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Verfahren zum Brikettieren poröser Stoffe, wie Sägemehl, Holzspäne,
Holzkohle, Steinkohle u. dgi., mittels eines gelatinierenden Bindemittels Die Brikettierung
von Stoffen mit absorbierenden Eigenschaften oder von schwammiger Struktur, wie
Sägespäne, Holzabfälle oder Holzkohlenstaub, bietet besondere Schwierigkeiten.
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In diesem Falle ist es schwierig, ein flüssiges Bindemittel in dem
zu brikettierenden Gut gleichförmig zu verteilen, weil es zum großen Teil von dem
porösen Brikettiergut aufgesogen und seiner eigentlichen Aufgabe des Bindens entzogen
wird. Es ist vorgeschlagen worden, das Bindemittel mit Ton zu vermischen, um so
seine Verteilung zu erleichtern. Dadurch vermehrt man aber den Aschengehalt der
Brikette in einem Maße, der bei der Verwendung derselben als Brennstoff die Beschaffenheit
beeinträchtigt.
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Die festen und schmelzbaren Bindemittel, die sich bei Brikettierung
unter Erhitzung leichter verteilen lassen, sind außerordentlich teuer.
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Erfindungsgemäß wird das Bindemittel gelatiniert, indem es z. B. einem
Gel zugesetzt wird, das selbst Klebeigenschaften aufweist. Dieses Gel wird grob
zerteilt und dem zu brikettierenden Stoff beigemischt. Infolgedessen werden die
Teilchen des Brikettiergutes vom Gel umhüllt, aber nicht getränkt. Die Mischung
wird dann zur Homogenisierung einer Art Zermahlung durch Reibung unterworfen. Schließlich
wird sie in die gewünschte Form bei gewöhnlicher Temperatur oder gegebenenfalls
unter Erhitzung gepreßt.
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Bei dem neuen Verfahren erfolgt die Verteilung des Bindemittels in
zwei Stufen, nämlich zuerst durch seine Auflösung in dem Gel und dann durch die
Verteilung dieses Gels in erstarrtem Zustande in der zu brikettierenden Masse. Die
gleichmäßige Verteilung des Bindemittels wird hierdurch erleichtert. Während der
zweiten Stufe ist das Bindemittel durch seine Absorption im Gel vor der Aufsaugung
geschützt, und es kann daher später seine Klebwirkung mit großer Wirksamkeit ausüben,
so daß man mit erheblich geringeren Mengen an Bindemittel auskommt.
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Außer dem Bindemittel kann man dem Gel jeden beliebigen Stoff zusetzen,
dessen Verteilung in der zu brikettierenden Masse irgendeinen Vorteil bieten würde.
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Bei Sägemehl und Hobelspänen besteht erfahrungsgemäß eine Beziehung
zwischen der Wasseraufnahmefähigkeit, also derWassermenge, die beim Anfeuchten zurückgehalten
werden kann, und der zur Erzielung des Zusammenbackens in Form eines Gels oder Coagulums
zuzusetzenden Wassermenge.
Daher trocknet man zweckmäßig den zu
brikettierenden Stoff zunächst vor der Brikettierung, bis er mindestens 2,150/,
seines Gewichtes an Wasser beim Anfeuchten aufnehmen kann. Wenn diese Wasseraufnahmefähigkeit
erreicht ist, setzt man in Form eines Gels oder wässerigen Coagulums eine Wassermenge
zu, die nur etwa xo °/o des Gewichtes der zu brikettierenden Holzmasse erreicht.
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Weiterhin hat sich herausgestellt, daß sich durch Zusatz eines kaustischen
Alkalis in geringem Verhältnis zum Coagulum ein viel höheres spezifisches Gewicht
der Brikette erreichen läßt. Dieses Alkali kann übrigens auf manche als Basis des
Coagulums dienende Stoffe eine gelatinierende Wirkung ausüben, die sich zur Herstellung
des Gels ausnutzen läßt, was auch für andere Stoffe als für Holzabfälle von Bedeutung
ist.
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Bei der Brikettierung von Kohle wird im allgemeinen eine größere Wassermenge
benötigt, als dem Stoff in Gestalt eines Gels zugesetzt werden kann, weil man sonst
eine größere Menge an diesem verwenden müßte, als es zur Brikettierung unerläßlich
ist.
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Die pulverisierte Kohle wird daher angefeuchtet und erst dann das
ein oder mehrere teer- oder wasserartige Bindemittel enthaltende Gel zugesetzt.
