DE19680166C1

DE19680166C1 - Verfahren zum Herstellen von Hochofenkoks

Info

Publication number: DE19680166C1
Application number: DE19680166A
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiro Sakawa; Masaki Sasaki; Makoto Matsuura; Ikuo Komaki; Kenji Kato
Original assignee: Japan Iron and Steel Federation
Current assignee: Japan Iron and Steel Federation
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1996-02-02
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2016-02-03
Also published as: KR970702348A; KR0178327B1; US6033528A; WO1996023852A1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Hütten- oder Hochofenkoks und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen von Hochofenkoks, bei dem bei der Koksherstellung eine größere Variationsbreite bezüglich der verwendbaren Kohlearten erhalten wird, um verschiedene Kohlereserven oder -vorräte auszunutzen, und gleichzeitig die Koksproduktivität und die Rentabilität des Koksherstellungsverfahrens verbessert und die Kosten der Produktionsanlage verringert werden können.

Stand der Technik

Hochofenkoks wurde bisher beispielsweise unter Verwendung eines in Fig. 1 schematisch dargestellten Systems hergestellt. Kohle, die bisher gemahlen oder pulverisiert und bezüglich der Größe klassiert wurde, wird zunächst einem Kohlenmischungsbehälter oder -bunker 1 zugeführt und durch einen über einem Koksofen 3 angeordneten Kohleeinfüll- oder -beschickungswagen 2 in eine Koksofenkammer des Koksofens 3 eingefüllt, deren Wände auf 900 bis 1100°C aufgeheizt wurden. Die Temperatur der Kohle beträgt zum Einfüllzeitpunkt 20 bis 30°C. Weil die Breite der Koksofenkammer etwa 400 mm beträgt und die Wärmeleitfähigkeit der Kohle sehr gering ist, beträgt die mittlere Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit der Kohle in der Koksofenkammer etwa 3°C/min. Daher ist bei diesem herkömmlichen Koksherstellungsverfahren eine lange Zeitdauer von 14 bis 20 Stunden als Verkokungszeit erforderlich. Daher ergaben sich beim herkömmlichen Verfahren Probleme hinsichtlich der sehr geringen Produktivität und des hohen Energiebedarfs oder -verbrauchs.

Außerdem wurde bei dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Verfahren zum Herstellen von Hochofenkoks aufgrund der Qualitätsbeschränkung für Hochofenkoks hauptsächlich schwere zusammenbackende oder backende Kohle bzw. Fettkohle zur Koksherstellung verwendet, wodurch es schwierig ist, bei der Koksherstellung eine größere Variationsbreite bezüglich der verwendbaren Kohlearten zu erreichen. Insbesondere ist nicht backende Kohle oder Mager- bzw. Sinterkohle kostengünstiger als backende Kohle und ist das Vorkommen bzw. der Vorrat an nichtbackender Kohle auf der Erde groß. Die Verwendung solcher nichtbackender Kohle in großer Menge führt zu einer verbesserten Rentabilität. Wenn nichtbackende Kohle als Kohle zum Herstellen von Koks in einer Menge von mindestens 10 Gew.-% beigemischt wird, ergibt sich aber nachteilig eine geringere Koksfestigkeit.

Um die Produktivität zu verbessern, kann die Verkokungszeit durch Verringern der Ofenbreite vermindert werden. Bei diesem Verfahren wird jedoch die Kohleeinfüllmenge pro Kammer vermindert, so daß die Koksproduktivität nicht verbessert werden kann. Andererseits ergibt sich, wenn die Koksofenlänge vergrößert wird, ein Problem, weil es schwierig ist, eine gleichmäßige Erwärmung in der horizontalen Richtung des Ofens zu erhalten, und ein Problem, weil es schwierig ist, den Koks nach dem Verkoken aus der Koksofenkammer zu entladen (zu drücken). Durch solche Maßnahmen kann daher die Koksproduktivität nicht wesentlich erhöht werden.

Ein anderes Verfahren zum Verkürzen der Verkokungszeit besteht darin, die Temperatur eines an beiden Seiten der Koksofenkammer angeordneten Flammrohrs zu erhöhen. Aufgrund von durch das Ziegelmaterial für die Brennkammer vorgegebenen Einschränkungen ist die Erhöhung der Flammrohrtemperatur begrenzt.

Andererseits wurde, um die Verkokungszeit bei der Herstellung von Hochofenkoks zu verkürzen, ein Verfahren entwickelt, bei dem Kohle für die Koksherstellung vorgetrocknet und vorgewärmt und dann einem Koksofen zugeführt wird, um die Verkokungszeit zu verkürzen und die Einfülldichte zu verbessern, wodurch die Koksqualität verbessert werden kann. Beispielsweise ist ein Vorverkokungsverfahren bekannt, bei dem Kohle zur Koksherstellung auf etwa 200°C vorgewärmt wird und dann in einen Koksofen eingefüllt wird, in dem die vorgewärmte Kohle verkokt wird. Das Vorwärmverfahren und das Verkokungsverfahren in einem Koksofen werden beispielsweise in Cokusu Noto (Coke Note) (Fuel Society of Japan, 1988), S. 134 beschrieben. Beim Vorverkokungsverfahren wird die Kohle vorgewärmt, um die Verkokungsgeschwindigkeit im Koksofen zu erhöhen und die Koksproduktivität zu verbessern. Die Vorwärmtemperatur der Kohle ist niedrig und beträgt höchstens 180 bis 230°C. Die erhöhte Koksproduktivität liegt nur 35% über derjenigen eines Verfahrens, bei dem kein Vorwärmschritt vorgesehen ist.

Um die Koksproduktivität erheblich zu verbessern und gleichzeitig zu erreichen, daß verschiedene Kohlearten für die Koksherstellung verwendet werden können, wird in der Japanischen Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 07-118661 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem Kohle auf 350 bis 400°C vorgewärmt und in einen Koksofen eingefüllt wird, wo die vorgewärmte Kohle verkokt wird. Bei diesem Verfahren wird die Kohle jedoch lediglich auf eine hohe Temperatur erwärmt, wobei es schwierig ist, die Backfähigkeit nicht oder gering backender Kohle zu verbessern.

Daher bestand Bedarf an einem Verfahren, bei dem Kohle auf eine hohe Temperatur vorgewärmt wird und die Backfähigkeit der Kohle durch das Vorwärmen verbessert wird, wodurch nicht oder gering backende Kohle in einem hohen Anteil in der Kohle zum Herstellen von Hochofenkoks verwendet und gleichzeitig die Produktivität wesentlich erhöht werden kann.

Offenbarung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese bei herkömmlichen Verfahren auftretenden Probleme zu lösen und ein Verfahren bereitzustellen, bei dem die Backfähigkeit nicht oder gering backender Kohle wesentlich verbessert wird.

Ferner soll ein Verfahren bereitgestellt werden, bei dem nicht oder gering backende Kohle in einem hohen Anteil als Kohle zum Herstellen von Hochofenkoks verwendet werden kann.

Um die vorstehenden Verfahren bereitzustellen, führten die vorliegenden Erfinder verschiedene Untersuchungen bezüglich der Backfähigkeit von Kohle durch.

