DE2621530C2

DE2621530C2 - Verfahren zur Herstellung von körniger Aktivkohle

Info

Publication number: DE2621530C2
Application number: DE2621530A
Authority: DE
Inventors: Hari N. Grand Island N.Y. Murthy
Original assignee: Carborundum Co 14302 Niagara Falls Ny Us
Current assignee: Carborundum Co 14302 Niagara Falls Ny Us
Priority date: 1975-05-16
Filing date: 1976-05-14
Publication date: 1982-08-05
Also published as: AU1403976A; JPS51138591A; FR2310962A1; MX4235E; DE2621530A1; NL183757C; IT1061288B; MY8100231A; GB1553364A; NL183757B; BE841829A; JPS5519891B2; BR7603050A; FR2310962B1; CS212761B2; CA1074767A; PL114810B1; DD126638A5; NL7605186A

Description

p) 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, f.; dadurch gekennzeichnet, daß eine 1- bis 50%ige ':' wäßrige Lösung von Schwefelsäure, Phosphorsäure j; oder Chlorwasserstoffsäure bzw, Mischungen dieser |l; Lösungen in einem Mindestverhältnis von verdünnst ter Säure zu Kohle von 2:1 Gewichtsteilen [ verwendet wird.

i'¹ 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

:; dadurch gekennzeichnet, daß die behandelten

■;·- Körnchen zu einem Pulver zerkleinert werden, in

welchem mehr als 65 Gew.-^0/o der Pulverteilchen

eine Teilchengröße von bis zu 0,043 mm aufweisen.

jj 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

??, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver mit einem

• Druck von etwa 2810 bis etwa 5620 kg/cm²

Ki verdichtet wird.

SV 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

?j dadurch gekennzeichnet, daß die vollständig ge-

' ' trockneten Körnchen mit einem kohlenstoffhaltigen

Ό Bindemittel in einer Menge von etwa 5 bis etwa 15

!,:' Gew.-% vermischt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Säurelösung mit einer Konzentration von etwa 1 bis etwa 20 Gew.-%

; in einem Gewichtsverhältnis von wäßriger Lösung

ι zu Kohle von mindestens etwa 4 : 1 verwendet.

I 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

{'■ dadurch gekennzeichnet, daß ohne Zugabe eines

!■; kohlenstoffhaltigen Bindemittels die Körnchen bis

f; auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 15 Gew.-%

■". getrocknet werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Aktivkohlekörnern, wobei man Kohle zu Körnern bricht, die Körner mit einer anorganischen Säure behandelt, diese Körner durch Erhitzen von flüchtigen Bestandteilen befreit- und danach durch Erhitzen auf eine oberhalb der Temperatur der Veiflüchtigungsbehandlung liegende Temperatur in einer ein gasförmiges Aktivierungsmedium enthaltenden Atmosphäre aktiviert.

Ein solches Verfahren ist bereits bekannt aus der US-PS 36 30 959. Bei diesem bekannten Verfahren wird als Ausgangsmaterial eine vergleichsweise hochwertige und damit teure bituminöse Steinkohle verwendet Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens ist darin zu ίο sehen, daß die mit seiner Hilfe erzielte Aktivkohle nicht hart genug isl, um als Adsorptionsmittel bei der Abwasseraufbereitung verwendet zu werden. Eine für den genannten Zweck geeignete Aktivkohle muß körnig sein und eine Härte, ausgedrückt durch die sogenannte Abriebszahl, von wenigstens 70 besitzen.

Bei dem Verfahren gemäß US-PS 36 30 959 erfolgt das Austreiben von flüchtigen Bestandteilen aus den Kohlekörnchen durch Erhitzen der Körner an Luft. Dieser Erhitzungsvorgang stellt das im Stand der Technik bekannte und im englischen Sprachgebrauch als charring bezeichnete Erhitzung unter oxidierenden Bedingungen dar, welches jedoch nur an bituminöser Steinkohle bzw. Fett- oder Gaskohle ausgeführt wird.