Die erhaltene zusammenbackende Masse wird hierauf, gegebenenfalls nach dem Mahlen,
getrocknet. Vermöge der vorhergehenden Anfeuchtung kann die benötigte Gehmenge so
weit verringert werden, daß das Verfahren im Vergleich zu den bekannten Verfahren
wirtschaftlicher bleibt.
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Es hat sich nun herausgestellt, daß die Dichte der Brikette in vielen
Fällen durch Steigerung des Druckes des Mahlwerkes über einen bestimmten Betrag
hinaus nicht mehr so viel zunimmt, wie man es vernünftigerweise annehmen sollte.
Das zeigt sich unter -anderem bei Verwendung eines Bindemittels mit einer _ wässerigen
Basis des Coagulüms. Die unter diesen Umständen erhaltenen Brikette zeigen oft die
Neigung, aufzuquellen, sobald der auf sie ausgeübte Druck aufhört. Weiterhin kann
man häufig feststellen, daß das anfänglich homogene Brikett eine blätterige Struktur
annimmt, also quer zur Druckrichtung Flächen von geringem Widerstand aufweist. Die
Ursache dieser Erscheinung scheint darin zu liegen, daß die in der Masse eingeschlossenen
Luftblasen beim Brikettieren sich zu Schichten zu vereinigen suchen, wenn man einen
bestimmten Druck überschreitet. Diese Luftblasen, deren Bestehen sich auch in anderen
Fällen bemerkbar macht, scheinen ebenfalls die Ursache dafür zu sein, daß die Dichte
der Brikette von einem bestimmten Druck an nicht mehr - zunimmt. Die Luftblasen
lassen sich durch Anbringen von Luftlöchern in den Seitenwänden der Preßform nicht
beseitigen. Praktisch genügt es aber, der zu brikettierenden Masse einen Stoff beizumischen,
der in kaltem Zustande den Luftsauerstoff der Bläschen absorbiert und hierdurch
ihr Volumen vermindert. Auf diese Art kann man bei Holzkohlenbriketten die Dichte
=,ooo erreichen und sogar überschreiten, ohne eine blätterige Struktur zu erhalten.
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Als Sauerstoff absorbierender Stoff eignet sich am besten Eisenhydroxyd,
das erst beim Gebrauch aus Eisensulfat und Kalkmilch ausgefällt wird.
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Nach dem vorliegenden Verfahren können Sägespäne mit einem Zusatz
an Teer in der Größenordnung von a °/o brikettiert werden. Da man nun andererseits
bei- manchen Stoffen mit einem geringen Gewicht zur Herstellung einer genügend festen
Gehmenge zur Ausführung des vorliegenden Verfahrens auskommen kann, verteuert die
Anwendung des Gels als Vermittlungsstoff den Herstellungspreis nicht erheblich.
Übrigens kann der Stoff, der als Basis des Gels dient, selbst in mehr oder weniger
großem Maße in seiner Eigenschaft als Bindemittel verwertet werden. In fast allen
Fällen genügen weniger als 5 ojo des Gewichtes der Sägespäne an trocknem, gelatinierbarem
Stoff.
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Zur Herstellung des Gels kann man eiweiß-, cellulose- oder stärkemehlartige
Stoffe sowie Gummiarten, Pflanzenschleime und ihre Derivate, überhaupt alle Stoffe
verwenden, deren Lösungen bei sinkender Temperatur oder infolge eines besonderen
Verfahrens (Coagulation) mehr oder weniger fest werden oder in'Gegenwart eines Lösemittels,
dem ein nichtsaurer Stoff, ein Alkali o: dgl., hinzugefügt wird, unter Absorbierung
dieses -Lösemittels bis zur Gelatinierung quellen. Der Stoff, der dem Gel als Basis
dient. kann übrigens auch mineralischer Natur sein.
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Bei der Brikettierurig von Sägespänen oder anderen Holzabfällen muß
man den Ausgangsstoff zunächst soweit austrocknen, daß er mindestens das 2,z5fache
seines Gewichtes an Wasser beim Anfeuchten aufsaugen kann. Dann setzt man in Form
eines Gels oder Coagulums nur eine Wassermenge von ungefähr bis zo °/o seines Gewichtes
hinzu. Man mischt übrigens dem Wasser des Coagulums kaustische Soda oder ein anderes
Alkali im Betrage von o,5 % des Gewichtes bei, um die gelatinierenden Eigenschaften
zur Herstellung des Coägülums auszunutzen.
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Aus Sägespänen, denen im "Betrage von 2 bis q. % des Gewichts (einschl.
