-
Verfahren zur vorbereitenden Behandlung von Faserkohle enthaltenden
Kohlen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur vorbereitenden Behandlung
von Faserkohle enthaltenden Kohlen für die Verschwelung oder Verkokung durch Entfernen
der Faserkohle in Staubform mittels eines Sichtstromes heißer Gase. Ziel des Verfahrens
ist, aus solchen Kohlen einen gut bakkenden stückigen Halbkoks oder Hochtemperaturkoks
herzustellen und zugleich die Leistung der Schwel- oder Verkokungsanlage zu steigern.
-
Es wurde schon vorgeschlagen, Kohle lediglich durch Innenbeheizung
mittels überhitzten Dampfes oder heißer Gase bei niedriger Temperatur einer ununterbrochenen
Destillation zu unterwerfen, wobei die Kohle vor Eintritt in die Retorte nur so
hoch erhitzt wurde, daß noch keine wahrnehmbare Zersetzung eintrat.
-
Weiter wurde schon vorgeschlagen, metallurgischen Koks aus nicht backender
gasreicher Kohle durch eine bei Innenbeheizung und ohne Ortsveränderung der Kohle
durchgeführte Entgasung in zwei Stufen herzustellen, nämlich in einer Vorentgasung
bei 40o bis Soo° C und in einer sich anschließenden Verkokung bei etwa Soo bis rooo°
C, wobei die Kohle aber lediglich der unmittelbaren Heizwirkung der entsprechend
heißen Gase oder Dämpfe ausgesetzt war. Auch war schon bekannt, backende Kohle durch
langsames Erhitzen lediglich mittels Innenbeheizung in mehreren Stufen zu verkoken;
wobei die Kohle nach der Vorerhitzung eine gewisse Zeit einer Temperatur ausgesetzt
wurde, die wenig unterhalb der Temperatur liegt, bei der das Zusammenbacken beginnt,
und hierauf einer höheren Temperatur bis zur Vollendung der Verkokung unterworfen
wurde. Weiter sollte ein für metallurgische Zwecke geeigneter Koks in der Weise
erzeugt werden, daß Kohle bei niedriger Temperatur, etwa q.oo bis 5oo° C, allmählich
bis zum Weichwerden und Zusammenbacken erhitzt wurde und daß dann unter Einwirkung
einer höheren Temperatur, etwa 85o bis goo° C, die flüchtigen Bestandteile vollständig
ausgetrieben wurden. Schließlich war es auch schon bekannt, Brennstoffe in der Weise
einer fraktionierten Destillation zu unterwerfen, daß sie zunächst durch innere
Be-.heizung mit heißen Gasen oder Dämpfen und dann bei höherer Temperatur durch
äußere Beheizung behandelt wurden, wobei für die Innenbeheizung lediglich die Abwärme
der Außenbeheizung nutzbar gemacht wurde.
-
Man hat auch schon aus rohen, kohlehaltigen Stoffen Verunreinigungen,
wie Schiefer, Schiefersteine, , Steine u. dgl., durch Anwenden von Zentrifugalkraft
oder mit Hilfe eines Luft- oder Gasstromes (Windsichtung) entfernen wollen, wobei
die rohen Stoffe einer vorläufigen Erwärmung auf 25o bis 35o° C unterworfen wurden.
Durch die Erwärmung werden die reinen Stoffe in einen mehr oder weniger porösen
Zustand mit vergrößertem Volumen gebracht und sind somit im Verhältnis zu ihrer
Größe leichter, während die Verunreinigungen weder der Größe noch dem spezifischen
Gewicht nach nennenswerte Änderungen
erfahren. Auch war bekannt,
den in einigen' bituminösen Kohlenarten enthaltenen mineralisch zerreiblichen und
nicht ver--, kokbaren Bestandteil durch Zerkleinern (Pul'_:; verisieren) der Kohle
freizulegen und il ` entweder auszusieben oder durch ein ihr Trocknung der Kohle
dienendes Heizgas aus= zusichten.
-
Die Erfindung bezieht sich nun auf die Bedingungen, unter denen die
Vorerhitzung von Faserkohle enthaltenden Kohlen durchgeführt werden soll.
-
Die Tatsache, daß nur gewisse Kohlensorten, und zwar die sogenannten
Kokskohlen und zum Teil auch die Gaskohlen, bei ihrer Verschwelung oder Verkokung
einen festen und insbesondere für metallurgische Zwecke brauchbaren Koks geben,
hat Fachkreise und Wissenschaft schon seit langem veranlaßt, sich mit der Frage
zu beschäftigen, wie man durch besondere Vorbehandlung der an sich nicht zur Verkokung
geeigneten Kohlen auch aus diesen einen guten Halbkoks oder Stückkoks gewinnen kann.
