Het Patent Tromp

door Paul Geilenkirchen

In 1939 nam de Domaniale Mijn in Kerkrade een nieuwe wasinstallatie voor ruwe steenkolen in gebruik. De zogenaamde ‘suspensiewasserij’ werkte volgens een revolutionair procedé dat was ontwikkeld door chemisch ingenieur Klaas Frederik Tromp. Een uitvinder pur sang, die in de jaren daarna een lange reeks patenten op zijn naam zou weten te krijgen. De door hem ontwikkelde Tromp-curve wordt nog tot op de dag van vandaag gebruikt in de procesindustrie.

Op zoek naar een nieuw wasprocedé voor steenkolen

Eind jaren ’20 van de vorige eeuw ging de Nederlandse mijnbouwindustrie door een diep dal. Door de economische crisis in de Verenigde Staten en de malaise in de industrie stagneerde de afzet van steenkool, waardoor de prijzen kelderden en de onverkoopbare voorraden zich ophoopten in de kolenbunkers. Om aan de concurrentie uit het buitenland het hoofd te bieden, zochten mijndirecties met alle middelen naar wegen om hun productiekosten te verlagen.

Zo ook de Domaniale Mijn, waar de directie al een tijdje op zoek was naar nieuwe kolenwasserij. De pas enkele jaren oude deinwasserij systeem Baum gaf veel problemen, omdat de ruwe steenkool in de velden van de Domaniale relatief veel kleine platte stenen bevatte die moeilijk te verwijderen waren. Ook verliep de scheiding naar soortelijk gewicht niet erg zuiver, waardoor veel kostbare kool verloren ging. Dat betrof met name het zogenaamde ‘zwevende middelproduct’, een soort tussenproduct dat gedeeltelijk uit steenkool en gedeeltelijk uit minerale verontreinigingen bestaat.

Methode De Vooys

In maart 1933 bracht een delegatie van de Domaniale Mijn, bestaande uit directeur J. Fock, chemisch ingenieur K.F. Tromp en chef bovengronds bedrijf J. Fischer een bezoek aan de Gewerkschaft Sophia-Jacoba in Hückelhoven (D). Daar had technisch directeur ir. Gerard Jan de Vooys een paar maanden eerder een nieuw wasprocedé geïntroduceerd dat werkte met een suspensie van bariet (bariumsulfaat) in water. Door een vernuftige constructie kon de barietwasserij in één procesgang drie producten scheiden: zuivere kool, middelproduct en steen.

De ervaringen met dit ‘Barvoys process’ waren zo positief dat de directie van de Domaniale Mijn aan De Vooys toestemming vroeg voor de aanleg van een proefinstallatie met een capaciteit van 10 ton/uur. Die stemde daarmee in, onder voorwaarde dat de bouw zou plaatsvinden door licentiehouder Westfalia tegen betaling van 2% van de waarde van de gewassen kolen. De directie van de Domaniale Mijn vond dit te duur en vroeg scheikundig ingenieur K.F. Tromp van het kolenlaboratorium om in eigen huis een vergelijkbaar systeem te ontwikkelen. De Vooys was daar op zijn zachtst gezegd niet erg blij mee en zou dan ook later de vinding van Tromp met alle mogelijke middelen aanvechten.

Aan de slag in het kolenlaboratorium

Klaas Frederik Tromp werd op 3 juli 1897 geboren in het Friese Bolsward. Na de middelbare school studeerde hij scheikunde aan de Technische Hogeschool van Delft. Daar noemden zijn medestudenten hem ‘Tobias’ en omdat hij die naam beter in het gehoor vond liggen dan ‘Klaas’, is hij die later altijd blijven gebruiken. Na zijn afstuderen in 1922 was hij achtereenvolgens scheikundige bij de gasfabriek in Utrecht, bedrijfsingenieur in de stikstofbindingsindustrie in Dordrecht, bedrijfsleider en directeur van Bloemendal & Kerkhoven’s Margarinefabriek in Rotterdam (‘Zeeuws Meisje’) en ingenieur bij Philips in Eindhoven.

Op 16 september 1926 trouwde hij in Utrecht met de uit Hatert afkomstige Alida Schreij. Zes jaar later nam hij na een meningsverschil ontslag bij Philips en verhuisde met vrouw en kinderen naar Kerkrade, waar hij met succes had gesolliciteerd naar een functie op de Domaniale Mijn. Deze steenkolenmijn had in een advertentie in binnen- en buitenlandse bladen gevraagd "voor tijdelijke indiensttreding een ingenieur met ervaring op het gebied van kolenwasscherijen en briketfabrieken".

