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Verfahren zur Erhöhung des Aschenschmelzpunktes bei Steinkohlenbriketts
Bekanntlich wird für die Herstellung von Steinkohlenbriketts Feinkohle verwendet.
Die Asche dieser Feinkohle besteht vornehmlich aus Kieselsäure (Si O. ), Tonerde
(A1203),
Eisenoxyd (Fee 03 ), Kali (Ca O ), Magnesia (Mg0), ' Schwefelsäureanhydrid
(S03) und Alkalien (Na, O + K2 O) . Ferner enthält sie meistens noch geringe Mengen
Phosphorsäure (P205) und Manganoxyd (Mn304). Je nach dem mengenmäßigen Anteil dieser
Verbindungen in der Asche sowie der Art der Komplexverbindungen dieser Stoffe untereinander
ist das feuerungstechnische Verhalten der Kohlenasche sehr verschieden. Es gibt
Aschen, welche sehr leicht zur Fließschlackenbildung neigen und dadurch Zerstörungen
des Roststabmaterials sowie Betriebsschwierigkeiten verursachen (sowohl im Hausbrandofen
als. auch in Industriefeuerungen), und auch solche, welche selbst bei sehr hohen
Temperaturen sandartig bleiben. Die Zusammensetzung der Asche äußert sich in der
Höhe ihres Schmelzpunktes. Im allgemeinen schwanken die Aschenschmelzpunkte zwischen
iooo und i4oo°CinreduzierenderAtmosphäre (Co2, Co). Feinkohle mit Aschenschmelzpunkten
in Höhe von i25o° C und darüber bei reduzierender Atmosphäre verursacht in der Regel
keine Fließschlackenbildung, wohl aber oft solche mit niedrigerem Aschenschmelzpunkt,
zumal in stark belasteten Betrieben.
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Es ist daher von Wichtigkeit, zu niedrige Aschenschmelzpunkte so weit
zu erhöhen - auf 125o bis i¢oo° C ; daß keine Schlakkenschwierigkeiten mehr auftreten
können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Feinkohle
mit Ton vermischt, und zwar genügt es nicht, irgendeinen Ton beliebiger Zusammensetzung
zu verwenden, sondern es muß ein Ton von ganz bestimmten Eigenschaften: hohem Tonerdegehalt,
geringem Eisengehalt und demgemäß hohem Schmelzpunkt, zur Verwendung kommen. Infolgedessen
sind die bekannten Verfahren, bei denen man auf die Eigenschaft des Tones, als Bindemittel
zu dienen, den Hauptwert gelegt und sich daher mit Ton geringer Qualität begnügt
hat, nicht zu gebrauchen. Versuche haben gezeigt, daß Zusätze von Ton geringer Qualität
wohl die Bindefähigkeit ergeben, den Aschenschmelzpunkt dagegen nicht oder nur ungenügend
erhöhen.
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Bei einem bekannten Verfahren zur Brikettherstellung wird die Verwendung
von gewöhnlichem Ton gegebenenfalls unter gleichzeitiger Benutzung eines weiteren
Bindemittels, wie Asphalt, empfohlen. Auch hierbei handelt es sich nicht um die
planmäßige, zielbewußte Auswahl eines bestimmten Tones, nämlich eines solchen mit
einem hohen Tonerdegehalt und einem niedrigen Eisenoxydgehalt. Der bisher allgemein
bei der Brikettierung von Steinkohle benutzte Ton ist verhältnismäßig tonerdearm
und eisenoxydreich. Auch die Zugabe eines Tones anderer Zusammensetzung, der an
sich einen höheren Schmelzpunkt als die Asche hat, führt nicht zum Ziel, sondern
bleibt ohne günstigen Einfluß auf die Schmelzeigenschaften der Brennstoffasche.
Durch zahlreiche Versuchsreihen wurde festgestellt, daß z. B. eisenoxydreicher Ton
nicht schmelzpunkterhöhend wirkt, sondern sogar den Schmelzpunkt herabdrücken kann.
Dieses
Ergebnis ist offenbar auf die Bildung von Eisensilicaten
zurückzuführen, die ,einen verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt haben. An sich
lag der Gedanke nahe, Quarz mit einem Schmelzpunkt von etwa 170o° als Mittel zur
Erhöhung des Aschenschmelzpunktes heranzuziehen. Aber auch Quarz ist hierfür ungeeignet,
da er infolge Bildung von Eisensilicaten den Schmelzpunkt der Asche herabsetzt.
