DE1646555C3

DE1646555C3 - Verfahren zur Herstellung eines KohlenstofTgranulats

Info

Publication number: DE1646555C3
Application number: DE19671646555
Authority: DE
Inventors: Harry L. Evanston Hsu; Frederick Leo Arlington Heights Shea Jun.
Original assignee: Great Lakes Carbon Corp
Current assignee: SGL Carbon Corp
Priority date: 1967-10-05
Filing date: 1967-10-05
Publication date: 1973-11-15
Also published as: DE1646555A1; DE1646555B2

Description

Die Erfindung betriff' ein Verfahren zur Herstellung eines fü^r industrielle Zwecke geeigneten Kohlenstoffgranulats mit einem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen zwischen 0 und etwa 6% und einer Korngröße über etwa 3.2 mm.

Insbesondere betrifft die Erfindung Herstellungsverfahren für Kohlenstoffpellets aus schlecht sinternden kohlenstoffhaltigen Alisgangsmaterialien, wie Delayed Coker-Rohpetrolkoks, kalziniertem Delayed-Coker-Petrolkoks, fließfähigem Rohpetrolkoks. kalziniertem fließfähigem Petrolkoks, Anthni/itkohle. Koks aus bituminöser Kohle. Pechkoks und Gemischen derselben.

Die Eignung von Kohlenstoffgranulaten für bestimmte Anwendungen hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z. B. der Teilchengröße, der Abwesenheit von Verunreinigungen, der Umsetzungsfähigkeit, dem Gehalt an flüchtigen Stoffen, dem elektrischen Widerstand, der Härte usw.

Unter »schlecht sinternd« ist zu verstehen, daß das kohlenstoffhaltige Ausgangsmaterial in kleinteiliger Form selbst keine dauerhafte Bindung zwischen den Teilchen zu bilden vermag, welche ausreichend fest, z. B. für die Herstellungsverfahren von Phosphor oder Calciumcarbid, ist, wobei man hierunter jene Bindung zu verstehen hat, die bei der Pelletbildung unter Verwendung eines temporären Bindemittels, wie z. B. Stärke und Wasser, bei einem praktisch druckfreien Herstellungsgang durch Erhitzen und Carbonisieren bei erhöhten Temperaturen entsteht.

Hs ist bekannt, daß bestimmte Delayed Coker-Rohpeirolkokse sclbstbindend sind. d. h. eine feste dauerhafte Bindung nach Erhitzen und Carbonisieren bei erhöhten Temperaturen bilden, in der USA.-Patentschrift 3 077 439 wird die Granulation von Kohlesiaub mit Wasser und Bindemittel und Erhitzen des Granulats vorgeschlagen; das Ausgangsmaterial gemäß der Vorveröffentlichung ist dabei selbstbindend. Die Fähigkeit zur Selbstbindung beruht hauptsächlich auf »frisch hergestelltem« Rohpetrolkoks mit einem Gehalt an flüchtigen Stoffen von mindestens 9% oder auf Rohpetrolkoks mit einem minimalen Gehalt an nächtigen Stoffen, der nur wenig oder nicht verwittert M. Häufig wird jedoch Rohpetrolkoks längere Zeit u\ großen Meilern gelagert und ist jedem Wetter ausgesetzt. Während dieser Lagerung wird seine Bmdungs- und Sinierfahigkeit allgemein nachteilig beeinflußt. Vielfach ist ein solcher Petrolkoks wegen mangelnder Selbstbindung nicht mehr zur Verwendung z. B. gemäß dem Verfahren der USA.-Patentschrift 3 077 439 geeignet. Man bezeichnet den Koks dann als »schlecht sinternd«.

Koks kann auch schlecht sinternd sein, wenn erstark verwitteri oder oxydiert ist. obwohl sein Gehalt an flüchtigen Stoffen weit über dem von der USA Patentschrift 3 077 439 gesetzten Minimum von 9% liegt. »Frisch hergestellter« Rohpetroikoks kann ebenfalls »schlecht sinternd« sein, wenn sein Gehalt an flüchtigen Stoffen unter 9%, z. B. zwischen 5 und 7%, liegt.

Zahlreiche andere kohlenstoffhaltige Materialien sind als »schlecht sinternd« oder inert bekannt (der Begriff »schlecht sinternd« soll sowohl inerte Materialien als auch kleinteilige kohlenstoffhaltige Ausganpsmaterialien erfassen, die geringfügig sintern oder schwach binden, wenn man sie erhitzt). Derartige inerte oder »schlecht sinternde« kohlenstoffhaltige Materialien sind bekanntlich in ihrer typisch kleinteiligen Form, z. B. als »Gruskoks«, »Anthrazit-Staubkohle« usw., von sehr geringem Wert und für industüelle Zwecke ungeeignet.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines für industrielle Zwecke geeigneten Kohlenstoffgranulats aus solchen inerten oder schlecht sintei./den Ausgangsmaterialien zu entwickeln, die beispielsweise für die obenerwähnten Anweiidungszwecke geeignet sind.

Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zur Herstellung eines für industrielle Zwecke geeigneten Kohlenstoffgranulats mit einem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen zwischen 0 und etwa 6% und einer Korngröße über etwa 3,2 mm, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man

A) insgesamt 100 Teile ,schlecht sinternden kohlenstoffhaltigen Materials wie Delayed Cokcr-Rohpetrolkoks mit weniger als 9% flüchtigen Bestandteilen, verwitterten oder oxydierenden Delayed Coker-Rohpetrolkoks mit 9 bis 20% flüchtigen Bestandteilen, kalzinierten Delayed Coker-Petrolkoks, fließfähigen Rohpetrolkoks, kalzinierten fließfähigen Petrolkoks, Anthrazit, Feltkoblekoks, Pcchkohlekoks oder Gemische davon mit einer solchen Teilchengröße, daß wenigstens 40% der Teilchen ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,15 mm und praktisch alle Teilchen ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 2,4mm passieren, bei einer Temperatur unter 66"C mit einem temporären Bindemittelsystem, das aus 15 bis 50 Teilen Wasser und mindestens 0.8 Teilen eines temporären, mit Wasser verarbeitbaren Bindemittels, wie Asphalt oder Pech oder deren Gemische, besteht, und mit mehr als einem und bis zu 20 Teilen eines festen, pulverisierten, kohlenstoffhaltigen, per-

manenten Bindemittels mit einem Erweichungspunkt über 66°C, wie Asphalt oder Pech oder Gemische solcher Bindemittel, das wenigstens 1 % des Kohlenstoflgehaltes des K₁ hlenstoffgraniilats liefert und das eine solche Korngrößenverteilung hat, daß alle

ίο Teilchen ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 1,65 mm passieren, etwa 0 bis 10% auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,83 mm. etwa 2 bis 25% auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0.21 mm, etwa 6 bis 52% auf einem Sieb mit

ι? einer lichten Maschenweite von 0,15 mm zurückbleiben und daß der Rest der Teilchen, der eine geringere Korngröße als 0,15.nm hi... die natürliche Korngrößenverteilung eines durch r.iechunische Zerkleinerung erhaltenen Produktes hat. vermischt und

B) die gemischten Bestandteile der Stufe A ohne Druck und unter Bedingungen, unter denen die für die Pclletisierung notwendige Wassermenge erhalten bleibt, zu Teilchen von mindestens 3.2 mm Durchmesser pelietisiert, wobei die in Stufe A angegebenen

15 bis 50 Teile Wasser auf der Analyse der Pellets nach Stufe B beruher, und das mit dem temporären Bindemittel zugesetzte und das in der Pelletisierungsstufe gegebenenfalls verwendete Wasser beinhalten, und C) die in Stufe B erhaltenen Pellets in einer nichloxydierenden Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 650 und IHK) C von flüchtigen Bestandteilen befreit, bis deren Anteil mit Sicherheit zwischen 0 und etwa 6% liegt, wobei das temporäre Bindemittel hauptsächlich in der Stufe B und das perm; nente Binde-

M mittel hauptsächlich in der Stufe C wirksam wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die wirtschaftliche Verarbeitung von schlecht sinternden kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien, so daß eine maximale Ausbeute eine< Kohlensloflgranulats erhalten wird, das außerordentlich gut zur industriellen Verwendung geeignet ist, wie z. B. in der Phosphorindustrie und/odei der Calciumcarbidindustrie, bei welchen Kohlenstoff als Umsetzungsteilnehmer oder Reduktionsmittel angewendet wird, oder zur Herstellung von Söderbcrg-Anoden oder -Pasten für die Aluminiumii'.dusirie.

