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Verfahren zum Brikettieren und Schwelen feinkörniger Brennstoffe Aus
Brennstoffen, wie Braun- oder Steinkohle, Anthrazit, Koks, Halbkoks od. dg1., hat
man. schon Briketts unter Verwendung eines Bindemittelgemisches hergestellt, das
aus Sulfitablauge und anorganischen Stoffen, wie Ton, bestand. Der mit dem Bindemittel
gemischte Brennstoff wurde gepreßt und die Preßlinge einer röstenden oder darrenden
Hitzebehandlung unterworfen, um eine bessere Wetterbeständigkeit zu erzielen. Die
gleichen Stoffe wurden auch schon zusammen mit Steinkohlen- oder Braunkohlenteerpech
od. dgl. als Bindemittel zum Brikettieren, von Brennstoffen verwendet, wobei beim
Brikettieren von backenden Brennstoffen der Zusatz von Ton auch in Wegfall kommen
konnte. Der Pechzusatz hatte dabei den Zweck, die Einführung unverbrennlicher organischer
Stoffe in die Preßlinge herabzusetzen und ihre Brennfähigkeit zu verbessern. Ferner
ist bekannt, Halbkoks durch Verschwelen von Briketts aus Steinkohle mit über _16%
flüchtigen Bestandteilen zu erzeugen., die unter Verwendung von wasserlöslichen
organischen oder. anorganischen Bindemitteln, wie Sulfitablauge, Wasserglas, Leimwasser,
Melasse, Schlempe, Stärke od. dgl., hergestellt waren.
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Um an Bindemittel zu sparen, hat man auch schon den zu brikettierenden
Brennstoff und das Bindemittel getrennt erhitzt und beide erst im heißen Zustand
gemischt.
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Indessen haben die nach diesen bekannten Verfahren gewonnenen Briketts
den. Nachteil, daß sie nach dem Pressen, eine verhältnismäßig geringe Festigkeit
aufweisen, so daß beim Transport oder der sonstigen Weiterbehandlung viel Bruch
entsteht. Durch Erwärmen oder Verschwelen wird zwar ihre Festigkeit verbessert.
Doch liegt diese
Verbesserung erst am Schluß der Erhitzung oder
der Schwelung vor. Deshalb ist auch während der Hitzebehandlung selbst ein stärkerer
Zerfall der Preßlinge unvermeidlich. Nach einem anderen bekannten Verfahren wird
Kohlenstaub zwecks Brikettierung zunächst auf etwa 15o° erhitzt. Dem heißen Kohlenstaub
wird ein Bitumen, das man auf noch etwas höhere Temperatur gebracht hat, beigemischt.
Darauf setzt man. diesem heißen Gemisch heiße Kalkmilch zu und mischt so lange,
bis das Wasser der Kalkmilch zu verdampfen beginnt, um die Masse noch heiß zu Briketts
zu pressen. Auf diese Weise kann man gute und wetterbeständige Briketts erzielen.
Für die Verschwelung sind sie dagegen nicht geeignet. Läßt man nämlich die Mischung
mit der Kalkmilch nur so lange andauern, bis das Wasser zu verdampfen beginnt, so
bleibt eine gewisse Wassermenge in dem Brikett zurück. Dieser Wassergehalt ist zwar.
für die Festigkeit des Briketts günstig, da trockener Ätzkalk nicht als Bindemittel
im Brikett wirken kann. Schwelt man aber die hergestellten Briketts, so entstehen
infolge der Verdampfung des darin enthaltenen Wassers Spannungen, die einen sehr
starken Zerfall der Formlinge verursachen.
