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Verfahren zur Förderung und Verwertung von Kohle
Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Förderung und Verwertung von Kohle. Sie bezweckt insbesondere,
die Möglichkeiten für eine wirtschaftliche Ausnutzung von bisher nur bedingt oder
nicht bauwürdigen Flözen zu verbessern ohne daß aber die Anwendungsmöglichkeiten
des neuen Verfahrens auf die Förderung und Verwertung von solchen vergleichsweise
minderwertigen Kohlen beschränkt wären. Es ist vielmehr, wenn auch in diesen Fällen
seine Vorteile besonders in Erscheinung treten, allgemeiner Anwendung fähig.
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Gemäß dem neuen Verfahren wird die hereingewonnene, durch Berge verunreinigte
Kohle durch eine besondere Behandlung bereits unter Tage in einen Zustand übergeführt,
der eine spätere Trennung der Kohle (und der Bergebestandteile) in sehr einfacher
und wirksamer Weise ermöglicht, und nach dieser Behandlung als pumpfähiger Brei
durch Rohrleitungen zutage gefördert, um hier nunmehr durch eine einfache Nachbehandlung,
ohne daß es einer komplizierten Aufbereitungsanlage bedarf, in Reinkohle und Berge
getrennt zu werden, worauf die Kohle der Verwertung zugeführt wird.
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Die Erfindung nutzt für diesen Zweck die unterschiedliche Benetzbarkeit
von Kohle und Bergen gegenüber Wasser einerseits und gewissen Stoffen, wie insbesondere
Ö1, andererseits aus, derzufolge sich bei Behandlung einer Mischung aus Kohle-und
Bergeteilchen, wie sie die Rohkohle darstellt, mit 01 und Wasser die Kohleteilchen
mit einer Ö1-hülle überziehen und derart wasserabstoßend werden, so daß sie sich
leicht von den in Suspension verbleibenden Bergeteilchen trennen lassen. Die Rohkohle
wird demgemäß unter Tage auf eine feine Korngröße zerkleinert, vorzugsweise gleichzeitig
mit Wasser und dem Benetzungsmittel für die
Kohle, als das in erster
Linie beliebige aromatische oder aliphatische Öle gegebenenfalls auch andere geeignete
Reagenzien in Frage kommen, innig vermischt und nunmehr der gebildete, aus von Öl
umhüllten KohIeteilchen und in dem Wasser suspendierten Bergeteilchen bestehende
Brei zutage gepumpt, wo, zweckmäßig nach einer gewissen Eindickung, die Trennung
der ölbenetzten Kohle von den in Wasser suspendierten Bergeteilchen durch einfaches
Filtern, Schleudern oder ähnliche Treunvorgänge erfolgt.
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Es ergibt sich hierbei ein ölhaltiges Reinkohlekonzentrat, welches
entweder unmittelbar in einem Kraftwerk verfeuert oder zu Generator- oder Wassergas
vergast oder einer weiteren Veredlung, z. B. durch Verkokung, Verschwelung oder
Hydrierung unter Rückgewinnung des für, die Breiherstellung verwendeten Öles unterworfen
werden kann.
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Die betriebsmäßigen Vorteile und Ersparnisse, die durch das neue
Verfahren erzielt werden, wirken sich bereits bei der Gewinnung aus, weil nunmehr
jede Notwendigkeit wegfällt, hierbei auf einen möglichst hohen Anfall von Sorten
zu achten, da die gemäß dem Verfahren zu behandelnde Kohle ja ohnehin der Zerkleinerung
unterworfen wird.
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Soweit es sich um die Verwendung der Kohle zur Beheizung von Kesselanlagen
oder auch als Koks-oder Schwelkohle handelt, muß diese Zerkleinerung ohnehin (bisher
in Mahlanlagen über Tag) erfolgen, so daß also durch die Zerkleinerung als solche
keine zusätzlichen Kosten entstehen.
