DE3314764C2

DE3314764C2 -

Info

Publication number: DE3314764C2
Application number: DE3314764A
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Prof. Dr. 5100 Aachen De Schaefer; Wolfgang 5030 Bornheim De Cieslik; Heinz 5100 Aachen De Opdenwinkel; Axel Dr. 5190 Stolberg De Vogts; Guenter Dipl.-Chem. Dr. Poppel; Horst 5160 Dueren De Schuermann
Original assignee: Akzo Patente 5600 Wuppertal De GmbH
Current assignee: AKZO PATENTE GMBH, 5600 WUPPERTAL, DE
Priority date: 1983-04-23
Filing date: 1983-04-23
Publication date: 1989-06-15
Also published as: AU564059B2; ZA842538B; CA1221236A; BE899307A; DE3314764A1; FR2544739A1; JPS59206493A; US4863485A; DD216479A5; FR2544739B1; GB8410348D0; GB2138442B; JPH0471436B2; GB2138442A; LU85328A1; AU2645484A

Description

Die Erfindung betrifft Brennstoffbriketts auf der Basis von im wesentlichen festen Brennstoffen wie Steinkohle, Koks, Braunkohle, Holzkohle u. dgl., die in Gegenwart von syntheti schen organischen Verbindungen als Bindemittel und unter Ver wendung eines weiteren Zusatzmittels durch Brikettieren erhal ten worden sind sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Brennstoffbriketts.

Es ist bekannt, aus pulverförmigem bzw. feinkörnigem oder grobkörnigem oder auf sonstige Weise zerkleinertem Brennstoff material durch Verpressen Briketts herzustellen.

Eine Reihe von Brennstoffen besitzen von Natur aus bereits ein Bindemittel, z. B. die Braunkohle. Anderen Kohlesorten, z. B. dem Anthrazit oder Gemischen von Anthrazit mit anderen Kohle sorten muß noch ein Bindemittel bei der Brikettierung zugesetzt werden, um zu Briketts zu gelangen, die einen genügenden Zusammenhalt des Brennstoffs aufweisen und somit ausreichen de Festigkeiten und ein entsprechendes Feuerstandsverhalten zeigen.

Der Zusatz des Bindemittels soll aber nicht nur den Zusammen halt des brikettierten Materials erhöhen, so daß an schließend eine bessere Handhabung der Briketts möglich ist, er soll auch das Brikettierverhalten des Preßgutes während der Brikettierung verbessern, z. B. um eine bessere Plasti fizierung während des Formprozesses zu ermöglichen. Auch soll das Zusatzmittel das Brennverhalten des Brennmaterials wie Wirkungsgrad bei der Verbrennung, die Rauchbildung usw. nach Möglichkeit günstig beeinflussen.

In der Patent- und auch in der Fachzeitschriftenliteratur sind bereits zahlreiche Bindemittel beschrieben, die bei der Brikettierung von Koks, Anthrazit, Mager- oder Fettkohle oder Kohlegemischen u. dgl. eingesetzt werden sollen.

Die bisher bekannten Verfahren weisen jedoch in verschiedener Hinsicht Nachteile auf. So führt z. B. die Verwendung von Pech-
und Asphaltbitumen als Bindemittel zu Briketts, die bei der Verbrennung stark qualmen und wegen Erweichen des Binde mittels zu schnell zerfallen. Dies hat u. a. zur Folge, daß bei der Verbrennung das vorhandene Material nicht vollständig ausgenützt wird und sich in der Asche noch sehr viel unver brannter Kohlenstoff nachweisen läßt.

Steinkohlenteerpech als Bindemittel hat den Nachteil, daß sich in ihm krebserregende Stoffe befinden; deshalb sollte dessen Verwendung tunlichst vermieden werden. Der Einsatz von Pech ist darum als Bindemittel bei Briketts, die als Hausbrand material dienen sollen, aus Gründen des Umweltschutzes ver boten. Nach dem Bundesemissionsschutzgesetz 1976 dürfen derartige Briketts nur in Öfen eingesetzt werden, bei denen eine Nachverbrennung der Rauchgase stattfindet.

