DE904876C - Verfahren zur Herstellung fester Materialien, die aus zusammengefuegten festen Teilchen bestehen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung fester Materialien, die aus zusammengefügten festen Teilchen bestehen Dde Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung fester Materialien, die aus zu einer festen Masse zusammengefügten festen Teilchen bestehen. Das Wort Material ist hierbei so zu verstehen, daß es die feste Masse- selbst und auch die Formkörper oder Gegenstände einschließt, die aus dieser Masse hergestellt werden. Feste Materialien dieser Art sind z. B. keramische Materialien unter Einschluß der feuerfesten Materialien, drie zur endgültigen Einbindung bei hohen Temperaturen gebrannt werden müssen. Es sind auch geformte Kohlekörper darunter zu verstehen, die zu einer festen Masse zusammengefügte Kohleteilchen enthalten, z. B. Kohleelektroden und andere Kohlekörper, soweit sie bei hohen Temperaturen, z. B. zur Graphitisation, gebrannt werden müssen. Bei der Herstellung solcher Materialien ist es üblich, die festen Teilchen als plastische Masse aufzuarbeiten, der ein zeitweilig wirkendes Bindemittel beigefügt wird, um der Masse vor dem Brennen die grüne Festigkeit zu erteilen.
• Es sind a"uch solche festen Materialien eingeschlossen, die nicht bei hohen Temperaturen ge- brannt zu werden brauchen und die durch ein D!auerbin#deniittel en-dg-ffltig eingebunden werden. Beispiele solcherMaterialien sindKohleformkörper, die nicht gebrannt werden müssen, und Brennstoffbriketts, die aus Kohleteilchen oder aus anderen festen kohlenstoffhaltigen Materialien bestehen.
• Bei der Herstellung von festen Materialien der oben beschriebenen Art kann, als zeitweilig oder dauernd wirkendes Bindemittel für die zusammenzufügenden Teilchen ein. Kohle-Amin-Peptisations-Gemisch verwendet werden, das fäbdg ist, durch Hitze erhärtet zu werden. Das Kolile-Ainin-Pe-ptisations-Gemisch wird durch die Einwirkung eines flüssigen aliphatischen oder araliphatischen Amins auf gewisse kohlenstoffhaltige Stoffe erzeugt, wobei das Amin die innere Struktur des kohlenstoffhaltigen Stoffes ganz oder zu einem wesentlichen Teil in Teilchen aufbricht oder peptisiert, die nahezu kolloidule Dimensionen haben.
• Bei einem solchen Verfahren wird eine Masse zubereitet, welche die festen Teilchen in Mischung mit dem Kohle-An-lin-Peptis#ations-Gemisell enthält und welche zur Erhärtung des Kohle-Amin-Peptisations-Gemisches auf eine Temperatur erhitzt wird, !die zwischen 8o' C und einer Temperatur liegt, die kleiner ist als die Zersetzungstemperatur des kohlen;stoffhaltigen Stoffes, der zur Erzeugung des Gemisches verwendet: wird. Zur Zubereitung der Masse wer-den die festen Teilchen entweder mit dem vorher gebildeten Kohle-Amin#Peptisations-Gemisch, das schon nahezu das ganze Ainin in adsorbiertem Zustand auf den peptisierten Kohleteilchen enthält, oder mit einem Gemisch aus Amiti und kohlenstoffhaltigem Stoff gemischt, das zur Bildung eines Kohle-Amin-Peptisations-Geniisches an Ort und Stelle führt.
• Es wurde nun gefunden, daß zur E4nbindung fester Teilchen, die aus gewissen kohlenstoffhaltigen Stoffen bestehen oder diese als Unreinigkeit cnthalten, ein aliphatisches oder araliphatisches Amin allein mit diesen Teilchen gemischt werden kann und dann auf eine kleine Menge des kohlenstoffhaltigen Stoffes derart einwirkt, daß ein Kohle-Amin-Peptisatiolis-Gemisch entsteht, das nach der Erhärtung unter Hitzeeinwirkung als Bindemittel für die festen Teilchen dient.
