DE2930976C2 - Verfahren zum Abtrennen von Kohle aus einem Composit, in welchem Gestein mit der Kohle vereinigt ist - Google Patents

Description

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Schritte:

— Entfernen der Gesteinsteilchen aus der Flüssigkeit-Gestein-Phase und

— Wiederbenutzung dieser Flüssigkeit.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle und das Gestein auf eine Größe von 200 Tyler-Maschen X O (DIN Prüfsieb 80) oder weniger zerkleinert werden.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Flüssigkeits-Gesteins-Fhase mindestens einmai während des V'erfahrens-Zyklus entfernt und durch frische wäßrige Flüssigkeit ersetzt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Gesteinstoff beladens Träger kontinuierlich von Schlamm entfernt und durch frische wäßrige Flüssigkeit ersetzt wird.

Die ürtindung bezieht sich auf das Abtrennen von Feststoffteilchen, insbesondere auf neuartige verbesserte Verfahren zum Gewinnen fein verteilter wirtschaftlich wertvoller Kohleteilchen aus Gemischen bzw. Composits, in denen die Kohle mit Gestein versa einigt ist. Für manche Anwendungsfälle mögen das neue Verfahren und die zu seiner Ausführung benutzten Materialien und Einrichtungen Ähnlichkeit mit denjenigen nach DE-OS 2612441 haben. Insofern wird zur Ergänzung der Offenbarung auf diese Offenlegungsschrift verwiesen.

In dieser Anmeldung werden im folgenden Bezeichnungen benutz!, die wie folgt definiert sein sollen:

Rohkohle: Hierunter soll im Rahmen dieser Απω meläung ein Composit aus Kohle und Mineralstoff bzw. Gestein erstanden werden, was wiederum im Rahmen der Anmeldung der Einfachheit und Übersichtlichkeit halber eine Bezeichnung dafür sein soll, daß auch andere Verunreinigungen als anorganisches Material in der Kohle enthalten sein können. Im allgemeinen stellt Rohkohle das Ausgängsmaterial für ein Verfahren dar, um zumindest Teile von Mineralstoff bzw. Gestein davon zu entfernen. Die Rohkohle kann

wie abgebaut beschaffen sein mit oder ohne einer ersten Behandlung unterworfen worden zu sein, oder sie kann das schwarze Wasser aus einer mit Flüssigkeit arbeitenden Anreicherungsanlage oder Feinkohle aus einem Schlammteich usw. sein.

ProduktkohJe: Hierunter ist die kohlenstoffhaltige Kohlenphase zu verstehen, die in einem besonderen Reinigungsprozeß erzeugt und gewonnen wird.

Generell befaßt sich das mit dieser Anmeldung angesprochene Verfahren mit einer Rohkohle-Anreichungsphase und einer Gewinnungsphase.

Die Anreichemngs- oder Reinigungsphase schließt folgende Schritte ein:

a) Zerkleinern von Rohkohle in 'J3rigem Schlamm und in Gegenwart eini-a Fluo.dilorkohlenstoffs, bezüglich dessen sich die Kohle hydrophob verhält, um zwei Phaser, zu erzeugen, von denen die eine aus Gesteh-ieilchen und die andere aus Kohleteik*.. α mii frisch exponierten Oberflächen zusammen^,jsetzt ist;

b) mechanisches Zusammenzwingen der Kohleteilchen im Schlamm und in Gegenwart des Fluorcnlorkohlenstoffs, um die Kohleteilchui zu agglomerieren und Wasser und Mineraltsilchen von den Agglomeraten in die wäßrige Phase des Schlammes auszustoßen;

und

c) Kneten bzw. Bearbeiten der Agglomerate, um zusätzliches Gesteinsmaterial und Wasser hier* von auszutreiben.

Diese Anreicherungsphase des erfindungsgemäße.« iVerfahrens ergibt eine Produktkohlenphase und eine -wäßrige Trägerflüssigkeit-Gesteins-Phase.

Die Kohlenphase enthält Agglomerate, die sich durch hohe Härte und Dichte auszeichnen und daher völlig ungleich den losen Flocken sind, wie sie bei den ^herkömmlichen Agglomerationsverfahren erzeugt werden. Die Agglomerate Hegen in ihrer Größe im Bereich z·· ischen Erbsengröße und Walnußgröße und größer und können dementsprechend leicht aus den Einrichtungen gewonnen werden, in welchen das Verfahren durchgeführt wird.

Da der Mineralstoff bzw. das Gestein sich hydrophil bezüglich des wiiSrigen Trägers verhält, bleibt es in diesem dispergiert. Es kann daher ebenfalls leicht gewonnen jnd behandelt werden.