Das Verfahren der Erfindung umfaßt:

A) das Mischen einer Gesamtmenge von 100 Teilen eines schlecht sinternden kohlenstoffhaltigen Materials, welches eine solche Teilchengröße aufweist, daß mindestens 40% der Teilchen durch ein 100-mesh-Sicb und im wesentlichen alle Teilchen durch ein 8-mesh-TyLr-Sieb hindurchgehen, mit einem temporären Bindemittelsystem aus 15 bis 50 Teilen Wasser und mindestens etwa 0,8 Teilen eines temporären wasserverträglichen Bindematerials, und mit einer solchen Menge eines kohlenstoffhaltigen permanenten Bindemittels, daß das permanente Bindemittel mindestens etwa 1% des Kohlenstoffes in dem körnigen Kohlenstoffprodukt liefert;

B) das Agglomerieren der gemischter. Bestandteile der StufeA zu Pellets mit einem Durchmesser über etwa 3,175 mm mittels eines im wesentlichen druckfreien Pelletier-Arbeilsganges, welcher unter solchen Bedingungen ausgeführt wird, daß die zur Bildung von Pellets erforderliche Wassermenge erhalten bleibt, und

C) das Entfernen der flüchtigen Bestandteile in einer im wesentlichen nichtoxydicrendcn Atmosphiire bei einer Temperatur zwischen etwa 650 und etwa I KX) C aus den Pellets der Stufe B. bis ihr Gehall an flüchtigen Stoffen wesentlich vermindert worden ist und bei etwa 0 bis 6% liegt.

Das körnige Kohlcnstoffprodukl des crflndungsgemüßcn Verfahrens setzt sich hauptsächlich aus Pellets zusammen, die einen größeren Durchmesser als 3.2 mm sowie einen Gehalt an flüchtigen Stoffen unter etwa 6% und vorzugsweise zwischen etwa 0 und etwa 4% aufweisen. Der Gehalt des körnigen Kohlcnstoffprodukles an flüchtigen Stoffen hängt von dem Gehalt der gebildeten Rohpcllels an flüchtigen Stoffen ab, wie nachstehend weiter ausgeführt wird. Die Pellets des Produktes variieren hinsichtlich ihrer Größe lypiseherwcise zwischen etwa 3,2 oder andernfalls 6,35 mm und etwa 19.05 oder 25,4 mm Durchmesser und können allein oder in Verbindung mit anderen Materialien in Vcrfahrcnsinduslricn. wie vorstehend beschrieben worden ist, verwendet werden.

Schlecht sinternder »Dclaycd-Cokingw-Rohpcirolkoks. der durch Entkoken der Kokskammern eines »Delayed-Cokingo-Arbeitsgangcs entweder mit hydraulischen oder mechanischen Mitteln gewonnen wurde, wird vorzugsweise als Ausgangsmaterial verwendet, er weist im allgemeinen einen Gehalt an flüchtigen Stoffen (ausschließlich der Feuchtigkeit) /wischen etwa 5 und etwa 20%, typischerweise zwischen etwa 9 und etwa 16% auf. Das Ausgangsmalcrial kann teilweise oder insgesamt feiner als 3.175 mm oder 6.35 mm sein, oder das gesamte Material oder ein Teil davon kann größer als 19.05 mm oder 25.4 mm sein, da die Verfahrensslufen dieser Erfindung die Verwendung von Ausgangsmaterialien jeder Grüße gestalten. Im allgemeinen jedoch, bei Rohpeiiolkoks als Ausgangsmalerial. wird das erfindimgsgcmäßc Verfahren mit verwittertem oder oxydiertem »Meilerc-Rohpelrolkoks (»run-of-pile«-raw petrol coke) durchgeführt. Typischerweise kann dieses Ausgangsmaterial etwa 12% Feuchtigkeit, etwa 13% flüchtige Stoffe (ausschließlich der Feuchtigkeit) und solche Abmessungen aufweisen, daß 100% desselben kleiner als 30.48cm. elwa SOVo kleiner als 10,16cm. etwa 60% kleiner als 19.05 mm und etwa 30% kleiner als 3.175 mm im Durchmesser sind.

Bei einem derartigen typischen Ausgangsmaterial umfaßt das allgemeine Verfahren zunächst das Hindurchschicken des Ausgangsmaterials durch einen Trockner, wo die Haupt- oder Gesamtmenge an Feuchtigkeit oder Wasser entfernt wird. (Die Trocknungsstufe kann selbstverständlich fortgelassen werden, wenn das Ausgangsmaterial keine oder nur wenig Feuchtigkeit besitzt. Sie kann auch dann gelegentlich ausfallen, wenn das Ausgangsmaterial eine beträchtliche Menge Feuchtigkeit aufweist. Dies ist jedoch nicht das übliche oder bevorzugte Verfahren.) Der getrocknete Koks wird dann kennzeichnenderweise durch einen Brecher und/oder eine Mühle oder eine andere geeignete Vorrichtung geschickt, wo er zu einer zur Herstellung von Pellets geeigneten und erforderlichen Feinheit zerkleinert wird, so daß mindestens etwa 40% und vorzugsweise mindestens etwa 50% der zerkleinerten Teilchen durch ein 100-mesh-Tyler-Sieb hindurchgehen. Wenn die Teilchen bereits diesen Feinheitsgrad aufweisen oder auf einen solchen Feinheitsgrad zuvor ausgesiebt worden sind, ist natürlich die Brech- oder Mahlstufe überflüssig. Es wird auch bevorzugt, daß die zerkleinerten Teilchen solche Abmessungen aufweisen, daß etwa 70% durch ein 28-mcsh-Tyler-Sicb und 100% durch ein 8-mesh-Tyler-Sieh hindurchgehen. Diese zerkleis ncrtcn Teilchen werden dann mil einem geeigneten Bindcmittelsystem gemischt, welches aus Wasser, einem temporären wasscrvciträglichcn Bindemittel (vorzugsweise Stärke) sowie einem permanenten kohlenstoffhaltigen Bindemittel besteht, und dann zu

ίο Pellets mit Durchmessern über etwa 3,175mm. z.B. zwischen etwa 3,175 und etwa 19.05 oder 25.4 mm für die Calciumcarhid-Industrie und zwischen etwa 6.35 mm und etwa 19,05 oder 25.4 mm für die Phosphor-Industrie agglomeriert. Analoge Vcrfahrcnsstufcn können zur Herstellung von körnigen Kohlcnstoffpellets für die Aluminium-Industrie oder andere Verwendungszwecke ausgeführt werden, abhängig von den gewünschten Produktabmessungen.
Danach werden die Pellets getrocknet und dann in einem Verflüchtiger von den flüchtigen Bestandteilen befreit In einigen Fällen wird das Trocknen der Pellets in einem Verflüchtiger geeigneter Bauart durchgeführt, während in anderen Fällen ein getrennter Trockner angewendet wird. Diese Pellets werden in -i?m Verflüchtiger für Zeitspannen und bei Temperaturen gehalten, welche zahlreiche ihrer Eigenschaften beeinflussen und durch welche ihr Gehalt an flüchtigen Stoffen (von dem in dem kohlenstoffhaltigen Ausgangsmateriül und/oder permanenten Bindemittel enthaltenen) auf typischcrweisc zwischen etwa 0 und etwa 6% vermindert wird, wonach sie abgekühlt und in geeignete Behälter transportfertig entladen werden.

Das Verfahren und zahlreiche zusätzliche Einzelheiten und Modifikationen werden durch die Zeichnung erläutert, welche ein Fließbild des Verfahrens darstellt, wobei das gesamte kohlenstoffhaltige Ausgangsmaterial schlecht sinternder Rohpetrolkoks ist Bei dem gezeigten Verfahren wird Rohpetrolkoks-

Ausgangsmaterial zu einem Trockner 1. z. B. einem Rotationstrockner mit einer Temperatur von. etwa 98.89 C oder hoher, geführt, um das Ausgangsmaterial von der Haupt- oder Gesamtmenge an Feuchtigkeit oder Wasser zu befreien, so daß die Koksteilchen nicht länger aneinander haften. Der so getrocknete Rohpetrolkoks wird dann zu einem Brecher 4 geführt, um zu einer Zwischc größe zer-

klemerl zu werden.