Aus der US-PS 20 40 931 ist ein Verfahren zum Herstellen von pulverförmiger Aktivkohle aus Braunkohle bekannt Bei diesem bekannten Verfahren wird die Braunkohle pulverisiert und mit konzentrierter Salzsäure, gegebenenfalls unter Zusatz von Phosphorsäure ausgelaugt, wonach eine Aktivierungsbehandlung vorgenommen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

Verfahren gemäß US-PS 36 30 959 so auszubilden, daß ausgehend von einem preiswerteren Ausgangsmaterial eine körnige Aktivkohle erzeugt werden kann, die sich durch eine Abriebszahl von wenigstens 70 auszeichnet.

Hinsichtlich der vorstehend erwähnten Abriebszahl

sei auf die nachfolgende Definition dieses Ausdruckes verwiesen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man als Ausgangsmaterial eine unterbituminöse Steinkohle verwendet und die Körner nach der Behandlung mit einer verdünnten Säure säurefrei wäscht, die Körner wenigstens teilweise auf einen maximalen Feuchtigkeitsgehalt von 25 Gew.-% trocknet und diese getrockneten Körner gegebenenfalls mit einem kohlenstoffhaltigen Bindemittel in einer Menge, bis zu 15 Gew.-% versetzt, worauf diese Körner zu Pulver zerkleinert werden, welches verdichtet unddann wieder zu Körnern zerkleinert wird, worauf das so Austreiben der flüchtigen Bestandteile in sauerstofffreier Atmosphäre erfolgt.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ist in erster Linie darin zu sehen, daß trotz Verwendung eines vergleichsweise minderwertigen Ausgangsmaterials die im Stand der Technik übliche oxidierende Wärmebehandlung bei niedrigen Temperaturen fortfallen kann und ein Auslaugen des Kohlematerials mit verdünnten Säuren möglich ist. Dieses führt zu einer Einsparung an Betriebskosten und Zeit und, was die verdünnten Säuren angeht, zu einer Herabsetzung der Gefährdung der Belegschaft.

Die hervorstechenden Merkmale des Anmeldungsvorschlages sind somit die Wahl des Ausgangsmaterials (unterbituminöse Steinkohle) und die spezielle Abfolge der Verarbeitungsschritte dieses Materials vor der an sich bekannten Aktivierung.

Der Vorteil der Verwendung von unterbituminöser Steinkohle gegenüber höherwcrtigen bituminösen

Steinkohlen bzw. mageren oder anthrazitischen Steinkohlen ist offensichtlich, da das erfindungsgemäß zu verwendende Material kostengünstiger als die höherwertigen Kohlenwerkstoffe erhältlich ist In diesem Zusammenhang sei auf ASTM D 388-66 verwiesen, insbesondere Tabelle I.

Unterstrichen sei ferner, daß beim Verfahren nach der Erfindung das Aktivieren in sauerstofffreier Atmosphäre bei einer oberhalb der Temperatur des Austreibens von Flüchtigbestandteilen liegenden Temperatur vorgenommen wird. Beim bekannten Verfahren gemäß US-PS 36 30 959 hingegen muß die dort erwähnte Erhitzung unter Zutritt von Sauerstoff durchgeführt werden, da Sauerstoff erforderlich ist, um ein Zusammensintern der Pulverpartikel zu verhindern.

Vorteilhafterweise wird eine unterbituminöse Steinkohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10 bis etwa 25 Gew.-% verwendet. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß eine 1- bis 50%ige wäßrige Lösung von Schwefelsäure. Phosphorsäure oder Chlorwasserstoffsäure bzw. Mischungen dieser Lösungen in einem Mindestverhältnis von Säurelösung zu Kohle von 2 :1 Gewichtsteilen verwendet wird.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die behandelten Körner zu einem Pulver zerkleinert, in welchem mehr als 65 Gew.-% der Pulverteilchen eine Teilchengröße von bis zu 0,043 mm aufweisen.

Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß das Pulver mit einem Druck von etwa 2800 bis etwa 5620 kg/cm² verdichtet wird.

Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß die vollständig getrockneten Körnchen mit einem kohlenstoffhaltigen Bindemittel in einer Menge von etwa 5 bis etwa 15 Gew.-% vermischt werden. Vorzugsweise verwendet man eine wäßrige Säurelösung von etwa 1 bis etwa 20 Gew.-% in einem Gewichtsverhältnis von mindestens etwa 4:1.

Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß ohne Zugabe eines kohlenstoffhaltigen Bindemittels die Körnchen auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 15 Gew.-% getrocknet werden.

Im folgenden werden einige in der Beschreibung der Erfindung verwendeten Fachausdrücke definiert:

Abriebzahl:

Maß für die Beständigkeit der Aktivkohlekörnchen gegen Zerfall durch mechanische Beanspruchung (Abnutzung): wird in der Weise bestimmt, daß man eine Probe in einer Pfanne auf einer Vorrichtung mit Stahlkugeln in Kontakt bringt und den Inhalt der Pfanne für eine bestimmte Zeitdauer schüttelt und die dabei erhaltene Teilchengrößenverteilung und daraus den mittleren Teilchendurchmesser ermittelt. Die Abriebszahl stellt das Verhältnis zwischen dem mittleren Teilchendurchmesser nach Durchführung des Versuchs und dem ursprünglichen mittleren Teilchendurchmesser (ermittelt durch Siebanalyse), multipliziert mit dem Faktor ] 00, dar.

Adsorptionsisotherme:

Ein Maß für das Adsorptionsvermögen eines Adsorptionsmittels (wie z. B. körniger Aktivkohle) als Funktion der Konzentration oder des Druckes für das zu adsorbierende Mittel (wie z. B. Nj) bei einer gegebenen Temperatur. Sie ist definiert als die konstante Temperaturbeziehung zwischen der Menge, die pro Gewichtseinheit Adsorptionsmittel adsorbiert worden, und der Gleichgewichtskonzentration oder dem Partialdruck.
Scheinbare Dichte:

Dabei handelt es sich um das Gewicht der homogenen körnigen Aktivkohle pro Volumeneinheit
Verkokungszahl:

Sie wird in der Regel ausgedrückt durch den Prozentsatz des zurückbleibenden Kohlenstoffes, der erhalten wird, wenn eine trockene Probe von Kohle, Teer oder Pech für eine bestimmte Zeitdauer bei einer bestimmten Temperatur, welche den verfügbaren Sauerstoffvorrat begrenzt, verdampft oder pyrolysiert wird (ASTM Verfahren D-2416). Die Verkokungszahl, ausgedrückt durch

den Prozentsatz des zurückbleibenden Kohlenstoffes, gibt die Koksbildungseigenschaften des Materials an.
Körnige Aktivkohle:

»Aktivierter Kohlenstoff«, der eine Teilchengröße (ausgedrückt durch die Sieböffnung, die von den Teilchen passiert wird), von nicht weniger als etwa 037 mm aufweist.
Jodzahl:

Die Jodmenge in mg, die von 1 g körniger Aktivkohle bei einer Gleichgewichtsfiltratkonzentration von 0,02 η Jod adsorbiert wird. Sie wird dadurch bestimmt, daß man eine einzelne Probe Kohlenstoff mit einer Jodlösung in Kontakt bringt und auf 0,02 η extrapoliert, wobei man von einer isothermen Neigung (Steigung) ausgeht. Diese Zahl kann in Beziehung gesetzt werden zu der Fähigkeit der körnigen Aktivkohle, Substanzen mit einem niedrigen Molekulargewicht zu adsorbieren.