Op 1 april 1932 ging Tromp aan de slag in het kolenlaboratorium, waar Jac. Slangen toentertijd de leiding had, met de latere chef Bovengronds Bedrijf Hein Jerzembski als zijn assistent. Deze laatste zou op aandringen van Tromp een studie voor analist gaan volgen, waarmee hij de basis legde voor zijn verdere carrière.

Een uitvinder ‘pur sang’

Tromp was een uitvinder ‘pur sang’. Van de mijndirectie kreeg hij alle ruimte om zijn ideeën te ontwikkelen en in de praktijk te brengen. Al binnen enkele maanden bedacht hij een geniaal wasprocedé, dat in alle opzichten kon concurreren met dat van De Vooys. Zijn drieproductenbak werkte met horizontale waterstromen op drie verschillende niveaus. In tegenstelling tot De Vooys trachtte Tromp niet de suspensie stabiel te houden, maar trok hij juist voordeel van een zekere bezinking ervan, waardoor het soortelijk gewicht in de bak van boven naar beneden toenam. Door gerichte plaatsing van de toe- en afvoeropeningen van de vloeistof kon hij de dichtheid van de lagen nauwkeurig doseren.

Als vloeistof gebruikte Tromp een suspensie van (mijn)water en fijngemalen magnetiet, een zwart ijzererts dat per trein uit Spanje werd aangevoerd. Het erts werd in een kogelmolen nat gemalen en daarna gezeefd gedurende een bepaalde, proefondervindelijk vastgestelde periode.

Door regeneratie met trommelseparatoren of magneten was het erts steeds opnieuw te gebruiken. Tijdens de Tweede Wereldoorlog was Spaans ijzererts moeilijk te krijgen en gebruikte men daarom het kwalitatief mindere rood ijzererts uit Noorwegen. Dit werd verhit tot ca. 1000 graden Celsius, waardoor een zwarte modificatie ontstond.

Het Tromp proces kon ruwe steenkool korrelgrootte 6 tot 200 mm wassen met een nauwkeurigheid van meer dan 98%. Het wasprocedé leek zo veelbelovend dat de Berlin-Anhaltische Maschinenbau AG Bamag-Meguin opdracht kreeg voor de bouw van een proefopstelling. Bij het ontwerp was ook de eigen werktuigbouwkundige afdeling van de Domaniale nauw betrokken, met name chef-constructeur M. Zandée. De proefinstallatie stond opgesteld in het gebouw van de droogzeverij naast de leesbanden I en II, aan de oostzijde ten dele over de ruwkolenbunker van wasserij 2 heen gebouwd.

Suspensiewasserij II

Na twee jaar van sleutelen en experimenteren was de uitvinding rijp voor productie. In 1939 nam de Domaniale Mijn suspensiewasserij II, gebouwd door Humboldt Deutz Motoren AG Köln, in gebruik. Het 36 meter hoge gebouw met daarin twee wasbakken werd tegen de bestaande kolenwasserij II aangebouwd. De nieuwe wasserij was een doorslaand succes: de kwaliteit van de geleverde antraciet ging met sprongen vooruit en bovendien werd het mogelijk uitstekende huisbrand te produceren uit verontreinigde kolenlagen. Geen wonder dat de uitvinding van Tromp de aandacht trok van mijnbouwkundigen uit binnen- en buitenland!

In 1937 publiceerde Tromp de resultaten van zijn onderzoek in de vaktijdschriften Glückauf en Colliery Guardian waarmee zijn naam voorgoed was gevestigd. Door het succesverhaal op de Domaniale Mijn raakten ook andere steenkolenmijnen in het systeem geïnteresseerd, vooral in Duitsland, Engeland en Frankrijk. In 1939 werden de eerste twee Tromp wasserijen op Britse bodem gebouwd: Birtley Engineering Ltd. installeerde een wasserij voor de Crookhall Colliery in Consett en Horace Greaves of Derby voor de Hardwick Colliery in Williamthorpe. Tromp hield persoonlijk toezicht op de installatie en inbedrijfstelling, totdat de Tweede Wereldoorlog hem het reizen onmogelijk maakte.