Kohle ist eine hochmolekulare Substanz mit aromatischen Verbindungen und aliphatischen Verbindungen, die auf komplizierte Weise miteinander verbunden sind. D. h., die das Skelett der Kohle bildenden aromatischen Verbindungen sind aromatische polyzyklische Verbindungen, und ihre Größe beträgt etwa 2 bis 6 Ringe. Diese aromatischen Verbindungen sind mit aliphatischen Ketten (Alkylgruppe, Zykloring und ähnliche) kovalent verbunden oder sind nicht-kovalent durch eine π-π-Bindung, von der Waalssche Kräfte oder eine Wasserstoffbindung bzw. Wasserstoffbrückenbindung, wie beispielsweise eine Hydroxylgruppe oder Carboxylgruppe, miteinander verbunden.

Beim Erwärmen, durch das Kohle in Koks umgewandelt wird, brechen einzelne Bindungen wiederholt auf und rekombinieren die Bindungen wiederholt, um polyzyklische aromatische Verbindungen zu bilden. D. h., wenn die Kohle mit einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von etwa 3°C/min erwärmt wird, wird bei einer Temperatur von etwa 80°C oder darüber Feuchtigkeit freigesetzt. Anschließend, wenn die Temperatur etwa 200°C erreicht oder höher ist, brechen die nicht-kovalenten Bindungen, wie beispielsweise Wasserstoffbindungen, auf, um Feuchtigkeit und Kohlendioxid freizusetzen. In diesem Fall wird beispielsweise aus zwei Hydroxylgruppen Wasser erzeugt, so daß durch den übrigen Sauerstoff eine Struktureinheit mit einer anderen Struktureinheit rekombiniert. Wenn die Temperatur daraufhin etwa 380°C erreicht oder höher ist, lösen sich die Alkylgruppe und die Hydroxylgruppe auf, wodurch Methan freigesetzt wird, und bei noch höheren Temperaturen werden aromatische Verbindungen mit einem relativ niedrigen Molekulargewicht, wie beispielsweise Teer, freigesetzt. In diesem Fall werden außerdem diese Bindungen aufgebrochen, um ein Produkt freizusetzen, während die übrigen hochmolekularen Anteile miteinander rekombinieren, um eine polyzyklische aromatische Verbindung zu erzeugen. Außerdem werden, wenn die Temperatur 600°C erreicht oder höher ist, Kohlenmonoxid und Wasserstoff freigesetzt, wobei polyzyklische aromatische Verbindungen zu größeren polyzyklischen aromatischen Verbindungen kondensieren, wodurch Koks erzeugt wird. Die Koksfestigkeit wird durch die Größe der Einheiten und den Zusammensetztungszustand der polyzyklischen aromatischen Verbindungen beeinflußt, die durch die Kohleart (Eigenstruktur der Kohle) und den Zustand der Kohle beim Erwärmen von etwa 400 auf etwa 550°C (d. h. von der Erweichungstemperatur der Kohle bis zur Wiederverfestigungstemperatur) beeinflußt werden.

Beim Erwärmen von etwa 400 auf 550°C (d. h. von der Erweichungstemperatur der Kohle) wird die kovalente Bindung aufgebrochen, um aromatische Verbindungen mit relativ niedrigem Molekulargewicht, wie beispielsweise Methan und Teer, freizusetzen, und die Fluidität bzw. das Fließvermögen der Kohle wird durch die Leichtigkeit einer thermischen Bewegung eines Gemischs der restlichen hochmolekularen Anteile mit diesen Produkten bestimmt. Wenn die Fluidität gut ist, werden Struktureinheiten polyzyklischer aromatischer Verbindungen in regelmäßiger Folge zusammengesetzt, wodurch sich eine größere Einheitsgröße ergibt.

Die Tatsache, daß die Fluidität der Kohle durch Erhöhen der Erwärmungs- oder Aufheizrate verbessert werden kann, ist beispielsweise in D. W. VANKREVELEN, COAL (ELSEVIER), 1993, 3. Aufl. Seite 693, beschrieben. In diesem Fall wurde die Fluidität der Kohle im Temperaturbereich von etwa 400 bis 550°C (d. h. von der Erweichungs- oder Schmelztemperatur der Kohle bis zur Wiederverfestigungs- oder Wiedererstarrungstemperatur) bei einer Aufheizrate von höchstens etwa 7.2°C/min untersucht.

Andererseits beträgt die mittlere Erhitzungsgeschwindigkeit der Kohle in der Koksofenkammer (im Temperaturbereich von 400 bis 550°C) eines herkömmlichen Koksofens höchstens 3°C/min. Daher ist es bei der Herstellung von Koks im Koksofen sehr schwierig, die Fluidität der Kohle durch Erhöhen der Aufheizrate in der Koksofenkammer des Koksofens gemäß der vorstehenden Beschreibung zu verbessern.

Der vorliegende Erfinder hat eine Erscheinung entdeckt, die sich dadurch ausdrückt, daß, im Unterschied zum herkömmlichen Konzept zum Verbessern der Kohlequalität eine wesentlich verbesserte Fluidität der Kohle erhalten wird, wenn die Kohle, bevor diese einem Koksofen zugeführt wird, durch schnelles Vorerhitzen bei einer Aufheizrate von mindestens 10°C/min auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der die Kohle weich wird bzw. erweicht, oder eine Temperatur von 60 bis 100°C unterhalb dieser Temperatur.

Wenn die Kohle, bevor sie einer Koksofenkammer zugeführt wird, schnell von der Erweichungstemperatur auf die Wiederverfestigungstemperatur vorerhitzt wird, tritt die Fluidität (Backfähigkeit) auf, bevor die Kohle der Koksofenkammer zugeführt wird, wodurch der Verkokungsprozeß in der Koksofenkammer nachteilig beeinflußt wird. Daher ist der Temperaturbereich, in dem die schnelle Vorerhitzung ausgeführt wird, sehr wichtig.

Insbesondere wird erfindungsgemäß durch das schnelle Vorerhitzen der Kohle unter den vorstehenden Bedingungen die nicht-kovalente Bindung in der Kohlestruktur (Struk turbereich, in dem aromatische Verbindungen in der Kohlestruktur nicht-kovalent durch eine π-π-Bindung, von der Waalssche Kräfte oder Wasserstoffbindungen, wie beispielsweise eine Hydroxylgruppe oder Carboxylgruppe, miteinander verbunden oder aneinander gebunden sind) gelockert, die Rekombinationsreaktion minimiert und der Abbau beim anschließenden Erwärmen bei einer Temperatur über der Erweichungstemperatur der Kohle (Verkokung in der Koksofenkammer) beschleunigt, wodurch die Fluidität der Kohle erhöht und ermöglicht wird, daß die Backfähigkeit auftritt.

Durch ausführliche Untersuchungen bezüglich der Vorerhitzungstemperatur und der Aufheizrate der Kohle hat der vorliegende Erfinder festgestellt, daß, wie in Fig. 2 dargestellt, ein deutlicher Zusammenhang zwischen der Vorerhitzungstemperatur, der Aufheizrate und der Backfähigkeit der Kohle (Koksfestigkeit) besteht, wodurch die vorstehend erwähnte Erscheinung gefunden wurde.

Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung der Festigkeit von Koks, der durch Vorerhitzen einer in Tabelle 1 dargestellten, nicht oder gering backenden Kohle bei verschiedenen Aufheizraten im dargestellten Temperaturbereich von 200 bis 450°C und durch anschließendes Verkoken hergestellt wurde. Gemäß Fig. 2 wird verdeutlicht, daß durch Vorerhitzen der nicht oder gering backenden Kohle bei einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min auf eine Temperatur im Bereich von (T - 100°C) bis (T + 10°C), wobei T die Erweichungstemperatur (etwa 400°C) der Kohle darstellt, eine Koksfestigkeit erhalten wird, die den Sollwert 80 DI¹⁵⁰ ₁₅% überschreitet. Siehe hierzu Ruhrkohlen-Handbuch, 7. Auflage, Verlag Glückauf GmbH, Essen 1987, Abschnitt "Andere Trommelfestigkeitsprüfungen (S. 78-80).