• Die kohlenstoffhaltigen Stoffe, aus denen die festen Teilchen bestehen oder die sie als Unreinigkeiten enthalten mü#ssen und die im folgenden als peptis,ierbare kohlenstoffhaltige Stoffe bezeichnet werden, sind kohlenstoffhaltige Stoffe, die aus umgewandelten und zugrunde gegangenen Pflanzen entstanden sind, von der hochwertigen Stein-kohle herunter bis zur B#raunkohle und zum Torf, vor allem aber bituminöse Kohle und auch Teerprodukte, die aus der thermischen Zersetzung kohlenstoffhaltiger Stoffe herrühren.
• Gemäß der Erfindung besteht das Verfahren zur Herstellung fester Materialien, die aus zusammengefügten Teilchen bestehen, darin, daß eine Masse. welche die festen Teilchen in Milschung mit einem Kohle-Amin-Peptisations-Gemisch enthält, zubere-itet wird, indem die festen Teilchen, die aus peptisierbarem kohlenstoffhaltigem Stoff bestehen oder einen solchen eilthalten, mit einem aliphatischen oder einem araliphatischen Amin gemischt werden und die Masse auf eine Temperatur erhitzt wird, die zwischen 8o' C und einer Temperatur liegt, die kleiner ist als die Zersetzungstemperattir des kohlenstoffhaltigen Stoffes.
• Nach den obigen Angaben werden aliphatische oder araliphatische Amine verwendet. Der -Amsdruck araliphatische Amine bedeutet hierbei ein Amin, in welchem eine Aminagruppe an dem aliphatischen Teil eines organischen Restes hängt, der teilweise aromatisch nir.d teilweise aliphatisch ist. Als besonders geeignete Amine sind folgende zu nennen,: primäre aliphatische Monamine, die nicht mehr als 12 Kohlenstoffatome enthalten, z. B. n-Propylamin, Isopropylamin, a-Methylpropyla-rniii, ii-Amylamin, n-Dodecylamin, Allylamin; Alkylendiamine, die nicht mehr als 6 Kohlenstoffatome in der aliphatischen Kette enthalten, z. B. Äthylendiamin, Propylendiamin oder Hexamethylendiamin; Polyalkylenpolyamine, die mindestens eine primäre Aminogruppe enthalten, z. B. D,iiäthylentriamin, Triäthylentetramin und Tetraäthvlenpentamin; araliphatische Amine, z. B. Benzyfamin oder fl-Phenyläthylamin, und aliphatische Hydroxyamine, die primäre, sekundäre oder tertiäre Aminogruppen enthalten, insbesondere Monoäthanolamin, Diäth-anol,amin, Triäthanolamin oder N-Hydroxyäthyläthylendiamin. Anstatt ein einziges Amin zu verwenden, kann eine Mischung von zwei oder mehr Aminen benutzt werden.
• Das Amin kann mit den festen Teilchen in flüssigem oder festein Zustand gemischt werden. Im letzteren Falle ist es jedoch notwendig, das Amin nach der Mischung durch Hitze zu verflüssigen, so daß es auf den kohlenstofthaltigen Stoff einwirken und mit diesem das Kohle-Amin-Peptisations-Gemisch bilden kann. Wenn es erwünscht ist, vor der Hitzebehandlung eine plastisch.-Masse zu erzeugen, kann ein flüssiges Am#in verwendet werden, um die gewünschte Plastizität zu erhalten. Es können auch beschränkte Mengen anderer flüssiger Verdünnungsmittel, z. B. Wasser, die das Gewicht des Amins nicht übersteigen, für diesen Zweck verwendet werden. Sie :dürfen jedoch nicht beigegeben werden, bevor die Peptisationswirkun- des Amins vollendet ist, weil die Gegenwart eines Verdünnungsmittels für diese Peptisationswirkung des Amins abträglich ist.
• Der Grad der Erhärtung, der durch die Hitzeein-,virkung erzeugt wird, ist in dem oberen Teil des oben angegebenen Temperaturbereiches größer als in dem unteren Teil. Im allgemeinen werden die besten Härteerg, gebnisse bei Temperaturen von 2oo bis 300' C erreicht, jedoch genügt der Grad der Erhärtung,der bei 8o' C erreicht wird, vorteilhaft aber derjenige beii etwa ioo' C für viele Zwecke.
