, z. B. eines Tensides, hinzu, sank der Strombedarf auf etwa 14 A. Fügte man diesem Wasser jedoch etwa 0,15 Vol.-°/o eines Netzmittels und außerdem etwa i Vol.-°/c öl oder Bituronn hinzu, dann sank der Strombedarf auf 7 bis 8 A. Gleichwohl es im Rahmen der Erfindung — aus den eingangs geschilderten Erwägungen — vorteilhaft ist, die hinzuzufügende Flüssigkeit dem Stroh schon vor dem Pressen hinzuzufügen, um dadurch die Verarbeitung des Strohes und die Herstellung der Preßlinge zu erleichtern, schließt dies selbstverständlich nicht aus, daß eine Hydrophobisierung der Preßlinge oder eine Verbesserung der Lagerfähigkeit dieser Preßlinge (Sicherheit gegen Verrottung oder gegen Quellen) auch noch nachträglich durch Besprühen oder Baden (Imprägnieren) der fertigen Preßlinge — eventuell zusätzlich — erzielt wird. Insbesondere eignen sich für eine solche konservierende Nachbehandlung der fertigen Preßlinge Imprägniermittel auf Kohlenwasserstoffbasis, z. B. Teeröl.

Das zu verpressende Stroh soll — zumindest vor dem letzten, für die endgültige Dichte maßgebenden — Preßvorgang zerkleinert werden, und zwar auf anpassungsfähige Teilchen, die nicht sperrig oder spießig sind, sondern sich im Preßling gut aneinanderfügen, so daß das Stroh schon vor dem Verpressen ein möglichst hohes Schüttgewicht aufweist.

Weitere Erfindungsmerkmale beruhen auf der Erkenntnis, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren infolge des bei der endgültigen Verdichtung anzuwendenden hohen Preßdruckes — zusätzlich zu einer vor dem Pressen stattfindenden Vorzerkleinerung der Strohhalme — eine außerordentlich weitgehende Zerstörung der Struktur des Strohes stattfindet.

In sinnvoller Auswertung dieser Erkenntnis sieht nun die vorliegende Erfindung vor, daß die zunächst durch hohe Verdichtung des Strohes gewonnenen Preßlinge vor oder während deren Verwertung zu einem — je nach Größe der Teilchen — als Granulat, Pulver usw. zu bezeichnenden Material zerkleinert werden. Dabei kann die Zerkleinerung der Strohpreßlinge in Teilchen grundsätzlich beliebiger Größe durchgeführt werden, jeweils entsprechend dem beabsichtigten Verwendungszweck und der jeweils geplanten Verwertung dieser Teilchen, wie z. B. Vermählen der Preßlinge für Staubfeuerungen, Suspendieren der Teilchen in einer Reaktionsflüssigkeit usw.

Das granulierte bzw. pulverisierte Stroh läßt sich z. B. auf diese Weise auch mit solchen Materialien vermengen bzw. vermengt verwerten, die zu dessen kalorischer oder chemisch-mikrobiologischer Verwertung einen sinnvollen und zielführenden Beistand bzw. Beitrag leisten, wie etwa — im Falle einer kalorischen Verwertung — mit anderen, z. B. trägeren, Brennmaterialien, oder im Falle einer chemischen Verwertung mit solchen Stoffen, die als Komponenten oder Katalysatoren für den jeweils chemisch herzustellenden Rohstoff von Bedeutung sind. Im Falle einer mikrobiologischen Verwertung des Strohes kann beispielsweise die mit dem granulierten oder pulverisierten Stroh vermengte Masse als Zweitkompcnente bzw. als Grundstoff ein geeigneter Nährboden für die zur Verwertung erforderlichen Kleinstlebewesen sein.

Das Ausmaß der Pressung ist in Abhängigkeit von technischen und wirtschaftlichen Erwägungen zu ermitteln, ein optimales Ausmaß wird demnach unter Berücksichtigung des Kostenaufwandes für die ortsbeweglichen und/oder stationären Strohpressen sowie der Transportkosten für die pelletisierten Stroh-Einheiten zu ermitteln sein. Das Ausmaß einer Vorpressung (Brikettierung) kann mit einem beliebig wählbaren ίο Anteil, etwa mit der Hälfte, der endgültigen Dichte gewählt werden.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen

Verfahrens benutzbaren Vorrichtungen (Strohpressen) können im Rahmen des Standes der Technik beliebig ausgebildet sein; ihre Auswahl ist ohne Bedeutung für das Prinzip vorliegender Erfindung, deren Wesen auf eine nutzbringende kalorische oder chemische bzw. mikrobiologische Verwertung des bisher energetisch und/oder chemisch-mikrobiologisch kaum genutzten Strohes abzielt.

