Holzkohle, Koks und Ruß

InhaltsverzeichnisInhaltsverzeichnis       • Holzkohle• Holzkohle

– Definition– Herstellung

• Herkömmlich• Industriell• Industriell

– Verwendung• Koks

– Was ist Koks– Geschichte– Geschichte– Gewinnung von Koks– Verkokung– Verwendung

• Ruß• Ruß– Definition– Eigenschaften– Ökologische Aspekte– Verwendung– Verwendung– Herstellung

• Früher• Heute

HolzkohleHolzkohle

• Definition– Holzkohle ist ein fester Brennstoff – Es entsteht unter Luft‐abschluss oder ohne Sauerstoff‐zufuhr bei 275 °C 

(Pyrolyse). – Die Temperatur steigt dabei von selbst auf 350 bis 400 °C an.p g– Als Rückstand erhält man neben gasförmigen Zersetzungsprodukten und 

etwa 35 % Holzkohle.Holzkohle schlägt beim späteren Verbrennen keine Flammen und brennt– Holzkohle schlägt beim späteren Verbrennen keine Flammen und brennt mit einer höheren Temperatur als Holz.

HerstellungHerstellung• 1 Holz wird zu einem Meiler• 1. Holz wird zu einem Meiler

aufgestapelt• 2. Wird mit Erde oder

Grasnarben fast luftdichtGrasnarben fast luftdichtabgeschlossen

• 3. Der Meiler wird mit Glut vonder Mitte aus entzündetder Mitte aus entzündet

• 4. Während des exothermenVerkokungsprozesses werdendie Luftlöcher nach und nachwieder verschlossen um einAbbrennen zu vermeiden

• 5. Nach 4‐5 Tagen wird der Meilerauseinander geworfen, mitWasser gelöscht und dieHolzkohle gesammelt

HerstellungHerstellungd k dProdukte der 

Holzkohleherstellung:

30‐40% Holzessig

25‐30% Kohle25 30% Kohle

10‐15% Holzteer

10‐15% Holzgas

Holzkohle: Eigenschaften &Verwendung

hl h d• 1. Hauptsächlich wird Holzkohleals Grillkohle verwendet

• Zusammensetzungvon Holzkohle:– Kohlenstoff ca 83%als Grillkohle  verwendet.

• 2. Holzkohle wird in derHalbleitertechnik                                                    

Kohlenstoff ca. 83%– Wasserstoff 3%– Sauerstoff 6%

eingesetzt.• 3. Bei Stahlhärtung

4 F i H l k hl b

– Stickstoff 1%– Wasser 6%

A h 1%• 4. Feiner Holzkohlestaub wird zu Kohlebriketts  verarbeitet

– Asche 1%

verarbeitet

Was ist Koks?Was ist Koks?

GeschichteGeschichte

• 1713: Entwicklung in England (Abraham Darby)y)

• 1796: erste Verkokung in Deutschland, im oberschlesischen Gleiwitzoberschlesischen Gleiwitz

• 1849: erste mal im Ruhrgebiet

Gewinnung von KoksGewinnung von KoksG i F k hl d h P l• Gewinnung aus Fettkohle durch Pyrolyse

• nicht jede Kohle ist geeignet K k k hl W h lt 8 12 %• Kokskohle:   Wassergehalt 8‐12 %, 

Schwefel < 1 % Fl B t dt il 25 %Fl. Bestandteile 25 %

• Luftabschluss• oft werden Destillationsöfen eingesetzt• oft werden Destillationsöfen eingesetzt• Produkte der Pyrolyse: 

– Pyrolysegase– Pyrolysegase– Pyrolysekoks– Kondensierbare Bestandteile: Wasser, Teer und Schwefel

VerwendungVerwendung

• Brennstoff• Zur Feuerung in Hochöfen und GießereienZur Feuerung in Hochöfen und Gießereien• Zur Feuerung im Haushalt (Brechkoks)• Bei Eisenherstellung als Reduktionsmittel• Einspeisung des Gasas in das FerngasnetzEinspeisung des Gasas in das Ferngasnetz• Gewinnung von Teer, Benzol und Ammoniak

Was ist Ruß?Was ist Ruß?