Die Backfähigkeit der Kohle ist ein allgemeiner Ausdruck für Eigenschaften, wie beispielsweise eine Verklebungseigenschaft, die im Erweichungszustand beim Erwärmen der Kohle auftritt. Um die Koksfestigkeit zu verbessern muß die Backfähigkeit verbessert werden.

Wenn die Kohle auf eine hohe Temperatur von mindestens 10°C über der Erweichungstemperatur der Kohle vorerhitzt wird oder für eine lange Zeitdauer bei dieser Temperatur gehalten wird, wird die Rekombinationsreaktion beschleunigt und veranlaßt, daß eine backende Komponente polymerisiert, wodurch ein halbverkokter Zustand entsteht. Wenn die Kohle in diesem Zustand einem Koksofen (einer Koksofenkammer) zugeführt wird, tritt in der Koksofenkammer kein Zusammenbacken auf, d. h. es tritt keine Kombination der Kohlepartikel in der Koksofenkammer auf, wodurch keine gewünschte Koksfestigkeit erhalten werden kann. Andererseits führt das Vorhitzen der Kohle auf einen niedrigen Temperaturwert, der niedriger ist als die Erweichungstemperatur -100°C, obwohl die schnelle Vorerhitzung ausgeführt wird, aufgrund der zu niedrigen Temperatur nicht zu einer Lockerung der nicht-kovalenten Bindung der Kohlestruktur, d. h. nicht zu einer Verbesserung der Backfähigkeit der Kohle.

Daher kann durch eine Verbesserung der Backfähigkeit der Kohle durch schnelles Vorerhitzen der Anteil der nicht gering backenden Kohlekomponente in der Kohle zum Herstellen von Hochofenkoks erhöht werden. D. h., der obere Grenzwert des Anteils der nicht oder gering backenden Kohlekomponente in der Kohle zum Herstellen von Koks, der beim herkömmlichen Verfahren weniger als etwa 10 Gew.-% beträgt, kann auf 30 Gew.-% erhöht werden, während eine im wesentlichen gleiche Koksfestigkeit beibehalten wird. Die Wirkung des schnellen Vorerhitzungsvorgangs auf die Backfähigkeit der Kohle ändert sich in Abhängigkeit von der verwendeten Kohleart. Diese Wirkung wird deutlich, wenn die Backfähigkeit der Kohle schlecht ist. Die Wirkung der schnellen Vorerhitzung kann auch im Fall von backender Kohle erreicht werden. Kohle, die eine maximale Fluidität von 2.5 bis 4.5 besitzt, die durch einen logarithmischen Wert log₁₀(MF) angegeben wird, wobei die maximale Fluidität als "dial divisions per minute (DDPM) (im folgenden log (MF/DDPM) mit einem Fluiditätsmeßgerät unter Verwendung eines in JIS 8801 spezifizierten Gieseler- Plastometers gemessen wird, und die ein mittleres Vitrinit- Reflexionsvermögen von 0.5 bis 1.8 aufweist, verursacht in manchen Fällen ein Schäumen von Partikeln aufgrund einer übermäßigen Fluidität oder ähnliche Erscheinungen, wodurch die Koksfestigkeit nachteilig beeinflußt wird. Daher ist ein schnelles Vorerhitzen für diese Kohle oft nicht erforderlich. Siehe hierzu Ruhrkohlen Handbuch, 7. Auflage, Verlag Glückauf GmbH, Essen, 1987, Abschnitt 3.11 (S. 70- 72). Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Kohle in Kombination mit nicht oder gering backender Kohle verwendet, für die ein schnelles Vorerhitzen wirksam ist.

Backende Kohle, bei der die Backfähigkeit durch schnelles Vorerhitzen erfindungsgemäß verbessert werden kann, ist eine Kohleart, bei der der Wert log(MF/DDPM) größer als 2.0 und kleiner als 2.5 ist und das mittlere Vitrinit-Reflexionsvermögen 0.5 bis 2.0 beträgt, oder eine Kohleart, bei der der Wert log(MF/DDPM) 0.3 bis 2.0 beträgt und das mittlere Vitrinit-Reflexionsvermögen im Bereich von mehr als 1.0 bis 2.0 liegt.

Um den Anteil der zur Koksherstellung verwendeten nicht oder gering backenden Kohle auf 60 Gew.-% zu erhöhen, zielt die vorliegende Erfindung neben der Bereitstellung der durch die schnelle Vorerhitzung erhaltenen Wirkung auch auf die Verbesserung der Backfähigkeit. Die Backfähigkeit kann durch Warmformen des Feinpartikelanteils der verwendeten Kohleart verbessert werden. Warmformen ist auch als Maßnahme zum Verhindern von Umweltproblemen, wie beispielsweise das Entweichen feiner Kohleteilchen während der Handhabung in die Luft, wirksam. Der Feinpartikelanteil der Kohle weist eine geringere Backfähigkeit auf als der Grobpartikelanteil, und die Feinkohlepartikel werden, wenn diese zu geformter Kohle oder Formkohle geformt werden, deutlich vergröbert, wodurch die Backfähigkeit wiedergewonnen wird. Außerdem kann durch Mischen der geformten Kohle oder Formkohle in einem geeigneten Verhältnis die Einfülldichte der Kohle (Koks dichte) verbessert werden, wodurch eine verbesserte Koksfestigkeit erhalten wird.

Wenn ein Kohlegemisch aus nicht oder gering backender Kohle und backender Kohle schnell vorerhitzt wird, wird die Erweichungstemperatur T der nicht oder gering backenden Kohle als Erweichungstemperatur des Kohlegemischs verwendet. In diesem Fall sollte die verwendete backende Kohle eine Erweichungstemperatur T₀ aufweisen, die nicht höher ist als eine Temperatur von 40°C über der Erweichungstemperatur T der nicht oder gering backenden Kohle. Daher liegt die Vorerhitzungstemperatur des Kohlegemischs im Temperaturbereich von (T - 60°C) bis (T + 10°C). Das Vorerhitzen auf den vorstehenden Temperaturbereich wird mit einer hohen Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min durchgeführt.

Wenn nicht oder gering backende Kohle und backende Kohle getrennt schnell vorerhitzt werden, werden eine nicht oder gering backende Kohle mit einer Erweichungstemperatur T und eine backende Kohle mit einer Erweichungstemperatur T₁ verwendet. In diesem Fall werden die nicht oder gering backende Kohle und die backende Kohle bei einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min getrennt auf einen Temperaturbereich von (T - 100°C) bis (T + 10°C) bzw. einen Temperaturbereich von (T₁ - 100°C) bis (T₁ + 10°C) erwärmt.

Der vorstehende schnelle Vorerhitzungsprozeß wird ausgehend von Raumtemperatur ausgeführt. Gegebenenfalls kann das Kohlegemisch bei 100 bis 300°C vorgewärmt oder alternativ getrocknet und anschließend die schnelle Erwärmung durchgeführt werden.