Diese Teilchen werden durch eine Mühle 6. beispielsweise eine Schlagmühle, geschickt, worin sie zu einer solchen Teilchenfeinheit verringert werden. daC annähernd 30% durch ein 200-mesh-Sieb. 50% durch ein 100-mesh-Tyler-Sieb, 70% durch ein 28-mesh-Sieb und 100% durch ein 8-mesh-Sieb hindurchgehen. Die so vermahlenen Teilchen werden gründlich mit einer wäßrigen temporären Bindemittelmischunj oder -lösung, z. B. einer Stärkeart und Wasser, sowie mit einem permanenten Bindemittel gemischt. Da: permanente Bindemittel liegt vorzugsweise in festei oder Brockenform vor und wird mittels des Bre chers4a und der Mühle 6a zu einem Pulver ver mahlen. Diese Materialien werden im Mischer" gründlich gemischt und sodann zu einer im wesent liehen druckfreien Agglomeriervorrichtung wie ζ. Β dem Pelletierer 8, vorzugsweise vom Scheiben-Typ geführt, welche die Mischung zu Agglomeraten ode Pellets formt, die hinsichtlich ihrer Größe in einen weiten Bereich variieren können, jedoch vorzugsweisi

einen Durchmesser zwischen etwa 3.17ί und etwa 19.05 oder 25,4mm aufweisen. Die Pellets weiden anschließend zwecks geeigneter Wärmebehandlung zu einem Verflüchtiger 5 gebracht. Wie durch die pur.!· tförmigen Linien angezeigt wird, können die l'ellels gelegentlich zu einem getrennten Trockner 15 geschickt werden, damit sie vor der Zuführung zu dem Verllüehtigcr getrocknet werden, oder sie können in dem Verfliichligcr getrocknet werden. Die hitzehchundclten Pellets oder Agglomerate werden dann gekühlt, nachdem ihr Gehalt an flüchtigen Stoffen im wesentlichen bis zu einem Punkt vermindert worden ist, daß er zwischen etwa 0 und etwa 6% liegt. Das Kühlen kann in einer Kühl- oder Kühlcrzone 21 durchgerührt werden, welche den unteren Teil des Verflüchtigcrs umfassen kann, oder es kann teilweise darin und der Rest außerhalb desselben ausgeführt werden, oder es kann im wesentlichen insgesamt in einer von der Vcrflüchtigungseinhcit getrennten Einheit ausgeführt werden.

Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann ein kleiner Prozentsatz an Produkt mit Untergröße Iz. B. je nachdem unter 3.175 oder unter 6.^5 min) erhalten werden, hauptsächlich auf Grund von Teilchenabrieb in dem Verflüchtiger und der Kühlzonc. Daher ist es manchmal erwünscht, diesen kleinen P'ozentsaiz an Teilchen mit Untergröße von dem llauptprodukt mit der geeigneten gewünschten Größe an/.uiicimcn. Diese Stufe wird in der Zeichnung gczcii'i. in der ein Sieb 11 angewendet wird, um die Teilchen 12 mit Untergröße von den Produktpellets 13 mit der angemessenen Größe abzutrennen. Bei dem darg. stellten Verfahren wird ein 3.175-mm-Sieb vcrwcni et. Hs ist ersichtlich, daß ein 6.35-mm-Sicb anzuwciv cn ist. wenn die gewünschte Produklgrößc t- 6. 5 mm beträgt, und daß auch in vielen Fällen die Pro uktanfordcrungen die Anwendung eines Siebes bei dieser Stufe des Verfahrens nicht notwendig machen.

Das Produkt 12 mit Untergröße macht bei dem VcTanren normalerweise nicht mehr als einen kleinen Prozentsatz des der Verflüchtigung unterworfenen l'roduktes aus. Diese kleinen Mengen an Untergrößen-Produkt können für das Hauptverfahren zur Anwendung gebracht oder in dieses einbezogen werden, indem man" sie zu dem Rohpetrolkoks hinzugefügt, welcher in die Mühle 6 oder den Mischer 7 eingebracht wird. Wenn es auf diese Weise im Umlauf zurückgeführt wird, kann das von den flüchtigen Bestandteilen befreite Untergrößen-Produkt in die nachfolgenden Verfahrensschritte einverleibt werden. Vorzugsweise wird dieses ausgeführt, indem man diese Teilchen zu den in die Mühle einzubringenden Materialien hinzufügt, wie es durch die punktförmigen Linien bei dem erläuterten Verfahren gezeigt wird.

Die Verflüchtigungsstufe kann in verschiedenen Arten von Verflüchtigern durchgeführt werden. z. B. einem Rotations-Brennofen, in einem Schachtofen, auf einem beweglichen Rost oder in jeder geeigneten Carbonisierungsvorrichtung. Typische Temperaturen, die zur Ausführung der Verflüchtinungsstufe der Pellets besonders zu bevorzugen sind. Hegen im Bereich von etwa 900 C, obgleich auch so hohe Temperaturen wie etwa 1100⁰C oder so niedrige wie 650' C mitunter angewendet werden können. Entweder reduzierende oder inerte Verflüchtigungs-Atmosphären (im wesentlichen nichtoxydierende) sind für die Erhitzungsstufe der Pellets erforderlich, um jede Oxydation der in Verarbeitung befindlichen kohlenstoffhaltigen Feststoffe zu verhindern oder auf einem Minimum zu halten. Diese Bedingung kann leicht erreicht werden, indem man einen Brennstoff in Luft oder Sauerstoff verbrennt, wobei der Brennstoff im Überschuß vorliegt. Jede Oxydation sollte auf einem Minimum gehalten werden, da sogar eine milde Oxydation zu schwachen Pellets führen kann. Das Einhalten dieser Bedingung ist am kritischsten bei Temperaturen typischerweise unterhalb etwa 55O°C. nahe dem Punkt, bei dem die Bindung zahlreicher der erfindungsgemäß hergestellten Pellets dauerhaft »erhärtet«.

Wie oben angegeben, können die gebildeten grünen Pellets in einem Rotations-Brennofen, einem Schachtofen, auf einem beweglichen Rost oder irgendeiner geeigneten Carbonisationsvorrichtung carbonisierl werden. Zur Erzielung der besten Ergebnisse ist die Carbonisierungsvorrichtung oder der Verflüchtiger 5 so gebaut oder so eingerichtet, daß die gebildeten grünen Pellets in einer gut geregelten Weise auf die erwünschte End-Carbonisierungstemperatur erhitzt werden können. Mit anderen Worten, wenn die erwünschte Endtemperatur 800"C beträgt und die gebildeten grünen Pellets eine Temperatur von 25 C aufweisen, wenn sie den Pelletierer 8 verlassen und in den Vcrflüehtiger 5 gelangen, so werden sie vorzugsweise von 25 C auf die Temperatur von 800 C mit einer sehr genau kontrollierten Aufheizgeschwindigkeit erhitzt.

Geregelte Aufheizgeschwindigkeiten, die 600 C pro Stunde nicht überschreiten, können bei Temperaturen unterhalb der »Härlungs«-Tcmperatur von 550 C angewendet weiden. Oberhalb dieser Temperatur können größere Geschwindigkeiten verwendet werden Eine typische Geschwindigkeit in einem vertikalen Schachtofen ist der Anstieg von Raumtemperatur auf 5(X) C in einer Stunde und dann auf 850 C in einer halben Stunde. Die besondere ausgewählte und verwendete Aufheizgeschwindigkeit innerhalb der vorstehend beschriebenen Bereiche hängt auch von der Dichte, Porosität, Größe, Gestalt sowie dem Gehalt an flüchtigen Stoffen der zu verarbeitenden gebildeten grünen Pellets oder Körper ab. Der Gehalt der gebildeten grünen Pellets an flüchtigen Stoffen hängt von dem verwendeten kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterial und dessen Gehalt an flüchtigen Stoffen, dem verwendeten permanenten Bindemittel und dessen Gehalt an flüchtigen Stoffen sowie den relativen Anteilen dieser beiden Materialien ab.

