DE2643635A1

DE2643635A1 - Verfahren zur herstellung von hochofenkoks

Info

Publication number: DE2643635A1
Application number: DE19762643635
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Ibaragi; Yoshio Kiritani; Kunihiko Nishioka; Yoshihiko Sunami; Michio Tsuyuguchi; Katsuhiro Yano
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd; Sumikin Coke Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Sumikin Coke Co Ltd
Priority date: 1976-06-30
Filing date: 1976-09-28
Publication date: 1978-01-12
Also published as: GB1545266A; JPS5737192B2; NL7610780A; CA1083815A; AU500661B2; FR2356712B1; FR2356712A1; NL173181B; NL173181C; JPS533402A; DE2643635B2; AU1815076A; US4178215A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hochofenkoks.

Mit der jüngsten Entwicklung in der Eisen- und der Stahl-Industrie nimmt die Nachfrage für Koks als einem der Hauptausgangsmaterialien schnell zu. Wegen der allgemeinen RohstoffVerknappung und der hohen Kosten wird es immer schwieriger, eine harte Kokskohle hoher Qualität zu erhalten, die für die Herstellung von Hochofenkoks erforderlich ist.

709832/060A

SUMIKlN Sum 175

Aufgrund dieser Tatsache sind Forschungen und Entwicklungen mit dem Ziel durchgeführt worden, ein Verfahren zur Herstellung von Hochofenkoks hoher Qualität anzugeben, das von einer Mischung aus Kohle relativ schlechter Qualität ausgeht, beispielsweise nichtverkokender oder schlechtverkokender Kohle,die für die Herstellung von Hochofenkoks als ungeeignet angesehen wird, oder bei dem eine Mischung aus einer größeren Menge weicher Kokskohle und verschiedenen Bindemittelsubstanzen eingesetzt werden kann, oder Herstellungsmethoden zu entwickeln, bei denen solche Substanzen verwendet werden können.

Als mögliche Lösung des obigen Problems wurde ein Verfahren zur Herstellung von Koks vorgeschlagen, gemäß dem man Briketts herstellt, eine Mischung bereitet, die jenen Anteil der Kohle enthält, der für die Beschickung des Koksofens erforderlich ist, und die Mischung verkokt. Bei der herkömmlichen Methode zur Herstellung von Briketts wird als Bindemittelsubstanz eine bituminöse Substanz mit einem Erweichungspunkt von etwa 60 bis 80°C eingesetzt. Die Mischung wird mit einer Mischeinrichtung, beispielsweise einer Mischtrommel, das heißt einer langsam rotierenden Mischeinrichtung mit einem Mischwerkzeug, dessen ümfangsgeschwindigkeit 5,0 m/sek oder weniger beträgt, vermischt, währenddem Dampf mit einer Temperatur von 120 bis 25O°C eingeblasen wird, worauf die Mischung zu Briketts verarbeitet wird. Der wesentliche Faktor dieser Methode besteht in der Einstellung des Erweichungspunktes des Bindemittels, der Temperatur des eingeblasenen Dampfes und der Mischzeit. Aus verschiedenen

30 Gründen wird für die industrielle Anwendung dieses Verfahrens eine Mischzeit von etwa 4 bis 10 Minuten angewandt. Demzufolge muß, um die Festigkeit des Briketts
zu erreichen, eine Bindemittelsubstanz mit einem Erweichungspunkt, der der Temperatur des Dampfes entspricht,

35 ausgewählt werden und eine große Menge Dampf eingesetzt werden. In der Praxis ist jedoch, wenn eine langsam

709882/06CU

-r-

laufende Rotationsmischeinrichtung, wie eine Mischtrommel verwendet wird, selbst dann, wenn der Erweichungspunkt der Bindemittelsubstanz und der Dampfverbrauch entsprechend gut eingestellt werden, die Mischung unmittelbar vor der Verarbeitung zu den Briketts nicht in zufriedenstellendem Maße gleichmäßig durchmischt. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß wenn man den bei der Koksherstellung gebildeten Teerschlamm als Ausgangsmaterial für die Briketts verwendet, Briketts mit wechselnder Qualität

10 gebildet werden, wenn man unter Einsatz einer doppel-

achsigen Einstufenmischtrommel eine Mischzeit von weniger als beispielsweise 5 Minuten oder vorzugsweise weniger als 7 Minuten anwendet, während die Qualität des Briketts stabil bleibt, wenn das Material während einer

15 längeren Zeitdauer durchmischt wird.

Daher wendet man zur Herstellung einer gleichmäßigen Mischung vorzugsweise möglichst lange Mischzeiten an, wenn man langsam laufende Rotationsmischeinrichtungen mit schlechtem Mischwirkungsgrad, wie Mischtrommeln, verwendet. Demzufolge ist es erforderlich, die Mischeinrichtung und demzufolge den Dampfgenerator zu vergrössern, was zu einer Steigerung der Kosten für die Anlage führt und verschiedene Probleme hinsichtlich der Umweltverschmutzung mit sich bringen kann.

In der JA-OS Nr. 137567/75 wurde von der Anmelderin eine Verbesserung eines herkömmlichen Brikettherstellungsverfahrens, das eine Heizstufe umfaßt, vorgeschlagen, gemäß dem Briketts durch Vermischen und Brikettieren bei normaler Temperatur gebildet werden können. Als Ergebnis weiterer Untersuchungen wurde ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Hochofenkoks hoher Qualität entwickelt, bei dem ein Brikett mit größerer Festigkeit angewandt wird, das in technischem Maßstab hergestellt wird.

709882/0604

• SUMIKIN Sum 175

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Hochofenkoks, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man

1 .) Kohlen zur Koksherstellung mit einem Bindemittel vermischt; 2.) die in der ersten Stufe erhaltene Mischung mit einem Mischer, der eine Mischenergie von mehr als 0,02 kW/kg ausüben kann, unter Hindurchleiten eines Heizmediums kräftig durchmischt;

3.) die in der zweiten Stufe erhaltene Mischung brikettiert; und

4.) das in der dritten Stufe erhaltene Brikett verkokt.

