DE1771160A1

DE1771160A1 - Verfahren zur Herstellung von metallurgischen Koks-Formkoerpern

Info

Publication number: DE1771160A1
Application number: DE19681771160
Authority: DE
Inventors: Patel Joseph J; Shea Jun Frederick L; Stec Richard L
Original assignee: GREAT LAKES CARBON CORP
Current assignee: GREAT LAKES CARBON CORP
Priority date: 1967-04-12
Filing date: 1968-04-11
Publication date: 1972-01-13
Also published as: GB1194962A; BE713700A; FR1587053A; ES352683A1; JPS5427001B1; US3619376A; LU55886A1; NL6805088A

Description

Die Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von Koks, der sich zur Verwendung in Kupol- und Hochöfen sowie für andere metallurgische-Verfahren eignet.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens sur Herstellung von Koks praktisch gleichförmiger Größe und Festigkeit, wobei sich der gesamte Koka für metallurgische Zwecke eignet, was im Gegensatz zu dem normalerweise in einem Nebenprodukt-Ktffcsofen hergestellten Koks steht, der sich durch einen beträchtlichen Anteil an Untergröße besitzendem Material auszeichnet.

Ein anderes Erfindungsziel bezweckt die Herstellung von Koks mit genau steuerbaren Eigenschaften bezüglich Porosität und Dichte, der darüberhlnaus einen nur aehr geringen Aschegehalt besitzen sollte. Derartige Kokssorten eignen r.ich als Reduktionsmittel itir die Phosphor- und Kalzium-

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karbid-Induotrie sowie als kohlenstoffhaltiges Aggregat für die Herstellung von Soderberg-Anoden oder vorgesinterten Anoden für die Aluminiumindustrie-.

Dieser Koks sollte sich in wesentlich kürzerer Zeit herstellen lassen, als dies für die Herstellung von Koks nach herkömmlichen Nebenprodukt-Koksofenverfahren,, welche typiocherweise Zeitspannen von etwa 18 - 24 3td. benötigen, erforderlich ist. Die Koksherstellung seilte praktisch kontinuierlich ablaufen und weniger Personal-Arbeitszeit und Wartungskosten erfordern als das Nebenprodukt-Koksoferverfahren, welches als ein "Mehrfach-Chargenverfahren" bezeichnet werden kann.

In bevorzugter Ausführungsform besteht das erfindungsgemäfle Verfahren in der Herstellung von metallurgischem Koks aus zwei aktiven, teilchenförmigen, kohlenstoffhaltigen Hauptbestandteilen, nämlich Kohle und unkalzinicrtem Rohkoks, der durch Verkoken eines schweren, verflüssigbaren Kohlenwasserstoffs auf einen Gehalt an flüchtigen Stoffen, ausschließlich Wasser, von etwa θ - 20{< hergestellt worden ist, beispielsweise Hohpetrolkoke, eowie aus einem Weichmacher für einen oder beide dieser Stoffe. Dem Gemisch können auch kleinere Mengen von bis zu etwa 25 Gew.-^, bezogen auf das g33amte teilchenförraige Ge-

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misch, inerten, eich während des Verkokungsvorfahrens Im wesentlichen nicht verschmelzenden Stoffen zugesetzt werden, beispielsweise Anthrazit, Koksgrus, kalzinierter Petroleumkoks oder schlecht verschmelzender oder oxydierter Rohpetroleumkoks oder auch bei der folgenden Verwendung des Kokses zu reduzierende Erze. Bei weniger bevorzugten Ausführungsfornien der Erfindung kann der endgültig erhaltene Koks zeitweilig auch aus rohem unkalzinierten Koks als dem einzigen teilchenförmigen Ausgangsmatorial zuzüglich eines Weichmachers hierfür oder aus roher oder teilweise entgaster Bitumenkohle als dem einzigen aktiven teilchenförmigen Ausgangsmaterial in Verbindung mit einem Weichmacher hierfür hergestellt werden. Im allgemeinen wird die Erfindung jedoch vorzugsweise in der Weise durchgeführt, daß als das aktive teilchenförmige Ausgan^smaterial eine Mischung aus Kohle und rohem unkalzinisrten Koks verwendet wird, wobei auf 100 Geraiochteile 85 bis 15 Teile dos rohen unkalzinierten Kokses und 15 bis 85 Teile Kohle entfallen. Ein sehr bedeutsames Merkmal dor Erfindung besteht in dar Verwendung des Weichmachorr "b^w. der Weichmacher, der bzw. die verschiedene Aufgaben erfüllen können, in erster Linie aber zum Erweichen der teilchenförmigen Ausgangsmaterialien und zur Herabsetzung der Temperaturen dienen, bei welchen die aktiven teilchenförmigen Hauptbestandteile verpreßt bzw. brikettiert werden können, um

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Roh-Ponakörper mit für die Weiterverarbeitung und die anschließende Ehdverwendung nach dem Karbonieren bzw. Verkoken auereichender Festigkeit zu bilden.

