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Verfahren zum Aufbereiten oder Reinigen festen kohlenstoffhaltigen
Gutes Die Erfindung bezieht sich darauf, kohlenstoffhaltiges Gut unter Abscheidung
fremder Verunreinigungen, wie schieferiger, toniger o. dgl. Beimengungen, derart
aufzubereiten, daß das Gut zunächst einer niedrigen, mittleren oder Hochtemperaturdestillation
zur Abtrizibung flüchtiger Bestandteile unterworfen und dadurch der kohlehaltige
Stoff in einen porösen Zustand übergeführt wird, worauf das Gut naß geschieden wird.
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Wenn irgendwelches festes kohlenstoffhaltiges Gut, wie bituminöse
Schwarzkohle oder Braunkohle, besonders in der Form von Kleinkohle oder Grus, einer
Wärmebehandlung wie einer Destillation bei tiefer, mittlerer oder hoher Temperatur
unter gänzlicher oder teilweiser Austreibung der in dem kohlenstoffhaltigen Gut
enthaltenen flüchtigen Stoffe unterworfen wird, ergibt sich bekanntlich ein merklicher
Unterschied zwischen dem spezifischen Genickt der Verunreinigungen und dem scheinbaren
spezifischen Gewicht des kohlenstoffhaltigen Rückstandes. Dieser Unterschied beruht
auf dem Umstand, daß der kohlenstoffhaltige Rückstand, der nach Abtreibung von flüchtigen
Anteilen aus dem festen Ausgangsmaterial verbleibt, porös und schwimmfähiger geworden
ist, wobei die Zellen gewöhnlich mit Gas gefüllt sind. Die Verunreinigungen sind
andererseits von der Wärmebehandlung verhältnismäßig unbeeinflußt geblieben. Unter
scheinbarem spezifischem Gewicht wird das spezifische Gewicht des destillierten
kohlenstoffhaltigen Gutes. einschließlich der Gaszellen im Gegensatz zu dem spezifischen
Gewicht verstanden, welches das kohlenstoffhaltige Ausgangsmaterial vor der Destillation
oder Wärmebehandlung an sich gehabt hat.
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Bisher ist die nasse Scheidung des durch Destillation vorbehandelten
Gutes kalt ausgeführt worden.
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Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß die an sich bekannte
Scheidung auf einer Flüssigkeitsoberfläche derart angewendet wird, daß der Destillationsrückstand
in heißem Zustand über eine gewisse Entfernung hin über die Oberfläche einer verhältnismäßig
ruhigen Flüssigkeit, wie Wasser, bewegt wird, das im wesentlichen auf gleichbleibender
Flüssigkeitshöhe gehalten wird. Ferner wird die Oberfläche des. Wassers im wesentlichen
auf dem Siedepunkt gehalten, so daß der entwickelte Wasserdampf dazu beiträgt, dem
porösen, kohlenstoffhaltigen Gut Schwimmfähigkeit zu verleihen und außerdem zu verhindern,
daß es sich mit Wasser vollsaugt. Die Verunreinigungen sinken bald unter, während
das kohlenstoffhaltige Gut weiter schwimmt und von der Oberfläche des Wassers abgenommen
wird, vorzugsweise während es sich noch in heißem Zustande befindet. Die abgesetzten
verunreinigenden Fremdkörper, wie schieferige, tonige o. dgl. Beimengungen, werden
getrennt für sich vom Grunde des Flüssigkeitsbehälters ausgetragen.
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Auf Grund der Erfindung wird die Scheidung des kohlenstoffhaltigen
Stoffes von den Verunreinigungen sehr verbessert und erleichtert, weil der kohlenstoffhaltige
Stoff
gegenüber dem untersinkenden Verunreinigungen eine erheblich
erhöhte Schwimmfähigkeit erhält und beibehält, da er noch heiß ist, wenn er von
der Wasseroberfläche abgenommen wird. Es wird dann auf sehr einfache Weise, besonders
unter Zuhilfenahme von an sich bekannten Abtropfeinrichtungen, ein 'angemessen trockener
Zustand des ausgetragenen Gutes erreicht.
