DE3434730A1

DE3434730A1 - Agglomerate aus festen brennbaren materialien sowie verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3434730A1
Application number: DE19843434730
Authority: DE
Inventors: Jacques Leefdaal Grootjans
Original assignee: Labofina SA
Current assignee: Labofina SA
Priority date: 1983-09-22
Filing date: 1984-09-21
Publication date: 1985-04-11
Also published as: LU85012A1; NL8402877A; FR2552445A1; BE900611A; GB2148321A; GB8423581D0

Description

Agglomerate aus festen brennbaren Materialien sowie Verfahren zu ihrer Herstellung

Die vorliegende Erfindung betrifft Agglomerate oder Briketts aus fein verteilten brennbaren Materialien, insbesondere kohlehaltige Briketts. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung derartiger Agglomerate oder Briketts.

In gewissen Industriezweigen stehen große Mengen von fein verteilten oder staubigen brennbaren Materialien zur Verfügung, beispielsweise im Bergbau, bei dem Kohlefeinteilchen oder Feinkohle bei der Verarbeitung von Kohle, z. B.

beim Waschen und Mahlen von Rohkohle, erhalten werden, oder auch aufgrund eines teilweisen Zerfalls während der Lagerung. Diese Feinstoffe sind nicht einfach zu handhaben, weshalb ihr ökonomischer Wert niedrig ist.

Ein Verfahren zur Erhöhung des ökonomischen Werts dieser Feinstteilchen von brennbaren Materialien besteht darin, daß sie unter Verwendung von Bindemitteln, beispielsweise Kohleteer, Bitumen, Lignosulfonaten, insbesondere Calcium- und Magnesium-Lignosulfaten, Kunstharzen oder deren Mischungen agglomeriert und danach zu Briketts verpreßt werden.

Derartige Briketts führen jedoch nicht immer zu befriedigenden Ergebnissen. Einige brechen während ihrer anschließenden Handhabung. Andere Briketts brennen unter Entwicklung einer beträchtlichen Rauchmenge. Dieser Nachteil kann umgangen werden, indem man die Briketts einer Wärmebehandlung zur Verminderung der Rauchentwicklung unterzieht ,bei ■ der sie abgeraucht werden. Eine, derartige Behandlung macht Anlagen-Investitionen erforderlich, führt ■zu Umweltproblemen und erhöht die Herstellungskosten. Ferner sind gewisse Bindemittel nur dann verwendbar, wenn der Wassergehalt des festen Brennstoffs niedrig ist.

Kohle-Feinstoffe enthalten jedoch eine beträchtliche Menge von Wasser, die in einigen Fällen 20 Gewichtsprozent erreichen kann. Der Wassergehalt kann zwar durch eine Trocknungsstufe vermindert werden, diese Behandlung führt jedoch wiederum zu weiteren Kosten. Andererseits müssen gewisse Mischungen aus Kohle-Feinteilchen und Bindemitteln einer Brenn-Wärmebehandlung unterzogen werden, um Briketts mit einer befriedigenden mechanischen Festigkeit zu erzeugen. Bei einer solchen Behandlung kommt es im allgemeinen zur Entwicklung von schädlichen gasförmigen Produkten, beispielsweise im Falle der Verwendung von Lignosulfonaten als Bindemitte] zur Entwicklung von (SO) , und zur Eliminierung dieser Produkte sind ebenfalls

wieder Investitionen erforderlich.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Vermeidung der geschilderten Nachteile des Standes der Technik leicht herstellbare Brennstoff-Agglomerate zu schaffen, die eine hohe Festigkeit aufweisen und bei denen keine Abrauch-Behandlung erforderlich ist, um die üblichen Anforderungen an die Raucheigenschaften von Brennstoffen zu erfüllen.

Diese Aufgabe wird durch Agglomerate sowie Verfahren zu deren Herstellung gelöst, wie sie in den Patentansprüchen beschrieben sind.

Erfindungsgemäß sind somit die festen yerbrennbaren Briketts im wesentlichen aus einem fein verteilten festen Brennstoff und einer asphaltenischen Verbindung aufgebaut.

Das Verfahren zur Herstellung dieser Briketts besteht darin, daß fein verteilte feste Brennstoffe mit einer asphaltenischen Verbindung vermischt und die erhaltene Mischung verpreßt wird, und zwar in einer Form, die die Herstellung von Briketts der gewünschten Form ermöglicht.

