DE69104428T2

DE69104428T2 - Verfahren zur Herstellung von Agglomeraten und daraus hergestellte Produkte.

Info

Publication number: DE69104428T2
Application number: DE1991604428
Authority: DE
Inventors: Jean-Louis Dupin
Original assignee: AVEBENE AQUITAINE
Current assignee: AVEBENE AQUITAINE
Priority date: 1990-07-16
Filing date: 1991-07-04
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2011-07-05
Also published as: DE69104428D1; EP0467739B1; EP0467739A1; FR2664611B1; FR2664611A1

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Preßlingen, insbesondere auf der Grundlage von brennbaren festen Stoffen oder von Erzen. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Agglomeration dieser pulver-, feingut- oder körnchenförmigen Stoffe unter Verwendung eines neuen Bindemittelsystems mit niedrigem Schwefelgehalt sowie damit hergestellte Erzeugnisse.
Für die Herstellung von Briketts oder anderer Preßlinge auf der Grundlage fester Brennstoffe wie Kohle, Anthrazit und Koks, sind zahlreiche Agglomerationsverfahren vorhanden, die Bindemittel oder andere Zusatzstoffe verwenden. Die Bindemittel erlauben es, die Kohäsion der Preßlinge zu erhöhen und müssen diese Kohäsion unter äußeren Lagerungsbedingungen und insbesondere in Gegenwart von Wasser bewahren.
Außerdem müssen diese Bindemittel während der Verbrennung des Preßlings entsprechende Eigenschaften aufweisen, wenn es sich um einen Brennstoff handelt, und insbesondere dürfen sie keine Emissionsquelle von Geruchsstoffen und für die Umwelt schädlichen Gasen bilden.
Die im Stand der Technik vorgeschlagenen Bindemittel sind beispielsweise Bitumen, Stärke und Polyvinylalkohole allein oder in Gegenwart von Kalk, wie in der Patentveröffentlichung GB 2 138 442, ein Gemisch aus Polyvinylalkohol mit Melasse, wie in der Patentveröffentlichung EP 0 135 784, mit Calciumsalzen und Phosphaten katalysierte Melassen, wie in der Patentveröffentlichung GB 230 306, oder auch Schwarzlaugen der Papierherstellung mit Bichromat und Schwefelsäure, wie in der Patentveröffentlichung EP 0 127 351, und Melassen mit Schwarzlaugen, wie in der Patentveröffentlichung CA 1 113 246 offenbart.
Weiterhin sind aus dem Dokument US-A-3 567 811 Preßlinge, die durch ein Verfahren hergestellt werden, das als Bindemittel einen Zucker wie Melasse und das die Einwirkung von Ammoniumhydroxid und einer Säure nutzt, oder es ist auch aus dem Dokument EP-A-237 179 die Verwendung eines anorganischen Härtungsmittels bekannt.
Die obengenannten verschiedenen Verfahren und Bindemittel befriedigen nicht völlig, da sie entweder während der Verbrennung der Preßlinge zu große Mengen an Geruchsstoffen oder schädlichen Gasen emittieren oder nicht für eine genügende chemische oder mechanische Beständigkeit, insbesondere Beständigkeit gegenüber längerem Eintauchen in Wasser oder Druckfestigkeit sorgen, was insbesondere für Verfahren zutrifft, in denen als Bindemittel Melasse verwendet wird.
Die Erfindung ist auf die Beseitigung der genannten Nachteile gerichtet. Sie schlägt ein Verfahren zur Herstellung von Preßlingen vor, welches ein Bindemittelsystem verwendet, das den Preßlingen günstige mechanische und chemische Eigenschaften sowie Eigenschaften verleiht, welche an die Verbrennung der Preßlinge angepaßt sind, falls es sich dabei um Brennstoffe handelt.
Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet zur Agglomeration durch Druck und Erhitzen bei einer Temperatur von 100 bis 300 ºC von Feingut, Pulvern und Körnchen auf der Grundlage von kohlenstoffhaltigen Stoffen, insbesondere von Brennstoffen wie Kohle, Anthrazit und Koks, oder auf der Grundlage von Erzen oder anderen Mineralien ein Bindemittelsystem, das wenigstens ein Bindemittel, das aus den Melassen, und wenigstens einen Härtungskatalysator der Melasse umfaßt, der aus den organischen oder anorganischen Ammoniumsalzen ausgewählt ist.
Die organischen oder anorganischen Ammoniumsalze, deren katalytische Härtungswirkung auf die Melasse bisher noch nie beschrieben worden ist, liefern dennoch durch Verbindung mit dieser Melasse ein besonders leistungsfähiges Bindemittelsystem und weisen sämtliche wesentlichen Eigenschaften auf, die zur Herstellung von Preßlingen und insbesondere von verbrennbaren Preßlingen erwünscht sind.