• Die Erfindung kann zur Herstellung einer großen Zahl von festen Materialien aus festen Teilchen verwenidet werden, die aus einem peptisierbaren kohlenstofffialtigen Stoff bestehen oder einen solchen enthalten und bei deren Herstellung das K#o"hle-Arniin-Peptiis#a,tions-,G#misch als zeitweilig oder dauernd wirkendes Bindemittel dient. Die festen, Teilchen können solche eines nicht kohlenstoffhaltiggen Materials sein, das einen peptisierbaren kohlenstoff1altigen Stoff als Unreinigkeit enthält, z. B. keramische unter Einschluß feuerfester Materialien, die eine solche Unreinigkeit enthalten. Ein Beispiel für ein solches Material ist die Flugasche aus mit staubförmigem Brennstoff arbeitenden Feuerungen. In diesem Zusammenhang sind auch noch Kohleteilchen zu erwähnen, die peptisierbaren kohlenstoffhaltigen Stoff als Unreinigkeit enthalten und die zur Erzeugung von Kohlekörpern geeignet sind. Darüber hinaus können Kohleteilchen oder ein anderer peptisierbarer kohlenstoffhaltiger Stoff zur Bildung von Brennstoffbriketts eingebunden. werden.
• Für die Herstellung von festen Materialien, z. B. keramischen einschließlich feuerfesten Materialien, und von Kohlekg#rpern, die bei hohen Temperaturen gebrannt werden müssen, werden feste Teilchen, die einen peptisierbaren kohlenstoffhaltigen Stoff als Unreinigkeit enthalten. mit dem Amin gemischt. Das Gemisch wird zu einer plastischen Masse verarbeitet,welche die Teilchen inMischung mit einem Kohle--,#,min-Peptisations-Gemisch enthält, das aus der Einwirkung des Amins auf den kohlenstoffhaltigien Stoff entsteht. Die plastische Musse wird erhitzt, um ihr eine grüne Festigkeit zu verleihen, die von der Erhärtung des Kohle-Amin-Peptisations-Gernisches herrührt, und die erhärtete Masse wird sodann gebrannt. Zur Herstellung von Forinkörpern kann der plastischen Masse z, B. durch Verformen, Stampfen, Pressen, Gießen oder Drücken die gewünschte Gestalt verliehen werden. Eine Erhitzung, auf etwa ioo' C genügt im allgemeinen, um die grüne Festigkeit zu erreichen.
• Auf diese Weise können keramische Gegenstände, wie Ziegel oder Mauersteine, aus Flugasche hergestellt werdend, die kohlenstoffhaltige Unreinigkeiten enthält. Flugasche kann bis zu 401/o kohlenstoffhaltiger Unreinigkeiten enthalten, von welchen alle oder ein großer Teil peptisierbar sind. Wenn bisher Flugasche zur Herstellung keraiiiischer Gegenstände verwendet worden ist, ist es im allgemeinen wünschenswert gewesen, zunächst die kohlenstoffhaltigen Unreinigkeiten durch Ausbrennen zu beseitigen, weil ihr Ausbrennen während des Brennens der grünen Gegenstände die G,-fahr eines Aufbrechens oder einer unerwünschten Ausdehn,ung der Gegenstände mit sich bringt. Bei dem Verfahren gemäß,der vorliegenden Erfindung werden diese Schwierigkeiten beträchtlich vermindert oder sogar ganz vermieden, weil die Gegenwart des erhärteten Kohle-Amin-Peptisations-Gemisches zu einem gleichmäßigeren Ausbrennen des Kohlenstoffes während des Brennens führt.
• Zur Herstellung fester Materialien, z. B. von Kohlekörpern oder Brennstoffbriketts, die nicht gebrannt zu werden brauchen und in weiche die festen Teilchen durch ein dauernd wirkendes Bindemittel eingebunden sind, werden die festen Teilchen, die aus einem peptisierbaren kohlenstoffhaltigen Stoff bestehen oder einen solchen, enthalten, mit dem Amin gernischt, um eine Masse zu bilden, welche die Teilchen in Mischung mit einem Kohle-Amin-Peptisations-Gemisch enthält, das aus der Einwirkung des Amins auf den kohlenstoffhaltigen Sto#ff eritsteht, worauf die Masse erhitzt wird, um das Kohle-Amin-Pepti#gations-Gemisch zu erhärten. Zur Erzeugung v . on Formkörpern kann die Masse in plastischem Zustand geformt werden. Sie kann jedoch auch in Pulverform zubereitet und sodann unter Hitze und Druck verfürmt werden.