Bei der vorliegenden Erfindung ist die Erweichungstemperatur ein Wert, der durch ein Fluiditätsmeßgerät unter Verwendung eines in JIS 8801 spezifizierten Gieseler-Plastometers gemessen wird. Die nicht oder gering backende Kohle ist eine Kohle mit einer maximalen Fluidität log(MF/DDPM) von 0.3 bis 2.0, gemessen mit einem Fluiditätsmeßgerät unter Verwendung des in JIS 8801 spezifizierten Gieseler-Plastometers, und einem mittleren Vitrinit-Reflexionsvermögen von 0.3 bis 1.0.

Daher wird gemäß einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens ein Hochofenkoks hergestellt durch: schnelles Vorerhitzen eines Kohlegemischs aus 10 bis 30 Gew.-% einer nicht oder gering backenden Kohle mit einer Erweichungstemperatur T und einem aus backender Kohle mit einer Erweichungstemperatur T₀(T₀ ≦ T + 40°C) bestehenden Restanteil mit einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min auf eine Temperatur im Bereich von (T - 60°C) bis (T + 10°C), wobei T die Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle darstellt; oder getrenntes schnelles Vorerhitzen einer nicht oder gering backenden Kohle mit einer Erweichungstemperatur T und einer backenden Kohle mit einer Erweichungstemperatur T₁ bei einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min auf eine Temperatur im Bereich von (T - 100°C) bis (T + 10°C), wobei T die Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle darstellt, oder eine Temperatur im Bereich von T₁ - 100°C bis T₁ + 10°C, wobei T₁ die Erweichungstemperatur der backenden Kohle darstellt, Vermischen der vorerhitzten, nicht oder gering backenden Kohlekomponente mit der vorerhitzten backenden Kohlekomponente, um ein Kohlegemisch aus 10 bis 30 Gew.-% der nicht oder gering backenden Kohle und einem aus der backenden Kohle bestehenden Restanteil herzustellen, und Einfüllen des Kohlegemischs in einen Koksofen, wo das Kohlegemisch verkokt wird.

Gemäß einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Hochofenkoks hergestellt durch: Klassieren des vorstehenden Kohlegemischs in Feinkohle mit einem Partikeldurchmesser von höchstens 0.3 mm und Grobkohle mit einem Durchmesser von mehr als 0.3 mm, getrenntes schnelles Vorerhitzen der Feinkohle und der Grobkohle auf eine Temperatur im Bereich von (T - 60°C) bis (T + 10°C), wobei T die Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle darstellt, Warmformen der schnell erwärmten Feinkohle mit einem Partikeldurchmesser von höchstens 0.3 mm bei einem Druck von 5 bis 2000 kg/cm², Vermischen der geformten Kohle oder Formkohle mit der schnell vorerhitzten Grobkohle mit einem Partikeldurchmesser von mehr als 0.3 mm und Einfüllen des Kohlegemischs in einen Koksofen, wo das Kohlegemisch verkokt wird. In diesem Fall kann das Verfahren derart durchgeführt werden, daß die nicht oder gering backende Kohle und die backende Kohle im voraus getrennt klassiert werden, der Feinkohleanteil der nicht oder gering backenden Kohle mit einem Partikeldurchmesser von höchstens 0.3 mm mit dem Feinkohleanteil der backenden Kohle mit einem Partikeldurchmesser von höchstens 0.3 mm vermischt wird, und das Kohlegemisch unter den vorstehenden Bedingungen schnell vorerhitzt und dann warmgeformt wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm des herkömmlichen Verfahrens zum Herstellen von Koks;

Fig. 2 zeigt ein Diagramm zum Darstellen des Zusammenhangs zwischen der Vorerhitzungstemperatur und der Aufheizrate einer nicht oder gering backenden Kohle und der Koksfestigkeit zum Darstellen der erfindungsgemäßen Wirkung;

Fig. 3(A), (B) und (C) zeigen Ablaufdiagramme eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von Koks;

Fig. 4(A) und (B) zeigen Ablaufdiagramme eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von Koks mit einem Warmformungsschritt; und

Fig. 5 zeigt ein Diagramm zum Darstellen des Zusammenhangs zwischen dem Anteil einer nicht oder gering backenden Kohle und der Koksfestigkeit für ein erfindungsgemäßes und ein herkömmliches Verfahren.

Beste Ausführungsform der Erfindung

Nachstehend wird die beste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.

Beispielsweise können zu verwendende Kohlearten mit kontrollierten Partikelgrößen von höchstens 3 mm, d. h. eine nicht oder gering backende Kohlekomponente und eine backende Kohlekomponente, nach Bedarf getrocknet werden. In Abhängigkeit von den verwendeten Kohlearten können diese in der Form eines Kohlegemischs behandelt werden, wenn der Unterschied der Erweichungstemperaturen bzw. der Temperaturen, bei denen die Kohle thermisch plastisch wird, zwischen den Kohlearten weniger als 40°C beträgt. Ein zum schnellen Vorerhitzen hinsichtlich einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min geeignetes System ist ein Fließbett oder Fluidatbett, ein Gasstrombett oder eine ähnliche Vorrichtung. Wenn die Aufheizrate geringer ist als 1 × 10^{3
°}C/min, kann keine Wirkung zum Verbessern der Backfähigkeit erwartet werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird, weil Kohlepartikel mit einem Durchmesser von höchstens 3 mm gehandhabt werden, ein Feinkohleanteil übermäßig erwärmt. Dieses Problem kann gelöst werden, indem ein mehrstufiges Gasstrombett bereitgestellt wird und der Feinkohleanteil in einem ersten Gasstrombett behandelt wird. Beim Schritt zum Trocknen der Kohle kann ebenfalls das Gasstrombett verwendet werden. Die vorerhitzte Kohle wird in den Koksofen eingefüllt, wo sie verkokt wird. Während des Vorerhitzens der Kohle und bis die vorerhitzte Kohle in den Koksofen eingefüllt wird, wird die Sauerstoffkonzentration vorzugsweise bei weniger als 1% und, falls möglich, bei weniger als 0.1% gehalten.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren den Warmformungsschritt aufweist, wird Kohle mit einem kontrollierten Partikeldurchmesser von höchstens 3 mm verwendet und dann in Feinpartikel mit einem Durchmesser von höchstens 0.3 mm und Grobpartikel mit einem Durchmesser von mehr als 0.3 mm klassiert. Wenn die nicht oder gering backende Kohle in Fein- und Grobkohle mit mittleren Partikeldurchmessern von 0.1 bis 0.5 mm, insbesondere mit mittleren Partikeldurchmessern von höchstens 0.3 mm, klassiert wird, nimmt die Backfähigkeit der Feinkohle deutlich ab. Daher wird bei der vorliegenden Erfindung pulverisierte bzw. zerkleinerte oder gemahlene Kohle mit einem Partikeldurchmesser von höchstens 0.3 mm als Feinkohle verwendet, während pulverisierte oder zerkleinerte bzw. gemahlene Kohle mit einem Partikeldurchmesser von mehr als 0.3 mm als Grobkohle verwendet wird. Beim realen Verfahren ist eine Trockenklassierung unter Verwendung eines Zyklons bevorzugt. Nach der Klassierung wird die Kohle in einem Fließbett oder Fluidatbett oder in einem Gasstrombett schnell vorerhitzt, und die vorerhitzte Feinkohle wird warmgeformt. Der Warmformungsschritt kann geeignet durch Walzenformen unter Verwendung einer Doppelwalzenpresse oder durch Brikettieren unter Verwendung einer Brikettiermaschine durchgeführt werden. Durch Walzformen gebildete Flocken oder durch Brikettieren hergestellte Briketts sind als geformtes Produkt bzw. Formprodukt geeignet.

