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Verfahren zur Herstellung eines Binde- und Konservierungsmittels aus
bituminösen Stoffen. Zum Einbinden von losen Rohstoffen, beispielsweise von zerkleinerter
oder gepulverter Kohle, hat man bisher hauptsächlich Pech verwendet. Da das Pech
die Eigenschaft hat, in .der Kälte brüchig und beim Erwärmen mehr oder weniger flüssig
zu werden, so ist es als Bindemittel für Stoffe, welche großen Temperaturschwankungen
ausgesetzt sind, beispielsweise, wenn die Brikette nach sehr warmen. oder sehr kalten
Orten versandt werden, wenig geeignet. Im ersteren Fall erweichen. die Brikette
zu einer teigförmigen Masse, imr letzteren Fall dagegen werden sie so brüchig, daß
sie bei Erschütterungen zerfallen.
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Der Erfinder hat nun festgestellt, d.aß Bitumen, obgleich es, wenn
auch in viel geringerem Grade, pechähnliche Eigenschaften. besitzt, durch Erhitzen
die Fähigkeit erteilt werden kann, beliebigen Temperaturschwankungen zu widerstehen.
Zu diesem, Zweck verfährt man nach der Erfindung z. B. in der Weise, daß man Mineralpech
auf höhere Temperatur, beispielsweise auf Zoo bis 500° C erhitzt, indem man es gleichzeitig
durch einen engen Raum, beispielsweise ein, mittels überhitzten Dampfes von außen
beheiztes Rohr, hindurchfährt. Dabei wird das Bitumen in eine zähe Form; übergeführt,
in; welcher es der nachteiligen Einwirkung von TemperaturänderUngen viele weniger
zugänglich ist als das nicht erhitzte Mineralpech.
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Um die Zähigkeit und Bindefähigkeit des Bitumens noch ,zu erhöhen
und, demselben elastische Eigenschaften zu verleihen, werden demselben vorteilhaft
Öle oder Ölrückstände, z. B. Petroleumrückstände, und zwar in Mengen von beispielsweise
5 bis 2o Prozent zugesetzt. Dieser Zusatz erfolgt zweckmäßig in der Weise, da3 man
das Öl oder den Ölrückstand gleichzeitig, mit dem Bitumen durch das beheizte Ruhr
hindurchfährt. Man kann auch so verfahren, daß man das Bitumen. zunächst schmälzt,
alsdann mit den Petroleumrückständen versetzt und das Gemisch schließlich durch
das beheizte Rohr führt. Dabei findet eine gründliche Vermischung der Bestandteille
statt. Das so erhältliche Erzeugnis wird selbst bei sehr großer Kälte nicht brüchig.
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An Stelle von Mineralölen oder Mineralöl rückständen kann. man auch
tierische Öle, z. B. Trane oder Pflanzenöle, Harzöle, Wachse und! Teere, verwenden.
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Gemäß einer Ahänderung des vorstehend beschriebenen Verfahrens wird
das durch Erhitzen
des Bitumens für sich allein oder gemischt mit
dem O1' o. dgl. erhaltene Erzeugnis einer Destillation unter vermindertem. Druck
bei Temperaturen von beispielsweise 300 bis 350` C unterworfen. Die dabei
entweichenden Dämpfe werden kondensiert und', wie nachstehend beschrieben, weiter
verwertet. Das Kondensat ist eine ölige Auflösung, des festen Ausgangsstoffes. Der
Destillationsrückstand ist nach dem. Erkalten nicht bildsam, sondern stellt eine
harte, brüchige Masse dar, welche leicht zerkleinert oder gepulvert werden kann.
Durch Vermischen der beiden Erzeugnisse wird ebenfalls ein Bindemittel erhalten,
das besonders dann praktische Vorteile zeigt, wenn es in Desintegratoren weiter
behandelt werden soll, welche zur Behandlung von weichem Gut, wie z. B. erhitztem:
oder gewöhnlichern Bitumen, ungeeignet sind: Will man eine Emulsion herstellen,
so wird mit dem Bitumen oder dem Bitumen-C51-Gemisch gleichzeitig Wasser, beispielsweise
25 bis 150 Prozent, berechnet auf die Menge des Bitumens oder des Bitu.men-Öl-Gemisches,
durch das überhitzte Rohr geleitet. Nach dem Abkühlen dieses wäßrigen Gemisches
wird eine Ernulsion erhalten, welche sich zurr, Binden von lockeren Stoffen in der
Kälte eignet. So kann diese Emulsion beispielsweise bei der Herstellung von wasserdichten
Blöcken für Bauzwecke benutzt werden, indem ein Gemisch von Sand und Zernent mit
der Emulsion vermischt wird, worauf das Gemenge ohne Anwendung von Hitze geformt
wird. Der so hergestellte Block ist nicht nur -,v.asserfest, sondern auch in gewissen
Grenzen hitzebeständig.