Im erfinduugsgemäßen Verfahren folgt die Gewinnungsphase der oben angeführten Anreicherungsphase. Im ersten Schritt der Gewinnungsphase werden die Produktkoh'e-A^glomerate aus dem Verfahren genommen. Der Fluorchlorkohlenstoff wird dann aus den Agglomeraten wiedergewonnen und zurückgeführt. Auch das an die Agglomerate gebundene Wasser kann entfernt werden. Wahlweise kann ein

autiuiivii

flächenspannung) besonders geeignet erscheinen, sind:

l-Chlor-2,2,2-trifluoräthane

1, l-Dichlor-2,2,2-trifluoräthane
Dichlorfluormethane

l-Chlor-2-fluoräthaiie

l,l,2-Trichlor-l,2,2-trifluoräthane

1,1 -DicMor-1,2,2^-tetrafiuoräthane

Trichlorfluormethane

'" Auch Gemisch der obigen Verbindungen können benutzt werden.

Von den oben angeführten Verbindungen sind alle, außer den '.atzten drei, gegenwärtig vielleicht zu

is teuer, um nach ökonomischen Gesichtspunkten in der Praxis eingesetzt zu werden, was sich jedoch durchaus ändern kann. Von den letzteren sind 1,1,2-Trichlor-1,2-2-trifluoräthan und Trichlorfluormethan zu bevorzugen wegen ihrer optimalen physikalischen Eigenschaften, chei.iischen Aktivität und relativ geringen Kosten.

Ein Verfahren zum Gewinnen ve: Kohle, bei dem Kohle von anhaftendem Mineralstoff bzw. Gestein durch Zerkleinern und agglomerieren getrer.nt wird, ist bereits aus US-PS 3268071 bekannt. Dieses Verfahren unterscheidet sich jedoch beträchtlich von erfindungogemäßen Verfahren durch die Benutzung von Nitrobenzol, einem aliphatischen Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, Kerosin, Schmieröl, chloriertem

μ Biphenyl oder Heizöl zum Agglomerieren der im Verfahren erzeugten Kohleteüchen. Dieses Verfahren nach US-PS 3268071 ist eine von verschiedenen Variationen eines vor etwa 60 Jahren entwickelten und unter einer Aiuahl anderer Variationen m AGGLOME-RATION 77 Band 2, K.V.S. Sastry, Ed. American Institute of Mining, Metallurgical & Petroleum Engineers, Inc. New York, New York, 1977, Kapitel 54 bis 56, Seiten 910 bis 951 beschriebenen Verfahrens. Ein beträchtlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Benutzung von Fluorchlorkohlenstoff bsi der Herstellung von Produktkohle-Agglomeraten mit geringem Gesteinsgehalt besteht darin, daß die Fluorchlorkohlenstoffe im wesentlichen quantitativ mit bescheidenem wirtschaftlich vertretbarem Ener-

«5 gisaufvvand zurückgewonnen werde:, können. Dies ist wichtig, weil eine nahezu quantitative Rückgewinnung von Additiven generell ein Erfordernis kommerzieller Durchführbarkeit in Kohle-Reinigungsverfahren der in Betracht gezogenen Art dargestellt.

so Im Gegnsatz hierzu sind die herkömmlich benutzten Agglomeriermitte! nicht auf einer Basis rückgewinnbar, die kommerziell durchführbar ist. Beispielsweise hatten Capes und andere (Seite 933 in AGGLOMERATION 77) eine Temperatur von 120° C und ein Vakuum von 25 mm Quecksilbersäule zu benut-

bj * vuvuugn

Agglomeraten gelassen werden. Dies gilt für Anwendungszwecke, bei denen es angängig ist, die Kosten für die Entfernung der Feuchtigkeit einzusparen.

Durch die Benutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich der Anteil an Mineralstoff bzw. Gestein auf zwei Prozent oder weniger reduzieren.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise zu benutzenden Fluorchlorkohlenstoffe sind Derivate von Methan und Äthan. Solche Derivate, die aufgrund ihrer Siedepunkte (ca. 4,5 bis 70,5° C) und anderer physik?Jischer Eigenschaften (niedere Viskosität, latente Vertfampfungswärme und Ober-. .«1«. A _MUn.AM

selöl aus den Agglomeraten auszutreiben. Diese Temperatur-Druck-Kombination würde für die meisten Fälle derzeit zi teuer sein, um wirtschaftlich brauchbar Kohle in kommerziellem Umfang zu reinigen.

Ein anderer wichtiger Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren und den in US-PS 3268071 uiid AGGLOMERATION Ή beschriebenen Verfahren besteht darin, daS die erfindungsge- maß benutzten Additive keine Azeotrope mit Wasser bilden. Dies ist wichi'g, we»l Azeoirope nur mit relativ hohen Kosten in ihre Bestandteile zerlegt werden können.

