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Verfahren zum überziehen von Brennstoffen mit organischen Mitteln
Aufgabe des vorliegenden Verfahrens ist es, Brennstoff, insbesondere Hausbrand in
Form von Kohle, Koks, Briketts o. dgl., durch Oberflächenbehandlung mittels einer
wohlfeilen Flüssigkeit zu veredeln mit dem Erfolge, daß vorhandener Staub auf der
Oberfläche gebunden, neuer Staub nicht gebildet wird, und daß bei der Bewegung der
Brennstoffstücke .weiterer Bruch nach Möglichkeit verhindert wird. Dies geschieht,
wie im folgenden noch zu beschreiben ist, durch Behandlung mit Stoffen, die infolge
ihres starken Netzvermögens eine erhebliche Tiefenwirkung haben, so daß sie nicht
nur einen Film auf der Oberfläche des zu behandelnden Brennstoffstückes bilden,
sondern das Brennstoffstück bis zu einer gewissen Tiefe durchdringen.
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Es ist an sich mehrfach vorgeschlagen, die Oberfläche von Brennstoffstücken,
insbesondere von Briketts, mit Schutzschichten zu behandeln, die in erster Linie
dazu bestimmt sind, den schädigenden Einfluß der Atmosphärilien auf die Briketts
zu beseitigen bzw. zu verhindern. So hat man z. B. Briketts aus Kohlenstaub, die
mittels wäßriger Klebemittel geformt sind, mit dünnen Teerschichten' überzogen,
um sie auf Lager wasserfest zu machen. Man hat dabei die Briketts in den Teer getaucht
und durch Erhitzen die flüchtigen Teerbestandteile entfernt. Hierbei entsteht nur
ein ganz dünner Teerüberzug, z# dessen Schutzwirkung bei der geringsten Verletzung
versagt, und ein Eindringen des Teeres in das Brikett selbst ist unmöglich, um so
mehr, als die Brikettierung mit einem wäßrigen Kolloid herbeigeführt ist.
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Bei einem anderen Vorschlag, Brikette gegen Beschädigung durch Witterungseinflüsse
zu schützen, handelt- es sich um die Überziehung der Briketts in Stapeln mit einer,
lackartigen Flüssigkeit, durch die nur die freiliegenden Oberflächen überzögen und
die Stoßstellen der einzelnen Briketts verklebt werden. Ein Abschluß der gesamten
Oberfläche des betreffenden Brennstoffstückes oder gar ein Eindringen der Schutzschicht
in das Brennstoffstück ist nicht beabsichtigt und findet auch nicht statt, so daß
weder eine Staubbindung an den nicht überzogenen Stellen stattfindet, noch die Entstehung
neuen Staubes bei der Bewegung der Brennstoffstücke ,verhindert wird.
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Auch der Vorschlag, Briketts aus stark poröser Blätterkohle dadurch
luftbeständig zu machen, daß man sie auf kaltem Wege mit einer lackartigen, dünnen
und schnelltrocknenden Flüssigkeit bestäubt und so eine glasunartige Schutzschicht
bildet, vermag nicht die gestellte Aufgabe zu lösen.
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Außerdem sind alle diese Vorschläge wirtschaftlich ungünstig und technisch
unbequem, insbesondere dann, wenn sie mit organischen Lösungsmitteln arbeiten.
Erfindungsgemäß
soll die Oberflächen- und Tiefenimprägnierung von Brennstoffstücken, insbesondere
Hausbrand, geschehen durch Verwendung der vom Petroleum, Naphthalitr-' u. dgl. abgeleiteten
Sulfonsäuren als solcher, oder in Form ihrer Salze. Diese Verbindungen binden den
bei der Behandlung des Brennstoffstückes schon vorhandenen Staub und verhüten bzw.
verzögern weitere durch die Oberflächenzerstörung oder -lockerung entstehende Neubildung
von Staub. Diese Sulfoverbindungen haben in bezug auf die vorliegende Aufgabe der
Staubbindung folgende Eigenschaften.
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Ihre Lösungen dringen auf Grund ihrer starken Netz- und Durchdringungsfähigkeit
in die Oberfläche des Brennstoffes ein, ohne jedoch. die Verbrennung zu verzögern
oder die Rauchbildung zu fördern. Sie sind im wesentlichen geruchlos und greifen
unter den üblichen Verhältnissen weder Metalle noch die Organe des menschlichen
Körpers an. Sie lassen sich in üblicher Weise durch Verstäuben oder Verspritzen
in wäßriger oder organischer Dispersion aufbringen. In vielen Ölraffinerien'fallen
sie als leicht zugängliche Abfallprodukte an und sind somit sehr wohlfeil. Ihre
wäßrigen Lösungen lassen sich in genügender Konzentration verwenden, um die Gefahr
des F rierens bzw. Zusammenfrierens des Brennstoffes zu Blöcken zu vermeiden. Es
können aber auch- den Gefrierpunkt herabsetzende Stoffe; wie Natriumchlorid, Melasse
usw., zugesetzt werden. - Wenn Öllösungen verwendet werden, können auch Stoffe zugesetzt
werden, die den Fließpunkt herabsetzen. Wenn die Sulfoverbindungen an der Luft auf
dem Brennstoff aufgetrocknet sind, .werden sie nur schwer bei der Berührung mit
Wasser abgelöst.
