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Herstellung geformter .Aktivkohle Bei der Herstellung geformter Aktivkohle
ist es bekannt, kohlenstoffhaltige Stoffe, wie zerkleinerter Torf, Sägemehl, Braunkohle,
Holzkohle u. a., mit Chemikalien in Lösung oder in trockener Form unter Wasserzusatz
zu mischen, mit oder ohne Bindemittelzusatz, wie Teer u. a., zu formen, trocknen,
verschwelen und danach durch Glühen in Anwesenheit oder Abwesenheit von Luft, mit
oder ohne Zuführung von aktivierenden Gasen bzw. Dämpfen zu aktivieren, die erhaltene
Aktivkohle gegebenenfalls nachzubehandeln und schließlich auszuwaschen.
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Neben einer hohen Aktivität wird von einer guten körnigen Aktivkohle
verlangt, daß sie auch eine gewisse Mindesthärte aufweist, da in den verschiedensten
Anwendungsgebieten die Verwendung zu weicher Kohle nicht möglich ist.
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Wird die Kohle z. B. zur Wiedergewinnung von Dämpfen in großen Adsorbern
eingesetzt, so erleidet die Kohle durch den Eigendruck, durch den gegenseitigen
Abrieb beim Durchströmen von Gasen und Dämpfen, infolge von Temperaturschwankungen
usw. je nach ihrer Festigkeit eine Kornzerkleinerung. Diese Kornzerkleinerung bedingt
einen größeren Luftwiderstand, was zu Betriebsstörungen führt und ein öfteres Auswechseln
der Adsorberfüllung erfordert, so daß die Anwendung
einer ungenügend
festen Kohle unwirtschaftlich ist.
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Von einer guten Gasmaskenkohl.e wird ebenfalls eine Mindesthärte gefordert,
da eine ungenügend feste Kohle schon bei der Füllung der Einsätze, dann beim Transport
und beim Tragen der Gasmaske durch Kornzerkleinerung den Luftwiderstand steigert
und eine unerträgliche Staubbildung bedingt.
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Es sind daher für die verschiedensten Anwendungszwecke genaue Grenzen
vorgeschrieben, bis zu denen die Festigkeit der Kohle ihre Anwendung noch möglich
macht.
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Es liegt aber in der Natur der Sache, daß mit zunehmender Aktivität
die Wandstärke des Kohlegerüstes abnimmt und hiermit auch die Festigkeit der Kohle
beeinträchtigt wird. Gelingt es also, ein Herstellungsverfahren so weiterzuentwickeln.
daß die Aktivität der Kohle gesteigert wird, so muß darauf geachtet werden, daß
gleichzeitig die erforderliche Festigkeit der Kohle durch besondere Maßnahmen erhalten
bleibt.
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Bei den einzelnen Arbeitsgängen der verschiedenen Herstellungsverfahren
spielen sich Vorgänge ab, die das ursprüngliche feste Gerüst der einzelnen Kohlekörner
in seiner Festigkeit beeinträchtigen. So wurde festgestellt, daß bei den einzelnen
Arbeitsgängen der verschiedenen Aktivierungsverfahren Vorgänge stattfinden können,
die mit einer plötzlichen Gas- bzw. Dampfent-,vicklung im Kohlekorn oder einer Volumenzunahme
der im Kohlegerüst noch enthaltenen Chemikalien verbunden sind, die ihrerseits die
Festigkeit des Kohlekorns beeinträchtigen.
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Es wurde gefunden, daß eine Schädigung des Kohlekorns dadurch vermieden
wird, daß nach dem üblichen Maischen, Formen, Trocknen sowie Aktivieren durch Glühen
die geglühte Kohle einer gegebenenfalls langsamen Abkühlung unterworfen wird unter
gleichzeitiger vorsichtiger Behandlung der Kohle, gegebenenfalls nach der Abkühlung,
mit Stoffen, die die in der Kohle enthaltenen Chemikalien in Verbindungsformen überführen,
die mit Luft oder wäßrigen Lösungen keine plötzlichen, von großer Wärme- oder Gasentwicklung
begleiteten Reaktionen eingehen, derart. daß die körnige Struktur der Aktivkohle
erhalten bleibt. Für das Verfahren nach der Erfindung geeignete Stoffe sind z. B.
Wasserdampf, Alkoholdampf, Kohlensäure, Luft, Stickstoff, der geringe Mengen Sauerstoff
enthält, oder inerte Gase, die geringe Mengen Wasserdampf enthalten. Diese schonende
Behandlung bedingt ein langsames Zeitmaß des Ablaufes der Umsetzungen, die unter
Gas- bzw. Dampf- oder Volumenzunahme der Chemikalien im Kohlekorn ablaufen. Durch
diese neue Arbeitsweise kann die Härte der Kohle gegebenenfalls um bis zu 50 °/o
verbessert werden gegenüber den nicht schonend nachbehandelten Aktivkohlen.