Der ale Auegangsmaterial verwendete unkalzinierte Rohkoks iet vorzugsweise durch "verzögerte Verkokung· hergestellt, indem ein schwerer Erdöl-Kohlenwasserstoff auf einen Gehalt an flüchtigen Stoffen, ausschließlich Wasser, von etwa θ - 2OfC und vorzugsweise von 11 - 16)1 verkokt wird. Vorzugsweise soll dieses Material in der Lage öein, ein später in Verbindung mit der Prüfung auf den Gehalt an flüchtigen Stoffen noch näher erläutertes "Korn· zu bilden, und einen Gehalt an flüchtigen Stoffen von mindestens etwa 10# besitzen, und zwar insbesondere dann, wenn unkalzinierter Rohkoks als das einzige aktive teilchenförmige Auagangsmaterial verwendet wird. Bei Verwendung dieses Materials im Gemisch mit Kohle kann sein Gehalt an flüchtigen Stoffen bis herab zu 8jt betragen.

Die Kohle besitzt einen Gehalt an flüchtigen Stoffen von etwa 15 - 4-5^, wobei es sich bei der Kohle um solche des niedrigen, mittleren und hohen Gehalte an flüchtigen Stoffen handeln kann. Palis die Kohle einen Gehalt von flüchtigen Stoffen von mehr als etwa 20ji besitzt und als einziges oder hauptsächliches aktives teilchenförmigen

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Ausgangematerial verwendet wird, muß diese das Ausgangematerial bildende Kohle vor der Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren auf noch näher zu beschreibende Weise einer anfänglichen bzw. vorangehenden Teilentgasung unterworfen werden.

Es hat sich gezeigt, daß sich die vorgenannten Aufgaben und Vorteile bei Verfahren erreichen lassen, wie sie in der schematischen Darstellung von Pig. 1 oder in den Blockdiagrammen von Pig. 2 und 3 veranschaulicht sind.

Gemäß Pig. 1 sind die Teilchen-Ausgangsmaterialien typischerweise in getrennten Trichtern 1,2 und 3 gespeichert und werden mittels gesteuerter Förderer in den gewünschten Mengenverhältnissen gemischt. Erforderlichenfalls können die in diesen Trichtern befindlichen Materialien entwässert oder teilweise getrocknet sein. Palis das Material nicht ausreichend trocken ist, wird ea bzw. das Gemisch vor dem Einführen in eine Mahlanlage 5 zunächst in einen Trommeltrockner 4 eingeführt. In der Mahlanlage 5 werden die Ausgangsmaterialien bzw. das Gemisch zerquetscht, gemahlen oder zerrieben und hierbei unter zusätzlichem Vermischen auf eine typische Teilchengröße gebracht, bei welcher praktisch 1OOj£ des Guts eine Größe von unter 3,2 mm besitzt, sofern die Teilchen nicht be-

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reits eine solche Größe besitzen. Selbstverständlich kann die Teilchengröße Jedoch auch gröber oder feiner sein als die angegebene. Zur Begrenzung bzw. Einstellung der Größe der in den folgenden Vorfahrensschritten verarbeiteten Gutteilchen kann ein Sieb 6 vorgesehen sein. Eine Teilchenvermahlung auf außergewöhnlich kleine Teilchengrößen, bei welchen beispielsweise 100J6 kleiner sind ale 0,044 mm (325 mesh) oder selbst nur 5OjG kleiner sind als 0,074 mm (200 mesh), wird im allgemeinen vermieden, da diea für die Erzielung optimaler Ergebnisse nicht erforderlich und iiriai lgemoinen nur unnötig kostspielig ist. Genauer gesagt, wird hierdurch kein zusätzliches Ergebnis erzielt, sondern erhöht dies nur die Vsrarbeitungskosten und kann dies zu Formkörpern führen, welche in unerwünschtem Ausmaß "staubig" sind.

Vor der Zugabe des Weichmachers werden die Teilchen einer Konditionierung unterworfen, die bei einer Temperatur von oberhalb etwa 149⁰C, typischerweise zwischen etwa 160⁰C und etwa 26O⁰C und vorzugsweise awicchen etwa 171°G und 232⁰C, Jedoch unterhalb der Temperatur liegt, bei welcher die Teilchen leicht zusammenschmelzen oder agglomerieren. Gemäß Pig. 1 kann der Hauptteil der Erwärmung der Teilchen auf die ßcwlmsehte Temperatur durch Einschlußerwärmung in einem Irertpanntron, beinpielsweisc