Die Pelletbildungsstufe wird vorzugsweise auf einei Pelletierscheibe ausgeführt, welche mit einem Winkel von etwa 45 geneigt und durch einen Antrieb mil veränderlicher Geschwindigkeit angetrieben wird. Eine Wassersprühvorrichtung wird bei der Pelletbildungs stufe angewendet, um das Agglomerieren der Mischung zu fördern. Ein gegenüber der Scheibe angebrachte Abstreicher gewährleistet das angemessene Rollen um Bewegen der Teilchen und ihr Vermischen mit Wassei um das Gemisch zu Pellets umzuarbeiten. Di »Ballungs«-Wirkung und die Größe der erhaltene Pellets wird durch die Eigenschaften des Gemische: die Geschwindigkeit, mit der es auf die Scheib aufgebracht wird, den Winkel und die Geschwindigke der Scheibe, die verwendete Wassermenge sowie di Stelle, bei der die Beschickung auf die Scheibe odc Schale eingeführt wird, geregelt. Die Regelung dies«

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Faktoren kann crwünschtcnfalls zur Herstellung von Pellets mit sehr einheitlichem Teilehengrößenbcrcieh führen. Oder die Bedingungen können verändert werden, so daß der Teilchcngrößenbereich der erzeugten Pellets ziemlich weil sein kann. Die Pellets werden von der Scheibe auf eine Pellel-Schültriane abgeführt, mittels der sie in einen Verfiüchtiger 5 geleitet werden. Andernfalls können die Pellets, wie vorstehend angegeben, zunächst zu einem Trockner 15 geschickt werden, welcher lypischerweise vom Förderband-Typ ist und bei einer Temperatur oberhalb 98.89 C, z.B. 149 bis 204 C oder darüber, gehalten wird, um sie von der Hauptmenge ihrer Feuchtigkeit zu befreien, bevor sie zu dem Verfiüchtiger geführt werden. (Bei höheren Temperaturen ist eine inerte Atmosphäre erforderlich.) Diese Allernativausfühiung hängt in gewisser Weise von der Bauart und dem Typ des verwendeten Vcrflüchtigers ab. und ob er so konstruiert ist, daß er sowohl als Trockner als auch als Feuchligkeitsentfcrner und Verfiüchtiger arbeiten kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein wirtschaftliches und wirksames Mittel zur Umwandlung von inerten oder schlecht sinternden kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien oder von oxydiertem oder schwerwiegend verwittertem »Delayed-Cokingc-Rohpctrolkoks in Handelsprodukte.

Das permanente Bindemittel ist ausschlaggebend und wird im aligemeinen tun in Mengen angewendet, soweit es notwendig ist, um die erwünschte Gesamt-Dauerbindungsfestigkeit der von den flüchtigen Bestandteilen befreiten Pellets zu erhalten. In einigen Fällen, wie z. B. im Falle der Verwendung von kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialteilchen, welche eine gewisse Eigen-Bindekraft aufweisen (im Gegensatz zu streng inerten Ausgangsmaterialienf. sind nur relativ kleine Anteile an permanentem Bindemittel notwendig, um Pellets mit zufriedenstellender oder erwünschter Festigkeit zu erhalten. In jedem Falle wird mindestens eine solche Menge an permanentem Bindemittel verwendet, daß sie mindestens etwa I % des Kohlenstoffes in dem von den flüchtigen Bestandteilen befreiten körnigen Endprodukt liefert und daß ein zur industriellen Anwendung geeignetes Kohlenstoffprodukt erzeugt wird. In einigen Fällen liefert das permanente Bindemittel wesentlich mehr als dieses Minimum von 1 %, und zwar auf Grund der hohen Koksausbeute des permanenten Bindemittels und/ oder, weil wesentliche Mengen an permanentem Bindemittel verwendet werden, wie es z. B. bei Kohle der Fall ist.

Was den Mischarbeitsgang anbetrifft, so wurde gefunden, daß die Teilchengrößenverteilung des kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterials und des permanenten Bindemittels (falls es in fester kleinteiliger Form vorliegt), die Bindemitteltypen, die Verhältnisse der Bindemittel zu den kohlenstoffhaltigen Teilchen und die zum Mischen der Bindemittel mit den kohlenstoffhaltigen Teilchen angewendeten Verfahrensschritte sämtlich einen bedeutenden Einfluß haben auf die Durchführbarkeit des Verfahrens in der gewünschten Art und Weise und bei den erwünschten Temperaturen oder auf das Ausmaß, in dem die Gemische zu Pellets geformt werden können, ohne daß man wesentliche Drücke und erhöhte Temperaturen anwendet, sowie auf ihre Fähigkeit, zu Pellets mit angemessener Festigkeit sowohl vor als auch nach dem Trocknen und Verflüchtigen geformt zu werden.

Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewendete temporäre Bindemittel oder Bindematerial sollte ein solches sein, mit dem eine annehmbar gute Pellei-Naßfesligkeit und Grün-Trockenfestigkeil erzielt wird und das keine ernsthaften Klebeprobleme mit sich bringt. Jedes mit Wasser verträgliche Material, welches die gemischten Materialbestandteile bindet und zusammenhält oder Pellets von ausreichender Naßfestigkeit sowie Pellets von angemessener Grün-Trockenfestigkeil zur Handhabung und Verflüchtigung nach Vertreibung des Wassers liefert, ist geeignet. Mit dem Ausdruck »verträglich« sind Materialien gemeint, welche mit Wasser emulgiert oder darin suspendiert oder dispergierl oder gelöst werden können. Ein temporäres Bindemittel aus Wasserstärke ist Tür das Verfahren der Erfindung besonders geeignet. Weitere temporäre Bindcmittclsysleme sind ζ. Β Asphaltemulsionen. Lehmemulsionen und Gemiscl. · von Wasser mit Melassen oder mit gereinigten odei ungereinigten Sulfillaugen. Gemische dieser Bindemittel können ebenfalls verwendet werden. Falls e erwünscht, bequem oder notwendig sein sollte, kanii das temporäre Bindemittel in Wasser vordispergiert vorgemischt oder voremulgierl werden, unter Ver Wendung der hierzu üblichen Arbeitsweisen einschließlich der Anwendung erhöhter Temperaturen, bevor es in dem erfindungsgemäßen temporären Bindemittelsystem zur Anwendung gelangt. Die Wirksamkeit der temporären Bindemittel kann variieren, ebenso die erforderlichen Mengen; das verwendete temporäre Bindemittel hängt demzufolge von diesen Faktoren, den Produktanforderungen und auch Kostenerwägungen ab.
Das verwendete permanente Bindemittel ist von »kohlenstoffhaltiger« Natur, d. h., es liefert beim Irrhitzen Kohlenstoff und somit eine Kohlensloffbindung zwischen den schlecht sinternden Kohlenstoffteilchen und weist typischerweise eine Koksausbeute von mindestens 20% auf. wenn es auf Zersetzungs- und Verflüchligungstempcraluren in einer neutralen oder inerten Atmosphäre erhitzt wird. (Es wird daiauf hingewiesen, daß die Koksausbeute eines Bindemittels etwas variiert in Abhängigkeit von den angewendeien Temperaturen und Erhitzungsgeschwindigkeiten. 1 'ie Ziffer 20% soll die Koksausbeute eines Bindemittels anzeigen, wie sie erhalten wird, wenn man die Pellets mit einer angemessenen Geschwindigkeit und unter geeigneten Bedingungen, wie sie hier beschrieben worden sind, erhitzt oder von den flüchtigen Bestandteilen befreit.) Pech, Asphalt oder Kohle in Pulverform und vorzugsweise mit einer solchen Feinheit, daß mindestens etwa 75% der Teilchen durch e\.. 65-mesh-Sieb und mindestens 90% der Teilchen durch ein 20-mesh-Sieb hindurchgehen, sind die typischen erfindungsgemäß verwendeten permanenten Bindemittel. Flüssige permanente Bindemittel, wie z.B. schwere Erdölrückstände, können ebenfalls angewendet werden. Typische »Pech«-Materialien sind Steinkohlenteer und Erdöl-Pechsorten, hochsiedende Aromaten und Crackriickstände. Typische angewendete Asphaltmaterialien sind diejenigen, die als pyrogene Asphaltarten von Erdöl-Ursprung einschließlich der Restöle, Preßteere und Restasphalte, sowie natürliche Asphaltstoffe, wie z. B. Gilsonit, klassifiziert sind. Die anzuwendenden Kohlen sind bituminöse Kohlen oder teilweise verflüchtigte bituminöse Kohlen und weisen vorzugsweise einen Gehalt ζ ι flüchtigen Stoffen zwischen etwa 15 und etwa 30% auf. Wird ein flüssiges

