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Verfahren zum Brikettieren von festen Brennstoffen, insbesondere Kohlen
jüngeren geologischen Alters Die Brikettierung mancher Kohlensorten gelingt ohne
Zuhilfenahme fremder Bindemittel lediglich unter Anwendung eines entsprechenden
Preßdruckes. Dies ist, wie neuere Untersuchungen dargetan haben; darauf zunückzuführen,
daß in der Kohle enthaltene organische Substanzen (Huminstoffe) sich während des
Preßvorganges infolge der dabei auftretenden Druck- und Temperatursteigerungen im
Kapillarwasser kolloidal lösen, nach Druckentlastung und - Abkühlung aber sofort
wieder ausscheiden und so die einzelnen Kohlenteilchen verkitten.
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Bei anderen Kohlensorten ist das jedoch nicht der Fall, weil die erwähnten
Huminsubstanzen entweder nur sehr spärlich vorhanden sind oder infolge von Veränderungen
ihres chemischen Aufbaues die Fähigkeit leicht in Lösung zu geheng mehr oder weniger
eingebüßt haben. Derartige Kohlen lassen `sich nur unter Zugabe eines Bindemittels
brikettieren. Als solches wirken auch die erwähnten Huminsubstanzen selbst, die
gesondert hergestellt den zu pressenden Kohlen vor der Brikettierung zugesetzt werden.
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Außerordentlich verbreitet ist heute die Brikettierung nach Beimengung,
von Hartpech. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil; daß seiner Anwendung infolge
der erheblichen Kosten dieses Pechzusatzes wirtschaftlich enge Grenzen gezogen sind.
Diesem Nachteil sucht man dadurch zu begegnen, daß man die als Bindemittel benötigten
pechartigen Substanzen vor dem Preßvorgang in der Kohle selbst erzeug, indem man
diese auf die Zersetzungstemperatur oder über dieselbe. (über 300° C) . erhitzt
und unter Verhinderung des Entweichens von Teerdämpfen diese auf der Kohle selbst
kondensiert.
Demgegenüber handelt es sich bei der Erfindung um ein
Verfahren zur bindemittellosen Brikettierung solcher fester Brennstoffe aller Art,
deren Brikettierung ohne Bindemittel bislang größte Schwierigkeiten bereitet bzw.
ganz unmöglich war. Es ist zwar bekannt, daß sich die Wetterbeständigkeit und Festigkeit
von ohne Bindemittel hergestellten Braunkohlenbriketts verbessern läßt, wenn man
nach dem Fleißnerverfahren vorgetrocknete Braunkohle verwendet. Man geht dabei in
der Weise vor, daß man die Kohle zwecks Entsalzung zunächst in geschlossenen Druckgefäßen
in Gegenwart von Wasserdampf auf Temperaturen zwischen i2o Lund i8o' C erhitzt,
nach der Dämpfung entspannt und abkühlt und in diesem Zustande der Brikettpresse
zuführt. In einem anderen Falle glaubt man dadurch bessere Ergebnisse erzielen zu
können, daß man einen aus Kohlenstaub und mit Soda gesättigtem Wasser bestehenden
Brei in einem explosionssicheren Kessel einer Temperatur über 36o° C aussetzt und
nach Wiederabkühlen der Masse auf 5o bis 6o' C die Verpressung vornimmt. Schließlich
soll nach einem nicht zum Stande der Technik gehörenden neueren Verfahren die Wasserbeständigkeit
von Braunkohlenbriketts dadurch verbessert werden, daß man die getrocknete Kohle
3 bis 5 Stunden lang der Einwirkung von Druckdampf aussetzt, welcher bei stark wasserhaltiger
Kohle aus dieser selbst entwickelt werden kann, ohne daß man Fremddampf in das Druckgefäß
einführt, die bei einer Temperatur von etwa i 5o' C gedämpfte Kohle darauf entspannt,
kühlt und dann in üblicher Weise formt.
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Nun hat sich aber gezeigt, daß die Verpressung nach der Dämpfung in
der Regel schwieriger gelingt als bei ungedämpfter Rohkohle. 'Für die- Ausführbarkeit
der vorerwähnten Brikettier verfahren ist es deshalb in jedem Falle unerläßliche
Voraussetzung, daß der Kohle eine natürliche Brikettierbarkeit innewohnt. Wenn diese
fehlt, kann sie durch die vorausgegangene Dämpfung des _ Prellgutes keinesfalls
etwa künstlich hervorgerufen werden.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die bei der bindemittellosen
Brikettierung wirksamen Huminsubstanzen mit zunehmender Temperatur eine wesentliche
Steigerung ihrer Lösungsfähigkeit zeigen.
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Diese Wahrnehmung bietet die Möglichkeit, nach entsprechender Vorbehandlung,
nunmehr auch solche Kohlengattungen bindemittellos zu brikettieren, bei denen dies
infolge des spärlichen Vorhandenseins jener Huminsubstanzen oder deren geringerer
Löslichkeit bis heute noch nicht möglich war.
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Dazu ist es notwendig, derartige Kohlen auf wesentlich über ioo' C
liegende Temperaturen zu erwärmen und gleichzeitig dafür Sorge zu tragen, daß das
für den. erwähnten Lösungsvorgang unbedingt notwendige Kapillarwasser nicht völlig
aus der Kohle ausgetrieben wird. Der Prellvorgang mnß naturgemäß einsetzen, bevor
eine Ausscheidung der gelösten Substanzen infolge völliger Verdampfung des Wassers
oder infolge- starker Abkühlung erfolgt.