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in einem Förderrohr 8_f erfolgen, nachdem die Teilchen durch einen Fallschacht 7_f einen Gewichtsförderer 7a und ein Abschluß ventil 7b hindurchgelangt sind. Die für das Einsehluß-Heizsystem erforderliche Wärme wird durch die Verbrennung des in einem durch einen Mischer 10 gelieferten Luft-Gas-Gemisches enthaltenen Gases in einer Kammer 9 geliefert. Die erwärmten Teilchen werden dann in einem Zyklonensaaoler bzw. -abscheider 11 von den HeiSgaeen getrennt. Die gewünschte Konditioniertemperatur, bei welcher jedoch kein Verschmelzen «uftritt, kann in beliebig langer Zeitspanne erreicht werden, und ζψτβτ je nach der VerfahrenB-DurchfÜhrgeechwindigkeit oder den eur Verfügung stehenden Ausrüstungen in einer kurzen oder längeren Zeitspanne. Die Teilchen können auch in der Mahlanlage 5 entweder volletändig oder teilweise oder auf verschiedenartige andere Weise erwärmt werden, vorausgesetzt, daß eine inerte Atmosphäre aufrechterhalten wird oder ein Inertgaseystem vorgesehen ist, um eine tibermäßige Oxydation zu vermeiden, die im allgemeinen für die Verschmelzbarkeit der Teilchen und die Festigkeit des Endprodukts nachteilig ist.

Der Zyklonenabscheider 11 besitzt typischerweise einen hohen Abseheidungs-Wirkungsgrad von mehr als etwa 95^. Die abgeschiedenen Feststoffe werden zu einem Ml3cher

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gefördert, wo sie mit dem Weichmacher vermischt werden, während die Abgase und die restlichen eingeschlossenen Peinteilchen vom Zyklonenabscheider 11 an einen anderen Ort abgeleitet werden. Beispielsweise können sie in das Verfahren zurückgeführt werden, und zwar über einen zwei~ ten Zyklonenabscheider 12, der typischerwsi3e einen Wirkungsgrad von 5O$> bei der Abtrennung der Rest-Peinteilchen von den Abgasen besitzt. Ein Teil der Rest-Peinteilchen vom Abscheider 12 wird dann zum Mischer 17 geführt, während ein.anderer Teil zusammen mit den rückgeführten Abgasen zur Verbrennungskammer 9 zurückgeführt wird. Ein Teil der vom Zyklonenabscheider 12 kommenden Oase wird zwecks Gewährleistung einer Temperaturregelung der Heizgase zur Verbrennungekammer 9 zurückgeleitet, während das Übcrschußgas vom Zyklonenabscheider 12 zur Auflenluft abgeleitet wird. Alle in den zur Außenluft abgeleiteten Abgasen enthaltenen Peinteilchen können verbrannt oder nach dem Abkühlen in einer Beutelfilterkammer (baghouse) rückgewonnen werden.

Die erwärmten Teilchen vom Zyklonenabscheider 11 3owie auch ein Teil der Teilchen vom Zyklonenabscheider 12 werden, wie erwähnt, typischerweise zu einem kontinuierlich arbeitenden Mischer 17, wie einer Schlägermühle oder einer-kontinuierlich arbeitenden Läufermühle, überführt. Aus

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Pig. 1 geht hervor, daß die in den Mischer 17 eintretenden Teilchen erwärmt sind. Die Teilchen werden im Mischer 17 mit einem von einem Weichmacherbehälter 13 gelieferten Weichmacher vermischt, dessen Temperatur im Behälter auf einem solchen Wert gehalten wird, daß er eine ausreichend geringe Viskosität besitzt, ohne dabei jedoch zu sieden oder sich su zersetzen. Entweder kann der Behälter oder unmittelbar der sich in diesem befindende Weichmacher erwärmt werden, was beispielsweise mittels einer clektrisehen Heizeinrichtung 14 oder mittels Heißöl oder Dampf erfolgen kann. Eine Zuaeßpumpe 15 kann zur Steuerung des Mengenverhältnisses des zum Mischer 17 geförderten und mit den erwärmten Teilchen zu vermischenden Weichmachers innerhalb eines Bereichs von etwa 1-8 und vorzugsweise etwa 2-6 Gew.-^, bezogen auf das Gewicht des in den Mischer 17 eintretenden Teilchenmaterials, verwendet werden. Dieser Mengenanteil des Weichmachers läßt sich auch in Teilen auf hundert Teile (pph) des Teilchenmaterials ausdrücken. In den zum Mischer führenden Weichmacher-Förderleitungen sind vorzugsweise zusätzliche Heizeinrichtungen 16 vorgesehen, mit deren Hilfe die Temperatur des Weichmachers schnell auf den ungefähren Wert der Teilchenmaterialtemperatur angehoben werden kann. Der erwärmte Weichmacher kann zweckmäßig im Mischer 17 auf die Teilchen aufgesprüht werden. Typischerweise wird der Mischer 17 eben-

