EP0252332A2 - Process for manufacturing coal or coke briquets - Google Patents

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EP0252332A2
EP0252332A2 EP87108523A EP87108523A EP0252332A2 EP 0252332 A2 EP0252332 A2 EP 0252332A2 EP 87108523 A EP87108523 A EP 87108523A EP 87108523 A EP87108523 A EP 87108523A EP 0252332 A2 EP0252332 A2 EP 0252332A2
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EP
European Patent Office
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starch
polyvinyl alcohol
briquettes
added
coal
Prior art date
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EP87108523A
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German (de)
French (fr)
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EP0252332B1 (en
EP0252332A3 (en
Inventor
Günther Detka
Leo Messenig
Berndt-Rudolf Oldengott
Karl-Heinz Tilker
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RAG AG
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Ruhrkohle AG
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Publication date
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Publication of EP0252332A3 publication Critical patent/EP0252332A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0252332B1 publication Critical patent/EP0252332B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/06—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting
    • C10L5/10—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders
    • C10L5/14—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders with organic binders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/04—Raw material of mineral origin to be used; Pretreatment thereof

Definitions

  • the common binders for hard coal briquettes are pitch and bitumen. Because briquettes with these binders do not burn without smoke and soot and break down too quickly due to softening of the binder, so that unburned coal falls through the grate, there has been no lack of attempts to improve hard coal briquettes by choosing other binders.
  • a new briquette that meets the requirements of the home fire market from a comfort fuel must have good loading, weather resistance and fire resistance, it should burn free of smoke and soot and the combustion tax must be free of pollutants.
  • Loading strength means that the briquettes are so strong about 20 minutes after being pressed that they can withstand the mechanical stresses when loading them into wagons, buckets, trucks and the like. have grown without breaking.
  • This strength in the cold state should increase with a greater time interval from the pressing, but in no case should it drop noticeably again, in order to ensure that briquettes are resistant to trade and consumers.
  • the weather resistance indicates whether and to what extent the briquette strength can decrease due to the influence of air humidity and precipitation when stored outdoors. If it also increases again due to drying, for example due to solar radiation, it should not, however, fall below a point pressure resistance according to DIN 23081 of 50 kg.
  • the stability of the briquettes in the fire is ultimately the goal of any briquetting. Since fine-grained materials such as washed anthracite fine coal, fine coal of any kind and similar fine-grained fuels cannot be burned in domestic furnaces, they are made into pieces by pressing with a binder and are therefore ready for use like nut coal. It would make no sense for the briquettes to fall apart at the start of the combustion and to pass through the grate into the ash pan as unburned material.
  • the cold strength is checked by randomly removing 10 to 50 briquettes from production. Each briquette is loaded according to DIN 23081 between two stamps of at least 15 mm diameter with a stamp feed of at least 8 mm / min until it breaks.
  • the breaking load in N is given as the cold strength, the mean of the individual values being formed.
  • the stability of the briquettes in water is checked as a measure of the weather resistance.
  • 10 briquettes are placed in a water bath. After a dwell time of 15 minutes, they are removed and their strength is immediately tested using the cold strength method. The start of water bathing is the time of the water resistance.
  • the heat resistance of the briquettes is examined to determine their stability in the fire. 5 briquettes are used in a muffle furnace heated to 800 ° C and removed after certain time intervals. Then they are loaded on the test press immediately after the cold strength process until they break.
  • combustion tests are carried out in the house furnace in accordance with the test regulations of DIN 18 890.
  • the ash content is determined using the grate diarrhea.
  • the soot-tar number is also identified as an indication of the emission.
  • the measurement of the pollutants in the exhaust gases takes place according to the method described by Ahland / Merten in VDI reports No. 358/1980.
  • the starch types are the native, but above all the fully gelatinized starches. These are expediently modified by calcium or ammonium sulfamate, as is known from DE-A-33 21 960.
  • the starch can be mixed in powder form with the coal and this is then conveniently done before adding the solution of the fully hydrolyzed polyvinyl alcohol.
  • the starch is preferably added as an aqueous solution or aqueous suspension before homogenization.
  • the use of a hot solution of starch and polyvinyl alcohol is particularly preferred.
  • the fully saponified polyvinyl alcohol used in the context of the invention preferably has a viscosity of 8 to 70 mPas, measured in a 4% strength aqueous solution at 20 ° C.
  • Fully hydrolyzed is understood to mean a polyvinyl alcohol with a degree of hydrolysis of over 90%, in particular over 95%.
  • the combination of polyvinyl alcohol and starch can reduce the proportion of polyvinyl alcohol to amounts of 0.2 to 1.5% without the briquette quality deteriorating.
  • the proportion of starch can be reduced to 0.3 to 2%, preferably 0.5 to 1% and that of polyvinyl alcohol to 0.2 to 0.8% if the fine-grained fuel is treated with 5 to 15% before treatment with the binders. , preferably 7 to 13% of a powdered baking coal is added.
  • Their grain size is appropriately such that 80% are less than 500 microns.
  • the coal has a degree of grinding of d90 below 250 ⁇ m.
  • the content of volatile constituents (waf) in the baking coal should expediently be 22 to 29%, even though the baking of the hard coal begins above 15% in volatile constituents (waf).
  • the required grain size can be produced by fine grinding or fine screening. It is also possible to use special treatment products such as Use flotation concentrate or dust from filters or screening without further treatment.
  • the pulverulent baking coal should be distributed as evenly as possible in the briquetting coal, which is done in particular by mixing the fine-grained fuels dry before adding the binder solution. If, for reasons of environmental protection and due to legal requirements, sulfur incorporation is required, up to 5% calcium oxide, hydroxide or carbonate can be added to the fuel mixture before homogenization.
  • Washed anthracite charcoal which was obtained at 100 ° C., was mixed with the amount of powdered native starch given in Table 1 and mixed dry for 3 minutes. When the specified amount of pregelatinized starch was added, it was mixed into the briquetted material in a 13% solution. Independently of this, 1.2 kg of a fully saponified polyvinyl alcohol with a degree of hydrolysis of 98.4 mol% and a viscosity of 56 mPas (commercial product Mowiol 56-98) were dissolved in 8.8 l of water at 95 ° C. This aqueous binder solution was then injected in an amount of 8.35 l / 100 kg of coal at a temperature of 90 ° C. onto the washed anthracite coal, to which the starch had already been added dry or as a solution.
  • the loading strength 20 minutes after pressing, was 370 to 620 N, clearly above the minimum value of 300 N to be demanded.
  • the final strength was excellent with more than 1300 N. With a soot-tar number of less than 50, the emission value when burning the briquettes fell well below the upper limit of low-smoke fuels of 200.
  • the weather resistance was 530 - 910 N (24 hours after pressing), which is quite good.
  • a baking coal namely fat coal
  • the fat coal was mixed into the intended fine grain size of d90 below 250 ⁇ m in an amount of 10% before the binding agent was added to the briquette coal.
  • the results of the tests are shown in Table 2.
  • the loading strength 20 minutes after pressing, was significantly above the minimum value of 300 N to be demanded.
  • the final strengths were less than 950 N.
  • the starch was in suspension form with a solids concentration of approximately 29.5% and was modified with the additive ammonium sulfamate (see patent application DE-A-33 21 960).
  • the binder solution consisting of polyvinyl alcohol, starch and water was prepared in such a way that polyvinyl alcohol was first firmly introduced into the starch suspension and then the aqueous mixture was transferred to a common mixed solution in a conventional starch boiling process under pressure and temperature. After the binder solution had been introduced into the briquetting coal, the coal and binder were thoroughly mixed for about 1 minute. The briquetting mixture was dewatered to a water content of about 4.7% and then pressed in a double roller press. The briquetting results are shown in Table 3.