Bindemittel) ein Bindemittel mit einer Stärkemehl- oder mineralartigen Gelbasis
zugesetzt ist, erzielt man bei einem Druck von etwa 30 kg/qcm Brikette, deren
spezifisches Gewicht im allgemeinen je nach der Substanz zwischen o,8 und z,o
schwankt
und sogar diesen Wert noch überschreiten kann.
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Harte Hobelspäne, deren Gewicht pro Kubikmeter nur etwa 6o bis 8o
kg beträgt, erreichen nach der Brikettierung gemäß der Erfindung ein spezifisches
Gewicht von 0,775, was einer Volumenverminderung im Verhältnis =i : i entspricht.
Das spezifische Gewicht der Brikette beträgt im Mittel im allgemeinen das i- bis
21/., fache des ursprünglichen Holzes. Der Heizwert der Brikette wächst proportional
ihrem spezifischen Gewicht. Daher bilden die Brikette einen guten und festen Brennstoff,
dessen Aschengehalt im allgemeinen 3 °/o nicht übersteigt. Manche Holzarten weisen
indessen unmittelbar gewisse besondere Bestandteile auf, die es nötig machen, die
Sägespäne vor ihrer Brikettierung länger der Luft auszusetzen oder dem festen Bindemittel
bestimmte Stoffe zuzusetzen.
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Ferner verbessert sich bei manchen Sägemehlarten, deren Brikettierung
besonders in frischen Zustand schwierig ist, das Ergebnis, wenn man dem Bindemittel
geringe Mengen Ammoniak zusetzt. Zweckmäßig läßt man dann die Mischung aus -Sägespänen
und Bindemittel eine Zeitlang- vor dem Pressen, etwa eine halbe Stunde, stehen.
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In anderen, ähnlichen Fällen führt der Zusatz von kleinen Mengen Formol
zum Bindemittel zu einem besseren Enderzeugnis. Man nimmt dann die Brikettierung
unmittelbar nach dem Zufügen des Formols und dem Mahlen vor.
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Außer diesen Stoffen kann man dem Gel noch jeden Stoff zusetzen, dassen
Verteilung in der zu brikettierenden Masse Schwierigkeiten bereiten würde, etwa
wegen des verhältnismäßig hohen spezifischen Gewichts, wie Metallpulver, Schleifmittel
u. dgl. Ganz allgemein kann man dem Gel jeden Stoff zusetzen, der nicht gerade den
physikalischen oder chemischen Zustand in einem der Brikettierung nachteiligen Sinne
beeinflußt, um irgendein besonderes Ziel zu erreichen, etwa zum Färben, zum Undurchdringlichmachen
oder zum Verbessern der Isolations- oder Wärmeeigenschaften.
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Ferner kann man Stoffe zusetzen, die das Erzeugnis für bestimmte,
besondere Anwendungszwecke geeignet machen, wie Seife oder Seifenbestandteile.
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Gegebenenfalls kann man dem Gel solche Stoffe zufügen, die eine ungünstige
Wirkung unvermeidlicher Mischungsbestandteile oder solcher Bestandteile, die dem
zu brikettierenden Stoff unmittelbar anhaften (hauptsächlich Öle, Harze und Kreosote),
aufheben.
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In manchen Fällen kann man die besonderen Eigenschaften eines dieser
Bestandteile ausnutzen. Fügt man beispielsweise dem zur Bereitung eines wässerigen
Gels dienenden Wasser eine geringe Menge Gelatine bei, so beeinflußt dies vorteilhaft
das Zusammenbacken solcher Sägespäne, die Tannin enthalten.
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Das mit allen Nutzstoffen versehene Gel nimmt gegenüber der Masse,
in die es verteilt werden soll, ein sehr kleines Volumen ein. Daraus ergibt sich,
daß in der Mischung des Gels und des zusammenbackenden Stoffes nach dem Zerreiben
und Mischen noch viele Sägespänchen sind, die nicht mit Gel überzogen sind, während
andere zu Klümpchen zusammenbacken. Daher muß man diese Mischung einer Art Vermahlung
unterwerfen, die sich durch Reibung erzielen läßt. Man kann zu diesem Zweck eine
Maschine mit zwei Scheiben, Kegeln oder parallelen Zylindern verwenden, die mit
einem rauhen, elastischen Stoff, Kautschuk o. dgl., überzogen sind und sich mit
verschiedenen Geschwindigkeiten drehen. Die Bekleidung dient dazu, die Reibwirkung
gegenüber der Mahlwirkung zu vergrößern.
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Das Vorhandensein von Hobelspänen stört die Brikettierung nicht, die
sogar auf Hobelspäne selbst angewandt werden kann. In diesem Fall ist das Zerreiben
nicht ebenso unbedingt notwendig wie bei Sägespänen.
