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Verfahren zur Trennung von entstaubter Kohle mittels Calciumchlorid-
oder Calciumnitratlösung und ähnlichen im Gebrauch sauer werdenden Scheideflüssigkeiten
Die Erfindung schlägt eine Verbesserung an dem Verfahren zur Trennung von entstaubter
Kohle mittels einer Calciumchlorid- oder Calciumnitratlösung oder ähnlichen Scheideflüssigkeiten
vor, das als Schweretrennverfahren oder Schwerkraftverfahren bekannt ist. Bei dieser
Arbeitsweise dient eine Flüssigkeit, deren Dichte zwischen der Dichte des zum Aufschwimmen
zu bringenden Gutes und der Dichte des zum Absinken zu bringenden Gutes liegt, dazu,
die Kohle in leichteres Gut mit geringem und in schwereres Gut mit größerem Aschegehalt
zu trennen. Das Verfahren wurde, als Schwimm- und Sinkverfahren bezeichnet, lange
Zeit hindurch als analytische Methode zur Prüfung der Zusammensetzung und der Waschfähigkeit
von Kohle benutzt, wobei man den Staub von der abzutrennenden Kohle vorher entfernte.
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Die Erfindung will dieses Schwerkraftverfahren zur Kohletrennung im
großen geeignet machen und benutzt dabei z. B. eine Calciumchlorid- oder Calciumnitratlösung
im Kreislauf, die nach der Benutzung der Kohletrennung in möglichst konzentriertem
Zustande wiedergewonnen werden soll, um deren nachträgliches Eindampfen zwecks Wiederverwendung
einzuschränken bzw. zu ersparen. Die in Betracht kommenden Scheideflüssigkeiten
neigen, nachdem sie mit Rohkohle in Berührung gewesen sind, dazu" schwach sauer
zu werden, und die saure Reaktion der Flüssigkeit bewirkt :eine Ausflockung gewisser
tonartiger Stoffe, die sich dann auf den Kohleteilen absetzen, zu Boden sinken und
seine vorteilhafte Beseitigung der Scheideflüssigkeit aus der Kohle verhindern.
Der ausgeflockte Ton bildet ferner auf der gereinigten Kohle leicht Filme, die sich
schwer abwaschen lassen und bei der Verkokung störend sind.
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Auf Grund dieser neuen Erkenntnis macht die Erfindung den Vorschlag,
die im Gebrauch sauer werdenden Scheideflüssigkeiten während aller Phasen des ganzen
Arbeitsganges, also auch einschließlich der Konzentration deutlich alkalisch zu
halten und dann aus der gereinigten Kohle durch Verdrängen mit Wasser wiederzugewinnen.
Es wurde gefunden, daß durch die deutliche alkalische Reaktion der Scheideflüssigkeiten
in sämtlichen Phasen des Arbeitsganges die schädliche Ausflockung der tonartigen
Stoffe verhindert wird, diese vielmehr ixieine vollständige oder eine kolloidale
Lösung übergehen, die das Trennverfahren und die Wiederge-# winnung der Scheideflüssigkeit
nicht störend
beeinflußt. Einerseits erfolgt keine schädliche Filmbildung
mehr auf der gereinigten Kohle, und anderseits ist es jetzt möglich,, die alkalische
Trennflüssigkeit aus den abgetrennten Produkten durch Verdrängung mit Wasser von
oben nach unten in bekannten geeigneten Türmen in solcher Konzentration wiederzugewinnen,
daß keine kostspielige nachträgliche Eindämpfungsarbeit vorgenommen zu werden braucht.
Durch diese Vervollkommnung -erreicht die Erfindung, daß die bisherige bloße analytische
Untersuchungsmethode des Schwimm- und Sinkverfahrens sich nunmehr als Schwerkraftverfahren
für Kohle zur Trennung im Großbetriebe mit wirtschaftlichem Erfolge benutzen läßt.
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Bei dem sog. Schaumschwirnmverfahren ist es bekannt, der Badflüssigkeit
Alkalien zuzusetzen. Diese Maßnahme entbehrt aber jeder Verwandtschaft mit dem Gegenstande
der Erfindung, und zwar einmal deshalb,, weil das Schaumschwimmverfahren und das
Schwerkraftverfahren hinsichtlich ihrer Wirkungsweise schroff gegensätzlich sind,
und ferner der Allkalizusatz beim Schaumschwimmverfahren ganz andere Zwecke verfolgt,
als sie von der Erfindung angestrebt werden.