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Abstract

Briquettes of good loading strength, weathering resistance and fire resistance are produced from non-caking fine-grained fuels such as anthracite or lean coal, fine coke, hard lignite or charcoal, by spraying the fine-grained fuel, heated to more than 70 DEG C, with a hot aqueous solution of a fully saponified polyvinyl alcohol, homogenising the mixture of fuel and binder solution and briquetting it with efficient fume removal. According to the invention, 0.3 to 4% of starch is here added to the mixture before the homogenisation. The briquettes produced according to the invention burn without evolving smoke and soot, and their combustion off-gases are free of pollutants, so that the briquettes meet the demands of protecting the environment.

Description

Die herkömmlichen Bindemittel für Steinkohlenbriketts sind Pech und Bitumen. Weil Briketts mit diesen Bindemitteln nicht rauch- und rußfrei verbrennen und durch Erweichung des Bindemittels zu schnell zerfallen, so daß unverbrannte Kohle durch den Rost fällt, hat es nicht an Versuchen gefehlt, Steinkohlenbriketts durch die Wahl anderer Bindemittel zu verbessern. Ein neues Brikett, das den Anforderungen des Hausbrandmarktes aus einem Komfortbrennstoff genügt, muß eine gute Verlade-, Wetterstands- und Feuerstandsfestigkeit besitzen, es soll rauch- und rußfrei verbrennen und die Verbrennungsabgabe müssen frei von Schadstoffen sein.The common binders for hard coal briquettes are pitch and bitumen. Because briquettes with these binders do not burn without smoke and soot and break down too quickly due to softening of the binder, so that unburned coal falls through the grate, there has been no lack of attempts to improve hard coal briquettes by choosing other binders. A new briquette that meets the requirements of the home fire market from a comfort fuel must have good loading, weather resistance and fire resistance, it should burn free of smoke and soot and the combustion tax must be free of pollutants.