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Gewünschtenfalls kann man das Schwimmen des kohlenstoffhaltigen Gutes
dadurch unterstützen, daß unter der Oberfläche des Wassers Ströme von Luftblasen
o. dgl. frei gemacht werden, die ferner dazu dienen, den Brennstoff an der Oberfläche
des Wassers zu verteilen und aufzubrechen.
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Durch geeignete Regelung des Luftgegenstroms, wenn ein solcher verwendet
wird, unterhalb der Wasseroberfläche kann der Prozentsatz an kohlenstoffhaltigem
Material oder Mischgut aus letzterem und Verunreinigungen wirksam eingestellt und
ein gelöschter Brennstoff von vorher bestimmtem Aschengehalt erhalten werden.
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Das Wasser, auf dessen Oberfläche die Scheidung stattfindet, soll
auf einem im wesentlichen konstanten Spiegel gehalten werden. Zu diesem Zweck wird
die Speisung des Behälters oder Tanks, in welchem das Verfahren ausgeführt wird,
in solcher Weise vorgenömmen, daß alle störenden Strömungen vermieden werden. Die
Oberflächenschicht des Wassers oder der sonstigen Flüssigkeit, auf welche der heiße
Brennstoff auffällt, wird daher immer auf dem Siedepunkt gehalten. Infolgedessen
wird leicht und schnell der Wasserdampf erzeugt, der dazu beiträgt, den Brennstoffteilchen
Schwimmfähigkeit zu verleihen.
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Es ist ferner gefunden worden, daß der Wasserdampf, der bei Berührung
des heißen Brennstoffs mit dem Wasser oder der sonstigen Flüssigkeit entsteht, sich
leichter an dem poröseren kohlenstoffhaltigen Gut ansetzt als an der verhältnismäßig
glatten Oberfläche der schieferigen, tonigen oder sonstigen Verunreinigungen. Dadurch
wird die Schwimmfähigkeit des kohlenstoffhaltigen Materials noch weit mehr gegenüber
der Schwimmfähigkeit der genannten Verunreinigungen erhöht. Bevor das von der Destillation
oder sonstigen Wärmebehandlung kommende rotwarme kohlenstoffhaltige Gut auf die
Oberfläche des Wassers gelangt, kann es mit einem feinen Sprühregen von Wasser oder
abfallender Ausflußflüssigkeit bespritzt werden. Dann wird die Menge des in Form
eines Sprühregens zugeführten Wassers so geregelt, daß der Brennstoff nur bis zu
einem Punkt gekühlt wird, bei welchem die vollständige Verdampfung der Sprühflüssigkeit
gesichert ist und nichts Flüssiges innerhalb des Dampfes verbleibt, um in die Zellen
des Brennstoffs eintreten zu können.
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Die Wirkung dieser vorherigen Kühlung des Brennstoffs von einer hohen
Temperatur auf eine niedrige Temperatur, z. B. von 400" auf 15 o° C, besteht
darin, daß die Flüssigkeitsmenge sich verringert, welche in die Zellen des Materials
eingezogen wird, währendes sich über die Oberfläche der Flüssigkeit verteilt, da
die- Zellen bereits mit gekühltem Gas gefüllt sind, das sich nur wenig zusammenzieht,
wenn es mit der Flüssigkeit von im wesentlichen ioo° C in Berührung kommt.
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Wenn der schwimmende kohlenstoffhaltige Rückstand auf eine gewisse
Entfernung hin über die Oberfläche der Flüssigkeit bewegt ist (die betreffende Strecke
bestimmt sich aus der Beschaffenheit des Gutes, das sich in Behandlung befindet,
und aus dem Charakter der in dem Gut enthaltenen Verunreinigungen), wird der kohlenstoffhaltige
Rückstand von der Oberfläche der Flüssigkeit abgehoben. Dazu dient z. B. ein endloser
Förderer o. dgl., der mit durchbrochenen oder sonstwie mit Öffnungen versehenen
Blättern ausgestattet ist, die unter die Oberfläche des Wassers zu tauchen vermögen.