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Beim Schaumschwimmverfahren ist eine vorhergehende Feinzerkleinerung
des zu trennenden Gutes unumgänglich, und für die Behandlung muß aus dem Gute eine
Trübe oder Schlämme mit Wasser hergestellt werden. Will man Kohle mit dem Schaumschwimmverfahren
behandeln, so ist die höchste zulässige Korngröße etwa z1/2 mm. Rohkohle für diese
Arbeitsweise so fein zu zermahlen, würde aber eine untragbare Verteuerung darstellen
und ein Produkt liefern, das für die weitaus meisten Fälle unbrauchbar ist. Tatsächlich
verwendet man daher das Schaumschwimmverfahren auch lediglich für den Kohlenschlamm,
der bei der Koblennaßwäsche als unerwünschtes Nebenprodukt auftritt.
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Demgegenüber kommt beim Schwerkraftverfahren eine wesentliche Zerkleinerung
überhaupt nicht in Betracht. Der feine Staub wird entfernt, und dann wird das Gut
ohne Rücksicht auf die Korngröße der Trennungsbehandlung unterworfen. Besondere
Bedingungen bestehen wegen der Korngröße nicht; man kann ohne Vorsortierung trennen.
Aus dem Gut wird auch - keine Trübe oder Schlämme hergestellt, sondern es kann trokken
in das Flüssigkeitsbad eingebracht werden.
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In Bezug auf die Trennwirkung stehen sich die beiden Arbeitsweisen
diametral gegenüber. Die Schaumschwimmtrennung erfolgt unabhängig vom spezifischen
Gewicht ' der Gutteile. Die sog. Flotation beruht auf Unterschieden in den Oberflächeneigenschaften
der Gutteile. Man wendet ein Flotationsmittel an, um wahlweise gewisse Teile einzuhüllen
oder zu benetzen und andere Teile nicht. Die zum Absinken zu bringenden Teile werden
weniger benetzt. Meistens schwimmen die schwereren Teile auf, und jedenfalls erfolgt
das Aufschimmen der Schwerkraft entgegen.
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In grundsätzlicher Abweichung hiervon benutzt das Schwerkraftverfahren
nur die Dichte oder das spezifische Gewicht bzw. die Unterschiede in der Dichte.
Die Scheideflüssigkeit hat eine mittlere Dichte, die zum Aufschwirn.-men zu bringenden
Teile haben leine geringere und die zum Absinken zu bringenden Teile eine größere
Dichte als die Scheideflüssigkeit. Die Schwerkrafttrennung ist von den Oberflächeneigenschaften
der Gutteile unabhängig. Daher braucht man auch kein Flotationsmittel, vielmehr
ist der Benetzungsgrad aller Gutteile beim Schwerkraftverfahren derselbe.
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Auch hinsichtlich des Waschens des getrennten Gutes zeigen sich sehr
-wesentliche Unterschiede. Beim Schaumschwimmverfahren beruhen die Schwierigkeiten
in der Durchführung des Waschens auf dem feinen Zerkleinerungszustande der Gutteile.
Eine derartige Hemmung besteht beim Schwerkraftverfahren niemals, denn das Gutkorn
ist immer bedeutend größer, und zwar vorzugsweise so groß wie nur möglich. Die Schwierigkeiten
des Waschens erwachsen hier vielmehr aus der Hydrolyse von Eisensalzen und aus'
der Ausflockung gelatinöser (toniger) Massen. Die Erfindung hat das Verdienst, diese
Hemmung und ihre im Sauerwerden der Scheideflüssigkeit bestehende Ursache aufgedeckt
sowie zur Beseitigung des Mangels vorgeschlagen zu haben, daß die Scheideflüssigkeit
während aller Phasen des Trennverfahrens deutlich alkalisch gehalten wird.
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Beim Schaumschwimmverfahren benutzt man die etwa zugesetzten Alkalien
ausschließlich zur Unterstützung des Trennvorgangs. In der Hauptsache dienen sie
als sog. Drükker, d. h. zum Beschweren der zum Absinken zu bringenden Teile, also
:etwa der Gangart oder eines bestimmten Erzes seines Erzgemisches. Ferner hat man
sie zur Enthärtung des Wassers vorgeschlagen oder auch dazu, um gewisse Flotationsmittel
(Xylidin), ölig zu erhalten, und schließlich in manchen Fällen (Wasserglas), um
die tonigen Bestandteile zu peptisieren. Alle diese Wirkungen liegen weitab vom
Ziele der Erfindung, und das Peptisieren des Tones ist geradezu das Gegenteil dessen,
was die Erfindung anstrebt.
