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Verfahren zur Vorbereitung fester Stoffe, insbesondere Brennstoffe,
die brikettiert oder in anderer Weise unter Verwendung eines pechhaltigen Bindemittels
durch Druck vereinigt werden sollen Die Erfindung betrifft- ein Verfahren zur Vorbereitung
fester Stoffe, insbesondere Brennstoffe, die brikettiert oder in anderer Weise unter
Verwendung eines pechhaltigen Bindemittels durch Druck vereinigt werden sollen,
und besteht darin, daß der Rohstoff mit Pech oder einem pechähnlichen sowie einem
öligen Stoff, z. B. Steinkohlenteer, vermischt und das Gemisch dann mit einem wenig
oder keine ,aromatischen Bestandteile enthaltenden, Pech ausfällenden und zweckmäßig
niedrig siedenden Lösungsmittel für die öligen Anteile behandelt wird, um diese
öligen Anteile des Bindemittels zu, extrahieren und die einzelnen miteinander zu
verbindenden Bestandteile mit einer Pechschicht zu umgeben.
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Beim Brikettieren von Kohle, Koks, Erzen und anderen Stoffen wird
als Bindemittel zur Hauptsache gewöhnlich Steinkohlenpech verwendet. Die Verwendung
von Pech bringt jedoch eine Reihe von Nachteilen mit sich. Pech ist schwierig auf
die erforderliche Feinheit zu zerkleinern. Das zerkleinerte Pech neigt dazu, sich
beim Lagern wieder zu vereinigen, und die Verteilung des zerkleinerten Pechs in
der Masse des zu brikettierendem Materials ist verhältnismäßig ungleichmäßig; die
kleinen Pechteilchen zerlaufen beim Schmelzen sehr leicht und schwellen an, wenn
sie auf Zersetzungstemperatur erhitzt werden, wodurch die Stärke und «Widerstandsfähigkeit
der Brikette leidet. Schließlich stehen der Verwendung von Pech in gepulverter Form
auch hygienische Bedenken entgegen, da Personen, die mit diesem Pech in Berührung
kommen, an Pechkrebs erkranken können. Hinzu. kommt zu den oben geschilderten Nachteilen
noch der Nachteil, daß Steinkohlenpech beständig im Preis schwankt und daß diese
Preisschwankungen recht beträchtlich sind. Es ist auch schon vorgeschlagen worden,
Braunkohle zur Entfernung von Wasser und Bitumen mit einem Gemisch von Alkohol und
Benzin zu behandeln und mit einem Abfallprodukt der Teer- oder Petroleumindustrie,
entweder in heißem Zustande oder in Benzin gelöst, durch Druck zu brikettieren.
Diese Lösungsmittel sollen aber das Bitumen und infolgedessen auch den beim Brikettieren
verwendeten pechartiger. Zusatz auflösen. Es ist ferner bekannt,
Kohle
unter Verwendung eines Lösungsmittels für das Bitumen der Kohle zu brikettieren.
Pech enthaltende Flüssigkeiten werden dabei nicht zugesetzt.
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Von diesen bekannten Verfahren unterscheidet sich das Verfahren gemäß
der Erfindung dadurch, daß die Vorteile der Verwendung von Pech als Bindemittel
zum Brikettieren o.. dgl. beibehalten und noch erhöht werden, während die oben beschriebenen
Nachteile vermieden werden. Ferner. muß das Lösungsmittel zur Extraktion der öligen
Bestandteile so. beschaffen sein, daß nur die öligen Bestandteile extrahiert, das
Pech aber ausgefällt wird, um die zu brikettierenden Bestandteile mit einer Pechschicht
zu umgeben. Das neue Verfahren eignet sich biesonders dort, wo es sich um die Brikettierung
von Anthrazit, bituminöser oder anderer Kohle, Koks, Halbkoks, Erzen, Metallabfällen
u. dgl. handelt. Es kann jedoch auch bei der Behandlung von Steinschotter für Straßenbau
u. dgl., der mit Pech überzogen werden soll, Verwendung finden.
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In einer vorzugsweisen-Ausführungsform gemäß der Erfindung wird das
zu behandelnde Material mit dem Steinkohlenteer o. dgl. mit oder ohne Anwendung
von Wärme, zur Verflüssigung des Teers versetzt, und. aus der erhaltenen, mehr oder
weniger körnigen Paste werden die öligen Bestandteile des Teers extrahiert, um das
Pech oder Bitumen des Teers auszuscheiden, das dann eine homogene Deckschicht um
die zu vereinigenden Materialteile herum bildet. Für diese Extraktion verwendet
man zweckmäßig Kohlenwasserstoffe, die nicht aromatisch sind, z. B. Destillate des
Erdöls, Shallöls oder Urteers u. dgl., die im wesentlichen nur Kohlenwasserstoffe
der aliphatischen und Naphthenreihen enthalten. Ein geringer Teil von aromatischen
Kohlenwasserstoffen kann in diesen Extraktionsmitteln zugegen sein; in diesem Falle
ist jedoch die Abscheidung des Pechs oder Bitumens nicht so vollständig.