Hinsichtlich der Größe des Formprodukts beträgt die Flockengröße vorzugsweise etwa (1 bis 15 mm) × (1 bis 15 mm) × (1 bis 10 mm in der Dicke), und das Brikettvolumen beträgt vorzugsweise höchstens 25 cm³. Wenn die Größe des Formproduktes 25 cm³ überschreitet, tritt eher ein Verkoken des Formproduktes auf als eine Kombination des Formproduktes mit anderen Kohlepartikeln und eine anschließende Verkokung des kombinierten Produktes, wodurch die Koksfestigkeit nachteilig beeinflußt wird.

Das Vorerhitzen kann geeignet durch ein Verfahren durchgeführt werden, bei dem das Innere der Walze durch elektrisches Heizen, ein Abgas, ein Verbrennungsgas oder ein ähnliches Verfahren direkt geheizt wird oder durch ein Verfahren, bei dem ein erwärmtes Gas in die Formungsmaschine geblasen wird. Beim letztgenannten Verfahren beträgt die Sauerstoffkonzentration im einzublasenden Heizgas vorzugsweise weniger als 1% und, falls möglich, weniger als 0.1%. Die erwärmte Kohle wird mit dem warmgeformten Produkt vermischt, und das Kohlegemisch wird in einen Koksofen eingefüllt, wo das Kohlegemisch verkokt wird.

Fig. 3(A), (B) und (C) zeigen Ablaufdiagramme des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Wie in Fig. 3(A) dargestellt, werden getrocknete backende Kohle und nicht oder gering backende Kohle in einem Mischbehälter 4 miteinander vermischt, und das Kohlegemisch wird in einem Gasstrombett bei einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min auf eine Temperatur im Bereich von (T - 60°C) bis (T + 10°C) erwärmt, wobei T die Erweichungstempera tur der nicht oder gering backenden Kohle darstellt. Die Temperatur der Kohle im Gasstrombett kann durch die Temperatur und die Menge des eingeleiteten Gases eingestellt werden. D. h., sie kann durch die durch den Durchmesser der Kohlepartikel festgelegte Verweilzeit der Partikel und die Oberflächengeschwindigkeit des eingeleiteten Gases eingestellt werden. Die Strömungsgeschwindigkeit des eingeleiteten Gases kann in Abhängigkeit von der Höhe und dem Durchmesser des Gasstrombettes variieren. Als eingeleitetes Gas wird ein Verbrennungsgas verwendet. Wenn beispielsweise Kohle mit einem Partikeldurchmesser von höchstens 3 mm behandelt wird, wird Feinkohle übermäßig vorerhitzt. Daher wird in diesem Fall ein mehrstufiges Gasstrombett 5, 5 als Gasstrombett verwendet, wobei die Feinkohle in einem ersten Gasstrombett schnell vorerhitzt und durch einen Zyklon getrennt wird, woraufhin die Grobkohle in einem zweiten oder nachfolgenden Gasstrombett schnell vorerhitzt wird. Die vorerhitzte Feinkohle und die vorerhitzte Grobkohle werden in einem Kohlebunker oder -trichter 6 für die vorerhitzte Kohle gespeichert und dann in einen Koksofen 3 eingefüllt, wo die Kohle verkokt wird. Die vorerhitzte Kohle kann bei einer Temperatur von nicht mehr als (Erweichungstemperatur der Kohle + 10°C) gehalten werden, bis die vorerhitzte Kohle in den Koksofen 3 eingefüllt wird. Falls möglich, wird die Kohle vorzugsweise in einem Temperaturbereich von (Erweichungstemperatur der Kohle - 60°C) bis (Erweichungstemperatur der Kohle - 10°C) gehalten, wodurch bessere Ergebnisse erzielt werden.

Wie in Fig. 3(B) dargestellt, können eine backende Kohle und eine nicht oder gering backende Kohle, die gegebenenfalls getrocknet und in einen Mischbehälter 4-1 bzw. einen Mischbehälter 4-2 eingefüllt wurden, getrennt in jeweiligen Gasstrombetten 5, 5 bei einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min auf eine Temperatur im Bereich von (T - 100°C) bis (T + 10°C), wobei T die Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle bezeichnet, oder auf eine Temperatur im Bereich von (T₁ - 100°C) bis (T₁ + 10°C) schnell vorerhitzt werden, wobei T₁ die Erweichungstemperatur der backenden Kohle darstellt. Die Temperatur der Kohle im Gasstrombett kann durch die Temperatur und die Menge des eingeleiteten Gases eingestellt werden. D. h., sie kann durch die durch den Durchmesser der Kohlepartikel bestimmte Partikelverweilzeit und die Oberflächengeschwindigkeit des eingeleiteten Gases eingestellt werden. Die Strömungsgeschwindigkeit des eingeleiteten Gases kann in Abhängigkeit von der Höhe und dem Durchmesser des Gasstrombettes variieren. Als eingeleitetes Gas wird ein Verbrennungsgas verwendet. Wenn beispielsweise Kohle mit einem Partikeldurchmesser von höchstens 3 mm behandelt wird, wird Feinkohle übermäßig erwärmt. Daher wird in diesem Fall ein mehrstufiges Gasstrombett 5, 5 als Gasstrombett verwendet, wobei die Feinkohle in einem ersten Gasstrombett schnell vorerhitzt und durch einen Zyklon getrennt wird, woraufhin die Grobkohle in einem zweiten oder nachfolgenden Gasstrombett schnell vorerhitzt wird. Die vorerhitzte Feinkohle und die vorerhitzte Grobkohle werden in einem Kohlebunker oder -trichter 6 für die vorerhitzte Kohle gespeichert und dann in einen Koksofen 3 eingefüllt, wo die Kohle verkokt wird. Die vorerhitzte Kohle kann bei einer Temperatur von nicht mehr als (Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle + 10°C) gehalten werden, bis die vorerhitzte Kohle in den Koksofen 3 eingefüllt wird. Falls möglich, wird die Kohle vorzugsweise in einem Temperaturbereich von (Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle - 100°C) bis (Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle - 10°C) gehalten, wodurch eine bessere Wirkung erzielt wird.

Wie in Fig. 3(C) dargestellt, kann lediglich getrocknete, nicht oder gering backende Kohle bei einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min in einem Gasstrombett auf eine Temperatur im Bereich von (T - 100°C) bis (T + 10°C) schnell vorerhitzt werden. Die Temperatur der Kohle im Gasstrombett kann durch die Temperatur und die Menge des eingeleiteten Gases eingestellt werden. D. h., sie kann durch die durch den Durchmesser der Kohlepartikel bestimmte Partikelverweilzeit und die Oberflächengeschwindigkeit des eingeleiteten Gases eingestellt werden. Die Strömungsgeschwindigkeit des eingeleiteten Gases kann in Abhängigkeit von der Höhe und dem Durchmesser des Gasstrombettes variieren. Als eingeleitetes Gas wird ein Verbrennungsgas verwendet. Wenn beispielsweise Kohle mit einem Partikeldurchmesser von höchstens 3 mm behandelt wird, wird Feinkohle übermäßig vorerhitzt. Daher wird in diesem Fall ein mehrstufiges Gasstrombett 5 als Gasstrombett verwendet, wobei die Feinkohle in einem ersten Gasstrombett schnell vorerhitzt und durch einen Zyklon getrennt wird, woraufhin die Grobkohle in einem zweiten oder nachfolgenden Gasstrombett schnell vorerhitzt wird. Außerdem wird bei dieser Ausführungsform backende Kohle verwendet, die nicht schnell vorerhitzt werden muß. Daher muß die backende Kohle nicht erhitzt werden, so daß, obwohl sie zum Herstellen von Hochtemperaturkohle erwärmt wird, die Aufheizrate nicht hoch sein muß. Die backende Kohle und die nicht oder gering backende Kohle werden in einem Kohlebunker oder -trichter 6 für die vorerhitzte Kohle gespeichert und dann in einen Koksofen 3 eingefüllt, wo die Kohle verkokt wird. Die vorerhitzte Kohle kann bei einer Temperatur von nicht mehr als (Erweichungstemperatur der Kohle + 10°C) gehalten werden, bis die vorerhitzte Kohle in den Koksofen 3 eingefüllt wird. Falls möglich, wird die Kohle vorzugsweise in einem Temperaturbereich von (Erweichungstemperatur der Kohle - 100°C) bis (zur Erweichungstemperatur der Kohle - 10°C) gehalten, wodurch eine bessere Wirkung erzielt wird.