Zur Durchführung des erfxndungsgemäßen Verfahrens vermischt man die zur Herstellung des Briketts eingesetzte Kohle mit einem Bindemittel bzw. einer Bindemittelsubstanz mit einem Erweichungspunkt von 40 bis 25O°C, mischt mit einem kräftigen Mischer durch, der eine Mischenergie von 0,01 kW/kg oder mehr auszuüben vermag, während 1 bis 10 Minuten, vorzugsweise während 2 bis 5 Minuten, bei einer Temperatur von 40 bis 25O°C durch, währenddem man ein Heizmedium, beispielsweise Dampf oder dergleichen, hindurchleitet, und brikettiert das Material mit einer Walzenpresse zu Briketts. Das in dieser Weise erhaltene Brikett wird direkt oder nach dem Vermischen mit für die Koksofenbeschxckung geeigneter Kohle zu dem Endprodukt verkokt. Bei dem Verfahren wird eine Fördereinrichtung angewandt, die die obengenannten Verfahrensstufen und damit verknüpfte Behandlungsmaßnahmen verbindet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man eine Vielzahl von bituminösen Substanzen mit einem Erweichungspunkt von 40°C oder mehr als Bindemittel zusammen mit' einem Lösungsmittel, das sich in dem Bindemittel löst,das bei der Mischtemperatur fluid ist und diese Fluidität beibehält, wobei die Erhitzungstemperatur während des kräftigen Durchmischens unterhalb

709882/0604

wird,

des Erweichungspunktes des Bindemittels gehalten brikettiert die bei dem kräftigen Durchmischen erhaltene gleichmäßige Mischung und verkokt das in dieser Weise erhaltene Brikett zu dem Endprodukt.

Erfindungsgemäß kann man nicht nur eine Vielzahl von bituminösen Substanzen mit einem Erweichungspunkt von 40⁰C oder mehr als Bindemittel verwenden, sondern man kann auch das Durchmischen bei einer Temperatur durchführen, die unterhalb des Erweichungspunktes des Bindemittels liegt. Der Verbrauch des gegebenenfalls eingesetzten Dampfes kann wesentlich geringer sein, als wenn man eine Mischtrommel oder dergleichen verwendet. Bei der herkömmlichen Herstellung von Briketts verwendet man einen langsam laufenden, sich drehenden Mischer mit schlechtem Mischwirkungsgrad, führt Dampf mit einer Temperatur ein, die höher liegt als der Erweichungspunkt des Bindemittels, um das Bindemittel weichzumachen, worauf sich das weichgemachte Bindemittel über die Oberfläche der Kohleteilchen verteilt und diese bedeckt,

20 worauf man die in dieser Weise erhaltene Mischung

brikettiert. Demgegenüber wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Bindemittel mit einem Erweichungspunkt von 40°C oder mehr durch das Heizmedium erhitzt, so daß es eine geeignete Plastizität erreicht, die für das Verfahren geeignet ist und dieses erleichtert, worauf sich das Bindemittel ausbreitet, währenddem das Bindemittel und die Kohleteilchen unter Ausübung starker mechanischer Kräfte zu einer gut durchmischten, gleichmäßigen Mischung vermischt werden, was zur Folge hat, daß die Oberfläche der Kohleteilchen mit dem ausgebreiteten Bindemittel bedeckt werden. Wenn während des Durchmischens gleichzeitig ein Lösungsmittel verwendet wird, kann, da sich die Bindemittelteilchen lösen und durch die kombinierte Wirkung der starken mechanischen Kräfte und des Lösungsmittels auf der Oberfläche der Kohleteilchen ausbreiten, selbst wenn das Durchmischen bei einer

709882/OBOi

SUMIKIN Sum 175

⁷> 26Λ3635

Temperatur durchgeführt wird, die wesentlich niedriger liegt als der Erweichungspunkt des Bindemittels, es erreicht werden, daß das Bindemittel die Oberfläche der Kohleteilchen mit ausreichender Gleichmäßigkeit 5 bedeckt.

Im Vergleich zu der Anwendung einer Mischtrommel oder dergleichen, wie es bei den herkömmlichen Verfahren üblich ist, wird bei der Anwendung eines starken Mischers der Dampfverbrauch oder die für das Erhitzen

notwendige Wärme während des Durchmischens, falls diese Maßnahmen überhaupt erforderlich sind, niedrig gehalten, was den Vorteil eines kleineren Dampfgenerators mit sich bringt. Wie aus den folgenden Beispielen zu erkennen ist, kann die Mischzeit verkürzt werden, so daß man eine kleinere Anlagengröße anwenden kann, was wirtschaftliche Vorteile und Vorzüge in Bezug auf die Umweltverschmutzung mit sich bringt.

Erfindungsgemäß kann man als Bindemittel mit einem Erweichungspunkt von 40°C bis 25O°C Teerasphalt,

Asphalt oder Pech einsetzen, das man durch Wärmebehandlung oder durch Lösungsmittelextraktion von Teerasphalt, Asphalt, Erdölrückstandsöl oder dergleichen, erhält. Man kann das oben beschriebene Bindemittel auch unter Zusatz von Kohlenteer, Straßenteer, Propanasphalt oder dergleichen verwenden. In diesem Fall wird ein Mischverhältnis von 4 bis 15 Gew.-% als für dieses Brikettierverfahren geeignet angesehen, wenn man die Brikett- und Koks-Festigkeit, die Brikettierbarkeit etc. in Betracht zieht.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anstelle des herkömmlichen, langsam laufenden Rotationsmischers ein kräftiger Mischer verwendet. Wenn Kohleteilchen, das Bindemittel und dergleichen vermischt werden, setzt man vorzugsweise einen Hochgeschwindigkeits-

709 882/0 604

SUMIKIN Sum 175

rotationsmischer ein, der ein Mischwerkzeug (einschließlich eines Hilfsmxschwerkzeugs) umfaßt, das mit einer hohen Umfangsgeschwindigkeit von 5 m/sek oder schneller betrieben wird, oder man wendet eine Mischeinrichtung mit ansteigendem Druck unter Ausübung eines Druckes von 45 kg/cm² oder mehr an.