Eine wissenschaftliche Erklärung für diese Vorgänge läßt sich bisher nicht geben,
da die Wirkung der verschiedenen Zuschlagsstoffe hinsichtlich der Beeinflussung
des Schlackenschmelzpunktes noch recht ungeklärt ist. Auch aus dem Verhältnis der
basischen zu den sauren Bestandteilen der Schlacke bzw. der Zuschlagsstoffe läßt
sich eine allgemein gültige Formel, etwa nach Art des hydraulischen Moduls für die
Zusammensetzung von Pordandzement, nicht aufstellen. So ist es auch erklärlich,
daß üz der Literatur die verschiedensten sich widersprechenden. Ansichten über die
Wirkung der Zuschlagsstoffe vertreten werden. Keines der bisher bekanntgewordenen
Verfahren i"st aber durch exakte experimentelle Untersuchungen erhärtet worden,
wie es bei der vorliegenden Erfindung geschehen ist.
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Vorteilhaft wählt man für das Verfahren gemäß der Erfindung- fein
gemahlenen Ton, damit eine innige Mischung von Ton und Feinkohle hergestellt werden
kann.
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Der hochwertige feuerfeste. Ton wird er-Endungs,gemäß in Höhe von
2 bis q, % dem Brikettiergut zugesetzt. Hierbei, findet zwar eine geringfügige Anreicherung
des Aschengehaltes statt; jedoch sind die Vorteile, welche .durch Erhöhung des Aschenschmelzpunktes
erzielt werden, so groß, daß der etwas erhöhte Aschengehalt im Vergleich hierzu
gegenstandslos wird. -An einigen Beispielen soll die Wirkung des Tones -erwiesen
werden.
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Vorausgeschickt sei noch folgendes; Der- Tön erhält folgende Zusammensetzung:
Wasser -etwa ......... . ..... 1o 0/", 'trockener Ton etwa.........
go 0/", und zwar in der Zusammensetzung .Tonerde ......... . . = 3o0/", Kieselsäure
........... , - 68 0/", Eisenoxyd . . . ........... 2 0/".
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Schmelzpunkt bei Segezkegel_ 3o/32. Beispiel i Magerfeinkohle mit
5,60/0 Asche Aschenschmelzpunkt in red. Atm. 115o° C
| 96 Teile Kohle --_ o,96 # 5,6 - 5,q.0/" Asche, |
| 4 - Ton obiger Zusammensetzung |
| = 4 - 0,9 = 3,6 "; 0 Asche, |
| ioo Teile Mischkohle - 9,o 0/" Asche. |
Das fertige Brikett -enthält etwa 7 0/" Pech und i 0/" Wasser. Mithin Aschengehalt
im Brikett o,92 # 9 = 8,28 Aschenschmelzpunkt @in red. Atm. 1340°.C.
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Beispiel II Eßfeinkohle mit 6,5-',", Asche Aschenschmelzpunkt in red.
Atm. ii7o' C
| 97 Teile Kohle = o,97 - 6,5 = 6,3 % Asche, |
| 3 - Ton obiger Zusammensetzung |
| 3 * 0,9 = 2,7 0/" Asche, |
| roo Teile Mischkohle = 9,o 0/" Asche. ` |
Das fertige Brikett enthält etwa 7 0/" Pech und 1 0/" Wasser. Mithin Aschengehalt
im Brikett 0,92 # g = 8,28 0/". Aschenschmelzpunkt in red. Atm. über 140o° C.
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Beispiel III Fettfeinkohie mit 50/" Asche Aschenschmelzpunkt in red.
Atm. 1130' C
| 96 Teile Kohle = o,96 # 5 = 4,8 0/" Asche, |
| 4 - Ton obiger Zusammensetzung |
| = 4 - 0,9 = 3,6 "/0 Asche, |
| ioo Teile Mischkohle - 8,4 0/" Asche. |
Das fertige Brikett enthält 7 0/" Pech und 10/" Wasser. Mithin Aschengehalt im Brikett
o,92--8,4 - 7,72 0/". Aschenschmelzpunkt in red. Atm. 1395° C.