Aufbereitung, Brikettierung und Verkokung der Steinkohle

72 Pages·1914·5.693 MB·German

by  Fritz Schreiber (auth.)

Aufbereitung,
Brikettierung und Verkokung
der Steinkohle
Von
Fritz Schreiber
Waldenburg in Schlesien
Mit 64 Abbild ungen
Braunschweig
Druck und Verlag von friedr. Vieweg & Sohn
1 <) 1 4
Erweiterter Sonderabdruck aus dem Ergänzungswerk zu
Muspratt's Handbuch der technischen Chemie. Band 1.
ISBN 978-3-663-03113-0 ISBN 978-3-663-04302-7 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-04302-7
Alle Rechte,
namentlich das Recht der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten.
Copyright, 1914, by Friedr. Vieweg & Sohn,
Braunschweig, Germany.
Vorwort.
Die Verkokung der Steinkohle mit gleichzeitiger Gewinnung der Nebenprodukte ist eine
der wirtschaftlich wichtigsten Fragen. Die Zerlegung der Kohle in Koks und Nebenprodukte
steigert den Wert der Erzeugnisse auf fast das Doppelte des Ausgangsmaterials. Die Verwendung
von Koks und Koksgas gestattet eine weit höhere thermische Ausnutzung der in der Kohle
vorhandenen Energiemenge als die direkte Verbrennung der Kohle auf dem Roste, und die bei der
Kokerei gewonnenen Nebenprodukte (Ammonsulfat, Teer, Benzol) sind, abgesehen von dem
bedeutenden Geldwert (in Deutschland jährlich über 100 Millionen Mark), für unsere heimische
Industrie von außerordentlicher Bedeutung: Ammonsulfat ist die Haupt-Stickstoffquelle für
unsere Landwirtschaft, Teer und Benzol sind unentbehrliche Produkte für unsere blühende
Farbenindustrie, weiter spielen Teeröle und Benzol jetzt eine große Holle als Heizstoffe und
Treibmittel für Motoren. In jüngster Zeit wird Kokereigas in großen Mengen an Stelle von Leucht
gas zur Beleuchtung ganzer Städte abgegeben, ebenso wie die Energiemengen des überschüssigen
Kokereigases neuerdings zur Herstellung von Salpetersäure Verwendung finden.
Eine technische und wissenschaftliche Abhandlung über die neueren Errungenschaften
in der Kokerei, sowie über die im Betriebe vorkommenden Untersuchungen aus der Feder des
Herrn Verfassers, eines bekannten Fachmannes auf dem Gebiete der Kokerei, dürfte daher all
gemeines Interesse erwecken, zumal gerade hierüber unsere Literatur ziemlich dürftig ist. Zur
Vervollständigung sind außerdem noch die Aufbereitung und Brikettierung der Steinkohle mit
behandelt, worüber in der Literatur auch nicht viel zu finden ist.
Die vorliegende Bearbeitung ist für das jetzt erscheinende Ergänzungswerk zu Muspratts
enzyklopädischem Handbuch der technischen Chemie verfaßt worden. Wenn sich das Verlags
haus Friedr. Vieweg & Sohn schon jetzt zu einer Sonderausgabe dieses Abschnittes hat
bereit finden lassen, so wird man dieses Entgegenkommen mit Dank anerkennen.
B e s lau , Juli 1914.
I'
Prof. Dr. B. Neumann.
A ufb erei t ung.