Die Fig. 4(A) und (B) sind Flußdiagramme des erfindungsgemäßen Verfahrens einschließlich des Schritts des Warmformens.

Wie in Fig. 4(A) dargestellt, wird backende Kohle in einem Mischbehälter 4 mit nicht oder gering backender Kohle vermischt, und das Kohlegemisch wird durch eine Trockenklassierungseinrichtung 7 in Feinkohle mit einem Partikeldurchmesser von höchstens 0.3 mm und Grobkohle mit einem Partikeldurchmesser von mehr als 0.3 mm klassiert. Die Feinkohle und die Grobkohle werden jeweils in einem Gasstrombett 8 bzw. einem mehrstufigen Gasstrombett 5 bei einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min auf eine Temperatur im Bereich von (T - 60°C) bis (T + 10°C) vorerhitzt, wobei T die Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle darstellt. Die Temperatur der Kohle im Gasstrombett kann durch die Temperatur und die Menge des eingeleiteten Gases eingestellt werden. D. h., sie kann durch die durch den Durchmesser der Kohlepartikel bestimmte Partikelverweilzeit und die Oberflächengeschwindigkeit des eingeleiteten Gases eingestellt werden. Die vorerhitzte Feinkohle wird durch eine Warmformungsmaschine 9 warmgeformt. Die Formungstemperatur liegt vorzugsweise im Temperaturbereich von (T - 60°C) bis (T + 10°C), wobei T die Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle bezeichnet. Wenn die Formungstemperatur den Wert (Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle + 10°C) überschreitet, tritt eine nachteilige Wiederverfestigung der Kohle auf, wodurch ein halbverkokter Zustand erhalten wird. Dadurch geht die Backfähigkeit während der Verkokung in der Koksofenkammer verloren, so daß die Kohlekomponenten nicht miteinander kombiniert werden können. Daher kann nicht erwartet werden, daß eine gute Koksqualität erhalten wird. Der Formungsdruck beträgt 5 bis 2000 kg/cm². Wenn der Formungsdruck geringer ist als 5 kg/cm², nimmt die Formproduktausbeute oder -produktivität ab. Wenn er andererseits 2000 kg/cm² überschreitet, tritt Rißbildung im Formprodukt auf, wodurch die Formproduktausbeute oder -produktivität abnimmt. Außerdem dehnt sich das Formprodukt in diesem Fall während der Verkokung aus, wodurch ein hoher Expansions- oder Dehnungsdruck erzeugt wird. Durch den hohen Expansions- oder Dehnungsdruck nimmt die Koksqualität ab und wird gleichzeitig der Verlust bzw. Verschleiß des Koksofenkörpers beschleunigt. Die Grobkohle und das Formprodukt werden in einem Kohlebunker oder -trichter 6 für die vorerhitzte Kohle gespeichert und dann in einen Koksofen 3 eingefüllt und anschließend verkokt. Die vorerhitzte Kohle kann bei einer Temperatur von nicht mehr als (Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle + 10°C) gehalten werden, bis die vorerhitzte Kohle in den Koksofen 3 eingefüllt wird. Falls möglich, wird die Kohle vorzugsweise in einem Temperaturbereich von (Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle - 60°C) bis (zur Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle - 10°C) gehalten, wodurch bessere Ergebnisse erzielt werden.

Wie in Fig. 4(B) dargestellt, können backende Kohle, die nicht schnell vorerhitzt werden muß, und nicht oder leicht bac kende Kohle jeweils in einen Mischbehälter 4-1 bzw. einen Mischbehälter 4-2 eingefüllt werden. Diese Kohlearten werden separat duch eine Trockenklassierungseinrichtung 7 in Fein kohle mit einem Partikeldurchmesser von höchstens 0.3 mm und Grobkohle mit einem Partikeldurchmesser von mehr als 0.3 mm klassiert. Der Feinkohleanteil der backende Kohle wird mit dem Feinkohleanteil der nicht oder leicht backenden Kohle ver mischt, und das Feinkohlegemisch und der Grobkohleanteil der nicht oder leicht backenden Kohle werden in einem Gasstrombett 8 bzw. einem mehrstufigen Gasstrombett 5 bei einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min auf eine Tempera tur im Bereich von (T - 60°C) bis (T + 10°C) vorerhitzt, wobei T die Erweichungstemperatur der nicht oder leicht backenden Kohle darstellt. Die Temperatur der Kohle im Gasstrombett kann durch die Temperatur und die Menge des eingeleiteten Gases eingestellt werden. D. h., sie kann durch die durch den Durchmesser der Kohlepartikel bestimmte Partikelverweilzeit und die Oberflächengeschwindigkeit des eingeleiteten Gases eingestellt werden. Der Grobkohleanteil der backenden Kohle muß bei dieser Ausführungsform nicht vorerhitzt werden, und ob wohl er für die Herstellung einer Hochtemperaturkohle er wärmt wird, muß die Aufheizrate nicht hoch sein. Die vorerhitzte Feinkohle wird durch eine Warmformungsma schine 9 warmgeformt. Die Formungstemperatur liegt vorzugs weise im Temperaturbereich von (T - 60°C) bis (T + 10°C), wobei T die Erweichungstemperatur der nicht oder leicht backenden Kohle bezeichnet. Wenn die Formungstemperatur den Wert (Erweichungstemperatur der nicht oder leicht backenden Kohle + 10°C) überschreitet, tritt eine nachteilige Wieder verfestigung der Kohle auf, wodurch ein halbverkokter Zu stand erhalten wird. Dadurch geht die Backfähigkeit während der Verkokung in der Koksofenkammer verloren, so daß die Kohlekomponenten nicht miteinander kombiniert werden können. Daher kann nicht erwartet werden, daß eine gute Koksqualität erhalten wird. Der Formungsdruck beträgt 5 bis 2000 kg/cm². Wenn der Formungsdruck geringer ist als 5 kg/cm², nimmt die Formproduktausbeute ab. Wenn er andererseits 2000 kg/cm² überschreitet, tritt Rißbildung im Formprodukt auf, wodurch die Formproduktausbeute abnimmt. Außerdem dehnt sich das Formprodukt in diesem Fall während der Verkokung aus, wodurch ein hoher Expansions- oder Dehnungsdruck erzeugt wird. Durch den hohen Expansions- oder Dehnungsdruck nimmt die Koksqualität ab und wird gleichzeitig der Verlust bzw. Verschleiß des Koksofenkörpers beschleunigt. Die Grobkohle und das Formprodukt werden in einem Kohlebunker oder -trichter 6 für die vorerhitzte Kohle gespeichert und dann in einen Koksofen 3 eingefüllt und anschließend verkokt. Die vorerhitzte Kohle kann bei einer Temperatur von nicht mehr als (Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle + 10°C) gehalten werden, bis die vorerhitzte Kohle in den Koksofen 3 eingefüllt wird. Falls möglich, wird die Kohle vorzugsweise in einem Temperaturbereich von (Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle - 60°C) bis (Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle - 10°C) gehalten, wodurch bessere Ergebnisse erzielt werden.