Nach einem erfindungsgemäßen Merkmal wird das Bindemittelsystem in einem Anteil von etwa 5 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Preßlings, eingesetzt.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein gebundenes Erzeugnis, das 80 bis 95 Gew.% zu agglomerierende/s Feingut, Pulver oder Körnchen auf der Grundlage von kohlenstoffhaltigen Stoffen, insbesondere von Brennstoffen wie Kohle, Anthrazit und Koks, oder von anderen Mineralien und 20 bis 5 Gew.% des Bindemittelsystems umfaßt, das wenigstens eine Melasse und wenigstens ein organisches oder anorganisches Ammoniumsalz als Katalysator der Melasse enthält.
Die Melassen, welche das eigentliche erfindungsgemäße Bindemittel bilden, können Zuckerrohr- oder Rübenmelassen sein. Sie können allein oder untereinander oder mit anderen Bindemitteln wie Ligninsulfonaten, insbesondere Ammoniumligninsulfonat, und Schwarzlaugen vermischt verwendet werden.
Der Katalysator des im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Bindemittelsystems hat insbesondere die Aufgabe, das Bindemittel, d.h. die Melasse/n, in Wasser unlöslich zu machen.
Die als Katalysatoren eingesetzten organischen oder anorganischen Ammoniumsalze können ein Ammoniumacetat, -carbonat, -chlorid, -nitrat, -sulfat, -phosphat und -ligninsulfonat sein. Vorteilhafterweise kann Ammoniumligninsulfonat oder -nitrat verwendet werden.
Das Gewichtsverhältnis zwischen dem eigentlichen Bindemittel und dem Katalysator hängt von der Auswahl des verwendeten Katalysators ab.
Ist der Katalysator Ammoniumligninsulfonat, besteht das Bindemittelsystem aus etwa 40 bis 90 % Melasse und 60 bis 10 % Ammoniumligninsulfonat.
Ist der Katalysator Ammoniumnitrat, kann ein geringerer Anteil, ab etwa 0,5 Gew.% bis zu etwa 30 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Bindemittelsystems, eingesetzt werden.
Das Feingut, die Pulver oder Körnchen, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren agglomeriert werden können, haben insbesondere brennbare Stoffe wie Kohle, Anthrazit und Koks zur Grundlage. Sie können auch Feingut auf der Grundlage von Erzen wie Nickel-, Chromit-, Eisen-Mangan- und Magnesiumerzen oder auch von anderen Mineralien wie Flußspat sein.
Ein erfindungsgemäß besonders vorteilhaftes gebundenes Erzeug-nis ist ein Erzeugnis auf der Grundlage brennbarer Stoffe wie Kohle, Anthrazit und Koks. Dieses erfindungsgemäße gebundene Erzeugnis kann beispielsweise in Form von Briketts und Pellets vorliegen, während seiner Verwendung ist es rauchlos und unlöslich und enthält einen niedrigen Schwefelgehalt.
Zur Herstellung des Preßlings genügt es erfindungsgemäß, das Feingut mit dem Bindemittelsystem bei Temperatur- und Zeitbedingungen zusammenzubringen, die für die Polymerisation des Bindemittelsystems ausreichen, insbesondere etwa 3 Minuten bis etwa 3 Stunden lang bei einer Temperatur von 100 bis 300 ºC.
Zur Vermischung der drei den Preßling bildenden wesentlichen Komponenten, nämlich des zu agglomerierenden Stoffes, des Bindemittels und des Katalysators, kann zunächst eine Vormischung aus den beiden das Bindemittel bildenden Komponenten hergestellt und anschließend die Vermischung mit dem zu agglomerierenden Stoff durchgeführt werden.
In einer anderen Ausführungsform kann die Vormischung des zu agglomerierenden Stoffs mit dem Katalysator durchgeführt werden.
Es ist auch möglich, die drei Komponenten gleichzeitig zu vermischen.
Das erfindungsgemäße Bindemittelsystem wird vorteilhafterweise zum Agglomerieren brennbarer Stoffe für die Herstellung von beispielsweise Briketts und Pellets verwendet. Während der Verbrennung dieser Briketts ist, auf Grund der Verwendung von Melasse als Bindemittel, die Freisetzung gasförmiger schwefelhaltiger Produkte stark verringert.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß die als Katalysator für die Melasse verwendeten Ammoniumsalze unter Verbrennungsbedingungen sublimieren und keine Asche bilden.
Die erfindungsgemäßen Preßlinge weisen ein gutes Aussehen und eine hohe Druckfestigkeit auf, selbst nach langem Eintauchen in Wasser.
Nach einem vorteilhaften erfindungsgemäßen Merkmal können die Eigenschaften der Preßlinge noch verbessert werden, indem sie nach dem Aushärten mit einem wasserabweisenden Erzeugnis, insbesondere durch Tauchen in ein Imprägnierbad, behandelt werden.
Als wasserabweisendes Erzeugnis können beispielsweise Paraffin-, Vinyl- und Siliconderivate verwendet werden.
Weitere erfindungsgemäße Vorteile und Merkmale werden an Hand der folgenden Beispiele erläutert.