Während die Steinkohlenaufbereitung ursprüng Jahre 1849 in Deutschland zuerst von Fritz
lich nur eine Trennung der Stück- und Kleinkohle Wimmer für die Erzaufbereitung im Harz auf
durch Stürzen über Roste, sogenannte Stengelsiebe, genommen wurde. C. Lührig führte Ende der
bezweckte, wobei nur die Stückkohle durch Aus 1850 er Jahre in Deutschland, und zwar auf der
klauben von den unreinen Beimengungen befreit Glückhilfgruhe in Hermsdorf bei Waldenburg , die
wurde, finden wir Ende der 40er Jahre des vorigen Setzmaschine mit kon tin uierlich arh eitendem Schiefer
Jahrhunderts die ersten Einrichtungen zur Auf und Kohlenaustrag für die Steinkohle ein.
besserung der Kleinkohlen auf mechanischem Wege. Bis um diese Zeit erstreckte sich die nasse
Den Anlaß gaben die Kokereien, die bis dahin ihren Kohlenaufbereitung nur auf die Aufhesserung der
Koks vorwiegend durch Verkoken von Stückkohlen Grobkohlen, die für die Kokserzeugung in Quetsch
in Meilern gewannen, dann aber bei der größeren werken zerkleinert wurden. Es lag auf der Hand,
Nachfrage, namentlich infolge der Einführung der daß die derart hergestellten Kohlen erhebliche
Koksfeuerung für Lokomotiven, zur Verkokung Kosten verursachten, weshalb dann auch damals
von Kleinkohlen in geschlossenen Öfen übergingen. nur solche Gruben zur nassen Aufbereitung über
Bei der mechanischen Aufbesserung der Kleinkohlen gingen, die wegen stark unreiner Backkohlen für
sind die Erfahrungen der für Erze schon vorher die Koksherstellung unbedingt dazu genötigt waren.
angewandten nassen Aufbereitung durch die Setz Es war ein weiteres Verdienst Lührigs, als es
arbeit grundlegend gewesen. Einen Übergang zu ihm Anfang der 1860er Jahre gelang, die konti
den später allgemein an gewandten hydraulischen nuierliche Aufhereitung auch auf die Feinkohle aus
Setzmaschinen hildeten die in Frankreich für Kohlen zudehnen, was mit Hilfe eines Feldspatbettes, welches
zuerst benutzten kaskadenartig angelegten Schlamm das Durchsaugen der Kohlen verhiI,ldern sollte, er
gräben. reicht wurde.
Der hohe Wasserbedarf, sowie die unvollkommene Die weitere Entwickelung der Aufbereitung
Scheidung führten bald zur Anwendung der Setz kennzeichnet sich in technischer und wirtschaftlicher
maschine, die anfänglich aus einem mit vVasser Hinsicht durch Schaffung eines systematischeren
gefüllten Holzkasten bestand, in welchem ein Ganges, in dem Bestreben einer schärferen Scheidung
zweiter für die Aufbereitungskohle bestimmter durch einfachere und leistungsfähigere Apparatur
und mit Sieb boden versehener Holzkasten mittels und nicht minder in der Gewinnung von Feinkohlen
Hehelvorrichtung von Hand auf- und abwärts aus den Schlämmen.
bewegt wurde. Die Kohlenaufbereitung bezweckt die Trennung
Eine Vervollkommnung dieser Hand-oder der Kohlen in verschiedene Korngrößen und deren
Stau eh setzmaschine bildete die im Jahre 1828 von Reinigung, d. h. Scheidung von den anorganischen
Tutsnack zu Schmöllnitz in Ungarn für Erze Beimengungen, wie Schieferton , Schwefelkies und
zuerst eingeführte vertikal arbeitende Kolbensetz sonstige den Brennwert der Kohle herabmindernde
maschine, die dann im Jahre 1840 in der Kohlen Bestandteile. Der Brennwert der Kohle nimmt
aufbereitung , und zwar auf den Gruben zu Pot nicht unmittelbar proportional den anorganischen
schappel hei Dresden, die erste erfolgreiche An Bestandteilen ab, sondern sinkt infolge des durch
wendung fand. Der Betrieb gestaltete sich hei die Unreinheit der Kohle notwendig werdenden
diesen Maschinen noch intermittierend, indem nach Ofteren Schlackens und den hiermit verbundenen
einer bestimmten Zeit die an der Oberflache ah Verlusten an Brennstoff und Warme in weit höherem
geschiedenen Kohlen mit einem Handh lech abgeschöpft Maße. Die anorganischen Bestandteile werden ge
wurden. Einen nennenswerten Fortschritt erhielt wichtsanalytisch durch Veraschung der Kohle in
die nasse Kohlenaufbereitung durch die von Berard Platin- oder Porzellanschälchen als Asche hestimmt.