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Dementsprechend kann man der Sägemehlmasse Holzfasern, Flachs, Lumpen,
Papier usw. zusetzen, und zwar lose oder zwecks Verstärkung der Festigkeit des Briketts
zusammenhängend. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung von widerstandsfähigen
Briketten, die stets dichter als das Ursprungsholz sind, selbst wenn man sie unter
mäßigem Druck erzeugt. Das Verfahren gibt die Möglichkeit, das zum Verwendungszweck
des Briketts geeignetste und billigste Bindemittel auszuwählen.
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Bei der Brikettierung von Brennstoffen muß man dem zu brikettierenden
Stoff Wasser zusetzen, weil es zur Verteilung des Bindemittels beiträgt. Aber die
Wassermenge darf höchstens so groß sein, daß beim Zusammendrücken ein Ausfließen
in merklichem Umfange nicht stattfindet, einmal, um Verluste an Klebstoff zu vermeiden,
und dann, um das Wiedereindringen des Wassers in des Brikett beim Nachlassen des
Druckes zu vermeiden.
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Bezeichnet man mit F einen schwachen Druck unterhalb von ioo kg/qcm,
mit Meinen mittleren Druck von etwa Zoo kg/qcm und mit Q einen starken Druck über
5oo kg/qcm, so braucht man zum Brikettieren von gut getrockneter, gemahlener Holzkohle
beim DruckF ungefähr 45 °/,) Wasser, beim Druck M ungefähr 30 °%o und beim Druck
Q ungefähr 2o °/o des Gewichtes. Feiner Anthrazit erfordert beim Druck F 12 bis
15 °/o und beim Druck M ungefähr 8 °/o Wasser.
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Wenn die Wassermenge, die dem zu brikettierenden
Stoff
hinzuzufügen ist, feststeht, teilt man sie in. zwei Teile. Der erste Teil dient
zum anfänglichen Anfeuchten, während der zweite Teil zur Herstellung des Gels oder
Coagulums verwendet wird. Die beiden Teile der Wassermasse müssen in solchem Verhältnis
zueinander stehen, daß man mit dem zweiten Teil eine ausreichende Gehnasse herstellen
kann. .
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Die Erfahrung hat gezeigt, daß man zweckmäßig beim Brikettieren. von
Anthrazit das Wasser in zwei ungefähr gleiche Teile einteilt, während bei Verwendung
von Holzkohle die zum Anfeuchten benötigte Wassermenge etwa die Hälfte bis zwei
Drittel der Gesamtwassermenge beträgt.
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Das so erhaltene Brikett ist zum Verbrauch an Ort und Stelle bereits
verwendbar. Zu noch besseren Ergebnissen kommt man aber, wenn man das zur Anfeuchtung
dienende Wasser mit einem Stoff versetzt, der mit dem Coagulum, mit dem Bindemittel
oder mit anderen in dem Coagulum enthaltenen Stoffen in Wechselwirkung tritt. Ebenso
ist es vorteilhaft, dem zur Anfeuchtung dienenden Wasser einen Stoff zuzufügen,
der selbsthaftende Eigenschaften besitzt.
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Bei einem belgischen Anthrazit, für den man das Wasser in zwei Teile
geteilt hatte, wurde die zur Anfeuchtung dienende Hälfte mit Eisensulfat. im Verhältnis
von = bis 5 °/o des Wassergewichtes, also ungefähr o,2o °f, des Gewichtes der zu
brikettierenden Masse versetzt. Der Anthrazit wird dann schon mit dem Druck M bei
z °/o Gehalt- an Coagulum gut brikettierbar, noch besser allerdings bei
0,75 °/o Gehalt an Meudonweiß und Stärkemehl zu gleichen Teilen sowie einer
Menge eines gelatinierenden Stoffes (z. B. handelsüblicher, wässeriger kaustischer
Soda) von etwa o,5 °/o unter Zusatz von o,6 °/o Klebstoff (Dextrin 0,23,
Teer o,37). Die Zusätze zu der zu brikettierenden Masse stellen in diesem Falle
2,5 °%o ihres Gesamtgewichtes dar.
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Bei Holzkohle beträgt die Menge des Bindemittels 5 bis 8 °/o, je nach
dem Brikettierungsdruck und der Beschaffenheit des Holzes, aus dem die Kohle hergestellt
worden ist.
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Die erhaltenen Brikette zeigen gegen feuchte Luft eine ausreichende
Widerstandsfähigkeit. Um sie aber regenfest zu machen, muß man sie meistens einer
besonderen Nachbehandlung unterwerfen.