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Durch die Peptisierung des Tones mit Hilfe von Wasserglas werden,
die Erzteilchen freigelegt, um sie besser benetzbar durch das öl zu machen, welches
das ausschlaggebende
Flotationsmittel bildet. In unmittelbarem Gegensatz
hierzu will die Erfindung die tonigen Bestandteile nicht peptisieren. In Gegenwart
eines so starken Elektrolyten, wie ges eine gesättigte Calciumehloridlösung ist,
würde übrigens auch das P:eptisieren nicht möglich sein. Bei Wasser allein könnte
das Alkali den Ton peptisieren und gegebenenfalls zum Ausflocken bringen. Gerade
das Ausflocken will aber die Erfindung vermeiden, weil dabei die Wiedergewinnung
der Scheideflüssigkeit durch Verdrängen. mittels Wassers in der von der Erfindung
angestrebten überlegenen Weise nicht möglich ist. Beim neuen Verfahren hat dasAlkalikeinerlei
Einfluß auf den Trennvorgang selbst, sondern seine Wirkung besteht in der Verhinderung
der Säureentwicklung 'und damit der Ausflockung von Eisenhydroxyd und Ton.
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Beim $chaumschwimmverfahren entsteht die Aufgabe, aus dem abgetrennten
Gut unter Vermeidung von Verdünnung -eine wäßrige, zwecks @efneuter Verwendung zu
konzentrierende Lösung auszuwaschen, überhaupt nicht. Die Flüssigkeit macht keinen
Kreislauf durch, und der Zusatz von Allkali kann nirgends außer für den Trennvorgang
Nutzen haben. Demgegenüber ist es bei der Schwenetrennung geradezu die Hauptaufgabe,
diese im Kreislauf immer wieder benutzte Scheideflüssigkeit aus dem Trenngut mit
möglichst geringer Verdünnung wiederzugewinnen, Die teilweise Konzentration,. die
für die Wiederverwendung notwendig ist, soll auf ihr Geringstmaß heruntergedrückt
werden, und dabei gilt es insbesondere, das Sauerwerden zu verhindern. Diesem Zwecke
dient der Vorschlag der Erfindung, die Scheideflüssigkeit in sämtlichen Verfahrensphasen
deutlich alkalisch zu halten. Dann wird die Ausflockung der tonigen Teile vermieden,
und die gewünschte Wiedergewinnung der Flüssigkeit durch Verdrängen mit Wasser gelingt
in überlegener Weise.
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Bei der praktischen Ausübung des neuen Verfahrens kann man im übrigen
in bekannter Weise vorgehen. Das Trenngut wird dem Bade ununterbrochen zugeführt;
die Sinkteile werden ununterbrochen am Boden und die Schwimmteile ununterbrochen
an der Badoberseite abgezogen. Zweckmäßig führt man das Trenngut unterhalb des Flüssigkeitsspiegels
ein und rührt die Flüssigkeit an der Eintrittsstelle. Im allgemeinen soll das Gut
nicht mehr als i bis 2 % Staub. enthalten. Bei guter Vorentstaubung kann man aus
geeigneter Rohkohle Produkte erzielen, die nur 2 % oder noch weniger Asche enthalten,
also ungewöhnlich rein sind. Behandelt man bituminöse Kohle, so ist .es möglich,
den verkokenden Anteil von dem nicht verkokenden. oder schwach verkokenden Anteil
zu trennen. Zur Ausübung des neuen Verfahrens lassen sich Vorrichtungen bekannter
Art benutzen. Ein Beispiel ist in der Zeichnung dargestellt.
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Ein Trenngefäß r enthält eine Calciumchloridlösung passender Dichte.
Sie kann z. B. ein spezifisches Gewicht von i,35 haben, wenn bituminöse Kohle in
Anteile mit hohem und Anteile mit niedrigem Aschegehalt zu trennen ist. Die Lösung
fließt aus einem Behälter 2 durch ein R0117 3 mit Regelungs-, ventil q. in das Scheidegefäß
i. Das Trenngut wird aus einem über dem Gefäß i befindlichen Trichter 5 durch ein
Fallrohr 6 etwa in die Mitte des Gefäßes i geleitet, und zwar unter Vorschub durch
eine Förderschnecke 9 auf ,einer Welle 7, die mittels eines Getriebes 8 gedreht
wird und an ihrem Unterende Rührarme io trägt, um das Bad an der Eintrittsstelle
des Gutes in Bewegung zu halten.
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In der Oberschicht i i des Bades sammeln sich die Kohleteile geringen
Aschegehalts, während im trichterförmigen Unterende 12 des Gefäßes i die Kohle hohen
Aschegehalts bei 13 zusammengefaßt wird. Dias Trenngefäß i ist oben von einer
Rinne i q. mit schrägem Boden 15 umgeben, und ein umlaufender Abstreicher
16 trägt das leichte Gut aus. Er wird beispielsweise mittels eines Schneckengetriebes
i 6a, 16b gedreht. Die vom Abstreicher in dis Rinne i q. übergeführte
Reinkohle fällt mit dem daran haftenden Calciumchlorid auf den schrägen Boden 15
und gleitet in ,einen Turm 17.
