DE2512888A1

DE2512888A1 - Verfahren zur behandlung von materialien und materialmischungen

Info

Publication number: DE2512888A1
Application number: DE19752512888
Authority: DE
Inventors: James Kelly Kindig; Ronald Louis Turner
Original assignee: Hazen Research Inc
Current assignee: Hazen Research Inc
Priority date: 1974-03-25
Filing date: 1975-03-24
Publication date: 1975-10-02
Also published as: US3938966A; DE2512888B2; IN144998B; DE2512888C3; GB1498845A

Description

PATENTANWÄLTE A, GRUNECKLR

H. KINKELDEY

ent«

W. STOCKMAiR

DRHOCi ■ AaE<CALTECH|

DRHOCi AaE<CALTECH|

2512888 K. SCHUMANN

DR flEB NAT - DIPL PTIYS

P. H. JAKOB Q. BEZOLD

□Pi HBlNiXr-OPL-CHSl*

MÜNCHEN E. K. WEIL

□RHER06CINC.

LINDAU

MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

20.3.1975
P 9078

HAZEIT RESEARCH, IHC.

4601 Indiana Street, Golden, Colorado, USA

Verfahren zur Behandlung von Materialien und Materialroischungen

Die Erfindung betrifft das Verarbeiten von Materialien, wie von Erzen und Mineralien und insbesondere von Kohle.

Kit der Abnahme der Srdölvorräte gewinnt Kohle als Energiequelle, insbesondere zur Erzeugung von Elektrizität wieder vermehrte Aufmerksamkeit. So wurden beispielsweise im Jahre in den Vereinigten Staaten zur Stromer ζ eiigung mehr als 8 Millionen Tonnen Kohle verbraucht.

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Tl-LEFON iO9S)JJ3i!GJ TELFX O5-39 3JO Ti=Lf-GRAWMtI ΜΟΝΛΓ-ΑΓ

Unterschiedliche Kohlenlagerstätten enthalten unterschiedliche Mengen an Eisendisulfid, welches bei der Verbrennung der Kohle Schwefeldioxid entwickelt. Das Eisendisulfid wird im folgenden als Pyrit bezeichnet, ganz gleich ob es als Pjrit oder als Markasit vorliegt. Die erwähnte Schwefeldioxid-Entwicklung stellt·jedoch im Hinblick auf den Umweltschutz ein Problem dar. Die Auflagen zur Unterdrückung einer Schwefeldioxid-Emission haben in den Vereinigten Staaten dazu geführt, daß Kohleverbraucher lieber relativ schwefelarme europäische Kohle importieren als die leichter verfügbaren einheimischen schwefelreichen Kohlen zu verwenden. Bis jetzt stehen keine wirkungsvollen, technisch einsetzbaren Einrichtungen zur Verfugung, um große Mengen an Schwefeldioxid zu absorbieren, welche bei der Kohleverbrennung, beispielsweise bei der Erzeugung von Wärme und Elektrizität erzeugt werden. Gegenwärtig werden in den Vereinigten Staaten jährlich durch die Verbrennung von 395 Millionen Tonnen Kohle etwa 21 Millionen Tonnen Schwefeldioxid erzeugt. Ein Weg zur Lösung des auf dem Schwefelgehalt der Kohle beruhenden Problems kann darin gesehen werden, daß der schwefelhaltige Pyrit von der Kohle vor ilirer Verbrennung abgetrennt wird.

Kohlen- enthalten außerdem in Abhängigkeit von ihrem Herkunftsort unterschiedliche Mengen und Arten an Mineralien, welche bei der Verbrennung der Kohle Asche bilden. Asche ist jedoch unwillkommen, da sie ivährend der Verbrennung der Kohle keine Wärmeenergie freisetzt, wodurch der Wärmeinhalt oder Heizwert der Kohle verringert wird und wodurch Entsorgungsprobleme sowie gegebenenfalls Probleme im Hinblick auf die Luftverschmutzung verursacht werden.

