Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nasspelletieren von Kohlenstoffstaub unter Zugabe einer wässrigen Lösung und Stärke als Bindemittel zu Pellets.

Ein derartiges Verfahren ist z. B. aus der Europäischen Patentanmeldung EP 0 097 486 A2 bekannt. Bei dem dort offenbarten Pelletierungsverfahren wird feinkörniges Kohlenstoffmate¬ rial unter Zugabe eines ersten und eines zweiten Bindemittels pelletiert. Bei dem ersten Bin¬ demittel handelt es sich um wasserlösliches oder quellfähiges, unter Wärmeeinwirkung aus¬ härtendes Material, während es sich bei dem zweiten Bindemittel um eine wässrige Emulsion von schwerem Hydrocarbon handelt. Bei dem in der Druckschrift beschriebenen Verfahren werden die beiden Bindemittel getrennt von einander in der Weise dem Pelletierungsprozess zugeführt, dass die Konzentration des ersten Bindemittels in dem Pellet von innen nach außen abnimmt und dass die Konzentration des zweiten Bindemittels in dem Pellet von außen nach innen abnimmt. Auf diese Weise stellt sich ein gegenläufiger Konzentrationsgradient der bei¬ den Bindemittel in dem Pellet ein, wodurch insbesondere eine große Härte der Pellets erzielt wird.

Nachteilig bei dem aus der genannten Europäischen Patentanmeldung bekannten Pelletie¬ rungsverfahren ist jedoch, dass es insofern relativ aufwändig ist, als dass nicht nur ein, son¬ dern zwei Bindemittel vorgesehen sind, welche unabhängig voneinander in unterschiedlicher Weise dem Pelletierungsprozess zugeführt werden müssen. Darüber hinaus müssen die Pel¬ lets erhitzt werden, damit die chemische Reaktion einsetzt. Dies ist ein zusätzlicher und kos¬ tenintensiver Verfahrensschritt.

Mit der Agglomeration von Brennstoffen befassen sich auch die Druckschriften DE 43 08 915 A1, DE 34 32 365 A1 und DE 33 21 683 A1 (Familienmitglied zu EP 0 097 486 A2).

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein be¬ kanntes Verfahren zum Nasspelletieren von Kohlenstoffstaub dahingehend weiterzubilden, dass es verfahrenstechnisch vereinfacht wird und eine thermische Nachbehandlung entfallen kann.

Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren ^" gelöst. Das dort beanspruchte Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine während des Vorgangs des Nasspelletierens zugeführte wässrige Lösung aus Wasser und Natriumhydroxid (NaOH) gebil¬ det wird.

Die durch das Wasser und das basische Additiv gebildete basische Lösung bewirkt eine Akti¬ vierung der Stärke in der Weise, dass sich eine chemische Bindung zwischen aktivierten Stär¬ kemolekülen und den Kohlenstaubpartikeln in Form sogenannter Cross-Links bildet. Darüber hinaus werden die Kohlenstaubpartikel während des Pelletierungsprozesses durch die Kapil¬ larkraft des Wassers zusammengehalten. Beide Kräfte bzw. Bindungen bewirken den Zusam¬ menhalt des Kohlenstoffstaubs in Form der Pellets. Vorteilhafterweise ist deshalb für die Her¬ stellung der Pellets keine Zufuhr von schädlichen aromatischen Verbindungen wie z. B. Pech, Erdöl oder Kohle erforderlich. Ein weiterer Vorteil des beanspruchten Verfahrens ist darin zu sehen, dass es lediglich die Zufuhr eines Bindemittels, nämlich der Stärke vorsieht. Die Zufuhr weiterer Bindemittel ist deshalb vorteilhafterweise entbehrlich, wodurch das Verfahren verein¬ facht wird.

Weil die Staubpartikel bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die bereits erwähnte Ka¬ pillarkraft des Wassers bzw. der basischen Lösung automatisch gebunden werden, ist ein Pressen zum Herstellen der Pellets nicht erforderlich. Weil das Pressen entfällt kann die an¬ sonsten für das Pressen erforderliche Energie zur Herstellung der Pellets bei dem vorliegen¬ den Verfahren eingespart werden.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Pellets weisen keine Kanten auf, wie sie ansonsten von Pellets bekannt sind, welche durch Pressen generiert werden. Das Feh¬ len der Kanten hat den Vorteil, dass die Pellets auch bei einem Abrieb nicht stauben, d.h. ins¬ besondere bei Ihrer Handhabung staubfrei bleiben; so vermindert das Fehlen der Kanten gleichzeitig potentielle Materialverluste. Neben der Staubfreiheit bieten die erfindungsgemäß hergestellten Pellets den Vorteil einer höheren Druckfestigkeit bzw. Härte im Vergleich zu auf andere Weise hergestellten Pellets. Außerdem weisen die erfindungsgemäßen Pellets eine höhere Energiedichte auf, die ebenfalls durch das beanspruchte Herstellungsverfahren be¬ dingt ist. Diese höhere Energiedichte führt vorteilhafterweise beim Verbraucher zu einer Kos¬ tenreduktion und zu einer geringeren logistischen Belastung beim Inverkehrbringen der Pel¬ lets, was sich wiederum positiv auf die Umwelt auswirkt.