ii

permanentes Bindemittel, wie ζ. B. ein schwerer Erdölrückstand, verwendet, so wird es typischerweise in Wasser emulgiert, da es bei alleiniger Anwendung zu »klebrig« oder viskos sein könnte und einige Probleme bei der Pelletier- oder Agglomericrstufe s verursachen könnte. Mischungen flüssiger und fester permanenter Bindemittel können ebenfalls verwendet werden. Typische Teilchengrößen für die festen permanenten Bindcmittelmaterialien, wie sie bei der vorliegenden Erfindung verwendet weiden, sind folgende:

Tylcr-mcsli-Ciröüc

Minus IO

Minus :ü, plus 20
(- 1 ■) + 20) ..

-20 + 65

-65 + 100

-100

l'cslcs permanentes UiiulcmiUcl Asphalt
100%

2,3%
19.6%
30,0%
48.0%

Pech	Kohle
00%	100%
0.1%,	0,2%
3,4%	3,2%
5.7%	2.8%
90.7%	93,8%

Es wird darauf hingewiesen, daß die Auswahl der Teilchengrößen erheblich von den vorstehend augegebenen abweichen kan; .

Es wird bevorzugt, daß die verwendeten festen permanenten Bindemittel relativ hohe Erweichungspunkte oder -bereiche. z. B. ein Minimum von 65.6" C. vorzugsweise oberhalb 93,3°C aufweisen und daß, wenn bei der Ausführung der Erfindung Kohle verwendet wird, sie zu Anfang einen Gehalt an flüchtigen Stoffen unter etwa 30% aufweist oder daß sie teilweise verflüchtigt wird, um einen solchen Gehalt an flüchtigen Stoffen aufzuweisen; außerdem ist es notwendig, daß die Kohle sinterfähig ist und demzufolge eine feste Bindung bilden kann. Gleichfalls wird bevorzugt, daß die Kohle »nichtquellend« ist. Bei einigen Endverwendungszwecken (/. B. wenn der Aschegehalt von Bedeutung ist) wird bei Anwendung von Kohle als Bindemittel bevorzugt, an Stelle der Rohkohle eine gereinigte aufgeschlossene Kohle anzuwenden, welche einen Anteil des Aufschlußlösungsmittels enthalten kann oder auch nicht. Typische Erweichungspunkte oder -bereiche von festen permanenten Bindemitteln, die ertindungsgemäß verwendet werden können, sind folgende:

Permanente* Bindemittel

Pech

Asphalt

Kohle

Typischer Erweichungspunkt „

100 C 162,8 C 450 C

55

Wie bereits erläutert, variiert die angewendete Menge an permanentem Bindemittel in hohem Maße in Abhängigkeit von der Bindekraft des Bindemittels selbst sowie auch vom Zustand oder der »Sinterfähigkeit« (falls vorhanden) des kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterials. Ein kohlenstoffhaltiges Ausgangsmaterial, welches einen gewissen Anteil an flüchtigen Stoffen enthält, wird einem vollständig calcinierten Material vorgezogen (falls die Auswahlmöglichkeit besteht), da ein derartiges Ausgangsmaterial besser mit dem Pech oder anderen permanenten Bindemitteln beim Verflüchtigen »sintert« als ein vollständig calciniertes Material. Demzufolge werden festere Pellets erhalten, und/oder weniger permanentes Bindemittel ist erforderlich. Pech und Asphalt sind einander bezüglich ihrer Bindekrafl äquivalent, und 5 Teile jedes dieser beiden Bindemittel sind überschlagsmäßig etwa das Äquivalent von etwa 30 Teilen Kohlenbindemittel oder von etwa 5 Teilen schweren Erdölrückstandes. 3 bis 10 Teile Pech oder Aiphalt, bzw. 20 bis 60 Teile Kohle, oder 3 bis 10 Teile schwerer Erdölrückstand pro 100 Teile des schlecht sinternden kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterials reichen erfindungsgemäß aus. um von den flüchtigen Bestandteilen befreite Pellets mit zufriedenstellender Festigkeit, Stabilität und Abriebeigenschaften zu erzeugen. Ist das kohlenstoffhaltige Ausgangsmaterial voll calciniert oder vollständig inert, sollten die vorstehend angegebenen Mengen oder Bereiche an permanentem Bindemittel mit einem Faktor von etwa 2 bei allen permanenten Bindemitteln mit Ausnahme der Kohle multipliziert werden. Bei Kohle ist selbst das bei schlecht sinterndem Aggregat erforderliche Volumen so hoch, daß eine Erhöhung um einen Faktor von 2 normalerweise unnötig ist. Eine Menge unter 1 Teil Pech oder Asphalt oder schwerem Erdölrückstand oder unter 6 Teilen Kohle ist selten erwünscht, weil, wenn nicht mehr als diese Menge an permanentem Bindemittel erforderlich ist, um Pellets mit guter Festigkeit zu erzeugen, offensichtlich das kohlenstoffhaltige Ausgangsmaterial (wie z. B. Rohpetrolkoks) eine ausreichende autogene Bindekraft besitzt, so daß das Verfahren ohne jedes permanente Bindemittel ausgeführt werden kann. Bindemittelmengen über 20 Teile I'ech, Asphalt oder schweren Erdölrückstandes oder über 70 Teilen Kohle pro 100 Teile kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterials werden selten anzuwenden sein, da sie im allgemeinen überflüssig sind, ferner wegen dei Wirkung solcher Mengen auf die intrinsischen Eigenschaften der Produktpellets (z. B., ihre Widerstandsfähigkeit, Umsetzungsfähigkeit und ihren Aschegehalt, welche Eigenschaften auch ihre Verwendbarkeit für industrielle Anwendungen beeinflussen) sowie auch aus wirtschaftlichen Gründen.

Ungeeignete Anteile oder Verhältnisse der verschiedenen Materialien zur Herstellung der Pellets führen entweder zum Unvermögen zur Bildung von Pellets überhaupt oder zur Bildung von Pellets ohne die geeignete Größe oder zur Bildung von "ellets mit unzureichender Festigkeit. Die Festigkeit der trockenen »grünen« (d. h. noch nicht der Verflüchtigung unterworfenen) Pellets hängt von dem Verhältnis des temporären Bindematerials in dem Bindemittelsystem zu den Kohlenstoffausgangsmaterialteilchen und dem permanenten Bindemittel ab. Der Wassergehalt des Gemisches regelt in erster Linie die Pelletiereigenschaften der Mischung, z. B. die Geschwindigkeit der Pelletausbildung und die Pellet-Naßfestigkeit. Wird ein Bindemittelsystem auf Stärkegrundlage verwendet, so sind Gemische zur Pelletbildung und für die anschließenden Verfahrensschrittt am besten geeignet, welche 100 Gewichtsteile kohlen stoffhaltige Ausgangsmaterialteilchen und permanen les Bindemittel, 20 bis 40 Teile Wasser sowie 0,8 bi: 2,0Teile Stärke enthalten; Mischungen, die 100Teil« Kohlenstoffteilchen und permanentes Bindemittel 15 bis 20 Teile Wasser sowie 0,8 bis 3,0 und meh Teile Stärke enthalten, sind anwendbar; jedoch sin< normalerweise nicht mehr als 2,0 Teile Stärke erfor derlich, während im allgemeinen mindestens 20 Teil Wasser verwendet werden. Diese Zahlen beruhei

646

auf der Analyse der Pellets. Was das Wasser anbetrifft, so enthalten .ie das Wasse;. welches durch Wassersprühen während des Pelletbildungsarbeitsganges hinzugefügt wird, das sich im allgemeinen der während des Mischarbeiisganges angewendeten Wassermenge s annähen, oder typischerweise etwa 15 Teile Wasser in jeder Stufe. Sie enthalten außerdem jeglicht
Wasser, welches auf andere Art und Weise angewendet werden kann. z. B., um zunächst eine wäßrige Dispersion oder Suspension oder Lösung des temporären to Bindemittels vor seiner Verwendung in dem Bindemittelsystem herzustellen oder um die Viskosität des schweren Erdölrückstandes herabzusetzen falls ein solcher als permanentes Bindemittel verwendet wird, usw Im allgemeinen werden mindestens \0Teile ii Wasser während der Pelletierstufe verwendet. Die Mengen anderer verwendeter temporärer Bindemittel variieren in Abhängigkeit von ihrer Bmdekraft relativ zu Stärke, wobei die Bindekraft von Stärke typischerweise über derjenigen der anderen Bindemittel liegt.