Um die erfindungsgemäßen Briketts herzustellen, können viele Typen an festen Brennmaterialien verwendet werden. Diese brennbaren Materialien sind im allgemeinen Abfallprodukte verschiedener Industriezweige und sind insbesondere Kohle-Feinteilchen oder sogar Feinkohle. Dabei ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung feiner Teilchen beschränkt ist; sie ist auch für zellulosehaltige Fasern, Holzschnitzel und andere Materialien mit einem niedrigen wirtschaftlichen Wert gedacht. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf Briketts beschränkt, die aus Abfallmaterialien hergestellt werden; die Briketts können auch aus üblichen festen Brennstoffen hergestellt werden, die speziell zermahlen werden. Im Hinblick auf die Interessen des Verbrauchers ist es vorteilhafter, Briketts aus Kohle, insbesondere Anthrazit, herzustellen, gegebenenfalls in Mischung mit einer geringeren Menge eines anderen fein verteilten festen Brennmaterials.Im allgemeinen wird der so verwendete Anthrazit eine Teilchengröße aufweisen, die 5 mm nicht überschreitet und die niedriger sein kann als 2 oder 3 mm.

Die Begriffe „asphaltenische Verbindung" sind so zu verstehen, daß sie das Produkt umfassen, das bei der Behandlung eines Rückstands, der bei der Destillation von Rohöl bei atmosphärischem oder sub-atmosphärischem Druck erhalten wird, mit einem Lösungsmittel erhalten wird. Als Lösungsmittel können Propan, Butan, Pentan oder deren Mischungen erwähnt werden, wobei die Behandlung entweder bei einer niedrigen Temperatur oder bei erhöhten Temperaturen durchgeführt wird. Die Zusammensetzung der asphaltenischen Verbindung hängt hauptsächlich vom Typ des behandelten Rückstands sowie der Rate der Extraktion .mit dem Lösungsmittel ab. Im allgemeinen weist die verwendete asphaltenische Verbindung eine Penetration ( gemäß ASTM D-5 ) von weniger als 10 ddm auf, Vorzugs-

•—Π Ι weise eine von etwa 0 ddm. Das entspricht im wesentlichen einer asphaltenischen Verbindung, die C7-Asphalten (in n-Heptan unlösliches Asphalten nach IP.143) in einer Mindestmenge von etwa 30% enthält und einen Erweichungspunkt im Bereich von 90 bis 150⁰C aufweist. Die asphaltenische Verbindung ist ein schwarzes, glasartiges Produkt.

Eine asphaltenische Verbindung mit einem Erweichungspunkt von mehr als 150⁰C kann jedoch verwendet werden, und die erzeugten Agglomerate brennen unter Entwicklung einer verminderten Rauchmenge. Es besteht jedoch in diesem Falle das Risiko, daß Agglomerate erhalten werden, die brüchig sind, wenn sie unter Verwendung eines fein verteilten festen brennbaren Materials hergestellt werden. Der Typ und die Menge der zu verwendenden asphaltenischen Verbindung hängen von den Teilchengrößen des brennbaren Materials, der gewünschten mechanischen Festigkeit der Agglomerate und deren Verbrennungs-Eigenschaften, insbesondere der Rauchentwicklung, ab. Der Fachmann kann auf einfache Weise den Typ und die Menge der zu verwendenden asphaltenischen Verbindung bestimmen, wenn er den Typ und die Teilchengrößen des brennbaren Materials kennt. Im allgemeinen wird eine asphaltenische Verbindung mit einem Erweichungspunkt im Bereich von 90 bis 115°C in I einer Menge von etwa 4 bis 6 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Agglomerate, verwendet werden, um Briketts aus Kohle herzustellen, die eine Teilchengröße aufweist , die etwa 4 mm nicht überschreitet.

Die erfindungsgemäßen Briketts werden durch Mischen und überziehen eines fein verteilten festen Brennmaterials mit der asphaltenischen Verbindung und anschließendes Verpressen in einer Form, in der Briketts mit der ge-.wünschten Form erhalten werden, hergestellt. Das Überziehen kann entweder bei Raumtemperatur unter Verwendung

— ΟΙ einer gemahlenen asphaltenischen Verbindung durchgeführt werden oder es kann eine höhere Temperatur zur Anwendung kommen, bei der die asphaltenische Verbindung geschmolzen oder wenigstens erweicht vorliegt. Der Wärmegehalt der geschmolzenen Verbindung ist im allgemeinen so, daß der Wasserüberschuß verdampft, so daß eine Trocknungsstufe einer nassen Kohle vor dem Verpressen nicht erforderlich ist. Die Agglomerate können außerdem gewisse zusätzliche Materialien wie beispielsweise Öle oder eine geringere Menge eines anderen Bindemittels enthalten.