Schließlich bieten die erfindungsgemäß hergestellten Pellets den Vorteil, dass sie im Wesent¬ lichen ohne eine Freisetzung von Rauch oder Gerüchen abbrennen.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet weiterhin den Vorteil, dass es für seine Durchführung unerheblich ist, aus welchen Ausgangsstoffen der Kohlenstoffstaub gewonnen wird. Vorteil¬ hafterweise kann dieser Kohlenstoffstaub aus einer Vielzahl unterschiedlicher organischer Ausgangsstoffe gewonnen werden. Diese große Vielfalt an möglichen Ausgangsstoffen bietet zum einen den Vorteil, dass ein Versorgungsengpass sowohl auf Lieferanten- als auch auf Abnehmerseite unwahrscheinlich wird. Für solche Ausgangsstoffe, die normalerweise kosten¬ aufwendig recycelt oder entsorgt werden müssten, stellt die erwähnte Umwandlung in Koh¬ lenstoffstaub und dessen erfindungsgemäße Umwandlung in Pellets eine willkommene Mög¬ lichkeit zum Recyceln dar; insbesondere für Biomasse, d.h. z. B. Abfälle aus der Land- und Forstwirtschaft, bietet das beanspruchte Verfahren eine willkommene Recyclingmöglichkeit.

Wenn Biomasse für die Gewinnung des Kohlenstaubs verwendet wird, ist es empfehlenswert, diese zunächst zu entgasen und anschließend auf eine für die Pelletierung geeignete vorbe¬ stimmte Korngröße zu zerkleinern. Insbesondere durch die Entgasung wird die Energiedichte der aus der Biomasse resultierenden Pellets vorteilhafterweise weiter erhöht.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Art und Weise sowie die Reihenfolge in welcher die verschiedenen Einsatzstoffe der Pellets, insbesondere der Kohlenstoffstaub, das Wasser, das basische Additiv und das Bindemittel während des Prozesses der Nasspelletierung zusammengeführt werden, bei dem erfindungsgemäßen Ver¬ fahren beliebig sein kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es folgt eine detaillierte Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form verschie¬ dener Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine einzige der Beschreibung beigefügte Figur.

Die Figur veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren zum Pelletieren von möglichst hochwertigem Kohlenstoffstaub.

In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird ein geeigneter Ausgangsstoff zur Gewinnung des Kohlenstoffstaubs gemäß Verfahrensschritt S2 bereitgestellt. Der Kohlenstoffstaub kann aus einer Vielzahl von Ausgangsstoffen, wie z. B. Petrolkoks, Koks, Anthrazitkohle, Braunkohle,

Holzkohle, Torf oder Biomasse gewonnen werden. Als Biomasse kommen z. B. Stroh, Bagas- se, Heu, Laub, Wurzeln, Schilf, Essensreste, Müllkoks, Sägespäne, Rinde oder Algen etc. in Frage. Zur Gewinnung von Kohlenstoff aus Biomasse ist es in Schritt S2 erforderlich, dass die Biomasse zunächst in einem Schatt-, Dreh- oder Herdofen entgast wird. Nach ihrer Entgasung hält die Biomasse eine höhere Kohlenstoffdichte bei verringerter Wasser- und Sauerstoffdich¬ te vor. Das körnige Ergebnis des Entgasungsprozesses wird nachfolgend zerkleinert und/oder gesiebt, bis ein Kohlenstoffstaub mit einer Körnung von beispielsweise weniger als 2 mm ge¬ wonnen wird.

Der gewonnene Kohlenstoffstaub wird dann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens in Schritt S3 pelletiert. Die Pelletierung erfolgt mit Hilfe einer bekannten Pelletiervorrichtung, z. B. auf einem Pelletierteller, auf einem Pelletierkegel oder in einer Pelletiertrommel. Erfin¬ dungsgemäß wird dem Kohlenstoffstaub während des Pelletiervorganges kein mineralisches Additiv oder schädlicher Steinkohlenteerpech, sondern ausschließlich Stärke als Bindemittel zugeführt, siehe Schritt S4. Als Stärke wird vorzugsweise Tapioka, ein Produkt aus Maniok, verwendet.