In Glückauf-Forschungshefte 36 (4) 156-61 (1975) werden zahl reiche Kunststoffe genannt, die als Bindemittel für die Herstellung von Steinkohlenbriketts eingesetzt worden sind. Dort wurde festgestellt, daß wäßrige Dispersionen von Kunst stoffen zu Briketts mit Rußteerzahlen führen, die über 300 liegen und somit nicht als raucharme Briketts angesprochen werden können, für die gefordert wird, daß sie eine Rußteer zahl unter 200 aufweisen.

Bei einer ganzen Reihe von weiteren dort zitierten Kunst stoffen ist ein verhältnismäßig hoher Anteil des Kunststoffes erforderlich, um eine ausreichende Bindung des Brennstoffs bei der Brikettierung zu erzielen. Bei einigen der dort erwähnten Kunststoffe ist es schwierig, eine ausreichende und genügend homogene Vermischung von Brennstoff und Binde mittel zu erreichen. Auch ist es in einer Reihe von Fällen erforderlich, Gemische von verschiedenen Kohlen einzusetzen. Schließlich benötigen einige der dort erwähnten Kunststoffe noch den Zusatz eines weiteren organischen Hilfsmittels, z. B. von Öl. Auch neigen einige der dort angegebenen Kunststoffe dazu, bei der Verbrennung Gase zu bilden, die zu Geruchsbe lästigungen führen können.

In der DE-OS 31 14 141 wird die Mitverwendung von Polyvinylalkohol als synthetischem Bindemittel beschrieben. Nach der Lehre dieser Offenlegungsschrift wird jedoch noch ein kationisches Polyurethan mitverwendet, um ausreichende Festigkeiten zu erhalten. Die Anfangsfestigkeiten des dort beschriebenen Brennstoffbriketts liegen allerdings verhält nismäßig niedrig. Bei dem dort beschriebenen Zusatzmittel handelt es sich um ein kationisches Polyurethan, das auf komplizierte Weise hergestellt werden muß, was nachteilig ist. Der Einsatz von Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid ist dieser Entgegenhaltung nicht zu entnehmen.

In den DE-PS'en 1 66 836 und 1 71 144 wird die Herstellung von Briketts unter der Mitverwendung von gebranntem Kalk beschrieben, der gelöscht oder ungelöscht sein kann; ferner wird erwähnt der Zusatz von Wasser. An keiner Stelle dieser Entgegenhaltungen sind jedoch Hinweise zu finden, welche die Mitverwendung von Bindemittel betreffen. Es werden Bindemittel weder in allge meiner Form noch wird Polyvinylalkohol genannt.

In der US-PS 36 89 234 wird die Herstellung von leicht ent zündlichem Brennstoffmaterial beschrieben, das unter anderem zu Briketts geformt werden kann. Bei der in dieser US-PS beschriebenen Verfahrensweise sollen Abfallstoffe wie Reiskleie, Öl, Mehl, gepulverter Bambus usw. eingesetzt werden. Ferner ist der Zusatz von 12 bis 20 Gewichtsteilen Perchlorat erforderlich, neben Bindemitteln wie Dextrin, Stärke und Gummiarabikum wird in Beispiel 5 auch Polyvinylalkohol als eines der möglichen Bindemittel erwähnt.

Beim Nacharbeiten des Beispiels 5 der US-PS 36 89 234 stellte sich heraus, daß der überwiegende Teil der erhaltenen Briketts bereits nach dem Brikettieren, wenn die Masse aus der Form herausgeholt wird, in ein körniges Produkt zerfällt. Nur ganz wenige Briketts behalten überhaupt ihre Form; eine Trommelfestigkeit konnte an diesen wenigen Exemplaren nicht gemessen werden, weil die Versuchsbriketts den Versuch nicht überstanden.

Obwohl bereits zahlreiche Verfahren zur Herstellung von Brennstoffbriketts unter der Verwendung von Bindemitteln und sonstigen Zusatzstoffen bekannt sind, besteht deshalb noch ein Bedürfnis nach verbesserten Verfahren zur Her stellung von Brennstoffbriketts, die zu Briketts mit günstigen mechanischen Eigenschaften, insbesondere mit hoher Trommelfestigkeit und einem vorteilhaften Brennver halten führen und deren Verbrennungsgase weniger Stoffe ent halten, die zu einer Umweltbelastung führen könnten.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem auf einfache Weise durch Brikettieren von im wesentlichen festen Brennstoffen, die ein organisches Bindemittel sowie weitere Zusätze enthalten, Brennstoffbriketts herstellbar sind, die sich gut handhaben lassen und insbesondere bereits kurze Zeit nach dem Preß vorgang eine genügende Festigkeit aufweisen, d. h. eine gute Anfangsfestigkeit besitzen, so daß sie alsbald gelagert und transportiert werden können sowie eine gute Trommelfestigkeit.