Teilchengröße in mm:

Teilchengröße der Körnchen, bestimmt nach der U.S. Siebreihe oder der Tyler-Sicbreihe. Bezieht sich in der Regel auf die Größe der beiden Siebe in einer der obengenannten Sieb-Reihen, zwischen die die Hauptmasse einer Probe fällt. So bedeutet beispielsweise eine Teilchengröße von 2.36 mm/ 0.54 mm oder 2.36 mm χ 0,54 mm. daß 90 Gew.-% der Probe ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 2,36 mm (Sieb Nr. 8) passieren, jedoch auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,55 mm (Sieb Nr. 30) zurückgehalten werden. Alternativ bezieht sich dieser Ausdruck auch auf eine maximale Teilchengröße, z. B. bei der Definition der Feinheit eines Pulvermaterial. So bedeutet beispielsweise der Ausdruck »65 Gew.-°/o/ 0,043 mm Pulver«, daß 65 Gew.-% einer gegebenen Probe ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,043 mm passieren.
Pulver:

Eine Teilchengröße, die unterhalb etwa 0,37 mm

liegt.
Unterbituminöse Steinkohle:

Eine Kohle-Zwischenstufe, die oberhalb von Lignit- und Braunkohle, jedoch unterhalb von Steinkohle (Fettkohle) einzuordnen ist. In dem Zustand, wie sie erhalten wird, hat sie die folgende Kurzanalyse: etwa 15 bis etwa 25 Gew.-% Feuchtigkeit, etwa 35 bis etwa 45 Gew.-% flüchtige Materialien, etwa 2 bis etwa 5 Gew.-°/o Asche und etwa 25 bis etwa 45 Gew.-% nicht-flüchtigen (gebundenen) Kohlenstoff, sowie die folgende Elementaranalyse: etwa 65 bis etwa 75 Gew.-% Kohlenstoff, etwa 4 bis etwa 8 Gew.-% Wasserstoff, etwa 0,5 bis etwa 2.0 Gew.-%

Stickstoff und etwa 0,5 bis etwa 1.0 Gew.-% Schwefel.
Oberflächengüte:

Größe der Oberfläche der körnigen Aktivkohle pro Gewichtseinheit; wird ermittelt aus der Stickstoffadsorptions-lsotherme nach dem Verfahren von Brunauer, Emmett und Teller (BET-Verfahren) und sie wird ausgedrückt in mVg.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen sowie unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Fließdiagramm des Verfahrens nach der Erfindung.

Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, wird ausgegangen von einer unterbituminösen Steinkohle, die gegebenenfalls unter Regulierung des Feuchtigkeitsgehaltes zu einem Granulat zerkleinert wird. Anschließend erfolgt eine Auslaugungsbehandlung mit verdünnter Säure oder Säuregemischen, worauf sich ein Waschen anschließt. Das Material wird sodann gründlich getrocknet und gegebenenfalls unter Zugabe von Pech erneut pulverisiert und anschließend pelletisiert. Danach wird das Material erneut zu Körner zerkleinert (granuliert) und sodann von flüchtigen Bestandteilen befreit. Sodann folgt die Aktivierungsstufe, nach welcher eine körnige und feste Aktivkohle vorliegt.

Beispiel 1

Verwendung von mit verdünnter H2SO4 ausgelaugten unterbituminösen Kohleteilchen ohne Pechzusatz

Eine Charge von unterbituminöser Steinkohle aus Wyoming besaß im Anlieferungszustand die nachfolgend in Gew.-% angegebenen Analysenwerte:

Kurzanalyse	17%
Feuchtigkeit	44%
flüchtiges Material	2,05%
Asche
nicht-flüchtiger (gebundener)	35%
Kohlenstoff
Elementaranalyse	69,8%
Kohlenstoff	5,4%
Wasserstoff	0,9%
Stickstoff	035%
Schwefel

Diese Analysenwerte sind im allgemeinen typisch für unterbituminöse Steinkohle. Die Kohle wurde zu 2,36 mm χ 0.54 mm großen Körnchen verarbeitet. 300 g der Körnchen wurden in einen 4-1-Behälter eingefüllt und zu den Körnchen wurde eine verdünnte wäßrige Säurelösung zugegeben, bestehend aus 150 ecm 98%iger konzentrierter HjSO₁ und 2850 ecm Wasser (etwa 6.5 Gew.-% oder etwa 5 VoL-% Säure). Die Körnchen und die Säurelösung wurden auf 8O⁰C erhitzt und 5 Stunden lang bei dieser Temperatur gehalten, während die Kömchen ständig gerührt wurdea '