Es sind im allgemeinen die Kohlen eines jüngeren geologischen Alters, welche bei
ihrer Erhitzung und Entgasung. einen kleinstückigen, stengligen oder auch nur -gefritteten
oder -gesinterten, wegen seiner geringen, oft gänzlich fehlenden Stückfestigkeit
unbrauchbaren Koks ergeben. Angesichts der großen volkswirtschaftlichen Bedeutung
mancher bedeutenden Kohlenvorkominen, die zur Herstellung eines guten Kokses nicht
geeignet sind, durch besondere V orbehandlung die Kohlen zur Erzeugung von stückfestem
Koks oder Halbkoks besser verwertbar zu machen, sind bereits unter . Aufwendung
bedeutender Kosten umfangreiche praktische Versuche und wissenschaft= liehe Untersuchungen
angestellt, ohne daß jedoch bisher ein -Verfahren zur Verbesserung der Koksbeschaffenheit
aus solchen Kohlen gefunden wurde, welches praktisch und wirtschaftlich befriedigte
und sich in der Praxis einführen konnte. Immerhin sind die über dieses Problem vorliegenden
Forschungen zu gewissen positiven Ergebnissen gekommen, die, je nach der besonderen
Art der betreffenden Kohle Aufbereitungsmöglichkeiten aufzeigen, um die Koksbeschaffenheit
zu verbessern. -In der Hauptsache haben sich folgende Wege ergeben, um dieses Ziel
zu erreichen: z. Vorerhitzung der Kohlen bis dicht unter den Zersetzungspunkt oder
bis dicht unter den Erweichungspunkt Im ersteren Falle findet eine vollkommene Trocknung
und eine Vorwärmung.der Kohle auf 150 bis a50° statt. Wenn diese gett=ocknete und
erhitzte Kohle in die Verkokungs-oder Verschwelungskammer gebracht wird, so wird
die Koksbildung außerordentlich beschleunigt, mit dem Erfolg, daß manche Bitumenteile,
die bei der üblichen langsame-'=t`4ix Verkokung nicht vorerhitzter feuchter '-K-öhle
Zeit haben, sich zu zersetzen und in Gasform überzugehen, bei der erhitzten trokkenen
Kohle hierzu infolge des schnellen Fortschreitens des Verkokungsvorganges keine
Zeit mehr finden und als Bindemittel im Koks zu seiner Verfestigung erhalten bleiben.
-
Im letzteren Falle, der namentlich für Kohlen mit -hohem Gehalt an
flüchtigen Bestandteilen in Frage kommt, bei Erhitzung der Kohle bis unter den Erweichungspunkt,
findet außerdem bereits j e nach der Art der Kohle eine mehr oder minder.starke
Vorentgasung statt, die den Gehalt an flüchtigen Bestandteilen in der Kohle herabmindert,
wodurch bei den gasreichen Kohlen die während und nach der Koksbildung auftretende
Aufblähung und daran anschließende Schrumpfung der Koksmasse als Ursache einer schwammigen,
rissigen und bröckligen Struktur des Kokses verringert wird.
-
a. Zerkleinerung der Kohlen bis auf eine möglichst geringe Korngröße
Je feiner das Korn der zu verkokenden Kohle ist, desto gleichmäßiger und homogener
lagert sie im Verkokungsraum, und desto besser werden bei der Koksbildung die einzelnen
Teilchen zusammengeschmolzen und verkittet.
-
3. Möglichste Entfernung des in der Kohle enthaltenen Fusits Dieser
auch als Faserkohle bezeichnete Bestandteil der Steinkohlen. besitzt keinerlei Backvermögen,
er nimmt daher an der Koksbildung nicht teil. 'Der Fusit wirkt im Gegenteil, besonders
wenn in größerer Menge in der Kohle vorhanden, auf die Koksbildung durchaus nachteilig
und störend.
-
Einige Versuche mit oberschlesischen Kohlen, die sonst wegen ihres
geringen Backvermögens nur, zu festen Kohlenkuchen gestampft, einen mittelmäßigen
Koks ergeben, haben erwiesen, daß diese Kohlen sich nach mechanischer Entfernung
eines wesentlichen Teils der Faserkohle durch Mahlung und Sichtung auch ungestampft
verkoken ließen und einen besseren Koks ergaben als vorher die gestampfte Kohle.