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Soll die Emulsion zur Herstellung von Brennstoffbriketten Verwendung
finden, so muß das Wasser aus derselben vor der Brikettierung durch Verdampfen entfernt
wer- j den.
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Beim Vermischen des Bitumens während seines Durchganges durch das
beheizte Rohr reit ungesättigten Kohlenwasserstoffei unter Erhitzung des Gemisches
auf die Spaltungstemperatur des Bitumens; beispielsweise auf t>oo° C, wird ein Erzeugnis
erhalten, welches sich mit Vorteil als Holzkonservierungsmittel verwenden läßt oder
sich als Ausgangsstoff für die Herstellung von Firnissen, Lacken o. dgl. eignet;
denn das Bitumen wird bei der Erhitzung auf die Spaltungstemperatur in einen Zustand
übergeführt, in welchem es den Luftsauerstoff leicht absorbiert und dadurch rasch
trocknet.
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Das nette Verfahren kann beispielsweise, wie folgt, ausgeführt werden:
Das Bitumen wird in einer mit Dampfmantel versehenen Pfanne verflüssigt und dann
mittels einer Pumpe durch ein mittels überhitzten Dampfes von ungefähr 400 bis 5oo°
C beheiztes Schlangenrohr gefördert. Eine zweite Pum ,p e führt gleichzeitig die
Petroleumrückstände dem beheizten Schlangenrohr zu. Die Leistungen der beiden Pumpen
sind derart aufeinander eingestellt, daß die Mischung der beiden Stoffe in dem jeweils
gewünschten Mengenverhältnis erfolgt. Soll eine Emulsion hergestel't werden, so
wird die dazu erforderliche Wassermenge gleichzeitig mit dem Bitumen in das Schlangenrohr
eingeführt. Das hocherhitzte Gemisch gelangt aus dem Schlangenrohr in einen Kühlbehälter.
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Bei der Brikettierung von Kohle wird gewöhnlich so verfahren, daß
man die Kohle mit festem oder geschmolzenem Pech vermischt, wobei die Temperatur
auf der Höhe des Schmelzpunktes des Pechs gehalten wird, und die Masse alsdann in
einer Mischtrommel weiter behandelt. Das so erhaltene Gemisch wird schließlich in
Formen gepreßt. Die so erhaltenen Brikette bestehen aus durch das Pech zusammengehaltenen
Kohlenteilchen, welche miteinander nicht in unmittelbare Berührung kommen. Diesem
Umstande ist es häufig zuzuschreiben, d'aß die Brikette im Verhältnis zur Kohle
eine ungenügende Verbrennung zeigen. Die Homogenität des Überzugs der einzelnen
Kohleteilchen bei den bekannten Briketten verursacht eine nicht genügende und nicht
gleichmäßige Hitzeverteilung in der ganzen Brikettmasse. Die öligen Bestandteile
des Peches entweichen, und die Kohlenteilchen werden gegeneinander durch eine grafitähnliche
Umhüllung isoliert.
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Dieser Nachteil wird hauptsächlich durch die bisher benutzte Pechmenge
und durch die Art, in welcher dieselbe zur Anwendung kam, verursacht. Das Pech gibt
verhältnismäßig rasch seine öligen Bestandteile ab, während die Kohleteil'chen eine
beträchtlich höhere Temperatur erfordern, bis sie anfangen, brennbare Stoffe zu
entwickeln. Eine gewisse Zeit lang absorbiert die Kohle die Hitze, während dieser
Zeit gibt aber das die Umhüllung bildende Pech seine öligen Bestandteile bereits
ab, so daß die Kohle, wenn sie die eigentliche Verbrennungstemperatur angenommen
hat, nur noch mit einer hitzebeständigen Umhüllung aus Grafit mehr oder weniger
umgeben ist.
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Die Versuche des Erfinders haben nun ergeben, daß die hitzeabsorbierende
Eigenschaft der Kohle in hohem Maße durch deren Gehalt an Wasser und Ammoniak, insbesondere
aber durch das erstere, bedingt ist. Ferner wurde gefunden, daß man die Heizwirkung
der Kohle verbessern kann, wenn man vorher das Wasser entfernt, was zweckmäßig in
der Weise geschieht, daß, man: die Kohle in Gegenwart eines Alkalis erhitzt. Dabei
verdampft
das Wässer; während-die 'm'trilaniä#kdämpfe in die von
dem Wasser vorher eingenommenen Poren der Kohle eindringen. Wenn eine so vorbehandelte
Kohle mit dem in obiger Weise behand'el'ten Bitumen vermischt wird', so zeigt sich,
daß eine ganz geringe Menge dieses Bitumens bereits genügt, um die Kohlenteilchen
miteinander in feste Verbindung zu bringen. Außerdem entwickeln die daraus hergestellten
Brikette bei der Verbrennung eine größere strahlende Hitze. Das Pressen dieser Masse
in Formen erfordert keinen hohen Druck, und die erhaltenen Brikette zeigen an den
Bruchstellen die homogene Beschaffenheit und das Aussehen der natürlichen Kohlenstücke.