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In dem Patent 362 254 des Erfinders ist ein Verfahren beschrieben,
nach dem das Pech aus Steinkohlenteer durch Verwendung eines Lösungsmittels bei
bestimmten Tempieraturen abgeschieden wird. Gemäß der Erfindung ist es jedoch nicht
erforderlich, sich an diese Temperaturbereiche zu halten. Es wurde nämlich die bemerkenswerte
Feststellung gemacht, daß zufriedenstellende Ergebnisse bereits beim Arbeiten in
der Kälte erzielt werden. Das ist wahrscheinlich deshalb der Fall, weil der Teer
die festen Bestandteile in ganz dünnen Schichten umgibt, so daß das Öl ohne Anwendung
yon Wärme aus dem Teer extrahiert werden kann.
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Diese Extraktion des Öles kann in unterbrochenem oder fortlaufendem
Betriebe durchgeführt werden; die Öllösung kann in beliebiger Weise, z. B. durch
Filtration, Zentrifugieren, Abtropfen u. dgl., gegebenenfalls bei gleichzeitiger
Anwendung von Druck oder Vakuum, entfernt werden. Es empfiehlt sich, die Extraktion
planmäßig durchzuführen, so daß gegen Ende ein Filtrat erhalten wird, das nur eine
sehr verdünnte Öllösung darstellt und fast als reines Lösungsmittel anzusprechen
ist.
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Die Öllösung kann der Destillation mit oder ohne Anwendung von Wasserdampf
unterworfen werden, um das Lösungsmittel, das dann in den Kreislauf des Prozesses
zurückgeführt wird, wiederzugewinnen und Teeröl herzustellen. Wenn es erforderlich
ist, können die sauren oder basischen Bestandteile des Teers aus der Öllösung extrahiert
werden. Das wiedergewonnene Öl kann zweckmäßig noch warm destilliert werden, um
auf diese Weise die üblichen Fraktionen des Teers zu erhalten; die entstehenden
bituminösen Rückstände können dem zu brikettierenden Gemisch wieder zugesetzt werden.
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Das mit Pech bedeckte Material enthält nach der Extraktion noch eine
geringe Menge Lösungsmittel, das wiedergewonnen werden kann, wenn man einen Dampfstrom
durch die Masse hindurchleitet; zweckmäßig verwendet man dazu überhitzten Dampf,
um eine unerwünschte Kondensation des Wassers zu vermeiden. Die erhaltene Masse
ist dann zur S,pefsung von Brikettiermaschinen üblicher Art geeignet.
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Wenn es sich darum bandelt, Kohle oder Koks zu brikettieren; empfiehlt
sich die Anwendung von Rohstoffen, die möglichst frei von Aschebestandteilen sind.
Das neue Verfahren ist jedoch nicht auf die Verwendung dieser Rohstoffe beschränkt,
und es können auch minderwertige Brennstoffe mit hohem Aschegehalt brikettiert werden.
Wenn das zu brikettierende Material vorher durch Anwendung von Hitze getrocknet
wird, empfiehlt es sich, den. Teer dem, aus dem Trockner kommenden, noch heißen
Material zuzusetzen. Man kann jedoch zur Brikettierung gemäß der Erfindung ,auch
feuchtes Material verwenden, da das im Rohstoff enthaltene Wasser durch das Lösungsmittel
entfernt wird.
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Es wurde ferner festgestellt, daß die Entfernung des Teeröles aus
dem Rohstoff-Steinkohlenteer-Gemisch durch Zusatz gewisser Stoffe `zum Gemisch verbessert
werden, kann. Setzt man z. B. eine geringe Menge Schwefelsäure zum Rohstoffteergemisch,
so wird das Gemisch nach einer gründlichen Durchmischung mit der Schwefelsäure körniger,
leichtflüssiger und weniger' klebrig, als
es vor dem Zusatz der
Säure war. In diesem Zustand verläuft die Extraktion des Teeröles günstiger als
bei Anwendung eines Gemisches ohne Säurezusatz.
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Beispiel ioo Teile gewaschener und getrockneter Anthrazitstaub werden
mit 2o Teilen entwässertem Steinkohlenteer gemischt, d. h. mit einem Steinkohlenteer,
aus dem das Wasser und die niedersiedenden Fraktionen aromatischer Kohlenwasserstoffe
entfernt sind und der ungefähr 5o ö(o Pech enthält. Diese Mischung wird sorgfältig
und gründlich auf mechänischem Wege durchgeführt, damit alle Anthrazitteilchen von
einer Teerschicht umgeb en sind. Zit diesem Gemisch wird i Teil Schwefelsäure, der
mit dem gleichen: Volumen Wasser verdünnt ist, zugesetzt und gründlich durchgemischt.