Das Abtrennen von Pyrit oder anderen Verunreinigungen aus der Rohkohle ist bereits vorgeschlagen worden. So ist es beispielsweise bereits vorgeschlagen worden, die unterschiedliche;! spezifischen Gewichte von Kohlenteilchen und von Verunreini-

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gungen auszunutzen oder auch von den Unterschieden Gebrauch zu machen, die im Hinblick auf die Oberflächen, elektrostatischen, chemischen oder magnetischen Eigenschaften bestehen. Aus unterschiedlichen Gründen sind jedoch bisher im Hinblick auf eine xirirksame Abtrennung von Pyrit oder anderen Verunreinigungen aus Kohle Schwierigkeiten aufgetreten, was sogar dann cbr Fall war, wenn die Kohle so fein vermählen oder geschliffen worden war, daß Verunreinigungsteilchen von den Kohleteilchen freigemacht\nrden. Bei mit Wasser arbeitenden Separationssystemen treten Schwierigkeiten wegen der langsamen Sedinentationsgeschwindigkeit der feinen Teilchen auf. Bei mit Luft arbeitenden Systemen ergeben sich Schwierigkeiten aus den großen Unterschieden der spezifischen Gewichte von Luft und den in Rede stehenden Teilchen. Bei der Magnetscheidung ist jedoch die auf die kleinen magnetischen Teilchen einwirkende magnetische Anziehungskraft um ein Vielfaches größer als die entgegengesetzt gerichtete Scheidungskraft, als welche üblicherweise die Kraft eines Strömungsmediums und/oder der Schwerkraft dient.

Kohleteilchen als solche sind leicht diamagnetisch, wohingegen Pyrit und viele andere mineralische Verunreinigungen leicht paramagnetisch sind. Dieser Paramagnetismus ist jedoch nicht ausreichend, um auf wirtschaftliche Weise eine magnetische Abtrennung von der Kohle zu erzielen. Es ist jedoch befunden worden, daß eine ausreichende Steigerung der magnetischen Ansprechbarkeit des Pyrits dadurch erzielt v/erden kann, daß weniger als 0,1% des Pyrits einer pyrithaltigen Kohle in ferromagnetische Sisenverbindungen umgewandelt werden. Ein derartiger Vorschlag ist den Aufsatz "Magnetic Separation of Pyrite from Coals", Bureau of Hines Report of Investigations 7181, P.i.zu entnehmen. Dabei hat sich jedoch herausgestellt, daß beim Erhitzen des Pyrit auf Temperaturen von weniger als 400°G nicht ausreichendο Hongen an ferromagnetischen Verbindungen gebildet v/erden. Zum Erzielen einer Aufbereitung ausreichende Kengen werden bei lenperaturen von mehr als 500⁰C gebildet, aber diene

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Temperatur liegt oberhalb der Verbrennungstemperatur oder des Verbrennungspunktes der Kohle. Eine Erhitzung kann demzufolge nicht verwendet werden, um die magnetische Suszeptibilität des Pyrits zu steigern. Andere Verfahren zur Steigerung oder Förderung des Paramagnetismus des Pyrits, mit dem Ziel, dessen Abtrennung von Kohle zu ermöglichen, sind nicht erfolgreich verlaufen.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Behandlung eines Gemisches aus einer nicht ferromagnetischen eisenhaltigen Komponente und einer para- oder diamagnetischen eisenfreien Komponente zwecks Erleichterung der magnetischen Scheidung der Komponenten voneinander vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Steigerung der magnetischen Suszeptibilität der eisenhaltigen Komponente gegenüber der Suszeptibilität der eisenfreien Komponente die eisenhaltige Komponente mit einem Eisencarbonyl umgesetzt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist von ganz besonderem Wert bei der Behandlung von Erzen und speziell bei der BehandL ung von Kohle, um Verunreinigungen, wie Pyrit, zu entfernen.