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falls beispielsweise durch Verbrennung von Natur- bzw. Erdgas in einer Kammer 18 und Ableitung des erwärmten Gases zu einem Heizmantel 19 erwärmt bzw. beheizt, so daß das Teilchen-Weichmacher-Gemisch auf der für das Verpressen bzw. Brikettieren gewünschten Temperatur gehalten wird. Diese "erhöhte Temperatur" betragt mindestens etwa 149⁰C, liegt jedoch unterhalb der Yerschmclzungstemperatur des kohlenstoffhaltigen Feststoffs vor dem Vermischen desselben mit dem Weichmacher. Der Weichmacher und das Teilchenmaterial werden vorzugsweise innerhalb einer kurzen Zeitspanne von beispielsweise etwa 0,5 - 10 min schnell miteinander vermischt, während sie 3ich noch auf erhöhter Temperatur von oberhalb etwa 149°C befinden, wobei das Gemisch während dieser Zeitspanne verschmilzt bzw. plastisch wird. Das Gemisch wird dann vergossen oder beispielsweise mit Hilfe einer Brikettpresse 20 vorpreßt, bevor es durch entweder zeitabhängige oder temperaturbedingte überhitzung in einen nicht-plastischen Zustand versetzt wird. Die Verweilzeit, während welcher das aus den Teilchen und dem Weichmacher bestehende Gemisch vor dem Verpressen auf maximaler Temperatur gehalten wird, ist im allgemeinen auf höchstens etwa 5 min begrenzt. (Typischerweise fließt das Material kontinuierlich durch den Mischer und wird ein Teil der Gesamt-Verweilzeit für die vollständige Durchführung dos mechanischen Mischone benötigt; der

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Rest der Verweilzeitcpanne lot für die Umsetzung oder Verschmelzung zwischen dem· Weichmacher und dom Rohkoks und/ oder der Rohkohle nötig, wobei diese Umsetzung im Mischer 17 und ebenso in einem Fülltrichter 20a stattfindet, in welchen praktisch inerte "b^w. oxydationsfreie Bedingungen aufrechterhalten worden.)

Bein Form- bzw. Verpreßvorgang kann der angewandte Druck je naoh der Temperatur der zvl verprcDcenden Teilchen, der Zusammensetzung des zu vorarbeitenden Gemisches, der Art der angewandten Presse oder des betreffenden Pormvorgango usw. variiert werden.

Die gebildeten rohen Formkörper besitzen typischerweise eine scheinbare Dichte zwischen etwa 0,85 und etwa 1,25 g/cm' sowie eine Porosität von etwa 8 - 37«6. Nach dem Vorpressen werden die heißen rohen Formkörper beispielsweise mittels eines Förderbands 21, das typischerweise ebenfalls in einer inerten bzw. nicht-oxydierenden Atmosphäre läuft, zu einer Verkokungaanlage 22 überführt, wo sie allmählich, jedoch ziemlich schnell, beispielsweise in acht Stunden oder weniger, in praktisch inerter Atmosphäre derart, beispielsweise auf eine Temperatur von 538 - 1093 C, erhitzt werfen, daß ihr Gehalt an flüchtigen Stoffen gegenüber dom Rohzustand beträchtlich vermindert wird.

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Bei der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise handelt es sich tun die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; dieses Verfahren iat euch im Bloekdiagramra gemäß Fig. 2 veranschaulicht. Selbstverständlich liegen jedoch innerhalb des Rahmens der Erfindung auch Änderungen und Abwandlungen der vorstehend erläuterten Verfahrensdurchführung. Ein solches abgewandeltes Verfahren ist im Blockdiagramm von Pig. 3 veranschaulicht, bei welchem die teilchenförmigen Ausgangsmaterialien vor dem Erwärmen zuerst mit dem Weichmacher vermischt werden, statt vor dem Mischen mit dem Weichmacher getrennt erwärmt su werden. Das ganze Gemisch wird dann vergleichsweise schnell erwärmt, wobei sich der Weichmacher während dieses Erwärmens mit den teilchenförmigen Ausgangsmaterialien verbindet. Dieses Erwärmen kann zweckmäßig unter gleichzeitigem Mischen aller Materialien sowie während der Förderung der Stoffe zur Verpreßvorrichtung erfolgen. Während des Erwärmvorgange wird das Gemisch auf eine Temperatur von mindestens etwa 149°C, die jedoch unterhalb der Verschmelsungstemperatur der Teilchen der grundsätzlichen Kohlen- und/oder Koksmaterialien liegt, erwärmt, worauf das erweichte, verschmolzene oder plastisch gewordene Gemisch brikettiert bzw. verpreßt wird, während es sich noch auf einer Temperatur von oberhalb etwa H9°C befindet und bevor es seinen plastischen Zustand verliert. Die

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Verweilzeit, während welcher sich das aus dem Teilchenmaterial und dem Weichmacher bestehende Gemisch vor dem Verpressen auf Höchsttemperatur befindet, ist im allgemeinen auf höchstens 5 min beschränkt. Ersichtlicherweise ist bei diesem abgewandelten Verfahren die Verweilzeit bei Höchsttemperatur praktisch dieselbe wie beim Verfahren gemäß Pig. 2. Da jedoch hierbei keine Konditionierung bei erhöhter Temperatur vorgenommen wird, wird beim Erwärmungsschritt ersichtlicherweise im allgemeinen eine längere Zeitspanne als beim Erwärmen dos erweichten Gemisches gemäß Pig. 2 benötigt oder angewandt, um das erweichte Gemisch auf Höchsttemperatur zu bringen. Der Brikettier- und der Verkokungsechritt werden dann auf dieselbe Weise wie im Pail von Pig. 2 durchgeführt. Es ist wesentlich, daß die Temperatur des erweichten Teilchengemisches bei allen Ausführungsformen der Erfindung mindestens etwa 149°C erreicht, da anderenfalls das Brikettieren erschwert wird und die Festigkeit der verkokten Briketts mangelhaft ist. Die angewandten Höchsttemperaturen sowie die Verweilzeitspannen bei Höchsttemperatur sind veränderlich und müssen für jede zu verpreseende Zusammensetzungeart gesondert eingestellt werden. Bei jeder vorgegebenen Zusammensetzung muß jedoch eine genaue Steuerung der Zeit und der Temperaturbedingungen erfolgen, da sich anderenfalls das jeweils verwendete Gemisch nicht