Neben der Stärke wird eine basische Lösung, bestehend aus Wasser Natriumhydroxyd (Na- OH) zugeführt, siehe Schritte S3, S4. Es setzt dann unmittelbar nach dem Zuführen der ge¬ nannten Einsatzstoffe, d. h. des kohlenstoffhaltigen Staubes, der Stärke und der basischen Lösung, eine chemische Reaktion ein, welche insbesondere eine Aktivierung der Stärke in der Weise bewirkt, das diese eine Bindung in Form so genannter Cross-Links zu den Staubparti¬ keln aufbaut. Darüber hinaus werden die Staubpartikel durch die Kapillarkraft des Wassers bzw. der basischen Lösung zusammengehalten. Auf Grund der beschriebenen Bindungskräfte ist ein Pressen und ein damit verbundener Energieaufwand bei dem erfindungsgemäßen Ver¬ fahren entbehrlich.

Die beschriebenen chemischen Reaktionen bzw. Bindungskräfte sind wesentlich für die Erfin¬ dung. Ihre Entstehung ist jedoch unabhängig von der Reihenfolge und der Art und Weise wie die genannten Einsatzstoffe während des Pelletierungsprozesses auf bzw. in der Pelletiervor¬ richtung zusammengeführt werden. So ist es für das Entstehen der genannten chemischen Bindungskräften und damit für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht erheblich, ob der Kohlenstoffstaub zunächst mit der Stärke gemischt wird, dann in bzw. auf der Pelletiervorrichtung gedreht und anschließend die Lösung hinzugegeben wird. Alternativ könnte der Kohlenstoffstaub zunächst mit der Stärke und dem basischen Additiv zusammen

gemischt und dann auf die Pelletiervorrichtung gegeben werden, um dann anschließend wäh¬ rend des Drehens der Pelletiervorrichtung Wasser hinzuzugeben. Als dritte Alternative wäre es auch denkbar, das der Kohlenstoffstaub auf der Pelletiervorrichtung gedreht und zeitlich parallel dazu eine Stärkesuspension und eine basische Lösung zugegeben würde. Wenn auch die Reihenfolge in welcher die einzelnen Einsatzstoffe zusammengemischt werden, unerheb¬ lich ist, so bleibt doch die Notwendigkeit gegeben, dass alle genannten Einsatzstoffe tatsäch¬ lich auch verwendet werden; anders ausgedrückt: Keiner der Einsatzstoffe ist entbehrlich.

Auf Grund der zugesetzten Stärke gehen die durch den Pelletierungsprozess erzeugten Pro¬ dukte, d.h. die Pellets, nach ihrer Pelletierung leicht auf, was ihre runde Form begünstigt. Nach der Pelletierung in Schritt S3 werden die Pellets in Verfahrensschritt S5 getrocknet, wahlweise natürlich oder maschinell, so dass sie weiter aushärten. Die getrockneten Pellets haben die Form einer schwarzen Kugel.

Nachfolgend werden drei Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße Verfahren näher beschrieben:

In einem ersten Ausführungsbeispiel werden 500 g Braunkohlekoksstaub, dessen Körnung zu 90 % unter 0,5 mm liegt, mit 15 g Tapioka gemischt und in bzw. auf einen Pelletierteller gege¬ ben. Auf den Pelletierteller mit einem Durchmesser von 40 cm und einer Winkeleinstellung von 45° wird dann bei einer Umdrehung von ca. 10 Umdrehungen pro Minute langsam eine 3- prozentige NaOH-Lösung zu der beschriebenen Mischung hinzugegossen.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel werden zu 500 g Holzkohlestaub, dessen Körnung zu 90 % kleiner ist als 0, 1 mm, 15 g Tapioka und 10 g Natriumhydroxid (NaOH) gemischt und auf einen Pelletierteller gegeben. Auf dem Pelletierteller, welcher vorzugsweise genauso ausge¬ bildet ist, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, wird bei einer Umdrehung von ca. 10 Um¬ drehungen pro Minute des Pelletiertellers, langsam Wasser hinzugegossen.

Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel werden 500 g Baumrindekohlestaub, dessen Kör¬ nung zu 90 % unter 0, 1 mm ist, auf einen Pelletierteller gegeben. Auf den Pelletierteller mit einem Durchmesser von 40 cm werden bei einer Winkeleinstellung von 45° und bei einer Umdrehung von ca. 10 Umdrehungen pro Minute langsam eine 3-prozentige NaOH-Lösung und eine 5-prozentige Tapioka-Suspension gegossen.

Für alle drei Ausführungsbeispiele gilt: Durch die Kapillarkraft zwischen den Staubpartikeln und dem Wasser werden kugelförmige Agglomerate in Form der Pellets aufgebaut. Durch die

Reaktion der Stärke mit der Natronlauge und die anschließende Trocknung werden die kugel¬ förmigen Pellets hart.