Grude, auch Grudekoks, Schwelkoks, Tieftemperaturkoks oder Halbkoks, bezeichnet einen durch Schwelung von Kohle erzeugten festen Brennstoff. Bei der Erhitzung unter Luftabschluss werden flüchtige Bestandteile entfernt, sodass ein kohlenstoffreicher, poröser Rückstand entsteht. Grude diente früher in Europa als Brennstoff im Haushalt sowie als Energieträger und Reduktionsmittel in der Industrie.
International wird Grudekoks meist als Semi-Coke (Halbkoks) oder Char bezeichnet und heute vor allem in Asiens produziert.
Entstehung und Eigenschaften
Grudekoks ist ein festes Nebenprodukt in Schwelwerken, das nach dem Abtrieb des Teers in den Retorten oder Schwelöfen zurückbleibt und als hochwertiger Brennstoff dient. Er fällt in feinkörniger oder, falls Briketts verschwelt werden, in stückiger Form mit einer Ausbeute von 150 bis 300 kg pro Tonne Ausgangsmaterial an.
In seiner Beschaffenheit ist Grudekoks ein schwarzer, poröser und kohlenstoffreicher Brennstoff mit hohem Heizwert. Der geringere Gehalt an flüchtigen Bestandteilen im Vergleich zur Ausgangskohle sorgt für eine langsame, ruhige und glimmende Verbrennung. Zusammensetzung, Heizwert, Aschegehalt und Festigkeit variieren jedoch stark je nach Kohleart und Schwelverfahren. Aufgrund seiner hochporösen Struktur ist der Brennstoff leicht entzündlich und eignet sich gut für Feuerungszwecke.
Grude enthält 91% C, 4,5% O, 2,6% H, bis 1,3% S und 0,4% N. Sein Heizwert beträgt 8100 kcal. Infolge seiner Porosität nimmt Grudekoks beim Lagern aus der Luft 5 bis 10% Wasser auf, sodass er durchschnittlich einen Heizwert von 6000 kcal besitzt. Er entzündet sich bei 200 bis 240 °C und kann ohne gesteigerte Luftzufuhr die Verbrennung aufrechterhalten. Der Aschegehalt liegt bei etwa 20%.
Bei der industriellen Schwelung von Braun- oder Steinkohle bleibt Grude als fester Koksrückstand zurück. Als leicht entzündlicher Brennstoff eignet sich Schwelkoks ideal zur Erzielung einer milden, gleichmäßigen Hitze. Brikettiert fand er lange Zeit als rußfreier Hausbrand Verwendung. Speziell für diesen Brennstoff wurden sogenannte Grudeherde (auch Spar- oder Pfennigherde genannt) gebaut.
Mit der Entwicklung großtechnischer Feuerungsanlagen fand Grudekoks zunehmend Eingang in industrielle Anwendungen. Zunächst wurde er in Form von Staubkohlenfeuerungen in Kesselanlagen zur Dampferzeugung sowie zur Energie- und Stromerzeugung eingesetzt. Ab Mitte des 19. Jahrhunderts spielte die Braunkohlenschwelung eine zentrale Rolle für die frühe Mineralölindustrie, um Öle und Paraffin zu gewinnen. Im frühen 20. Jahrhundert entwickelte sich die chemische Industrie so weit, dass sie den dabei anfallenden, feinkörnigen Grudekoks im industriellen Maßstab zur Gewinnung chemischer Rohstoffe nutzen konnte.
Abhängig von der verwendeten Ausgangskohle und dem jeweiligen Schwelverfahren entstehen in der industriellen Praxis verschiedene flüchtige Schwelprodukte, darunter Schwelgas, Schwelteer, Leichtöl und Benzin. Diese Stoffe stellen wertvolle Ausgangsmaterialien für die chemische und mineralölverarbeitende Industrie dar. So lässt sich das Schwelgas reinigen, indem Kohlenwasserstoffe wie Benzol in einer speziellen Ölflüssigkeit (Waschöl) gebunden und so aus dem Gasstrom herausgefiltert werden.