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Die Aufbringung der _ staubbindenden Schicht nach der Erfindung kann
mit den üblichen Verstäubern geschehen. Doch kann das Kohlegut auch durch Eintauchen
oder in anderer Weise mit der Lösung genetzt werden. Eine sehr zweckmäßige Ausführungsform
der Erfindung unter Benutzung einer wasserlöslichen Sulfoverbindung ist folgende:
Man stellt eine 5 bis to°/oige Lösung der Sulfoverbindung in Wasser her und verstäubt
diese auf die Kohle oder den sonstigen Brennstoff, während dieser durch die sich
drehenden Trennsiebe geht. Gut brauchbar hierfür ist z. B. eine i 5°/oige leicht
saure Lösung von Natriumsulfonat aus der Petroleumaufarbeitung. Im allgemeinen braucht
man =5o bis 300 g feste Sulfoverbindung in Lösung, um auf einer Tonne Stückkohle
eine genügend starke Oberflächenschicht zu erzeugen. Für Koks und andere aufsaugende
Stoffe werden etwas größere Mengen gebraucht. Die wasserlöslichen Sülfoverbindungen
befinden sich im Handel in Form konzentrierter Lösungen, z. B. von 45 °Ja. Diese
Flüssigkeiten, besonders neutralisierte Sulfosäuren, können auch mittels Verstäubungstrockner
o. dgl. in Pulverform gebracht, und das Pulver kann mit Wasser verdünnt auf die
notwendige Konzentration eingestellt werden.
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Die im vorstehenden erwähnten wasserlöslichen Sulfoverbindungen sind
an sich wohlbekannte Nebenprodukte der Petroleumraffination. Es ist zweckmäßig,
die freie Schwefelsäure soweit wie möglich aus dem Erzeugnis auszuscheiden.
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Die wasserlöslichen Alkali- usw. Sulfonate aus dem Säureschlamm der
Petroleumraffination sind im allgemeinen für die Säurebehandlung von Kohle im Sinne
der Erfindung brauchbar. Doch sind die Ammoniumsulfonate und die Reaktionsprodukte
der Stickstoffbasen mit den Sulfonsäuren kältebeständiger.
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Der einfachste Weg zur Herstellung des Erzeugnisses zur Brennstoffbehandlung
nach der Erfindung besteht darin, den bei der Raffination gewonnenen gesamten Säureschlamm
mit Wasser zu waschen, nach der Schichtentrennung die Schwefelsäure abzuziehen und
den verbleibenden Säureschlamm z. B. mit Ammoniak zu neutralisieren.
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Eine wichtige Eigenschaft der Sulfonate für die Brennstoffbehandlung
ist, wie eingangs bereits gesagt, ihr außerordentlich hohes Netzvermögen. Das zeigt
die nachfolgende Tabelle, in, der die Zeiten angegeben sind, die bei den verschiedenen
Brennstoffbehandlungsmitteln notwendig waren, um einen senkrecht in Berührung mit
der Oberfläche der wäßrigen Lösung gebrachten Papierstreifen auf eine Strecke von
1,25 cm zu netzen.
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Die zum Vergleich herangezogenen Brennstoffbehandlungsmittel waren
für diesen Zweck im Handel befindliche Erzeugnisse:
| Behandlungsstoff Ion- Zeit |
| zentrltion |
| a" sek. |
| Ammoniumsulfonat . . : . . 2,5 45 |
| Wasser................ - 135 |
| Calciumchlorid . . . . . . . . . " 2,5 I g o |
| Behandlungsflüssigkeit A 2,5 ' 240 |
| - B 2,5 315, |
| - C 2,5 fmehr als |
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Es ist festgestellt, daß bei der Behandlung von Brennstoff mit den Sulfonaten ein
erheblicher
Rückgang an Bruch oder Staubbildung eintritt. Dieser
Rückgang an Bruch ist besonders wichtig bei weichen Kohlen, die unbehandelf unter
gewöhnlichen Bedingungen Verluste durch Grusbildung von 15 bis 2o % aufweisen. Eine
Verstäubung von r81 i2°/oiger Sulfonatlösung auf r ooo kg bituminöser Nußkohle setzte
den normalen Bruch um 6o °/o, die Staubbildung um 84
% herab.
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Auch öllösliche Sulfoverbindungen sind zur Staubbindung und Staubverhütung
an Kohlen geeignet. Derartige Verbindungen werden nach der Schwefelsäurebehandlung
von dem 01 zurückgehalten und können aus dem 01
mittels organischer
Lösungsmittel, wie z. B. Isopropylalkohol, ausgewaschen werden.
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Die alkoholische Lösung .der Aulfonsäuren kann mit oder ohne vorherige
volle oder teilweise Neutralisation zur Brennstoffbehandlung Verwendung finden.
Oder es können für diesen Zweck die Sulfonsäuren oder ihre Salze getrennt und in
alkoholischer, wäßriger oder wäßrig-alkoholischer Lösung verwendet werden. Ebenso
können die Sulfoverbindungen in Form von Lösungen in Gasöl oder anderen unter den
Arbeitsbedingungen nicht entflammbaren Kohlenwasserstoffölen angewendet werden.
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Bei dem Verfahren verwendeten Sulfonsäuren und Sulfonate haben schon
mannigfache technische Verwendung erfahren. Auf Grund ihrer emulgierenden Eigenschaften
hat man sie zur Herstellung von Asphaltdispersionen benutzt, die zu wasserdichten
Anstrichen an Mauern, Wänden, Dächern dienten. Hier wirken die Sulfonsäureverbindungen
lediglich als Emulgatoren. Zur Staubbindung auf Straßen hat man die aus den Sulfit-Cellulose-Ablaugen
stammenden sog. Ligninsulfonsäuren vorgeschlagen. Diese sind für das vorliegende
Verfahren nicht brauchbar, da die Verdampfungsrückstände ihrer Lösungen stark klebrige,
hygroskopische Stoffe sind, die der damit behandelten Kohle eine schmierige und
abfärbende Oberfläche geben würden, ohne sie gegen Bruch oder Abrieb, der Oberfläche
zu schützen.