Die Menge der zur Gewinnung stabiler Briketts zu verwendenden asphaltenischen Verbindung kann in weiten

Grenzen variieren. 15 brennbaren Materia]

Diese Menge hängt vom Typ des festen s, seiner Teilchengröße, der Zusammen

setzung der asphaltenischen Verbindung, der eventuellen Verwendung eines zusätzlichen Bindemittels und so weiter ab. Es werden bereits befriedigende Ergebnisse erhalten, wenn die Menge der asphaltenischen Verbindung etwa 2,5 Gewichtsprozent,bezogen auf das Gesamtgewicht des Briketts, beträgt. Es kann eine größere Menge an asphaltenischer Verbindung verwendet werden, da diese Verbindung einen hohen Heizwert aufweist. Die brennbaren Briketts können 50% oder sogar mehr als 50% asphaltenische Verbindung aufweisen, wiederum bezogen auf das Gesamtgewicht des Briketts. Die obere prozentuale Grenze dieser Verbindung hängt von ihrem Schwefelgehalt ab, der wiederum vom Schwefelgehalt des behandelten Rückstands abhängt. Im allgemeinen werden Briketts mit einer geeigneten Pestigkeit und mit einem niedrigen Schwefelgehalt erhalten, wenn die Menge der asphaltenischen Verbindung im Bereich von etwa 2,5 bis 15 Gewichtsprozent, insbesondere zwischen etwa 3 und etwa 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Briketts, liegt.

Die erfindungsgemäßen Agglomerate können auch gewisse Zusätze wie beispielsweise Füllstoffe, verbrennungsfordernde Zusätze und dergleichen enthalten.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen, die nicht einschränkend zu verstehen sind, näher erläutert. Der in den Beispielen angegebene Rauchindex wurde unter Anwendung der folgenden Technik bestimmt:

Ein flacher zylindrischer Becher mit einem Boden aus einem feinen Maschendraht wird unter einem umgekehrten Laboratoriums-Glastrichter angeordnet, der als Abzug dient. Das Rohr des umgekehrten Trichters ist an ein Glasrohr befestigt, das als kurzer Kamin wirkt. Am oberen Ende dieses Kamins ist eine elektrostatische Ausfällvorrichtung angeordnet .

Eine Probe des zu untersuchenden Agglomerats wird in dem Becher angeordnet und durch Hitzeeinwirkung, die von unten von einem elektrischen Glüh-Brenner abgestrahlt wird, auf seine Flammtemperatur erhitzt. Die Verbrennungsluft wird durch den Maschendrahtboden und das geprüfte Agglomerat angesaugt.

, Der umgekehrte Trichter, das Glasrohr und die Ausfällvorrichtung werden vor und nach der Verbrennung der Protze gewogen. Die Menge der Verbrennungsprodukte, die sich in diesen Teilen der Vorrichtung ansammeln, ergeben den Rauchindex. Diese Menge darf 11 gr pro kg Brennstoff nicht überschreiten, wenn der Brennstoff als „rauchfrei" angesehen werden soll.

Die nachfolgenden Beispiele zeigen, daß die erfindungsgemäßen Agglomerate oder Briketts rauchfreie Brennmaterialien darstellen. Sie können direkt verwendet werden und erfordern keine Abrauch-Behandlung. Darüber hinaus werden sie auf einfache Weise aus Kohle-Feinteilchen hergestellt, die häufig anfallende Abfallprodukte vieler Industriezweige darstellen.

Beispiel 1 :

Eine asphaltenische Verbindung mit einem Gehalt von 35% Asphalten und einer Penetration von 0 ddm (ASTM D.5) wurde bei etwa 115°C aufgeschmolzen und anschließend mit feinen Anthrazitteilchen vermischt. Der Menge der asphaltenischen Verbindung betrug 4,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Mischung. Die Mischung wurde in zylindrische Formen eingegossen und verpreßt.

IQ Es wurden zylindrische Agglomerate mit einer glatten, glasartigen Oberfläche erhalten. Sie wurden im Hinblick auf ihre Schlagfestigkeit untersucht, und zwar im Vergleich mit ähnlichen zylindrischen Agglomeraten, die aus einer Mischung von Teilchen des gleichen Anthrazits sowie 35% Bitumen hergestellt worden waren. Die letztgenannten Vergleichs-Agglomerate wiesen eine geringere Beständigkeit (Splitterbildung) auf, während die erfindungsgemäßen Agglomerate unter den gleichen Versuchsbedingungen unbeschädigt blieben. Darüber hinaus wiesen sie eine bemerkenswerte Abriebfestigkeit auf.

Beispiel 2 :

Ruhranthrazit, mit einer Teilchengröße, die 4 mm nicht überschritt, sowie einem Rauchindex von 2, wurde bei Raumtemperatur mit einer asphaltenischen Verbindung mit einem Erweichungspunkt von 107⁰C vermischt. Die Mischung, die 95 Gewichtsprozent Kohle und 5% asphaltenische Verbindung enthielt, wurde unter Verpressen in einer Form zur Herstellung von Briketts verwendet.

