DE2002364C

DE2002364C - Mittel zum Binden von Staub im Kohlenbergbau

Info

Publication number: DE2002364C
Application number: DE19702002364
Authority: DE
Inventors: Hans 5810 Witten Annen Dust Hanspeter Dr 5000 Köln Deutz Thonnes Martin 5070 Bergisch Gladbach C12d 13 10 Lewer
Original assignee: Chemische Fabrik Kalk GmbH
Current assignee: Chemische Fabrik Kalk GmbH
Filing date: 1970-01-20
Publication date: 1973-09-06

Description

Im Untertagebetrieb des Steinkohlenbergbaus ist die Bekämpfung des anfallenden Staubes, der E.xplosionen und Brände verursachen kann und die Belegschaft mit Silikoseerkrankung bedroht, eine äußerst wichtige Schutzmaßnahme.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bereits eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden, die im wesentlichen auf dem gleichen Grundgedanken beruhen. Der bei Gewinnung, Förderung und Schießarbeit entstehende bzw. aufgewirbelte und vom Wetterstrom niitgeführte Kohlen- und Steinstaub trifft auf seinem Flugweg auf eine auf den Strecken umfang aufgebrachte oder erzeugte feuchte Haftschicht, wo er — meist unter Vermittlung eines Netzmittels — in angefeuchteter Form festgehalten wird.

Da diese Haftschicht nur wirksam ist, solange sie feucht bleibt, soll sie vorteilhaft eine hygroskopische Salzlösung enthalten, welche auf Grund ihrer Hygroskopizität so viel Feuchtigkeit hält oder aus den Grubenwettern aufnimmt, daß sie im Gleichgewicht mit der Wetterfeuchtigkeit steht. Die hierzu verwendete Lösung hygroskopischer Salze, wie beispielsweise Calcium- oder Magnesiumchloridlösung, muß, um auf Firsten und Stoßen haften zu können i>nd ein hinreichendes Aufnahmevermögen für den zu Mixenden Staub zu besitzen, eingedickt werden, "js geschiebt beispielsweise durch Einrühren der Lösung in eine Paste, welche durch die Reaktion zwischen Calciumhydroxvd und Magnesiumchlorid entsteht. Andere Vorschläge gehen dahin, an Stelle der hygroskopischen Salzlösung das feste Salz, beispielsweise Calciumchlorid, /ti verwenden und die Lösung durch Feuchtigkeitsentzug aus den Grubenwettern entstehen zu lassen. Das Haften der so entstehenden Lösung an den Oberflächen des Grubenausbaus ist jedoch nur gewährleistet, wenn die entstehende Lösung in einer w landencn Schicht von bereits abgelagertem Staub ge- sichert werden kann. Dyb;i kann es bei geringen Maubablageruiigen vorteilhaft sein, dem feinteiligen hygroskopischen Salz Inertstoffe, wie Gesleinsiaub. Ton, Kesselasche, natürliches oder synthetisches Calciumsulfat oder Calciumcarbonal zuzumischen. Dadurch wird ein höheres Speichervermögen für hygroskopische Salzlösung am Grubenausbau erreicht und damit das Aufnahmevermögen für den zu bindenden Staub vergrößert.

