DE4231100A1 - Verfahren zur Abtrennung von faserförmigen und stengelförmigen Bestandteilen aus fossilen Brennstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von faserförmigen und stengel­ förmigen Bestandteilen aus fossilen Brennstoffen und findet vorzugsweise bei der Abtrennung von Xylit aus xylitreichen Rohbraunkohlen oder Rohbraunkohlefrak­ tionen mit erhöhten Xylitgehalten Anwendung. Es ist ebenfalls zur Abtrennung der stengelförmigen bzw. faserförmigen Bestandteile aus Torf geeignet.

Es ist bekannt, daß vor allem die weniger inkohlten Braunkohlen zum Teil höhere Anteile Xylit enthalten. Der Anteil der xylitischen Kohlebestandteile in der Roh­ braunkohle kann bis 12% und mehr betragen. Der Xylit ist der Bestandteil der Braunkohle, bei dem noch eine mehr oder weniger gut erhaltene Zellstruktur vor­ handen und die ursprüngliche pflanzliche Struktur zum Teil noch deutlich erkenn­ bar ist. Er repräsentiert eine Stoffgruppe von Kohlebestandteilen, die das mumifi­ zierte Holz, den zellulosereichen und zellulosearmen Xylit, den Strukturxylit und den stärker vergelten doppleritischen Xylit umfaßt.

Die Braunkohlenxylite sind stenglige bis ausgeprägt langfaserige Bestandteile. Sie besitzen eine von der Grundmasse der Braunkohle deutlich unterschiedliche chemische Struktur und zum Teil beträchtlich abweichende physikalische Eigen­ schaften. Die besonderen physikalischen Eigenschaften des Xylit, vor allem die Fasrigkeit, die hohe Festigkeit und Elastizität, bereiten z. B. in Kraftwerken und in Brikettfabriken Schwierigkeiten bei der Zerkleinerung, Siebung und Trocknung. Der Xylit verursacht z. B. Verstopfungen von Sieben und Trocknerrohren sowie in den Kühl-, Förder- und Entstaubungsanlagen. Daher werden die Siebüberlaufe in der Rohkohlenaufbereitung, in denen sich der faserige Xylit anreichert, dem Kraft­ werk zugeführt. Dort verursacht er durch seinen hohen Zerkleinerungswiderstand häufig erhöht Ausbrandverluste.

Die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Xylites sind für eine stoff­ liche Verwertung von Interesse. Xylite haben einen niedrigen Asche- und Schwefel­ gehalt, eine erhöhte Porösität, eine geringe Schüttdichte und eine hohe Lagerbe­ ständigkeit. Bei der Preßverdichtung werden intensive Bindungen durch die hohe Anzahl der verknüpfbaren Bindekräfte und vor allem in Form von sehr wirksamen formschlüssigen Verbindungen ausgelöst, die zu einer hohen Festigkeit der Form­ linge führen. Das sind Eigenschaften, die zum Beispiel eine Verwertung als Werk­ stoff und im Baustoffsektor ermöglichen. Bekanntermaßen wurden Xylitfasern und Xylitspäne bereits für die Herstellung von Faserplatten eingesetzt. Aufgrund des hohen Anteils an flüchtigen Bestandteilen entsteht aus Xylit ein hochporöser Koks, der für die Herstellung von Aktivkoks bzw. Aktivkohle genutzt werden kann. Für Aktivkoks und Aktivkohle ist ein steigender Bedarf, vor allem im Rahmen der Umweltschutztechniken, zu verzeichnen. Des weiteren bietet sich aus Xylit herge­ stellter Formkoks aufgrund seines geringen Asche- und Schwefelgehaltes für den Einsatz von Spezialbranchen der Metallurgie und in elektrothermischen Prozessen an. Die genannte erhöhte Porösität des Xylits macht diesen auch als Aufsaugmittel für flüssige oder pastöse Stoffe, die selbständig schlecht weiterverarbeitet werden können, interessant.

Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, reinen Xylit aus Braunkohlen zu ge­ winnen. Das wurde zu erreichen versucht durch Auslesen, Zerkleinern in be­ kannten Prall- und Hammermühlen und Aussiebung mit Horizontalschwingsieben sowie unter Einsatz von Bandscheidern und Windsichtern (Freiberger Forschungs­ hefte A 148, S. 62, 75, 83, Bergakademie Freiberg). Ein wesentlicher Nachteil des natürlich anfallenden Xylits ist, daß er mit der übrigen Grundmasse der Braun­ kohle zum größten Teil sehr fest und intensiv verwachsen und in dieser Form nicht gesondert verwertbar ist. Mit den genannten traditionellen Verfahren ist es nicht ge­ lungen, Xylit hoher Reinheit zu gewinnen. Die bekannten Verfahren sind sehr aufwendig und/oder zu wenig trennscharf und konnten sich daher nicht durchsetzen.

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, faserförmige und stengel­ förmige Bestandteile aus fossilen Brennstoffen, insbesondere Xylit aus xylitreichen Braunkohlen, mit hoher Ausbeute und Trennschärfe durch einfache technische Verfahrensschritte abzutrennen.

Die technische Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die fossilen Brennstoffe einer intensiven Prallbeanspruchung unterworfen und anschließend mittels Schwingsieb und Zentrifugalsieb klassiert werden, wobei die fossilen Brennstoffe erfindungs­ gemäß axial einer Flügelrotormühle, die ohne Austragssieb oder Einbauten in Form von Mahlbalken, Schlagkanten oder anderen feststehenden Zerkleinerungselemen­ ten zu betreiben ist, zugeführt werden, aus dem Zerkleinerungsprodukt der Flügel­ rotormühle die grobfasrigen bzw. stengligen Bestandteile mit einem Schwingsieb abgetrennt werden und der Siebdurchgang einem waagerechten Zentrifugalsieb, das mit einem zweigeteilten Siebkorb bestückt ist, aufgegeben wird.

Erfindungswesentlich ist, daß die Prallbeanspruchung mit einer Flügelrotormühle erfolgen muß, da mit anderen, konventionellen Mühlen, wie Hammermühlen, Schlagnasenmühlen, Messermühlen u. a. m., die für den Klassierprozeß notwendige Aufbereitung nicht zu erreichen ist. Diese Mühlen zerkleinern die faserförmigen und stengligen Bestandteile zu stark und fasern sie dabei auf. Mit der erfindungsge­ mäßen Flügelrotormühle, die ohne Austragssieb oder Einbauten in Form von z. B. Mahlbalken, Schlagkanten oder anderen feststehenden Zerkleinerungselementen zu betreiben ist, wird ein Zerschlagen, Zerschneiden, Zerreißen oder Auffasern der faserförmigen bzw. stengligen Bestandteile des fossilen Brennstoffes vermieden. Das Aufgabegut wird dominierend durch Prallbeanspruchung beim Zusammenstoß mit den Flügelplatten des Rotors und bei Aufprall des beschleunigten Gutes auf die flache Gehäusewand der Mühle zerkleinert. Dabei werden bei ausreichender Rotor­ drehzahl die nichtfasrigen bzw. nichtstengligen Brennstoffbestandteile pulverisiert, während die faserförmigen bzw. stengelförmigen Bestandteile die Beanspruchung ohne sichtbare Veränderung überstehen. Die Rotorumfangsgeschwindigkeit sollte zwischen 30 und 45 m/s, vorzugsweise zwischen 35 und 40 m/s, liegen. Durch Veränderung der Rotorumfangsgeschwindigkeit kann im Bedarfsfall die Reinheit der abgetrennten faserförmigen bzw. stengelförmigen Bestandteile und vor allem die Zerkleinerung von festeren nichtfasrigen bzw. nichtstengligen Brennstoffbe­ standteilen beeinflußt werden.

Für den intensiven Aufschluß der Verwachsungen zwischen den stengelförmigen bzw. faserförmigen Bestandteilen des fossilen Brennstoffes und der Brennstoff­ grundmasse ist es weiterhin wichtig, daß die Mühle eine möglichst intensive Luftzirkulation gewährleistet und gleichzeitig das Gehäuse eine zum großen Teil geschlossene, kantenfreie und strömungsmäßig günstige Prallfläche bildet, auf der das Gut aufschlägt, aber nicht zerschlagen bzw. zerrissen wird. Das wird dadurch erreicht, daß die Mühle mit Ausnahme der unteren Austragsöffnung ein über den Rotorumfang weitestgehend geschlossenes, bogenförmiges Gehäuse ohne Ein­ bauten hat und das Aufgabegut axial in die Mühle eingespeist wird. Durch die spezielle Gestaltung des Mühlengehäuses und die axiale Gutzufuhr wird eine kräftige Ventilatorwirkung erreicht.