Als bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird demzufolge ein Verfahren zur Behandlung von Verunreinigungen enthaltender Kohle vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Steigerung der scheinbaren magnetischen Suszeptibilität der Verunreinigungen und zur Erleichterung der magnetischen Scheidung der Kohle von den Verunreinigungen Kohleteilcheii mit einem Eisencarbonyl unter.solchen Reaktionsbedingungen umgesetzt werden, daß im wesentlichen kein thermischer Zerfall des Carbonyls in Eisen und Kohlenmonoxid erfolgt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Behandlung von Verunreinigungen enthaltender Kohle vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist;,

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a) die Kohle und die Verunreinigungen auf eine kleine Teilchengröße gebracht werden, um die Verunreinigungen im wesentlichen vollständig von den Kohleteilchen zu befreien,

b) das Gemisch aus Kohle und freigesetzten Verunreinigungen in eine Gasbehandlungslcaiamer eingebracht wird,

c) ein Gasstrom mit Eisenearbonyldampf kontaktiert wird, um den Eisencarbonyldampf in das Gas einzubringen,

d) der so behandelte Gasstrom unter Bedingungen, welche einen Zerfall des Eisencarbonyl im wesentlichen ausschließen, in die Behandlungskammer eingeführt wird, und

e) der Eisencarbonyldampf für eine zur Umsetzung von Eisencarbonyl mit den Verunreinigungstelichen ausreichende Zeitdauer in Kontakt mit dem Gemisch gehalten wird.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung von Kohle dadurch gekennzeichnet, daß zur Steigerung der magnetischen Suszeptibilität der Verunreinigungen und zur Erleichterung der magnetischen Scheidung der Kohle von den Verunreinigungen Teilchen von Verunreinigungen enthaltender Kohle, die im wesentlichen von denselben befreit sind, mit einem Eisencarbonyl behandelt werden.

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich geworden, den wirtschaftlichen Wert der Kohle dadurch zu verbessern , daß die scheinbare magnetische Suszeptibilität des Pyrits oder anderer damit vergesellschafteter Verunreinigungen erlxüht wird.

Pyrit reagiert mit Eisencarbonylen unter Bildung einer oder mehrerer Verbindungen, welche eine sehr viel größere magnetische Suszeptibilität besitzen als Pyrit.

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Wenngleich sich Eisenpentaearbonyl für den in Rede stehenden Zweck als besonders geeignet erwiesen hat, können andere Carbonyle, wie Sisennonacarbonyl und Mischungen von Eisencarbonyl en verwendet werden. Demzufolge umfaßt die im Rahmen der Erfindung verwendete Bezeichnung "Eisencarbonyl" alle Eisencarbonyle sowie deren Mischungen. Durch Umsetzung mit Eisencarbonyl wird die Oberfläche des Pyrits verändert, so daß die scheinbare magnetische Suszeptibilität des Pyrits vergrößert wird. Derartige Pyritteilchen können dann magnetisch von anderen Stoffen abgetrennt werden, welche nicht mit Eisencarbonyl reagieren- Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Bereich der Aufbereitung von Bodenschätzen mannigfaltige Anwendungen finden, \ienngleich sich das erfindungsgemäfie Verfahren als besonders geeignet zur Kohleaufbereitung herausgestellt hat.

Die Reaktion zwischen dem Eisencarbonyl und den Pyritteilchen bildet auf der Oberfläche der Pyritteilchen einen Hantel oder eine Schicht aus einem Material, welches eine beträchtlich höhere magnetische Suszeptibilität besitzt als das unbehandelte Pyrit. Unter Vervrendung des erfindungs gemäß en Verfahrens behandelte Kohle kann sodann durch einen Magnetseparator geführt werden, um das Pyrit und die teilchenförmigen Verunreinigungen zu entfernen.