• Die folgenden Ausführungsbeispiele erläutern die Erfindung (die angegebenen,Teile der betreffenden Stoffe sind jeweils Gewichtsteile). Ausführungsbeispiel i Ein Ziegel wird folgendermaßen hergestellt: 5o Te#ile Flugasche, die 5,6% kohlenstoffhaltiger Unreinigkeiten enthält, werden mit 8 Teilen Monoäthanolamin gemischt. Die so gewonnene plastische Masse wird in Gestalt eines Ziegels unter einem Druck von 78,75 kg/C1cm verformt. Der Ziegel wird dann 12 Stunden lang bei einer Temperatur von 1000 C erhitzt und hierauf bei io5o' C gebrannt. Ausführungsbeispiel :2 Mauersteine werden folgendermaßen hergestellt: 5oo Teile Flugasche, die 20,31/o kohlenstoffhaltiger Unreinigkeiten enthält, werden mit 7oo Teilen eines körnigen# Materials gemisccht, das aus der gleichen Flugasche durch Xalzinierung und Mahlung entsprechend einem Durchgang durch ein 3,2-mm-Sieb hergestellt wird. Die kohlenstoffhaltigen Unreinigkeiten werden hierbei während der Kalzination verbrannt. Das Gemisch wird zu einer plastischen formbaren Masse veraxheitet, indem go Teile Monoäthanolarnin hinzugegeben wer-den. Die Masse wird sodann unter einem Druck von 78,75 kgfqcm zu Mauersteinen verformt, Die Mauersteine werden 12 Stunden lang bei ioo' C erhitzt und anschließendbei io5o' C gebrannt. Ausführungsbeispiel 3 Rrennistoffbriketts werden folgendermaßen hergestellt: Eine mittelbackende Yorkshire-Kohle mit einem Kohlenstoffgehalt von 84% nach Parrs Formel, einem Gehalt an flüchtigeni Bestandteilen von 33 '/0, und einer BSI-Quellzahl (nach den Normen des British Standards Institute) von 5 wird so gemahlen, daß es durch ein Sieb Nr. 30 (DIN 1171) hind-urchgeht. ioTeile der gemahlenen Kohle werden mit i Teil -Nionoäthanolamin oder Benzyla,min vermischt, und die Mischung wird unter einem Druck von 315 kg/qci-n zu ovalen Körpern verformt. Die Formkörper werden dann 2 Stunden lang bis auf 300' Cerhitzt. Die so erzeugten Briketts haben eine Druckfestigkeit von etwa 70,3 kg/qcm und einen guten Abriebwiderstand sowohl vor als auch nach der Karbonisation bei Soo' C.