Verladefestigkeit bedeutet, daß die Briketts etwa 20 Minuten nach dem Verpressen schon so hohe Festigkeit besitzen, daß sie den mechanischen Beanspruchungen bei der Verladung in Waggons, Kübel, Lastkraftwagen u.ä. gewachsen sind, ohne zu Bruch zu gehen. Diese Festigkeit in kaltem Zustand (Kaltfestigkeit) sollte mit größerem zeitlichem Abstand vom Verpressen zunehmen, keinesfalls aber wieder merklich absinken, um auch beim Handel und Verbraucher widerstandsfeste Briketts zu gewährleisten.Loading strength means that the briquettes are so strong about 20 minutes after being pressed that they can withstand the mechanical stresses when loading them into wagons, buckets, trucks and the like. have grown without breaking. This strength in the cold state (cold strength) should increase with a greater time interval from the pressing, but in no case should it drop noticeably again, in order to ensure that briquettes are resistant to trade and consumers.

Die Wetterstandsfestigkeit sagt aus, ob und in welchem Maß die Brikettfestigkeit durch den Einfluß der Luftfeuchtigkeit und der Niederschläge bei der Lagerung im Freien abnehmen kann. Wenn sie auch durch Trocknung beispielsweise infolge Sonneneinstrahlung wieder zunimmt, so sollte sie jedoch eine Punktdruckfestigkeit nach DIN 23081 von 50 kg nicht unterschreiten.The weather resistance indicates whether and to what extent the briquette strength can decrease due to the influence of air humidity and precipitation when stored outdoors. If it also increases again due to drying, for example due to solar radiation, it should not, however, fall below a point pressure resistance according to DIN 23081 of 50 kg.

Die Standfestigkeit der Briketts im Feuer ist letztlich Ziel jeder Brikettierung. Da sich feinkörniges Material, wie gewaschene Anthrazitfeinkohle, Feinkohle jeder Art und ähnliche feinkörnige Brennstoffe in Hausbrandöfen nicht verbrennen lassen, werden sie durch die Verpressung mit einem Bindemittel stückig gemacht und somit einsatzfähig wie Nußkohlen. Es wäre unsinnig, wenn die Briketts schon am Beginn der Verbrennung auseinanderfallen und als unverbranntes Material durch den Rost in den Aschekasten gelangen würden.The stability of the briquettes in the fire is ultimately the goal of any briquetting. Since fine-grained materials such as washed anthracite fine coal, fine coal of any kind and similar fine-grained fuels cannot be burned in domestic furnaces, they are made into pieces by pressing with a binder and are therefore ready for use like nut coal. It would make no sense for the briquettes to fall apart at the start of the combustion and to pass through the grate into the ash pan as unburned material.

Die rauch- und rußfreie Verbrennung sowie die Schadstofffreiheit in den Verbrennungsabgasen ist inzwischen eine Forderung des Umweltschutzes geworden. Es werden Emissionswerte von Briketts erwartet, welche die von Anthrazit-Nußkohlen und Brechkoksen nicht merklich übersteigen.Smoke and soot-free combustion as well as the absence of pollutants in the combustion exhaust gases has meanwhile become a requirement of environmental protection. Emission values of briquettes are expected which do not significantly exceed those of anthracite nut coals and crushed cokes.

Zur Prüfung der eingangs beschriebenen Qualitätsmerkmale der Briketts werden folgende Verfahrensweisen angewendet:
Die Kaltfestigkeit wird geprüft, indem jeweils 10 bis 50 Briketts wahllos aus der Produktion genommen werden. Jedes Brikett wird nach DIN 23081 zwischen zwei Stempeln von mindestens 15 mm Durchmesser mit einem Stempelvorschub von mindestens 8 mm/min bis zum Bruch belastet. Die Bruchlast in N wird als Kaltfestigkeit angegeben, wobei das Mittel aus den Einzelwerten gebildet wird.The following procedures are used to check the quality characteristics of the briquettes described at the beginning:
The cold strength is checked by randomly removing 10 to 50 briquettes from production. Each briquette is loaded according to DIN 23081 between two stamps of at least 15 mm diameter with a stamp feed of at least 8 mm / min until it breaks. The breaking load in N is given as the cold strength, the mean of the individual values being formed.

Als Maß für die Wetterstandsfestigkeit wird die Standfestigkeit der Briketts in Wasser geprüft.The stability of the briquettes in water is checked as a measure of the weather resistance.

Unmittelbar nach der Verpressung und dann in gewissen Zeitabständen werden 10 Briketts in ein Wasserbad gelegt. Nach einer Verweilzeit von 15 Minuten werden sie entnommen und sofort ihre Festigkeit nach dem Verfahren der Kaltfestigkeit geprüft. Als Zeitpunkt der Wasserstandsfestigkeit gilt der Beginn des Wasserbadens.Immediately after pressing and then at certain intervals, 10 briquettes are placed in a water bath. After a dwell time of 15 minutes, they are removed and their strength is immediately tested using the cold strength method. The start of water bathing is the time of the water resistance.

Die Warmfestigkeit der Briketts wird untersucht, um ihre Standfestigkeit im Feuer zu bestimmen. Jeweils 5 Briketts werden in einem auf 800°C erhitzten Muffelofen eingesetzt und nach bestimmten Zeitabständen entnommen. Anschließend werden sie sofort nach dem Verfahren der Kaltfestigkeit auf der Prüfpresse bis zum Bruch belastet.The heat resistance of the briquettes is examined to determine their stability in the fire. 5 briquettes are used in a muffle furnace heated to 800 ° C and removed after certain time intervals. Then they are loaded on the test press immediately after the cold strength process until they break.

