Erlebnisgastronomie 300 m untertage – das ... - RDB eV

6 Kohlenmonoxidabgabe in Abhängigkeit von der Lagerzeit
können. Damit wurde die neue Erkenntnis
gewonnen, dass Steinkohlen bei gewöhnlichen
Temperaturen immer Kohlenmonoxid
emittieren; Bild 6 zeigt, in welchem
Maße. Im Vorgriff auf spätere Versuchsergebnisse
sei darauf hingewiesen, dass es
in geschlossenen Kohlenlagern nur deshalb
nicht zu Kohlenmonoxidvergiftungen
kommt, weil Mikroben dieses giftige Gas
oxidieren.
Kohlenmonoxidabgabe in
Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt
der Atmosphäre
Bild 7 lässt erkennen, dass auch bei wesentlicher
Erhöhung des Sauerstoffdrucks
über den äußeren Luftdruck hinaus kein
deutlicher Anstieg der Kohlenmonoxidemissionen
zu erwarten ist, vermutlich,
weil auch die Oxidationsgeschwindig keit
nicht weiter ansteigt.
Kohlenmonoxidabgabe in
Abhängigkeit von der Temperatur
Die Emissionen an Kohlenmonoxid stiegen
bei allen Kohlen und Lagerbedin gungen
mit der Temperatur zunehmend an.
Kohlenmonoxidabgabe in
Abhängigkeit von der relativen
Luftfeuchtigkeit
Wie vorher gezeigt, nahmen die Kohlen
bei mittleren Luftfeuchtigkeiten am
wenigsten Sauerstoff auf. Ebenso gaben
sie bei mittleren Luftfeuchtigkeiten am
wenigsten Kohlenmonoxid ab. Die Emissionen
von Kohlendioxid und Kohlenmonoxid
verhalten sich unterschiedlich: In
trockener Luft wurde kein Kohlendioxid
freigesetzt, Kohlenmonoxid hingegen
mehr als in feuchter Luft. Versuche mit
Modellsubstanzen, die diese Ergebnisse
erklären sollten, können hier aus Platzmangel
nicht beschrieben werden.
Kohlenmonoxidabgabe in
Abhängigkeit vom
Flüchtigengehalt der Kohlen
Bei 8 verschiedenen Kohlen und Graphit
stiegen bei 97 % relativer Luftfeuchtig keit
innerhalb 486 Tagen die Kohlenmonoxidemissionen
linear mit deren Flüchtigengehalt
an. Nach diesen Ergebnissen müsste
beim Lagern hochflüchtiger Kohlen eine
größere Vergiftungsgefahr bestehen als
bei niedrigflüchtigen. Hierzu siehe jedoch
den Absatz Einfluss von Mikroorganismen.
Änderung von Kohleneigenschaften
Die bekannte schnelle Abnahme des
Kokungsvermögens von Kokskohlen beim
Lagern an Luft wurde bestätigt. Überraschenderweise
änderten sich die Gehalte
an Flüchtigenbestandteilen und der Heizwert
jedoch kaum, selbst nicht nach Jahrzehnte
langer Lagerung.Es änderte sich
jedoch die Zusammensetzung der Flüchtigen
Bestandteile, und die Masse der Kohle
verminderte sich.
Wie es zu letzterem kommt, sei an 2
Beispielen erläutert.
Im Ruhrkohlehandbuch 1994, Seiten 57
bis 59, wird für eine Kohle mit 20 % Flüchtigen
Bestandteilen in der wasser- und
aschefreien Substanz folgende Analyse
angegeben: 89,6 % C; 4,7 % H; 3,2 % O;
1,7 % N und 0,8 % S. Aus dieser Analyse
lässt sich zwar keine Formel über den
molekularen Aufbau dieser Kohle ableiten,
aber eine Formel, die zeigt, in welchem
Verhältnis die Atome der verschiedenen
chemischen Elemente der Kohlensubstanz
zueinander stehen. Zur Ermittlung
einer solchen Formel wird von dem Element
ausgegangen, von dem am wenigsten
Atome in der Substanz enthalten
sind, und deren Anzahl wird in der Regel
gleich eins gesetzt. Das entsprechende
Bergbau
7 Kohlenmonoxidabgabe in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt der
Luft
Element ist in dieser Formel der Schwefel.
Um die Rechnung zu vereinfachen, bleibt
unberücksichtigt, dass in der untersuchten
Kohle nicht der gesamte Schwefel in die
Kohlenmoleküle eingebunden ist, sondern
zum Teil in Form von Pyrit vorliegt.
Mit Hilfe obiger Analyse und der Atomgewichte
der Elemente ergibt sich für diese
Kohle die Formel C300H188O8N5S und
ein Molekulargewicht von 3974 g/mol.
Für die vorgesehene Betrachtung werden
Methylgruppen –CH3 gebraucht, die
tatsächlich auch in den Kohlen enthalten
sind. Sollen 2 dieser Gruppen besonders
herausgestellt werden, dann kann anstelle
der Summenformel geschrieben werden:
C298H182O8N5S(CH3)2.
Dieses lässt sich folgendermaßen oxidieren:
C298H182O8N5S(CH3)2 + 3 O2
→ C298H182O8N5S(COOH)2 + 2 H2O
Die so entstandene Säure zersetzt sich
unter Abspaltung von Kohlendioxid:
C298H182O8N5S(COOH)2
→ C298H184O8N5S + 2 CO2
Beim Vergleich der Formeln von Ausgangs-
und Endstoff sieht man, dass die
Masse des Endstoffes geringer ist als die
des Ausgangsstoffes. Dass der Heizwert
sich bei solchen Reaktionen unter Umständen
kaum ändert, sei an einem Stoff
mit einfacher gebauten Molekülen, an Toluol,
das im Kokereibenzol enthalten ist,
demonstriert.
Durch Oxidation von Toluol C6H5CH3,
Heizwert 40 940 kJ/kg, entsteht Benzoesäure
C6H5COOH. Durch Abspaltung von
CO2 aus Benzoesäure entsteht Benzol
C6H6, Heizwert 40 580 kJ/kg. Der Heizwert
des Benzols ist also 0,89 % geringer als
der des Toluols. Die Masse des Benzols
ist jedoch um 15,3 % geringer, denn aus
den Molekulargewichten der beiden Stoffe
lässt sich berechnen, dass aus 100 g Toluol
84,7 g Benzol entstanden sind. Damit ist
bergbau 11/2010 507