• Die B;SI-Quellzah,len werden unter den im britischen Normblatt ('British Standards Specification) ioi6/194-- auf S. 64ff. angegebenen Versuchsbedingungen bestimmt. Bei diesen Versuchen wird die luftgetrocknete Kohle gemahlen, bis sie eine bestimmte Feinheit besitzt. i g der gernahlenen Kohle wird in einen Schmelztiegel mit bestimmten Ab- messungen eingewogen, der leicht beklopft wird, um eine ebene Oberfläche der Kohle zu erzielen. Der Schmelztiegel wird mit einem Deckel verschlossen und auf einen Dreifuß aus Kie-selerde gestellt, der gegen Luftzug geschützt angeordnet ist. Der Schmelztiegel wird mit einem TeeIn-Gasbrenner von 13 min Dürchrnesser erhitzt, der eine 30 cm hohe Flamme gibt. *Die Erhitzung wird so lange fortgesetzt, bis die Flamme der brennenden, flüchtigen,Bestandteile der Kohle erlischt, und dauert auf jeden Fall mindestens 21/2 MInuten. Nach Abkühlen des Schmelztiegels wird das verkokte Stück entfernt und der Umriß mit den genormten, in Fig. io, S. 69 dargestellten und von i bis io numerierten Umrissen; verglichen. Die Nummer des entsprechenden, passenden Umrisses ergibt die Quellzahl. Der Versuch wird mit jeder zu prüfenden Kohlensorte viermal wiederholt.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE.- i. Verfahren zur Herstellung fester Materialien, die aus zusammengefügten festen Teilchen bestehen, dadurch gekennzeichnet,daß eine Masse, die feste Teilchen in Mischung mit einem Kohle-Amin-Peptisations-Gemisch enthält, zubereitet wird, inidem feste Teilchen, die aus einem peptisierbaren kohlenstoff-haltigen Stoff bestehen oder einensolchen enthalten, mit einem aliphatischen oder araliphatischen Amin gemischt werden und daß die Masse hiernach auf eine Temperatur erhitzt wird, die zwischen 8o' C und einer Temperatur liegt, die kleiner ist als die Zersetzungstemperatur des ikoblenstoffhaltigen Stoffes.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß feste- Teilchen verwendet werden, ;die einen peptisierbaren kohlenstoffhaltigen Stoff als Unreinigkeit enthalten. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Amin ein primäres aliphatisches Monamin verwendet wird, das nicht mehr als 12 Kohlenstoffatome enthält. 4. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Amin ein aliphatisches Hydroxyamin# verwendet wird, das eine primäre, sekundäre oder tertiäre Ainino-' gruppe enthält. 5. Verfahren -nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Amin lvl',onoäthanolamin, Diäthanolamin, Triäthanolarnin oder INT-Hydroxyäthyläthylendiamin verwendet wird. ,6. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Amin ein Alkylendiamin verwendet wird, das nicht mehr als 6 Kohlenstoffatome in der aliphatischen Kette, enthält. 7- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Amin Äthylendiamin, Propylen,diamin oder Hexamethylendiamin verwendet werden. 8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Amin ein Polyalky.lenpolyamin verwendet wird, das wenigstens eine primäre Aminogruppe enthält. g. Verfahren, nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Amin Diäthylentriamin, Triäthylentetramin oder Tetraäthylenpentamin verwendet werden. io. Verfahren nauch Anspruch i oder 2" dadurch gekennzeichnet, daß im Kohle-Amin-Peptisations-Gemisch Benzylamin oderfl-Phenyläthylamin verwendet: wird. ii. Herstellung von gebrannten festen Materialien, z. B. keramischen M'aterialien oder Kohlekärpern, mit Hilfe des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß feste Teilchen" die einen peptisierbaren kohlenstoffhaltigen, Stoff als Unreinigkeit enthalten, mitdem Amin gemischt werden, daß das Gemisch als plastische Masse verarbeitet wird, welche die Teilchen in Mischung mit einem Kohle-Amin-Peptisations-Gemisch enthält, das aus der Einwirkung des Amins auf den kohlenstoffhalti,gen Stoff entsteht, daß die plastische Masse hierauf erhitzt wird, um ihrdurch Erhärtung des Kohle-Amin-Peptisations-Gemisches die grüne Festigkeit zu verleihen, und daß die erhärtete Masse schließlich gebrannt wird. 12. Verfahren nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhärtungsvorgang sich bei einer Temperatur von etwa ioo' C vollzieht. 13. Verfahren nach Anspruch ii oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß als feste Teilchen Flugasche verwendet wird, die kohlenstoffhaltige Unreinigkeiten enthält. 14. Herstellung von festen Körpern, z. B. Kohlekörpern oder Brennstoffbriketts, die aus festen Teilchen bestehen, die durch ein dauernd wirkendes Bindemittel eingebunden sind nach ,dem Verfahren nach einem der Ansprüche i bis io, dadurch.gekennzeichnet, daß feste Teilchen, die aus einem peptisierharen kohlenstoffhaltigen Stoff bestehen oder einen solchen enthalten, mit dem Amin gemischt werden, um eine Masse zu erzeugen, die ein, Kohle-Amin-Peptisations-Gemisch enthält, das aus der Einwirkung,des Amins auf den kohlenstoffhaltigen Stoff entsteht, und daß die Masse erhitzt wird, um das Kohle-Amin-Peptisations-Gemisch zu erhärten.