Aufgabe der Erfindung ist es ferner, Briketts zur Verfügung zu stellen, die sich durch gute Brenneigenschaften, wie Wirkungsgrad, Feuerstandsfestigkeit u. dgl. auszeichnen und deren Verbrennungsgase geringere Mengen an schwefelhaltigen Verbindungen enthalten.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Brennstoffbriketts in Gegenwart von synthetischen organi schen Verbindungen als Bindemittel sowie einem weiteren Zu satzmittel, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man, um Brenn stoffbriketts mit einer Trommelfestigkeit von mindestens 80% zu erhalten, einen im wesentlichen festen Brennstoff, Polyvinyl alkohol und Calciumoxid und/oder Magnesiumoxid in Gegenwart von mindestens 1,0 Gewichtsprozent Wasser miteinander vermischt und in an sich bekannter Weise durch Pressen zu Briketts formt. Das Calcium oxid kann in Form von Branntkalk verwendet werden. Vorzugs weise werden 0,5 bis 4,5, insbesondere 1 bis 3 Gewichtsprozent Calciumoxid, bezogen auf das Trockengewicht des festen Brenn stoffs, verwendet. Polyvinylalkohol wird zweckmäßig in Mengen von 0,5 bis 2 Gewichtsprozent, berechnet als Trockensubstanz und bezogen auf den festen Brennstoff, eingesetzt. Der Poly vinylalkohol kann in wäßriger Lösung verwendet werden, wobei eine 15- bis 18%ige wäßrige Lösung bevorzugt ist.

Das Calciumoxid kann bis zu 50%, insbesondere bis zu 20%, durch Calciumhydroxid substituiert werden.

Als im wesentlichen fester Brennstoff ist Anthrazit besonders geeignet. Bei der Herstellung der Brennstoffbriketts gemäß der Erfindung kann das Brikettiergemisch zumindestens 95% aus im wesentlichen festem Brennstoff, berechnet als Trockensubstanz, bestehen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens wird die Brikettierung bei Temperaturen von 20 bis 50° C, insbesondere bei Umgebungstemperatur, durchgeführt.

Der Wassergehalt des Gemisches kann durch Einblasen von Wasser dampf eingestellt werden.

Gegenstand der Erfindung sind auch Brennstoffbriketts mit einer Trommelfestigkeit von mindestens 80%, die durch Brikettierung eines Gemisches, hergestellt durch Vermischen von im wesent lichen festem Brennstoff, Polyvinylalkohol und Calciumoxid und/oder Magnesiumoxid in Gegenwart von mindestens 1,0 Gewichtsprozent Wasser, erhalten worden sind. Niederflüchtige Kohle ist ein bevorzugter Brennstoff für die Brennstoffbriketts, wobei Anthrazit be sonders geeignet ist.

Die Brennstoffbriketts können eine Anfangsdruckfestigkeit von 100 bis 250 N/cm², gemessen nach einer Aushärtezeit von 20 Minuten nach dem Preßvorgang, aufweisen. Die Brennstoff briketts gemäß der Erfindung zeichnen sich ferner insbesondere durch eine Trommelfestigkeit von mindestens 80%, vorzugs weise von mindestens 90%, aus. Die erfindungsgemäßen Brenn stoffbriketts, welche unter Verwendung von niederflüchtiger Kohle, insbesondere von Anthrazit, gewonnen worden sind, besitzen vorzugsweise eine Rußteerzahl von weniger als 50.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zu nächst der zerkleinerte feste Brennstoff, der in Form von Körnern, Ruß, Staub, Bruchstücken, Abrieb oder dergleichen vorliegen kann, das Bindemittel, nämlich Polyvinylalkohol, vorzugsweise in wäßriger Lösung, und das Calciumoxid oder Magnesiumoxid oder eine Mischung der beiden Oxide in an sich üblicher Weise miteinander vermischt.