Das Vormischen des temporären Bindematerials mit dem kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaierial und dem permanenten Bindemittel in einem Mischer \or der Pelletierung ergibt eine wesentlich höhere Trockenfestigkeit der grünen Pellets als die nige, die man erhält, wenn das gesamte temporare Bindemittel während des Pelletier- oder Pelletbildungsarbeitsganges auf den Koks aufgesprüht wird, und wird demzufolge gegenüber dem letzteren bevorzugt obgleich die letztgenannte Arbeitsweise ebenfalls in den Geltungsbereich der Erfindung fallen soll.

Bei einer bevorzugten Arbeitsweise wird das kohlenstoffhaltige Aüsgangsmaterial etwa 1 Minute lang mit dem puherisierten permanenten Bindemittel sowie einem Anteil des Gesamtwasserbedarfes der Pellets vorgemischt. Sodann wird die Stärke oder ein anderes temporäres Bindemittel, welches getrennt mit einem weiteren Anteil des Pelletwasserbedarfcs gemischt worden ist. zu dem vorbefeuchteten koi.lenstofmaltigen Ausgangsmaterial und permanenten Bindemittel hinzugefügt, und dieser Ansät? wird etwa weitere 5 Minuten lang vermischt. Die Mischung wird sodann dem Pelletierer zugeführt, wo das restliche Wasser verwendet wird, um den Pellctbildungsvorgang zu unterstützen. Ein weiteres ausgezeichnetes Verfahren 4s ist. daß man zunächst das pulverisierte permanente Bindemittel in einer Lösung oder Suspension des temporären Bindemittels in Wasser (z. B. Stärke und Wasser) dispergiert und dann diese Dispersion mit dem kohlenstoffhaltigen 'Uisgangsniaterial mischt, so Weitere geeignete Mischungsver¹" ihren sind 1. B. das Vermischen der Stärke (oder eines anderen temporären Bindemittels) mit etwa der Hälfte des Gesamt-Pellet-Wasserbedarfes, wonach man diese Mischung zu dem kohlenstoffhaltigen Aüsgangsmaterial und pcrmmicnten Bindemittel hinzufügt und den gesamten Ansatz etwa 5 Minuten lang mischt und den restlichen Anteil des Wasserbedarfes während der Pelletierstufe verwendet. Ein weiteres Verfahren ist die trockene Vermischung der Stärke (oder eines anderen tempo- fro raren Bindemittels) mit dem kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterial und einem pulverisierten permanenten Bindemittel etwa 1 Minute lang, wonach etwa die Hälfte des Gesamtwasserbedarfes dieses Gemisches zu dieser Mischung hinzugefügt, der gesamte Ansatz ^ etwa 5 Minuten vermischt und der restliche Anteil des Wasserbedarfs während der Pelletierstufe verwendet wird. Geeignet angeordnete Kontroll-»Schieben· oder Ventile können als Ausstattungen für diese Alternaliv-Mischverfahren angewendet werden.

Wie vorstehend angegeben, ist die Teilchengrößenverteilung des kohlenstoffhaltigen Materials im Gemisch mit dem Bindemittel ebenfalls von Bedeutung im Hinblick auf den nachfolgenden Pelletbildungsarbeitsgang. Wenn etwa 40% oder mehr der Teilchen feiner als ~100 mesh sind, werden hinsichtlich ihrer Festigkeit. Abmessungen usw. zufriedenstellende Pellets erzeugt. Wenn der Koks weniger al- 40% Teilchen mit einer" Feinheit unter 100 mesh aufweist, treten schlechtes Atiülomerieren und mangelhafte Festigkeit auf.

Der Rest der zur Herstellung der Pellets verwendeten Teilchen kann einen weiten Größenbereich aufweisen. Ein typisches Beispiel sind / B. im wescm liehen !(Κ)",, minus -Tvler-mesh und "⁷O⁰O minu-2S-I >ler-mesh Die Teilchengröße des permanent Bindemittels (falls es sich um einen Feststoff handel· sollte mit dem vorstehend angegebenen übereinsiirh men und vorzugsweise mindestens etwa 75% minu fö-niesh-Tylersieb und mindestens etwa W)",, mm 20-mesh-T>!ersieh betragen.

Was die" Verfahren anbetrifft, die zur Herstellur von Agglomeraten oder Pellets mit den gewünschte Abmessungen aus diesen fein gemahlenen Teilch^ angewendet werden, so wird es bevorzugt, wie berei: angegeben, die feinen Teilchen und Bindemittel ui einer Pelletierscheibe zu Pellets zu formen. \vob>. diese Formungssuife ein im wesentlichen druckfrek Arbeitsvorgang ist. Arbeitsweisen zur Vergrößerun der Abmessungen oder zum Zusammenballen, wi z. B Trommelrotation, können ebenfalls zur Hei stellung der erfindungsgemäßen Pellets angewende werden. Es ist auch ein bedeutendes Merkmal de Erfindung, daß die Agglomerierstufe unter bestimmter Bedingungen durchgeführt wird, so daß die zur Erzeu gung von Pellets erforderliche Wassermenge eingehalten wird. Das bedeutet Temperaturen unterhalb deSiedepunktes von Wasser, da sonst das Wasser ver dampfen würde. Typischerweise liegen die Temperaturen, bei denen die PelletierMufe durchgeführt wird, erheblich niedriger als der Siedepunkt von Wasser. z.B. bei Temperaturen zwischen 15,5 und 32.2 C. «■der innerhalb des weiteren Bereiches von etwa 4.4 und etwa ?7.X C. Mit anderen Worten, die Pelletierstufc wird im allgemeinen bei den normalerweise angetroffenen Raum- oder Freilufttemperaturen ausgeführt Wenn die Pelletformung im Winter im Freien durchgeführt wird, sollte die Temperatur mindestens über 0 C liegen, andernfalls würde das Wasser gefrieren, und die »zur Herstellung von Pellets erforderliche Wassermenge« würde nicht aufrechterhalten bleiben Die Pelletierung wird selten bei Temperaturen in der Nähe des Siedepunktes von Wasser ausgeführt weiden, da es in diesem Falle schwierig wäre, die »zur Ausbildung von Pellets erforderliche Wassermenge« einzuhalten. Es wird darauf hingewiesen, daß die Umgebungs-Pelletiertemperatur, welche normalerweise und bevorzugt angewendet wird, im allgemeinen erheblich niedriger als die Erweichungsoder Schmelztemperaturen der erfindungsgemäß verwendeten festen permanenten Bindemittel liegt. Mit anderen Worten, das Verfahren beruht nicht auf einem heißen geschmolzenen Bindemittel bei der Formungsstufe, schließt ein solches nicht ein und macht sich auch nicht ein solches zunutze, und das permanente Bindemittel wird bei der Pelletformungs-

stufe hauptsächlich eingeführt zur nachfolgenden verl". hrensgemäßen Nutzbarmachung bei der Verflüchtigungsstufe und nichi als Hilfsmittel bei der Pelletbildungsstufe.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. In allen diesen Beispiele", beruhte die Zubereitung auf de:' Grundlage von 100 Teilen kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialteilehen plus permanentem Bindemittel. 1.5 Teilen Starke und insgesamt 30 Teilen Wasser, falls es nicht anders angegeben ist. Die Materialien wurden bei Raumtemperatur pelletiert und dann in einer Weise, wie sie vorstehend erörtert worden ist. auf 850 C erhitzt.