Beispielsweise kann man als Hochgeschwindigkeitsrotationsmischer für diesen Zweck einen Eirich-Mischer einsetzen, der mit einem das Rohmaterial enthaltenden Drehteller und einer Vielzahl von mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Mischwerkzeugen ausgerüstet ist, der in der Lage ist, den Mischvorgang bei einer relativen Geschwindigkeit zwischen den sich vermischenden Teilchen oder zwischen den sich vermischenden Teilchen und den Mischwerkzeugen bei einer hohen Umfangsgeschwindigkeit von mehr als 5 m/sek durchzuführen und hierdurch eine Schlagkraft auszuüben. Dabei wird während des Durchmischens pro Einheitsgewicht des zu vermischenden Materials eine Energie von etwa 0,05 bis 0,3 kW/kg zugeführt. Als Mischer mit ansteigendem Druck kann man einen Müller-Mischer verwenden, bei dem das Gewicht des sich drehenden Müller-Rades durch die Anwendung einer Feder eingestellt werden kann,so daß die Druckkraft innerhalb eines gewissen Bereiches ausgewählt werden kann, so daß der Druck des Müller-Rades je nach der Art des eingesetzten Mischers 10 bis 22 kg oder 2260 bis 3500 kg beträgt, wobei die Teilchen unter Einwirkung des Druckes des Müller-Rades verknetet, verschmiert und verrieben werden, wobei ein Energieaufwand

30 von etwa 0,02 bis 0,13 kW/kg erforderlich ist.

Als in dem Bindemittel lösbares Lösungsmittel kann man Kohleteer, Propanasphalt etc. verwenden oder man kann das Bindemittel mit Straßenteer, Asphalt, Kohlenteer oder dergleichen vermischen, was von der Mischtemperatür zur Einstellung der Fluidität abhängt. Das Mischver-

709882/0604

hältnis kann in einem Bereich von 3 big 15 Gew.-% liegen, was aufgrund der Brikettierbarkeit des Briketts für diese Brikettherstellung als geeignet angesehen wird.

Als Kohle zur Herstellung der Briketts kann man 25% einer 5 nicht-verkokbaren und/oder schlecht-verkokbaren Kohle mit weniger als 75% einer harten, halbharten und/oder weichen Kokskohle in einem beliebigen Verhältnis vermischen, wobei die Kohlen derart vermischt werden, daß das unter Zugabe des Bindemittels hergestellte Brikett

eine Bruchfestigkeit von mehr als 80 bei dem ASTM-Fallfestigkeitstest D141 und eine Trommelfestigkeit von mehr als 90 bei dem JNR-Trommeltest besitzt. Vorzugsweise steigert man das Mischverhältnis von nichtverkokbarer Kohle und/oder schlecht-verkokbarer Kohle durch die Anwendung von Mischtechniken zur Herstellung von Briketts unterschiedlicher Form ,um in dieser Weise weitere wirtschaftliche Vorteile zu erzielen.

Vorzugsweise vermischt man zur Herstellung des geformten Kokses mehr als 60% einer nicht-verkokbaren und/oder

schlecht-verkokbaren Kohle mit weniger als 40% einer harten, halbharten und/oder weichen Kokskohle in einem beliebigen Verhältnis. Wenn das Bindemittel oder eine ähnliche Substanz zur Herstellung des Briketts eingemischt wird, wird es in einer solchen Menge eingemischt, daß das damit gebildete Brikett eine Bruchfestigkeit

von mehr als 80, eine Trommelfestigkeit von mehr als 90 und eine Druckfestigkeit von mehr als 50 aufweist (wobei die Druckfestigkeit der Kraft entspricht, die man zum Zeitpunkt des Bruches des Briketts in einer Druck-

30 prüfvorrichtung bestimmt, wobei man 20 Brikettprüflinge einsetzt und die mittlere Festigkeit der Proben mit Ausnahme jener, die abnormale Werte zeigen, ermittelt und in kg/Einheit angibt). Bei der Bestimmung dieser Werte sollte man die Kurzanalyse, den FSI-Wert etc. der Kohlen

berücksichtigen.

709882/0604

-Jf-

Die zur erfindungsgemäßen Herstellung des Kokses eingesetzte Kohle schließt die oben erwähnte Kohle für die Herstellung von Briketts als auch die Kohle zur Herstellung des geformten Kokses ein.

Wenn das Brikett aus zur Herstellung von Briketts geeigneter Kohle hergestellt werden soll, muß man die Kohle mit für die Koksofenbeschickung geeigneter Kohle vermischen, die 25 bis 30% flüchtige Materialien enthält und einen FSI-Wert (ASTM-Methode D72O Fluidity Swelling Test) von 3 bis 8 aufweist. Das Material sollte in einer Menge von 5 bis 85% mit der als Koksofenbeschickung geeigneten Kohle vermischt werden, so daß das Material nach dem Verkoken eine Trommelfestigkeit DI₁,- von mehr

150
als 92 und DI-15 ^{von meiir als} ^⁰ aufweist. Man kann dxe aus der zur Herstellung des geformten Kokses geeigneten Kohle bereiteten Briketts direkt verkoken, so daß man ein Produkt erhält, dessen Trommelfestigkeit DI₁,- eben-

15O
falls oberhalb 92 und DI₁ 5 ebenfalls oberhalb 80 liegt. Wie bereits erwähnt, ist, wenn nur geformte Briketts vermischt werden, eine Verminderung der Koksfestigkeit als Folge der Segregation etc. des Briketts aus der direkt zur Koksofenbeschickung geeigneten Kohle festzustellen, so daß das Mischverhältnis des Briketts im allgemeinen etwa 30% betragen muß. Wenn, wie in der JA-OS 5023/76 der Anmelderin beschrieben ist, mehr als eine Art von Brikett unterschiedlicher Form hergestellt und vermischt wird, kann das Mischverhältnis des Briketts bis zu etwa 85% erhöht werden. In beiden Fällen erhält man geformten Koks durch direkte Verkokung des Briketts oder Koks durch teilweises Vermischen mit der Kohle, die direkt als Beschickung für den Koksofen geeignet ist, und anschließendes Verkoken.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