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Gleichzeitig wird es möglich, bei der Gewinnung durch reichliche
Berieselung jede Staubbildung zu verhindern und damit die Arbeitsverhältnisse zu
verbessern, da ja keine Rücksicht auf ein Trocken bleiben der Kohle mehr genommen
zu werden braucht und das Berieselungswasser gleichzeitig für die Breibildung ausgenutzt
werden kann.
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Auch die Zutageförderung des Breies mittels Druckpumpen ergibt nur
geringe Kosten, insbesondere wenn für das neue Verfahren die ohnehin zutage zu pumpenden
Grubenwasser verwendet werden. In der Regel, insbesondere wenn nur der aus geringwertigen
Flözen stammende, für den Eigenverbrauch bestimmte Teil der Gesamtförderung nach
dem neuen Verfahren- behandelt wird, werden die zusitzenden Mengen an Grubenwasser
völlig für die Bildung des Breies und seine Überführung in den pumpfähigen Zustand
ausreichen.
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Die Kosten der denkbar einfachen und billigen Nachbehandlung des geförderten
Breies in einer Filter- oder Schleudervorrichtung stehen in keinem Vergleich zu
denen, die beispielsweise durch den Bau und Betrieb einer normalen Aufbereitungsanlage
einerseits oder dadurch, daß Kohle von sehr hohem Aschegehalt durch die Kessel anlage
hindurchgeschleppt werden muß andererseits, erwachsen. Die Olkosten spielen keine
entscheidende Rolle, da geringwertige Öle verwendet werden können und im Fall der
Verfeuerung des Konzentrates der Heizwert des Öles nutzbar gemacht wird, während
im Fall nachträglicher Veredelung das Öl im wesentlichen wiedergewonnen wird.
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Im einzelnen kann das neue Verfahren in der Weise ausgeführt werden,
daß die Kohle, wie sie an dem Gewinnungspunkt anfällt, mittels der üblichen Transporteinrichtungen,
wie Bänder oder Förderwagen od. dgl., einer beispielsweise in der Nähe des Füllortes
angeordneten Brech- und Mahlanlage, die zweckmäßig die Kohle von sämtlichen in Frage
kommenden Gewinnungspunkten verarbeitet, zugeführt wird. In dieser wird sie gleichzeitig
zerkleinert und mit den notwendigen Wasser- und Ölmengen innig vermischt. Naturgemäß
ist es möglich, die Brech- und Mahlanlage auch in unmittelbarer Nähe des Gewinnungsortes
zu betreiben.
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Für die Zerkleinerung werden vorzugsweise sogenannte Pralltellermühlen
verwendet. Die jeweils zweckmäßigste Korngröße ist nach dem Verwachsungsgrad der
Kohle verschieden und muß jedenfalls so weit nach unten verlegt werden, daß eine
völlige Freilegung der Reinkohlebestandteile erzielt wird. In der Regel wird ein
Aufschluß bis auf eine Korngröße von I bis 2 mm genügen.
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Werden höhere Anforderungen an die Reinheit der Kohle gestellt, so
muß allerdings ein noch feinerer Aufschluß erfolgen. Die benötigten Öl mengen schwanken
in gewissen Grenzen ebenfalls, je nach der Beschaffenheit der Kohle, insbesondere
nach ihrer Feinheit, in der Regel zwischen 2 und 1o0/o, bezogen auf trockene Reinkohle.
Unter Umständen können sie auch unterhalb oder oberhalb dieser Werte liegen. Als
Öle können auch minderwertige Öle oder Teere oder zähflüssige sonstige bituminöse
Stoffe verwendet werden, die sonst nicht oder nur schwierig mit Nutzen zu verwenden
sind, wie z. B.