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Die Erfindung hat nun zum Ziel, die Briketts so herzustellen, daß
sie die Schwelung, ohne zu zerfallen, aushalten können. Sie sollen möglichst schnell
auf Schweltemperatur gebracht werden können, damit der Schwelofen mit großer Leistung
betrieben werden kann. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäßi die Brikettierung des
feinen Brennstoffs, die unter Verwendung eines bituminösen und eines wäßrigen Bindemittels
erfolgt, so geleitet, daß der erhitzte Brennstoff so, viel Wärme in den Mischvorgang
einbringt, daß nach Beimischung des Bitumens, insbesondere hochschmelzenden Bitumens,
dessen Erweichüngspunkt z. B: bei etwa 75 bis 8a0 oder darüber liegt, bei Temperaturen,
die ausreichend oberhalb des Erweichungspunktes des Bitumens liegen, und dem gleichzeitig
oder anschließend erfolgenden Zumischen des wäßrigen Bindemittels, z. B. Melasse,
Schlempe, Sulfitablauge, wäßrige Lösungen, und Verkneten desselben mit dem Brennstoff
die Wärme zur Verdampfung des in der Mischung enthaltenen Wassers und Trocknung
des Brennstoffs ausreicht, worauf die Abkühlung bis nahe an den Erweichungspunkt
des Bitumens erfolgt. Die auf diese Weise erhaltenen Briketts weisen schon nach
dem Pressen eine gute Festigkeit auf. Werden sie geschwelt, so behalten sie ihre
Form und liefern eine sehr hohe Ausbeute an stückigem Koks oder Halbkoks bei sehr
geringem Abrieb, der auch beim Transport der nicht geschwelten. Preßlinge sehr niedrig
ist.
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Die Temperaturen, auf die der Brennstoff erhitzt wird, liegen etwa
zwischen 150 und 250°' und unterhalb der Grenze, bei der schon eine wesentliche
Zersetzung des Bitumens eintritt. Vorteilhaft erfolgt die Erhitzung durch unmittelbare
Einwirkung heißer Gase auf die Brennstoffe, wobei diese Gase zweckmäßig sauerstoffarm
oder sauerstofffrei zur Verwendung gelangen, Zum Beispiel j werden Verbrennungsgase
mit Temperaturen von etwa 3oo bis 5oo° als Heizmitte-1 benutzt. Die Einstellung
ihrer Temperatur läßt sich beispielsweise durch Zusatz der in der Mischvorrichtung
abgekühlten Gase zu dem heißen, frisch hergestellten Verbrennungsgas bewirken. Gegebenenfalls
muß die Wärme, die der Brennstoff einbringt, auch ausreichen, um das Bitumen. zu
schmelzen und es so hoch über seinen Erweichungspunkt zu erhitzen, daß es während
der Mischung dünnflüssig vorliegt und sich äußerst fein auf die Brennstoffoberfläche
verteilen kann. Der wasserhaltige Anteil des Bindemittels wird zweckmäßig erst nach
Zusatz des Bitumens, z. B. nach beendigter Mischung von Biturnen und Brennstoff
oder auch schon kurz vorher oder gleichzeitig mit dem Bitumen zugesetzt. Durch Anwendung
eines Luft- oder Gasstromes wird nach der Beimischung des wäßrigen Anteils dafür
gesorgt, daß das eingeführte Wasser schnell verdampft und eine Kühlung der Mischung
bis in den Bereich des Erweichungspunktes des zugesetzten Bitumens eintritt.
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Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß die für das Verfahren
erforderliche Wärme mit besonders einfachen. Mitteln und in wirtschaftlicher Weise
erzeugt werden kann und daß für alle Stufen des Verfahrens einfache Vorrichtungen
verwendet werden, können, die außerdem besonders hohe Durchsatzleistungen zulassen.
Die Möglichkeit, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren feine oder feingemahlene Brennstoffe
zu verarbeiten, gestattet, einen sehr homogenen Preßling zu erzeugen, der durch
anschließlende Verkokung oder Verschwelung ein sehr festes Gefüge erhält.
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Für die Erhitzung der feinkörnigen Brennstoffe können Schacht- oder
Trommelöfen verwendet werden, wobei in beiden Fällen mit der- Erhitzung auch noch
eine Zerkleinerung des Brennstoffs verbunden sein kann. Da der Brennstoff bis auf
Temperaturen von etwa 15o bis 25o° erhitzt wird, so ist mit der Erhitzung auch eine
praktisch vollkommene Trocknung des Brennstoffs verbunden. Die Oberfläche der Brennstoffteilchen
wird demgemäß für die Mischung mit dem Bitumen besonders geeignet, so daß man mit
verhältnismäßig geringen Bitumenmengen auskommt. Demgemäß können auch besonders
hochschmelzende Bitumensorten verwendet werden. Selbst zwein diese Bitumen an sich
keine hohe Bindefähigkeit besitzen, haben die erfindungsgemäß hergestellten Preßlinge
doch gute Festigkeit, da die Wirkung des Bitumens infolge der, gewählten Mischtemperaturen
und der nachfolgenden schnellen Kühlung durch Wasserverdampfung aus der Mischung
von Brennstoff und Bindemitteln ganz wesentlich verbessert werden kann. Beispielsweise
kann man auch größtenteils vom 01 befreite Hydrierungsrückstände als Bitumenanteil
des Bindemittels verwenden, die bei etwa 1200 schmelzen und die bei bekannten Verfahren
nicht als Bindemittel verwendbar sind.