Dieses Gemisch wird in ein. Extraktionsgefäß gefüllt und mit von ioo bis i2o° C
siedendem Benzin perkoliert. Die entstehende Lösung von Teeröl in Benzin wird abgezogen
und gleichzeitig neues Benzin auf das Gemisch aufgefüllt. Dieses Benzin fließt langsam
und in ununterbrochenem Strome durch das Gemisch hindurch, so daß eine Lösung abgezogen
werden kann, die so wenig wie möglich verdünnt ist. Die abgezogenen Benzi:nteeröllös.ungen
werden langsam ärmer an Öl; Benzinlösungen, die .eine Konzentration von weniger
als io oö ÖL enthalten., können zur Extraktion einer frischen Charge des verwendet
werden, bevor die letzte Extraktion mit reinem Lösungsmittel stattfindet. Der andere
Teil des. Lösungsmittels, der bis zu 30 @'o Öl enthält, wird in, einer Destillierblasse
zur Trennung des Lösungsmittels vom Öl destilliert. Nachdem alles Lösungsmittel
vom Steinkohlenteer-Rohstoff-Gemisch abgezogen ist, kann dieses letztere durch Dampfdestillation
im gleichen Behälter von anhaftenden Lösungsmitteln befreit werden. Man kann es
natürlich auch in eitle besondere Dampfdestillationsblase, vorzaggsweise noch in
heißem Zustande, einbringen. Nach dem Abtreiben des Lösungsmittels ist das Rohstoffteergemisch
zur Speisung von Brikettpressen geeignet.
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Zur Durchführung des Verfahrens kann man auch andere Teere als oben
angegeben verwenden; falls diese einen höheren Pechgehalt besitzen, muß man naturgemäß
weniger Teer anwervden. Zur Extraktion kann man jede Erdölfraktion verwenden, die
im wesentlichen frei von aromatischen Bestandteilen ist, z. B. eine Fraktion, die
von 6o bis 8o° C siedet. Verwendet man höher siedende Fraktionen, so ist der Verlust
an Lösungsmitteln geringer; in diesem Falle muß man jedoch zur Befreiung des Rohstoffgemisches
vom an; haftienden Lösungsmittel eine direkte Dampfdestillation verwenden, während
bei niedersiedenden Lösungsmitteln eine Destillation mit indirektem Dampf zum gleichen
Ziele führt.
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DerAnth.razit wird zweckmäßig so fein gewählt, daß der größte Teil
durch eire Sieb hindurchgeht, dessen Maschengröße nur den Durchgang von Einzeltei;lchenZestattet,
deren Durchmesser nicht größer als o,25 mm ist; er soll jedoch nicht große Mengen
Staub enthalten:, deren Einzelteilchen einen, geringeren Durchmesser ;als
0,25 mm besitzen, weil sonst Schwierigkeiten bei der Extraktion bestehen.
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Die verwendete Schwefelsäure kann durch. eine saure Lösung von Eisensulfat
oder Eisenchlorid ersetzt werden; besonders geeignet sind die Ablaugen, die beim
Beizen von Stahl anfallen.
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Die Heizwerte der nach dem neuen Verfahren erhaltenen Kohlenbrikette
können durch Zusatz von. Katalysatoren, verändert und verbessert werden. Diese Katalysatoren
können während des Mischens zugesetzt werden, so daß der Katalysator entweder zur
Hauptsache auf der Oberfläche der Kohlenteilchen oder auf der Oberfläche der Pechd-ü:nnschichten,
die diese Kohlenteilchen umgeben, liegt.
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Die aus gemäß der Erfindung vorbereiteten Brikettierungsgemischen
hergestellten Brikette verbrennen wegen der gleichmäßigeren Verteilung .des Peches
unter geringerer Rauchentwicklung, als es der Fall ist bei Briketten, die unter
Verwendung von zerkleinertem Pech hergestellt worden sind. Die Güte der Brikette
kann jedoch noch verbessert werden, indem man sie einer Nacherhitzung bei einer
Temperatur unterwirft, die ausreicht, um das Pech fließend zu halten, damit die
ganze Oberfläche der einzelnen Teilchen vorn Pech bedeckt wird. Diese Temperaturen
der Nacherhitzung liegen jedoch zweckmäßig unter der Zersetzungstemperatur der Kohle.
Es schadet nichts, wenn sie oberhalb der Zersetzungstemperatur für das Pech liegen.
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Die Erfindung kann auch bei der Herstellung von Teermakadam Anwendung
finden, indem man den Straßenschotter mit Teer behandelt, den Überfuß an Teer ablaufen
läßt und dann den von Teerschichten umgebenen Schotter mit einem Öllösungsmittel,
wie oben beschrieben, extrahiert.
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Die Härte der Pechschicht, die sich um die einzelnen zu brikettierenden
Bestandteile herumlegt, kann durch Regelung der Extraktion, d. h. durch schwächere
oder stärkere Extraktion, den. praktischen Erfordernissen angepaßt werden.