im Jahre 1848 in Frankreich zuerst angewandte Da die unreinen, durch die nasse Aufbereitung
Einrichtung der kontinuierlichen Setzarbeit, die im scheidharen Bestandteile vorwiegend noch brennbare
Schreiber, Aufbereitung, Verkokung und Brikettierung. 1
2 Sc hre ib er. Aufbereitung und Briketti"rung der Steinkohle,
Substanz enthalten, so bestimmt man den wirk daß die während der Drehung gegen den \Vipper
lichen Gehalt diesel' namentlich für den Setzprozeß rahmen gedrückte Hebelrolle d gegen Ende der
in Frage kommenden unreinen Korper mit Hilfe Drehung in eine ausgesparte Öffnung des Rahmens
einer Salzlösung vom spez. Gew. 1,3. Am besten schnellt und dadurch die Friktionsscheibe a auslost.
eignet sich hierfür eine wässerige 45 proz, Zink Eine gleichmäßige Verteilung der gestÜl'ztell
sulfatlösung. Zur oberflachlichen Prüfung emp Kohlen auf die Siebe wird durch eine am Ausgang
fiehlt sich als Betriebsprobe die \Vaschung in des Sturzbleches angebrachte rotierende A ufgabe
einem Holztrog unter einem 'vVasserhahn, dessen walze erreicht.
Ausfluß so reguliert wird, daß die Kohle fortgespült Die weitere Klassierung der Kohlen nach dem
wird, während die spezifisch schweren Bestandteile \Vippern geschieht heute fast allgemeill auf beweg
zurückbleiben. lichen Rosten oder Schwingsiebell. Von den Rost
Die Scheidung der wertlosen Bestandteile der konstruktionen sind der Distel-Susky- und der
sogenannten "Berge" geschieht zum 'reil schon in Karop-Rost die gebräuchlichsten. Der erste (siehe
der Grube bei der Gewinnung der Kohle, indem Fig. 2) besteht aus gußeisernen Querstäben in Bogen
die hereingebrochenen Berge durch Handarbeit dreiecksform mit ausgegossenen Rippen, die so ge
ausgelesen werden. Diese Arbeit laßt sich jedoch formt und gestellt sind, daß zwischen diesen Stäben
nur bis zu einer bestimmten Stück große und bei in jeder Bewegungslage quadratische oder recht
der mangelhaften Beleuchtung und der beschrankten eckige Öffnungen von stets gleicher Größe ent
Räumlichkeit auch nur entsprechend unvollkommen stehen, durch welche das kleinere Gut hindurchfällt.
durchführen. Immerhin ist sie von Wichtigkeit, Die Roststäbe erhalten an den Enden eingesetzte
da hierdurch unnütze Förderkosten vermieden schmiedeeiserne Zapfen, die in Buchenholz gelagert
werden. Auch eine teilweise Klassierung wird noch und durch Gallsche Ketten und Kettenräder von
in manchen Gruben vorgenommen, indem die vor gemeinsamer Welle aus angetrieben werden. Die
wiegend zur Anreicherung der eisernen Bestände Arbeitsweise des Rostes ist so, daß der eine Stab das
für die Eisen bahn dienenden größeren Kohlen Gut dem anderen zuhebt, wodurch die größeren
stücke, die sogenannte "Stückkohle ", vor Ort a us Stücke so bewegt werden, daß sämtliche auf ihnen
gelesen und für sich verladen werden. Man ver liegenden kleineren Stücke herabfallen.
meidet auf diese Weise eine mit der Manipulation Der Karoprost (s. Fig. 3) unterscheidet sich
der Aufbereitung übel' Tage zusammenhängende vom Distel-Suskyrost dadurch, daß die Querstabe
teilweise Zertrümmerung dieser besonders wert oval geformt sind und die seitliche Begrenzung der
vollen Kohle. Sieböfl'nungen an Stelle der Rippen durch fest
Für die Aufbereitung über Tage dienen besondere liegende Längsstäbe erfolgt.