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Der Turm 17 ist unten bei 17' trichterförmig gestaltet und
läßt sich durch .einen Schieber 18 absperren, über dem sich ein abnehmbarer Rost
befindet, der die Kohlesäule stützt. Zwecks Wiedergewinnung des Calciumchlorids
wird durch ein Röhr 2o (mit Ventil 2 i) Wasser von oben in den Turm 17 geleitet.
Ein Ablaufrohr 22 am Turmfuß steht durch eine Abzweigung 23 mit Ventil 2 5 mit ,einem
Behälter 24 in Verbindung und ist hinter dem Abzweig 23 durch ein Ventil 26 absperrbar.
Beim öffnen des Ventils 21 wird auch das Ventil25 geöffnet, während das Ventil26
geschlossen bleibt. Die Wasserzufuhr am-oberen Turmende erfolgt sorgfältig und gleichmäßig,
so daß eine geschlossene Wassersäule entsteht, die das Calciumchlorid bei ihrer
Bewegung von oben nach unten vor sich her drängt. Die verdrängte Calciumchloridlösung
wird im Behälter 24 gesammelt.
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Das Verdrängungswasser und die Scheideflüssigkeit bleiben dabei verhältnismäßig
scharf voneinander getrennt, und es findet nur in sehr geringem Maße eine Mischung
des Wassers mit der schwereren Lösung in der Grenzschicht statt, in der sich eine
etwas dünnere Lösung bildet. Wenn diese unten im Turm 17 angekommen ist, schließt
man das
Ventil 2 5 und öffnet das Ventil a6, so daß die weniger
konzentrierte Flüssigkeit in !einen Behälter 28 eintritt. Erscheint endlich
das Wasch- oder Verdrängungswasser im Fuße des Turmes, so schließt man auch das
Ventil 26 und öffnet das Ventil 29 im Rohr 30, um das Waschwasser abzulassen.
Nach Beendigung des Auswaschens öffnet man den Schieber 18 und -entfernst den Rost
19, um die Kohle aus dem Turm abzuziehen.
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Die Kohle hohen Aschegehalts wird aus dem trichterförmigen Unterende
des Trenngefäßes i mittels eines Becherwerkes 31 in .einen zweiten Turm
3 2 gehoben, der dem Turm 17 entspricht. Ein Schieber 33 und ein Rost
34 dienen hier zur Entnahme der gewaschenen Kohle, und das Waschwasser wird z. B.
von unten her durch ein Rohr 35 mit Ventil 36 zugeführt. Bei kontinuierlichem Betriebe
werden mehrere Türme 17 und 32 vorgesehen, die man wechselweise in Benutzung
nimmt.
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Die dauernde alkalische Reaktion der Calciumchloridlösung kann im
Sinne der Erfindung dadurch herbeigeführt. werden, daß man die erforderliche Menge
beispielsweise von Kalk (etwa 4, 5 g je i oo kg Kohle) der Lösung entweder in der
nicht dargestellten Konzentrationsvorrichtung oder. aber in dem Vorratsbehälter
z zusetzt. Die Lösung kann von Zeit zu Zeit filtriert werden, um feine Schwebestoffe
daraus zu entfernen. Hierzu ist beispielsweise am Behälter i ein Rohr 54 mit einem
Hahn 55 vorgesehen, um die Flüssigkeit einem Filter zuleiten zu können.
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Die Dichte der Scheideflüssigkeit wird nach Maßgabe des Behandlungsgutes
und des gewünschten Reinheitsgrades gewählt. Bei wallisischem Anthrazit wird in.
einem Bade mit einem spezifischen Gewicht von 44 eine Reinkohle mit nicht mehr als
z % Asche gewonnen. Zum Waschen der Trennprodukte kann man zunächst eine schwache
Lösung etwa mit abnehmender Stärke anwenden, die man dann durch Wasser !entfernt.
Die konzentrierte Calciumchloridlösung, die schwächere Lösung und das Wasser werden
dabei durch getrennte Ausläufe abgezogen.
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Statt einer Calciumchloridlösung kann man auch eine andere Scheideflüssigkeit
benutzen, beispielsweise eine solche aus Calciumxvtrat. Es bietet den Vorteil, Lösungen
von größerer Dichte zu liefern, mittels deren z. B. die schweren Anteile einer vorhergegangenen
Trennung einer weiteren Behandlung unterzogen werden können. In gleicher Weise kann
gewünschtenfalls der leichte Anteileiner vorhergegangenen Trennung mittels einer
Lösung von geringerem spezifischem Gewicht weiterbehandelt werden.