Verfahren zur Herstellung eines kohlenstoffhaltigen Produktes Die Erfindung betrifft ganz allgemein ein Verfahren zur Herstellung eines kohlenstoffhaltigen Produktes un ter Agglomerierung eines Materials, das Roherdölkoks enthält.
Mit Hilfe dieses Verfahrens soll es ermöglicht werden, dass vom Haufen kommender Roherdölkoks, der beim Ausräumen von Kokskammern aus einer verzögerten Verkokung mit Hilfe hydraulischer oder mechanischer Mittel anfällt, unter Erzielung einer maxi malen Ausbeute an körnigem Kohlenstoff verarbeitet werden kann, welcher Kohlenstoff zur Verwendung in der Phosphorindustrie und/oder der Calciumearbidindu- strie und anderen Industrien, die Kohlenstoff als Reak tionsteilnehmer oder Reduktionsmittel verwenden,
oder zur Herstellung der Stampfmasse für die Söderberg- Elektroden der Aluminiumindustrie äusserst brauchbar ist.
Das Verfahren zur Herstellung eines kohlenstoffhal tigen Produktes, das mindestens überwiegend Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von mehr als 3 mm aufweist, unter Agglomerierung eines Materials, das Roherdölkoks enthält und einen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen zwischen 9 und 20 % sowie eine solche Teilchengrösse aufweist, dass mindestens 40 % der Teilchen durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,
15 mm und praktisch sämtliche Teilchen durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 2,4 mm hin durchgehen, ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeich net, dass man die Teilchen des zu agglomerierenden Materials mit einem Bindemittelsystem vermischt, das aus Wasser und einem mit Wasser verträglichen Binde mittel besteht, die Teilchen der in der Stufe erhaltenen Mischung mindestens zum grössten Teil zu Tabletten mit einem Durchmesser von mehr als etwa 3 mm agglome- riert und die in der Stufe erhaltenen Tabletten zur Entfernung der flüchtigen Bestandteile in einer praktisch nichtoxydierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 480-1100 C behandelt,
bis der Gehalt an flüchti- gen Bestandteilen 0-6 % beträgt.
Es ist die Verwendung von Ausgangsmaterialien jeder beliebigen Grösse möglich. Im allgemeinen wird das Verfahren jedoch unter Verwendung von Haufen- Roherdölkoks durchgeführt. Als Beispiel kann ein sol- ches stückiges Ausgangsmaterial etwa 12 % Wasser- Feuchtigkeit und zusätzlich etwa 13 %
flüchtige Be- standteile aufweisen und eine Grösse von weniger als 30 cm besitzen, wobei etwa 80 % einen Durchmesser von weniger als 10 cm,
etwa 60 % einen Durchmesser von weniger als 2 cm und etwa 30 /o einen Durchmes ser von weniger als 3 mm aufweisen.
Bei einem solchen typischen Ausgangsmaterial wird dieses zunächst vorteilhaft durch einen Trockner ge schickt, wo der grösste Teil oder sämtliche Wasser- Feuchtigkeit entfernt wird, worauf das getrocknete Aus gangsmaterial in eine Siebsortierungsanlage geleitet wird. Die zu Anfang durchgeführte Trocknung kann bisweilen unterlassen werden, insbesondere, wenn das Ausgangs material wenig oder gar keine Wasser-Feuchtigkeit ent hält.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Ver fahrens und verschiedene zusätzliche Einzelheiten und Abänderungen desselben werden an Hand der anliegen den Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Fliessbild des Verfahrens in seiner allgemeinen Form. , Fig. 2 ist ein Fliessbild einer Ausführungsform des Verfahrens, bei der der ganze Roherdölkoks, der als Ausgangsmaterial verwendet wird, bis auf eine zur Herstellung von Tabletten geeignete Grösse zerkleinert wird.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Verfahren wird das Ausgangsmaterial mit 12 % Wasser-Feuchtigkeit und 13 /o flüchtigen Bestandteilen und mit einer Teilchen- grösse,
die im Durchmesser bei 100 % der Teilchen weniger als 30,5 cm;
bei 80 % weniger als 10,15 cm, bei 60 % weniger als 1,91 cri und bei 30 % weniger als 3,17 mm beträgt, d. h.
mit Eigenschaften, die ziemlich typisch für die meisten Roherdölkokossorten sind, die sich nach der. erfindungsgemässen Verfahren verarbei ten lassen, in eine Trockenanlage 1 geschickt, wobei es sich z. B. um eine Trockentrommel mit einer Tempera tur von etwa 99 =C handelt, um das Ausgangsmaterial vom grössten Teil bzw. der ganzen Nasser-Feuchtigkeit zu befreien, so dass die Koksteilchen nicht mehr zusam menbacken und gesiebt werden können.