Es hat sich gezeigt, daß die drei Komponenten sich sehr gut innerhalb kurzer Zeiten innig miteinander vermengen lassen. Der Polyvinylalkohol verteilt sich, insbesondere wenn er in Form einer wäßrigen Lösung eingesetzt wird, sehr gut und gleichmäßig innerhalb des Brikettiergutes, so daß ein sehr guter Zusammenhalt des Brikettierguts während des üblichen Brikettiervorgangs erreicht wird und man zu Brennstoffbriketts gelangt, die sehr homogen sind und deshalb eine sehr gleich förmige regelmäßige innere Struktur aufweisen.

Es lassen sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens alle üblichen festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffe der üblichen Körnung verarbeiten. Es können Brennstoffe verarbeitet werden, die eine übliche breite Streuung der Korngrößen aufweisen, es lassen sich auch Brennstoffe verarbeiten, die einen ver hältnismäßig engen Korngrößenbereich enthalten. Die Größe der Körner und die Verteilung der Korngrößen kann durch üb liche Siebanalyse bestimmt werden.

Im Rahmen der Erfindung lassen sich die verschiedensten Sorten von festen Brennstoffmaterialien einsetzen. So kann Stein kohle jeder Art brikettiert werden, wie Flammkohle, Fett- und Magerkohle. Besonders geeignet sind niederflüchtige Kohlen, insbesondere Anthrazit. Unter niederflüchtigen Kohlen sind Kohlen zu verstehen, die einen niedrigen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen enthalten. Bei diesen Bestandteilen handelt es sich um die Gase und Dämpfe, welche bei der Erhitzung der Kohle unter Luftabschluß bei 900° C entweichen. Je weniger flüchtige Bestandteile eine Kohle enthält, desto höher ist der Anteil an Kohlenstoff.

Auch lassen sich Braunkohlen verschiedenster Provenienzen sowie Holzkohle einsetzen. Es ist auch möglich, die ver schiedensten Kohlesorten miteinander zu vermischen und auf diese Weise dem Brikettiervorgang zuzuführen.

Polyvinylalkohol ist ein an sich bekanntes, im Handel erhält liches Produkt, das vorzugsweise durch Verseifen von Poly vinylacetat hergestellt wird. Es können Polyvinylalkohole mit den verschiedensten Polymerisationsgraden bzw. Viskositäten eingesetzt werden.

Im Rahmen der Erfindung geeignete handelsübliche Polyvinyl alkohole werden z. B. von der Firma Hoechst AG, Frankfurt/Hoechst unter der Handelsbezeichnung MOWIOL vertrieben. In den am Anmeldetag zugänglichen Firmenprospekten B1 "Das MOWIOL-
Sortiment" und A1 "Zur Geschichte des MOWIOLS" (Farbwerke Hoechst AG G1103, Ausgabe September 1976) werden derartige Polyvinylalkohole näher beschrieben.

Besonders geeignet sind vollverseifte Polyvinylalkohole, d. h. Polyvinylalkohole, die keine oder nur in untergeordnetem Maße Acetylgruppen aufweisen.

Im Rahmen der Erfindung wird Polyvinylalkohol, vorzugsweise als wäßrige Lösung, dem Brikettiergut zugefügt. Entsprechende wäßrige Lösungen können entweder aus Wasser und trockenem Polyvinylalkohol hergestellt werden; Polyvinylalkohol kann jedoch auch als wäßrige Lösung verschiedenster Viskositäten käuflich erworben werden.

Die Viskosität der wäßrigen Lösungen hängt ab von der Konzen tration des gelösten Polyvinylalkohols, seines Molekulargewichts und selbstverständlich auch von der Temperatur der Lösung. Die Viskosität der Lösung kann je nach Molekulargewicht, Konzen tration und Temperatur in weiten Grenzen schwanken und liegt im allgemeinen in den Größenordnungen von 1 bis 10 000 mPa.s. Sehr geeignet sind im Rahmen der Erfindung wäßrige Polyvinyl alkohollösungen mit einer Konzentration von 15 bis 18% Poly vinylalkohol.