Spätestens ab Mitte der 1920er Jahre gewann neben der Braunkohle- die Steinkohlenschwelung im Zuge der Autarkiebestrebungen zur Gewinnung synthetischer Kraftstoffe an Bedeutung. Dabei entstanden aus der Steinkohle neben Schwelteer und Schwelgas größere Mengen Schwelkoks. Für das Ruhrgebiet wurden Verfahren entwickelt, bei denen der Schwelkoks anschließend vergast und das gewonnene Gas als Ausgangsstoff für die Fischer-Tropsch-Synthese flüssiger Kohlenwasserstoffe diente. Dessen ungeachtet entwickelte sich nach Inbetriebnahme der großindustriellen Steinkohlen-Schwelwerke deren rauchlos verbrennender Halbkoks ab 1937 zu einem beliebten und wichtigen Haushaltsbrennstoff. Er ersetzte Anthrazit- sowie Flammkohle und wurde aus feuerungstechnischen und klimatischen Gründen bevorzugt.
Die industrielle Herstellung von Grudekoks ging in Westdeutschland nach 1945 stark zurück, da die westalliierten Besatzungsmächte kohlebasierte Verfahren zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe untersagten. Schwelkoks als Brennstoff wurde jedoch auch in der Bundesrepublik noch bis zum Ende der 1970er Jahre eingesetzt. In der DDR blieb diese Form der Kohleveredlung dagegen bis 1990 von erheblicher industrieller Bedeutung. In Schwelwerken wie Böhlen, Deuben, Espenhain, Krumpa, Profen oder Rositz, entstanden neben Feststoffen wie Koks auch Teer, Mittelöl, Leichtöl und Phenole. Die Industrie nutzte Schwelkoks in Winkler-Generatoren zur Erzeugung von Synthesegas sowie für Wärmeprozesse. Die flüssigen Nebenprodukte flossen anschließend in nachgeschaltete Anlagen zur Weiterverarbeitung, wo sie der Gewinnung von Benzol und anderen chemischen Grundstoffen dienten.
Vorteile von Braunkohlenschwelkoks
Braunkohlenschwelkoks zeichnet sich vor allem durch seine physikalische Struktur aus, sowie speziell durch folgende Eigenschaften:
Reaktivität: Durch den Schwelprozess bleibt eine sehr poröse Struktur zurück. Dadurch reagiert der Koks leicht mit Sauerstoff und zündet deutlich schneller als Steinkohlenschwelkoks.
Reaktionsverhalten: Er brennt nicht mit großer Flamme, sondern glimmt sehr gleichmäßig und langanhaltend.
Kosten: Da Braunkohle im Tagebau relativ leicht und kostengünstig gewonnen werden kann, ist auch Braunkohlenschwelkoks deutlich günstiger als Steinkohlenschwelkoks.
Steinkohlenschwelkoks profitiert von der von Natur aus höheren Dichte und dem höheren Inkohlungsgrad des Ausgangsmaterials, sowie speziell durch folgende Eigenschaften:
Heizwert: Er besitzt eine deutlich höhere Energiedichte und liefert pro Kilogramm mehr Nutzwärme als Braunkohleschwelkoks. Während Braunkohlenschwelkoks typischerweise einen Heizwert um ca. 24 MJ/kg aufweist, liegt Steinkohlenschwelkoks bei 29 MJ/kg.
Festigkeit: Der Koks ist stückiger, weniger feinkrümelig und mechanisch stabiler. Er zerfällt beim Transport oder im Ofen nicht so leicht in Staub.
Bestandteile: Im Vergleich zur Braunkohle hinterlässt die Verbrennung von Steinkohlenprodukten in der Regel weniger Asche, was die Reinigung von Industrieanlagen erleichtert.
Nebenprodukte: Bei der Verschwelung von Steinkohle fallen hochwertige Schwelteere und Gase an, die in der chemischen Industrie beispielsweise zur Gewinnung von Aromaten Verwendung finden.
Entwicklung der Produktion
In Deutschland und Europa wird Grudekoks heute aus Umwelt- und Effizienzgründen nicht mehr hergestellt. Das heißt aber nicht, dass in Deutschland kein Grudekoks mehr verwendet wird. Deutschland importiert große Mengen an Koks, Halbkoks und Retortenkohle. So wurden 2024 rund 2,54 Millionen Tonnen dieser Erzeugnisse aus verschiedenen Ländern nach Deutschland eingeführt. International hat das Verfahren der Tieftemperaturverschwelung weiterhin eine industrielle Bedeutung und wird im englischsprachigen Raum als Semi-Coke oder Char bezeichnet.