Der so getrock nete Roherdölkohs wird dann auf ein 10,15 cm-Sieb 2 und so dünn auf ein 1,91 cm- oder 2,54 cm-Sieb 3 gegeben. Stücke mit einem Durchmesser von mehr als 10,15 cri werden in einem Brecher 4 geleitet, um auf eine Grösse von weniger als<B>10,15</B> cm zerkleinert zu werden.
Die aus dem Trockner kommenden Stücke, die einen Durchmesser von weniger als 10,15 cm haben und grösser als 1,91 crn bzw. 2,5-1 cm sind, werden ebenfalls in den Brecher 4 geleitet, uin auf eine Grösse unterhalb von 1,91 cm bzw. 2,54 cm zerkleinert zu werden. Aus dem Brecher 4 kommende Stücke mit einer Grösse oberhalb von 1,91 bzw. 2,54 cm werden in den Brecher zurückgeschickt. Sämtliche Stücke des Ausaanasmate- rIals erden auf diese Weise durch das 1,91 cm bzw. 2,54 cm Sieb 3 auf_ ein 3,17 rum Sieb 10 gesiebt.
Diejenigen Teilchen, die durch das<B>1,91</B> cm- oder 2,54 cm-Sieb hindurchgehen, jedoch einen grösseren Durchmesser als 3,17 rnm aufweisen, werden sofort in einen Verflüchtiger 5 geleitet bzw. können dorthin :;eleitet werden. T, ach der Wärmebehandlung werden sie durch eine Kühlzone 21 geschickt.
Diejenigen Teilchen, die durch das 3,17 mm-Sieb hindurchgehen, werden durch eine Mühle 5, z. B. eine Hammermühle, geschickt, in der sie auf eine solche Feinheit zerkleinert werden, dass etwa 50 % durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,149 mm hindurchgehen. Die auf diese Weise gemahlenen Teil chen werden im Mischer 7 gründlich mit einer Mischung bzw. Lösung aus einem Bindemittel und Wasser, z. B.
aus Stärke und Wasser, durchgemischt und sodann in einen Tablettenformer 8 geschickt, wo die Teilchen zu Tabletten geformt werden, die in ihrer Grösse innerhalb weiter Grenzen variieren können, vorzugsweise jedoch einen Durchmesser zwischen etwa 3,17 mm und etwa <B>1,91</B> cm bz-w. 2,54 cm besitzen.
Diese Tabletten werden dann in den Verflüchtiger 5 bzw. einen anderen Ver- flüchtiaer geleitet, als in den die nichttablettierten Roherdö?kohsleilchen der geeigneten Grösse geschiel=t wurden, um einer geeigneten Wärmebehandlung unter worfen zu werden.<I>Wie</I> durch die gestrichelten Linien angedeutet, können die Tabletten bisweilen durch einen gesonderten Trockner 15 geschickt werden, um vor der Einleitung in den Verflüchtiger getrocknet zu werden. Sie können auch direkt im Verflüchtiger getrocknet werden.
Die wärmebehandelten Tabletten werden nach der Entfernung der flüchtigen Bestandteile bis auf einen Gehalt zwischen etwa 0 und"etwa 6 % abekühlt. Das Abkühlen kann in einer Kühlzone 21 erfolgen, wozu der untere Teil des Verflüchtigers in Frage kommt.
Das Abkühlen kann auch teilweise innerhalb und teilweise ausserhalb des Verflüchtigers oder praktisch gänzlich ausserhalb desselben durchgeführt werden.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann ein geringer prozentualer Anteil an Unterlrorn-Produkt (z. B. mit einer Grösse von weniger als 3,17 bzw. 6,35 mm) anfallen, was hauptsächlich auf den Teilchen abrieb im Verflüchtiger und der Kühlzone zurückzufüh ren ist. Es ist daher manchmal zweckmässig, diese geringen Mengen an Unterkom-Produkt von der Haupt menge mit den geeigneten Teilchengrössen abzutrennen.
Diese Stufe wird in den Figuren 1 und 2 gezeigt, wo ein Sieb<B>11</B> verwendet wird, um die Unterkorn-Teilchen 12 von denjenigen Teilchen des Produktes abzutrennen, die innerhalm des gewünschten Grössenbereiches liegen (13). Bei dem Verfahren nach Fig. 1 wird ein 3,17 inm-Sieb verwendet. Wird eine Teilchengrösse des Produktes von vieniger als 6,35 mm verlangt, so verwendet man natür lich ein 6,35 min-Sieb. in vielen Fällen ist ausserdem in dieser Stufe des Verfahrens überhaupt kein Sieb erfor derlich.