Dieser obige Vorteil ist besonders beträchtlich in solchen Anwendungsfallen, bei denen es nicht notwendig ist, alte Feuchtigkeit von der agglomerierten Kohle zu entfernen und bei denen Verfahrenskosten dementsprechend durch Belassen von Feuchtigkeit auf der Kohle eingespart werden können. Dies ist bei den bekannten Verfahren nicht erreichbar, weil die in ihnen benutzten Agglomeriermittel tatsächlich Azeotrope bilden. Solche Verfahren! tiäbeirt "äenäteritsprediend 'notwendigerweise zürn Ergebnis; daß das Wasser mit dem Agglomeriermittel entfernt werden muß und das Azeotrop dann getrennt werden muß, um das Agglomeriermittel wiederzugewinnen, was - wie oben dargelegt - eine relativ teure Prozedur darstellt. In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann im Gegensatz dazu das Fluorchlorkohlensto*' Additiv mechanisch und billig zurückgewonnen werden, wobei das Wasser zurückgelassen wird.

Ein anderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ^;st, daß mit den Additiven aufgrund deren schneller Verdampfung der Paitialdruck des ihnen beigemischten Wassers beim Rückgewinnen der Additive von der Kohle wesentlich herabgesetzt ist. Dies gestattet, daß das Wasser wirklich zusammen mit dem Additiv abdestilliert wird (d. h. bei einer Temperatur nahe dem Siedepunkt des Additivs eher als bei 100" C verdampft wird), wenn dies erwünscht ist. Dies bedingt eine beträchtliche Verminderung in den Kosten für die Entfernung von Wasser, weil die Energiezufuhr zu dem benutzten System zum Verdampfen des Wassers beträchtlich reduziert wird.

Noch ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß im Unterschied zu den nach US-PS 3268071 und AGGLOMERATION 77 und in sonstigem Stand der Technik benutzten Agglomeriermitteln keine chemische Reaktion zwischen Agglomeriermittel und Kohle eintritt. Dies ist wichtig, weil mit Agglomeriermittel kontaminierte Kohlen unerwünscht sind. Im Fall der Benutzung von Kohle für Dampferzeugung können chemische Kontaminente Korrosion am Kessel hervorrufen. Kontaminierte Kokskohlen können in unerwünschter Weise die Chemie der Reaktionen verändern, in denen sie in typischer Weise eingesetzt werden sollen.

Andere Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die Additive nicht entflammbar, geruchfrei, nicht korrosiv und nicht toxisch sind. Dies ist aus ersichtlichen Gründen wichtig.

Noch ein anderer Vorteil der Erfindung gegenüber den in AGGLOMERATION 77 und oben erörterten Verfahren besteht darin, daß die erhaltenen Agglomerate leichter behandelt und daher nützlicher sind als die brüchigen flockenartigen Agglomerate, wie sie typischerweise in den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren erzeugt werden.

Aus den obigen Darlegungen ist es für den Leser ersi :btlich, daß es ein Hauptanliegen der Erfindung ist, ein neuartiges verbessertes Verfahren zum Trennen von Kohle mit ihr vereinigtem Mineralstoff bzw. Gestein zu schaffen.

Andere spezifische Anliegen der Erfindung bestehen in der Schaffung eines Verfahrens der obigen Art, bei dem die Kohle in agglomerierter Form unter Benutzung eines Huorchlorkohlenstoffs-Additrvs gewonnen wird, wobei: das Additiv von den A gglomeraten in im wesentlichen quantitativer Menge unter relativ bescheidenem Energieeinsatz wiedergewonnen wird;

das Additiv keine Azcotrope mit Wasser zumindest

nicht in wirtschaftlich nennenswertem Umfang bildet Und dementsprechend ohne die Notwendigkeit der Entfernung großer Feuchtigkeitsmengen von den Ag-

s glcmerater« wiedergewonnen werden kann;

das Additiv geeignet ist, eine Redestillation von mit der Kohle verbundene Feüchtigkeil hervorzurufen und dadurch die Kosten zum Entfernen der Feuchtig- _ä ) -keit! von Kohle zu vermindern; ^!

ίο das Additiv nicht chemisch milder Kohle innennenswertem Umfang reagiert:

das Additiv nicht korrosiv, nicht entflammbar und nicht toxisch ist;

das Additiv ein Fluorchlor-Derivat von Methan oder Äthan ist,

die im Verfahren erzeugten Agglomerate von Produktkohle hart, dicht und fest und dadurch leicht handhabbar sind.

Weitere wichtige Anliegen, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und d*· -' Senden eingehenden Beschreibung und Erörterung Jer Erfindung in Verbindung mit Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Die Zeichnung ist ein Strömungsdiagramm eines erfindungsgemäßen Kohlegewinnungsverfahrens.