Aufbereitungsanstalten, Man unterscheidet in der Die Roste, welche sich besonders zur Scheidung
Steinkohlenaufbereitung eine trockene und eine nasse von Stückkohlen eignen, besitzen bei äußerster
Aufbereitung. Die erstere wird vorwiegend in solchen Schonung des Produktes und geringem Kraftbedarf
Revieren angewendet, wo die Kohlen so aschenarm eine große Leistungsfähigkeit und benötigen keine
zutage gefördert werden, daß eine Sortierung der besondere Neigung.
einzelnen Produkte durch bloßes mechanisches Ab Das Ausklauben der Berge aus den Kohlen
sieben genügt. Bei unreinen Förderkohlen ist da über 60 bis 80 mm geschieht heute allgemein auf
gegen zur Erzielung einer marktfähi/'en Ware eine horizontal sich vorwärts bewegenden Lesebändern,
Scheidung der aschenhaltigen Bestandteile, der so die aus Gliederketten mit dazwischen liegenden
genannten "Berge" oder " Schiefer" , erforderlich, glatten Belagblechen von zweckmäßig 1000 mm
die bei Produkten unter 60 bis 80 mm auf mecha Breite bestehen und die am Ende einen beweglichen
nischem Wege mittels Wasser nach dem spezi Verladeschnabel zum Transportieren der Kohlen in
fischen Gewicht in sogenannten Setzmaschinen vor die Waggons erhalten. Die von den jugendlichen
genommen wird, während die über 60 oder 80 mm Arbeitern ausgelesenen Berge werden zweckmäßig
ab gesiebten Kohlen mit der Hand durch sogenanntes durch trichterartige, neben dem Klaubeband an
"Ausklauben " von ihren Unreinigkeiten befreit gebrachte Öffnungen entfernt, während die durch
werden. wachsenen Kohlen auf ähnliche Weise in ein Quetsch
werkgelangen, dort zerkleinert undzweckR \VaRchung
Trockene Aufbereitung. Das Entleeren der wieder aufgegeben werden.
vom Schachte kommenden Förderwagen geschieht Die Klassierung der Kohlen unter GO mm ge
allgemein mittels mechanisch angetriebener Kreisel schieht auf Schüttel- und Schwingrättern mit hinter
wipper. Die Wipper laufen auf Rollen, welche einander oder untereinander angeordneten Sieben.
durch Einrücken einer Klauenkuppelung oder durch Ein wegen seiner hohen Leistungsfähigkeit und
Friktion angetrieben werden. Die letztgenannte Schonung der Kohlen Rehr bewährtel' und ver
Konstruktion ist die bewährteste und aus Fig. 1 er breiteter Rätter ist der Doppelplanrätter System
sichtlich. Der Antrieb geschieht hier durch die "Schwidtal" (s. Fig.4). Die übereinander angeord
mittels Hebels b ein- und ausrückbare Friktions neten Siebkästen sind an den vier Enden mit Stütz
scheibe a. Die automatische Ausrückung wird hebeln verbunden, welche in der Mitte eine feste
durch das Gegengewicht c in der Weise bewirkt, kugelgelenkartige Lagerung erhalten. Der Antrieb
Aufbereitung der Steinkohle. 3
der beiden Siebkästen erfolgt seitlich durch um haltung der atmosphärischen Luft in den Arbeits
1800 versetzte Kurbeln, deren gemeinsame \Velle räumen verfolgt, geschieht die Gewinnung und Ab
mit Schwungscheibe durch ein Zahnradgetriebe be scheidung des Feinkohlenstaubes vor der Waschung
wegt wird. Die an den gleichlangen und entgegen zur Verminderung der Schlammbildung, die nament
gesetzt gerichteten Hebeln angreifenden Kräfte lich bei weichen, leicht zerreiblichen Kohlen in hohem
werden in der Mittellagerung aufgehoben, wodurch Maße auftreten und infolge der schweren Ab scheidung
eine vorzügliche Ausbalancierung aller Massen er- eine ungenügende Klärung des Waschwassers und
Fig.1.