In Fig. 2 wird ein abgeändertes Verfahren gezeigt, das besonders für diejenigen Fälle in Frage kommt, in denen der als Ausgangsmaterial verwendete Rohölkoks nur einen geringen Prozentgehalt an Teilchen innerhalb des Grössenbereiches von 3,17 mm bis 1,91 cm bzw. 2,54 cm aufweist, d. h. wenn das Ausgangsmaterial z. B. zum grossen Teil aus feü-ieren Teilchen besteht. Bei diesem abgeänderten Verfahren wird keine Siebung vorgenommen, sondern sämtliche Teilchen werden durch einen Trockner geleitet, sodann gebrochen, gemahlen, mit einem wässrigen Bindemittel vermischt und zu Tabletten geformt.
Es werden keine nichttablettierten Teilchen in den Verflüchtiger geleitet, wie es bei dem Verfahren nach Fig. 1 der Fall war. Die aus der Formvorrichtung bzw. der Tablettenpresse 8 kommen den Tabletten können direkt in einen Verflüchtiger 5 oder in einen gesonderten Trockner 15 geleitet werden, um die Tabletten vom grössten Teil bzw. von ihrer gesamten Wasser-Feuchtigkeit zu befreien.
Verschiedene Stufen bzw. Vorrichtungen der Ver fahren nach Fig. 1 und 2 sind einander gleich und werden in solchen Fällen mit der gleichen Zahl bezeich net.
Wie bei dem Verfahren von Fig. 1 kann während der Verflüchtigungsstufe ein geringer prozentualer Anteil der behandelten Teilchen abgerieben bzw. zerbrochen wer den, wodurch ihre Grösse auf einen \'Wert unterhalb des gewünschten Minimums verringert wird. Ist es erforder lich bzw. wünschenswert, diese Unterkorn-Teilchen von dem Hauptprodukt 13 abzutrennen, so kann dies in bequemer Weise dadurch erreicht werden, dass man am Ausgang der Kühlzone eine Siebrutsche 11 für das Produkt anbringt. Die Sieböffnungen entsprechen natür lich dem Mindestdurchmesser des gewünschten Produk tes und können z.
B. 3,17 mm, wenn die Körner für die Carbidindustrie, und 6,35 mm betragen, wenn die Kör ner für die Phosphorindustrie bestimmt sind.
Das Unterkorn-Produkt 12 macht gewöhnlich bei keinem der beiden in den Zeichnungen erläuterten Verfahren mehr als einen geringen Prozentgehalt des aus der Verflüchtigungsstufe kommenden Produktes aus. Es wurde jedoch zusätzlich gefunden, dass selbst diese kleinen Mengen an Unterkorn-Produkt in das Hauptver fahren zurückgeleitet werden können, indem man sie zu den Roherdölkoksteilchen, die in die Mühle 6 bzw. den Mischer 7 eintreten, in Mengen von bis zu etwa 4 Teil chen je<B>100</B> Teile Roherdölkoks zugibt.
Wenn das aus der Verflüchtigungsstufe kommende Unterkorn-Produkt auf diese Weise in den angegebener. Mengen zurück-e- leitet wird, kann es bei den nachfolgenden Stufen des Verfahrens erfolgreich mitverarbeitet werden, ohne dass die Arbeitsgänge der Tablettenformung oder der Ver- flüchtigung beeinträchtigt werden. Die bevorzugte Aus führungsform besteht darin, dass man diese Unterkorn teilchen zu den in die Mühle geschickten Materialien zu gibt, wie es durch die gestrichelten Linien in Fig. 2 angedeutet wird.
Diese Ausführungsform ist natürlich gleichermassen auch bei dem Verfahren von Fig. 1 möglich.
Die Verflüchtigung kann in verschiedenen Typen von Verflüchtigungsanlagen vorgenommen werden. Für die Behandlung der Tabletten bzw. der Teilchen mit der gewünschten Grösse zur Entfernung flüchtiger Stoffe werden vorzugsweise Temperaturen im Bereich von etwa 900 C angewendet, obgleich man auch bei Temperatu ren von 1.100 C oder von nur etwa 480 C arbeiten kann.
Bei der Erhitzung der Tabletten bzw. der Gemi sche aus Tabletten und nichttablettierten Kohlenstoff körnern ist entweder eine reduzierte oder eine iner ce (praktisch nichtoxydierende) Atmosphäre erforderlich, um irgendeine Oxydation der verarbeiteten kohlenarti gen Feststoffe zu verhindern bzw. auf ein Mindestmass herabzusetzen. Eine solche Atmosphäre kann man licht erhalten, indem man einen Brennstoff in Luft bzw. Sauerstoff verbrennt, wobei der Brennstoff im Ueber- mass zugegen ist.