Vergleichsbeispiel 1

Auf 4 mm gesiebtes gemahlenes Anthrazitfeingut wird getrocknet und mit 12 % Zuckerrohrmelasse und 3 % Kalk vermischt. Die Melasse weist einen Gehalt an Trockensubstanz von 60 bis 80 Gew.% auf.
Durch 30 Minuten langes Pressen und Aushärten bei 150 ºC und anschließend 30 Minuten lang bei 240 ºC werden 100-g-Briketts hergestellt.
Die Druckfestigkeit, gemessen nach dem Aushärten mit der Michaelis-Waage auf ein Fünfzigstel, beträgt 200 kg, nach 16stündigem Eintauchen in Wasser ist sie um 50 kg gesunken.

Vergleichsbeispiel 2

Es wird wie in Vergleichsbeispiel 1 verfahren, außer daß als Bindemittel 12 % Melasse und 2 % Eisen(III)-oxid verwendet werden.
Nach dem Aushärten weisen die hergestellten Briketts derselben Form eine Druckfestigkeit von 180 kg auf.
Nach 16stündigem Eintauchen in Wasser ist diese Festigkeit auf 120 kg abgesunken.

Beispiel 1

Es wird wie in Vergleichsbeispiel 1 verfahren, außer daß ein erfindungsgemäßes Bindemittelsystem mit Anteilen von
- 6 % Zuckerrohrmelasse und
- 6 % Ammoniumligninsulfonat verwendet wird.
Es wird ein Preßling derselben Form erhalten, der eine Druckfestigkeit von über 180 kg aufweist. Nach 16stündigem Eintauchen in Wasser ist der Druckfestigkeitsverlust sehr gering und kleiner als 10 %.

Beispiel 2

Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, außer daß
- 9 % Zuckerrohrmelasse und
- 4 % Ammoniumligninsulfonat
verwendet werden.
Der Preßling weist eine Druckfestigkeit von über 165 kg auf. Der Druckfestigkeitsverlust nach 16stündigem Eintauchen in Wasser beträgt weniger als 10 %.