Liiii anderes Staubbindeverfahren, das in »Gluckauf«, 87 (i951), S. 248 bis 253, näher beschrieben ist, benutzt die staubbindenden Eigenschaften einer Steinsalzschicht. Dazu wird an Stößen und Firsten zunächst eine Haftschicht aus Pudersalz, gegebenenfalls mit einem Zusatz von 5 Gewichtsprozent Ca(OH)₂, aufgebracht, die die eigentliche aktive Schicht aus grobkörnigem Rückstandssalz, ebenfalls mit einem Zusatz von 5 Gewichtsprozent Ca(OH)₂, trägt. Durch Befeuchten dieser Doppelschicht mit feinverdüstem Wasser entsteht auf der Oberfläche eine gesättigte Steinsalzlösung als dünner Film, an dem die sich ablagernden Staubteilchen festkleben. Verdunstet anschließend das Befeuchtungswasser, dann rekristallisiert das Steinsalz und lagert die Staubteilchen flugunfähig zwischen den Kristallen ein. Voraussetzung für die Wirksamkeit dieses Verfahrens ist die regelmäßig wiederholte Befeuchtung der Oberfläche der Sal/schicht. Das Verfahren unterliegt einer wesentlichen Einschränkung durch die notwendige Zusammensetzung der Faktoren Wettermenge, Weitergeschwindigkeit und Wetterfp'ichte. Bei relativen Feuchten oberhalb 76% ist das Verfahren unwirksam, weil keine Steinsalzrekristallisation mehr erfolgen kann. Bei niedrigen relativen Feuchten oder hohen Wettergeschwindigkeiten erfolgt die Rekristallisation so schnell, daß die Wiederbefeuchtung in untragbar kurzen Zeiträumen erfolgen muß. Versuche, die Wirksamkeit der Salzschicht durch Zugabe von hygroskopischen Salzen zu verbessern, wurden wieder aufgegeben, da sich ein solcher Zusatz als unvorteilhaft und wirkungslos erwiesen hat.

Alle genannten Verfahren sirid nicht ohne gewisse Nachteile anzuwenden.. Das Steinsalzverfahren erfordert durch die Notwendigkeit, die Schicht in regelmäßigen und meist sehr kurzen Zeitabständen zu befeuchten, einen erheblichen Arbeitsaufwand und kann zudem nur bei relativen Feuchten unter 76°/₀ angewendet werden. Beim Pastenverfahren müssen große, in der Paste gebundene Wassermengen transportiert und gehandhabt werden; das Verfahren erfordert auch einen erheblichen technischen Aufwand in Form von besonderen Transportbehältern, Pumpen und Rohrleitungen. Beim Calciumchloridpulver-Verfahren ist

die auf Stöße und Firste aufzubringende Menge an Calciumchloridpulver von der Staubunterlage abhängig, <!. h., auf staubfreien oder staubarmen Flächen kann sveniger Caleiumchloridpul.er zur Haftung gebracht werden als auf staubreichen Iläi_'.,cn. Ein weiterer Nachteil des feinteiligen Calciumchloridpiilvers ist seine hohe Flugfähigkeit, wodurch es bei hohen VVettergeschwindigkeiten zur Belästigung der im Wetterstrom hinter der Blasslelle arbeitenden Bergleute kommen kann.

Verbesserungen des Verfahrens bestehen darin, daß bei mangelnder Staubablageriing entweder eine künstliche Unterlage aus inertem Material geschaffen oder di_r Inertstoff gleichzeitig oder als Mischung mit dem hygroskopischen Salzpulver verblasen wird und, oder durch Zugabe von fei η verdüstern Wasser zu dem Staubbindemittel ei» Agglomerieren und Rekristallisieren der .nzelnen Salzpulverteilchen untereinander in gewissem Umfang erreicht und damit deren Flugfähigkeit herabgesetzt wird.

Es wurde nach einem pulverformigen Mittel zum Binden von Staub im Kohlenbergbau gesucht, das sich ohne Staubbelästigung verblasen läßt, gut haftet und ein großes Staubbindevermögen hat.

l-s wurde ein pulverförmiges Staubbindemittel für den Kohlenbergbau auf der Basis von Calcium- bzw. Magnesiumchlorid bzw. deren Gemischen, nichtionogenem Netzmittel und Wasser zum Binden von Staub im Kohlenbergbau gefunden. Dieses Mittel zeichne: sich dadurch aus, i'.iß es -- bezogen auf die Gesamtmenge — 0,5 his 8,0 Gewichtsprozent Wasser und Natriumchlorid im Gev chtsverhältnis von 0,2 bis 5,0 zu 1 zum Calcium- bzw. Magnesiumchlorid in inniger Mischung enthält, wobei wenigstens 60 Gewichtsprozent des Staubbindemittels eine Teilchengröße von 0,1 mm und darüber aufweisen.