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ausreichend für ein zufriedenstellendes Brikettieren erweicht oder überhitzt oder zu lange erhitzt und in einen nicht-plastischen, für das Verpreaaen unzufriedensteilenden Zustand versetzt wird.

Die Hauptaufgäbe der beschriebenen Weichmacher besteht in ihrer eigentlichen Weichmach-Wirkung und weniger in ihrer Wirkung als "Bindemittel". Sie werden hauptsächlich als Verarbeitungehilfen verwendet, da sie die Anwendung niedrigerer Drucke und Temperaturen für das formen bzw. Verpressen gestatten, als dies anderenfalls für die Her-' stellung fester Rohkörper möglich wäre. Der Weichenaacher ergrfc in Verbindung mit einem Inertstoff, wie Anthrazit, bei Erwärmung auf Verpreötemperatur und beim Verpressen an sich kein zusammenhaltendes Brikett. Ebenso ergeben die aktiven Teilchenmaterialien allein bei Verarbeitung auf diese Weise, d.h. durch Erwärmen und VerprcDoen, ebenfalls keinen zusammenhängenden Körper. Erst in Verbindung mit den Weichmacher ergibt das aktive Teilchenmaterial bzw. ergeben die Teilchenmaterialien bei derartiger Erwärmung und Verarbeitung zusammenhängende Formkörper. Aus diesem Grund vermögen weder der Weichmacher noch die aktiven Teilchemnatcrialicn während de3 Verpros3Vorgangs als alleinigen Bindemittel zu wirken, so daß die Weichmacher dem Formvori^ nfr tatoächlich air Weichmacher und weniger

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als Bindemittel wirken. Die Weichmacher können jedoch während des Verkokungsvorgangs teilweise oder weitgehend in Kohlenstoff umgewandelt werden, 30 daß sie dann auch als Bindemittel wirken.

Andere mögliche und offensichtliche Verfahrensabweichungen bestehen darin, das Teilehen-Ausgehgsmaterial bzw. die Teilchen-Ausgangsmaterialien, und zwar entweder das aktive oder das inerte Material, getrennt vom Weichmacher nach anderen Verfahren als der Einschlußerwärmimg zu erwärmen, beispielsweise in einem Chargenverfahren, in einer Mühle, in einem Mischer oder in einem Fließbett usw., und daraufhin den Weichmacher den erwärmten Teilchen zuzumischen. Die teilchenförmigen Ausgangsmaterialien können auch anfänglieh getrennt und auf unterschiedliche Temperaturen erwärmt werden, bevor eic miteinander und mit dem Weichmacher vermischt werden. In diesem Fall kann das inerte Material typischerweise auf höhere Temperatur als das aktive Material erwärmt werden. Der Weichmacher kann getrennterwärmt werden oder einen Teil 3einer Wärme oder seine ge- Y samte Wärme von den vorerwärmten Teilchen beziehen. Andere mögliche Verfahrensabwandlungen sind dem Fachmann offensichtlich.

Die Erfindung ist im folgenden zum besseren Verständnis anhand von Beispielen erläutert.

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Beispiel 1

50 Teile bitiunenhal tiger Kohle mit einem Gehalt an flüchtigen Stoffen von 26,1J^ und 50 Teile roher Petrolkoks mit einem Gehalt an flüchtigen Stoffen von 13,50, die genau Fig. 1 in getrennten Trichtern 1 und 2 gespeichert wurden, wurden mit Hilfe gesteuerter Förderer in den angegebenen Mengenverhältnissen miteinander vermischt. Das Materialgemisch enthielt etwa yfo Feuchtigkeit und wurde im Trommeltrockner 4- getrocknet, indem es etwa 10 min*lang einer Temperatur von etwa 121⁰C ausgesetzt wurde. Das getrocknete Gemisch wurde dann zu einer Mahlanlage überführt, wie sie beispielsweise für Kohlenstaubbrenner benutzt wird, und dort unter zusätzlichem Vermischen auf eine solche Teilchengröße gemahlen, daß praktisch 1ΟΟ$ί des Gemisches ein Sieb mit einer Maschenweite von etwa 1,6£T mm (10 mesh Tyler sieve scale oder etwa weniger als 1/8 inch) paasierten. Ein Sieb 6 diente dazu, dio größeren Materialteilchen an einem Eintritt in die folgenden Verarbeitungsstufen des Verfahrens su hindern.