Kl'eiselwipper mit selbsttätiger AUS1·Ückvorrichtung.
reicht und die Anbringung der Rätter in jeder ein Erschweren der Setzarbeit im Gefolge haben
Hohenlage des Gebäudes möglich ist. Der Rätter kann.
ahmt die kreiselnde Bewegung des Handsiebens nach Die Entstaubung gestaltet sich in der Weise,
und zeichnet sich durch hohe Leistung bei gleich daß die von 0 bis 12 mm klassierte Staub kohle über
zeitiger Schonung der Produkte aus. eine schiefe Ebene mit jalousieartigen Schlitzen
Während die Gewinnung des Flugstaubes rieselt, durch die mittels Winddüsen, welche ober
in erster Linie einen hygienischen Zweck, die Rein- halb der Ebene angebracht sind, der feine Staub
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4 Schreiber, Aufbereitung und Brikcttierung dur t:lteinkohlP.
je nach Stärke des Windstromes in Körnung bekannten "Beth -Filter". Die Absaugung des
von 0 bis 2 mm in eine Staubkammer geblasen Staubes geschieht mittels Rohrleitungen von dünn
wird. Hier schlägt sich das körnige Gut infolge wandigem Blech, und zwar von allen Staub
seiner Schwere nieder, während der Flugstaub entwickelungsstellen , wie Wipper und Siebrattel',
von einem Ventilator angesaugt und in eine zweite die dann entsprechende Umkleidungen aus Blech
mit Prellhaube versehene Kammer, sogenannte Zy erhalten. Die Konstruktion der Filter ist aus Fig. 1,
klone, geblasen wird, wo sich der Flugstaub auch in 2 und 3 der Fig. 6 ersichtlich.
folge der Geschwindigkeitsverminderung abscheidet,
während die Luft ihren Weg zu den Düsen fort Nasse Aufbereitung. Bei den neueren Wäschen
setzt (s. Fig.5). Der Flugstaub geht als Formstaub ist man vielfach dazu übergegangen, die Kohlen
Fig.2.
D j t 1- 'u s k y Rost.
in die Gießereien, während das körnigere Produkt, erst nach dem vVaschen in die einzelnen Sorti
soweit es der Aschengehalt zuläßt, der Waschkohle mente zu klassieren und vor dem vVaschen nur
zugesetzt oder zur Kesselfeuerung verwendet wird. eine Vorklassierung, d. h. eine Trennung der Staub
Für Entstaubungseinrichtungen mit vollkom und Grobkohlen vorzunehmen. Man erhalt hier
mener Rückgewinnung des Flugstaubes haben sich durch nur zwei Produkte von meist 2 bis 10 und
schlauchförmige Tuchfilter gut bewährt, durch die 10 bis 70mm Korngl'öße, für deren Waschung die
die staubhaltige Luft hindurchgesaugt wird und notwendige Setzsiebfläche auf zwei Aggregate von
die nach einer bestimmten Zeit selbsttätig gereinigt entsprechendel' Größe beschränkt werden kaHn.
werden. Die ältesten und verbreitetsten Filter dieser Die Vorteile der gemeinsamen 'Va~chung bestehen
Art sind die auch aus der Braunkohlenindustrie in der einfacheren Bauweise der Setzmaschinen
Aufbereitung der Steinkohle 5
sowie in dem teilweise niedrigerem Wasserverbrauch wenn die spezifischen Gewichte nach Abzug der
und der hieraus resultierenden Ersparnis an Be 'Wasserdichte im umgekehrten Verhaltnis ihrer
triebskraft. Demgegenüber stehen die Nachteile Volumina stehen, und da ferner die Hubhöhe und
der fehlenden Reserve, sowie der zweimaligen Klas die Hubgeschwindigkeit der Setzmaschine von der
sierung, deren Manipulation immer eine teilweise Korngröße des Aufgabeproduktes abhängig ist, oder
Fig.3,
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Karop -Rost,
Fig, 4.