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Das nachstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung von Kohlenbriketten
ist nur ein Beispiel. der Ausführung, die je nach: Art der verarbeiteten Brennstoffe
und bitumrinösen Bindemittel geändert und den vorhandenen Maschinen und Betriebseinrichtungen
angepaßt werden kann.
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Die Kohle wird in einem) nvit Dampfmantel versehenen Mischkessel mit
einer fünfprozentigen Kalklösung unter tüchtigem Umrühren erhitzt. Die Mischung
wird dann in einen anderen, mit Dampf beheizten Kessel gebracht, in welchem die
Temperatur auf 115 bis 1a1° C gesteigert wird, während ein zweiter Einsatz von Kohle
und Kalkwasser in den ersten Kessel gegeben wird. Das nach der oben angegebenen
Vorschrift behandelte Bitumen wird ebenfalls auf ungefähr 115 bis 121' C erhitzt
und dann der vorbehandelten heißen Kohle langsam unter beständigem Umrühren zugesetzt.
Etwa q. bis 5 Prozent des Bitumens sind zur Herstellung der Brikette völlig ausreichend.
Das Gemisch wird alsdann mittels einer Förderschnecke nach einer Preßvorrichtung
geleitet, mittels deren es in die gewünschte Form gebracht wird.
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Falls die Bitumenemulsion als. Bindemittel benutzt wird, ist es zweckmäßig,
derselben ungefähr den gleichen Prozentsatz von vorbehandeltem Bitumen zu geben.
Geht man von Kohle aus, welche mit Allkali vorbehandelt worden ist, so ist es vorteilhaft,
vorbehandeltes Bitumen, dem ein Öl beigemischt ist, zu verwenden.
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Da, :wo Zerkleinerungsvorrichtungen o. dgl. für Pech im; Gebrauch
sind, welche sich zur Behandlung von knetbarem Gut nicht eignen, empfiehlt es sich,
das aus zwei Teilen, bestehende, nach obiger Vorschrift hergestellte Bindemittel
zu verwenden.
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Man verfährt dann beispielsweise wie folgt: Das Öl-Bitumen-Gemisch
wird während seines Durchganges durch das, beheizte Rohr auf etwa 300 bis
35o° C erhitzt. Aus dem Rohr fließt es dann in einen geschlossenen, mit' Dampfabzugsrohr
versehenen Behälter, welcher mit einem Kondensator und einer Vakuumpumpe verbunden
ist. In diesenv Behälter wird das noch hocherhitzte Gemisch der Destillation unter
vermindertem. Druck unterworfen. Die Destillation wird so lange fortgesetzt, bis:
eine Probe des Destillationsrückstandes beim; Abkühlen eine harte brüchige Masse
bildet. Die abziehenden Dämpfe werden kondensiert und das Kondensat gesammelt. Der
Destillationsrückstand, welcher aus dem Destillationsgefäß genommen und abkühlen
gelassen wird; ist so hart, daß er mittels der gebräuchlichen Pechzerkleinerungsvorrichtungen
zerkleinert und schließlich gepulvert werden kann. Der gepullverte Rückstand und
das ölige Kondensat werden der Kohle, während diese eine Förderschnecke durchwandert,
beigemischt. Das Gemisch gelangt alsdann in eine mit Dampf beheizte Mischtrommel,
in welcher es nochmals gründlich durchgearbeitet wird. Die so erhaltene Masse wird
alsdann zu Briketten geformt.
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Auf diese Weise ist es. möglich, Kohlenbrikette mit .dem neuen Bindemittel
ohne Änderung der vorhandenen maschinellen Anlagen herzustellen.
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Statt Kohle können auch andere Brennstoffe, wie Koks, Torf, Braunkohle
o. dgl., verwendet werden. Es wird jedoch betont, daß die Verwendung des nach der
Erfindung gewonnenen Bindemittels nicht auf die Herstellung von Briketten beschränkt
ist, sondern auch anderen technischen Zwecken, z. B. der Herstellung, von festen
Baustoffen aus losen Stoffen, der Staubvertilgung auf öffentlichen Wegen o. dgl.,
dienen kann.
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Das Formen. der Brikette erfolgt zweckmäßig mittels eines federbelasteten
oder mit Luftkissen versehenen Stempels, welcher durch eine pneumatische Rüttelbewegung
der Form o. dgL gelockert wird. Das hat den Zweck, die Kohlenteilchen auf natürlichere
Weise als durch: Zusammenpressung unter hohem Druck miteinander zu vereinigen, wodurch
der Vorteil erreicht wird, daß leichtere und weniger kostspielige Anlagen erforderlich
sind.