Der Rauchindex der Briketts betrug 9.

Beispiel 3 ;

Die Arbeitsweise von Beispiel 2 wurde wiederholt, um gc Briketts aus einer Mischung herzustellen, die 94% Anthrazit aus Wales ( Rauchindex: 1) sowie 6% asphaltenische Verbindung ( Erweichungspunkt: 95°C) enthielt.

Der Rauchindex der Briketts betrug Die Bruchfestigkeit wurde unter Verwendung zylindrischer Briketts bestimmt. Jedes Brikett wurde zwischen eine statische Platte und eine bewegliche Platte (Geschwindigkeit: 847 μπι/s ) . gegeben. Die Druckkraft wirkte senkrecht zur Achse des Briketts ein. Die Bruchfestxgkext betrug 2000 N.

Zu Vergleichszwecken wurden handelsübliche Briketts getestet, und das beste Ergebnis betrug '1000 N.

Claims

Agglomerate aus festen brennbaren Materialien sowie Verfahren zu ihrer Herstellung Patentansprüche

1. Agglomerate aus einem fein verteilten festen brennbaren Material,, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Mischung dieses genannten brennbaren Materials: und einerasph'altenischen Verbindung bestehen und ohne ; eine vorausgehende Behandlung zur Verminderung der Rauchentwicklung als Brennstoff verwendet werden können.

2. Agglomerate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an asphaltenischer Verbindung zwischen 2,5 und 50%_t bezogen auf das Gesamtgewicht des Agglomerats, liegt.

3. Agglomerate nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an asphaltenischer Verbindung zwischen 2,5% und 15%,vorzugsweise zwischen 3% und 10%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Agglomerats, liegt.

4. Agglomerate nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das brennbare Material im wesentlichen Kohle ist.

5. Agglomerate nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die asphaltenische Verbindung das Produkt ist, das bei der Behandlung eines Rückstands, der bei der Destillation von Rohöl bei atmosphärischem oder sub-atmosphärischem Druck erhalten wurde, mit einem paraffinischen Lösungsmittel erhalten wird.

6. Agglomerate na
gekennzeichnet, daß

ch einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch die asphaltenische Verbindung von 30 bis 100 Gewichtsprozent Asphaltene erhält und eine Penetration von weniger als 10 ddm aufweist.

7.- Agglomerate nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die asphaltenische Verbindung eine Penetration von 0 ddm aufweist.

8. Agglomerate na

ch einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch

gekennzeichnet, daß die asphaltenische Verbindung einen Erweichungspunkt im Bereich von 90° bis 150⁰C aufweist. 20

9. Agglomerate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das brennbare Material eine Kohle ist, die eine Teilchengröße von nicht mehr als 5 mm aufweist und daß die asphaltenische Verbindung einen Erweichungspunkt aufweist, der zwischen 90° und 115°C liegt, wobei die Menge der asphaltenischen Verbindung zwischen 4 und 6%, bezogen auf das Gewicht des Agglomerats, liegt.

10. Verfahren zur Herstellung der Agglomerate der An-

Sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein fein verteiltes festes brennbares Material mit einer asphaltenischen Verbindung vermischt und überzogen wird und daß dann die erhaltene Mischung in einer Form unter Erzeugung von Briketts verpreßt wird, die die gewünschte Form aufweisen und die ohne vorausgehende Behandlung zur Verminderung der Rauchentwicklung direkt als Brennstoff verwendet werden können.

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11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die asphaltenische Verbindung in einer Menge zwischen 2,5 und 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Agglomerats, verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die asphaltenische Verbindung in einer Menge zwischen 2,5 und 15%, vorzugsweise zwischen 3% und 10%, bezogen auf das Gesamtgewichts des Agglomerats, verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als fester Brennstoff Kohle verwendet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die asphaltenische Verbindung von 30 bis 100 Gewichtsprozent Asphaltene enthält und eine Penetration von weniger als 10 ddm aufweist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Penetration der asphaltenischen Verbindung 0 beträgt.

16. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die asphaltenische Verbindung einein Erweichungspunkt zwischen 90 und 150⁰C aufweist.

17. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Kohle mit einer Teilchengröße von nicht mehr als 5 mm mit einer asphaltenischen Verbindung mit einem Erweichungspunkt zwischen 90 und 115°C vermischt und überzogen wird, wobei die Menge der asphaltenischen Verbindung in der Mischung zwischen 4 und 6 Gewichtsprozent beträgt, und daß die Mischung zu Briketts verpreßt wird.

18. Agglomerate und Briketts, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17 herstellbar sind.