Teilchen des zu behandelnden Stoffes, wie Kohle, werden vorzugsweise vor der Umsetzung fein genug verteilt, um die Verunreinigungen vor der Umsetzung mit dem Eisencarbonyl im wesentlichen von der Kohle zu befreien. Die Umsetzung mit dem Carbonyl wird am besten unter Anwendung des Dampfes des Carbonyls in einer Reaktionskammer herbeigeführt. Garbonyldämpfe können unter Verwendung eines Gasstromes in die Kammer eingebracht werden, wozu beispielsweise das Gas über oder durch ein Gefäß geführt wird, welches das Eisencarbonyl in flüssiger Form enthält.

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Die Erfindung hat sich als besonders nützlich herausgestellt, un den Pyritgehalt von Kohle zu verringern und kann auf Kohlen unterschiedlicher Herkunftsstätten und Sorten angewandt werden, wobei Koks-, Dampf- und andere Kohler-orten ebenso wie der Rückstand von Kohlenreinigungsanlagen behandelt werden kann. Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung benutzte Begriff "Kohle" umfaßt alle diese Kohlensorten. In Abhängigkeit von der Qualität der Kohle-Pyrit-Trennung oder -Freisetzung, kann eine Entfernung des Pyrits bis in die Nähe der theoretischen (renze erreicht werden.

Eine Reaktion, die möglicherweise unter Ausbildung ferromagnetischer Teilchen in einer mantelförmigen Schale rings um die behandelten Pyritteilchen auftritt und dadurch die scheinbare magnetische Suszeptibilität der Pyritteilchen vergrößert, läuft wie folgt ab:

Eisendisulfid (Pyrit oder Markasit)

χ Fe(GO)₅ Eisencarbonyl

"eisenreiches Disulfid"

^{5 x C0}

Kohlenmonoxid

Das "eisenreiche Disulfid" bildet eine mantelartige Schale rings um die I'yritkörner und ist stärker magnetisch.

Um eine wirksame Abtrennung des Pyrits von der Kohle zu erzielen,

wird die Kohle vorzugsweise so fein gemahlen, daß die Pyritteilchen frei oder fast frei von den Kohleteilchen sind. Die erfordei\Liche Teilchengröße oder Feinheit hängt dabei von der Größenverteilung des Pyrits in der Kohle ab. Zu diesem Problem kreis sei auf den Aufsatz "Pyrite Size Distribution and Goal-Pyrite Particle Association in Steam Coals", Bureau of Mines Report of Investigation 7231, verwiesen, dem eine Diskussion über die Bohandlung von Kohlen für Kohlekraftverke zu entnehmen ist. Die Freisetzung des Pyrits wird bei allen

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Arten von physikalischen Scheidungsvorgängen benötigt, so daß aus der Anwendung der Erfindung kein Hachteil erwächst. Außerdem benötigen mit Kohle betriebene Kraftwerke in aller Regel vor der Verbrennung eine pulverförmige Kohle mit einer solchen Teilchengröße, daß 60 bis 90% kleiner als 74yum sind (minus 200 U.S. mesh).

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in seinen Ausführungsforalen dadurch ausgeführt werden, daß Rohkohle-Teilchen, die von Pyrit oder anderen Verunreinigungen befreit worden sind, mit Eisencarbonyl unter solchen Bedingungen kontaktiert werden, daß ein zur Ausbildung eines Metallniederschlages auf den Kohleteilchen unzureichender Zerfall des Carbonyls in Metall und Kohlenmonoxid auftritt. Diese Bedingungen werden durch die Temperatur, die Art des Carbonyls, den Druck und die Gaszusammensetzung bei der Reaktion beeinflußt. Der Carbonyldampf sollte auf eine Temperatur gerade unterhalb seiner Zersetzungstemperatur bei den Reaktionsbedingungen erwärmt werden. Die Umsetzung wird vorzugswi
geführt.

vorzugsweise bei einer Temperatur von nicht mehr als 2^0⁰C aus-

Verschiedene Typen von bereits vorgeschlagenen Einrichtungen können benutzt werden, um das Eisencarbonyl mit dem zu behandelnden Material, wie Kohle, zu kontaktieren. So kann beispielsweise ein Drehofen verwendet werden, in welchem Eisencarbonyldämpfe in Kontakt mit dem umgewälzten Ofeninhalt gebracht werden, wobei dieses in einem Gas, wie Stickstoff, stattfindet,welches sich bei der Umsetzung inert verhält.