Die Oxydation sollte auf einem Minimum gehalten werden, da selbst eine sehr milde Oxydation zu schwachen Tabletten führt. Die Aufrecht erhaltung dieser Bedingungen ist besonders wichtig bei Temperaturen unterhalb von etwa 550 C, d. h. in der Nähe des Punktes, an dem die Bildung der Tabletten bleibend geformt wird. Eine mögliche Verfahrensal ternative besteht darin, die nichttablettierten Kohlen stoffkörner gesondert von den Tabletten der Verflüchti- gungsstufe zu unterwerfen. In diesem Falle ist die Kontrolle der bei der Verflüchtigung vorliegenden Atmo sphäre in bezug auf die Gegenwart von Sauerstoff nicht so wesentlich wie bei der Behandlung der Tabletten bzw.
der Gemische aus Tabletten und nicht tablettierten Teilchen.
Das Formen der Tabletten geschieht vorzugsweise auf einer Tablettierscheibe, die mit einem Winkel von twa 45 geneigt ist und mit veränderlicher Geschwindig keit angetrieben werden kann. Zusätzlich zu dem durch das Bindemittel einverleibten Wassergehalt wird im allgemeinen noch weiteres Wasser ausgesprüht, um die Agglomerierung der Mischung zu fördern. Ein gegen über der Scheibe befindlicher Schaber sorgt für eine geeignete Umwälzung, Verrührung und Vermischung des Wassers mit den Teilchen, um die Mischung in Tabletten zu verwandeln.
Die Zusammenballwirkung und die Grösse der erhaltenen Tabletten wird durch die Eigen schaften der Mischung, die Geschwindigkeit, mit der sie der Scheibe zugeführt wird, den Neigungswinkel und die Geschwindigkeit der Scheibe und die Stellung bestimmt, an der die Beschickung auf die Scheibe oder Pfanne aufgebracht wird. Die Regelung dieser Faktoren kann gegebenenfalls zur Herstellung von Tabletten mit einem höchst gleichmässigen Grössenbereich führen. Die Be dingungen können jedoch auch so eingestellt werden, dass der Grössenbereich der hergestellten Tabletten ganz breit ist.
Die tablettierten Teilchen gelangen von der Scheibe auf eine Tablettenrutsche, auf der sie in den Verflüchtiger 5 gelangen. Wahlweise können - wie bereits erläutert - die Tabletten zunächst zu einem Trockner 15 geleitet werden, wobei es sich in typischer Weise um eine nach dem Fliessbandprinzip arbeitende Anlage handelt, die bei einer Temperatur oberhalb von etwa 100 C gehalten wird, um sie von dem grössten Teil ihrer Wasser-Feuchtigkeit zu befreien, ehe sie in den Verflüchtiger geschickt werden.
Diese Ausführungsform hängt in gewissem Masse von der Konstruktion und dem Typ des verwendeten Verflüchtigers ab, insbesondere ob er so gebaut ist, dass er in wirksamer Weise zugleich die Funktion eines Trockners bzw. Entfeuchters und eines Verflüchtigers zu übernehmen vermag.
Bei dem Verfahren sind in seiner Gesamtheit viele Faktoren von bestimmter Bedeutung. So ist z. B. die Reihenfolge, in der die Verfahrensstufen durchgeführt werden, wie die Verformung des Roherdölkokses zu Tabletten vor der Entfernung der flüchtigen Stoffe, sehr wichtig. Dies ist deshalb der Fall, weil sich die bleibende Bindung der Tabletten autogen durch Zusammenschmel zen der Roherdölteilchen unmittelbar vor der Umwand lung der Tabletten in unschmelzbaren Koks ausbildet.
Was das Vermischen anbelangt, so wurde gefunden, dass sowohl die Teilchengrössenverteilung des Erdölkok- ses als auch der Typ des Bindemittels, das Verhältnis von Bindemittel zu Koksteilchen und die beim Vermi schen des Bindemittels mit dem Koks angewendeten Verfahren sämtlich von bestimmender Bedeutung im Hinblick auf die Fähigkeit der Mischung, sich zu Tabletten zu verformen, und die geeignete Festigkeit der Tabletten vor und nach der Trocknung und Behandlung im Verflüchtiger sind.
Das Bindemittel sollte danach ausgewählt werden, ob es den Tabletten eine ausreichend gute Nassfestigkeit sowie Festigkeit im trockenen Zustand vor der Wärme behandlung ( Grünfestigkeit:>) verleiht und ob es nicht in erstem Masse zu einem Zusammenbacken führt. Es ist jeder Stoff geeignet, der mit Wasser verträglich ist, die Materialien zusammenzubinden und zusammenzuhalten vermag bzw. Tabletten einer genügenden Nassfestigkeit liefert, und der ausserdem für eine angemessene Grün festigkeit der trockenen Tabletten sorgt, damit sie nach der Abtreibung des Wassers gehandhabt und der Ver- flüchtungsbehandlung unterworfen werden können.