Gemäß der Zeichnung werden die Trennung der Kohle von dem mit ihr vereinigten Mineralstoff bzw. Gestein, das darauffolgende Agglomerieren der Kohleteilchen und das Ausstoben des Mineralstoffes und Wassers von den Agglomeraten in einer Mühle 10 ausgeführt, die beispielsweise eine Kugelmühle, eine Schlagmühle, eine Steinmühle, eine gegenläufige Stiftmühle, ein Kollergang, eine Kolloidmühle, eine Scheibenmühle, ein Desintegrator, eine Hammermühle, eine Kugelmühle mit Kieselsteinen, eine Pendelmühle, eine Stiftmühle, eine Raymond-Pendelmühle oder eine Stabmühle sein kann.

Die Trennung kann bei Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck ausgeführt werden. •ω Die Mühle 10 reduziert die Größe des ihr zugeführten Materials und befreit dadurch die Produktkohle von dem Mineralstoff bzw. Gestein, an das sie gebunden ist, unter Exponieren bzw. Freisetzen frischer Oberflächen an den Kohleteilchen. Die Mühle liefert auch mechanische Kräfte, die die Kohleteilchen in Agglomerate der gewünschten Art zusammenpressen . und die Mineralstoff- bzw. Gesteinsteilchen und Was- I ser voD den Agglomeraten ausstoßen. Zusätzlich er- s, zeugt sie die Kräfte, die die Agglomerate kneten oder : bearbeiten, um zusätzliche Mineralstoffteilchcn und ι Wasser aus diesen auszutreiben.

Die Rohkohle (d. h. die zu reinigende Kohle) und ein FIuorchlorkohlenstoff-Additiv werden m die Mühle mittelsj»enereil mit dem Bezugszeichen 12 und 14 belegten Uberführungseinrichtungen eingeführt. Soweit Wasser benötigt wird, wird dieses durch die Leitung 16 in die Mühle 10 eingeführt.

Die Mindestmenge an Additiv ist diejenige, wie sie für eine wirksame Agglomeration der Teilchen von ω Produktkohle erforderlich ist. Hierzu sind drei Volumenprozent Additiv notwendig, bezogen auf das Volumen des benutzten System von flüssigem Träger, Rohkohle und Additiv.

Das Volumenverhältnis von Additiv zu Kohle wird es im Bereich von 0,1 bis 0,5 gehalten, wobei das Verhältnis bei 0,3 zu bevorzugen ist. Bei niedrigeren Verhältnissen ist die Menge an Fluorchlorkohlenstoff nicht ausreichend, um die gewünschte vollständige

Agglomeration der Produktkohle hervorzurufen, während bei höheren Verhältnissen als angegeben, die wirksame Ausstoßung von Mineralstoffteilchen nicht mehr sicher ist, weil überschüssiges Additiv ei- - nen Film bildet, durch den beträchtliche Mengen von Teilchen aufgrund zu geringer Energie nicht entweichen können.

Zweckmäßig ist es in der Mühle 10 ein Minimum von fünfzig"(5O) Prozent Wasser, bezogen auf das Volumen des Rohkohle-Additiv-Flüssigkcitssystems. aufrechtzuerhalten. Geringere Mengen bieten nicht einen ausreichend breiten Flüssigkeitskörper, um den Mineralstoff in Suspension zu halten, was für das erfindungsgemäße Verfahren wichtig ist. Oftmals ist die der Rohkohle beigegebene Feuchtigkeit selbst ausreichend, um diese Minimumsanforderung zu erfüllen, so daß es nicht notwendig ist. zusätzliches Wasser einzuführen, beispielsweise beim Einpumpen der rohen Ausgangskohle in das Verfahren aus einem Schlammteich.

Die maximale Menge an Wasser und Fluorchlorkohlenstoff-Additiv, die in der Mühle 10 geduldet werden kann, bestimmt sich durch die Grenze, bei der die Zerkleinerung der Teilchen in der Mühle unwirksam wird. Abhängig von der Art der benutzten Mühle können bis zu 95% kombiniertem Wasser und Additiv benutzt werden, bezogen auf das Volumen der Rohkohle.

Eine typische Beladung, wie sie erfolgreich benutzt wurdf, besteht aus 9 Volumenprozent Rohkohle, 4 Volumenprozent l.l^-Trichlor-l^^-trifluoräthan und 87 Volumenprozent Wasser, wiederum bezogen auf das System von Trägerflüssigkeit, Rohkohle und Additiv.

Die Verweilzeit in der Mühle ist so einzustellen, wie es notwendig ist, um eine ausreichende Verkleinerung der Teilchengröße zu erzielen, um die Rohkohle in Produktkohleteilchen mit frisch freigelegten Oberflächen und Gesteinsteilchen zu trennen, und anschließend die Produktkohle zu agglomerieren. Wirksame Trennung der Kohle von mit ihr verbundener Asche erfordert, daß die Rohkohle auf eine Topgröße von ca. 50 um verkleinert wird. In einer Kugelmühle erfordert dies im typischen Fall eine Behandlungszeit von etwa 2 Stunden für eine repräsentative Kohle. Bei Benutzung anderer Mühlentypen kann diese Zeit auf Minuten verkürzt werden, wenngleich dies wiederum eine Frage der Kosten für höheren Energiebedarf, eine Frage der Reduktion in der zulässigen Konzentration der Teilchen und bzw. oder des Absatzes sein kann, die die Bedeutung und Wichtigkeit der Verminderung der Bearbeitungszeit herabsetzen kann.