709882/0604

-Kf-

Man beschickt einen Eirich-Mischer, einen Müller-Mischer bzw. eine Mischtrommel mit den in der folgenden Tabelle I angegebenen Kohlen, die zur Herstellung des Briketts 5 vermischt werden, und 8% Teerasphalt mit einem Erweichungspunkt von 65⁰C und mischt das Material unter Einleiten von Dampf bei einer Temperatur von 75°C bis 80°C durch. Dann bereitet man mit einer Walzenpresse ein Mashek-Brikett (32 mm χ 32 mm χ 18 mm) und bestimmt dann die

Bruchfestigkeit bzw. Sturzfestigkeit, die Trommelfestigkeit und die Druckfestigkeit des erhaltenen Briketts, Die hierbei erhaltenen Ergebnisse und auch die Mischzeit sind in der folgenden Tabelle ΙΓ zusammengestellt. Vor dem Vermischen mit dem Bindemittel wird die Kohle so vorbereitet, daß 84% des Materials durch ein Sieb mit quadratischen Maschen und einer Maschenweite von 3 mm dringen und die Kohle eine Gesamtfeuchtigkeit von 8% aufweist.

7098S2/06Ö4

Tabelle I

Kohle	Kurzanalyse (%)	Asche	flüchtige Materialien	FSI-Wert (ASlM D72O)	Mischverhält nis (%)
Harte US-Kokskohle	enthaltene Feuchtigkeit	6,9	19,8	9	4
Harte australische Koks kohle	1,2	9,1	21,1	8 1/2	5
Harte kanadische Kokskohle	1,3	9,5	20,4	7	10
Halbharte US-Kokskohle	1>1	7,6	27,6	7 1/2	9
Halbharte australische Kokskohle	1,6	7,8	27,3	3 1/2	11
Weiche australische Koks kohle	2,1	8,7	35,5	3 1/2	5
Weiche japanische Kokskohle	3,7	8,9	89,0	4	6
Nichtverkokbare und schlecht verkokbare Kokskohle	2,3	12,7	34,2	1	50
3,3 .

CT5 -P-CO CD CO

Tabelle II

O OT O

Versuch Nr.	1	2	j j	1	3	3	4	5	erfindungsgemäß	5	6	7	Vergleich \
Durchmischen im EirichrMischer *	O	O	88,8	92,5		91,0
Durchmischen im Müller-Mischer *			92,0	94,5	O O	94,2
Durchmischen in der Mischtrommel *	57	70		65	o	O	O
Mischzeit (Min)	2	3	10	15
Bruchfestigkeit	82,8	70,3	86,2	91,5
Trcrrmelfestigkeit	90,9	84,0	91,7	92,8
Druckfestigkeit (kg/Einheit)	50	unter 30	54	66
Bemerkungen

* Mischbedingungen siehe die folgende Tabelle

CO CD CO

er. ro

Mischungsart	ürtifaaigsgeschwindigkeit oder Druckkraft des Mischwerkzeugs	Beschickungs gewicht (kg)	Druckkraft = 60 kg/cm²	35	Angewandte Leistung (kW)	Energieaufwand (kW/kg)
Durchnischen Umfangsgeschwindigkeit : 35 zm Ear ίση-· _ ?_{n m}/c_pi, \| Mischer ' " ^{20 m/Sek ;}	Umfangsgeschwindigkeit ⁼ 2,5 m/Sek	10 I i	8,8	0,251
Durchmischen im Müller- Mischer	1,1	0,031
Durchmischen in der Mischtramiel	0,4	0,040

co

CD CO

cn

Wie aus der obigen Tabelle II hervorgeht, erzielt man bei dem erfindungsgemäßen Durchmischen mit Hilfe eines Eirich-Mischers oder eines Müller-Mischers eine Bruchfestigkeit von mehr als 80, eine Trommelfestigkeit von mehr als 90 und eine Druckfestigkeit von mehr als

50 kg/Einheit, wobei man ohne weiteres ein für industrielle Anwendungszwecke geeignetes Brikett unter Anwendung einer Mischzeit von lediglich 5 Minuten erhält. Während in der üblichen Mischtrommel das Durchmischen während 10

10 bis 15 Minuten erforderlich ist (Test Nr. 6 oder 7), sind beim Vermischen in dem Eirich-Mischer lediglich Mischzeiten von 1 bis 3 Minuten und in dem Müller-Mischer Mischzeiten von 2 bis 5 Minuten erforderlich, um ein Produkt gleicher oder besserer Festigkeit zu erhalten. Obwohl

man vorzugsweise längere Mischzeiten anwendet, da die Festigkeit des Briketts umso höher ist, je langer die Mischzeit ist, ist es erwünscht, die Mischzeit unterhalb 10 Minuten zu halten, um hierdurch gewisse Schwierigkeiten zu vermeiden, die sich bei der Anwendung in

20 industriellem Maßstab ergeben. Demzufolge erfordert das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem eine kräftige Durchmischung mit Hilfe eines Eirich- oder eines Müller-Mischers durchgeführt wird, nur einen geringen Platzbedarf für die Vorrichtungen und einen geringen Dampfverbrauch zur Auf-

rechterhaltung der Mischtemperatur. Es wird dadurch die Notwendigkeit einer Mehrstufenanlage und eines großen Dampfgenerators vermieden, der sonst erforderlich ist, um im Fall der Mischtrommel die Vorrichtungsteile auf der Mischtemperatur zu halten.

Ein hartes Brikett mit einer Druckfestigkeit von mehr

als 50 kg/Einheit erleichtert die Handhabung des Briketts nach seiner Herstellung,beispielsweise beim Transport. Spezielle Maßnahmen, wie das Aufbringen eines Anteils der als Koksofenbeschickung geeigneten Kohle auf das Förder-

band, wie es bei der Handhabung weicher Briketts erforderlich ist, sind nicht notwendig.