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Auch während der Beimischung des Bitumens wird zweckmäßig in sauerstofffreier
oder sauerstoffarmer Atmosphäre gearbeitet, z. B, kann man
die Gase,
die zur Erhitzung des Brennstoffs dienten, anschließend, durch die Mischeinrichtung
führen. Außer der Beseitigung der Explosionsgefahr entsteht daraus der Vorteil,
daß das Bitumen. in der Wärme nicht schädlich verändert wird. Während der Beimischung
des wasserhaltigen Bestandteils des Bindemittels ist der Ausschluß der Luft nicht
unbedingt erforderlich, weil der entstehende Wasserdampf die Mischung vor schädlichen
Einflüssen schon. ausreichend schützt. Es empfiehlt sich, hier ein. gasförmiges
Mittel mit genügend niedrigem Taupunkt zu verwenden, um die Verdunstung bzw. Verdampfung
des Wassers zu beschleunigen. Zum Beispiel können Luft oder inerte Gase über oder
durch die Mischung hindurchgeführt werden. Dadurch läßt sich nämlich das Wasser
besonders weitgehend aus der Mischung entfernen. Gleichzeitig erreicht man eine
sehr gleichmäßige Kühlung auf die, für die Brikettierung erforderliche Temperatur.
Die so behandelten Briketts sind deshalb bei der nachfolgenden Schwelung besonders
standfest.
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Die Mischung kann in an sich bekannten Vorrichtungen vorgenommen werden.
Beispielsweise kann die Mischung mit dem Bitumen in einer Drehtrommel erfolgen und
der wäßrige Anteil des Bindemittels in derselben Vorrichtung oder in einem Knetwerk
oder einer Transportschnecke zugesetzt werden.
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Es ist schon vorgeschlagen worden., hochschmelzende Bitumen als Bindemittel
bei der Erzeugung von Preßlingen aus feinkörnigen Brennstoffen zu verwenden und
dabei die für die .NTischung erforderliche Wärme mit dem vorher erhitzten Brennstoff
in das Verfahren einzubringen. Dieses Verfahren liefert bereits brauchbare Preßlinge,
ihre Güte und Brauchbarkeit wird jedoch von dem erfindungsgemäß hergestellten noch
wesentlich übertroffen. Beispiel Die zu verpressende Steinkohle wird nach einer
Aufbereitung auf o bis 3 mm Körnung in einem Schwebegastrockner auf etwa iso bis
2oo° erhitzt. Danach wird dem Brennstoff zunächst das Bitumen mit einem Erweichungspunkt
von über 75°' in einer Menge von etwa 3 % beigemischt. Nach der Durchmischung wird
ein Anteil von etwa :°/o Sulfitablauge von 3.r°' Be zugesetzt. Die ganze Mischung
wird dann bei der Mischungstemperatur geknetet, so daß. sich das einzelne Kohlenkorn
mit einem dünnen Film von Bindemitteln überzieht. Nach der Knetung wird das Gemisch
einem kühlenden Gasstrom mit niedrigem Wasserdampfpartialdruck ausgesetzt, so, daß
der wäßrige Anteil der Sulfitablauge rasch verdampft und gleichzeitig das B.rikettiergut
auf eine Temperatur von etwa So' abkühlt. Danach wird das Gemisch brikettiert. Da
das Brikett frei von wasserhaltigen Bestandteilen ist, kann es, ohne bei der Erwärmung
zu zerfallen, direkt in Spülgasöfen verschwelt werden.