Man kann diesen Förderer so einrichten, daß er eine gewisse Strecke lang parallel
mit der Wasseroberfläche und dann nach aufwärts läuft, um so das Gut aus dem Behälter
auszutragen. In gewissen Fällen kann ein geneigtes Sieb o. dgl. vorgesehen und mit
dem oberen geneigten Teil des Förderers in Arbeitsbeziehung gesetzt werden. Die
Durchbrechungen oder Spalte der Schaufeln des endlosen Förderers und das geneigte
Sieb verhindern, daß überschüssiges Wasser mit dem abgelöschten Gut zusammen mitgenommen
wird. Das letztere verbleibt daher in einer angemessen trockenen Beschaffenheit.
Vorteilhaft wird das Sieb keil- oder dachförmig gestaltet. Die abgeschiedenen Verunreinigungen
können aus dem Behälter in irgendeiner zweckmäßigen Weise ausgetragen werden, z.
B. durch einen Schraubenförderer, der mit einem Becherelevator zusammenarbeitet.
Gewünschten£alls können. die Blätter des Förderers, die den schwimmenden Brennstoff
über die Wasseroberfläche führen, schöpferartige Ausbildungen erhalten. Sie werden
aber dann in einem Abstand von dem Förderer gehalten, d. h. sie können als bodenlose,
durchbrochene Eimer ausgebildet werden. Während die Schaufeln daher auch in das
Wasser eintauchen können, so wird doch, wenn sie sich nach aufwärts um ein Kettenrad
o. dgl. an dem einen Ende der Vorrichtung herumbewegen, das aufgenommene
Material
infolge des erwählten Abstandes zwischen Bechern und Förderer durch die Bodenöffnung
der Becher hindurchfallen. Bei Verwendung solcher Schöpfer ist es nicht notwendig,
ein Sieb zu benutzen.
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Die Zeichnung veranschaulicht einen schematischen Plan einer zur Ausführung
der Erfindung geeigneten Anlage.
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Fig. i ist ein Seitenaufriß, und Fig.2 und 3 sind Schnitte nach den
Linien 2-ä und 3-3 in Fig. i.
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Die Vorrichtung besitzt einen endlosen Förderer a, und dieser besteht
aus einer Reihe von Seitengliedern und Querabteilungen und läuft über einen Turas
b. Dadurch wird Rückstandsmaterial oder Brennstoff von einer nicht dargestellten
Herkunftsquelle durch den geschlossenen Durchlauf c hindurchbefördert und über eine
Rutschfläche d auf die Oberfläche e des Wassers in einen Behälter f geführt. Vor
der Rutschfläche d läuft ein Rührer g langsam um, der aus zwei Sätzen dünner Stahlstäbe
besteht, die durch eine angetriebene Welle gesteckt und daran befestigt sind. Der
Abstand zwiszhen den Stäben eines Satzes wird entsprechend der Stückgröße des zu
behandelnden Brennstoffs geändert. Die Stäbe laufen mit ihren Enden mehrere Zentimeter
unterhalb der Oberfläche e des Wassers in dem Behälter f entlang und haben die Wirkung,
daß sie die Brennstoffschicht zerteilen, die auf dieser Oberfläche schwimmt. Dadurch
wird das Absetzen des Schiefers oder der sonstigen Fremdkörper gefördert und der
Wirkungsgrad der Scheidung erheblich verbessert.
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In dem Behälter f befindet sich oberhalb der Wasseroberfläche e ein
endloser Förderer da, der durch ein Kettenrad j angetrieben und durch ein
Leitrad k so geführt -wird, daß eine Strecke des Förderers parallel zu der Wasseroberfläche
e verläuft. Dieser Förderer ist mit durchbrochenen oder sonstwie mit Öffnungen versehenen
Schaufeln m, m ausgestattet, die in einem Winkel zu der Bewegungsrichtung stehen.