Die Umsetzung muß bei einer Temperatur unterhalb derjenigen Temperatur ausgeführt werden, bei welcher unter den Reaktionsbedingungen ein beträchtlicher Zerfall des Carbonyls auftritt, damit eine Möglichkeit für das Eisen des Carbonyls besteht, sich chemisch mit den Pyritteilchen umzusetzen. Wird eine Temperatursteigerung über die Zersetsungstemperatur des Carbonyls für einen ausreichend langen Zeitraum zugelassen, so werden

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die Kohleteilchen mit Eisen beschichtet und werden die Pyritteilchen sich entweder mit dem metallischen Eisen umsetzen oder mit dem metallischen Eisen beschichtet werden, so daß beide Teilchenarten höhere magnetische Suszeptibilitäten erhalten, wodurch ihre magnetische Scheidung verhindert wird.

Die Menge des benutzten Carbonyls und die Reaktionsdauer können verändert werden, um den Prozentsatz des an der Reaktion teilgenommenen Pyrits zu beeinflussen. Das Carbonyl muß jedoch die Pyritteilchen so lange kontaktieren, daß an den Pyritteilchen eine äußere mantelförmige Beschichtung aus Reaktionsprodukten gebildet wird. Die Dicke dieses äußeren Mantels bestimmt das Ausmaß, in welchem die scheinbare magnetische Suszeptibilität der Verunreinigungsteilchen erhöht wird. Die Beurteilung der Frage, wann der Mantel seine optimale Dicke erreicht hat, erfordert ein Gleichgewicht oder eine Abwägung der Mantelbildungsgeschwindigkeit und der Erfordernisse der Umsetzung sowie des magnetischen Scheidungsvorganges. Umsetzungsdauern von nicht mehr als zwei Stunden haben sich als geeignet herausgestellt. Eine Analyse des Restschwefels in einem Anteil der behandelten Kohle nach der magnetischen Abtrennung des Pyrits läßt optimale Behandlungsbedingungen im Hinblick auf die Behandlungsdauer, die Menge an benutztem Carbonyl sowie im Hinblick auf andere Reaktionsparameter erkennen. So ergibt die erwähnte Analyse beispielsweise Anhaltspunkte für optimale Reaktionsparameter zum Erzielen einer zulässige Schwefelgehalte enthaltenden Kohle.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, wobei unterstrichen sei, daß die Erfindung keineswegs auf die genannten Beispiele beschränkt ist. Im Rahmen der Beispiele wurde Eisenpentacarbonyl mit Eisendisulfiden unterschiedlicher Herkunft umgesetzt, was entweder im reinen Zustand oder vermischt mit Kohle erfolgte.

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Beispiel 1

Ausgangsversuche wurden mit einem vulkanischen, nicht magnetischen Pyritkonzentrat aus Colorado durchgeführt, um mit einem im wesentlichen reinen Pyrit und nicht mit einem Material zu arbeiten, welches zum großen Teil aus Kohle und nur zu einem kleinen Anteil aus Pyrit besteht. Eine Pyritprobe wurde in einen Drehofen eingebracht. Eisencarbonyldampf in Argon als Trägergas wurde bei einer Temperatur von 195 C über das Pyrit geleitet, wobei die genannte Temperatur unterhalb derjenigen Temperatur lag, bei welcher sich metallisches Eisen unter den Versuchsbedingungen im Übermaß bildet. Die Behandlungsdauer betrug 1 Stunde, wenngleich Behandlungsdauern und -temperaturen wie bereits erwähnt, durchaus verändert werden können. Das Ergebnis dieses Vorganges war stark magnetisch.