Es sind also Stoffe gemeint, die in Wasser dispergierbar oder z. B. emulgierbar oder löslich sind. Ein aus Stärke und Wasser bereitetes Bindemittel ist für das Verfahren besonders geeignet. Andere geeignete Bindemittelsyste- me sind Asphaltemulsionen, Tonemulsionen und Gemi sche aus Wasser und Melassen oder raffinierten bzw. unraffinierten Calcium-Ligninsulfonaten. Es können auch Gemische dieser Bindemittel verwendet werden.
Werden die verschiedenen Materialien bei der Her stellung der Tabletten in ungeeigneten Verhältnissen zueinander verwendet, so führt dies dazu, dass entweder überhaupt keine Tabletten geformt werden können oder dass die erhaltenen Tabletten nicht die geeignete Grösse oder keine genügende Festigkeit aufweisen. Die Festig keit der trockenen Tabletten hängt von dem Verhältnis von im Bindemittelsystem enthaltenem Bindemittel zu Kohlenstoff ab. Der Wassergehalt der Mischung be stimmt in erster Linie die Tablettiereigenschaften des Gemisches, wie die Geschwindigkeit der Tablettenbil dung und die Festigkeit der nassen Tabletten.
Bei Verwendung eines Bindemittelsystems auf der Grundla ge von Stärke wurde gefunden, dass sich Gemische aus 100 Gewichtsteilen Kohlenstoffteilchen, 25-35 Ge wichtsteilen Wasser und d,6-1,2 Gewichtsteilen Stärke am besten zum Tablettenformen und für die nachfolgen den Stufen eignen. Ganz allgemein eignen sich Gemische aus 100 Teilen Kohlenstoffteilchen, 15-50 Teilen Wasser und 0,2-2,0 Teilen Stärke.
Diese Zahlen beruhen auf der Analyse der Tabletten und schliessen das Wasser ein, das während der Tablettenformung zugegeben wird und in seiner Menge dem während des Vermischens verwendeten Wasser ungefähr gleich kommt, d. h. es werden in jeder Stufe etw 15 Teile Wasser verwendet. Die Art und Weise des Vermischens von Stärke und Wasser mit dem Koksgemisch ist ebenfalls von grossem Einfluss darauf, ob sich Tabletten bilden oder ob die hergestellten Tabletten eine genügen de Festigkeit besitzen.
Ein vorheriges Vermischen des Bindemittels mit dem Koks in einem Mischer vor der Tablettenformung führt dazu, dass die erhaltenen Ta bletten viel fester sind, als wenn das ganze Bindemittel während der Tablettenformung auf den Koks gesprüht wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Koks vorher mit einem Teil der gesamten, zur Bildung der Tabletten erforderlichen Wassermenge etwa 1 Minu te vermischt. Danach wird die Stärke - gesondert mit einem weiteren Teil der erforderlichen Wassermenge vermischt - zu dem vorbefeuchteten Koks gegeben und der ganze Ansatz weitere etwa 5 Minuten vermischt. Das Gemisch wird dann in die Tablettenformvorrichtung gegeben, wo der Rest des Wasser zugegeben wird, um die Tablettenformung zu unterstützen.
Ein anderes geeignetes Mischverfahren besteht darin, dass man die Stärke mit der Hälfte der insgesamt für die Tabletten erforderlichen Wassermenge vermischt, diese Mischung zu der Koksbeschickung gibt und den ganzen Ansatz etwa 5 Minuten vermischt. Ein drittes Verfahren besteht darin, dass man die Stärke in trockenem Zustand mit dem Koks etwa 1 Minute vermischt, so dann die Hälfte der insgesamt erforderlichen Wassermenge zu diesem Gemisch gibt und den ganzen Ansatz etwa 5 Minuten vermischt. Für diese Alternativverfahren sind geeignet angebrachte Ventile vorgesehen.
Wie oben erläutert, ist die Teilchengrössenverteilung des mit dem Bindemittel vermischten Kokses im Hin blick auf die nachfolgende Tablettenformung ebenfalls bedeutsam. Es wurde gefunden, dass in bezug auf Festigkeit, Grösse usw. zufriedenstellende Tabletten er halten werden, wenn etwa 40 0/0 oder darüber der Koksteilchen durch ein Sieb mit einer lichten Maschen weite von 0,15 mm hindurchgehen.
Sind weniger als etwa 40 % der Teilchen feiner als 0,15 mm, lässt sich nur eine schlechte Agglomerierung erzielen. Die Grös- senverteilung der zur Herstellung der Tabletten verwen deten Teilchen kann sich jedoch über einen weiten Bereich erstrecken.
Bei einem typischen Ausgangsmate- rial können z. B. 100 % der Teilchen kleiner als 6,35 mm bzw. 3 mm und 40-50 % grösser als 0,
30 mm sein.