709832/0604

Wie oben gezeigt wurde, wird erfindungsgemäß eine kräftige Durchmischung mit Hilfe eines Eirich-Mischers oder eines Müller-Mischers erreicht, die unabhängig voneinander eingesetzt werden. Es ist jedoch auch möglich, diese Mischeinrichtungen parallel oder in Kombination anzuwenden, so daß man unter bestimmten Bedingungen noch bessere Ergebnisse erzielt.

Beispiel 2

Man vermischt die in der folgenden Tabelle III angegebenen Kohlen für die Herstellung von geformtem Koks mit 6% eines Bindemittels, das man durch Behandlung von Erdölrückstandsöl erhält, welches Bindemittel einen Erweichungspunkt von 196⁰C aufweist, und führt die Mischung in einen Eirich-Mischer, einen Müller-Mischer bzw. eine Mischtrommel ein. Dann gibt man 5% eines gemischten Lösungsmittels zu, das man durch Vermischen von 1 Teil Straßenteer mit einem Erweichungspunkt von 30°C mit 0,5 Teilen Kohlenteer erhält. Die Mischung vermischt man bei einer Temperatur von 7 9 bis 81⁰C unter Einleitung von Dampf, formt sofort mit Hilfe einer Walzenpresse Mashek-Briketts (65 mm χ 65 mm χ 45 mm) und bestimmt die Bruchfestigkeit, die Trommelfestigkeit und die Druckfestigkeit des erhaltenen Briketts. Die erhaltenen Ergebnisse sind ebenso wie die Mischzeit in der Tabelle IV zusammengestellt. Die Kohlen werden vor dem Vermischen derart vorbereitet, daß 95% des Materials durch ein Sieb mit quadratischen Maschen und einer lichten Maschenweite von 3 mm dringen, wobei die Kohlen eine Gesamtfeuchtigkeit von 6% aufweisen.

709882/0804

Tabelle III

Kohle	Kurzanalyse (%)	Asche	Flüchtige Materialien	FSI-Wert (ASIM D72O)	Mischverhältnis (%)
Anthrazit aus Südafrika	Enthaltene Feuchtigkeit	11,0	10,5	-	10
Petrolkoks	3,2	0,5	13,2	-	20
Nicht-verkokbare kanadische Kohle	1,2	12,8	20,5	1/2	15
Schlecht-verkokbare südafrikanische Kohle	4,5	6,5	31,2	1	40
Halbharte australi sche Kokskohle	2,8	9,2	27,7	4	15
2,2

OJ CD OJ

Tabelle IV

CD
CTJ

Versuch Nr.	8	9	10	11	12	13	14
Durchmischen im. Eirich-Mischer *	0	0
Durchmischen im Müller-Mischer *			0	0
Durchmischen in der Mischtxoirmel *					0	0	0
Mischzeit (Min)	1	3	2	⁵	3	10	15
Bruchfestigkeit	90,1	93,8	85,6	91,2	73,4	79,1	88,9
Trommelfestigkeit	93,5	94,3	91,3	93,7	79,7	85,7	91,5
Druckfestigkeit (kg/Einheit)	151	176	140	169	45	66	149
Bemerkungen	erfindungsgemäß	Vergleich

* Die Mischbedingungen sind die gleichen, wie sie für die Tabelle I angegeben sind.

NJ) CD

cn co cn

Aus der Tabelle IV ist zu ersehen, daß man ohne weiteres ein industriell anwendbares Brikett erhält, das eine Bruchfestigkeit von mehr als 85, eine Trommelfestigkeit von mehr als 90 und eine Druckfestigkeit von mehr als 140 kg/Einheit aufweist.

Die Wirkung der parallelen Anwendung des Lösungsmittels zusammen mit dem erfindungsgemäßen kräftigen Durchmischen ist so groß ,daß man ungeachtet der Tatsache, daß das Durchmischen bei etwa 80°C durchgeführt wird, was einer Temperatur entspricht, die unterhalb des Erweichungspunktes des Bindemittels liegt, ein Brikett mit sehr hoher Festigkeit erhält. Demgegenüber ergibt das übliche Durchmischen in einer Mischtrommel während einer Mischzeit von 10 Minuten lediglich eine Druckfestigkeit von etwa 6O kg/Einheit, was aus dem Versuch Nr.13 hervorgeht. Demzufolge kann man ohne weiteres feststellen, daß man mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem ein kräftiges Durchmischen eine gleichmäßige Mischung sicherstellt, eine deutliche Verbesserung der Brikettfestigkeit erzielen kann, was das Ergebnis der Wechselwirkung zwischen den Kohleteilchen, dem Bindemittel und dem Lösungsmittel unter Einwirkung der kräftigen Mischwirkung ist.

Beispiel 3

Man vermischt die in der Tabelle I angegebenen Kohlen mit Bindemitteln unterschiedlichen Erweichungspunkts, vermischt die Materialien und füllt die Mischung in einen Eirich-Mischer bzw. in eine Mischtrommel ein. Dann führt man, wenn ein Bindemittel mit einem Erweichungspunkt von 9O°C oder mehr verwendet wird,Kohlenteer, Straßenteer oder ein gemischtes Lösungsmittel, das einen Teil Straßenteer und 0,5 Teile Kohlenteer enthält, in einer Menge von bis zu 5% zu und mischt unter Einleitung von Dampf durch. Anschließend stellt man nach der in Beispiel 1 beschriebenen

35 Verfahrensweise die Briketts her und ermittelt deren

709882/0604

Festigkeit. Zum Vermischen verwendet man einen Eirich-Mischer, der mit einem Mischwerkzeug ausgerüstet ist, das mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 25 m/Sek betrieben wird, und arbeitet unter Einhaltung einer Mischzeit von 3 Minuten, während man eine Mischtrommel einsetzt, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 2 m/Sek während einer Mischzeit von 10 Minuten betrieben wird. Die erzielten Ergebnisse, der Erweichungspunkt des Bindemittels, die Art des Lösungsmittels und die Mischtemperatür sind in der folgenden Tabelle V zusammengestellt.