Durch das Merkmal, daß wenigstens 60 Gewichtsprozent des erfindungsgemäßen Mittels Teilchengrößen von über 0,1 mm aufweisen, wird die Flugfähigkeit des erfindungsgemäßen Mittels so weit herabgesetzt, daß es beim Aufbringen auf die Oberflächen des Streckenausbaus nicht mehr von dem Wetterstrom davongetragen wird. Trotz dieser Herabsetzung der Flugfähigkeit haftet das erfmdungsgemäße Mittel sehr gut auf den Oberflächen des Streckenausbaus. Als besonders vorteilhaft hat sich in dieser Beziehung ein erfindungsgemäßes Mittel erwiesen, von dessen Gesamtmenge 30 bis 50 Gewichtsprozent Teilchengrößen von 0,1 bis 0,2 mm haben.

Für die Erzielung der vorgenannten Vorteile ist es außerdem erforderlich, daß jedes Teilchen des erfindungsgemäßen Mittels neben Calcium- bzw. Magnesiumchlorid₄ nichtionogenen Netzmitteln und — bezogen auf die Gesamtmenge des Mittels — 0.5 bis 8,0 Gewichtsprozent Wasser noch Natriumchlorid in inniger Mischung enthält, Besonders bewährt hat sich ein Mittel, das Calcium- bzw. Magnesiumchlorid und Natriumchlorid im Gewichtsverhäitnis von 1 zu 0,2 bis 5,0 enthält.

Um die erforderliche innige Vermischung der einzelnen Bestandteile in jedem Teilchen des eriindungsgemäßen Mittels zu erreichen, ist es notwendig, die Feststoffkomponenten mit Teilchengrößenverteilungen einzusetzen, welche unter der Teilchengrößenverteilung liegen, die sich für das erfmdungsgemäße Mittel als vorteilhaft erwiesen hat.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Mittels ist so zu verfahren, daß die vorhandenen feinsten Teilchen der Feststoffkomponenten zu größeren Teilchen agglomerieren. Dieses Ziel kann beispielsweise erreicht werden, wenn das Natriumchlorid in einer Mischvorrichtung mit dem Wasser zu einem knetbaren, tcigähnlichen Salzbrei \ermischt wird, worauf dieser Salzbrd mit dem feinteiligen Calcium- bzw. Magnesiumchlorid innig vermischt und auf das entstehende trockene Pulver in Waiser gelöstes oder pulverförmiges Netzmittel aufgebracht wird. Die zur Erzeugung des ίο knetbaren, teigähnlichen Salzbreis notwendige Wassermenge soll zwischen 0,5 und N.0 Gewichtsprozent der Gesamtmenge des Mittels betragen.

An Stelle eines Teiles oder der Gesamtmenge des Wassers und der feinteiligen hygroskopischen Salze können auch entsprechende Mengen an wäßriger Lösung dieser hygroskopischen Salze eingesetzt werden, wobei die Konzentration dieser hygroskopischen Salze in der wäßrigen Lösung so gewählt werden muß, daß die gewünschten Mengenverhältnisse erreicht werden; auch ist die Verwendung von festem, hygroskopischem Salz neben einer Lösung möglich. Das Endprodukt ist trocken und pulverförmig.

Zur Durchführung dieser Arbeitsweise kann jede Art Mischvorrichtung mit langsamer bis mitielschneller Tourenzahl eingesetzt werden.

Nach einer anderen Arbeitsweise ist auch die Verwendung einer Mischvorrichtung günstig, die mit einem Messerkopf ausgerüstet ist. Bei Anwendung einer derartigen Mischvorrichtung werden Nalriumchlorid. Wasser und Netzmittel mit feingemahlenem, hygroskopischem Salz zu einem trockenen Pulver vermischt. Hierzu werden in den Mischer zunächst Natriumchlorid, Wasser und Netzmittel eingespeist und anschließend nach verhältnismäßig kurzer Zeit das feinvermahlene hygroskopische Salz oder Salzgemisch. Es entsteht hierbei ein Gemisch, in welchem sich bildende Klumpen von dem Messerkopf zerrieben werden. Auch ist es möglich, wäßrige Lösungen hygroskopischer Salze an Stelle oder neben Wasser und festem, hygroskopischem Salz zu verwenden. Das Endprodukt ist ebenfalls ein trockenes, pulverförmiges Salzgemisch.