Der Polyvinylalkohol läßt sich besonders, wenn er als wäßrige Lösung vorliegt, sehr gut mit den übrigen Komponenten des Brikettiergemischs vermengen und verteilt sich gleichmäßig innerhalb der Brikettiermasse.

Calciumoxid kann in reiner Form aber auch als technisches Produkt eingesetzt werden. Vorzugsweise wird gebrannter Kalk verwendet. Es versteht sich von selbst, daß das Calciumoxid auf eine Körnung gebracht wird, die eine gleich mäßige Vermischung mit Polyvinylalkohol und dem festen Brennstoff zuläßt. Dazu sind Calciumoxid-Produkte der übli chen Körnung geeignet. Nähere Hinweise über die Körnung von Calciumoxid sind in der Deutschen Industrie Norm DIN 1060 angegeben.

Auch Magnesiumoxid kann in reiner oder in technischer Form eingesetzt werden. Es können auch Gemische von Calciumoxid und Magnesiumoxid durch Vermischen der beiden Oxide hergestellt und eingesetzt werden.

Sehr geeignet sind auch Calcium- bzw. Magnesiumoxide, die durch Brennen von in der Natur vorkommenden Calcium- und/oder Magnesium enthaltenden Carbonaten entstehen. Zu diesen Carbonaten sind auch die Sedimentgesteine zu zählen, wie sie in Ullmanns Encyclopädie der Technischen Chemie 4. Auflage, Band 13, Seite 497 ff., insbesondere Seite 498, beschrieben werden.

Das Mischen der einzelnen Komponenten, nämlich des festen Brennstoffs, wie zerkleinerte Steinkohle, Anthrazit u. dgl., des Calciumoxids und/oder Magnesiumoxids sowie des eingesetzten Polyvinylalkohols kann auf an sich bekannte Weise durchgeführt werden. Dazu eignen sich übliche Mischvorrichtungen. Es ist ohne weiteres möglich, im Rahmen der Erfindung die Komponenten kalt zu mischen; in manchen Fällen ist jedoch ein Mischen bei höheren Temperaturen, z. B. bei 80° C angezeigt.

Der Wassergehalt, welcher beim Mischen des festen Brenn stoffs, des Polyvinylalkohols und des Calcium- und/oder Magnesiumoxids erforderlich ist, läßt sich auf einfache Weise erhalten. So wird ein entsprechender Wassergehalt vielfach bereits erreicht, wenn man den Polyvinylalkohol in Form einer wäßrigen Lösung zugibt.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man in das Gemisch Wasserdampf einbläst. Dadurch wird nicht nur der Wassergehalt eingestellt bzw. erhöht, sondern es tritt auch eine Temperaturerhöhung des Gemisches ein, was für das Vermischen und das Pressen von Vorteil sein kann.

Durch Einstellen von Wassergehalt und Temperatur läßt sich die Verweilzeit im Mischer, welche notwendig ist, um ein gutes, störungsfrei brikettierbares Gemisch zu erhalten, beeinflussen.

Je verdünnter eine wäßrige Polyvinylalkohollösung ist oder je mehr Wasserdampf eingeblasen wird, desto schneller ver teilt sich der Polyvinylalkohol im Gemisch, um so besser werden die Bindemittel im allgemeinen auch aktiviert.

Der Wassergehalt soll mindestens 1,0 Gewichtsprozent des Gemisches betragen, brauchbare Werte liegen auch darüber und sind z. B. 3 oder 5% oder darüber. Eine Reihe von Kohlesorten, insbesondere Braunkohle, besitzen schon von Hause aus einen hohen Wassergehalt, so daß beim Mischen nicht unbedingt noch Wasser, gleich in welcher Form, zugegeben werden braucht. Es empfiehlt sich jedoch, sehr feuchte Braunkohle auf Wasser gehalte unter 20% vorzutrocknen, bevor sie dem Mischer zu geführt werden.

Es kann vorteilhaft sein, den beim Mischen der Komponenten vorhandenen Wasser- bzw. Feuchtigkeitsgehalt auf dem Wege bis zur Presse zu reduzieren. Der günstigste Feuchtig keitsgehalt für das Pressen hängt bis zu einem gewissen Grad von der Natur des verwendeten Brennstoffs ab; so wird bei Braunkohle im allgemeinen mit höheren Gehalten gepreßt. Bei Anthrazit hingegen reichen niedrigere Feuchtigkeits gehalte aus. Ein bevorzugter Bereich für das Pressen von Anthrazit enthaltenden Gemischen liegt z. B. einem Wasser bzw. Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 2 bis 3%.