-
Durch das Verfahren nach der Erfindung soll nun die Möglichkeit geschaffen
werden, rt'iittels -einer einzigen thermischen Vorbehandlungder Kohle alle die vorgenannten
Bedingungen zugleich zu erfüllen, wodurch dann sehr viele Arten solcher Kohlen,
die, unmittelbar
verkokt, überhaupt keinen oder keinen guten Koks
geben würden, die Eigenschaft erhalten, bei der Destillation einen stückfesten Koks
zu liefern.
-
Nach dem Verfahren soll die zerkleinerte Rohkohle bis dicht unter
den Zersetzungspunkt, d. h. auf etwa iSo bis 25o°, oder, falls bei der betreffenden
Kohlenart auch eine gewisse Vorentgasung zweckmäßig erscheint, bis dicht unter den
Erweichungspunkt der Kohle, also auf etwa 350 bis q.00°, erhitzt werden.
Die Erhitzung soll in einer geeigneten Apparatur, jedoch so schnell wie möglich,
insbesondere durch kombinierte Innen- und Außenbeheizung, erfolgen, so daß bei schnellster
Umwandlung des in der Kohle enthaltenen Wassers in Dampf dieser das Gefüge der einzelnen
Kohlenteilchen sprengt und eine erhebliche Verminderung der Korngröße bewirkt. Durch
solche Zerstörung des einzelnen Kornes von innen heraus werden, wie durch eingehende
praktische Versuche festgestellt werden konnte, die in den einzelnen Körnchen eingeschlossenen
Teile von Faserkohle frei und gehen, da sie sehr spröde und bröcklig sind, fast
restlos in Staubform über. Die für die Innenbeheizung des Gutes durch dieses hindurchgeführten
Heizgase, welche natürlich keinen freien Sauerstoff enthalten dürfen, gegebenenfalls
aber auch zugleich als Fördermittel für die Bewegung des Gutes durch die Trockeneinrichtung
benutzt werden können, sichten gemäß der Erfindung den frei gewordenen Staub, der
zum größten Teil aus Fusit besteht, dann aus der Kohle aus. Auf diese Weise gelingt
es, die vorgenannten koksverbessernden Faktoren bei der thermischen Vorbehandlung
der Kohle in, einem einzigen Vorgang zu vereinigen und dadurch das Verfahren so
erfolgreich und wirtschaftlich wie möglich zu gestalten.
-
Es war zwar bei vertikalkammerähnlichen Schwelöfen an sich bekannt,
die Kohle durch gleichzeitige Innen- und Außenbeheizung zu erhitzen. Nicht bekannt
war aber die Anwendung einer schnellen Erhitzung durch gleichzeitige Außen- und
Innenheizung unter gewollter Innehaltung bestimmter Temperaturen, die dicht unter
dem Zersetzungspunkt bzw. dicht unter dem Erweichungspunkt der Kohle liegen, und
zu dem Zweck, den zur Innenheizung dienenden Gasstrom auch zur Ausscheidung (Sichtung)
der staubförmigen Faserkohle zu verwenden. Die zusätzliche Wärmezufuhr von außen
zu der Spülgasheizung bewirkt eine schnelle Erhitzung der Kohle' auf die gewünschten
Temperaturen, wodurch einerseits die Faserkohle ausgeschieden, andererseits aber
die beim Verkokungsvorgang zur Verfestigung des Kokses dienenden Bitumenteile vor
Zersetzung bzw. vor dem übergehen in Gasform bewahrt werden. Gegenüber dem bereits
erwähnten Pulverisieren der Kohle zum Freilegen der in einigen bituminösen Kohlenarten
enthaltenen mineralisch zerreiblichen und nicht verkokbaren Bestandteile und dem
nachfolgenden Aussichten dieser Teile durch ein zur Trocknung der Kohle dienendes
Heißgas bringt das Verfahren nach der Erfindung den Vorteil, mit Hilfe der bei zweckmäßiger
Temperatur durchgeführten Außen- und Innenbeheizung die in der Kohle enthaltene
Faserkohle zusammen mit der Vorwärmung der Kohle für den späteren Verkokungsvorgang
in einem Arbeitsgang freizulegen und auszuscheiden. Dabei ermöglicht das erfindungsgemäße
Verfahren, die Temperaturgrenze nach oben so zu halten, daß die beim Verkokungsvorgang
zur Verfestigung des Kokses dienenden Bitumenteile in der Kohle erhalten bleiben.
-
Für die Innenbeheizung dürfen nur Gase verwendet werden, die keinen
freien Sauerstoff enthalten, weil bekanntlich durch die Einwirkung des Sauerstoffes
das koksbildende Bitumen seine Backfähigkeit verliert, wie das aus der Tatsache
allgemein bekannt ist, daß gut kokende Kohlen, die längere Zeit an der Luft lagern,
Sauerstoff aufnehmen und die Fähigkeit, einen festen Koks zu bilden, allmählich
verlieren.