Die Sieböffnungsweite des Schwingsiebes beträgt 10-40 mm, vorzugsweise 20-30 mm. Diese Sieböffnungsweite ist erforderlich, damit die Grundmasse des fossilen Brennstoffes nicht mit in die abzutrennende Fraktion der faserförmigen bzw. stengelförmigen Bestandteile des fossilen Brennstoffes gelangen kann und die stengligen bzw. grobfaserigen Stücke den Siebprozeß nicht behindern können. Das Zentrifugalsieb ermöglicht die Gewinnung eines sauberen faserförmigen bzw. stengelförmigen Produktes als Siebüberlauf bei hoher Durchsatzleistung. Wichtig für den erfolgreichen Einsatz des Zentrifugalsiebes ist, daß das Siebaufgabegut während des Klassierprozesses einer ausreichend starken mechanischen Bean­ spruchung unterworfen wird, damit noch unvollständig zerkleinerte Brennstoffgrund­ masse auf die Körnung des Siebdurchgangs gebracht, unvollständig aufgelöste Ver­ wachsungen zerstört und Haftkorn abgeschlagen sowie eine ständige und intensive Umwälzung und Auflockerung des Siebaufgabegutes erreicht wird. Die mechanische Beanspruchung im Zentrifugalsieb darf aber nicht zu hoch sein, weil sonst die Faser­ struktur unter starker Auffaserung zerstört wird. Wichtig ist weiterhin, daß das Gut während der Klassierung im Zentrifugalsieb intensiv mit Luft verwirbelt wird, damit die Abtrennung der fossilen Brennstoffgrundmasse verstärkt und das Haftkorn schnell aus dem Klassierraum in den Siebdurchgang abgetrieben wird. Die genannten prozeß­ bestimmenden Kriterien werden erreicht, wenn das Zentrifugalsieb mit einer Rotor­ umfangsgeschwindigkeit von 10 bis 40 m/s, vorzugsweise 15 bis 30 m/s, betrieben wird. Die Sieböffnungsweite des die Klassierwirkung bestimmenden vorderen Teils des Siebkorbes beträgt 2-10 mm, vorzugsweise 4-8 mm. Der hintere Teil des Siebkorbes ist mit Siebblechen mit Sieböffnungsweiten von <10 mm zu belegen oder auch ganz offen zu gestalten.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können ca. 85% des im Ausgangsgut ent­ haltenen faserförmigen bzw. stengelförmigen Materiales als reine Fraktionen abge­ trennt werden.

Die Erfindung soll im folgenden mittels zweier Beispiele näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in

Bild 1 den schematischen Aufbau der Flügelrotormühle in

Bild 2 den schematischen Aufbau des Zentrifugalsiebes in

Bild 3 ein Fließschema des Verfahrens.

Beispiel 1

Eine xylitreiche Rohbraunkohle mit einem Xylitgehalt von 27% wird einem dreistufigen Aufbereitungsprozeß unterworfen. In einer ersten Stufe wird die xylitreiche Rohbraunkohle dem Aufgabetrichter 1 der Flügelrotormühle aufgege­ ben. Die Flügelrotormühle weist radial angeordnete Schlagbleche 2 auf. Das Mühlengehäuse 3 ist flach ausgeführt, weist also keine Einbauten in Form von Mahlbalken, Schlagkanten oder andere feststehende Zerkleinerungselemente auf. Die Flügelrotormühle wird mit einer Rotorumfangsgeschwindigkeit von 35 m/s betrieben. In der 2. Verfahrensstufe (1. Klassierstufe) wird das Zer­ kleinerungsprodukt einem Schwingsieb mit 20 mm-Rundloch aufgegeben. Mit diesem Schwingsieb werden 8% stengliges bis grobfasriges und zellulose­ reiches Xylitprodukt abgetrennt. Der Siebdurchgang (92%) wird in der 3. Ver­ fahrensstufe (2. Klassierstufe) einem Zentrifugalsieb axial aufgegeben. Das Zentrifugalsieb besteht aus dem Rotor 4 mit Schaufel, dem Siebkorbteil 5 mit einer Sieböffnungsweite von 5 mm, dem Siebkorbteil 6 mit einer Sieböffnungs­ weite von 50 mm, dem Grobgutaustrag 7 mittels Schnecke 8, dem Feingutaus­ trag 9 und der Austrittsöffnung 10 in die Entstaubungsvorrichtung.