Ein polierter Schnitt durch das umgesetzte Material zeigte eine Schale aus einer neu gebildeten Verbindung rings um die Pyritkörner. Um die Gangart-Teilchen war keine derartige Schale oder Umschichtung gebildet worden. Eine mikroskopische Untersuchung des Schnittes zeigte, daß die Schale um die Pyritkörner nicht aus metallischem Eisen bestand, sondern ein Reaktionsprodukt von unterschiedlicher Farbe darstellte, welches das Pyrit ersetzt hatte.

1 der zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienenden Zeichnung zeigt schematisch eine mikrofotografische Schliffaufnahme eines gesdinitfcenen Teilchens 10 aus unbehandeitem Colorado-Pyrit und es ist ersichtlich, daß das Teilchen durch und durch aus dem gleichen Material besteht und daß keine Schicht an der Außenseite des Teilchens vorhanden ist. Das Teilchen wurde nicht von einem schwachen Magneten

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■* ι Ι*"

angezogen.

Fig. 2 zeigt ein vergleichbares Teilchen aus dem gleichen Material, welches nach einer Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zerschnitten worden war. Rings uiii den Umfang des Teilchens ist eine äußere Schale 14 zu erkennen, welche aus einem Material mit einer gänzlich anderen Zusammensetzung besteht als das Pyritteilchen. Diese Schale besaß eine gänzlich andere Färbung und einen ganz anderen Glanz als das Pyritteilchen 10. Zwischen der Schale und dem übrigen Teilchen war eine deutliche Demarkationslinie zu erkennen. Das in Fig. 2 dargestellte Teilchen wurde von einem schwachen Magneten angezogen.

Fig. 3 zeigt ein Teilchen 16 der gleichen Pyritart wie die Teilchen gemäß Fig. 1 und 2. Das Teilchen 16 war zunächst mit einem Verfahren nach der Erfindung behandelt worden, wobei unzersetzte Eisenpentacarbonyldämpfe mit einer Temperatur von 190⁰C benutzt wurden, um eine Schale 14 mit der gleichen Zusammensetzung wie die Schale 14 in Fig. 2 zu bilden. Das Teilchen 16 mit der Schale 14 wurde sodann mit dem Eisencarbonyl bei Temperaturen bis hin zu 225 C behandelt, um eine Zersetzung des Carbonyls und die Ausbildung einer äußeren Schale oder Schicht 18 auf der Schale 14 zu erzielen. Die äußere Schale oder Schicht 18 war leicht als metallisches Eisen zu identifizieren. Die Grenze zwischen den Schichten 14 und 18 war sehr deutlich ausgeprägt und die Schicht 18 besaß eine Färbung, einen Glanz und eine Textur abweichend von der Schicht 14. Dieses Beispiel macht deutlich was geschieht, wenn die Reaktionsbedingungen so sind, daß sich das Carbonyl während' der Reaktion zersetzt, d.h. es wird deutlich, daß beispielsweise Kohleteilchen mit Eisen beschichtet werden, wodurch eine selektive magnetische Absonderung der Pyritteilchen unmöglich wird.

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Beispiel 2

Eine Probe aus Iowa-Kohle mit einem Gehalt von 7,8% Pyritschwefel wurde verwendet, wobei der Pyrit sedimentären Ursprungs und in einer Kohlenmatrix abgeschieden war. Die Rohkohle wurde in einen Ofen eingesetzt, welcher sodann in Umdrehungen versetzt wurde. Ein Inertgas wurde durch flüssiges Eisenpentacarbonyl bei Raumtemperatur in ein Gefäß außerhalb des Ofens geleitet. Der so erhaltene Gasstrom mit einem Gehalt an Carbonyldampf wurde dann in die Reaktionszone des Ofens eingeleitet. Die Reaktionszone wurde 1 Stunde lang auf einer Temperatur zwischen 185 und 195 C gehalten, woran anschließend der Ofen mit Hilfe des Inertgases von den Carbonyldampf en gereinigt wurde. Sodann wurde die Reaktionszone auf Raumtemperatur abgekühlt. Ein polierter Schnitt wurde aus dem magnetischen Anteil des mit Hilfe eines schwachen Magneten gewonnenen Materials hergestellt. Ein Teilchen dieses polierten Schnittes wurde fotografiert und ist schenatisch in Fig. 4- dargestellt. Das Teilchen bestand aus Kohle 20, eingeschlossen in Pyrit 22. Eine Schale 24 mit einer unterschiedlichen Färbung und einem unterschiedlichen Glanz war jedoch rings um das Pyrit vorhanden und diese Schale besaß sogar sich in das Pyrit erstreckende Risse und Spalten. Weder rings um das Pyrit noch rings um die Kohle waren Anzeichen für eine Abscheidung von Eisen.