Wenn sie daher über das Kettenrad j laufen und sich der Wasseroberfläche e nähern,
kommt jede Schaufel mit ihrem Rande in Berührung mit dieser Oberfläche, und es besteht
dadurch weniger Neigung, daß der schwimmende Brennstoff unter das Wasser gedrückt
-wird, als es der Fall sein würde, wenn die Flachfläche des Schaufelblattes der
Wasseroberfläche dargeboten werden würde. Das Führungsrad k ist so verlegt, daß
die Schaufeln m, m den Brennstoff eine vorher bestimmte Strecke längs der Wasseroberfläche
e führen. Die Neigung dieser Schaufeln zur Bewegungsrichtung übt eine hebende Wirkung
auf diesen Brennstoff aus und verringert daher für den Brennstoff die Neigung, sich
durch die Bewegung der Schaufeln herunterdrücken und benetzen zu lassen. - Nach
Passieren des Führungsrads k führen die Schaufeln m, m den schwimmenden Brennstoff
nach oben auf ein Sieb n aus keilförmigem Draht und über dieses hinweg aus der Vorrichtung
heraus. Die Schiefer und sonstigen Fremdkörper sinken auf den Boden des Behälters
f und werden hier durch den Schraubenförderer o gesammelt und von diesem an einen
Eimerelevator p abgegeben, durch den sie aus der Vorrichtung herausgeführt werden.
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Innerhalb des geschlossenen Durchgangs c liegt eine Reihe von Sprührohren
q, q, durch welche ein feiner Sprühregen von Wasser (oder abfallender Ausflußflüssigkeit)
bei voller Hitze auf den Brennstoff aufgebracht wird, bevor er über die Wasseroberfläche
e in den Behälter f verteilt wird. Dieser Sprühregen wird so geregelt, daß der Brennstoff
nur bis zu einem Punkte gekühlt wird, bei dem die vollständige Verdampfung des Sprühwassers
gesichert ist und kein Wasser in flüssiger Form zurückbleibt, um in die Zellen des
Brennstoffs eintreten zu können. Die Wirkung dieser vorherigen Kühlung des Brennstoffs
von einer hohen Temperatur auf eine niedrige Tpmp.eratur, z. B. von. 400 auf i 5o°
C, besteht, wie schon erwähnt, darin, daß die Wassermenge sich verringert, die bei
der Verteilung des Brennstoffs über die Wasseroberfläche e in dem Behälter
f in die Zellen des Brennstoffs eingesogen -wird, da die Zellen bereits mit
gekühltem Gas gefüllt sind, das sich nur wenig zusammenzieht, wenn es mit dem Wasser
bei im wesentlichen ioo° C in Berührung kommt. Die Schwimmfähigkeit des Brennstoffs
läßt sich ferner dadurch vermehren, daß unter der Wasseroberfläche Ströme von Luftblasen
o. dgl. frei gemacht werden. Diese dienen ferner zur Verteilung und Aufbrechung
des Brennstoffs auf der Wasseroberfläche e: Zu diesem Zweck kann eine Reihe von
durchbrochenen Rohren r, r, -wie es in Fig. i, 2 und 3 gezeigt ist, angeordnet
und mit einer nicht dargestellten Preßluftqüelle verbunden werden.
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Folgende Anordnung wird getroffen, um das Wasser in dem Behälter f
auf einem im wesentlichen gleichbleibenden Spiegel zu halten und um zu verhindern,
daß der Zustrom von Zusatzwasser irgendwelche störenden Strömungen erzeugt; denn
dadurch würde verhindert werden, daß die Wasserschicht, auf welche der heiße Brennstoff
auffällt, stets im wesentlichen auf dem Siedepunkt gehalten werden kann. Zu diesem
Zweck wird das Zusatzwasser durch ein Kugelventil t in einen Hilfsbehälter s eingeführt,
der mit dem Hauptbehälter f durch eine Öffnung u kommuniziert,
die
in gehöriger Entfernung unterhalb der Wasseroberfläche e liegt.
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Es ist zweckmäßig, den Kopf des Kanals, in welchem sich der Förderer
h bewegt, mit einem (nicht dargestellten) Abzug (Schornstein) zu verbinden, um dadurch
eine Saugung zu erzeugen, welche die großen Staubmengen durch die geschlossene Vorrichtung
hindurch abzieht; denn es ergeben sich diese Staubmengen notwendigerweise einmal
durch die vorgeschalteten Kühlbebrausungen in dem Kanal c und dann durch das Absetzen
des erhitzten Brennstoffs auf die Wasseroberfläche e in dem Behälter f. Der erstgenannte
Kanal kann mit (nicht dargestellten) Prallkörpern ausgestattet werden, um den Staub
zur Niederschlagung zu zwingen, so daß er zusarnmen mit dem Brennstoff weiterbefördert
und nachträglich wiedergewonnen werden kann.