Bei einer Rotorumfangsgeschwindigkeit von 23 m/s werden 15% kurzstengliges bzw. blättchenförmiges Xylitprodukt als Siebüberlauf abgetrennt. Damit werden aus der Braunkohle 23% Xylit abgetrennt. 4% Xylit verbleiben im Siebdurch­ gang des Zentrifugalsiebes. Das Verfahrensschema ist zusammengefaßt in Fig. 3 dargestellt.

Beispiel 2

Torf mit einem Gehalt an gröberen faser- bzw. stengelförmigen Bestandteilen von 30% wird einem dreistufigen Aufbereitungsprozeß gemäß Beispiel 1 unterworfen. Die Flügelrotormühle wird mit einer Rotorumfangsgeschwindigkeit von 35 m/s betrieben. Das Zerkleinerungsprodukt wird mit einem Schwingsieb mit 20 mm-Rundloch klassiert. Damit werden 5% stengliges bzw. faseriges Torf­ produkt abgetrennt. Der Siebdurchgang (95%) wird dem Zentrifugalsieb aufge­ geben, das mit 25 m/s Rotorumfangsgeschwindigkeit betrieben wird. Die Sieb­ öffnungsweite des Siebkorbteiles 5 beträgt 4 mm. Mit dem Zentrifugalsieb werden 10% faser- bzw. stengelförmiges Xylitprodukt abgetrennt.

Verzeichnis der Bezugszeichen

 1 Aufgabetrichter der Flügelrotormühle
 2 Schlagbleche
 3 Mühlengehäuse
 4 Rotor des Zentrifugalsiebes
 5 Siebkorbteil
 6 Siebkorbteil
 7 Grobgutaustrag
 8 Schnecke
 9 Feingutaustrag
10 Austrittsöffnung

Claims (4)

1. Verfahren zur Abtrennung von faserförmigen und stengelförmigen Bestandteilen aus fossilen Brennstoffen, insbesondere von Xylit aus Braunkohlen, indem die fossilen Brennstoffe einer intensiven Prallbe­ anspruchung unterworfen und anschließend mittels Schwingsieb klassiert werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - die fossilen Brennstoffe werden axial einer Flügelrotormühle, die ohne Austragssieb oder Einbauten in Form von Mahlbalken, Schlagkanten oder anderen feststehenden Zerkleinerungselementen zu betreiben ist, zugeführt,
• - die grobfasrigen bzw. grobstengeligen Bestandteile aus dem Zerkleine­ rungsprodukt der Flügelrotormühle werden mit einem Schwingsieb ab­ getrennt,
• - der Siebdurchgang des Schwingsiebes wird einem horizontalen Zentri­ fugalsieb, das mit einem zweigeteilten Siebkorb bestückt ist, aufgegeben und in diesem intensiv verwirbelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Flügel­ rotormühle mit einer Rotorumfangsgeschwindigkeit von 30-45 m/s, vorzugsweise 35-40 m/s, betrieben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß für das Schwing­ sieb Siebbleche oder Siebgewebe mit einer Sieböffnungsweite von 10-40 mm, vorzugsweise 20-30 mm, verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Zentrifugal­ sieb mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 10-40 m/s, vorzugsweise 15-30 m/s, betrieben wird und der die Klassierwirkung bestimmende vordere Teil des Siebkorbes mit Siebblechen der Sieböffnungsweite von 2-10 mm, vorzugsweise 4-8 mm, belegt wird und der hintere Teil des Siebkorbes mit Siebblechen mit Sieböffnungsweiten von < 10 mm belegt wird oder auch ganz offen zu gestalten ist.