{"id":36025,"date":"2023-02-16T07:32:52","date_gmt":"2023-02-16T07:32:52","guid":{"rendered":"https:\/\/mineralmilling.com\/kohlewaesche-und-zinkchlorid-eine-entscheidende-kombination\/"},"modified":"2024-09-18T14:02:54","modified_gmt":"2024-09-18T12:02:54","slug":"kohlewaesche-und-zinkchlorid-eine-entscheidende-kombination","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mineralmilling.com\/de\/kohlewaesche-und-zinkchlorid-eine-entscheidende-kombination\/","title":{"rendered":"Kohlew\u00e4sche und Zinkchlorid: eine entscheidende Kombination"},"content":{"rendered":"\n

\n\t\tKohlew\u00e4sche und Zinkchlorid: eine entscheidende Kombination\n\t<\/h2>\n\t

Kohle, wie sie abgebaut wird, ist kein geeignetes Material f\u00fcr die moderne Verbrennung, unter anderem wegen ihrer gro\u00dfen Menge an Schwefelverbindungen. Bei der Verbrennung setzen diese giftige Gase frei. Das Waschen von Kohle reduziert die Menge dieser Gase, die beim Verbrennen freigesetzt werden, indem es hilft, sie aus der Kohle zu entfernen. Die Zugabe von Zinkchlorid zu einem Kohleaufbereitungsprozess kann zur Herstellung von Aktivkohleprodukten f\u00fchren.<\/em><\/p>\n

\n\t\tEine Einf\u00fchrung in die Kohlew\u00e4sche\n\t<\/h2>\n\tKohlew\u00e4sche – auch bekannt als Kohleaufbereitung – ist ein Prozess, bei dem abgebaute Kohle mit Wasser behandelt wird, um Schwefel und andere Verunreinigungen zu entfernen, bevor sie als Brennstoff verbrannt wird. Das Waschen von Kohle ist Teil der Kohlevorbereitung, die andere Schritte wie Zerkleinern und Sortieren umfasst. Verunreinigungen k\u00f6nnen neben den Schwefelverbindungen auch Boden und andere Gesteine umfassen. Nach dem Waschen hat die
\n Kohle<\/a>
\n<\/u> einen insgesamt geringeren Aschegehalt, was bedeutet, dass sie leichter zu transportieren ist und ein hochwertigerer Brennstoff ist(1). Der Aschegehalt kann von ca. 40 – 45% auf bis zu 30% reduziert werden. Im Rahmen des Prozesses muss Kohle entw\u00e4ssert werden, was je nach Kohleart \u00fcblicherweise durch Zentrifugieren, Schlammsieb oder konventionelle Filtration erreicht wird.\n

Kraftstoffe mit hohem Schwefelgehalt sind schlechte Umweltleistungen – sie setzen Schwefeloxide in die Atmosph\u00e4re frei, was zu Luftverschmutzung und saurem Regen f\u00fchrt.<\/p>\n

Ein Problem beim Waschen von Kohle ist die Menge an Wasser, die es verwendet. Werte von ca. 45 Kubikmetern pro Tonne Kohle sind an der Tagesordnung. Das hei\u00dft, es braucht 45 Tonnen Wasser, um eine Tonne Kohle zu waschen. Kohlew\u00e4sche bezieht sich auf das gesamte Spektrum der Kohleveredelungsprozesse.<\/p>\n\t\t\t\t\"Carbon\"\n