Als Maß für diese Feuerstandsfestigkeit werden Verbrennungsversuche im Hausbrandofen nach den Prüfbestimmungen der DIN 18 890 durchgeführt. Anhand des Rostdurchfalls werden die Ascheanteile bestimmt. Dabei wird auch die Ruß- Teer-Zahl als eine Kennzeichnung der Emission festgestellt.
Die Messung der Schadstoffe in den Abgasen erfolgt nach der von Ahland/Merten in VDI-Berichte Nr. 358/1980 beschriebenen Methode.As a measure of this fire resistance, combustion tests are carried out in the house furnace in accordance with the test regulations of DIN 18 890. The ash content is determined using the grate diarrhea. The soot-tar number is also identified as an indication of the emission.
The measurement of the pollutants in the exhaust gases takes place according to the method described by Ahland / Merten in VDI reports No. 358/1980.

Schon seit Jahrzehnten sind zahlreiche organische und anorganische Bindemittel bekannt (s. Jünemann, Brikett-Industrie S.140-147). Sie konnten sich aber wie z.B. Stärkekleister in der Praxis nicht einführen, weil die Briketts nicht mehr mit den üblichen Vorrichtungen hergestellt werden konnten, sondern schwierige Verfahrenstechniken erforderten, wodurch die Herstellungskosten der Briketts zu hoch wurden. In vielen Fällen erwiesen sich auch die Brikettqualitäten als unzureichend.Numerous organic and inorganic binders have been known for decades (see Jünemann, Brikett-Industrie p.140-147). However, like starch paste, they could not be introduced in practice because the briquettes could no longer be produced with the usual devices, but instead required difficult processing techniques, which made the Production costs of the briquettes were too high. In many cases, the briquette qualities also proved to be inadequate.

Aus der DE-OS 33 35 240 ist es bekannt, daß bestimmte Polyvinylalkoholtypen die Herstellung von Kohle- oder Koksbriketts, insbesondere Steinkohlenbriketts ermöglichen, die die eingangs genannten Bedingungen im wesentlichen erfüllen. Der Zusatz von Melasse verbessert nachhaltig die Standfestigkeit der Briketts im Feuer, hat allerdings den Nachteil einer Schimmelpilzbildung der Briketts bei Lagerung unter extremen Bedingungen. Es wurde daher nach Wegen gesucht, dieses Problem auf andere Weise als mit Konservierungsmitteln zu lösen, um aus an sich nicht backenden feinkörnigen Brennstoffen wie Anthrazit- oder Magerkohle, Feinkoks, Hartbraunkohle und Holzkohle Briketts herzustellen, die den eingangs geschilderten Anforderungen an die Festigkeit und die Emissionswerte genügen.From DE-OS 33 35 240 it is known that certain types of polyvinyl alcohol enable the production of coal or coke briquettes, in particular hard coal briquettes, which essentially meet the conditions mentioned at the beginning. The addition of molasses improves the stability of the briquettes in the fire, but has the disadvantage that the briquettes develop mold when stored under extreme conditions. We have therefore been looking for ways to solve this problem other than with preservatives in order to produce briquettes from fine-grained fuels such as anthracite or lean coal, fine coke, hard lignite and charcoal which do not bake themselves, and which meet the requirements for strength and strength described at the beginning Emission values are sufficient.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst, bei dem man die genannten, auf eine Temperatur über 70°C erhitzten feinkörnigen Brennstoffe mit einer wässrigen heißen Lösung eines vollverseiften Polyvinylalkohols einer Viskosität von 40 - 100 mPas bedüst, dem Gemisch 0,3 bis 4 % Stärke zusetzt, das Gemisch gegebenenfalls unter weiterer Wärmezufuhr homogenisiert und unter guter Entwrasung zu Briketts verpreßt.This object is achieved by the process according to the invention, in which the fine-grained fuels mentioned, which are heated to a temperature above 70 ° C., are sprayed with an aqueous hot solution of fully hydrolyzed polyvinyl alcohol with a viscosity of 40-100 mPas, the mixture 0.3 to 4%. Starch is added, the mixture is homogenized, if necessary with further supply of heat, and pressed into briquettes with good dewatering.

Alle Prozentangaben in dieser Patentanmeldung sind Gewichtsprozent, sofern nicht etwas anderes gesagt ist.All percentages in this patent application are percent by weight unless otherwise stated.