In bezug auf das zur Herstellung der Agglomerate bzw. kompakten Teilchen der gewünschten Grösse aus diesen feingemahlenen Teilchen angewendete Verfahren können die einen Teilchen mit dem Bindemittel auf einer Tablettierscheibe zu Tabletten geformt werden. Zur Formung der Tabletten können auch Teilchenvergrösse- rungs- oder Agglomerierverfahren wie das Formpressen, Strang pressen, Brikettieren oder Walzen angewendet werden.
Process for the Production of a Carbonaceous Product The invention relates generally to a process for the production of a carbonaceous product by agglomerating a material containing raw oil coke.
With the help of this method, it should be made possible that raw oil coke coming from the heap, which arises when clearing coking chambers from a delayed coking with the help of hydraulic or mechanical means, can be processed with a maximum yield of granular carbon, which carbon is used in the phosphorus industry and / or the calcium carbide industry and other industries that use carbon as a reactant or reducing agent,
or is extremely useful for producing the ramming material for the Söderberg electrodes in the aluminum industry.
The process for the production of a carbon-containing term product which has at least predominantly particles with a particle diameter of more than 3 mm, with agglomeration of a material which contains crude oil coke and a content of volatile components between 9 and 20% and has a particle size such that at least 40% of the particles through a sieve with a mesh size of 0,
15 mm and practically all of the particles pass through a sieve with a mesh size of 2.4 mm is characterized according to the invention in that the particles of the material to be agglomerated are mixed with a binder system that consists of water and a water-compatible binder consists, the particles of the mixture obtained in the step at least for the most part agglomerated to tablets with a diameter of more than about 3 mm and the tablets obtained in the step to remove the volatile constituents in a practically non-oxidizing atmosphere at a temperature of 480 -1100 C treated,
until the volatile content is 0-6%.
It is possible to use starting materials of any size. In general, however, the process is carried out using heap crude oil coke. As an example, such a lumpy starting material can contain around 12% water moisture and an additional 13%
have volatile constituents and are less than 30 cm in size, with about 80% having a diameter of less than 10 cm,
about 60% have a diameter of less than 2 cm and about 30 / o have a diameter of less than 3 mm.
In the case of such a typical starting material, this is first advantageously sent through a dryer, where most or all of the water-moisture is removed, whereupon the dried starting material is passed into a sieve sorting system. The drying carried out at the beginning can sometimes be omitted, especially if the starting material contains little or no water-moisture.
Embodiments of the inventive method and various additional details and modifications of the same are explained in more detail with reference to the drawings attached.
Figure 1 is a flow diagram of the process in its general form. FIG. 2 is a flow diagram of an embodiment of the process in which all of the raw oil coke used as the starting material is comminuted to a size suitable for the manufacture of tablets.
In the process shown in Fig. 1, the starting material is with 12% water-moisture and 13 / o volatile components and with a particle size
those of 100% of the particles less than 30.5 cm in diameter;
is less than 10.15 cm for 80%, less than 1.91 cri for 60% and less than 3.17 mm for 30%, i.e. H.
with properties fairly typical of most raw oil coconut varieties that are after the. inventive method can process th, sent to a drying system 1, where it is z. B. is a drying drum with a tempera ture of about 99 = C, to free the starting material from most or all of the wet moisture, so that the coke particles can no longer menbacken together and can be sieved.
The raw oil crude thus getrock is then placed on a 10.15 cm sieve 2 and so thin on a 1.91 cm or 2.54 cm sieve 3. Pieces with a diameter of more than 10.15 cri are passed into a crusher 4 in order to be crushed to a size of less than 10.15 cm.
The pieces coming out of the dryer that have a diameter of less than 10.15 cm and are larger than 1.91 cm or 2.5-1 cm are also fed into the crusher 4, and to a size below 1 To be crushed 91 cm or 2.54 cm. Pieces coming out of the crusher 4 with a size above 1.91 or 2.54 cm are sent back to the crusher. All pieces of the Ausaana material are screened in this way through the 1.91 cm or 2.54 cm sieve 3 onto a 3.17 um sieve 10.
Those particles that pass through the <B> 1.91 </B> cm or 2.54 cm sieve, but have a diameter greater than 3.17 mm, are immediately passed into a volatilizer 5 or can: ; be guided. After the heat treatment, they are sent through a cooling zone 21.
Those particles which pass through the 3.17 mm sieve are passed through a mill 5, e.g. B. a hammer mill, in which they are comminuted to such a fineness that about 50% pass through a sieve with a mesh size of 0.149 mm. The particles ground in this way are in the mixer 7 thoroughly with a mixture or solution of a binder and water, for. B.
of starch and water, mixed and then sent to a tablet former 8, where the particles are shaped into tablets which can vary in size within wide limits, but preferably a diameter between about 3.17 mm and about 1.91 </B> cm or w. Own one inch.