Beispiel 3

Eine Probe aus bituminöser Kohle aus Zentralpennsylvanien wurde in einen sodann in Umdrehung versetzten Ofen eingesetzt. Eisenpentacarbonyl wurde in den Ofen in der bei Beispiel 2 beschriebenen Weise eingeleitet. Die Reaktionszone \tfurde eine Stunde lang auf einer Temperatur zwischen 185°C und 195°G 'gehalten, worauf der Ofen mit Hilfe des Inertgases von Carbonyldampfen gereinigt wurde. Die Reaktionszone wurde dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Drei Produkte

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wurden mit Hilfe der Magnetscheidung erzielt, welche auf die durch eine ITaßbehandlung erzielte magnetische Fraktion angewandt wurde. Die unter Verwendung von Magneten mit unterschiedlichen Feldstärken erzielte Fraktion war: eine"magnetische Fraktion", eine "schwach magnetische Fraktion" und eine "nicht-magnetische Fraktion". Zwei Magnete wurden zur Ausführung dieser Trennung verwendet und zwar ein Davis-tube-tester für Laborzwecke sowie ein kleiner Handhufeisenmagnet aus einem Alnico-Werkstoff. Die drei erhaltenen Produkte wurden auf ihre Schwefelform, ihre Asche und ihren Heizwert (Kcal) untersucht. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tafel 1 zusammengestellt.

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T a f e 1 1

Analysen von behandelter und unbehandelter Kohle

Angaben zur Kohle: Lower Freeport Bituminous Coal aus Pennsylvanien. Korngrößenbehandlung auf 14x200 U.S. mesh; bei .dieser Korngröße war nicht alles Pyrit freigesetzt.

Rohkohle**

Gew.-% Asche

100,0

Heizwert (Kcal)

Schwefel

Gesamt schwefel %

Anorgani scher
Schwefel % *

Organischer Schwefel %

22·, 1

3050,7

,99

1,71

0,2B

cn
da
co
Co

erfindungsgemäß
behandelte
Materialien

Seinkohle (nichtmagnetische
Fraktion)

Mittelgut (schwach-

magnetische

Fraktion)

Abfall (magnetische
Fraktion

79,2 13,2

14,1 53,2 6,7 51,6

3416,1

1629,7 1720,6

1,10

■ 8,22

0,69

4,22
8,05

0,41

0,18
0,18

* Anorganischer Schwefel ist hauptsächlich pyritischer Schwefel mit einem kleinen Gehalt an

durch die Carbonylbehandlung verändertem Pyrit sowie jeglicher vorliegender sulfatischer

Schwefel; bei der untersuchten Kohlensorte etwa 0,01 %.

^:* Kein Ansprechen auf schwache Magnete

Tafel 1 läßt erkennen, daß Bestrebungen, eine magnetische Scheidung der Kohle ohne Umsetzung mit Eisencarbonyl zu erzielen, nicht zu einem magnetischen Material führten,woraus sich ergibt, daß keine Aufbereitung mit Hilfe magnetischer Arbeitsweisen möglich ist. Demgegenüber wurden jedoch nach einer Eisencarbonylbeliandlung und magnetischer Scheidung zwei oder mehr Produkte erzielt, was von den Betriebsbedingungen der magnetischen Separatoren abhing. Etwa 70 % des pyritischen Schwefels wurde entfernt. Da jedoch der pyriti-sche Schwefel nicht vollständig bei der Teilchengröße der in diesem Beispiel behandelten Kohle freigesetzt worden war, scheint die 68%ise Verringerung in der Tat das gesamte Pyrit wiederzugeben, welches bei der Teilchengrößenverkleinerung freigesetzt worden war.