Vorzugsweise kann das Wasser nach einer Behand-Inngszeit in der Mühle von 15 bis 45 Minuten gewechselt werden, oder es kann ein Abführen von mit Abfall beladenem Wasser und gleichzeitiges Ersetzen dieser Phase durch frisches Wasser entsprechend herkömmlicher Praxis im Mühlenbetrieb erfolgen. Wenn die letztere Möglichkeit benutzt wird, kann man eine Zufuhnnenge und Abzugsmenge etwa bei 100 bis 120% pro Stunde, bezogen auf das Volumen der wäßrigen Trägerflüssigkeit vorsehen, wenn man optimale Abtrennung des Mineralstoffs bzw. Gesteins wünscht, was sich in maximaler Verminderung des Mineralstoffgehaltes in der Produktkohle äußert. Wenn weniger ate die optimale Abtrennung von Mineralstoff annehmbar ist, dann kann mit geringerer Austauschrate für die wäßrige Trägerflüssigkeit gearbeitet werden.

Die wäßrige Trägerflüssigkeit und das Gesteinsmaterial werden durch ein Sieb 18 von der Mühle 10 abgezogen, auf dem die Kohle-Agglomerate zurückgehalten werden. Die wäßrige Phase wird auf einen her-

.5 kömmlichen Eindicker20 übergeführt, wie er beispielsweise in'Taggart, HANDBOOK OF MINERAL DRESSING, John Wiley& Sons, Inc., New York, New ,York, 1927, Seiten 15-04 bis 15-26 be-'•schrieben ist.'Hier wird der Mineralstoff abgetrennt.

to Das Wasser'kann zurückgeführt werden, wie dies durch den Pfeil 22 angedeutet ist, während der Mineralstoff auf eine AbfallhaJde gebracht werden kann, wie dies mit dem Pfeil 24 angedeutet ist.
Spuren von Fluorchlorkohlenstoff-Additiv kann

is von dem Schlamm zusammen mit der mit Mineralstoff beladenen wäßrigen Phase sowohl in Chargenbetrieb als in kontinuierlichem Betrieb zum Ersetzen dieser Phase durch frische wäßrige Flüssigkeit mitgenommen werden. Das Additiv kann aber leicht in her-

ni kömmlichen Absorbern unter solchen Umständen wiedergewonnen werden, wo dies wirtschaftlich gerechtfertigt eischeint.

Wichtig für das Verfahren ist es, daß die Rohkohle frei von größeren Mengen von ultrafeinen Teilchen

is ist. Die im erfindungsgemäßen Verfahren vorgenommene Agglomerierung der Produktkohleteilchen beinhaltet oberflächenaktive Phänomene, die nur wirksam auf frisch freigelegten oder exponierten Oberflächen an Kohleteilchen arbeiten. Da die Chemie der Kohleoberflächen sich selbst bei Umgebungstemperatur sehr schnell ändert, bedeutet dies, daß diese Oberflächen in der kontrollierten Umgebung innerhalb der Mühle gebildet werden müssen. Das Aufbrechen der Kohieteilchen in notwendigem Maß, um adäquate, frische Oberflächen zu erzeugen, kann nicht, und zwar selbst nicht mit verlängerten Behandlungszeiten, in der Mühle erreicht werden, wenn große Mengen von uitrafeinen Kohleteilchen in der Rohkohle enthalten sind.

Dieses Erfordernis, das nur eine begrenzte Menge von ultrafeinen Teilchen in dem Ausgangsmaterial enthalten sein darf, verlangt, daß die Rohkohlezufuhr zu der Mühle 10 nur ein Minimum Topgröße von etwa 60-0 Teile Maschengröße (0,25 mmO) hat.

Auf das Freisetzen der Gesteinsteilchen und das Agglomerieren der Produktkohle folgend werden die Produktkohle-Agglomerate mit den sie begleitenden Beladungen an Fluorchlorkohlenstoff-Additiv und Feuchtigkeit in einen Verdampfer 26 übergeführt, wo

so zumindest das Additiv von den Agglomeraten abgezogen wird. Es kann aber auch die anhaftende Feuchtigkeit im Verdampfer 26 von der Kohle abgezogen werden. Jedoch ist es, wie oben dargelegt, nicht in jedem FaIi notwendig, daß aiie oder manchmal sogar überhaupt diese Feuchtigkeit entfernt wird. Es ist daher ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, daß das Additiv im wesentlichen quantitativ (über 99%) rückgewonnen werden kann, ohne das Wasser aus der Produktkohle entfernen zu müssen. Geeignete Verdampfer sind in DE-OS 2612441 beschrieben.