Beispiele

Backende Kohle A und nicht oder gering backende Kohle B mit in Tabelle 1 dargestellten Eigenschaften wurden in verschiedenen Mischungsverhältnisses miteinander vermischt, und es wurde aus den Kohlegemischen durch das erfindungsgemäße Verfahren in einer Versuchsanlage und gemäß dem herkömmlichen Verfahren (Vergleichsbeispiel), bei dem Teer als Verkokungszusatzstoff hinzugefügt wird, Koks hergestellt, und die Festigkeit des durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Kokses im Vergleich zur Festigkeit des durch das herkömmliche Verfahren hergestellten Kokses ist in Fig. 5 dargestellt. Die Koksfestigkeit wurde bezüglich des JIS-Trommelindex DI¹⁵⁰ ₁₅(%) von Koks (Index (%) für 150 Umdrehungen, ≧ 15 mm) dargestellt, der bei der in JIS-K2151 spezifizierten Messung von Hochofenkoks verwendet wird.

Tabelle 1

Beim erfindungsgemäßen Beispiel 1 wurde gemäß einem in Fig. 3(A) dargestellten Verfahrensablaufdiagramm ein Kohlegemisch aus der backenden Kohle A und der nicht oder gering backenden Kohle B in einem mehrstufigen Gasstrombett bei einer Aufheizrate von 10⁴°C/min auf eine Temperatur (etwa 400°C) von etwa 20°C über der Erweichungstemperatur der Kohle B vorerhitzt, und die vorerhitzte Kohle wurde in einem Koksofen verkokt, um Koks herzustellen. Beim erfindungsgemäßen Beispiel 2 wurde gemäß dem in Fig. 3(B) dargestellten Verfahrensablaufdiagramm die backende Kohle A und die nicht oder gering backende Kohle B in einem mehrstufigen Gasstrombett bei einer Aufheizrate von 10⁴°C schnell getrennt vorerhitzt auf eine Temperatur (etwa 400°C) von etwa 10°C unter der Erweichungstemperatur der Kohle A bzw. eine Temperatur (etwa 400°C)von etwa 2°C über der Erweichungstemperatur der Kohle B, und die vorerhitzten Kohlearten wurden in einem Koksofen verkokt, um Koks herzustellen. Beim erfindungsgemäßen Beispiel 3 wurde gemäß einem in Fig. 3(C) dargestellten Verfahrensablaufdiagramm nur die nicht oder gering backende Kohle B in einem mehrstufigen Gasstrombett bei einer Aufheizrate von 10^{4
°}C/min auf eine Temperatur (etwa 400°C) von etwa 2°C über der Erweichungstemperatur der Kohle B schnell vorerhitzt und dann mit der backenden Kohle A vermischt, und das Kohlegemisch wurde in einem Koksofen verkokt, um Koks herzustellen. Beim erfindungsgemäßen Beispiel 4 wurde gemäß einem in Fig. 4(A) dargestellten Verfahrensablaufdiagramm ein Kohlegemisch aus der backenden Kohle A und der nicht oder gering backenden Kohle B bei 120°C trockenklassiert in Feinkohle mit einem Partikeldurchmesser von höchstens 0.3 mm und Grobkohle mit einem Partikeldurchmesser von mehr als 0.3 mm, woraufhin die Feinkohle und die Grobkohle in einem Gas strombett bei einer Aufheizrate von 10⁴°C/min auf eine Temperatur (etwa 380°C) von etwa 18°C unter der Erweichungstemperatur der Kohle B schnell vorerhitzt wurde und dann nur die Feinkohle durch eine Doppelwalze bei einem Druck von 850 kg/cm² geformt wurde, woraufhin das geformte Produkt bzw. Formprodukt mit der Grobkohle vermischt und das Kohlegemisch in einem Koksofen verkokt wurde, um Koks herzustellen. Beim erfindungsgemäßen Beispiel 5 wurden gemäß einem in Fig. 4(B) dargestellten Verfahrensablaufdiagramm die backende Kohle A und die nicht oder gering backende Kohle B bei 120°C getrennt klassiert in Feinkohle mit einem Partikeldurchmesser von höchstens 0.3 mm und Grobkohle mit einem Partikeldurchmesser von mehr als 0.3 mm, woraufhin der Feinkohleanteil der backenden Kohle A mit dem Feinkohleanteil der nicht oder gering backenden Kohle B vermischt wurde, und eine vorerhitzte Kohle, die durch schnelles Vorerhitzen des vorstehenden Gemischs in einem Gasstrombett bei einer Aufheizrate von 10⁴°C/min auf eine Temperatur (etwa 380°C) von etwa 18°C unter der Erweichungstemperatur der Kohle B hergestellt wurde, wurde mit einer vorerhitzten Kohle, die durch schnelles Vorerhitzen des Grobkohleanteils der nicht oder gering backenden Kohle B in einem Gasstrombett bei einer Aufheizrate von 10⁴°C/min auf eine Temperatur (etwa 380°C) von 18°C unter der Erweichungstemperatur der Kohle B hergestellt wurde, und dem Grobkohleanteil der backenden Kohle A vermischt, um ein Kohlegemisch herzustellen, das dann in einem Koksofen verkokt wurde, um Koks herzustellen.

Im Vergleichsbeispiel wurden die backende Kohle A und die nicht oder gering backende Kohle B in verschiedenen Mischungsverhältnisses miteinander vermischt, wurde den Kohlegemischen 15 Gew.-% Teer hinzugefügt, und wurden die Gemische in einem Koksofen verkokt, um Koks herzustellen.

Gemäß Fig. 5 war die Festigkeit der gemäß den Beispielen 1, 2 und 3 hergestellten Koksarten, wenn die nicht oder gering backende Kohle in einer Menge bis zu 30 Gew.-% beigemischt wurde, höher als diejenige der gemäß dem Vergleichsbeispiel hergestellten Koksarten, und zufriedenstellend, d. h., höher als der Sollwert 80 DI¹⁵⁰ ₁₅ (%) der Koksfestigkeit, während die Festigkeit der gemäß den Beispielen 4 und 5 hergestellten Koksarten, wenn nicht oder gering backende Kohle in einer Menge von bis zu 60 Gew.-% beigemischt wurde, höher war als diejenige der gemäß den Vergleichsbeispielen hergestellten Koksarten, d. h., höher als der Sollwert 80 DI¹⁵⁰ ₁₅ (%) der Koksfestigkeit.