709882/0804

Tabelle V

Versuch Nr.	15	T6	17	18	Eirich-Mischer	60	60	75	erfindungsgemäß	19	20	90	60	21	I I I
Erweichungspunkt des Bindsnittels (⁰C)	43	98	126	168	50	92,6	91,8	89,4	250	98	88,4	45,3	250
Art des Lösungsmittels	keines	Kohlen- teer	Kbhlen- teer	Kohlenteer Straßenteer	91,7	93,9	94,5	91,0	Straßen teer	Straßen teer	92,1	71,3	Straßen teer
Art des Mischers	94,0	Mischtrcmmel	Vergleich
Mischtenperatur (⁰C)	90
Bruchfestigkeit	12,4
Trctnnelfestigkeit	26,0
Bemerkungen

OO CD OJ

Wie aus der obigen Tabelle V zu ersehen ist, wird es mit dem erfindungsgemäßen kräftigen Durchmischen möglich, ein für industrielle Zwecke geeignetes Brikett mit einer Bruchfestigkeit von mehr als 80 und einer Trommelfestigkeit von mehr als 90 herzustellen. Demgegenüber besitzt das mit der herkömmlichen Mischtrommel gebildete Brikett eine sehr geringe Festigkeit und ist industriell nicht anwendbar, was aus den Ergebnissen der Versuche Nr. 20 und 21 hervorgeht. Dies ist eine Folge des ungeeigneten Bindemittels, des ungeeigneten Lösungsmittels, der nicht geeigneten Mischtemperatur und des verwendeten Mischers. Wie aus den Versuchen und 19 zu erkennen ist, die bei den gleichen Bedingungen durchgeführt wurden, wie die Versuche Nr. 20 und Nr. 21, kann man ein kräftiges Durchmischen bei einer niedrigeren Temperatur als der Erweichungstemperatur des Bindemittels bewirken, was den Vorteil einer kleineren Anlagengröße und geringerer Kosten mit sich bringt.

Als Bindemittel kann eine Vielzahl von bituminösen Materialien mit einem Erweichungspunkt von 40 bis 25O°C eingesetzt werden.

Man kann nicht nur eine Mischtemperatur anwenden, die unterhalb des Erweichungspunktes des Bindemittels liegt, sondern man kann auch beim Durchmischen eine Temperatur anwenden, die oberhalb des Erweichungspunktes liegt. Demgemäß kann die Mischtemperatur innerhalb eines Bereiches ausgewählt werden, dessen Obergrenze etwa 25O°C beträgt, da dies die Maximaltemperatur ist, bei der das Durchmischen mit einer üblichen Mischtrommel

3Ό durchgeführt werden kann, so daß man in einfacher Weise ein Brikett gleichmäßiger Qualität herstellen kann.

709832/0 60

Man vermischt die in Tabelle I angegebene Kohle mit 6% eines Bindemittels mit einem Erweichungspunkt von 140°C, das man durch Wärmebehandeln eines Erdöl-Rückstandsöls erhält, und führt die Mischung in einen Eirich-Mischer und einen Müller-Mischer ein, versetzt das Material mit 7% auf 50°C erhitzten Kohlenteer als Lösungsmittel und führt das Vermischen unter Einleiten von Dampf bei einer Temperatur von 69 bis 71⁰C durch.

Unmittelbar im Anschluß daran bereitet man nach der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise die Briketts und bestimmt deren Festigkeit. Da der Zweck dieses Beispiels darin besteht, die Wirkung der relativen Geschwindigkeit zwischen den durchmischten Teilchen und dem Mischwerkzeug oder des angewandten Druckes auf die Eigenschaften des erhaltenen Briketts festzustellen, werden die Drehzahl des Mischwerkzeugs des Eirich-Mischers und die Feder des Müller-Rades des Müller-Mischers verändert, um verschiedenartige Bedingungen zu erreichen. Die erzielten Ergebnisse und die Mischzeit sind für die Anwendung des Eirich-Mischers in der Tabelle VI und für die Anwendung des Müller-Mischers in der Tabelle VII zusammengestellt.

709882/0604

Tabelle VI

Versuch Nr.	22	23	24	25
Relative Geschwirdigkeit (m/Sek)	5	10	20	25
Mischzeit (Min)	3	3	3	3
Bruchfestigkeit	88,3	94,5	98,3	97,4
¹ErOtItIeIf estigkeit	90,3	92,3	95,1	95,4

NJ CJ)

OJ CD CO LH

Tabelle VII

Versuch Nr.	26	27	28	29
angewandter Druck (kg/αη²)	35	45	60	100
Mischzeit (Min )	4	4	4	4
Bruchfestigkeit	81,4	90,6	91,8	93,0
Trcmmelfestigkeit	89,8	91,2	93,0	94,2

Wie aus den Tabellen VI und VII zu ersehen istr K?ahii mäii³ unter Anwendung eines Eirich-Mischers, der mit einem Mischwerkzeug ausgerüstet ist, das mit einer Umfangsgeschwindigkeit von mehr als 5 m/Sek betrieben wird, oder eines Müller-Mischers, der mit einem Müller-Rad mit einem Druck von mehr als 45 kg/cm² betrieben wird, ausreichend feste Briketts herstellen. Wenn die Umfangsgeschwindigkeit des Mischwerkzeugs des Eirich-Mischers unterhalb 5 m/Min liegt, kann die Brikettfestigkeit nicht ausreichend sein.

Beispiel 5

Man vermischt Briketts der Versuche Nr. 2, 3 und 7 des Beispiels 1 und der Versuche 16, 19, 20 und 21 des Beispiels 3 mit als Koksofenbeschickung geeigneter Kohle, die in der folgenden Tabelle VIII angegeben ist, und verkokt die Mischung gemäß den Verfahrensweisen des JIS Boxtests M 8801 5.3. Die Trommelfestigkeit des erhaltenen Kokses und das Brxkettmischverhältnis sind in der folgenden Tabelle IX zusammengestellt.