Jegliche wäßrige Phase wird wie oben beschrieben behandelt.

Wie oben angedeutet, ist es einer der wichtigen Vorteile der Erfindung, daß das Verdampfen des Hues orchlorkohlenstoff-Additivs in ausreichend schnellem Maße ausgeführt werden kann, um den Dampfdruck wesentlich zu vermindern und demzufolge die Kosten für die Entfernung der Feuchtigkeit aus der Kohle.

230242J530

pies wurde durch Verdampfen von 15 Gew.-% Trichlorfluormcthan von einer Lage von feiner Kohle mit 6 Gew.-% Feuchtigkeit bei einer Temperatur von nur 6° C oberhalb des bei 24° C liegenden Siedepunktes des Compounds bewiesen. In weniger als 10 Minuten wurde der Feuchtigkeitsgehalt der Kohle um etwa 2% reduziert. Bei der gleichen Temperatur wurden mehrere Stunden benötigt, um ebensoviel Feuchtigkeit !"von der Kohle zu entfernen, wie dies durch die hier . stattfindende Kodestillation bewirkt durch den Fluorchlorkohlenstoff erreicht wird. Andere benutzte Additive, insbesondere l.l.Z-Trichlor-l^-trifluoräthan üben diese neuartige Kodestillation noch in stärkerem und daher günstigerem Maße aus.

Die mechanische Entfernung von Flüssigkeit kann im Zusammenwirken mit dem Verdampfer 26 benutzt werden, um dessen Belastung und Betriebskosten zu vermindern, insbesondere in solchen Fällen, in denen der Feuchtigkeitsgehalt der Kohle groß genug ist, um dies zu gewährleisten. Einfach durch Hindurchführen eines typischen Agglomerate durch den Spalt zweier herkömmlicher Wringwaken kann beispielsweise der Feuchtigkeitsgehalt des Agglomerate auf die Größe von etwa 20 Gew.-% verringert werden. Generell wird jedoch mechanische Entwässerung nicht zu benutzen sein, da der Feuchtigkeitsgehalt der Agglomerate im typischen Fall nicht oberhalb 10 bis 25% hegt.

Der Fluorchlorkohlenstoff und jegliche mit ihm vom Verdampfer abgezogene Feuchtigkeit werden in eine Rückgewinnungseinheit 28 für Fluorchlorkohlenstoff überführt, die solcher Art sein kann, wie in DE-OS 2612 441 beschrieben. Das Wasser und das

Additiv werden gemeinsam kondensiert und können dann leicht aufgrund ihrer virtuell vollständigen Unmischbarkeit getrennt werden.

Das Fluorchlorkohlenstoff-Additiv wird - wie ί durch den Pfeil 30 angedeutet - zurückgeführt, und das Wasser (Pfeil 32) kann zurückgeführt werden.

Die folgenden Beispiele beschreiben repräsentative Versuche, die verschiedene Seiten des erfindungsgemäßen Kohlereinigungsverfahrens illustrieren. ; ι» I

Beispiel I.

Die Durchführbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde in Versuchen bewiesen, in weichen ein

i< Liter Wasser mit 100 g Rohkohle von Maschengröße 30x0 und 30 ml l,1.2-Trichlor-l,2,2-trifluorät;iylen in einer Kugelmühle gemischt wurde, die Burundu.Ti-Mahlmaterial mit 2 cm Außendurchmesser enthielt. Das System wurde abgedichtet und über eine Zeit von

a» I Stunde in Drehbewegung gehalten.

An diesem Punkt wurde die in der Mühle gefundene agglomerierte Kohle von der Wfisser-Mineralstoff (oder Asche)-Phase durch Hindurchtreten des gesamtes Gemisches durch ein Sieb mil 5 Maschen getrennt. Die Kohle-Agglomerate wurden mit klarem Wasser in die Mühle zurückgeführt und der Arbeitsablauf wiederholt, bis die nach dem Mahlen existierende Wasserphase im wesentlichen frei von Mineralstoff war.

3" Die sich ergebenden Agglomerate aus gereinigter Kohle hatten einen Durchmesser zwischen 0,5 und 3 cm. Die Agglomerate wurden getrocknet und einer chemischen Analyse unterzogen.

