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Verfahren zur Herstellung von Formstücken aus Holzkohle Die Brikettierung
von Holzkohlen an sich ist nicht neu. Das niedrige spezifische Gewicht von ungefähr
o,3 bis 0,4 und ihre geringe Festigkeit, die einen bedeutenden Abrieb und Verlust
bei der Beförderung und bei der Handhabung zur Folge hat, erschweren ihre Zubringung
von der Erzeugungsstelle zu dem oft weit entfernten Verbrauchsort außerordentlich.
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Man hat daher schon verschiedentlich versucht, durch Brikettierung
die Eigenschaften der Holzkohle zu verbessern.
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So ist es bekannt, Holzkohlen unter Verwendung teerartiger Bindemittel,
wie Holzteer, bzw. aus solchen durch Oxydation hergestellten pech- und harzartigen
Erzeugnissen durch Vermischen dieser Bestandteile zu preßfähigen Massen und Formstücken
zu verarbeiten. Alle diese bekannten Erzeugnisse sind aber in ihren mechanischen.und
brenntechnischen Eigenschaften nicht befriedigend, oder es stellen sich ihre Gestehungskosten
zu hoch. Es wurde auch bei der Brikettierung von Holz allein oder gemischt mit mineralischem
Kohlenstaub versucht, die Elastizität dieses Brikettiergutes durch Anwendung von
hohemDruck oder vorhergehender Hitzebehandlung oder Vereinigung beider Maßnahmen
zu vernichten. Auf diese Weise gelang es bei Verarbeitung des genannten Rohmaterials
jedoch nicht, brauchbare Preßlinge zu erzeugen. Überdies beziehen sich diese Vorschläge
ausschließlich auf die V erarbeitung von Holzspänen, gegebenenfalls unter Beimischung
von mineralischem Kohlenstaub, also Stoffen, die von den erfindungsgemäß zu verarbeitenden
Holzkohlen grundlegend verschiedene physikalische und chemische Eigenschäften aufweisen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verarbeitung von Holzkohlen
zu Formstücken von hoher Druckfestigkeit. Vorzüglich geeignet für die Brikettierung
sind z. B. Holzkohlen, die im Schachtofenverfahren mit Spülgas bei einer Temperatur
von etwa q.00° hergestellt sind, da diese Kohlen nicht mehr schwinden und die Kohle
durch Bestreichen mit dem Gas, das bedeutende Mengen Wasserdampf enthält, in geringem
Grade aktiviert worden ist, wodurch ein rasches Aufsaugen und Verharzen des als
Bindemittel zugesetzten Teeres bewirkt wird. Infolgedessen zeigen die Preßlinge
auch vor dem Erhitzen eine ausreichende Festigkeit.
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Es hat sich nun überraschenderweise herausgestellt, daß man aus Holzkohlen
dann feste Briketts erhält, wenn man zerkleinerte Holzkohle mit teerartigen Bindemitteln,
vorzugsweise Holzteer, erfindungsgemäß so lange verknetet, bis die Elastizität der
Mischung praktisch vernichtet ist, das heißt so lange, bis die Elastizität auf ein
bei weiterem Kneten praktisch nicht mehr änderbares Mindestmaß herabgesetzt ist,
worauf die so erhaltene Masse; gegebenenfalls unter Zwischenschaltung, einer Ruhepause
während des Knetvor-
Banges, verpreßt wird. Man kann die Knetdauer
auch dann kürzer bemessen und dadurch wesentliche Kräfteersparnisse in vielen Fällen
erzie1eri, wenn--rüän nach Beendigung' des Knetvorganges das Knetgut zumindest:,
i Stunde ruhen läßt. Die Ruhezeit hängt vd bearbeiteten Stoff, der Knetdauer und
dex' Arbeitstemperatur ab und ist in vielen Fällen, wie später ausgeführt; weitaus
länger. Im Gegensatz zu anderem Brikettiergut ist auch zerkleinerte Holzkohle elastisch,
was im wesentlichen mit ihrer porösen Struktur zusammenhängt. Der Porenrauminhalt,
d. h. die mit Luft ausgefüllten Hohlräume der Kohle, beträgt etwa 70 °/o. Auf diesen
großen Rauminhalt ist nun vermutlich' auch die Elastizität des' Holzkohlenpulvers
zurückzuführen, die sich sonst beim Pressen sehr unangenehm bemerkbar macht, da
durch sie beim Nachlassen des Preßdruckes die Briketts wieder auf ein größeres Volumen
wachsen, wodurch Querrisse, die die Festigkeit der Briketts stark vermindern, auftreten.
Diese Elastizität wird im vorliegenden Fall einmal durch Eindringen des Bindemittels
in die Poren und auch durch die Klebwirkung der verwendeten Bindemittel, durch Bildung
kolloidaler Phasen bzw. durch die Mitwirkung der im Verlaufe des Verfahrens sich
bildenden Stoffe derart vermindert, daß der Formling nach Aufhören des Preßdruckes
sich nicht mehr zu lockern. vermag. Es entstehen so Preßlinge mit hohem spezifischem
Gewicht. Die Druckfestigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Briketts beträgt
bedeutend mehr als 6o kg, z. B. ioo kglcml.
