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Bindemittel für Brennstoffbrikette und Verfahren zu seiner Herstellung
Es ist bereits bekannt, als Bindemittel für die Brikettherstellung Teerpech zu-verwenden,
Da die Wirtschaftlichkeit eines Brikettierverfahrens nicht unwesentlich von der
Menge des benötigten Peches und dessen Preis abhängt, hat man versucht, diese Menge
möglichst herabzusetzen. Im allgemeinen sinkt jedoch mit fallendem Pechgehalt die
Festigkeit der Brikette, so daß bei den bisher üblichen Brikettierverfahren der
Verminderung des Pechzusatzes praktisch eine Grenze gesetzt ist. Man hat daher versucht,
andere Bindemittel zu verwenden, ohne jedoch bisher ein dem Pech gleichwertiges
Material gefunden zu haben. So hat man z. B. vorgeschlagen, eingedickte Zellstoffsulfitablauge
zu verwenden, doch wiesen die hiermit hergestellten Brikette zwar eine gute Druck-und
Abriebfestigkeit auf, verloren aber bei Einwirkung von Nässe ihre Festigkeit dadurch,
daß das Bindemittel infolge seiner Wasserlöslichkeit mehr oder weniger stark ausgewaschen
wurde.
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Es wurde nun gefunden, daß man zur Erzielung gleicher Festigkeitseigenschaften
mit weitaus weniger Pech auskommt oder mit derselben Pechmenge größere Festigkeiten
erzielt, wenn man das Pech in Form eines wässerigen Emulsions- oder Suspensionskolloides
der zu brikettierenden Kohle zumischt. Bei der Kombination von Pech mit z. B. Sulfitablauge
addieren sich die festigkeitsgebenden Eigenschaften beider Stoffe. Darüber hinaus
verhindert das feinverteilte
Pech die Wasserlöslichlichkeit der
Sulfitablauge in der brikettierten Masse, so daß mit relativ geringem Pechbedarf
Brikette von hoher mechanischer Festigkeit und guter Wasserbeständigkeit erhalten
werden.
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Die Herstellung eines solchen Bindemittels erfolgt entweder durch
gleichzeitiges, und zwar kaltes Mischen und Vermahlen des möglichst weitgehend vorzerkleinerten
Peches mit Wasser unter Zugabe eines Stoffes mit emulgierenden Eigenschaften oder
aber durch Emulgieren des geschmolzenen Peches mit Wasser und dem Emulgator, z.
B. Sulfifablauge, also bei erhöhter Temperatur. Für die erstgenannte Verfahrensart
eignen sich besonders solche Stoffe, die außer emulgierenden noch klebende Eigenschaften
besitzen, wie Leime, Tylose, Sulfitablauge, Wasserglas usw., doch sind auch Emulgatoren
ohne ausgesprochene klebende Eigenschaften verwendbar, wie z. B. gewöhnliche Natron-
oder Kaliseifen, Fettalkoholsulfonate, Fettalkoholäthylenoxydanlagerungsprodukte,
Alkyl- oder Alkylnaphtylsulfonate, Athanolamine, technische Eiweißprodukte, gewisse
Erzeugnisse der Teerindustrie usw.
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Das Vermischen und Vermahlen des möglichst weitgehend zerkleinerten
Peches mit dem Emulgator und dem Wasser geschieht beispielsweise durch mehrstündiges
Behandeln in einer Kugelmühle oder Schwingmühle bei gewöhnlicher oder zur Erhöhung
der Sprödigkeit des Peches verminderter Temperatur. Sehr gut geeignet hierfür sind
auch ein- oder mehrstufige Ho@mogenisiermaschinen. Auch in diesen arbeitet man bei
gewöhnlicher oder verminderter Temperatur.
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Das auf diese Weise erhaltene Bindemittel wird in bekannter Weise
mit der zu brikettierenden Kohle vermischt und das Gemisch wie üblich verpreßt.
Durch (las beschriebene Verfahren werden bei gleichen Festigkeiten bis zu 30% des
Peches eingespart.
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Nach der zweiten, bei erhöhter Temperatur arbeitenden Verfahrensart
verrührt man das geschmolzene Pech mit dem Emulgator und Wasser, z. B. mit Sulfitablauge.
Dies kann auf verschiedene Art erfolgen, am einfachsten z. B. dadurch, daß man die
Mischungskomponenten mit einem hochtourigen Rührer verrührt oder das Gemisch beider
Bestandteile durch eine der bekannten Homogenisiermaschinen laufen läßt.