709882/0604

Tabelle VIII

Kohle	Kurzanalyse	Asche	(%)	FSI-Wert	Mischverhält
	enthaltene l Feuchtigkeit I	6,9	flüchtige Materialien	(ASTO D72O)	nis (%)
Harte US-Kokskohle	1,2	9,1	19,8	9	8
Harte australische Kokskohle	1,3	9,5	21,1	8 1/2	10
Harte kanadische Kokskohle	1,1	7,6	20,4	7	20
Halbharte US-Koks kohle	1,6	7,8	27,6	7 1/2	18
Halbharte australi sche Kokskohle	2,1	8,7	27,3	3 1/2	22
Weiche australi sche Kokskohle	8,7	8,9	35,5	3 1/2	10
Weiche japanische Kokskohle	2,3	39,0	4	12

Tabelle IX

Versuch Nr.	■a*	2	,0	3	8	16	6	19	Erfindungsgemäß	0	7	,1	20	6	21	,3	als Ifoksofenbeschickung geeignete Kohle	Vergleich
Brikettmischverhältnis	^Dl115	45	,1	20	9	30	7	10		0	30	,0	30	6	10	,2	0
Troimelfestigkeit	Bemerkungen 0	93		92,	93,	93,			93		92,		91	92,8
83	82,	83,	83,	83	82,	77	81,4

(D -P-CaJ CD CjO

Wie aus der obigen Tabelle IX zu ersehen ist, besitzt der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Koks eine hohe Festigkeit DI₁,- von mehr als 92 und

150
DI ₁₅ von mehr als 82, obwohl eine große Menge nichtverkokbarer und/oder schlecht-verkokbarer Kohle bei der Brikettherstellung eingemischt wird, wobei dieser Koks für die praktische Anwendung als Hochofenkoks geeignet ist. In diesem Beispiel wird das Vermischen von Briketts identischer Form verdeutlicht, wobei ein Brikettmischverhältnis von bis zu 45% angewandt wird. Das Brikettmischverhältnis kann auf bis zu etwa 85% gesteigert werden, wenn Briketts unterschiedlicher Form eingesetzt werden, die gemäß der von der Anmelderin in der JA-OS 50230/76 beschriebenen Weise hergestellt werden, wobei man diese Briketts unterschiedlicher Form vermischen kann.

Beispiel 6

Man verkokt die Briketts der Versuche Nr. 8, 9, 10, 11 und 14 des Beispiels 2 direkt unter Anwendung des JIS-Boxtestverfahrens M 8801 5.8 und bestimmt dann die Trommelfestigkeit und die Bruchfestigkeit des gebildeten Kokses. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle X zusammengestellt.

709882/0604

Tabelle X

O CTJ O

, Versuch Nr.	8	9	10	11	14
Trcitrnalfestigkeit	95,3	97,0	94,0	96,2	94,3
	85,3	87,1	84,2	86,5	85,1
	432	489	421	453 ¹	423
Druckfestigkeit (kg/Einheit)	Erfindungsgemäß			Vergleich
Bemerkungen

Sum 175

7643635 -KJ-

Aus der obigen Tabelle X ist zu ersehen, daß der nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Koks eine Festigkeit DI₁₅ von mehr als 94 und DI ,.? von mehr als 84 und eine Druckfestigkeit von mehr als 420 kg/Einheit aufweist, so daß der Koks für praktische Anwendungszwecke geeignet ist.

Beispiel 7

Man vermischt die in der folgenden Tabelle XI angegebene Kohle zur Herstellung von geformtem Koks mit 7% Teer-

asphalt mit einem Erweichungspunkt von 82⁰C, füllt die Mischung dann in einen Eirich-Mischer ein, gibt 3% auf 50°C erhitzten Kohlenteer als Lösungsmittel zu und
mischt unter Einleiten von Dampf bei einer Temperatur
von 85 bis 90°C durch. Anschließend bereitet man augenblicklich mit Hilfe einer Walzenpresse Mashek-Briketts

(55 mm χ 55 mm χ 35 mm) und bestimmt die Bruchfestigkeit, die Trommelfestigkext und die Druckfestigkeit eines Teils der gebildeten Briketts. Anschließend verkokt man die restlichen Briketts nach dem JIS-Boxtestverfahren

20 M 8801 5.3 und ermittelt anschließend die Trommelfestigkeit und die Druckfestigkeit des gebildeten Kokses. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle XII zusammengestellt.

709882/0604

Tabelle XI

«4

co

N> O

cn

Kohle	Ku enthaltene Feuchtigkeit	rzanalyse (%) Asche I flüchtige ' Materialien	24,3	FSI-Wert (ASIM D72O)	Mischver hältnis (%)
Nicht-verkokbare süd afrikanische Kbhle	4,0	8,8	9,2 j 29,5	-	25
Schlecht-verkokbare süd afrikanische Rohle	3,8	9,2 j 27,2 I	1/2	35
Halbharte australische Kokskohle	2,2	3 1/2	40

Tabelle XII

Brikettfestigkeit	90,8 94,7	Koksfestigkeit	<	93,8
Bruchfestigkeit Trommelfestigkeit	153	Tronmelfestigkeit	DI¹^ j 77,3
Druckfestigkeit (kg/Einheit)	Druckfestigkeit (kg/Einheit
	200

"K) CD

OJ CD CO

I I

Sum 175

Aus der obigen Tabelle XII ist zu ersehen, daß man ohne weiteres einen als Hochofenkoks geeigneten Koks herstellen kann, wenn man zur Herstellung des gefomten Kokses Kohlen einsetzt, die aus einer Mischung aus 60% nichtverkokbarer und/oder schlecht-verkokbarer Kokskohle und 40% weicher, halbharter und/oder harter Kokskohle bestehen.