De ‘kleine bak’ van de proefwasserij bleef na de ingebruikneming van suspensiewasserij II overigens gewoon in bedrijf, wat tijdens de oorlog nog heel nuttig is gebleken. Er kon daar gewassen worden op een lager asgehalte van het eindproduct (de zgn. generatornootjes 5a en 6) zonder de normale productiegang te onderbreken. De Rotterdamse eigenaar van de mijn Willem van der Vorm kon daardoor zijn verwarming, badwater en auto probleemloos stoken. En het product werd als vriendendienst apart verladen en naar Rotterdam verzonden. Maar dat laatste even terzijde!

Kolenwassen in een teiltje met water en leem

Tromp en De Vooys waren niet de enige uitvinders, die zich in de jaren ’30 bezighielden met de verbetering van het wasproces. Ir. Max Driessen van de Staatsmijnen vroeg in 1937 patent aan voor een variant die werkte met een suspensie van water en löss (Limburgse klei). Zijn systeem had als voordeel dat löss een goedkope en algemeen verkrijgbare grondstof was, maar de suspensie moest na gebruik in immense bezinkbassins worden ingedikt, wat veel tijd kostte.

Misschien heeft Driessen zich bij zijn uitvinding wel laten inspireren door een oude Limburgse mijnwerkerstraditie. Vroeger wasten mijnwerkers hun deputaatkolen (kolen als deel van het loon) namelijk thuis in een teiltje met water, waaraan ze een schop leem hadden toegevoegd. Door erin te roeren zakte het steengruis naar de bodem en bleven de steenkolen drijven. Het slik op de bodem werd in het fornuis gebruikt om het vuur ’s nachts af te dekken, vandaar ook de naam in Kerkraads dialect ‘jedeks’. Een simpele maar doeltreffende methode!

Samengevat waren er rond 1940 in Nederland dus drie nieuwe suspensie-kolenwasmethoden in gebruik: De Vooys, Tromp en Staatsmijnen. Uit een artikel in het tijdschrift Geologie en Mijnbouw van ir. G. van de Loo blijkt dat de methoden elkaar niet veel ontliepen, elke variant had zijn specifieke voor- en nadelen. Over het algemeen vonden experts de uitvinding van Tromp toch het meest geniaal.

De afdeling ‘Patent Tromp’

Tromp werd dank zij zijn uitvinding wereldberoemd, maar tot zijn teleurstelling kwamen de rechten in handen van zijn werkgever, directeur Willem van der Vorm van de N.V. Scheepvaart- en Steenkolenmaatschappij SSM. Deze Rotterdamse reder had in 1919 een meerderheid van de aandelen Aken-Maastrichtsche Spoorweg-Maatschappij opgekocht en was sindsdien eigenaar van de N.V. Domaniale Mijn Maatschappij.

De slimme zakenman Van der Vorm besefte meteen dat met het ‘Tromp proces’ veel geld viel te verdienen. Nog in dezelfde maand dat Tromp zijn vinding deed kreeg het octrooien- en handelsmerkenbureau Knoop Pathuis in Den Haag opdracht voor een octrooiaanvraag, die uiteraard door De Vooys en de Staatsmijnen werd aangevochten, maar zonder succes (vonnis Octrooiraad 1941). Op de Domaniale Mijn werd een speciale Afdeling Patent Tromp opgericht, die rechtstreeks ressorteerde onder Van der Vorm in Rotterdam. Deze afdeling moest de belangen van de onderneming veilig stellen, onder meer door het indienen van octrooiaanvragen, het aanstellen van licentiehouders, het bewaken van octrooirechten en het innen van royalty’s. Vergelijkbaar met het Octrooibureau van de Staatsmijnen, maar dan op wat kleinere schaal.

In 1948 bezat de Domaniale Mijn in totaal drieënzestig octrooien en liepen nog twintig aanvragen, verspreid over dertien landen. De belangrijkste licentiehouders van het Tromp washery dense-medium process waren S.A. Cribla in Brussel, het Duitse Humboldt-Deutz Motoren AG Köln met als onderlicentiehouder Schüchtermann & Kremer-Baum A.G., de Engelse firma Birtley Company Limited en de Compagnie de Fives-Lille in Frankrijk. Stuk voor stuk grote namen op het gebied van kolenverwerking.

In conflict met de mijndirectie

Toen het op de verdeling van royalty’s aankwam, bekoelde de relatie tussen Tromp en zijn werkgever snel. Zijn aandeel bedroeg maar een kwart van de licentie-opbrengsten na aftrek van de exploitatiekosten, de rest verdween in de zakken van de aandeelhouders. Uit onvrede over de magere beloning zegde hij in augustus 1938 zijn betrekking op. De mijndirectie, die grote problemen voorzag door het wegvallen van zijn kennis en ervaring, wist een compromis te bereiken waarin via een soort werkprogramma werd vastgelegd welke diensten Tromp aan de Domaniale Mijn zou leveren. Dat duurde tot augustus 1946, toen Tromp definitief ontslag nam en zich als zelfstandig raadgevend ingenieur in Kerkrade vestigde. Bij zijn besluit speelde mee dat de directie na de oorlog een uitgesproken voorkeur had voor leidinggevend personeel van rooms-katholieke huize.