Die Aufschlämmung wurde abkühlen gelassen, die Lösung wurde dekantiert und die Körnchen wurden gründlich gespült, so daß das von den Körnchen ablaufende Wasser einen pH-Wert von 6 bis 7 hatte. Zur Vervollständigung der Behandlung wurden die ausgelaugten Körnchen teilweise getrocknet bis zu einem ungefähren Feuchtigkeitsgehall von 15%, der für die gute Verdichtung bei der Herstellung von Pellets und von harten, dichten Körnchen daraus ohne Verwendung eines kohlenstoffhaltigen Bindemittels bevorzugt ist.

Die behandelten Körnchen, die etwa 15 Gew.-% Feuchtigkeit enthielten, wurden zu einem feinen Pulver gemahlen (zerkleinert), so daß mehr als 65 Gew.-% des Materials ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,043 mm, vorzugsweise 75 bis 85 Gew.-% ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von etwa 0,043 mm passierten, wie in dem weiter unten folgenden Beispiel erläutert. Das Pulver wurde unter Anwendung eines

to Druckes von 2810 bis 5620 kg/cm² zu zylindrischen Pellets mit einem Durchmesser von 1,27 cm und einer Höhe von 1,27 cm verpreßt, wobei das Schüttgewicht der Pellets innerhalb des Bereiches von 1,1 bis 1,2 g/cm^J lag. Diese Pellets wurden erneut granuliert zur Herstellung von 3,33 mm χ 0.83 mm großen Körnchen mit einem Schüttgewicht von 0,64 bis 0,68 g/cm^ä. Die so hergestellten Körnchen wurden in einen zylindrischen Ofen eingeführt und von flüchtigem Material befreit, indem die Körnchen in einer von Sauerstoff freien Atmosphäre mit einer Geschwindigkeit von 300°C/Std. auf 450°C erhitzt und 1 Stunde lang bei dieser Temperatur gehalten wurden.

Die von flüchtigem Material befreiten Körnchen wurden durch Erhitzen auf 800 bis 900^cC in einer aus N2 und Wasserdampf bestehenden Atmosphäre und durch 4- bis 5stündiges Halten auf dieser Temperatur aktiviert. Die in den Ofen eingeführte Wasserdampfmenge wurde vorher so festgelegt, daß sie 1 bis 3 g Wasserdampf pro Gramm Charge pro Stunde betrug.

Die dabei erhaltene Gesamtausbeute an körniger Aktivkohle, bezogen auf die trockene Kohle, lag innerhalb des Bereiches von 25 bis 28 Gew.-% gegenüber 20 bis 22 Gew.-% in Beispiel I. Die Körnchen hatten eine Oberflächengröße von 900 bis HOOmVg, eine Jodzahl von 1000, einen Aschegehalt von 5 bis 6 Gew.-%. eine Abriebzahl von 70, ein Schüttgewicht von 0,46 bis 0,48 g/cm³.

Die dabei erhaltenen Körnchen waren hart, sehr adsorptionsfähig und wiesen einen geringen Aschegehalt auf.

Beispiel 2

Verwendung von mit verdünnter H3PO« ausgelaugten

unterbituminösen Steinkohleteilchen ^4S (ohne Pechzusatz)

Eine Charge von unterbituminöser Steinkohle mit den in Beispiel 1 angegebenen Analysewerten wurde zerkleinert und eine verdünnte wäßrige Säurelösung, bestehend aus 150 ecm 75%iger konzentrierter H3PO« und 2850 ecm Wasser wurden den Körnchen zugesetzt (etwa 6.5 Gcw.-%). Die Körnchen und die Säurclösung wurden auf 80°C erhitzt und 5 Stunden lang bei dieser Temperatur gehalten, wobei die Körnchen ständig

ss gerührt wurden. Der Kesselinhalt wurde abkühlen gelassen, die Lösung wurde dekantiert und die Körnchen wurden gründlich gespült, so daß das von den Körnchen ablaufende Wasser einen pH-Wert von 6 bis 7 hatte. Zur Vervollständigung der Behandlung wurden die ausgelaugten und gewaschenen Körnchen teilweise getrocknet bis auf einen ungefähren Feuchtigkeitsgehalt von 15%, wie in Beispiel 1.