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8ch w id talseher Doppelplanrätter, Schematische Darstellung einer Staubabsaugungs-
vorrichtung.
Zerkleinerung, namentlich bei weichen Kohlen im mit anderen Worten, das gröbere Korn eine stärkere
Gefolge hat. Auftriebskraft mit entsprechend langsamerem Hub
Da ferner die nasse Aufbereitung auf dem Ge als das feinere Korn erfordert, so kann bei der ge
setz von der Gleichfälligkeit der Körper beruht, meinsamen vVaschung eines Kohlengemenges von un
wonach Körper von verschiedenen spezifischen Ge gleicher Körnung die Setzarbeit aus vorher Gesagtem
wichten sich im Wasser das Gleichgewicht halten, ungünstig beeinflußt werden. Dies wird besonders
6 Rc hreih ~ r, Aufhpreitunl'( unc! Brikpttierung der Rteinkohlp,
dann in Erscheinung treten, wenn die Dichte der senkrecht arbeitenden Kolben oder nach Bau m
Kohlen und die der beigemengten Unreinigkeiten durch Preßluft, welche abwechselnd auf das vVasser
keinen großen Spielraum bieten, wie solches beispiels wirkt, vorgenommen.
weise bei den in vielen Kohlenrevieren häufig und Während der Austrag der Schiefer bei den
stark auftretenden schieferartigen, unter der Be Grobkornapparaten diskontinuierlich durch mit
zeichnung "Platten-und Hornkohlen " (etwa 40 Proz. Schieber verschließbarem Schlitze an der Vorder
Asche) bekannten Beimengungen, die den Aschen seite des Apparates erfolgt, werden die abgeschie
gehalt des Reinproduktes erhöhen, der Fall ist. Es denen Berge der Feillkornsetzmaschinen meist kon
wird daher je nach Art der Kohlenbeschaffenheit tinuierlich durch die Siebe ausgetragen und durch
für eine sorgfaltige und reine Scheidung der Bei eine mit Schieber verstellbare Öffnung am Boden
mengungen eine Trennung nach Korngröße bis zu einer jeden Abteilung des Kastens entfernt. Um
Fig.6.
"Both", Filtereinrichtung zur Gewinnung des Flugstaubes.
einem gewissen Grade vor der \Vaschung nicht zu ein Durchsaugen von Kohlenteilchen zu vermeiden,
umgehen sein. Dasselbe gilt auch dann, wenn eine erhält die Siebfläche eine 80 bis 100 mm starke
scharfe Trennung des Berge-, Mittel- und Rein Schicht kristallinischen schwedischen Feldspates von
produktes auf einem Apparat vorgenommen werden 2,6 bis 2,7 spez. Gew. und 20 bis 40 mm Körnung.
soll. Diese Einrichtung hat sich bei der Feinkohlen
Für die Kohlensetzarbeit ist bisher fast all aufbereitung gut bewährt, indem sie ein sicheres
gemein die durch Lührig aus der Erzaufbereitung Einstellen und genaues Arbeiten der Apparate ge
eingeführte kontinuierlich arbeitende Setzmaschine stattet, sowie ein Durchsaugell VOll Feinkohlen ver
mit vertikaler Hubbewegung maßgebend geblieben. hindert.
Die bei dieser Maschine zum Heben und Senken Bei den neueren Setzmaschinell hat man die
der Setzflussigkeit erzeugte Arbeit wird in einem Bauart der Lührigschen Feinkornsetzmaschinen
besonderen Teil der Maschine entweder durch einen auch für aie Aufbereitung der Grobkornkohlen zu-