-
Zugunsten der thermischen Vorbehandlung der Kohle gemäß der Erfindung
kommt noch in Betracht, daß der ganze Trocknungs-, Zerkleinerungs- und Sichtungsvorgang
keinen nennenswerten Mehraufwand an Wärme gegenüber der direkten Verkokung erfordert,
da die für die Trocknung aufgewendete Wärmemenge ohne die Vorbehandlung zur Verdampfung
der Kohlenfeuchtigkeit und Erwärmung der Kohle in der Verkokungsanlage selbst aufzuwenden
wäre. Da außerdem, wie durch praktische Versuche weiterhin bestätigt wurde, die
Verkokung der getrockneten und erhitzten Kohle nur etwa die halbe Zeit benötigt
wie die Verkokung einer nicht vorbehandelten kalten und feuchten Kohle, so bedeutet
dies als weiteren Vorteil des Verfahrens noch, daß die Leistung der Verkokungsanlage
durch die thermische Vorbehandlung um etwa ioo °/o gesteigert wird. Um die gleiche
Leistung wie mit nicht vorbehandelter Kohle zu erzielen, kann also die Verkokungsanlage
entsprechend kleiner ausgeführt werden. Es tritt somit auch eine erhebliche Ersparnis
an Anlagekosten für die Verkokungsanlage ein. .
-
Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht aber darin, daß es durch
sie ermöglicht wird, auch geologisch jüngere Kohlen, die man sonst meistens zur
Herstellung von stückfestem Koks oder Halbkoks überhaupt
nicht gebrauchen
konnte oder die bei manchen Arten nur durch Mischung mit -gasarmen Kohlen oder durch
Stampfen bei hohem Feuchtigkeitsgehalt zu dichten Kohlekuchen einen noch gerade
eben brauchbaren Koks ergeben, wie beispielsweise die oberschlesischen Kohlen und
die Saarkohlen, für die Herstellung eines guten metallurgischen Kokses oder eines
stückfesten Halbkokses zu erschließen. Diese Möglichkeit ist für manche Kohlenbezirke,
in welchen allein oder vorzugsweise gasreiche Sinterkohlen oder fusitreiche Kohlen
ohne backende Eigenschaften gefördert werden, von weittragender volkswirtschaftlicher
Bedeutung.
-
Wie bereits erwähnt, kann bei manchen sehr gasreichen bituminösen
Kohlen für die Verbesserung der Festigkeit des hieraus gewonnenen Kokses eine gewisse
Vorentgasung unterhalb des Erweichungspunktes vorteilhaft sein. In diesem Falle
ist natürlich eine höhere Erhitzung der Kohle während der' Vorbehandlung bis dicht
unter den Errveichungspunkt zweckmäßig. Es wird dadurch der Gehalt der Kohle an
Bitumen und die Menge des während der nachfolgenden Verkokung oder Verschwelung
entwickelten Gases vermindert und so vermieden, daß bei der Koksbildung infolge
zu starker Gasentwicklung der noch nicht verfestigte Koks sich aufbläht und so ein
lockeres, großporiges und schwammiges Gefüge erhält oder daß nach der Koksverfestigung
eine zu starke Schwindung der Masse eintritt, durch die der Koks rissig und kleinstückig
wird. Durch die thermische Vorbehandlung nach dem Verfahren kann demnach neben der
Trocknung, Kornverminderung und Fusitäbscheidung auch noch die erwünschte Vorentgasung
unterhalb des Erweichungspunktes in einem einzigen Behandlungsvorgang erreicht werden.
Es können -selbstverständlich auch Gemische von nichtbackenden mit backenden Kohlen
oder solche aus backenden Kohlen mit Brennstoffen aller Art, .wie Braunkohlen, Lignite,
Pechkohlen usw., nach dem Verfahren verarbeitet werden, wobei es von der Beschaffenheit
der einzelnen Kohlensorten abhängt, welche Temperaturen für die thermische Vorbehandlung
anzuwenden sind und ob sie hierbei in Mischung oder 'getrennt zu behandeln sind.
-
Der nach dem Verfahren zur Abscheidung gelangende, zum größten Teil
aus Fusit bestehende Staub, der oft io % und sogar mehr der Gesamtmenge beträgt,
bedeutet für das Verfahren keine wirtschaftliche Belastung, da der Staub sich anderweitig,
beispielsweise für Kohlenstaubfeuerungen, vorteilhaft verwerten läßt.