Na zijn vertrek kreeg ir. Westermann de leiding van de Afdeling Patent Tromp en in 1950 nam ir. J.G. van Blom de functie over. De mijndirectie probeerde Tromp nog een hak te zetten door de kosten van deze speciaal aangestelde ingenieurs volledig ten laste te laten komen van de exploitatie. Tromp spande een rechtszaak aan, die na een arbitrage in 1950 leidde tot de afspraak dat alleen de directe kosten mochten worden doorberekend.

De trogwasmachine en andere uitvindingen

In 1953 verhuisde Tromp naar Bilthoven dat wat centraler lag en beter bereikbaar was dan Kerkrade. In het woonhuis aan de Julianalaan zette hij zijn wetenschappelijke carrière nog geruime tijd voort. Over de hele wereld had hij zijn contacten, niet alleen in Europa maar ook in Australië, de Verenigde Staten en zelfs in Zuid-Afrika. Zijn echtgenote Alida, die de vreemde talen goed beheerste, stond buitenlandse experts aan de telefoon te woord en zorgde voor de vertaling van alle zakelijke correspondentie.

Midden jaren ’50 introduceerde hij de Tromp trogwasmachine, een verdere uitontwikkeling van zijn eerste ontwerp uit 1933. Het principe met een onstabiele suspensie van water en magnetiet was hetzelfde, maar door enkele mechanische aanpassingen kon hij de capaciteit opvoeren van 160 naar 250 ton/uur en ruwe kool tot 250 mm doorsnede. De eerste wasserij van dit type werd in 1957 door Birtley Engineering Ltd geïnstalleerd in de Askern Main Colliery in Doncaster (UK). De uitvindingen en octrooiaanvragen volgden elkaar daarna snel op. In 1956 vroeg hij patent aan voor een drieproductenbak met een verticale drum van 6 meter doorsnede. Dit enorme systeem met een capaciteit tot 300 ton/uur werd o.a. door het Britse Birtley Engineering Ltd. en de Duitse firma Schüchtermann & Kremer-Baum A.G. in productie genomen.

In 1960 verliep het Nederlands hoofdoctrooi, een jaar later gevolgd door België en Duitsland. Daarmee kwam geleidelijk een eind aan een patent, dat zowel Tromp als de eigenaren van de Domaniale Mijn geen windeieren had gelegd. Naar schatting zijn er wereldwijd enkele tientallen Tromp wasserijen gebouwd. In Nederland werd het systeem - behalve in de suspensiewasserij van de Domaniale Mijn - ook toegepast in de huisbrandwasserij van de Staatsmijn Maurits en in wasserij III van de mijn Julia in Eygelshoven.

De Tromp curve

"Tobias" Tromp overleed in 1986 op achtentachtigjarige leeftijd. Hij werd door vakgenoten alom gerespecteerd om zijn grote kennis en kunde. Ook nu nog, ruim twintig jaar na zijn overlijden, kenschetsen oud-collega’s hem als "a remarkably talented engineer, a man of culture, with a generosity of spirit, and who will long be remembered by all who knew him".

Zijn naam is tot op de dag van vandaag verbonden aan meer dan zestig patenten die allemaal betrekking hebben op de scheiding van vaste korrelvormige materialen met verschillend soortelijk gewicht.

In de procesindustrie leeft zijn naam voort in de zgn. Tromp Curve, een internationaal aanvaarde methode voor het weergeven van de efficiency van een fysisch scheidingsproces. De curve geeft de kans aan dat korrels met een bepaalde grootte van de massa gescheiden worden. "Tobias" Tromp introduceerde zijn methode in 1950 op het eerste International Coal Preparation Congress (ICPC) in Parijs. In 1978 ontving hij hiervoor de prestigieuze Lessing Medal van de Britse Minerals Engineering Society.

Dit artikel kwam tot stand met vriendelijke medewerking van Mevr. C.G. (Toos) Tromp, kinderarts in ruste, en van Dhr. Jaap Besjes, voormalig opzichter onderhoud wasserijen en zeverijen van de Domaniale Mijn.