Der größte Teil der Erwärmung der Teilchen auf die gewünschte Temperatur wurde durch Einschlußerwärmung in einem Inertgasstrom im Förderrohr 8 durchgeführt, nachdem die gemahlenen und gemischten Teilchen durch den Fallschacht 7»

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den Gewichtförderer 7a und das Abschlußventil 7b hindurchgelangen. Der Gewichtförderer 7a diente zur genauen Steuerung der in das Förderrohr 8 eintretenden Materialmenge. Bein vorliegenden Ausführungsbeispiel war der.Förderer 7a so eingestellt, daß er stündlich 2118 kg + "% Teilchenraaterial zum Förderrohr 8 lieferte. Obgleich dae Förderrohr 8 in Fig. 1 waagerecht eingezeichnet ist, kann es sich unter Jeder beliebigen Neigung befinden und sogar lotrecht angeordnet sein, so daß sich die Teilchen abwärts bewegen. Das Förderrohr 8 besaß in diesem Fall einen Durchmesser von etwa 61 cm und eine länge von etwa 6,4 nt· Die Wärme für das Einschluß erwärmungö syst em wurde durch die Verbrennung von Naturgas in der Verbrennungskammer 9 in dem vom Mischer 10 gelieferten Luft-Grae-Gemiech zur Verfügung gestellt. Die Verbrennungskammer 9 war so ausgelegt, daß sie eine Wärmemenge von 2,54 Millionen BTU/Std. lieferte, wobei 1,73 Millionen BTU/Std. dieser Wärmemenge durch die Verbrennung von 0,821 m /min (29

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Standard Cubic Feet per Minute) an Naturgas in 8,21 nr/min (290 SCFM) Luft vom luft-Gas-Mischer 10 und 0,81 Millionen BTU/Std. durch die Rückführung und/oder Verbrennung der heißen Abgase und Feinteilchen vom "Feinteilchen"-Zyklonenabscheider 12 geliefert wurden. Das aus der Verbrennungskammer 9 austretende nicht-oxydierende Gas besaß eine Auntrittstemperatur von etwa 427⁰C und strömte in einer

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Menge von 225 m⁵/min (7950 Cubic Peet per Minute) aus. Diese Durchs atzmenge entsprach einer Lineargeschwindigkeit der Gase im Förderrohr 8 von etwa 15 m/s. Die Teilchen wurden in diesem Gasstrom gefördert und besaßen im Förderrohr eine durchechnittliche Verweilzeit von weniger als 1 s, während welcher sie auf eine solche Temperatur erwärmt wurden, daß sie nach der Abtrennung der Gase im Zyklonenabeeheider 11 eine Temperatur von etwa 204-⁰C besaßen. Obgleich, wie erwähnt, hohe Erwärmung s ge schwindigkeiten für die maximale Produktioneleistung bevorzugt werden, kann eine zweckmäßige, und zwar sowohl eine kurze als auch eine lange bzw. eine den Verfahrensgeschwindigkeiten oder der zur Verfügung stehenden Ausrüstung am besten angepaßte Zeitspanne angewandt werden, vat das teilchenförmige Ausgangsmaterial vor dem Vermischen mit dem Weichmacher auf die gewünschte, kein Verschmelzen bewirkende Temperatur zu erwärmen. Außerdem ist auch die Eins chluß erwärmung nicht ausschlaggebend, vielmehr können die Teilchen auch entweder vollständig oder teilweise im Mahlwerk 5 oder auf verschiedenartig andere Weise, beispielsweise in einem Fließbett, erwärmt werden.

Der typische angewandte Zyklonenabeeheider 11 ist so ausgelegt, daß er für die mi verarbeitende Teilchengröße einen hohen Abscheidun^s-Wirkungsgrad von mehr alo etwa

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955*, beispielsweise etwa 97#, besitzt. Die abgeschiedenen Peststoffe werden dann in einer 97J* τοη 2108 kg/Std., d.h. etwa 2040 kg/Std., entsprechenden Menge zum Mischer 17 überführt, in welchem 3ie mit dein Weichmacher vermischt werden, während die Abgase und die restlichen eingeschlossenen Feint eilchen in einer Menge von etwa 63 , 5 kg/ Std. TCM Zyklonenabscheider 11 an einen anderen Ort abgeführt werden. Bei dem in Pig. 1 dargestellten und im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Verfahren wurden diese Stoffe zu einem großen Teil auegenutzt, indem sie in einer Durchs at sanenge von etwa 159,3m /min (5610 CPM) beispielsweise über einen zweiten Zyklonenabscheider 12 in das Verfahren zurückgeführt wurden, welcher typischerweise einen Wirkungsgrad von etwa 5Oj6 bei der Abscheidung der Eest-Peinteilchen aus den Abgasen besaß. Ungefähr die Hälfte der vom Zyklonenabscheider 12 gewonnenen Rest-Peinteilchen, d.h. etwa 31,8 kg/Std.» wurde zum Mischer 17 überführt, während ein anderer Teil von etwa 26,3 kg/Std. zusammen mit den rückgeführten Abgasen zur Verbrennungskammer 9 surückgeleitet wurde. Ein weiterer, noch kleinerer Anteil von etwa 5,44 kg/Std. wurde durch Verbrennung vernichtet oder nach der Abkühlung In einer Beut elf ilterkanmcr rückgewormen. Typischerweise ist ein Dämpfer bzw. Schieber 12b zur Begrenzung des Anteils der auf diese Weise behandelten Peinteilchen und zur zweckmäßigen Bemessung