These tablets are then passed into the volatilizer 5 or a different volatilizer than in which the non-tabletted raw coals of the appropriate size were peeled in order to be subjected to a suitable heat treatment. <I> How </I> indicated by the dashed lines, the tablets can sometimes be sent through a separate dryer 15 in order to be dried before introduction into the volatilizer. They can also be dried directly in the volatilizer.
After the volatile constituents have been removed, the heat-treated tablets are cooled down to a content between about 0 and about 6%. The cooling can take place in a cooling zone 21, for which the lower part of the volatilizer comes into question.
The cooling can also be carried out partly inside and partly outside of the volatilizer or practically entirely outside it.
In the process according to the invention, a small percentage of Unterlrorn product (e.g. with a size of less than 3.17 or 6.35 mm) can be obtained, which is mainly due to the abrasion of particles in the volatilizer and the cooling zone . It is therefore sometimes expedient to separate these small amounts of undersized product from the main amount with the appropriate particle sizes.
This stage is shown in Figures 1 and 2, where a sieve 11 is used to separate the undersize particles 12 from those particles of the product which are within the desired size range (13). In the process of Figure 1, a 3.17 inch sieve is used. If a particle size of the product of less than 6.35 mm is required, a 6.35 min sieve is of course used. Furthermore, in many cases, no screen at all is required at this stage of the process.
In Fig. 2 a modified method is shown which is particularly suitable for those cases in which the crude oil coke used as starting material only has a low percentage of particles within the size range of 3.17 mm to 1.91 cm or 2.54 cm, d. H. when the starting material is e.g. B. consists largely of Feü-ieren particles. In this modified process, no sieving is carried out, but rather all the particles are passed through a dryer, then broken up, ground, mixed with an aqueous binder and formed into tablets.
No nontabletted particles are passed into the volatilizer as was the case with the process of FIG. The tablets coming from the molding device or the tablet press 8 can be fed directly into a volatilizer 5 or into a separate dryer 15 in order to free the tablets from most or all of their moisture content.
Different stages or devices of the Ver drive according to FIGS. 1 and 2 are the same and in such cases are denoted by the same number.
As with the process of Fig. 1, during the volatilization step, a small percentage of the treated particles may be rubbed off or broken, thereby reducing their size to below the desired minimum. If it is necessary or desirable to separate these undersized particles from the main product 13, this can be achieved in a convenient manner by attaching a sieve chute 11 for the product at the exit of the cooling zone. The sieve openings correspond to the minimum diameter of the desired produc tes and can z.
B. 3.17 mm if the grains for the carbide industry, and 6.35 mm if the grains are intended for the phosphorus industry.
The undersized product 12 usually does not make up more than a small percentage of the product coming from the volatilization stage in either of the two processes illustrated in the drawings. However, it has also been found that even these small amounts of undersized product can be returned to the main process by adding them to the raw oil coke particles entering the mill 6 and mixer 7 in amounts of up to about 4 parts chen adds <B> 100 </B> parts of raw oil coke.
If the undersized product coming out of the volatilization stage is in this way in the specified. Quantities are fed back, it can be successfully co-processed in the subsequent stages of the process without affecting the tablet-forming or volatilization operations. The preferred embodiment consists in adding these undersized particles to the materials sent to the mill, as indicated by the dashed lines in FIG.
This embodiment is of course equally possible in the method of FIG. 1.
The volatilization can be carried out in various types of volatilization systems. For the treatment of the tablets or the particles with the desired size to remove volatile substances, temperatures in the range of about 900 C are preferably used, although temperatures of 1,100 C or only about 480 C can also be used.
When heating the tablets or the mixtures of tablets and non-tabletted carbon grains, either a reduced or an inert (practically non-oxidizing) atmosphere is required in order to prevent any oxidation of the processed carbonaceous solids or to reduce them to a minimum. Such an atmosphere can be obtained by burning a fuel in air or oxygen, the fuel being present in excess.
Oxidation should be kept to a minimum as even very mild oxidation will result in weak tablets. Maintaining these conditions is particularly important at temperatures below about 550 C, i.e. H. near the point at which the formation of the tablets becomes permanent. A possible alternative method consists in subjecting the non-tableted carbon grains to the volatilization stage separately from the tablets. In this case, the control of the atmosphere prevailing during the volatilization with regard to the presence of oxygen is not as important as when treating the tablets or tablets.
the mixtures of tablets and non-tableted particles.
The tablets are preferably formed on a tablet disk which is inclined at an angle of about 45 and which can be driven at a variable speed. In addition to the water content incorporated by the binder, further water is generally sprayed out in order to promote agglomeration of the mixture. A scraper located opposite the disk provides suitable agitation, stirring and mixing of the water with the particles in order to convert the mixture into tablets.