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Außer dem Vorteil der Härteverbesserung wird die Ausbeute der Fertigkohle
an gutem Korn erheblich gesteigert, da der Bruch- bzw. Staubanfall (Unterkorn) bei
den verfahrensgemäß hergestellten Kohlen wesentlich kleiner als bisher ist. Der
Anteil an Unterkorn, das ein weniger wertvolles Nebenerzeugnis darstellt, hat auf
die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens einen bedeutenden Einfluß. Beispiel Aus kohlestoffhaltigem
Rohstoff und Schwefelkaliumlösung wird eine Paste hergestellt, die in einer hydraulischen
Presse zu mm dicken Zylindern geformt, vorgetrocknet und verschwelt wird. Von den
trockenen Formlingen wird a) ein Teil unter Luftausschluß geglüht und ohne abzukühlen
in Wasser oder Laube abgelöscht, b) ein anderer Teil unter genau denselben Bedingungen
geglüht, unter Luftabschluß langsam abgekühlt, das abgekühlte Erzeugnis sodann mit
Wasserdampf vorsichtig abgelöscht und in Wasser gebracht. Beide Proben werden in
üblicher Weise ausgewaschen, getrocknet und untersucht. Die Adsorptionsaktivität
wird durch die Aufnahme von Benzol aus einem zu i : io bei 2o° gesättigten Benzol-Luft-Strom
gemessen und erweist sich als praktisch gleich groß. Die Härte wird nach drei verschiedenen
Meßverfahren untersucht.
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Erstens: Die Stoßhärte wird derart geprüft, daß auf ein abgemessenes
Volumen der Kohle aus einer bestimmten Höhe ein Fallgewicht von vorgeschriebenem
Gewicht unter definierten Bedingungen fünfmal fallengelassen wird und der entstandene
Staubanteil unter o,5 mm in Gewichtshundertteilen angegeben wird. Je geringer dieser
Staubanteil ist, um so härter ist die Kohle.
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Zweitens: Mahlhärte. ioocc,mKohle -werden in einer Kugelmühle von
vorgeschriebenen Abmessungen mit einer bestimmten Anzahl Kugeln eine bestimmte Zeit
mit vorgeschriebener Umdrehungszahl :gemahlen. Die so behandelte Kohle wird über
zwei verschiedene Siebe abgesiebt und die zwei Unterkornfraktionen in Gewichtshundertteilen
als Bruch und Staub angegeben. Je geringer die Bruch- und Staubanteile, um so härter
ist die Kohle.
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Drittens: Reibhärte. io g Kohle werden in einer Kugelmühle von vorgeschriebenen
Abmessungen mit einem eingelegten Eisenstab bestimmte Zeit unter vorgeschriebener
Umdrehungszahl behandelt. Der nach dieser Behandlung -durch Abrieb entstandene Staub
wird abgesiebt und gewogen, je geringer der Staubanteil, um so härter ist die Kohle.
| Viertens: Versuch I |
| Probe a |
| Litergewicht ..... 330 |
| Benzolbeladung. . 51,5 g (f6HO _ 17 g C6H6 |
| ioo g Kohle ioo ccm Kohle |
| Stoßhärte 45 °/° Staub - |
| Probe b |
| Litergewicht..... 320 |
| Benzolbeladung. . 50,6g C,Hs _ 16,2 g C,Hs |
| ioog Kohle ioo ccm Kohle |
| Stoßhärte 220/, Staub |
| Härtesteigerung etwa 5o °/°. |
| Versuch 1I |
| Probe a |
| Litergewicht ..... 446 |
| Benzolbeladung . . 38,3 g CA _ 17,19 C6H6 |
| ioo g Kohle ioo ccm Kohle |
| Stoßhärte 320/0 Staub |
| Reibhärte 23,7 mg Staub |
| Probe b |
| Litergewicht..... 445 |
| Benzolbeladung. . 38,4gC,Hs _ @ 17,1 g C,H, |
| ioo g Kohle ioo ccm Kohle |
| Stoßhärte ig °/° Staub |
| Reibhärte 10,3 mg Staub |
| Härtesteigerung: Stoßhärte etwa 4o0/0, |
| Reibhärte etwa 55010. |
| Versuch III |
| Probe a . |
| Litergewicht..... 42,0 |
| Benzolbeladung. . 41,5 g C6Hs _ 17,4 g
C6H6 |
| ioo g Kohle ioo ccm Kohle |
| 170/,) Bruch |
| Mahlhärte - 20/0 Staub |
| Probe b |
| Litergewicht..... 424 |
| Benzolbeladung . . 41,3 g C,H° _ 17,5 g
C6H6 |
| ioo g Kohle ioo ccm Kohle |
| 2,1°/o Bruch |
| Mahlhärte 0,5% Staub |
| Härtesteigerung etwa 8o °/0. |