DefinitionDefinition

• Schwarzer, pulverförmiger Feststoff  (sog. Nanopartikel mit dp=10‐300nm)p p )

J h V d k ( d Q li ä ) 80• Je nach Verwendungszweck (und Qualität) 80‐99,5% Kohlenstoffgehalt

P d kt d ll tä di V b• Produkt der unvollständigen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen

DefinitionDefinition

EigenschaftenEigenschaften

• Große spezifische Oberfläche (je nach Güte zwischen 10‐1000m²/g)g)

El k i h l i fähi• Elektrisch leitfähig

• Verbessert mechanische Eigenschaften von K t h kKautschuk

EigenschaftenEigenschaften

• Bildet Agglomerate

• Ausprägung der Eigenschaften abhängig von P d k i b di (T D kProduktionsbedingungen (Temperatur, Druck, Sauerstoffgehalt, usw. während der Herstellung)

Ökologische EigenschaftenÖkologische Eigenschaften

• Zwischenprodukt der unvollständigen Verbrennung:                                        gPolzyklische Aromatische                   Kohlenstoffe (PAK)Kohlenstoffe (PAK) 

• Einfluss auf den Treibhauseffekt (stärker als CO2)CO2)

VerwendungVerwendung

• 95% als Füllstoff für die Gummiindustrie (Reifen, Förderbänder, usw.)( )

I d El k i d i• In der Elektroindustrie – Elektrodenmaterial– Kathodenherstellung von Zink‐Kohle‐Batterien

• Druckfarben, Lacke, Photokopien 

Verschiedene RußtypenVerschiedene RußtypenBezeichnung Abkürzung ASTM‐Code Anmerkung

Super Abrasion Furnace SAF N 110 sehr abriebfester Typ

Intermediate S.A.F. ISAF N 220 Ruß für Reifenlaufflächen

ISAF ‐ Low Modulus ISAF‐LM N 234 ISAF Variante mit besseren Verarbeitungseigenschaften

Super Conductive Furnace SCF N 294 elektrisch leitfähiger Typ

High Abrasion Furnace HAF N 330

HAF ‐ Low Structure HAF‐LS N 326 für Haftmischungen verwendete Type und Verbrauchmaximierung

HAF ‐ High Structure HAF‐HS N 347 ähnlich wie N 220

Fine Furnace FF N 440 US‐Type (in Europa nicht gebräuchlich)

Extra Conductive Furnace XCF N 472 nicht mehr gebräuchlicher Typ

FEF ‐ Low Structure FEF‐LS N 539

Fast Extrusion Furnace FEF N 550 Einsatz z.B. in Profilen

FEF ‐ High Structure FEF‐HS N 568

High Modulus Furnace HMF N 601 US‐Type (in Europa nicht gebräuchlich)

General P rpose F rnace GPF N 660 Karkassenr ßGeneral Purpose Furnace GPF N 660 Karkassenruß

SRF ‐ Low Modulus, non staining SRF‐LM‐NS N 762 Type für nicht verfärbende technische Artikel

Semi Reinforcing Furnace SRF N 770

Multi Processing Furnace MPF N 785 selten eingesetzte TypeMulti Processing Furnace MPF N 785 selten eingesetzte Type

Fine Thermal FT N 880 US‐Type (in Europa eher nicht gebräuchlich)

Medium Thermal MT N 990 inaktivster Typ

VerwendungVerwendung

• Herstellung elektrisch leitfähigerHerstellung elektrisch leitfähiger Druckerfarben (Sicherheitsmerkmal)

• Graphierter Ruß als Füllstoff in Trennsäulen pder Gaschromatographie(GSC)

Herstellung (früher)Herstellung (früher)

• Verbrennung von Harzen und Pflanzenölen in i ll Öfspeziellen Öfen 

(ebenfalls Verwendung in Farben)

Herstellung (heute)Herstellung (heute)

• Unvollständige Verbrennung oder Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen

V f h• Verfahren:– 98% im Furnace‐Prozess– Sonstige: Acetylenruß‐, Flammruß‐ und das ThermalrußverfahrenThermalrußverfahren

Herstellung (Furnace Prozess)Herstellung (Furnace‐Prozess)

Herstellung (Furnace Prozess)Herstellung (Furnace‐Prozess)

• 1. Heißgaserzeugung

• 2. Mischung 

• 3 thermische Zersetzung3. thermische Zersetzung

• 4. Abschrecken

QuellenQuellenh // l h l• http://www.portal‐schule‐wirtschaft.de/materialien/umaterial/KIS/degussa‐kalscheuren.pdf

• http://de.wikipedia.org/wiki/Ru%C3%9Fp // p g/ /• http://www.n‐tv.de/img/93/938121/O_1000_680_680_17869808.jpg• http://www.steinkohle‐portal.de/lexikon.php?lexid=1611• www.rag.de• Microsoft Enzyklopedia