China kontrollierte im Jahr 2026 schätzungsweise 80 bis 90% des weltweiten Marktes für Halbkoks, der dort Semi-Coke oder Blue Coke (chinesisch chinesisch兰炭, PinyinLántàn) genannt wird. In den kohlereichen Provinzen Shaanxi und Yunnan werden jährlich Millionen Tonnen Schwelkoks hergestellt. Aufgrund seiner hohen chemischen Reaktivität und seines hohen elektrischen Widerstands dient er in der chinesischen Schwerindustrie und Chemie als Reduktionsmittel. Er wird dort vor allem bei der Herstellung von Ferrolegierungen, wie Ferrosilizium, als kostengünstiger Ersatz für den teuren metallurgischen Steinkohlekoks sowie bei der Produktion von Calciumcarbid eingesetzt.
Auch in Russland wird Kohle weiterhin zu Halbkoks (Polukoks, russisch Полукокс) verarbeitet. Die amtliche russische Statistik von 2022 führt Koks und Halbkoks aus Steinkohle, Braunkohle (Lignit), Retortenkohle sowie Torf als eigene Produktgruppe auf und weist hierfür eine laufende Produktion aus. In Sibirien, insbesondere im Kusnezker Becken, befinden sich Schwelwerke, die Steinkohle im Tieftemperaturverfahren zu Halbkoks verarbeiten. Dieser wird primär im Inland für die dortige Metallurgie genutzt oder in asiatische Länder exportiert. Zudem werden in der Region Krasnojarsk Verfahren zur thermischen Veredlung der dortigen Braunkohle zu Halbkoks angewendet und kontinuierlich weiterentwickelt. So beschreibt eine von der Sibirischen Föderalen Universität veröffentlichte Studie ein neues Verfahren zur thermischen Druckbehandlung von Braunkohle, bei dem neben Halbkoks brennbares Gas gewonnen wird. Weitere Arbeiten aus Krasnojarsk befassen sich mit der speziellen „Termokoks-KS“-Technologie zur Kohleverarbeitung im Wirbelschichtverfahren sowie der kombinierten Erzeugung von Wärmeenergie und kohlenstoffhaltigen Produkten.
Indonesien hat sich zwischen 2022 und 2025 zu einem der weltweit führenden Exporteure von Koks und Halbkoks entwickelt. Das Land ist zugleich Importeur und Exporteur. Im Jahr 2024 importierte Indonesien rund 2,59 Millionen Tonnen dieser Erzeugnisse, davon etwa 2,56 Millionen Tonnen aus China. Gleichzeitig exportierte das Land große Mengen Koks und Halbkoks, unter anderem nach Deutschland. Die mit Abstand größten Abnehmer sind Indien, gefolgt von der Türkei, Vietnam, Malaysia und Brasilien. Indonesien investierte massiv in den Ausbau eigener Verarbeitungsindustrien. Unter anderem gründeten indonesische Unternehmen mit chinesischen Partnern in den letzten Jahren Joint Ventures für den Aufbau moderner Großanlagen zur Herstellung von Halbkoks, um die indonesische Nickel- und Ferrolegierungsindustrie selbst zu versorgen.
In Afrika entwickelt sich Simbabwe seit Beginn der 2020er Jahre zu einem bedeutenden Produzenten und Exporteur von Koks und Schwelkoks. Das Land hat seine Produktionskapazitäten in den letzten Jahren stark erweitert. Der Aufbau eigener Chrom- und Stahlwerke erhöht dabei die Nachfrage nach Koks und Halbkoks. Simbabwe verfügt in der Region Hwange über erhebliche Steinkohlevorkommen. Es verarbeitet diese Kohle zunehmend im eigenen Land zu hochwertigem Koks und Halbkoks, anstatt nur Rohkohle zu exportieren. Die Exporte fließen zu einem Großteil in die Nachbarländer, allen voran nach Südafrika, gefolgt von Sambia und der Demokratischen Republik Kongo. Dabei verzeichnete der Außenhandel mit diesen Produkten einen steilen Aufwärtstrend. Zwischen 2019 und 2024 stieg er um rund 554%, was einem Zuwachs auf das 6,5-Fache innerhalb von fünf Jahren entspricht. Gezielte staatliche Erschließungsprojekte und ausländische Direktinvestitionen, insbesondere aus China, treiben die Entwicklung voran. Führend ist hierbei Dinson Colliery, ein Unternehmen das zur Tsingshan Holding Group, einem der weltweit größten Edelstahlproduzenten gehört. Zu den weiteren Akteuren zählt ferner die britische Contango Holdings plc, die mehrheitlich von Investoren aus Hongkong gehalten wird und im 19.236 Hektar umfassenden Karroo-Mid-Zambezi-Kohlebecken Pilotanlagen zur Herstellung von Koks und Schwelkoks direkt vor Ort für den Weltmarkt erprobt.
Literatur
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