Als Stärketypen eignen sich die nativen, vor allem aber auch die vollverkleisterten Stärken. Diese sind zweckmäßig noch durch Calcium- oder Ammoniumsulfamat modifiziert, wie das aus der DE-A- 33 21 960 bekannt ist.
Die Stärke kann pulverförmig der Kohle zugemischt werden und das geschieht dann zweckmäßig vor Zugabe der Lösung des vollverseiften Polyvinylalkohols. Vorzugsweise wird die Stärke aber als wässrige Lösung oder wässrige Suspension vor der Homogenisierung zugesetzt. Besonders bevorzugt ist der Einsatz einer heißen Lösung von Stärke und Polyvinylalkohol. Der im Rahmen der Erfindung verwendete vollverseifte Polyvinylalkohol hat vorzugsweise eine Viskosität von 8 bis 70 mPas, gemessen in 4%iger wässriger Lösung bei 20°C. Als "vollverseift" wird ein Polyvinylalkohol mit einem Hydrolysegrad über 90 %, insbesondere über 95 % verstanden.
Durch die Kombination von Polyvinylalkohol und Stärke kann der Anteil des Polyvinylalkohols auf Mengen von 0,2 bis 1,5 % verringert werden, ohne daß sich die Brikettqualität verschlechtert.The starch types are the native, but above all the fully gelatinized starches. These are expediently modified by calcium or ammonium sulfamate, as is known from DE-A-33 21 960.
The starch can be mixed in powder form with the coal and this is then conveniently done before adding the solution of the fully hydrolyzed polyvinyl alcohol. However, the starch is preferably added as an aqueous solution or aqueous suspension before homogenization. The use of a hot solution of starch and polyvinyl alcohol is particularly preferred. The fully saponified polyvinyl alcohol used in the context of the invention preferably has a viscosity of 8 to 70 mPas, measured in a 4% strength aqueous solution at 20 ° C. "Fully hydrolyzed" is understood to mean a polyvinyl alcohol with a degree of hydrolysis of over 90%, in particular over 95%.
The combination of polyvinyl alcohol and starch can reduce the proportion of polyvinyl alcohol to amounts of 0.2 to 1.5% without the briquette quality deteriorating.

Bei der Herstellung von Briketts aus anthrazitischer Kohle mit einer wässrigen Bindemittellösung, die allein den speziell ausgewählten vollverseiften Polyvinylalkohol jedoch keine Stärke enthielt, wurden bereits Briketts mit einer recht guten Verladefestigkeit und sehr guter Endfestigkeit erzielt. Die Standfestigkeit in Wasser war unmittelbar nach der Herstellung ausreichend, verbesserte sich aber nach 24 Stunden merklich. Die Warmfestigkeit, d.h. Standfestigkeit der Briketts im Feuer, läßt zwar noch die Verwendung für Hausbrandöfen zu, ohne daß während der Verbrennung zuviel unverbrannte Kohle durch den Rost in den Aschekasten fällt, erscheint aber insbesondere für den Einsatz in Heizungskesseln verbesserungsbedürftig, damit diese rauchlosen Briketts mit sehr niedrigem Emissionswert auch dort eingesetzt werden können.In the production of briquettes made of anthracite coal with an aqueous binder solution, which alone did not contain any starch in the specially selected fully hydrolyzed polyvinyl alcohol, briquettes with a very good loading strength and very good final strength were already achieved. The stability in water was sufficient immediately after production, but improved noticeably after 24 hours. The heat resistance, ie the stability of the briquettes in the fire, does indeed use for domestic stoves without too much unburned coal falling through the grate in the ash pan during combustion, but appears to be in need of improvement especially for use in heating boilers so that these smokeless briquettes with very low emissions can also be used there.

Ungeachtet der schlechten Erfahrungen, die in der Vergangenheit mit Stärke a ls Bindemittel gemacht wurden, hat sich überraschenderweise gezeigt, daß durch die Kombination des speziellen Polyvinylalkohols in Verbindung mit Stärke bei Erhaltung der erwähnten guten Briketteigenschaften eine sehr deutliche Verbesserung der Warmfestigkeit erzielt wird. Damit lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, das sich gut in die übliche Brikettfabrikation einfügt, raucharme Steinkohlenbriketts herstellen, die die eingangs genannten Bedingungen eines Komfort-Brennstoffs voll erfüllen.Regardless of the bad experiences that have been made in the past with starch as a binder, it has surprisingly been found that the combination of the special polyvinyl alcohol in combination with starch achieves a very significant improvement in the heat resistance while maintaining the good briquette properties mentioned. With the method according to the invention, which fits well into the usual briquette production, low-smoke hard coal briquettes can thus be produced which fully meet the conditions of a comfort fuel mentioned at the beginning.

Der Anteil der Stärke kann auf 0,3 bis 2 %, vorzugsweise 0,5 bis 1 % und der des Polyvinylalkohols auf 0,2 bis 0,8 % vermindert werden, wenn dem feinkörnigen Brennstoff vor der Behandlung mit den Bindemitteln 5 bis 15 %, vorzugsweise 7 bis 13 % einer pulverförmigen backenden Kohle zugesetzt wird. Deren Körnung ist zweckmäßig so beschaffen, daß 80 % unter 500 µm liegen. Insbesondere hat die Kohle einen Aufmahlungsgrad von d₉₀ unter 250 µm. Der Gehalt der backenden Kohle an Flüchtigen Bestandteilen (waf) sollte zweckmäßig bei 22 bis 29 % liegen, wenn auch das Backen der Steinkohle oberhalb 15 % an Flüchtigen Bestandteilen (waf) beginnt.The proportion of starch can be reduced to 0.3 to 2%, preferably 0.5 to 1% and that of polyvinyl alcohol to 0.2 to 0.8% if the fine-grained fuel is treated with 5 to 15% before treatment with the binders. , preferably 7 to 13% of a powdered baking coal is added. Their grain size is appropriately such that 80% are less than 500 microns. In particular, the coal has a degree of grinding of d₉₀ below 250 µm. The content of volatile constituents (waf) in the baking coal should expediently be 22 to 29%, even though the baking of the hard coal begins above 15% in volatile constituents (waf).