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Zweckmäßig vermischt man das Bindemittel noch heiß mit dem zu brikettierenden
Brennstoff und verarbeitet das Gemisch sofort zu Briketten. Man kann aber auch das
Bindemittel nach der Homogenisierung unter Rühren abkühlen und nach Bedarf weiter
verarbeiten. Die letztere Verfahrensart hat gegenüber der ersteren den Vorteil,
daß die Emulsion durch das Erstarren des Peches stabil wird und ohne Gefahr der
Entmischung aufbewahrt werden kann, daß also der Emulgierprozeß von der Brikettierung
zeitlich unabhängig ist. Demgegenüber hat die Heißverarbeitung wieder den Vorteil,
höhere Festigkeitseigenschaften bei der Brikettierung zu liefern. Die Homogenisiertemperaturen
richten sich nach der Art des Peches, insbesondere nach dessen Ernveichungspunkt;
im allgemeinen liegen sie zwischen 8o und i5o°, wobei man gegebenenfalls im geschlossenen
Gefäß arbeitet. Das Verhältnis von Pech zu Sulfitablauge wird je nach den gewünschten
Festigkeitseigenschaften der herzustellenden Brikette gewählt, meist wird es zwischen
2:1 und 1:2 schwanken.
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Ausführungsbeispiele i. Zoo Gewichtsteile Pech von o bis o,6 mm Korngröße
und 7r° Erweichungspunkt «erden mit 250 Gewichtsteilen Wasser und i Gewichtsteil
eines Fettalkoholäthylenoxydanlagerungsproduktes in einer Kugelmühle, welche etwa
zur Hälfte ihres Volumens mit Stahlkugeln von 5 bis io mm Durchmesser gefüllt ist,
gemahlen. Nach 8 Stunden Mahldauer wird das Gut als homogene breiige Masse erhalten.
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12 Gewichtsteile dieser Masse werden mit 88 Gewichtsteilen einer Magerkohle
von o bis 6 mm Körnung im Dampfknetwerk durchgeknetet und das Gemisch bei einem
Druck von 16o atü und einer Temperatur von ioo bis mo- verpreßt. Die erhaltenen
Preßlinge weisen eine Druckfestigkeit von durchschnittlich 51 kg, !qcm auf, während
Brikette mit derselben, nicht emulgierten Pechmenge Druckfestigkeiten von durchschnittlich
nur 44 kg/qcm ergeben.
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2. Zoo Gewichtsteile Pech von o,oi mm Korngröße und 71° Erweichungspunkt
werden mit ioo Gewichtsteilen einer Buchenholzsulfitablauge voll 33° Be und 8o Teilen
Wasser in einer Kugelmühle mit 5 bis io mm großen Stahlkugeln gemahlen, wobei nach
8stündiger Mahldauer eine homogene breiige Masse entstanden ist. 14 Gewichtsteile
dieser 'Masse werden mit 86 Gewichtsteilen einer Magerkohle von o bis 6 mm Körnung
im Dampfknetwerk durchgearbeitet und das Gemisch bei einem Druck von 16o atü und
einer Temperatur von ioo bis iio° verpreßt. Die erhaltenen Preßlinge weisen eine
Druckfestigkeit von durchschnittlich 53 kg/qcm auf, während Brikette mit derselben,
nicht emulgierten Pechmenge Druckfestigkeiten von durchschnittlich 42 kg/qcm ergeben.
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3. In einem mit schnellaufendem Rührer (140o Umdrehungen) ausgestatteten,
dicht verschlossenen Behälter werden gleiche Teile eines bei 71° erweichenden, vorzerkleinerten
Peches und einer Buchenholzsulfitablauge von 33° B6 auf 12o° erwärmt und bei dieser
Temperatur 15 Minuten lang gerührt. Dann läßt man, soweit möglich unter Rühren,
abkühlen und erhält beim Öffnen des Gefäßes das Pech -Sulfitablauge-Gemisch als
halbfeste homogene Masse.
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8 Gewichtsteile dieser Masse werden mit 92 Gewichtsteilen einer Magerkohle
von o bis 6 mm Körnung im Dampfknetwerk durchgeknetet und das Gemisch bei einem
Druck von 16o atü und ioo bis iiojC verpreßt. Die erhaltenen Preßlinge weisen eine
Druckfestigkeit von 44 kg/qcm auf. Wie Parallelversuche zeigten, hätte man zur Erreichung
derselben Druckfestigkeiten lediglich mit Pech als Bindemittel 5,30/0 Pech anstatt
der in der Emulsion enthaltenen Menge anwenden müssen.