Die so behandelten Körnchen wurden zu einem sehr feinen Pulver gemahlen (zerkleinert), so daß mehr als 65 Gew.-% des Materials ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,043 mm passierten, wobei vorzugsweise 75 bis 85 Gew.-% ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von etwa 0,043 mm passierten.

Das Pulver wurde zu zylindrischen Pellets verpreßt und die Pellets wurden wieder zu Körnchen granuliert. •Die so hergestellten Körnchen wurden von flüchtigem Material befreit und aktiviert. Die Körnchen hatten eine Oberflächengröße von 900 bis 1100 m²/g, eine Jodzahl von 100, einen Aschegehalt von 5 bis 6 Gew.-% eine Abriebszahl von 70 und ein Schüttgewicht von 0,48 bis 0,50 g/cm³. Die Ausbeute und das Schüttgewicht waren etwas höher als in Beispiel 1 (Auslaugung mit H2SO4).

Die dabei erhaltenen Körnchen waren hart, sehr adsorptionsfähig und hatten einen geringen Aschegehalt.

Beispiel 3

Verwendung von mit verdünnter H₂SO₄ ausgelaugter unterbituminöser Steinkohle (ohne Pechzusatz)

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt bis zu der Trocknungsstufe, anstatt jedoch die Körnchen bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 15% teilweise zu trocknen, wurden sie vollständig getrocknet und dann wurde die Behandlung, wie auf der rechten Seite der Zeichnung angegeben, vervollständigt durch gleichmäßiges Mischen der Körnchen mit einem Kohleteerpech Nr. 125 mit den nachfolgend angegebenen Eigenschaften:

Erweichungspunkt _/	129,2⁰C
in Benzol unlösliche
Bestandteile	33,2Gew.-%
in Chinolin unlösliche
Bestandteile	13,1 Gew.-%
Verkokungszahl (Conradson)	61,1 Gew.-%
Asche	0,17Gew.-<(*>

Die vollständig getrockneten Körnchen und das Pech wurden in einem Mengenverhältnis von 90 g Kohle zu 10 g Pech (d. h. in einer Menge von 10 Gew.-Teilen Pech auf 100 Gew.-Teile Kohle) miteinander gemischt und diese Mischung wurde zu einem Pulver gemahlen. Dann wurde das Pulver zu Pellets verpreßt. Diese Pellets wurden wieder granuliert und 600 g dieser Körnchen wurden in einen zylindrischen Behälter eingefüllt und nach dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren von flüchtigem Material befreit Die Körnchen hatten eine Oberflächengröße von 1050 m²/g, eine Jodzahl von 1000 bis 110, einen Aschegehalt von 6 Gew.-%, eine Abriebszahl von 80 und ein Schüttgewicht von 0,48 bis 030 g/cm³.

Beispiel4

Verwendung von mit verdünnter H3PO« ausgelaugter

unterbituminöser Steinkohle (mit Pechzusatz)

zur Herstellung von körniger Aktivkohle

Das in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei diesmal anstelle der H2SO4 75%ige konzentrierte H₃PO₄ (in einer solchen Menge, daß die Säure etwa 6,5 Gew.-% der Körnchen ausmachte) verwendet wurde.