Die erforderliche Körnung kann durch Feinzerkleinerung oder durch Feinabsiebung hergestellt werden. Es ist auch möglich, spezielle Aufbereitungsprodukte wie z.B. Flotationskonzentrat oder Staub aus Filtern bzw. Sichtung ohne weitere Behandlung einzusetzen.The required grain size can be produced by fine grinding or fine screening. It is also possible to use special treatment products such as Use flotation concentrate or dust from filters or screening without further treatment.

Die pulverförmige backende Kohle sollte in der Brikettierkohle möglichst gleichmäßig verteilt werden, was insbesondere dadurch geschieht, daß die feinkörnigen Brennstoffe vor Zugabe der Bindemittellösung trocken vermischt werden.
Wenn aus Gründen des Umweltschutzes und wegen gesetzlicher Auflagen eine Schwefeleinbindung erforderlich ist, kann dem Gemisch der Brennstoffe vor dem Homogenisieren noch bis zu 5 % Calciumoxid, -hydroxid oder -carbonat zugesetzt werden.The pulverulent baking coal should be distributed as evenly as possible in the briquetting coal, which is done in particular by mixing the fine-grained fuels dry before adding the binder solution.
If, for reasons of environmental protection and due to legal requirements, sulfur incorporation is required, up to 5% calcium oxide, hydroxide or carbonate can be added to the fuel mixture before homogenization.

Beispiel 1example 1

Gewaschene Anthrazitkohle, die mit 100°C anfiel, wurde mit der in Tabelle 1 angegebenen Menge pulverförmiger nativer Stärke versetzt und 3 Minuten lang trocken vermischt.
Bei Zusatz der angegebenen Menge an vorverkleisterter Stärke wurde diese in 13%iger Lösung dem Brikettiergut zugemischt.
Unabhängig davon wurden 1,2 kg eines vollverseiften Polyvinylalkohols mit einem Hydrolysegrad von 98,4 Mol-% und einer Viskosität von 56 mPas (Handelsprodukt Mowiol 56-98) in 8,8 l Wasser von 95°C aufgelöst. Diese wässrige Bindemittellösung wurde dann in einer Menge von 8,35 l/100 kg Kohle bei einer Temperatur von 90°C auf die gewaschene Anthrazitkohle aufgedüst, der die Stärke bereits trocken oder als Lösung zugegeben war.Washed anthracite charcoal, which was obtained at 100 ° C., was mixed with the amount of powdered native starch given in Table 1 and mixed dry for 3 minutes.
When the specified amount of pregelatinized starch was added, it was mixed into the briquetted material in a 13% solution.
Independently of this, 1.2 kg of a fully saponified polyvinyl alcohol with a degree of hydrolysis of 98.4 mol% and a viscosity of 56 mPas (commercial product Mowiol 56-98) were dissolved in 8.8 l of water at 95 ° C. This aqueous binder solution was then injected in an amount of 8.35 l / 100 kg of coal at a temperature of 90 ° C. onto the washed anthracite coal, to which the starch had already been added dry or as a solution.

Zwischen der Dosierung und dem Verpressen auf üblichen Brikettpressen liegen etwa 10 Minuten, in denen das Brikettiergut in einem Mischaggregat homogenisiert wird und gleichzeitig für ein leichtes Entweichen des Wassers gesorgt wird. Die Briketts werden dann in üblichen Doppelwalzenpressen zu Eierbriketts verarbeitet. Die verschiedenen Qualitätsanalysen wurden dann wie oben beschrieben durchgeführt. Die Versuchsergebnisse sind in der Tabelle 1 aufgeführt.

Figure imgb0001
There are approximately 10 minutes between metering and pressing on conventional briquette presses, in which the briquette material is homogenized in a mixing unit and at the same time the water is easily escaped. The briquettes are then processed into egg briquettes in conventional double-roll presses. The various quality analyzes were then carried out as described above. The test results are shown in Table 1.
Figure imgb0001

Die Verladefestigkeit, 20 Minuten nach dem Verpressen, lag mit 370 bis 620 N deutlich über dem zu fordernden Mindestwert von 300 N.
Die Endfestigkeit war mit mehr als 1300 N ausgezeichnet. Der Emissionswert bei Verbrennung der Briketts unterschritt mit einer Ruß-Teer-Zahl von weniger als 50 deutlich die Obergrenze von raucharmen Brennstoffen von 200. Die Wetterfestigkeit lag mit 530 - 910 N (24 h nach Verpressen) bei recht guten Werten.The loading strength, 20 minutes after pressing, was 370 to 620 N, clearly above the minimum value of 300 N to be demanded.
The final strength was excellent with more than 1300 N. With a soot-tar number of less than 50, the emission value when burning the briquettes fell well below the upper limit of low-smoke fuels of 200. The weather resistance was 530 - 910 N (24 hours after pressing), which is quite good.