Gemäß einem Ausfiihrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde zunächst das zu verwertende, noch auf dem Felde stehende Stroh von einem üblichen Mähdrescher geschnitten, ausgedroschen und auf dem abgeernteten Feld abgelegt. Dieses abgelegte Stroh wurde mittels an sich bekannter, bisher nur für die Brikettierung von Heu verwendeten, ortsbeweglichen Maschinen, welche hierfür adaptiert wurden, aufgenommen, zerkleinert und zu brikettähnlichen Formungen mit Schüttgewichten von 200 bis 300 kg/m³ verpreßt; allenfalls kann schon bei dieser Verarbeitung des Strohes eine obenbeschriebene Entlüftung sowie eine Reduktion der Wandreibung im Preßzylinder bzw. eine Verbesserung der Adhäsion durch Benetzung und/oder eine Verringerung der elektrostatischen Aufladung der Strohteilchen vorgenommen werden.

Diese brikettähnlichen Formlinge vergleichsweise noch geringer Dichte wurden nun denjenigen Pressen zugeführt, welche die vorbestimmte Enddichte zu erzielen gestatten. Diese Pressen können sowohl ortsfest als auch — zumindest zwischen den einzelnen Preßphasen — transportabel sein; im letzteren Fall empfiehlt sich allerdings eine stationäre Anordnung zumindest während des Preßvorganges. Vor dem endgültigen Pressen zu Preßlingen mit Raumgewichten von 500 bis 1000 kg/m³ oder darüber wurden die Formlinge zerkleinert, mit einer Flüssigkeit benetzt, deren Zusammensetzung oben schon beschrieben wurde, bedarfsweise einer Vorverdichtung (Vorquetschung) zum Entfernen der Lufteinschlüsse unterzogen und schließlich zu einer dem endgültigen Raumgewicht entsprechenden Dichte gepreßt.

Diese Preßlinge konnten — im Falle einer Hydrophobierung — unter freiem Himmel lagern und zu einem beliebigen Zeitpunkt ihrer Verwertung, z. B. einer kalorischen Verwertung durch Verheizen in einer Feuerungsanlage, zugeführt werden. Falls keine Hydrophobierung vorgesehen wird, erschein: eine Lagerung der Preßlinge unter Flugdächern empfehlenswert. Mit bo einem Zusatz geeigneter Flüssigkeit können die Preßlinge einer Zellstoffgewinnung, einer enzymatischen oder einer Säure-Hydrolyse zugeführt werden, wobei die Zellulose zu d-Glukose abbaut, welche als solche z. B. als Futtermittel verwertbar ist oder durch h5 Einsatz entsprechender Mikroorganismen in Eiweißsubstanzen oder andere Produkte, wie z. B. Äthylalkohol usw., umgewandelt werden kann. Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfah-

ren in den Einzelheiten sehr mannigfach abwandelbar und ausbaufähig, ohne dabei vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen; insbesondere sind die Möglichkeiten einer Verwertung der Preßlinge außerordentlich vielfältig, dementsprechend ist aber auch die Rezeptur für die Herstellung solcher Preßlinge zielstrebig wandelbar.

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Preßlingen aus Stroh, dadurch gekennzeichnet, daß dem zerkleinerten Stroh zuerst vor dem eigentlichen, die Preßlinge endgültig formenden Preßvorgang der überwiegende Anteil der darin enthaltenen Luft entzogen und unmittelbar anschließend dieses Stroh zu Preßlingen mit einer Dichte oberhalb 500 kg/m³, vorzugsweise oberhalb 1000 kg/m³ verdichtet wird, to

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftentzug durch Abdrücken (Abquetschen) der im Stroh enthaltenen Luft durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stroh vor seiner Verpressung mit Flüssigkeit(en), welche durch ihre niedrige Oberflächenspannung eine gute Benetzungsfähigkeit für Stroh haben bzw. durch ihre elektrische Leitfähigkei! die statische elektrische Aufladung der Strohteilchen reduzieren und/oder die Adhäsion der Strohteilchen verbessern, behandelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stroh vor dem Pressen oder während des Pressens ein die chemische bzw. mikrobiologische Verwertung der Preßlinge begünstigendes bzw. zumindest nicht beeinträchtigendes Mittel, z. B. ein Katalysator für die Verwertung zur Herstellung chemischer Produkte hinzugefügt wird.