Die Körnchen hatten eine Oberflächengröße von 1050 m²/g, eine Jodzahl von lOOO bis 1100. einen Aschegehalt von 6 Gew.-% eine Abriebszahl von 80 und ein Schüttgewicht von 0,48 bis 030 g/cm³. Die dabei erhaltenen Körnchen waren hart, sehr adsorptionsfähig und hatten einen geringen Aschegehalt

Beispiel 5

Feinheit des Pulvers bei der Verwendung von

mit verdünnter H₃PO₄ ausgelaugter '

unterbituminöser Steinkohle (mit Pechzusatz)

Das in Beispiel 4 beschriebene und in der Mitte, rechts, der beiliegenden Zeichnung dargestellte Verfahren wurde wiederholt. Die ausgelaugten Körnchen wurden mit Waschwasser gewaschen, dessen pH-Wert, wie festgestellt wurde, 6 bis 7 betrug, und vor dem Mischen mit 10 Gew.-Teilen Kohlenteerpech Nr. 125 auf 100 Gew.-Teile gründlich getrocknet.

Dann wurde die Mischung in zwei gleiche Teile aufgeteilt.

Der erste Teil wurde zu einem feinen Pulver gemahlen (zerkleinert), dessen Teilchengröße so war, daß etwa 60 bis etwa 65 Gew.-% ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von etwa 0,043 mm passierten. Das Pulver wurde zu Pellets verpreßt und das Schüttgewicht der Pellets lag innerhalb des Bereiches von 1,1 bis 1,2 g/cm³. Die Pellets wurden granuliert und dann wie in Beispiel 4 von flüchtigem Material befreit. Diese Körnchen wurden wie in Beispiel 4 angegeben aktiviert. Die aktivierten Körnchen hatten eine Dichte von 0,44 bis 0,47 g/cm³, eine Jodzahl von 1000 bis 1100, eine Oberflächengröße von 900 bis 1050 m²/g, einen Aschegehalt von 5 bis 6 Gew.-% und eine Abriebszahl von 55 bis 65. Diese Körnchen waren somit beträchtlich weicher und daher für die Verwendung zur Behandlung von Abwasser nicht so gut geeignet wegen der möglichen übermäßigen Verluste des Materials bei der Verwendung und Regenerierung, wenn die Körnchen nicht sehr hart sind.

Das zweite Teil wurde zu einem sehr feinen Pulver gemahlen (zerkleinert), dessen Teilchengröße so war, daß 75 bis 85 Gew.-% ein Sieb mit einer lichten

« Maschenweite von etwa 0,043 mm passierten. Das Pulver wurde wie oben angegeben zu Pellets mit einer Dichte von 1,1 bis 1,2 g/cm³ verpreßt; die Pellets wurden granuliert und hatten eine Dichte von 0,65 bis 0,68 g/cm³. Die Körnchen wurden wie in Beispiel 4 von flüchtigem Material befreit und die Dichte der Körnchen betrug dann 0,60 bis 0,62 g/cm³. Die Körnchen wurden wie oben angegeben aktiviert und die scheinbare Dichte der aktivierten Körnchen betrug 0,48 bis 0,50 g/cm³. Die Körnchen hatten eine Jodzahl von

so 1000 bis 1100, eine Oberflächengröße von 900 bis 1050 mVg. einen Aschegehalt von 5 bis 6 Gew.-% und eine Abriebszahl von 80.

Da die Körnchen im übrigen in Teil 1 und in Teil 2 den gleichen Behandlungsbedingungen unterworfen wurden, wird angenommen, daß die feinere Mahlung der behandelten Kohlekörnchen (bis zu einer solchen Teilchengröße, daß 75 bis 85% ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von etwa 0,043 mm passierten) zu dichten Körnchen und damit zu einem harten körnigen Produkt führte.

Beispiel 6

Verwendung von mit verdünnter HCl ausgelaugter unterbituminöser Steinkohle (mit Pechzusatz)

Eine Charge unterbituminöser Steinkohle mit den in Beispiel 1 angegebenen typischen Analysewerten wurde zerkleinert und in verdünnter, wäßrieer Säurclösune.

bestehend aus 300 ecm 37,5%iger konzentrierter HCI und 2700 ecm Wasser (etwa 5 Vol.-% bzw. 6,5 Gew.-%) ausgelaugt. Die Körnchen und die Säurelösung wurden dabei auf 80⁰C erhitzt und 5 Stunden lang bei dieser Temperatur gehalten, wobei die Körnchen ständig gerührt wurden.