Es ist aus der Zahlentafel ersichtlich, daß die Warmfestigkeit durch den Stärkezusatz wesentlich verbessert wird, selbst bei Verminderung des PVA-Zusatzes auf 0,50 Gew.%.It can be seen from the number table that the heat resistance is significantly improved by the addition of starch, even if the PVA addition is reduced to 0.50% by weight.

Ferner ist an der Verladefestigkeit erkennbar, daß es offensichtlich ein optimales Verhältnis zur Mowiolmenge gibt, das zu einer Verbesserung der Verladefest igkeit führt:
Die Kombination Mowiol/Stärke führt zu einem neuen Bindemittel, das ein schnelles Abbinden gewährleistet, was bei den getrennt eingesetzten Komponenten nicht geschieht.It can also be seen from the loading strength that there is obviously an optimal ratio to the amount of mowiol that leads to an improvement in the loading strength:
The combination of Mowiol / starch leads to a new binder that ensures quick setting, which does not happen with the separately used components.

Beispiel 2Example 2

In einer weiteren Versuchsreihe wurde zusätzlich eine backende Kohle, nämlich Fettkohle beigemischt. Die Fettkohle wurde nach entsprechender Aufbereitung in der vorgesehenen Feinkörnigkeit von d₉₀ unter 250 µm in einer Menge von 10 % vor Aufgabe der Bindemittel der Brikettkohle zugemischt. Die Ergebnisse der Versuche sind in der Tabelle 2 aufgeführt.

Figure imgb0002
In a further series of experiments, a baking coal, namely fat coal, was also added. The fat coal was mixed into the intended fine grain size of d₉₀ below 250 µm in an amount of 10% before the binding agent was added to the briquette coal. The results of the tests are shown in Table 2.
Figure imgb0002

Die Verladefestigkeiten, 20 Minuten nach dem Verpressen, lagen deutlich über dem zu fordernden Mindestwert von 300 N.
Die Endfestigkeiten waren mit weniger als 950 N ausgezeichnet. Der Emissionswert bei Verbrennung der Briketts unterschritt mit einer Ruß-Teer-Zahl von max. 60 deutlich die Obergrenze von raucharmen Brennstoffen von 200.The loading strength, 20 minutes after pressing, was significantly above the minimum value of 300 N to be demanded.
The final strengths were less than 950 N. The emission value when burning the briquettes fell below with a soot tar number of max. 60 clearly the upper limit of low-smoke fuels of 200.

Es ist aus der Zahlentafel ersichtlich, daß die Warmfestigkeit durch den Zusatz geringer Mengen Stärke und von backender Kohle wesentlich verbessert würde.It can be seen from the number table that the heat resistance would be significantly improved by adding small amounts of starch and baking coal.

Beispiel 3Example 3

40 kg einer ca. 90°C heißen, getrockneten Brikettierkohle, die aus etwa 70 % Anthrazitkohle und etwa 30 % Magerkohle bestand, wurden 4,7 kg einer ca. 130°C heißen Bindemittellösung aus etwa 4,7 % Polyvinylalkohol fest, 25,3 % Stärke fest und 70,0 % Wasser beigegeben (entsprechend einer Stärkezugaberate von 3,0 % fest und einer PVA-Zugaberate von 0,55 % fest). Der Polyvinylalkohol hatte eine Viskosität von 10 mPas (einer 4%igen wäßrigen Lösung bei 20°C), einen Hydrolysegrad von größer 97,5 % (Elvanol/HV) und eine Feinheit von kleiner 0,5 mm. Die Stärke lag in Suspensionsform mit einer Feststoffkonzentration von ca. 29,5 % vor und war mit dem Additiv Ammoniumsulfamat modifiziert;(s. Patentanmeldung DE-A-33 21 960). Die Bindemittellösung aus Polyvinylalkohol, Stärke und Wasser wurde derart hergestellt, daß zunächst Polyvinylalkohol fest in die Stärkesuspension eingebracht wurde und dann das wäßrige Gemisch in einem konventionellen Stärkeaufkochprozeß unter Druck- und Temperaturzufuhr in eine gemeinsame Mischlösung überführt wurde. Nach Eingabe der Bindemittellösung in die Brikettierkohle wurden Kohle und Bindemittel ca. 1 Minute intensiv durchmischt. Die Brikettiermischung wurde bis auf einen Wassergehalt von etwa 4,7 % entwrast und daraufhin in einer Doppelwalzenpresse verpreßt.
Die Brikettierergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Figure imgb0003
40 kg of a dried briquetting coal which was at approx. 90 ° C. and which consisted of approx. 70% anthracite coal and approx. 30% lean coal became 4.7 kg of a binder solution which was approx. 130 ° C and consisted of approximately 4.7% polyvinyl alcohol, 3% starch solid and 70.0% water added (corresponding to a starch addition rate of 3.0% solid and a PVA addition rate of 0.55% solid). The polyvinyl alcohol had a viscosity of 10 mPas (a 4% aqueous solution at 20 ° C), a degree of hydrolysis of greater than 97.5% (Elvanol / HV) and a fineness of less than 0.5 mm. The starch was in suspension form with a solids concentration of approximately 29.5% and was modified with the additive ammonium sulfamate (see patent application DE-A-33 21 960). The binder solution consisting of polyvinyl alcohol, starch and water was prepared in such a way that polyvinyl alcohol was first firmly introduced into the starch suspension and then the aqueous mixture was transferred to a common mixed solution in a conventional starch boiling process under pressure and temperature. After the binder solution had been introduced into the briquetting coal, the coal and binder were thoroughly mixed for about 1 minute. The briquetting mixture was dewatered to a water content of about 4.7% and then pressed in a double roller press.
The briquetting results are shown in Table 3.
Figure imgb0003