Der Wassergehalt auf dem Wege vom Mischer bis zur Presse läßt sich auf an sich bekannte Weise reduzieren, z. B. durch Absaugen oder Abziehen der Dämpfe, häufig Brüdendämpfe genannt.

Die Brikettierung läßt sich mit einfachen üblichen Brikettiertechniken durchführen. Es ist nicht erforderlich, besondere Verfahrenstechniken anzuwenden, so daß übliche bereits vorhandene Maschinen eingesetzt werden können. Geeignete Brikettiervorrichtungen sind Walzenpressen, Ringwalzenpressen, Strangpressen, Matrizenpressen u. dgl. Nähere Einzelheiten über übliche Brikettierverfahren sind in Ullmanns Encyclopädie der Technischen Chemie 4. Auflage, Band 2, Seite 315 bis 320 sowie in Ullmanns Encyclopädie der Technischen Chemie 3. Auflage, Seite 380 ff. angegeben.

Der Brikettiervorgang, d. h. das Pressen des Brikettierguts kann ebenfalls auf übliche Weise und bei üblichen Temperaturen durchgeführt werden. Es ist sowohl eine Kaltbrikettierung als auch eine Warmbrikettierung möglich.

Ein Teil des eingesetzten Calciumoxids kann durch Calcium hydroxid substituiert werden. Eine übliche Form von Calcium hydroxid ist Kalkmilch oder gelöschter Kalk.

Dabei kann das Calciumoxid bis zu 50 Mol-% durch die ent sprechende Menge Calciumhydroxid substituiert werden. Vorzugs weise wird das Calciumoxid bis zu 20% durch Calciumhydroxid substituiert.

Werden hochviskose Polyvinylalkohollösungen eingesetzt, so ist es zweckmäßig, das Brikettiergut beim Mischen zu beheizen, damit eine bessere Vermischung und Verteilung stattfindet.

Die Briketts können nach dem Preßvorgang in üblicher Weise ausgehärtet werden. Zweckmäßigerweise findet das Härten bei Raumtemperatur statt; es ist nicht erforderlich, eine Aushärtung bei höheren Temperaturen durchzuführen.

Die erfindungsgemäßen Brennstoffbriketts weisen bereits kurze Zeit, nämlich 20 Minuten nach dem Preßvorgang, eine sehr hohe Festigkeit, d. h. eine hohe sogenannte Anfangs festigkeit, auf und können deshalb vom Transportband, auf das sie nach Verlassen der Brikettierpresse abgelegt werden, alsbald entfernt werden und entweder zunächst gelagert oder sofort transportiert werden. Die Briketts härten noch eine Zeitlang weiter aus und erreichen ihre sogenannte End festigkeit nach einer Zeitspanne von etwa 1 Woche nach dem Pressen. Die im Rahmen der Erfindung angegebenen Trommel festigkeiten sind Endfestigkeiten, die nach einer Lagerung von 1 Woche bestimmt worden sind.

In einer ganzen Reihe von Brikettierverfahren wird eine sogenannte Vorverdichtung des Brikettierguts durchgeführt; im Rahmen der Erfindung ist es nicht erforderlich, eine solche Vorverdichtung durchzuführen; es ist jedoch ohne weiteres möglich, dem Brikettiervorgang im Rahmen der Erfindung auch eine Vorverdichtung vorangehen zu lassen.

Es war besonders überraschend, daß das erfindungsgemäße Ver fahren zu Briketts mit hervorragenden mechanischen Eigen schaften führt. So werden insbesondere Anfangsfestigkeiten, d. h. Kaltdruckfestigkeiten, bestimmt 20 Minuten nach dem Preßvorgang, von über 100 N/cm² erzielt. Vielfach werden sogar Werte von über 250 N/cm² erreicht. Auch die Warmdruck festigkeiten der erhaltenen Briketts sind ausgezeichnet.

Aufgrund der guten Anfangsfestigkeiten lassen sich die erhaltenen Briketts sehr gut handhaben und bereits kurze Zeit nach dem Preßvorgang verladen, lagern und transportieren.

