Holzkohle, Koks, Ruß. Raphael Mehlich

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1 Holzkohle, Koks, Ruß Raphael Mehlich

2 Inhaltsangabe: Holzkohle: 1. Geschichtliches 2. Herstellung 3. Eigenschaften & Verwendung Koks 1. Geschichtliches 2. Herstellung 3. Nebenprodukte 4. Eigenschaften 5. Verwendung Ruß 1. Definition 2. Herstellung 3. Verwendung 4. Nachteile

3 Holzkohle: Geschichtliches Schon in der frühen Steinzeit hat man Holzkohle als Farbpigment für Wandmalerei benutzt. Schon die alten Ägypter fanden heraus wie man mit Hilfe von Holzkohle Metalle (z.b. Kupfer, Silber und Gold) herstellt. Mit der zunehmend wachsenden Bedeutung von Stahl wuchs auch die Nachfrage nach Holzkohle, die dann aber, wegen der geringen Wirtschaftlichkeit, von Koks abgelöst wurde.

4 Holzkohle: Herstellung 1. Holz wird zu einem Meiler aufgestapelt 2. Wird mit Erde oder Grasnarben fast luftdicht abgeschlossen 3. Der Meiler wird mit Glut von der Mitte aus entzündet 4. Während des exothermen Verkokungsprozesses werden die Luftlöcher nach und nach wieder verschlossen um ein Abbrennen zu vermeiden 5. Nach 4-5 Tagen wird der Meiler auseinander geworfen, mit Wasser gelöscht und die Holzkohle gesammelt.

5 Holzkohle: industrielle Herstellung in Retorten Produkte der Holzkohlenherstellung 30-40% Holzessig 25-30% Kohle 10-15% Holzteer 10-15% Holzgas

6 Holzkohle: Industrielle Herstellung Vorteile: 1. Regenerativer Rohstoffe 2. Die Nebenprodukte finden weitere Verwendung Nachteile: 1. Hoher Rohstoffverbrauch für 1t Roheisen verbraucht man 30t Holz

7 Holzkohle: Eigenschaften & Verwendung 1. Hauptsächlich wird Holzkohle als Grillkohle verwendet. 2. Holzkohle wird in der Halbleitertechnik eingesetzt. 3. Bei Stahlhärtung 4. Feiner Holzkohlestaub wird zu Kohlebriketts verarbeitet Zusammensetzung von Holzkohle Kohlenstoff ca. 83% Wasserstoff 3% Sauerstoff 6% Stickstoff 1% Wasser 6% Asche 1%

8 Koks: Geschichtliches Die immer ansteigende Nachfrage an Holzkohle hatte zufolge, dass große Waldflächen gerodet worden sind. Etwa im Jahre 1630 gelang es Dud Dudley auf den Eisenwerken seines Vaters Lord Edward in Worcestershire Steinkohlenkoks herzustellen, in dem er die Kohle wie Holzkohle in einem Meiler erhitzte.

9 Koks: Rohstoffe Steinkohleabbau Brennwert: 6020kCal/kg Braunkohleabbau Brennwert:4580kCal/kg

10 Koks: Herstellung Koks wird wie Holzkohle unter Ausschluss von Luft 17-20Std. stark erhitzt. Die benötigte Energie beträgt 1250kCal/m 3. Dabei entweichen die flüchtigen Gase (z.b. CH 4,H 2,CO) und werden aufgefangen. Zurück bleibt Koksgrus der aus ca.88-93% Kohlenstoff besteht. Jahresproduktion: ca. 2Mio t

11 Koks: Nebenprodukte Koksgas: CH 4,H 2,CO,N 2 und C n H 2n+2 Steinkohlenteer aus dem Phenole (z.b. Naphthalin, Anthracen, Pyridin, Chinolin und Pyren) gewonnen werden Rohbenzol Ammoniak und andere stickstoffbasierende Basen Schwefelsäure aus dem Schwefel (H 2 S)

12 Koks: Eigenschaften schwarzes, anthrazit glänzendes poröses Gestein Dichte: 1,85g/cm 3 Brennwert: kcal/kg gutes Reduktionsmittel

13 Koks: Verwendung Stahlindustrie: Als Brennstoff und Reduktionsmittel 3 Fe2O3 + CO --> 2 Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO --> 3 FeO + CO2 FeO + CO --> Fe + CO2 Herstellung von Generatorgas: 2C + O 2 + 4N 2 2CO + 4N 2 Herstellung von Calciumcarbid: CaO + 3 C CaC 2 + CO

14 Ruß: Definition Ruß ist ein schwarzes Pulver Besteht überwiegend aus 99,5% Kohlenstoff Die Korngröße beträgt 1nm-10µm

15 Rußöle aus Kohleöl oder Erdöl werden in einer Brennkammer eingespritzt und unvollständig verbrannt. Der entstandene Ruß wird dann schlagartig mit kalten Wasser abgekühlt und gefangen. Der in Wasser enthaltene Ruß wird dann in Schlauchfiltern abgetrennt. Die Ausbeute beträgt 25-70% Ruß: Herstellung Furnance-Verfahren

16 Ruß: Verwendung Ruß wird zu rund 93% als Füllstoff für Elastomere genutzt (2/3 für Gummireifen, 1/3 für technische Gummiarten). Durch die vielen Variationen bei der Herstellung des Rußes kann man dadurch je nach Anwendungsgebiet die Eigenschaften des Kautschuks änderen. Die restlichen 7% werden ebenfalls als Farbpigmente verwendet (Farbe, Lacke usw.) Ein kleiner Teil findet auch Verwendung in der Elektroden-Chemie Bei der Herstellung von Sintermetallen und Metallcarbiden.

17 Ruß: Nachteile Ruß kommt bei fast jeder unvollständigen Verbrennung auf (z.b. Automotor, Ölheizung usw.) das zur mechanischen Belastung beiträgt. Zudem beinhaltet es auch polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe die krebserregend sind. Höhere Erstickungsgefahr bei Kunststoffbränden

18 Quellen & Literatur Brockhaus Enzyklopädie Duden Chemie Referat Sommersemester 2004 Benjamin Bülow & Marcel Dehne