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung von Kohle- oder Koksbriketts, bei dem man den auf eine Temperatur über 70°C erhitzten feinkörnigen Brennstoff mit einer wässrigen heißen Lösung eines vollverseiften Polyvinylalkohols bedüst, das Gemisch aus Brennstoff und Bindemittellösung ggf. unter weiterer Wärmezufuhr homogenisiert und unter guter Entwrasung zu Briketts verpreßt, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Gemisch vor dem Homogenisieren 0,3 - 4 % Stärke zusetzt.1. A process for the production of coal or coke briquettes, in which the fine-grained fuel heated to a temperature above 70 ° C is sprayed with an aqueous hot solution of a fully hydrolyzed polyvinyl alcohol, the mixture of fuel and binder solution is homogenized, if necessary with further supply of heat and with good heat Dewatering pressed into briquettes, characterized in that 0.3 - 4% starch is added to the mixture before homogenization. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke als wässrige Lösung oder wässrige Suspension zugesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the starch is added as an aqueous solution or aqueous suspension. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine heiße Lösung von Stärke und Polyvinylalkohol zugesetzt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a hot solution of starch and polyvinyl alcohol is added. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyvinylalkohol in einer Menge von 0,2 - 1,5 %, bezogen auf die Trockensubstanz der Brennstoffe, zugesetzt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the polyvinyl alcohol in an amount of 0.2 - 1.5%, based on the dry matter of the fuels, is added. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man dem feinkörnigen Brennstoff vor der Behandlung mit den Bindemitteln 5 - 15 %, vorzugsweise 7 - 13 % einer pulverförmigen backenden Kohle zusetzt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that 5 - 15%, preferably 7 - 13% of a powdery baking coal is added to the fine-grained fuel before treatment with the binders. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß 80 % der pulverförmigen backenden Kohle in einer Körnung unter 500 µm vorliegen.6. The method according to claim 5, characterized in that 80% of the powdery baking coal are present in a grain size below 500 microns. 7. Verfah ren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige backende Kohle einen Aufmahlungsgrad von d₉₀ unter 250 µm hat.7. Procedure ren according to one of claims 5 or 6, characterized in that the powdered baking coal has a degree of grinding of d₉₀ below 250 microns. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die backende Kohle einen Anteil an Flüchtigen Bestandteilen (waf) von 22 bis 29 % hat.8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the baking coal has a proportion of volatile components (waf) of 22 to 29%. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den feinkörnigen Brennstoff, die pulverförmige backende Kohle und ggf. die trockene Stärke vor Zugabe der Polyvinylalkohollösung trocken vermischt.9. The method according to any one of claims 5 to 8, characterized in that the fine-grained fuel, the powdered baking coal and optionally the dry starch are dry mixed before adding the polyvinyl alcohol solution. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stärkezusatz 0,3 - 2 %, vorzugsweise 0,5 - 1 % beträgt.10. The method according to any one of claims 5 to 9, characterized in that the starch addition is 0.3 - 2%, preferably 0.5 - 1%. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz des Polyvinylalkohols 0,2 - 0,8 % beträgt.11. The method according to any one of claims 5 to 10, characterized in that the addition of the polyvinyl alcohol is 0.2 - 0.8%. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität des vollverseiften Polyvinylalkohols 8 bis 70 mPas beträgt.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the viscosity of the fully hydrolyzed polyvinyl alcohol is 8 to 70 mPas. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Gemisch vor dem Homogenisieren bis zu 5 % Calciumoxid, -hydroxid, oder -carbonat zusetzt.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that up to 5% calcium oxide, hydroxide or carbonate is added to the mixture before homogenization. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Stärke Calcium- oder Ammoniumsulfamat zugesetzt ist.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that calcium or ammonium sulfamate is added to the starch.
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