The agglomeration and the size of the tablets obtained is determined by the properties of the mixture, the speed at which it is fed to the disk, the angle of inclination and the speed of the disk and the position at which the load is applied to the disk or pan . The regulation of these factors can possibly lead to the production of tablets with a very uniform size range. However, the conditions can also be set so that the size range of the tablets produced is very broad.
The pelletized particles move from the disk onto a tablet chute, on which they enter the volatilizer 5. Optionally - as already explained - the tablets can first be passed to a dryer 15, which is typically a system operating on the conveyor belt principle, which is kept at a temperature above about 100 ° C. to remove most of them to free their water-moisture before they are sent into the volatilizer.
This embodiment depends to a certain extent on the construction and the type of the volatilizer used, in particular whether it is constructed in such a way that it can effectively take over the function of a dryer or dehumidifier and a volatilizer at the same time.
There are many factors of particular importance in the process as a whole. So is z. For example, the order in which the process steps are carried out, such as the deformation of the raw oil coke into tablets before the volatiles are removed, is very important. This is the case because the permanent binding of the tablets is formed autogenously by melting the crude oil particles together immediately before the tablets are converted into infusible coke.
As far as mixing is concerned, it has been found that both the particle size distribution of the petroleum coke and the type of binder, the ratio of binder to coke particles and the methods used in mixing the binder with the coke are all of decisive importance with regard to the Ability of the mixture to deform into tablets and the appropriate strength of the tablets before and after drying and treatment in the volatilizer.
The binder should be selected according to whether it gives the tablets sufficiently good wet strength and strength in the dry state before the heat treatment (green strength:>) and whether it does not primarily lead to caking. Any substance is suitable that is compatible with water, is able to bind the materials together and hold them together, or provides tablets of sufficient wet strength, and which also ensures that the dry tablets are adequately green so that they can be handled after the abortion of the water and the ver - can be subjected to escape treatment.
So it means substances that are dispersible in water or z. B. are emulsifiable or soluble. A binder made from starch and water is particularly suitable for the process. Other suitable binder systems are asphalt emulsions, clay emulsions and mixtures of water and molasses or refined or unrefined calcium lignosulfonates. Mixtures of these binders can also be used.
If the different materials are used in unsuitable proportions to one another in the manufacture of the tablets, the result is either that tablets cannot be formed at all or that the tablets obtained do not have the appropriate size or sufficient strength. The strength of the dry tablets depends on the ratio of the binder contained in the binder system to carbon. The water content of the mixture primarily determines the tableting properties of the mixture, such as the speed of tablet formation and the strength of the wet tablets.
When using a binder system based on starch, it has been found that mixtures of 100 parts by weight of carbon particles, 25-35 parts by weight of water and 6-1.2 parts by weight of starch are best suited for tablet forming and the subsequent steps. In general, mixtures of 100 parts of carbon particles, 15-50 parts of water and 0.2-2.0 parts of starch are suitable.
These figures are based on the analysis of the tablets and include the water that is added during tablet formation and is approximately the same in amount as the water used during mixing, i.e. H. about 15 parts of water are used in each stage. The way in which the starch and water are mixed with the coke mixture also has a major influence on whether tablets form or whether the tablets produced have sufficient strength.
Mixing the binder with the coke beforehand in a mixer prior to tablet molding results in the tablets obtained being much stronger than if all of the binder is sprayed onto the coke during tablet molding.
In a preferred embodiment, the coke is previously mixed with a portion of the total amount of water required to form the tablets for about 1 minute. Then the starch - mixed separately with another part of the required amount of water - is added to the pre-moistened coke and the whole batch is mixed for a further 5 minutes. The mixture is then added to the tablet molding machine where the remainder of the water is added to aid in tablet molding.
Another suitable mixing method is to mix the starch with half the total amount of water required for the tablets, add this mixture to the coke charge, and mix the entire batch for about 5 minutes. A third method is to mix the dry starch with the coke for about 1 minute, then add half of the total amount of water required to this mixture and mix the whole batch for about 5 minutes. Appropriate valves are provided for these alternative methods.
As explained above, the particle size distribution of the coke mixed with the binder is also important with regard to the subsequent tablet formation. It has been found that tablets which are satisfactory in terms of strength, size, etc., are obtained when about 40% or more of the coke particles pass through a sieve with a mesh size of 0.15 mm.
If less than about 40% of the particles are finer than 0.15 mm, only poor agglomeration can be achieved. The size distribution of the particles used to produce the tablets can, however, extend over a wide range.
In the case of a typical starting material, e.g. B. 100% of the particles smaller than 6.35 mm or 3 mm and 40-50% larger than 0,
Be 30 mm.
With regard to the method used to produce the agglomerates or compact particles of the desired size from these finely ground particles, one of the particles can be shaped into tablets with the binder on a tablet disk. Particle enlargement or agglomeration processes such as compression molding, extrusion molding, briquetting or rolling can also be used to shape the tablets.