Als hygroskopische Salze werden Calciumchlorid, Magnesiumchlorid oder deren Gemische in feiner Vermahlung für die Herstellung des erfindungsgemäßen Mittels eingesetzt. Vorteilhaft werden hierfür hygroskopische Salze mit einer Korngrößenverteilung verwendet, bei der die Anteile an Teilchen mit einem Durchmesser von unter 1 mm mehr als S ) Gewichtsprozent und mit einem Durchmesser von unter 0,3 mm mehr als 60 Gewichtsprozent betragen. Die Mengenverhältnisse von hygroskopischen Salzen, wie Calciumchlorid und Magnesiumchlorid, zu Natriumchlorid sollen vorteilhaft zwischen 1 zu 0,2 und 1 zu 5 liegen. Sie richten sich nach den gewünschten Eigenschaften des Produktes, wie beispielsweise nach der Flugfähigkeit, und nach den Verhältnissen an der Anwcndimgsstelle, wie beispielsweise nach der relativen Feuchtigkeit der Wetter.

Als Natriumchlorid sind alle Kochsalz- oder Steinsalzsorten in ausreichend feiner Vermahlung geeignet. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei ein feinteiüges Steinsalz erwiesen, das mehr als 50 Gewichtsprozent einer Korngröße unter 0,1 mm und weniger als 10 Gewichtsprozent einer Korngröße über 0,2 mm enthält.

Als Netzmittel haben sich Alkylphenolpolyglykoläther bewährt. Sie werden in einer Menge von 2 bis

> ( iewichtspmzcnl. bezogen auf die fertige Mischung, zugegeben.

Durch die Misclnorgänge agglomerieren die feinsten ViLicilc de-. l'udcrsalzcs iiiul des hygi oskopischen S.tlzpuKeis. beispielsweise Calciumchlorid, /u etwas gri'ilicren Veilchen, so daIi die Korngrölicmcneilur.g id der fertigen Mischung für den wirge:.eheneu "Miweudungszweck wesentlich günstiger hegt als in den Mischungsbestandteilen, wie später noch an Hand inn SiebanaKsen gezeigt wird. Dadurch enthüll das ><-< fertige Gemisch keine leicht flugfähigen Teilchen mehr und kann somit /u leder /eil und Liberall auf den Streckenausbau und die Sireckensohle. beispielsweise mil Druckluft, aulgeirageii werden, ohne dali eine Behinderung der selbst in wenmer als 50 in Lntfer- '5 nung arbeitenden Bergleute eintritt. Auch ist das Haft-.ernii'igen der aufgebrachten Schicht wesentlich besser als das Min reinen, umermiscliltn hygroskofiibeheii Sal/pukern oder \on (iemischen solcher mit inerten Stoffen. Is kann daher in einem Arbeitsgang eine =° stärkere StaLibbindeschicln aufgel.agen werden als bei der .Anwendung der vorerwähnten itinermischtcn oder mit InerlstofTen vermischten hygroskopischen Salze.

Mit dem errmdungsgemäüen Miliel wird die Staubbindung auf zweierlei Weise erreicht, und /war sowohl durch die Feuchtigkeit, die durch die hygroskopischen Salze aus den Grubenwettern absorbiert und in der slaubbindenden Schicht festgehalten wird, als auch durch das teilweise in Lösung gehende und wieder rekristallisierende Natriumchlorid. Die relati'en [-euchlcn der Grubenwetter sind während der Gewinnung und Forderung durch beispielsweise die Kohlenstoßtiänkung und Bediisung der Fördermittel erheblich höher als während der Stillstandszeiten. Durch diese Schwankungen der relativen leuchten wird in standigem Wechsel ein Teil des Natriumchlorids in Lösung gehen und anschließend rekristallisieren. Dabei wände.: das in der Lösung des hygroskopischen Salzes gelöste Natriumchlorid durch den von der Snuibbindemilteischichl festgehaltenen Kohlenstaub und kristallisiert bei Rückgang der relativen Feuchtigkeit als Rekristallisat auf dessen Oberfläche aus. Durch diese Rekristallisate wird der Kohlenstaub wie in einem Gitterwerk eingeschlossen und festgehalten.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Herstellung des erfindungsgemäßeii Staubbindeinittels näher erläutern.