Die Asche wurde von 22,1 auf 13,2% verringert und dieses entspricht einer größeren Verringerung, als daß sie einfach der Aschenverringerung infolge der Entfernung des Pyrits zugeschrieben v/erden könnte, wenngleich es sich bei Pyrit um ein aschebildendes Mineral handelt. Es ist nicht bekannt, ob aschebildende Stoffe in der Kohle von dem Magneten angezogen wurden, da sie in Pyritteilchen eingeschlossen waren oder ob ihre scheinbaren magnetischen Suszeptibilitäten durch die Carbonylbehandlung erhöht worden waren. Der Heizwert der Kohle wurde erhöht, was eine Folge der Verringerung der Aschen- und Schwefelanteile war. Vergleichbare Verbesserungen im Hinblick auf die Kohle kennzeichnende Eigenschaften, wie beispielsweise flüchtige Bestandteile, Schleifbarkeit usw. konnten bei anderen Versuchen beobachtet werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Behandlung eines Gemisches aus einer nichtferromagnetischen eisenhaltigen Komponente und einer para- oder diamagnetischen eisenfreien Komponente·zur Erleichterung der magnetischen Scheidung der Komponenten voneinander, dadurch gekennzeichnet , daß zur Steigerung der magnetischen Suszeptibilität der eisenhaltigen Komponente gegenüber der magnetischen Suszeptibilität der eisenfreien Komponente die eisenhaltige Komponente mit einem Eisencarbonyl umgesetzt wird.

2. Verfahren zur Behandlung von Verunreinigungen enthalten der Kohle, dadurch gekennzeichnet , daß zur Steigerung der scheinbaren magnetischen Suszeptibilität der Verunreinigungen und zur Erleichterung der magnetischen Scheidung der Kohle von den Verunreinigungen Kohleteilchen mit einem Eisencarbonyl unter solchen Reaktionsbedingungen umgesetzt werden, daß im wesentlichen kein thermischer Zerfall des Carbonyls in Eisen und Kohlenmonoxid erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet," daß das behandelte Material zur Ausführung einer Magnetscheidung einem magnetischen Feld ausgesetzt wird.

4-, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß als Eisencarbonyl Eisenpentacarbonyl verwendet wird. ' .

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet , daß das Eisencarbonyl im gasförmigen Zustand in einem Trägergas verwendet wird.

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6. Verfahren zur Behandlung von Verunreinigungen enthaltender Kohle, dadurch gekennzeichnet, daß

b) das Gemisch aus Kohle und freigesetzten Verunreinigungen in eine Gasbehandlungskammer eingebracht wird,

c) ein Gasstrom mit Eisencarbonyldampf kontaktiert wird, um den Eisencarbonyldampf in das Gas einzubringen,

d) der so behandelte Gasstrom unter Bedingungen, welche einen Zerfall des Eisencarbonyle im wesentlichen ausschließen, in die Behandlungskammer eingeführt wird und

e) der Eisencarbonyldampf für eine zur Umsetzung des Eisencarbonyls mit den Verunreinigungsteilchen ausreichende Zeitdauer in Kontakt mit dem Gemisch gehalten wird.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Kammer nicht oberhalb von 250⁰G liegt.

8. Verfahren zur Behandlung von Kohle, dadurch gekennzeichnet , daß zur Steigerung der magnetischen Suszeptibilität der Verunreinigungen und zur Erleichterung der magnetischen Scheidung der Kohle von den Verunreinigungen Teilchen von Verunreinigungen enthaltender Kohle, die im wesentlichen von denselben befreit sind, mit einem Eisencarbonyl behandelt werden.

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9. Gemische, behandelt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.

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