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Feststoffe und/oder Wasser enthaltende Erdölrückstände, Hydrierrückstandsöle,
Teerprodukte, Generatorteere, Bohröle und Rohöle, die infolge hohen Wassergehaltes
als Emulsion vorliegen. Je nach der Beschaffenheit der Rohkohle wie des Oles können
die benötigten Ölmengen natürlich auch höher als die oben angegebene Grenze von
I 0 °/o liegen.
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Die zur Bildung eines pumpfähigen Breies benötigten Wassermengen
betragen etwa I bis 2 m3/t Kohle. Da die normalerweise zusitzende Grubenwassermenge
etwa bei I m3/t liegt, würden diese Mengen also für einen großen Teil der Gesamtförderung
der Grube ausreichen.
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Der hergestellte Brei wird nunmehr durch Druckpumpen über im .Schacht
verlegte Rohrleitungen zutage gefördert und zweckmäßig nach Eindickung einer schnell
laufenden Siebschleuder, einem Filter od. dgl. aufgegeben, durch die sie in eine
ölhaltige Reinkohle sowie eine die Bergebestandteile enthaltende Trübe getrennt
wird. Die Bergetrübe kann in üblicher Weise in Kläranlagen geleitet werden; im Fall
von stark lettenhaltigen Kohlen kann sie bei Vorhandensein einer Schwerflüssigkeitsaufbereitungsanlage
für die Stückkohle als Schwerflüssigkeit für eine solche ausgenutzt werden. Die
verhältnismäßig große Leistung, die sich bei der Trennung des Breies auf einer Siebschleuder
erzielen läßt, insbesondere die ÄI'öglid
keit der Verwendung einer
wesentlich größeren Niaschenweite des Siebbelages der Schleuder, als sie der mittleren
Korngröße des behandelten Gutes entspricht, erklärt sich darauf, daß die Kohleteilchen
wegen ihrer Umhüllung mit der Ölschicht die Sieböffnung überbrücken und daher vor
den Sieböffnungen zurückgehalten werden, während die Bergeteilchen diese leicht
passieren.
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Die den Siebrückstand bildende ölhaltige Kohle verläßt die Schleudervorrichtung
mit einem Wassergehalt von beispielsweise 7 0/0 und einem Aschegehalt, der gegenüber
dem der behandelten Rohkohle je nach der Führung des Prozesses auf die Hälfte oder
ein Drittel, gegebenenfalls noch weniger, verringert worden ist und damit ein Niaterial
darstellt, das mit günstigstem Wirkungsgrad sowohl in einer Kohlenstaub- oder Mühlenfeuerung
verfeuert und in Generatorenanlagen vergast werden kann wie auch für eine weitere
Veredelungsbehandlung, z. B. durch Verkokung oder Verschwelung, gegebenenfalls nach
vorhergehender Verformung, unter gleichzeitiger Wiedergewinnung eines mehr oder
weniger großen Teils des für das Verfahren benötigten Öles geeignet ist. Es ist
auch mit Vorteil möglich, die ölhaltige Kohle als Rohstoff für die Hydrierung zu
verwenden, vorausgesetzt daß die Entaschung entsprechend weit getrieben wird. Der
erzielbare Aschegehalt ist um so niedriger, je stärker die Kohle durch Feinmahlung
aufgeschlossen wird, wobei andererseits aber zu berücksichtigen ist, daß mit der
feineren SIahlung die Möglichkeiten zur mechanischen Entwässerung ungünstiger werden.
besonders wirtschaftlich ist das neue Verfahren dann, wenn, wie oben bereits bemerkt,
für die Bereitung des Breies und Überführung desselben in den pumpfähigen Zustand
Grubenwasser verwendet wird.
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Stehen hinreichende Wassermengen nicht zur Verfügung, so kann es
sich als zweckmäßig erweisen, das Wasser am Kreislauf wieder zu verwenden, nachdem
aus der Bergetrübe, z. B. durch Ausflockung, die Bergebestandteile abgeschieden
worden sind.