B e 1

I I

In eine Miselnorriehti. ;: werden MHi kg feinleiliges Steinsalz gegeben und dieses, während der Mischer ΙϋιιΓι. mit 25 kg Wasser besprüht. Im \ erlauf Min 5 Minuten entsteht ein knetbarer. leigähnliclK-r Sal/brei. der während weilerer IO Minuten nut HHi kg feingemahlenem Calciumchlorid mit S;) bis S5 Gewichtsprozent CaCI., innig vermischt wird. Alk der leigarngcn Masse bildet sich dabei ein trockenes, frei 'liegendes l'uKcr. auf das noch cmc Mischung aus 15 kg Wasser und 31) kg eines nichiinnogenen Net/mittels aufgedüst wird. Nach weiteren 5 Minuten Mischen* isl das Staubbindemittel fertiggestellt.

H e 1 s ρ i c I 2

li< eine Mischvorrichtung, die mit einem Messerkopf ausgerüstet ist, werden nacheinander M)O kg femteiliges Steinsalz. 40 kg Wasser, 30 kg nichiionogcnes Netzmitte! und 30Ok- C'alciumchloridpiiKer mil XO bis S5 Gewichtsprozent CaCI, eingetragen. Man erhält eine Masse, in der entstehende Klumpen von dem Messerkopf des Mischwerks zerrieben werden. Im Verlauf einer Misehzeil von 1 bis 3 Minuten entsteht daraus das gebrauchsfertige Staubbindemittel.

Korngrößenverteilung der eingesetzten Salze

Korngrötk·	CaCl-PuK er Gewichts prozent	Steinsalz Cic'vtichis- pri>7cnt
Bis 0,1 mm	65.5 18 5	56.2 35 7
0 I his O 2 mm	16,0	"8.1
Über 0.2 mm

Korngrößenverteilung des eriindungsgemäßen Mittels

	Heispiel 1	NeIz-	Beispiel 2	Netz-	I
Korngröße	Anteil	mitlcl-	Anteil	inittei-	I -1111' ( ' U
	Gewichts	gchalt	Gewichts	gehalt	I
	prozent		prozent
Bis 0,1 mm . .	28,8		33,0
0,1 bis 0,2 mm	35,7		49,7
(Jlier 0,2 mm	35,5		17,3
3,1 ⁰Z₀

Claims

Patentansprüche:

1. Pulverförmiges Staubbindemittel für den Kohlenbergbau auf der Basis von Calcium- b/w. Magnesiumchlorid b/w. deren Gemischen, nichtionogencm Netzmittel und Wasser zum Binden \i)ii Staub im Kohlenbergbau, dadurch gekennzeichnet, daß es - bezogen auf die Gesamtmenge — 0,5 bis 8,0 'Gewichtsprozent Wasser und Natriumchlorid im Gewichtsverhällnis von 0.2 bis 5,0 zu 1 zum Calcium- bzw. Magnesiumchlorid in inniger Mischung enthält, wobei wenigstens 60 Gewichtsprozent des Staubbindemittel eine Teilchengröße von 0,1 mm und darüber aufweisen.

2. Pulverförmiges Staubbindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 30 bis 50 Gewichtsprozent eine Teilchengröße von 0.1 bis 0.2 mm haben.

3. Verfahren ze Herstellung des pulverförmigen Mittels nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Natriumchlorid in einer Mischvorrichtung mit Wasser zu einem knetbaren, teigähnlichen Sal/.brei vermischt wird, worauf dieser Sal/brei mit dem feinteiligen hygroskopischen Salz innig vermischt wird und auf das entstehende trockne Pulver das in Wasser gelöste ο ier puKerförmige Netzmittel aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Natriumchlorid, Wasser und Netzmittel in einem mit einem Messerkopf ausgerüsteten Mischer mit feingemahlenem hygroskopischem Salz zu einem trockenen Pulver vermischt weiden.

5. Verfahren nach Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Natriumchlorid in Form von feinteiligem Steinsalz eingesetzt wird, dessen Korngröße zu mehr als 50 Gewichtsprozent unter 0,1 mm und zu weniger als 10 Gewichtsprozent über 0,2 mm liegt.