»Delayed-Cokingw-Rohpeirolkoks mit einem Gehalt an flüchtigen Stoffen von 11.7%. welcher schwerwiegend verwittert und schlecht sinternd war. wurde /u der folgenden Teilchengrölieiuerteilung vermählen !sämtliche Siebgrößen aus der 1 > ier-Sericl:

Minus	S	100%
Minu.·.	2S	99%
Minus	65	95" π
Minus	100	Ν5'\,
Minus	2(M)	N>%

Gemahlene Kohle mit einem Gehalt an flüchtigen Stoffen von 23% wurde al. permanentes Bindemittel \er\endet. Diese Materialien wurden zusammen mit der Stärke sowie Wasser miteinander vermischt, pelletiert und der Verflüchtigung unterworfen bis zu einem Gehall an flüchtigen Stoffen von etwa 3.5%. Die Pellets wurden hinsichtlich ihrer Abriebfestigkeit untersucht. Die Beispiele I bis 3 zeigten die angegebenen Ergebnisse, während Beispiel 4 die Werte für einen Kontrollversuch zeigt, bei welchem kein permanentes Bindemittel (KoMeI verwendet wurde.

Vcrhaltni- Koks Kohl.·	30 ;	Λ' Λί. ''iilit ι - ; ;iil	a-bfe .. .11	Ntiukcil Abrieb ι IDO ml
70	20	74.(1		25.0
80	62.4		34.0

Beispiel

(Kontrolle!

Verhältnis
Koks - Kohle

90 10
100 0

Abriebfestigkeit

Stabilität
( + 4 m) %

48.4

35.2

Abrieb
(-10Om) %

43,8
54.2

von
Kokspelle!
spiele her·.

IDie vorstehenden und weitere hier beschriebene Ergehnisse der Abriebfestigkeitsversuche wurden folgendermaßen erhalten:

Die von den flüchtigen Bestandteilen befreiten die gemäß jedem der gegebenen Bei-, stellt worden waren, wurden in einem

Steinbecher zerstoßen und die zerkleinerte Probe zu einer hakiion \on 9.525 * 6.35 mm ausgesiebt. Die zerkleinerte Probemenge war so groß, daß mindestens 500 g der erw mischten Abmessung gewährleistet waren.

2c Hm Gemisch gleicher Volumina Porzellankugeln von 19.05 und 12.7 mm mit einem Gesamtgewicht Mm 350Og wurde gleichfalls bereitet. Diese 350Og Porzellankugjln und 500 g des Kokses von der bestimmten Größe wurden in eine Stahl-Trommel-

:s mischkammer mit einem Durchmesser von 3O.4S cm und einer Tiefe von 45.72 cm gebracht. Die Trommelkammer wurde dann 500 Umdrehungen unterworfen, und zwar Hnde-über-Ende über einen zentralen Durchmesser mit einer Geschwindigkeit von 30 Umdrehun-

yo gen pro Minute. Nach dem Mischen in der Trommel beließ man die Kammer etwa 5 Minuten lang in Ruhestellung, um den Staub absitzen zu lassen. Sie wurde dann geöffnet, um den Koks und die Porzellankugeln zu entfernen, wobei das Innere ausgebürstet

is wurde, um den gesamten Staub zu entfernen. Die Por/ellankugeln wurden auf einem 9,525-mm-Sieb vom Koks abgetrennt. Der Koks wurde sodann unter Verwendung von Tylersieben Nr. 4 und 100 mesh auf einem »Rotap« 1 Minute lang ausgesiebt. Derjenige Anteil des Kokses, der durch das 4-mesh-Sieb [ + 4 m] nicht hindurchging, wurde als Maß für die Stabilität des Kokses verwendet, während derjenige Anteil des Kokses, der das 100-mesh-Sieb [- 100 m] passierte, als das Mali für die Abriebfähigkeit des

;? Kokses verwendet wurde. Diese wurden folgendermaßen berechnet:

Gewicht des Kokses auf 4 mesh
50O

Gewicht des Kokses durch 100 mesh
500

= Gewichtsprozent +■ 4 mesh = Stabilität

= Gewichtsprozent - 100 mesh = Abriebfähigkeit.)

Die Verbesserung der Abriehfestigkcit. welche durch die Anwendung verschiedener Mengen an Kohle im Vergleich zui Kontrolle herbeigeführt wird, ist deutlich ersichtlich. Es kann gesagt werden, daß im allgemeinen, um ein zur industriellen Anwendung, wie sie vorstellend beschrieben worden ist, geeignetes Produkt, z. B. zur Anwendung bei der Herstellung von Phosphor und Calciumcarbid, zu erzeugen, eine Stabilität des körnigen Kohlenstoffproduktes von mindestens etwa 55% und eine Abriebfähigkcit nicht über etwa 35% vorliegen sollte.

Die folgenden Beispiele vergleichen die Ergebnisse von Beispiel 4 (der Kontrolle) mit einem Beispiel unter Anwendung von pulverisiertem Pech als permanentes Bindemittel. Mischen und Pelletieren wurden bei Raumtemperatur durchgeführt. Der im Beisn spiel 5 verwendete Petrolkoks war derselbe wie in den Beispielen I bis 4. Das verwendete Pech war ein Vakuum-Imprägnierpech mit einem Erweichungspunkt von etwa 100⁰C und wurde so vermählen, daß 92% durch ein 65-mesh-Sieb und 100% durch ein 10-mesh-Sieb hindurchgingen.

Beispiel

(Kontrolle)

Verhältnis
Koks Pech

100/0
95,5

Abriebfestigkeit

Stabilität
(+4 m( %

35,2
80,0

Abrieb
(-l(X)m) %

54,2
17,3

Die Verbesserung der Abriebfestigkeit durch Anwendung von nur 5 Teilen des Pechs war merklich, und es wird darauf hingewiesen, daß ein zur industriellen Anwendung außerordentlich geeignetes Produkt erhalten wurde.

Eine weitere Reihe von Test\ ei suchen wurde durchgeführt, bei welchen Pech und Asphalt als permanente Bindemittel verwendet wurden. Der Petrolkoks wurde zu der in den Beispielen 1 bis 5 verwendeten Große vermählen, war jedoch nui »mild-o.\ydiert« und nicht »schwerwiegend verwittert«. Das verwendete Pech, war mit dem im Beispiels verwendeten identisch, wahrend der amiew endete Asphalt einen Erweichungspunkt von UoC aufwies und so vermählen wurde, daß 75% durch ein 65-mesh-Sieb und l')0'\, durch ein 10-mesh-Sicb hindurchgingen. Die Mischung- und die Pelletiersiufe wurden bei Raumtemperatur ausgeführt.

	Koks	; I'crmanenies	; Temporäres ;	SUihiii;	Abriebfest	;	gkcii	Abrieb
		i BindcmUle!	Biiidemiilel ^!	i · 4 ml				I ■- HKt ni'
Beispiel				⁷X. 1	Jl		1S.7
	s/5	^; W Pech	' i.5 Stärke	S 3.0			14.5
	s> 5	5 Pech	1.5 Si;:rke	"".'.!		20.0
	90	5 Asphalt	Ί.5 Starke	"'■;.4		IM»
	100	10 Asphalt	3.0 Norlig*)	i>ti.O	ι' lind -Aüft	3r".O
			i.5 Stärke
(ι :	srweidir.iin			,-!,..sjih-ii	!..· \..r;:ewl'
7	. I-UIlM,.11 ■	" .".."ei \nieru".u", ^f. ."ii Com;"	.:■·. iur em -!!-.-erein^i-.^ !
N j		ie;" lii-pci-'jienr ;iel
') '■
10
(Kontrolle)

*) V.rliü is· jine H.iiidel
Verwendung :>;- Hinde

Die Verbesserung der Abriebfestigkeil durch Anwendung '-"ii relativ kleinen Anteilen an Pech und Asphalt als pcniijnink· Bindemittel w-.u" deutlich, obgleich verhältnismäßig nicht so· iroß wie diejenige durch das Pech im 3ei>p^;el ^; für den ■schwerwiegend verwitterten« Rohpeirolk; ';s herbeigeführte Verbesserung.