Der Kesselinhalt wurde abkühlen gelassen, die Lösung wurde dekantiert und die Körnchen wurden gründlich gespült, so daß das von den Körnchen ablaufende Abwasser einen pH-Wert von 6 bis 7 hatte. Die Körnchen wurden getrocknet (a) entweder bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 15%, wobei eine weitere Verarbeitung mit einem kohlenstoffhaltigen Bindemittel, wie in den Beispielen 1 und 2, bis zu einem körnigen Aktivkohleprodukt durchgeführt wurde, (b) oder bis sie vollständig trocken waren, wobei 10 Teile Pech auf 100 Teile zugesetzt wurden und eine Verarbeitung wie in den Beispielen 3 und 4 durchgeführt wurde.

Die Kohle oder die Kohle/Pech-Mischung wurde bis zu einer sehr feinen Teilchengröße gemahlen (zerkleinert), so daß mehr als 65% des Materials ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,043 mm, vorzugsweise 75 bis 85% des Materials ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,043 mm passierten. Das Pulver wurde zu Pellets verpreßt. Diese Pellets wurden erneut zu 3,3 mm χ 0,83 mm großen Körnchen granuliert und diese Körnchen wurden von flüchtigem Material befreit und aktiviert wie in den Beispielen 1 bis 4.

A) Die dabei erhaltene Gesamtausbeute an körniger Aktivkohle, bezogen auf die trockene Kohle (ohne Pech), betrug 25 bis 28 Gew.-%. Die Körnchen hatten eine Oberflächengröße von 900 bis HOOmVg, eine

. Jodzahl von 1000 bis 1100, einen Aschegehalt von 5 bis 7 Gew.-%, eine Abriebszahl von 70 und eine scheinbare Dichte (ein Schüttgewicht) von 0,46 g/cm³.

B) Die erhaltene Gesamtausbeute an körniger Aktivkohle betrug, bezogen auf das trockene Kohle/ Pech-Gemisch, 25 bis 30 Gew.-% und die Körnchen hatten eine Oberflächengröße von 900 bis 1100m²/g, eine Jodzahl von 1000 bis 1100, einen Aschegehalt von 5 bis 7 Gew.-%, eine Abriebszahl von 80 und eine scheinbare Dichte (ein Schüttgewicht) von 0,48 g/cm³.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Aktivkohlekörnern, wobei man Kohle zu Körnern bricht, die Körner mit einer anorganischen Säure behandelt,

'^ diese Körner durch Erhitzen von flüchtigen Bestand-

§1 teilen befreit und danach durch Erhitzen auf eine

p| oberhalb der Temperatur der Verflüchtigungsbe-

Jl handlung liegende Temperatur in einer ein gasförmi-

H ges Aktivierungsmedium enthaltenden Atmosphäre

f.5 aktiviert, dadurch gekennzeichnet, daß

|| man als Ausgangsmaterial eine unterbituminöse

p Steinkohle verwendet und die Körner nach der

fe Behandlung mit einer verdünnten Säure säurefrei

6| wäscht, die Körner wenigstens teilweise auf einen

,?? maximalen Feuchtigkeitsgehalt von 25 Gew.-%

^ trocknet und diese getrockneten Körner gegebenen-

&; falls mit einem kohlenstoffhaltigen Bindemittel in

Il einer Menge bis zu 15 Gew.-% versetzt, worauf

Ja diese Körner zu Pulver zerkleinert werden, welches

|- verdichtet und dann wieder zu Körnern zerkleinert

t'f: wird, worauf das Austreiben der flüchtigen Bestand-

.[| teile in sauerstofffreier Atmosphäre erfolgt.

ρ 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

: zeichnet, daß eine unterbituminöse Steinkohle mit

j£l einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10 bis etwa 25

if Gew.-% verwendet wird.