	A	Tabelle	B	I	D	E
	Rohkohle	Produktkohle	C	Produktkohle	Produktkohie
	—	10 mm x 0	Produktkohls	60 mm X 0	400 mm x &
Teilchengröße	23.8	11.5	30 mm x 0	8.08	6.87
Prozentsatz an Asche	9,2	3,9	9.5	2,5	2,2
kg Asche/ltfkJ			3.2
Verminderungs-Prozent		68		83.9	80.5
satz an Asche1	23,700	27.955	83.7	29,041	29,039
kJ/kg		78	28,371	50.2	99
kJ/Ausbeute (%)		66	51.3	42.3	79.3
Gewicht/Ausbeute (%)	42.00

(1) Bezogen auf Gewicht der Rohkohle

(2) Teilchengröße der Produktkehle gebildet durch die Agglomerate

B.C.D.— Gereinigt durch Schwerkraft-Trennungsverfahren gemäß DE-OS 2612441

E— gereinigt im erfindungsgemäßen Verfahren, wie oben beschrieben und 1,1,2-Trichlor- 1,2,2-tri-

fluoräthan als Fluorchlorkohlenstoff-Additiv. Im wesentlichen aller verbleibender Mineralstoff ist Eisenpyritasche, die - wenn erforderlich - durch einen oder mehrere nachfolgenden VerfahreDsschritte abgetrennt werden kann.

,' Um eine Vergleichsbasis zu schaffen, wurde Rohkohle gleicher Herkunft unter Benutzung eines Chargentestes mit Schwerkrafttrennung gereinigt, wie es in DE-OS 2612441 beschrieben ist, wobei Trichlorfluormethan als Trennflüssigkeit benutzt wurde. Die in diesem Versuch verarbeitete Kohle, nämlich Meigs No. 9, CENTRAL OHIO ist dafür bekannt, daß sie .sehr schwer zu reinigen ist. Die mit den Versuchen er- ^zielten Daten sind in Tabelle I zusammengestellt. "Alle Daten beziehen sich auf Trockenbasis.

Die in der Tabelle enthaltenen Daten beweisen deutlich die Wirksamkeit des erfindu-rgjgemäßen Verfahrens.

Beispielsweise ist das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren (Ergebnisse in Spalten B bis D der Tabelle I) geeignet, den Mineralstoffgehalt vieler Kohlen aufwerte unterhalb derjenigerzu reduzieren,

μ wie sie theoretisch durch das Verfahren der in der Industrie geläufigen Waschbarkeitsanalyse möglich waren. Jedoch hatte die im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Kohle einen geringeren Mineralstoffgehalt (15% auf Gewichtsbasis und 16% auf BTU-Ba-

«s sis) und die BTU-Ausbeute war 97% höher, was für die Produktionskosten von wesentlicher Bedeutung ist.

Tabelle la

AB C

Rohkohle Produktkohle Produktkohle

Produktkohle

Produktkohle

teilchengröße	—	3/8" x 0	30 mm X 0	60 mm x 0	400 mm X O2
Prozentsatz an Asche	23.8	11.5	9.3	8.08	6.87
Lbs Asche/l^BTU	21.5	9.1	7.58	6.13	5.14
Verminderungs-Prozent-
satz an Asche1		68	83.7	83.9	80.5
BTU/Lb	10,750	12,680	12,869	13,173	13,172
BTU/Yield {Wc)		78	51.3	50.2	99
Weight Yield (7c)	—	66	42.0	42.3	79.3

(1) Bezogen auf Gewicht der Rohkohle

(2) Teilchengröße der Produktkohle gebildet durch die Agglomerate

B.CD.— gereinigt durch Schwerkraft-Trennungsverfahren gemäß DE-OS 2612441

E — gereinigt im erfindungsgemäßen Verfahren, wie oben beschrieben und 1.1,2-Trichlor- 1,2,2-trifluoräthan als Flourchlorkohlenstoff-Additiv. Im wesentlichen aller verbleibender Mineralstoff ist Eisenpyritasche, die - wenn erforderlich - durch einen oder mehrere nachfolgenden Verfahrensschritte abgetrennt werden kann.

Beispiel II:

Um eine verschiedene Vergleichsbasis zu schaffen, wurde das in Beispiel I beschriebene Verfahren mit Meigs Nr. 9-Kohle unter Benutzung von No. 6 Kraftstofföl oder Heizöl ais Agglomerationsmittel wiederholt. Das der Kugelmühle zugeführte Ausgangsgemisch war in Volumenprozent:

Nr. 6 Heizöl

Kohle

Wasser

2,4 Prozent
16,3 Prozent
Rest

Das System wurde nach einer Stunde Mahlen geprüft. Es schien keine Agglomeration stattgefunden zu haben. Dementsprechend wurde zusätzliches Öl zugegeben, so daß sich ein Gemisch wie folgt ergab:

Nr. 6 Heizöl	4,8	Prozent
Kohle aus dem
ersten Mahlgang
von 1 Stunde	16,3	Prozent
Wasser	Rest

Das Mahlen wurde über vier zusätzliche Stunden fortgesetzt, wobei das Wasser zweimal während dieser Zeit ausgetauscht wurde. Nach Ende von 4 Stunden wurde eine über die Innenseite der Kugelmühle eher verschmierte Kohle- und Öl-Phase gefunden als das Vorhandensein individueller Agglomerate, die sich hätten leicht von der Flüssigkeitsphase trennen lassen, wie die Produ'ctkühle, die im Verfahren nach Beispiel I erzeugt worden ist.