Wie oben ausgeführt ist, kann das erfindungsgemäße kräftige Durchmischen mit Hilfe des Eirich-Mischers oder des Müller-Mischers unter Erhitzen im Verlaufe der Herstellung des Hochofenkokses durchgeführt werden, wobei man erforderlichenfalls ein ausreichend gleichmäßiges Durchmischen vor dem Brikettieren während einer kurzen Zeit durchführen kann, wobei sich eine synergistische Wirkung durch die Zugabe eines Lösungsmittels erzielen läßt, die zur Folge hat, daß die Festigkeit der gebildeten Briketts erhöht wird, was die Durchführung des Verfahrens erleichtert und die Qualität der gebildeten Briketts stabilisiert. Demzufolge kann zur Durchführung

20 des erfindungsgemäßen Verfahrens eine wirtschaftliche Anlage angewandt werden, da kein großer Dampfgenerator als Heizmedium erforderlich ist, selbst wenn eine große Menge von nicht-verkokbarer und/oder schlecht-verkokbarer Kokskohle als Kohle eingesetzt wird, wobei man einen

Koks mit hoher Festigkeit erhält, der als Hochofenkoks

eingesetzt werden kann, so daß die Erfindung letztendlich eine Verbesserung bzw. Milderung der Rohstoffsituation mit sich bringt.

709882/0604

Claims

Patentansprüche

1 .) Kohlen, zur Koksherstellung mit einem Bindemittel vermischt; 2.) die in der ersten Stufe erhaltene Mischung mit einem Mischer, der eine Mischenergie von mehr als 0,02 kW/kg ausüben kann, unter Hindurchleiten eines Heizmediums kräftig durchmischt; 3.) die in der zweiten Stufe erhaltene Mischung brikettiert; und

4.) das in der dritten Stufe erhaltene Brikett
verkokt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze ichnet, daß man in der ersten Stufe die Kohlen mit einem Bindemittel vermischt und in der zweiten Stufe die in der ersten Stufe erhaltene Mischung mit einem Lösungsmittel vermischt und diese Mischung unter Erhitzen kräftig durchmischt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß man ein Bindemittel mit einem Erweichungspunkt von 40 bis 250⁰C einsetzt und in der zweiten Stufe eine Mischtemperatur im Bereich von 40 bis 25O°C anwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch g e 25 kennzeichnet, daß man in der zweiten

Stufe eine Mischzeit von 1 bis 10 Minuten anwendet.

709882/0604

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e kennz eichnet, daß man eine Mischzeit von 2 bis 5 Minuten anwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß man das Mischen in der zweiten Stufe unter Anwendung eines mit hoher Geschwindigkeit sich drehenden Mischwerkzeugs durchführt, wobei die Umfangsgeschwindigkeit des Mischwerkzeugs mehr als 5 m/Sek und die Energie-Zuführung des Mischwerkzeugs 0,05 bis 0,3 kW/kg betragen.

7· Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß man das Mischen in der zweiten Stufe in der Weise durchführt, daß man ein rotierendes Mischwerkzeug anwendet, das einen Druck ausübt, wobei das Mischwerkzeug einen Druck von mehr als 45 kg/cm² ausübt, eine Energiezuführung von 0,02 bis 0,13 kW/kg bewirkt und eine Knet wirkung, Schmierwirkung und Reibwirkung ausübt»

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennz eichnet, daß man zur Herstellung der Briketts eine Mischung aus mehr als 25% nichtverkokbarer Kohle bis schlecht-verkokbarer Kohle und weniger als 75% Kokskohle verwendet, wobei man als Kohlen dieser Art harte Kokskohle bis weiche Kokskohle in einem beliebigen Verhältnis vermischt und das in der dritten Stufe gebildete Brikett vor dem Verkoken mit 5 bis 85% als Koksofenbeschickung geeigneter Kohle vermischt.

· 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennz eichnet, daß man als Kohle zur Herstellung des geformten Kokses eine Mischung aus mehr als 60% nicht-verkokbarer Kohle bis schlecht-

7098 82/0604

verkokbarer Kohle und weniger als 40% Kohle aus der harte Kokskohle bis weiche Kokskohle umfassenden Gruppe in einem beliebigen Verhältnis vermischt und lediglich das in dieser dritten Stufe gebildete Brikett verkokt.

10. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennz eichnet, daß das Lösungsmittel bei der Mischtemperatur fluid ist und sich in dem Bindemittel löst.

11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchmischen in der zweiten Stufe bei einer Temperatur durchgeführt wird, die unterhalb des Erweichungspunktes des Bindemittels liegt.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Bindemittel in einem Mischungsverhältnis von 4 bis 15 Gew.-% anwendet.

13. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch ge kennzeichnet, daß man das Lösungsmittel in einem Mischverhältnis von 3 bis 15 Gew.-% einsetzt.

14. Verfahren zur Herstellung von Hochofenkoks, dadurch gekennzeichnet, daß

2 5 man

1 .) Kohle zur Koksherstellung mit einen Bindemittel mit einem

Erweichungspunkt von 40 bis 25O°C vermischt; 2.) die in der ersten Stufe erhaltene Mischung bei einer Temperatur von 40 bis 25O°C während 1 bis 10 Minuten mit einem Mischer, der eine

Mischenergie von mehr als 0,02 kW/kg ausüben kann, unter Hindurchleiten eines Heizmediums

709882/060A

SUMIKIN Sum 175

kräftig durchmischt; 26 A 36 3

3.) die in der zweiten Stufe erhaltene Mischung

mit einer Walzenpresse brikettiert; und 4.) das in der dritten Stufe erhaltene Brikett verkokt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g e kennz eichnet, daß man in der vierten Stufe das Brikett vor dem Verkoken mit als Koksofenbeschickung geeigneter Kohle vermischt.

10 16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennz eichnet, daß man die Mischung in der zweiten Stufe mit einem Lösungsmittel, das bei der Mischtemperatur fluid ist und sich in dem Bindemittel der in der ersten

5 Stufe erhaltenen Mischung löst, vermischt, und bei dem Vermischen eine Heiztemperatur anwendet, die unterhalb des Erweichungspunktes des Bindemittels liegt.

709882/060A