\n\t\tWaschbarkeit\n\t<\/h2>\n\t

Waschbarkeit bezieht sich auf die Pr\u00fcfung einer bestimmten Substanz, um ideale Bedingungen zur Entfernung von Verunreinigungen zu bestimmen, die auf der Grundlage der Dichte berechnet wird. Aktuelle Standardmethoden zur Berechnung dieser Methode umfassen im Falle von Kohle das Tropfen einer Probe in eine Fl\u00fcssigkeit bekannter Dichte und die Messung, wie lange es dauert, bis sie sinkt. Diese werden als „Float and Sink“-Tests bezeichnet. Kohle hat eine Dichte von etwa 1.300 kg m-3, w\u00e4hrend Mineralstoffe (d.h. vorhandene Verunreinigungen, „Asche“) oft Dichten von mehr als 2.000 kg m-3<\/sup> aufweisen (2).<\/sup> Es kann daher gefolgert werden, dass eine Kohleprobe h\u00f6herer Dichte einen h\u00f6heren Ascheanteil aufweist – weil Asche dichter ist als Kohle(3). Der Standard f\u00fcr die bekannten Dichtefl\u00fcssigkeiten ist tendenziell organischer Natur – Perchlorethylen, Bromoform und Tetrabromethan. Der Nachteil dieser ist, dass sie alle giftig und im Vergleich zu Wasser fl\u00fcchtig sind. Konzentrierte oder ges\u00e4ttigte L\u00f6sungen von Zinkchlorid in Wasser werden zu beliebten Alternativen zu organischen L\u00f6sungsmitteln f\u00fcr Waschbarkeitstests(4). Der Unterschied im Feuchtigkeitsgehalt ist bekannt und ber\u00fccksichtigt, wobei Oberfl\u00e4cheneffekte wie die L\u00f6slichkeit auf der Seite der Kohle minimal sind(5). Zinkchloridl\u00f6sungen werden in der Regel f\u00fcr Schwimmer- und Sinktests im Bereich von 1.200 bis 1.800 kg m-3<\/sup> verwendet(6).<\/p>\n\t\t\t\t\"Sauberes\n

\n\t\tStarke Medientrennung\n\t<\/h2>\n\t

Basierend auf den Prinzipien, die in der Waschbarkeitspr\u00fcfung festgelegt wurden, ist die schwere Medientrennung eine Methode, mit der bestimmte Verbindungen aus einer Mischung entfernt werden. Es beruht darauf, dass das spezifische Gewicht eines Materials h\u00f6her oder niedriger ist als das der Fl\u00fcssigkeit, in die es gelegt wurde. Die Modulation dieses Prinzips kann dazu f\u00fchren, dass eine Probe zu einer Fl\u00fcssigkeit gegeben wird, wobei Material mit hoher Dichte sinkt und Material mit niedriger Dichte schwimmt(7). Eine einfache Erweiterung des Verfahrens zur Bestimmung der Waschbarkeit ist das Verfahren zur Trennung schwerer Medien in der Kohlenw\u00e4sche. Das wichtigste schwefelhaltige Mineral in der Kohle ist Pyrit, das bei schwerer Medientrennung absinkt.<\/p>\n

H\u00e4ufig wird eine Kombination aus ges\u00e4ttigter Zinkchloridl\u00f6sung mit einem anderen L\u00f6sungsmittel verwendet, um eine bestimmte Dichte und damit ein spezifisches Trennverhalten zu gew\u00e4hrleisten. Ein solches Beispiel ist die Abtrennung von hochbitumin\u00f6ser Kohle aus einem Bergwerk in der T\u00fcrkei, wo eine Isopropylalkohol-, Tetrachlorkohlenstoff- und Zinkchloridl\u00f6sung mit einem spezifischen Gewicht von 1.400 kg m-3<\/sup> verwendet wurde(8). Die Kohle – obwohl von relativ schlechter Qualit\u00e4t – schwamm und wurde vollst\u00e4ndig von der Asche und anderen Mineralien getrennt, die sanken.<\/p>\n