Die Kohle- und Öl-Phase konnte nur durch Benutzung von Lösungsmittel entfernt werden. Diese Prozedur wurde so benutzt, daß die Kohle gewonnen und einer Analyse unterworfen werden konnte. Die Analyse zeigte, daß die Produktkohle einen Aschegehalt

» von 15,90% im Vergleich zu 6,87% Aschegehalt bei der in erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Produktkohle (Spalte E der Tabelle I) hatte.

Beispiel III:

3s Um zu zeigen, daß andere Fluorchlorkohlenstoffe im erfmdungsgemäßen Verfahren benutzt werden können, wurde die im Beispiel I beschriebene Prozedur mit der Kugelmühle unter Benutzung von Trichlorfluormethan wiederholt. Wenngleich die Ergeb-

■Hi nisse nicht im einzelnen ausgewertet wurden, ergab sich gleiche Erscheinung und gleiche Art der erhaltenen Produktkohle-Agglomerate und der wäßrigen Träger-Rückstandphase, wie bei dem in Beispiel I beschriebenen Test im erfindungsgemäßen Verfahren.

Die Erfindung kann auch in anderen spezifischen Formen ohne Verlassen des Erfindungsgedanken= ausgeführt werden. Die hier beschriebenen Ausführungsformen sind daher nur zur Eriauterung und nicht im beschränkenden Sinne aufzufassen. Es können

so auch Änderungen und Abwandlungen des erfindungsgemäßen Verfahrens innerhalb des Erfindungsgedankens vorgenommen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

29 30 97c Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abtrennen von Kohle aus einem Composit, in welchem Gestein mit der Kohle ^s vereinigt ist, und zum Gewinnen der Kohle in agglomerierter Form, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

- Bilden eines wäßrigen Schlammes, der dieses m Composit and ein Fluorchlorkohlenstoff enthält, gegenüber dem sich die Kohle hydrophob verhält;

- Mahlen des Composite, bis es in Teilchen aus Gestein und Kohleteilchen aufgelöst ist und die Kohleteilchen in Agglomerate aus Produkt-Kohle zusammengeballt sind;

und

- Gewinnen der Agglomerate aus dem Schlamm.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-1 zeichnet, daß der Fluorchlorkohlenstoff ein Derivat des Methans oder Äthans ist, gewählt aus der Gruppe der folgenden Stoffe:

Pichlorfluormethan

Trichlorfluorbethan

1,1,2,2-TetrachIor-l ,2-difluoräthan

1,1,2-Trichlor-l ,2,2-trifIuoräthan

1 ,l-Dichlor-l ,2,2,2-tetraQuoräthan _M

l-Chlor-2,: 2-trifluoräthan

1 ,l-Dichlor-2,2,2-trifIuoräthan

l-Chlor-2-fhioräthan

und deren Gemische.

3. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die S ' te:

ni.wii des Fluorchlorkohlenstoffs von den agglomerierten Kohleteilchen und dann - Gewinnen und Zurückführen dieses Fluorchlorkohlenstoffs.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Agglomerate gleichzeitig mit dein Abtrennen des Fluorchlorkohteostoßs bei einer Temperatur unterhalb des Siedepunktes bei einem Druck von einer Atmosphäre entwässert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ausführung bei Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm mit mindestens 50 Volumenprozent Wasser und mindestens 3 Volumenprozent Fluorchlorkohlenstoff gebildet wird, uMtHet taAniA* U/occor »n/i Klii/tiyhl/irlrftHliaTictrrff

zusammen nicht mehr als 95 Volumenprozent des Schlammes ausmachen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumenverhältnis von ,jFluorchlorkohlenstoff zu Kohle-Gestein-Composit bei 0,1 bis 0,5 aufrechterhalgen wird.

8. Verfahren zum Abtrennen von Kohle aus einem Composit, in welchem Gestein mit: der Kohle vereinigt ist und zum Gewinnen der Kohle in agglomerierter Form, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

- Bilden eines Schlammes aus dem Composit mit einem wäßrigen Träger, gegenüber dem sich das Gestein hydrophil verhält;

— Vorsehen eines FluorchlorkohlenstoJfs, gegenüber dem sich die Kohleteilchen hydrophob verhalten, in ausreichender Menge in dem Schlamm, um das Agglomerieren der Kohle zu bewirken;

— Zerkleinern der Composit-Teiichen innerhalb des Schlammes, um das Gestein von der Kohle zu trennen und Kohleteilchen mit frisch exponierten Oberflächen in gesteuerter Umgebung zu bilden;

— mechanische Erzeugung eines Zusammenballens von Kohleteilchen unter Bildung von Agglomeraten von Produktkohle und unter Ausstoßen von Gestein und Wasser aus den Agglomeraten in Dispersion in den wäßrigen Träger; und

— Gewinnung der Produkt-Kohle-Agglomerate aus dem Schlamm.