Beispiel 3

Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, außer daß
- 8 % Zuckerrohrmelasse,
- 4 % Ammoniumligninsulfonat und
- 2 % Ammoniumnitrat
verwendet werden.
Es wird ein Preßling mit einer Druckfestigkeit von über 200 kg und einem Druckfestigkeitsverlust hergestellt, der nach 16stündigem Eintauchen in Wasser begrenzt ist und weniger als 10 % beträgt.

Beispiel 4

Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, außer daß
- 12 % Zuckerrohrmelasse und
- 4 % Ammoniumnitrat
verwendet werden.
Es wird ein Preßling mit einer Druckfestigkeit von über 185 kg und einem Druckfestigkeitsverlust hergestellt, der nach 16stündigem Eintauchen in Wasser auf 15 % begrenzt ist.

Beispiel 5

Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, außer daß die Zuckerrohrmelasse durch Rübenmelasse ersetzt wird. Es werden
- 12 % Rübenmelasse und
- 4 % Ammoniumnitrat
verwendet.
Die nach dem Aushärten erhaltenen Preßlinge haben eine Druckfestigkeit von über 190 kg und einen Druckfestigkeitsverlust, der nach 16stündigem Eintauchen in Wasser nur 15 % beträgt.

Beispiel 6

Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, außer daß ein Nickelerz- Feingut mit
- 12 % Melasse und
- 4 % Ammoniumnitrat
agglomeriert wird.
Die nach dem Aushärten erhaltenen Preßlinge weisen eine Druckfestigkeit von 180 kg auf. Nach 16stündigem Eintauchen in Wasser ist die Druckfestigkeit auf 150 kg gesunken.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Preßlingen durch Pressen und Erhitzen eines Gemischs auf 100 bis 300 ºC, das Feingut, Pulver und Körnchen auf der Grundlage von brennbaren kohlenstoffhaltigen Stoffen oder auf der Grundlage von Erzen und ein Bindemittel umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein System ist, das wenigstens eine Melasse und wenigstens einen Katalysator der Melasse enthält, der aus den organischen oder anorganischen Ammoniumsalzen ausgewählt und vorgesehen ist, das Bindemittel wasserunlöslich zu machen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator der Melasse aus wenigstens einem Ammonium-acetat, -carbonat, -chlorid, -nitrat, -sulfat, -phosphat und -ligninsulfonat ausgewählt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator der Melasse aus Ammoniumligninsulfonat und Ammoniumnitrat ausgewählt ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittelsystem in einem Anteil von 5 bis 20 Gew.% des Preßlings verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßlinge nach dem Aushärten einer wasserabweisenden Imprägnierung unterzogen werden.

6. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Herstellung brennbarer Preßlinge durch Pressen und Erhitzen eines Gemischs von Feingut, Pulvern oder Körnchen aus Kohle, Anthrazit und Koks und von einem Bindemittel.

7. Gebundenes Erzeugnis, insbesondere Briketts und Pellets, die durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß es 80 bis 95 Gew.% Feingut, Pulver und Körnchen auf der Grundlage von insbesondere brennbaren kohlenstoffhaltigen Stoffen oder von anderen Mineralien und 20 bis 5 Gew.% eines Bindemittelsystems enthält, das aus wenigstens einer Melasse und wenigstens einem organischen oder anorganischen Ammoniumsalz als Katalysator der Melasse besteht, welcher vorgesehen ist, das Bindemittel wasserunlöslich zu machen.

8. Gebundenes Erzeugnis nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es 80 bis 95 % Brennstoff und 20 bis 5 Gew.% eines Bindemittelsystems umfaßt, das wenigstens eine Melasse und wenigstens einen Katalysator der Melasse enthält.

9. Gebundenes Erzeugnis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittelsystem 40 bis 90 % Melasse und 60 bis 10 % Ammoniumligninsulfonat enthält.

10. Gebundenes Erzeugnis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittelsystem 0,5 bis 30 Gew.% Ammoniumnitrat enthält.