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des zur Verbrennungskammer 9 zurückgeführten Anteils der Peinteilchen vorgesehen. Die von den Zykloncnabseheidern 11 und 12 abgehenden Absperrventile 11a bzw. 12a ermöglichen einen Eintritt von Feststoffen in den Mischer und verhindern einen Gasstrom in diesen, wobei die Zufuhrmenge zum Mischer wirksam durch den Gewichtförderer 7a gesteuert wird.

Wie erwähnt, werden die erwärmten Teilchen vom Zyklonenabscheider 11 sowie ein geringer Anteil des Materials vom Zyklonenabscheider 12 zu einem Mischer 17 überführt, wo sie mit dem aus dem Weichmacherbehälter 13 zugeführten Weichmacher vermischt werden, welcher im Behälter eine Temperatur besaß, die ausreichte, ihn genügend viskos zu machen, die andererseits aber nicht so hoch lag, daß er siedete oder sich zersetzte. Dieser Behälter und/^oder der in diesem befindliche Weichmacher wurden mittels einer Heizeinrichtung H beheizt bzw. erwärmt. Beim vorliegenden AusführungDbeispiel bestand der Weichmacher auc sog. "Thermalteer" (thermal tar) folgender Eigenschaften:

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• Spezifisches Gewicht bei 20/2O⁰C	1,02
Conradson-Kohlenntoff	8,0 Gew.-?6
A3chegehalt	o, 00556
Schwefelgehalt	O,97#
Destillation (760 mm Hk)
Volumen. {$>)	Temperatur (⁰C)
Anfang-Siedepunkt	254
5	•292
10	316
20	333
30	344
40	360
50	376
60	393
70	417
80	457
90	505
93	527 Endpunkt
95
100

Die Viskosität dieses Thermalteers, gemessen in Saybolt-Univereal-Sekunden bei 99°C, betrug 95·

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Eine Zumeßpurape 15 diente sur Steuerung des Mengenanteils des in den Mischer 17 eingeführten, mit den erwärmter. Teilchen zu vermischenden Weichmachers. Dieser Mengenanteil schwankt vorzugsweise zwischen etwa 2 und 6 Gewichtsteilen je 100 Teile des in den Mischer 17 eintretenden Teilchenmaterials bzw. zwischen etwa 41,6 und 125 l/Std. Beim vorliegenden Ausftihrungsbeispiel wurden 5 Teile bzw. 5 Gew.-# Thermalteer eingesetzt. In den Weichermacher-Zufuhrleitungen waren zusätzliche Heizeinrichtungen 16 zur schnellen Erhöhung der Temperatur des Weichmachers von etwa 149°C euf den etwa 204⁰C betragenden Teraperatunrert der Teilchen vorgesehen, welcher auch die für das Brikettieren gewünschte Temperatur darstellt. Diese zusätzlichen Heizeinriehttmgen werden aus de« Grund angewandt, weil es nicht vorteilhaft ist, den Weichimacher vor dem Vermischen desselben mit dem erwärmten Teilchenmaterial zu lange auf diesen Temperaturwert zu erwärmen. Der erwärmte, nunmehr herabgesetzte Viskosität besitzende Weichmacher kann zweckmäßigerweise im Mischer 17 auf die Teilchen aufgesprüht werden. Der Mischer wird typischerweise ebenfalls durch Heißgane erwärmt, die beispielsweise von der Verbrennung von Naturgas in einer Kammer 18, wobei beispielsweise etwa 0,023 m^/rnin (0,8 SCPM) Naturgas in 0,25 mVmin (8,8 SCM) Luft eine Wärmemenge von 51 170 BTü/Std. liefern, herrühren und in einen Heizmantel 19 eingeführt

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werden, so daß das aue dem Teilchenmaterial und dem Weichmacher bestehende Gemisch auf der für das Verpressen bzw. Brikettieren gewünschten Temperatur gehalten wird, während die Verbrennungsprodukte aus dem Heismantel zur Esse abgeleitet werden. Der Weichmacher und das £eilchenmaterial wurden dann im Mischer 17 schnell miteinander vermischt, wobei ihre maximale Yerweilzeit etwa 15 min und vorzugsweise etwa 10 min beträgt, und wurden dann in einer Doppelwalζen-Brikettpresse 20 bei einem Druck von etwa 1970 kg/cm bei einer Temperatur voh etwa 2O4°C verpreßt, und zwar bevor da3 gebildete Gemisch nichtplastisch wurde. Hierauf wurden die heißen, rohen Formkörper in einer Menge von etwa 2040 kg/Std. mit Hilfe des Förderbands 21 zu einem Verkoker 22 überführt, in welchem sie innerhalb von 6 Std. in inerter Atmosphäre allmählich auf eine Höchsttemperatur von 962°C erhitzt wurden.