Besonders überraschend war es, daß die erhaltenen Brenn stoffbriketts gemäß der Erfindung sehr wasserfest sind und deshalb gegen Einflüsse der Witterung, wie z. B. Regen, weit gehend beständig sind und ihre Form und ihre mechanischen Eigenschaften in notwendigem Umfang behalten.

Die Brennstoffbriketts gemäß der Erfindung zeigen ein sehr gutes Abriebverhalten, was sich insbesondere auch in einer hohen Trommelfestigkeit bemerkbar macht. Die hohe Trommel festigkeit ist weiter ein Zeichen für die gleichmäßige Struktur der Briketts und den guten inneren Zusammenhalt des Materials und des Fehlens von Inhomogenitäten oder Bereichen innerhalb des Briketts, die eine unzureichende oder verringerte Bindung aufweisen.

Besonders überraschend ist, daß man unter der Verwendung von Polyvinylalkohol und Calciumoxid und/oder Magnesiumoxid zu raucharmen Briketts kommen kann, die beim Einsatz von niedrigflüchtigen Kohlen, wie Anthrazit, zu Briketts führt, die Rußteerzahlen besitzen, die unter 50 liegen.

Der Wirkungsgrad der Brennstoffbriketts gemäß der Erfindung ist sehr gut; der Rostdurchfall ist niedrig und liegt sowohl bei maximaler Brennlast als auch bei Schwachlast in sehr günstigen Bereichen.

Die Rußteerzahl wird nach einer Methode bestimmt, wie sie in Glückauf-Forschungshefte 36 (4) 157, Spalte 1 (1959) be schrieben wird.

Die Trommelfestigkeit ist eine Kenngröße für die Haltbarkeit der Briketts. Die Größe des Abriebs ist ein Maß für die Verluste, die beim Verladen und Lagern der Briketts auftreten.

Die Trommelfestigkeit wird in einer Trommel mit einem Durch messer von 250 mm Durchmesser und einer Länge von 150 mm ermittelt. Im Inneren der Trommel befinden sich jeweils um 90° versetzt 20 mm breite Stege, die die Briketts nach oben fördern. Die Trommel dreht sich während des Tests in 4 Minuten 100 mal. Der Abrieb wird gravimetrisch bestimmt.

Die Druckfestigkeitsbestimmungen wurden auf einer 60 kN Prüfpresse der Firma Losenhausen Werk Düsseldorf, Düsseldorf-
Grafenberg (Deutschland) zwischen zwei Stempeln mit einem Durchmesser von 15 mm ermittelt. Der Vorschub betrug 25 mm/min. Zur Prüfung wurden halbkissenförmige und auf der Kissenseite abgeflachte Briketts eingesetzt. Dadurch stehen für die Festigkeitsbestimmung planparallele Flächen zur Verfügung.

Die Erfindung wird durch folgende Beispiele näher erläutert:

Beispiel 1

98 kg Anthrazit mit einer Körnung von 3-0 mm und einem Wasser gehalt von 2% werden in einem beheizten Mischer innerhalb von 20 Minuten auf 80° C erwärmt. 1 kg Polyvinylalkohol (Mowiol 4-98), gelöst in 5,6 kg Wasser wird 15 Minuten lang untergemischt. Anschließend erfolgt die Zugabe von 1 kg ge branntem Kalk. Die gesamte Mischzeit beträgt 40 Minuten. Durch Erwärmen und infolge der freiwerdenden Reaktionswärme steigt die Temperatur. Der Wassergehalt der Mischung wird bis zum Preßbeginn durch Absaugen der Dämpfe auf 2,2% gesenkt. Das Pressen erfolgte mit Hilfe einer Walzenpresse. Nach 20 Minuten zeigen die Briketts eine Festigkeit von 131 N/cm². Die End festigkeit beträgt 390 N/cm². Die Trommelfestigkeit beträgt 92%.

Beispiel 2

97 kg Anthrazit werden wie in Beispiel 1 mit der gleichen Menge wäßriger Lösung an Polyvinylalkohol, jedoch mit 2 kg Branntkalk vermischt und brikettiert. Die Festigkeiten betragen nach 20 Minuten bei einem Wassergehalt von 2% 174 N/cm² und nach 8 Tagen 371 N/cm². Die Trommelfestigkeit beträgt 86%.