Unter Verwendung einer Reihe von Zinkchloridl\u00f6sungen mit Dichten von 1.100 bis 1.750 kg m-3<\/sup> wurden die Auswirkungen des Schaumflotationsprozesses auf die Braunkohlew\u00e4sche untersucht. Das Aufsch\u00e4umverfahren ist eine Weiterentwicklung des herk\u00f6mmlichen Schwermedientrennverfahrens, bei dem Kerosin verwendet wird, um die Sammlung des gew\u00fcnschten organischen Materials – das schwimmt – zu verbessern. Es wurde berichtet, dass mehr als 90 % der Schwefelverbindungen aus der Braunkohle entfernt wurden, wenn auch mit geringer Wirkung aufgrund der Zinkchloriddichte in L\u00f6sung(9). Es schien keine gro\u00dfe Rolle zu spielen, wie viel ZnCl2<\/sub> in dieser Studie vorhanden war.<\/p>\n

Entscheidend ist, dass diese beiden Beispiele das Verbesserungspotenzial von Kohlen geringerer Qualit\u00e4t wie Braunkohle zeigen. Dies ist wichtig, da \u00fcber 50 % der weltweit verbleibenden Kohlevorkommen Beispiele f\u00fcr Kohle geringerer Qualit\u00e4t sind(10).<\/p>\n\t\t\t\t\"Kohlenstaub\"\n

\n\t\tZinkchlorid und Kohlenstoff: Reaktivit\u00e4t\n\t<\/h2>\n\t

Um nicht mit Eigenschaften und Verwendungen \u00fcbertroffen zu werden, die ausschlie\u00dflich auf physikalisch-chemischen Trenntechniken basieren, reagieren Kohle und Zinkchlorid miteinander. Die spezifische Dehydrierung von Kohle bei Exposition gegen\u00fcber Zinkchlorid macht etwa 12 % des in der Kohle selbst enthaltenen Wasserstoffs aus(11). Dies ist besonders interessant, da eine solche Dehydrierung bei Temperaturen unterhalb<\/em> derjenigen auftreten kann, bei denen normalerweise eine Pyrolyse stattfinden w\u00fcrde(12). Dieses reaktive Verhalten f\u00fchrt zum Teil zur Herstellung von Aktivkohleverbindungen aus Kohle. Es ist zu beachten, dass bei der Pyrolyse von Kohlen mit \u00fcberdurchschnittlichem Schwefelgehalt Zinksulfid gebildet werden kann, was die Entschwefelung wirksam reduziert(13).<\/p>\n

\n\t\tHerstellung von Aktivkohleverbindungen\n\t<\/h2>\n\t
\n Aktivkohle<\/a>
\n<\/u> (auch Aktivkohle genannt) ist eine Form von Kohlenstoff, die so verarbeitet wurde, dass sie viele kleine, kleinvolumige Poren aufweist. Das Vorhandensein solcher Poren erzeugt eine massive Oberfl\u00e4che – die dann f\u00fcr chemische Reaktionen oder Adsorptionsprozesse zur Verf\u00fcgung steht. Es wird \u00fcblicherweise aus Holzkohle gewonnen, aber es gibt Methoden zur Herstellung aus weniger hochwertigen Kohlenstoffquellen wie bitumin\u00f6ser Kohle unter Verwendung von Verbindungen wie Zinkoxid.\n

Zinkchlorid ist der Schl\u00fcssel zur Aktivierung von Kohle, wo es sich nach der Karbonisierung (relativ niedrige Temperaturerw\u00e4rmung) haupts\u00e4chlich als Entw\u00e4sserungsmittel verh\u00e4lt. Die Porenvolumenentwicklung wird mit einer gr\u00f6\u00dferen Zinkchloridaktivierung erh\u00f6ht, was zu einem aktiveren Endprodukt f\u00fchrt(14). Das Verfahren besteht darin, gemahlene oder bitumin\u00f6se Kohle mit einer konzentrierten L\u00f6sung von Zinkchlorid zu mischen, bevor die resultierende Aufschl\u00e4mmung 14 Stunden lang bei 110 \u00b0C trocknen l\u00e4sst – wobei diese Methode besonders beliebt ist, da sie eine gleichm\u00e4\u00dfige Dehydratisierung bietet(15). Der erzeugte Kohlenstoff hatte durchweg eine gut entwickelte und – entscheidend – gleichm\u00e4\u00dfige Porosit\u00e4t. Der Schwefelgehalt wurde deutlich reduziert – wobei die Zinkchloridl\u00f6sung f\u00fcr einen Wascheffekt sorgte.<\/p>\n