Industrielle Anwendbarkeit

Wie vorstehend beschrieben, wird durch schnelles Vorerhitzen einer Kohle bei einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min auf eine Temperatur im Bereich von (T - 60°C) [oder (T - 100°C)] bis (T + 10°C), wobei T die Erwei chungstemperatur der Kohle darstellt, die Backfähigkeit der Kohle verbessert und kann, auch wenn eine nicht oder gering backende Kohle in einer Menge von bis zu 30 Gew.-% verwendet wird, eine Koksfestigkeit erhalten werden, die der durch das herkömmliche Verfahren unter Verwendung von backender Kohle erhaltenen Koksfestigkeit im wesentlichen gleich ist. Außerdem kann durch Vorerhitzen eines Feinpartikelanteils der Kohle bei einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min auf eine Temperatur im Bereich von (T - 60°C) [oder (T - 100°C)] bis (T + 10°C), wobei T die Erweichungstemperatur der Kohle darstellt, und anschließendes Warmformen, um ein geformtes Produkt oder Formprodukt herzustellen, die Backfähigkeit der Kohle verbessert werden und, auch wenn nicht oder gering backende Kohle in einer Menge bis zu 60 Gew.-% verwendet wird, eine Koksfestigkeit erhalten werden, die der durch das herkömmliche Verfahren unter Verwendung von backender Kohle erhaltenen Koksfestigkeit im wesentlichen gleich ist.

Daher kann der Mischungsanteil der nicht oder gering backenden Kohle im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren wesentlich erhöht werden, wodurch die Kosten der zum Herstellen von Hochofenkoks verwendeten Kohle wesentlich reduziert werden können.

Weil außerdem die Kohle dem Koksofen in einem Kohletemperaturbereich von (Erweichungstemperatur der Kohle - 60°C) [oder (Erweichungstemperatur der Kohle - 100°C)] bis (Erweichungstemperatur der Kohle + 10°C) zugeführt wird, kann im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren die Koksproduktivität wesentlich verbessert werden.

Außerdem kann durch Warmformen die Freisetzung feiner Kohlepartikel bei der Handhabung verhindert werden, wodurch eine umweltfreundliche Koksherstellung erreicht wird.

Daher kann die vorliegende Erfindung durch die dabei erhaltenen verschiedenen Wirkungen geeignet industriell genutzt werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Hochofenkoks mit den Schritten:
schnelles Vorerhitzen eines Kohlegemischs aus 10 bis 30 Gew.-% nicht oder gering backender Kohle mit einer Erweichungstemperatur T und einem Restanteil aus backender Kohle mit einer Erweichungstemperatur T₀(T₀ ≦ T + 40°C) mit einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min auf eine Temperatur im Bereich von (T - 60°C) bis (T + 10°C), wobei T die Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle darstellt, und
Einfüllen des vorerhitzten Kohlegemischs in einen Koksofen, wo das Kohlegemisch verkokt wird.

2. Verfahren zum Herstellen von Hochofenkoks mit den Schritten:
getrenntes schnelles Vorerhitzen einer nicht oder gering backenden Kohle mit einer Erweichungstemperatur T und einer backenden Kohle mit einer Erweichungstemperatur T₁ mit einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min auf eine Temperatur im Bereich von (T - 100°C) bis (T + 10°C), wobei T die Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle darstellt, oder eine Temperatur im Bereich von (T₁ - 100°C) bis (T₁ + 10°C), wobei T₁ die Erweichungstemperatur der backenden Kohle darstellt;
Vermischen der vorerhitzten, nicht oder gering backenden Kohle mit der vorerhitzten backenden Kohle, um ein Kohlegemisch aus 10 bis 30 Gew.-% der nicht oder gering backenden Kohle und einem Restanteil aus der backenden Kohle herzustellen; und
Einfüllen des vorerhitzten Kohlegemischs in einen Koksofen, wo das Kohlegemisch verkokt wird.

3. Verfahren zum Herstellen von Hochofenkoks mit den Schritten:
schnelles Vorerhitzen einer nicht oder gering backenden Kohle mit einer Erweichungstemperatur T mit einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min auf eine Temperatur im Bereich von (T - 100°C) bis (T + 10°C), wobei T die Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle darstellt
Vermischen der vorerhitzten, nicht oder gering backenden Kohle mit backender Kohle, um ein Kohlegemisch aus 10 bis 30 Gew.-% der nicht oder gering backenden Kohle und einem Restanteil aus der backenden Kohle herzustellen; und
Einfüllen des Kohlegemischs in einen Koksofen, wo das Kohlegemisch verkokt wird.

4. Verfahren zum Herstellen von Hochofenkoks mit den Schritten:
Klassieren eines Kohlegemischs aus 10 bis 60 Gew.-% einer nicht oder gering backenden Kohle mit einer Erweichungstemperatur T und einem Restanteil aus backender Kohle mit einer Erweichungstemperatur T₀ (T₀ ≦ T + 40°C) in Grobkohle mit einem Partikeldurchmesser von mehr als 0.3 mm und Feinkohle mit einem Partikeldurchmesser von höchstens 0.3 mm;
getrenntes schnelles Vorerhitzen der klassierten Grobkohle und der klassierten Feinkohle mit einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min auf eine Temperatur im Bereich von (T - 60°C) bis (T + 10°C), wobei T die Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle darstellt;
Warmformen der schnell vorerhitzten Feinkohle in einem Temperaturbereich von (T - 60°C) bis (T + 10°C), wobei T die Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle darstellt, bei einem Druck von 5 bis 2000 kg/cm²;
Vermischen der warmgeformten Kohle mit der schnell vorerhitzten Grobkohle; und
Einfüllen des Kohlegemischs in einen Koksofen, wo das Kohlegemisch verkokt wird.

5. Verfahren zum Herstellen von Hochofenkoks mit den Schritten:
getrenntes Klassieren einer nicht oder gering backenden Kohle mit einer Erweichungstemperatur T und einer backenden Kohle in Feinkohle mit einem Partikeldurchmesser von höchstens 0.3 mm und Grobkohle mit einem Partikeldurchmesser von mehr als 0.3 mm;
Vermischen des Feinkohleanteils der nicht oder gering backenden Kohle mit dem Feinkohleanteil der backenden Kohle, um ein Kohlegemisch herzustellen, und schnelles Vorerhitzen des Kohlegemischs mit einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min auf eine Temperatur im Bereich von (T - 60°C) bis (T + 10°C), wobei T die Erweichungstemperatur der nicht oder gering backenden Kohle darstellt;
Warmformen des schnell vorerhitzten Kohlegemischs in einem Temperaturbereich von (T - 60°C) bis (T + 10°C), wobei T die Erweichungstemperatur des Kohlegemischs darstellt, bei einem Druck von 5 bis 2000 kg/cm²;
schnelles Vorerhitzen des Grobkohleanteils der nicht oder gering backenden Kohle mit einer Aufheizrate von 1 × 10³ bis 1 × 10⁶°C/min auf eine Temperatur im Bereich von (T - 100°C) bis (T + 10°C), wobei T die Erweichungs temperatur der nicht oder gering backenden Kohle darstellt;
Vermischen der warmgeformten Kohle, des schnell vorerhitzten Grobkohleanteils der nicht oder gering backenden Kohle und des Grobkohleanteils der backenden Kohle, nachdem diese gegebenenfalls auf eine Temperatur im Bereich von (T₂ - 100°C) bis (T₂ + 10°C) vorerhitzt wurde, wobei T₂ die Erweichungstemperatur der backenden Kohle darstellt, um ein Kohlegemisch aus 10 bis 60 Gew.-% aus der nicht oder gering backenden Kohle und dem Feinkohleanteil der backenden Kohle und einem Rest anteil aus dem Grobkohleanteil der backenden Kohle herzustellen; und
Einfüllen des Kohlegemischs in einen Koksofen, wo das Kohlegemisch verkokt wird.