Beispiel 3

97 kg Anthrazit und 2 kg Polyvinylalkohol-Granulat (Mowiol 4-98) werden in 20 Minuten in einem beheizten Mischer auf 80° C erwärmt. Die Aktivierung des Bindemittels erfolgt durch Zugabe von Dampf. Die Temperatur im Mischer steigt auf 100° C, der Wassergehalt auf 8%. Nach 15 Minuten wird 1 kg gebrannter Kalk zugegeben. Der Wassergehalt reduziert sich bis zum Pressen auf 3%. Die Endfestigkeit beträgt 450 N/cm².

Beispiel 4

Zu 98,5 kg Anthrazit mit einem Wassergehalt von 0,5% werden 0,5 kg Polyvinylalkohol (Mowiol 4-98) gelöst in 2,8 kg Wasser gegeben und vermischt. Die Zugabe von 1 kg gebranntem Kalk erfolgt nach 15 Minuten. Die gesamte Misch zeit beträgt 30 Minuten. Gepreßt wird mit einem Wassergehalt von 2,3%. Nach 8 Tagen werden 125 N/cm² erreicht.

Beispiel 5

Versuchsdurchführung wie in Beispiel 2, anstelle des vollverseiften Typs Mowiol 4-98 wird jedoch der teil verseifte Polyvinylalkohol Typ Mowiol 4-98 eingesetzt. Die Festigkeiten betragen nach 20 Minuten 90 N/cm² und nach 8 Tagen 333 N/cm².

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Brennstoffbriketts in Gegenwart von synthetischen, organischen Verbindungen als Bindemittel sowie einem weiteren Zusatzmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man, um Brennstoffbriketts mit einer Trommelfestigkeit von mindestens 80% zu erhalten, einen im wesentlichen festen Brennstoff, Polyvinylalkohol und Calciumoxid und/oder Magnesium oxid in Gegenwart von mindestens 1,0 Gewichtsprozent Wasser miteinander vermischt und in an sich bekannter Weise durch Pressen zu Briketts formt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Calciumoxid in Form von Branntkalk verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß man 0,5 bis 4,5 Gewichtsprozent Calciumoxid, bezogen auf das Trockengewicht des festen Brennstoffs, verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man 1 bis 3% Calciumoxid verwendet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man 0,5 bis 2 Gewichtsprozent Poly vinylalkohol, berechnet als Trockensubstanz und bezogen auf den festen Brennstoff, verwendet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man Polyvinylalkohol in wäßriger Lösung verwendet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine 15- bis 18%ige wäßrige Lösung von Poly vinylalkohol verwendet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man vollverseiften Polyvinylalkohol verwendet.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man Calciumoxid bis zu 50% durch Calciumhydroxid substituiert.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man Calciumoxid bis zu 20% substituiert.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als festen Brennstoff Anthrazit verwendet.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens 95% festen Brenn stoff, berechnet als trockene Substanz, verwendet.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Temperaturen von 20 bis 50° C brikettiert.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wassergehalt des Gemisches durch Einblasen von Wasserdampf einstellt.

15. Brennstoffbriketts mit einer Trommelfestigkeit von mindestens 80%, erhalten durch Brikettieren eines Gemisches, hergestellt durch Vermischen von im wesent lichen festem Brennstoff, Polyvinylalkohol und Calcium oxid und/oder Magnesiumoxid in Gegenwart von mindestens 1,0 Gewichtsprozent Wasser.

16. Brennstoffbriketts nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch niederflüchtige Kohle als Brennstoff.

17. Brennstoffbriketts nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch Anthrazit als niederflüchtige Kohle.

18. Brennstoffbriketts nach einem der Ansprüche 15 bis 17, gekennzeichnet durch eine Anfangsdruckfestigkeit von 100 bis 250 N/cm², gemessen nach einer Aushärtezeit von 20 Minuten nach dem Preßvorgang.

19. Brennstoffbriketts nach einem der Ansprüche 15 bis 18, gekennzeichnet durch eine Trommelfestigkeit von mindestens 90%.

20. Brennstoffbriketts nach einem der Ansprüche 16 oder 17, gekennzeichnet durch eine Rußteerzahl von weniger als 50.