Bei Aktivkohle f\u00fchrt eine Vergr\u00f6\u00dferung der Partikelgr\u00f6\u00dfe des Kohlevorl\u00e4ufers zu einer Verringerung der Porosit\u00e4t des resultierenden Kohlenstoffmaterials(16), selbst wenn es unter unglaublich zwingenden Temperaturen hergestellt wird. Es ist daher zwingend erforderlich, dass vorher ausreichend gewaschen wird.<\/p>\n

Bei der Herstellung von Aktivkohlen aus Humins\u00e4uren auf Kohlebasis (d. h. aus B\u00f6den) hat sich gezeigt, dass ein Verh\u00e4ltnis von 2:1 Zinkchlorid zu Humins\u00e4ure am wirksamsten f\u00fcr die Herstellung von Aktivkohlen ist, die mit Sauerstoff angereichert sind(17), bei einer Temperatur von 500 \u00b0C, zur Verwendung als Elektroden. Die Zinkchloridbehandlung der Kohle erwies sich als entscheidend f\u00fcr die Sicherstellung der erforderlichen Porosit\u00e4t. Die Verwendung von Aktivkohleverbindungen, die mit Zinkchlorid hergestellt werden, deutet auf die Entfernung von elementarem Quecksilber aus Rauchgasen hin, wobei der Kohlenstoff mit hoher Oberfl\u00e4che 91,4 % des Quecksilbers aus dem Gasstrom entfernte – wobei Zinkchlorid f\u00fcr die Gew\u00e4hrleistung einer wirksamen Adsorption verantwortlich ist(18).<\/p>\n\t\t\t\t\"F\u00f6rderband\n\t\t\t\t\"Haupttrommel\n

\n\t\tNach dem Waschen von Kohle\n\t<\/h2>\n\t

Wie bereits erw\u00e4hnt, verbraucht die Kohlew\u00e4sche Unmengen an Wasser – und der Prozess stellt nicht sicher, dass kein „gutes“ Kohlematerial ins Abwasser gelangt. Kohlewaschabwasser kann, wie viele andere industrielle Abfallstr\u00f6me, eine M\u00f6glichkeit bieten, die Gesamtanlageneffizienz durch einen Behandlungsprozess zu steigern. Der gr\u00f6\u00dfte Teil der suspendierten oder gel\u00f6sten Zusammensetzung des Abwassers ist Flugasche. Es wurden Gerinnungsmittel auf Basis von Flugasche und ungiftigen Calciumsalzen(19) entwickelt, die in der Lage sind, mehr als 99% der suspendierten Feststoffe und Restmetallionen aus Kohlewaschabw\u00e4ssern zu entfernen. Aus Kohle gewonnene Flugasche kann zur Verbesserung anaerober Fermenterprozesse verwendet werden(20). Durch die Behandlung von Abwasser kann es in konventionelle Abwasserkan\u00e4le eingeleitet werden.<\/p>\n