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Zur Verpressung nach dem Verfahren ist es notwendig, daß der zu verarbeitende
feste Brennstoff, z. B. Braunkohle, in ein Druckgefäß gebracht wird, in welchem
ein der Temperatur entsprechender Sattdampfdruck herrscht. Bei Braunkohle sind Temperaturen
zwischen Zoo und 24o° notwendig. Dementsprechend müssen in diesem Druckgefäß Sattdampfdrücke
von 16 bis 34 atü herrschen. Nach einer Einwirkung des Dampfes-auf die Kohle, die
nur einige Minuten zu dauern braucht, kann sofort die Verpressung erfolgen, und
zwar am besten in dem gleichen Druckgefäß, in welchem die Erhitzung in der vorbeschriebenen
Art und Weise erfolgt. Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens dürfte es
allerdings erforderlich sein, die Dämpfung und die Verpressung in zwei miteinander
kommunizierenden Druckgefäßen vorzunehmen, und zwar in der Weise, daß das Prellgut
in einem ersten größeren Gefäß zunächst- in einer Sattdampfdruckatmosphäre erhitzt
und aus diesem Gefäß dann kontinuierlich durch entsprechende Einrichtungen einem
zweiten Gefäß zugeschoben wird, in dem die Verpressung stattfindet. Dabei ist es,
wenn das zweite Gefäß nicht beheizt wird, unvermeidlich, daß das Prellgut einen
Teil seiner Wärme an 'die Gefäßwände abgibt. Die dadurch entstehende Temperaturverringerung
des Prellgutes kann, sofern sie nur geringfügig ist, weder die Ausführbarkeit des
Verfahrens vereiteln, noch beeinträchtigt sie die Güte der erzeugten Preßlinge.
Auf keinen Fall aber darf zwischen Dämpfung und Verpressung eine allzu große Abkühlung
bzw. Entspannung erfolgen. Wenn beispielsweise die richtige Dämpfungstemperatur
24o° C beträgt, so ist es ohne weiteres möglich, das Prellgut auf dem Wege vom Dämpfungsgefäß
zum Druckgefäß, in welchem die Verpressung erfolgt, sich bis auf etwa 220' C abkühlen
zu lassen. Es ist aber ganz ausgeschlossen, das zu verpressende Gut aus dem Dämpfungsgefäß
z. B. in- einen Raum mit atmosphärischem Druck zu bringen. Denn dort würde es sich
infolge Verdampfung des anhaftenden Wassers auf etwa ioo' C abkühlen, und eine Verpressung
im Sinne der Erfindung- wäre dann nicht mehr möglich. Erst der fertige Preßling
wird dann
entspannt und abgekühlt: Für das neue Verfahren ist es
von wesentlicher Bedeutung, daß bei der vorbeschriebenen Art und Weise der Verpressung
das im Brennstoff etwa enthaltene Wasser in flüssiger Form ausgepreßt wird, so daß
es nicht notwendig ist, mit vorgetrockneter Kohle zu arbeiten, wie das bei bereits
bekannten Verfahren zur Herstellung von Braunkohlenbriketts erforderlich ist.
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Das neue Verfahren unterscheidet sich andererseits durch die Erhitzung
des Preßgutes im geschlossenen Druckgefäß auf wesentlich über ioo° C liegende Temperaturen
von.einem vorbekannten Verfahren, bei dem das Rohgut unmittelbar vor der Verpressung
unter Luftdruck mit Dampf bzw. überhitztem Dampf behandelt wird. Denn bei dem vorbekannten
Verfahren wird mit der Dampfbehandlung lediglich bezweckt, die in der Brikettrohmasse
enthaltene Luftmenge möglichst vollständig zu verdrängen, wohingegen es beim neuen
Verfahren darauf ankommt, das Preßgut auf wesentlich über i oo° C liegende Temperaturen
in einer Weise zu erhitzen, -die das völlige Austreiben des ursprünglich vorhandenen
Wassers vermeidet. Das ist, da anderenfalls das urspxüngliche Wasser restlos verdampfen
müßte, nur in einem geschlossenen Druckgefäß durchführbar.
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Durch die Erhitzung des Preßgutes auf Temperaturen zwischen
130 und 300° C in Gegenwart von Wasserdampf gehen in den Brennstoffen chemische
und physikalische Veränderungen vor sich, die es bewirken, daß sich die einzelnen
Körner des Brennstoffes durch einen mechanisch ausgeübten Preßdruck zu einem einheitlichen,
meist vollkommen homogenen Körper zusammendrücken lassen. Ein erheblicher Teil des
ursprünglich im Brennstoff enthaltenen Wassers tritt infolge der chemischen und
physikalischen Veränderungen bereits bei der Dampfdruckbehandlung in flüssiger Form
aus. Ein weiterer Teil des Wassers wird dann noch unter Einwirkung des mechanischen
Preßdruckes beim Brikettierungsvorgang ausgetrieben. Es gelingt auf diese Art und
Weise z. B. aus einer Braunkohle, die 5o% Wasser und mehr enthält, ohne vorherige
Trocknung feste Briketts von 5 bis 8 % Wasser herzustellen. Dadurch, daß das ausgetriebene
Wasser nicht verdampft zu werden braucht, sondern in flüssiger Form austritt, ist
das neue Verfahren wärrrietech= nisch außerordentlich günstig und daher besonders
für Braunkohlen jüngeren geologischen Alters geeignet. Es ist jedoch ohne weiteres
auch für andere Brennstoffe anwendbar. Außerdem bietet das neue Verfahren den Vorteil,
daß die danach erzeugten Preßlinge, aus welchem Brennstoff immer sie hergestellt
werden, vollkommen wasserfest sind und weder beim Verschwelen noch beim Verkoken
zerfallen.