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Je nach der Beschaffenheit des zu brikettierenden Kohlenmaterials,
wie Porendurchmesser, ist es notwendig, das erfindungsgemäße Verfahren für die verschiedenen
Kohlearten in einzelnen Punkten zu wechseln.
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Überraschenderweise kann man derart auch unter Anwendung geringer
Mengen teerartiger Stoffe ausgezeichnete Briketts herstellen, wobei hervorzuheben
ist, daß die angewendeten Teermengen nicht ausreichen würden, alle Poren des Kohlengutes
auszufüllen. Es genügt jedoch das Erreichen jenes Grenzwertes, bei welchem die'
Wirkung des Bindemittels einmal die Elastizität des Stoffes überwinden kann, andererseits
durch die Art der Verteilung bzw. Verarbeitung die ursprüngliche Sprödigkeit der
gröberen Masseteilchen gegen Schlagwirkung u. dgl. vermindert wird. -Zur Herstellung
guter Briketts hat es sich vorzugsweise vorteilhaft erwiesen, bei Verwendung von
Kohle verschiedener Korngröße verschieden große Härte der Holzkohleteile zu verarbeiten,
wobei die gröberen Anteile aus dem festeren Kohlegut bestehen. Die Mischung wird
in geeigneten Knetmaschinen, z. B. System Werner-Pfleiderer, Kollergängen oder ähnlichen
Vorrichtungen aUrchgeführt. Es ist hierbei vorteilhaft, bei "ei!,hten Temperaturen
(von z. B. annähernd ,Se -,C) zu arbeiten.
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Im Falle die Preßlinge noch erhitzt werden sollen, genügt ein Erhitzen
auf Temperaturen von ungefähr Zoo bis 5oo°, um rauch- und geruchlos verbrennende
Briketts zu erhalten. Diese Formlinge zeigen eine bedeutend geringere Sprödigkeit
als solche, die bei hoher Temperatur, z. B. 6oo°, ausgeglüht wurden.
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Bei Verarbeitung von Holzkohlen aus Hölzern homogener Festigkeit (z.
B. Buchenkohlen), ist es in vielen Fällen zweckmäßig, Zusätze von gröberen Anteilen
anderer festerer Kohle zu machen, oder, falls dies nicht möglich ist, einen Teil
der zu verarbeitenden Kohle einem Härteverfahren zu unterwerfen und dann dieses
Material als festeren Anteil zuzusetzen. Eine derartige Zurichtung weicher bzw.
spröder Kohleteilchen kann vorzugsweise durch Benetzen gröberer Masse (z. B. etwa
0,4 bis 2 mm) mit teerhaltigen Flüssigkeiten, z. B. mit dem bei der Holzverkohlung
anfallenden Rohessig oder ähnlichen natürlichen oder künstlichen primären oder sekundären
Destillationserzeugnissen, und nachherigem Erhitzen auf Temperaturen von etwa i5o
bis q.50° erfolgen. Derart behandelte Kohle kann hierauf vorzüglich als festere
Komponente Verwendung finden.
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Die durch das Mischverfahren erhaltene Masse wird zweckmäßig vor dem
Verpressen einem j e nach der Holzart zeitlich verschiedenen Ruheverfahren von mindestens
i Stunde unterworfen. Ein zu langes Lagern dieser Mischungen vordem Verpressen ist
in 'vielen Fällen schädlich, da dann die Masse ihre gute Bindefähigkeit wieder verliert.
So hat sich z. B. bei Verarbeitung von Buchenkohle eine Ruhezeit bis zu 7 Tagen,
je nach Art des verwendeten Kohlematerials; als vorteilhaft erwiesen. Durch Erwärmung
kann diese Ruhezeit ganz bedeutend (in manchen Fällen bis auf wenige Stunden) herabgesetzt
werden. Durch Einschalten einer Ruhezeit kann man in manchen Fällen den vorangehenden
Knetvorgang kürzer halten und erhält dennoch nach dem Pressen Erzeugnisse mit den
erwünschten Eigenschaften.
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Es wurde auch gefunden, daß man in manchen Fällen noch bessere Briketts
erhält, wenn man zu ihrer Herstellung Holzkohlen verwendet, deren Oberflächen vor
dem Brikettieren in an sich bekannter Weise aktiviert sind, z. B. durch Erhitzen
auf Temperaturen von mehr als 4oo° bei Einwirkung von Wasserdampf. Die so aktivierten
Oberflächen bewirken z. B. ein rascheres Verharzen des
teerartigen
Bindemittels, so daß eine vorzügliche Festigkeit der Briketts bei viel niedrigeren
Temperaturen eintritt.