\n\t\tBeratung von Manganoxid\n\t<\/h2>\n\t
    \n
  • Kohlew\u00e4sche ist der Gesamtprozess der Behandlung von Kohle, um Verunreinigungen zu entfernen und einen Mehrwert zu schaffen<\/li>\n
  • Schwefel, oft als Pyrit, ist die wichtigste zu entfernende Verunreinigung, da die Verbrennung zu starker Luftverschmutzung f\u00fchrt<\/li>\n
  • Zinkchloridl\u00f6sungen werden f\u00fcr Waschbarkeitstests verwendet, um zu bestimmen, wie Kohlematerialien am besten voneinander getrennt werden k\u00f6nnen, und ersetzen toxische und \/ oder organische L\u00f6sungsmittel<\/li>\n
  • Die schwere Medientrennung ist die vorherrschende Methode zur Trennung von Kohlengehalten unter Abh\u00e4ngigkeit von der Dichte. Zinkchloridl\u00f6sung wird als Medium verwendet<\/li>\n
  • Zinkchlorid und Kohlenstoff sind unter bestimmten Bedingungen reaktiv und ZnCl2<\/sub> wird in gro\u00dfem Umfang bei der Herstellung von Aktivkohle verwendet, auch aus minderwertigen Kohlen wie Braunkohle.<\/li>\n<\/ul>\n\t\t\t\t\"Carbon\"\n\t

    Verweise<\/strong><\/p>\n

    1 A. Bahrami et al.<\/em>, Int. J. Coal Sci. Tech.<\/em>, 2018<\/strong>, 5, 374<\/p>\n

    2 K. P. Gavin, Int. J. Kohlenvorbereitung. Nutzung<\/em>, 2006, 4, 209<\/strong><\/p>\n

    3 G. H. Luttrell et al<\/em>., Optimum Cut Points for Heavy Medium Separations<\/em>, in: R. Q. Honaker und W. R. Forrest, Hrsg., Advances in Gravity Concentration<\/em>, SME, Colorado, 2003<\/p>\n

    4 B. van Emden et al.<\/em>, ACARP Repor<\/em>t, 1999<\/strong>, C7047<\/p>\n

    5 J. A. Luppens und A. P. Hoeft, J. Coal Quality<\/em>, 1991<\/strong>, 10, 133<\/p>\n6 S. Pradhan und S. Mohanta, IOPSci Notes<\/em>, 2020, 1, 24403<\/strong>
    \n7 E. Karami et al.<\/em>, Trennung Sci. Tech.<\/em>, 2020<\/strong>, 55, 386\n

    8 Z. Akta\u015b et al.<\/em>, Kraftstoffprozess. Tech.<\/em>, 1998<\/strong>, 55, 235<\/p>\n

    9 K. Ceylan und M. Z. K\u00fc\u00e7\u00fck, Energ. Konservieren. Management<\/em>, 2004<\/strong>, 45, 1407<\/p>\n

    10 W. Xia et al<\/em>., Powder Tech.<\/em>, 2015, 277, 206<\/strong><\/p>\n

    11 B. Xing et al.<\/em>, Curr. Nanosci.<\/em>, 2015<\/strong>, 11, 439<\/p>\n

    12 G. Ghosh et al.<\/em>, Energy Fuels<\/em>, 1988<\/strong>, 2, 224<\/p>\n

    13 A. Linares-Solano et al.<\/em>, Energy Fuels<\/em>, 1996, 10, 1108<\/strong>.<\/p>\n

    14 J. M. Palacios et al.<\/em>, Fuel<\/em>, 1991<\/strong>, 70, 727<\/p>\n

    15 A. Ahmadpour und D. D. Do, Carbon<\/em>, 1996<\/strong>, 34, 471<\/p>\n

    16 M. M. Dubinin et al.<\/em>, Carbon<\/em>, 1989<\/strong>, 27, 457<\/p>\n

    17 H. Teng und T.-S. Yeh Ind. Eng. Chem. Res.<\/em>, 1998<\/strong>, 37, 58<\/p>\n

    18 C.-G. Yuan et al.<\/em>, Kraftstoff<\/em>, 2019, 239<\/strong> 830<\/p>\n

    19 L. Yan et al<\/em>., J. Hazardous Mater.<\/em>, 2012, 203, 221<\/strong><\/p>\n

    20 C. Huili\u00f1ir et al.<\/em>, J. Environ. Chem. Eng.<\/em>, 2021<\/strong>, 9, 106422<\/p>\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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