Mitunter führt eine Erhöhung des Anteils oder der Menge an permanentem Bindemittel zu einem Anstieg der Abriebfesligkeil der Pellets, manchmal jedoch nicht, sondern statt dessen tatsächlich /u einer Schwächung der Pellets. Dies geht aus den vorstehenden Beispielen und auch aus den folgenden Beispielen hervor, bei denen pjllci.- aus gcmahlenun calnnio;-tem fließfähiücm Petrolkoks hergestellt wurden. P.v.-!- zufolge ist daraus, zu schließen, daß uHc angegebenei Äquivalenzen zwischen Bindemitteln (wie ζ. Β 5 Teile Pech .^o'['eilen Kohle äquivalent sind us\·. ■ m hohem Maße hypothetisch, nicht aber stan. Standardwerte sind und daß die anzuwendend, Binciemilielmenge für ein gegebenes; System von den. besonderen verwendeten Ausgangsmaterial und per ivianenten Bindemittel abhängig ist und daß man im allgemeinen durch Routineexne/ineme nach den eriindiinasgemäß angegebenen Richtlinien zu dic-^-i Meiiiie üclaniit.

r>icl	Calciniericr lließl.iliigei	Himlcmi'iel Ί	Bindemittel**!	AHn- si.ihiiil.il ι · I 1111 "..	nies>iL:kcii i \linel ■ ( - HXI in
I	70	I 30 Pech	I ¹ 1.5 Stärke	⁷1.4	i 24.5
2	S'5	15 Pech	1.5 Slürke ■	73.1	i 22.7
3	100		15 Starke	(Pellets >ehr se Versuch du ι	hwach. kein chgeführt)

*l Sieb-An.iksc. Ciewieliisprcveni

t (O mesh

-65 ■(- KK) mesh
-KX) t- 2(K) mesh
- :00 mesh

t alcimeric!	ks:	Pech ll·. HMi {
11.2		2.4
-i.7	j
32.9	I I	13.8
61.2	ί

**) (t)ispergicrl in 33 Teilen Wasser).

Von den flüchtigen Anteilen befreite Pellets wurden ebenfalls aus fließfähigem Rohpetrolkoks. caiciniei tem »Delayed-Cokinga-Petrolkoks. Pechkoks. Koksgrus aus bituminöser Kohle und Anthrazit-Staubkohle erzeugt. Ihre Festigkeiten variierten in Abhängigkeit davon, welches Material als Ausgangsmaterial verwendet wurde, sowie auch von dem antiewendelen permanenten Bindemittel. Hieraus und auch aus den Versuchsdaten der Beispiele ist zu ersehen, daß der optimale Typ und die Menge an permanenlem Bindemittel erhelilieh von dem verwendeten Typ des kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterials, welches pelletiert werden soll, sowie auch von den Produktanforderungen für die carbonisieren Pellets abhängt.

19 ^U 20

Das Verfahren der Erfindung ist bequem, wirk- stoffes abhängig von dom beabsichtigten Verwen-

sam und wirtschaftlich und ergibt eine maximale dungszweck für den Kohlenstoff. Dies wird erreicht.

Ausbeute an körnigem Kohlenstoff, welcher /ur Ver- ohne daß auf heißt: Bindemittel-Arbeitsweisen oder

Wendung in den genannten Industrien sehr geeignet auf Arbeitsweisen, bei denen wesentliche Formungs-

ist. Es ermöglicht die Regelung verschiedener der ? drücke angewendet werden, zurückgegriffen werden

Eigenschaften des hergestellten körnigen Kohlen- muß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines für industrielle Zwecke geeigneten Kohlenstoffgranulates mit einem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen zwischen 0 und etwa 6% und einer Korngröße über etwa 3.2 mm, dadurch gekennzeichnet, daß man

A) insgesamt 100 Teile schlecht sinternden kohlenstoffhaltigen Materials wie Delayed Coker-Rohpetrolkoks mit weniger als 9% flüchtigen Bestandteilen, verwitterten oder oxidierten Delayed Coker-Rohpetrolkoks mit 9 bis 20% flüchtigen Bestandteilen, kalzinierten Delayed-Coker-Petrolkoks fließfähigen Rohpetrolkoks. kalzinierten fließfähigen Petrolkoks. Anthrazit. Fettkohlekoks. Pechkohlekoks oder Gemische davon mit einer solchen Teilchengröße, daß wenigstens 40" ₀ der Teilchen ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,15 mm und praktisch alle Teilchen ein Sieh mit einer lichten Maschen weite von 2.4 mm passieren, bei einer Temperatur unter 60 C mit einem temporären BindemitteLsystem. das aus 15 bis 50 Teilen Wasser und mindestens 0.8 Teilen 2$ eines temporären, mit Wasser verarbeitbaren Bindemittel wie Asphalt oder Pech oder deren Gemische, und mit mehr als einem und bis zu 20 Teilen eines festen, pulverisierten, kohlenstoffhaltigen, permanenten Bindemittels mit einem Erweichungspunkt über 66'C wie Asphalt oder Pech oder Gemischen solcher Bindemittel, daß wenigstens 1% des Kohlenstoffgehaltes des Kohlenstoffgranulates liefert und das eine solche Korngrößenverteilung hat. daß alle Teilchen ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von l.t>5 mm passieren, etwa 0 bis 10% auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0.83 mm, etwa 2 bis 25% auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0.21 mm, etwa 6 bis 52% auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,15 mm zurückbleiben und daß der Rest der Teilchen, der eine geringere Korngröße als 0.15 mm hai. die natürliche Korngrößenverteilung eines durch mechanische Zerkleinerung erhaltenen Produktes hat. vermischt und

B¹ die gemischten Bestandteile der Stufe A ohne Druck und unter Bedingungen, unter denen die für die Pelletisierung notwendige Wassermenge erhalten bleibt.zu Teilchen von mindestens 3,2 mm Durchmesser pelletisiert. wobei die in Stufe A angegebenen 15 bis 50 Teile Wasser auf der Analyse der Pellets nach Stufe B beruhen und das mit dem temporären Bindemittel zugesetzte und das in der Pelletisierungsstufe gegebenenfalls verwendete Wasser beinhalten, und

C) die in Stufe B erhaltenen Pellets in einer nichtoxydierenden Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 650 und 1100⁰C von flüchtigen Bestandteilen befreit, bis deren Anteil mit Sicherheit zwischen 0 und etwa 6% liegt, wobei das temporäre Bindemittel hauptsächlich in der Stufe B und das permanente Bindemittel hauptsächlich in der Stufe C wirksam wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein kohlenstoffhaltiges permanentes Bindemittel verwendet wird, das eine Koksausbeute von mindestens 20% ergibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als schlecht sinterndes kohlenstoffhaltiges Ausgangsmaterial schlecht sinternder verwitterter oder oxydierter Delayed Coker-Rohpelrolkoks mit einem Gehalt an flüchtigen Stoffen zwischen 9 und 20% verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ungefähr 20 bis 40 Teile Wasser auf 100Teile schlecht sinterndes kohlenstoffhaltiges Ausgangsmaterial und permanentes Bindemittel. 10 Teile" davon während des Pelletisierens. zugesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß als temporäres Bindemittel Stärke verwendet wird und daß etwa 0.S bis 3 Teile Starke auf 100Teile schlecht sinterndes kohlen- -ioffhaUiges Ausgang-imaterial und permanentes Bindemittel verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das permanente Bindemittel in einer wäßrigen Stärkesuspension dispergiert wird.besor e> mit dem schlecht sinternden kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterial vermischt wird.

~. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das schlecht sinternde kohlenstoffhaltige Ausgangsmaterial zunächst bis zu der gewünschten Teilchengröße gebrochen und gemahlen wird.

S. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ungefähr 3 bis 10 Teile festes pulveri siertes permanentes Bindemittel auf 100 Teile schlecht sinterndes kohlenstoffhaltiges Ausgangsmaterial eingesetzt werden.