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Das neue Verfahren ermöglicht es in einem solchen Fall beispielsweise,
die Leistung eines an sich voll ausgenutzten Förderschachtes erheblich zu steigern,
indem zusätzlich zu der normalen Schachtförderung ein entsprechender Anteil der
gewonnenen Kohle, in diesem Fall vorzugsweise der aus minderwertigen Flözen stammende,
beispielsweise zur Verfeuerung im Kesselhaus bestimmte, im Sinn des neuen Verfahrens
behandelt und gefördert wird.
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Bei dem Gesamtverfahren ist darauf zu achten, daß in seinen einzelnen
Stufen, erforderlichenfalls durch geeignete Zusätze, jeweils der günstigste p-Wert
des Breies eingestellt bzw. aufrechterhalten wird.
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Unter Umständen kann es sich als zweckmäßig erweisen, nicht die gesamte
Kohle so, wie sie gefördert wird, dem Aufschluß zu unterziehen, sondern die Grobkohle,
beispielsweise bei 10 mm, abzusieben und in der üblichen Weise zu fördern, während
lediglich die in der Regel ohnehin aschereichere Feinkohle nach dem neuen Verfahren
behandelt wird. Hierbei kann in besonders wirksamer und vorteilhafter Weise die
Abscheidung der Grobkohle durch Naßabsiebung erfolgen.
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Eine weitere Abänderungsmöglichkeit des Verfahrens besteht darin,
daß gegebenenfalls unter Tage lediglich der Aufschluß und die Überfiihrung der Förderkohle
in den pumpfähigen Brei erfolgt, während erst über Tag der Ölzusatz in einer geneigten
einfachen Anlage vorgenommen wird.
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Das Verfahren ergibt im ganzen gesehen, d. h. unter Berücksichtigung
der in dem einen oder anderen Fall von der Gewinnungsstelle bis zur Verwendungsstelle
entstehenden Kosten, erhebliche wirtschaftliche Vorteile und Ersparnisse, die nach
bisher getroffenen Feststellungen in der Größenordnung von etwa 2 bis 4DM/t liegen.
Durch diese Kostenersparnis wird die Bauwürdigkeitsgrenze der Flöze erheblich nach
unten verlegt, und die Abbauverluste werden entsprechend verringert.
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Die möglichen Leistungen ergeben sich z. B. daraus, daß mit einer
im Schacht verlegten Rohrleitung von 200 mm Durchmesser bei einer Fördergeschwindigkeit
des Breies von 0,5 m/Sek. 600 m5 Brei in 10 Stunden gefördert werden können.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, im Untertagebetrieb gewonnene
Kohle durch Druckwasser zutage zu fördern, konnte aber ohne Anwendung der mit vorliegendem
Verfahren verbundenen Möglichkeiten zur gleichzeitigen und weitgehenden Entaschung
und Entwässerung des Fördergutes niemals praktisch Verwertung finden, ebensowenig
wie die bisher gemachten Versuche, die Kohle einer Aufbereitung unter Tage zu unterziehen.
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Die Erfindung schafft demgegenüber ein neues Gesamtverfahren, das
zu einer Umstellung der bisherigen Betriebsweise von Kohlenbergwerken führen kann
und das, wie eingangs bemerkt, wenn auch seine Vorteile sich in erster Linie im
Sinn der dadurch eröffneten Möglichkeiten für den Abbau geringwertiger Flöze auswirken,
z. B. bei Kokskohlenzechen auch als alleiniges Förderverfahren anwendbar ist. Ganz
allgemein ist schließlich zu bemerken, daß die wirtschaftlichen Vorteile des neuen
Verfahrens mit zunehmender Teufe größer verden, woraus sich insbesondere auch seine
mit dem Vordringen des Bergbaues in größere Teufen steigende Bedeutung ergibt. Die
Anwendung des neuen Verfahrens ist gegebenenfalls auch in Tagebauen mit entsprechendem
Erfolg möglich.