Die hergestellten Briketts besaßen Kissen- bzw. Blockform mit 76 mm Länge, 50,8 mm Breite und maximal 38 mm Dicke. Die erfindungsgemäß hergestellten Rohkörper können jedoch auch andere Form besitzen und beispielsweise halbzylindrisch, rohrförmig oder ringwulstförmig usw. sein, was von der NotYrenaiskeit orter Zweckmäßigkeit der Porosität des Packungsbetts des Ofens, in welchem sie verwendet werden sollen, abhängt. Auf diese abgewandelten Formen kann auch

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zurückgegriffen werden, um die schnelle Verdampfung von flüchtigen Stoffen während des Verkokungeschritts und somit eine schnelle Durchführung dieses Verfahrensechritte zu ermöglichen und gleichzeitig die Bildung von Blasen, Hissen oder Absplitterungen usw. während der Verkokung auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Im allgemeinen sind die erfindungsgemäßen Rohkörper jedoch so bemessen, daß zur mindest eine ihrer Abmessungen etwa 50,8 mm nicht übersteigt.

Im vorstehend beschriebenen Aueführungebeispiel wurden, jeweils auf Gewicht bezogen, 50 Teile Hoh-Petrolkoks, 50 Teile Kohle und 5 Teile Weichmaoher angewandt. Typischerweise und vorzugsweise umfassen die verwendeten aktiven Materialien ein Gemisch aus Kohle und Rohkoks, das 15 - B5f> einer verkokungsfähigen Kohle und entsprechend 85 - 15j6 Rohkoks, vorzugsweise Roh-Petrolkoks, enthält. Gemäß den Pig. 2 und 3 können diesen aktiven Grundstoffen geringe Mengen an inerten Stoffen zugesetzt werden.

Die in der folgenden Tabelle I aufgeführten Beispiele
veranschaulichen die Auswirkung einiger Vorfahronsveränderlicher des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Eigenschaften der erhaltenen verkokten Formkörper. Es wurden die gleiche Kohle und der gleiche Roh-Petrolkoks verar-

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beitet und derselbe Walzdruck angewandt wie in Beispiel 1, während die in Tabelle I angegebenen unterschiedlichen Weichmachersorten und Mengenanteile angewandt wurden. In allen Beispielen betrug die Verkokungszeit 6 Std., wobei die Erwärmung innerhalb dieser Zeitspanne gleichmäßig auf eine End-Temperatur von 961⁰C erfolgte.

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Tabelle I

(O 00 CD

«ο

	Kohle	Koks	Weichmacher (Teile pro	Gemi Solltem
	(Gew.-96)	(Gew. -96)	100 Teile Kohle und	peratur
Bei, ST)i el	50	50	Koks)	(⁰C)
2	50	50	5,3 - Kohlenteer	154
3	50	50	5,3 - Kohlenteer	174
4	50	50	5,3 - Kohlenteer	176
.5	50	50	5,3 - Kohlenteer	178
6	50	50	5,3 - Kohlenteer	205
7	50	50	5,3 - Kohlenteer	228
8	25	75	2,7 - Thermalteer	179
9	25	75 ■	5,3 - Kohlenteer	171
10	25	75	5,3 - Thermalteer	180
11	25	75	2,5 - Thermalteer	182
12	25	75	7,5 - KohlÄnteer	177
13	0	. 100	7,5 - Kohlenteor	178
14	0	100	2,7 - Kohlenteer	225
15	0	100	5,3 - Kohlenteer	188
16	0	100	5,3 - Kohlcntecr	223
17	75*	25	7,5 - Kohlcnteer	204
18	75*	25	5,3 - Kohlenteer	193
19	75*	25	5,3 - Kohlenteer	179
20	75»	25	5,3 - Thermalteer	191
21	100*	0	2,7 - Kohlenteer	208
22·	100*	O	5,3 - Kohlcntecr	171
23	100*	0	2,7 - Kohlenteer	190
24	100**	0	2,7 - Thermalteer	195
25		5,0 - Kohlenteer	267

modifizierter

Trommeltest Scheinbare

(Gew.-^ + 25.4 mm) Dichte

72,1	1,12
73,9	1,14
79,2	1,12
72,9	1,15
86,8	1,20
62,2	1,19
63,2	1,10
80,8	1,33
81,6	1,28
71,7	1,26
82,3	1,39
84,2	1,33
60,2	1,40
56,2	1,42
56,7	1,44
52,6	1,43
61,3	1,13
64,7	1,16
60,1	1,11 %
66,5	1,12 *
59,6	1,09 '
55,4	1,06
53,2	1,01
57,8	0,90

• Bitumenkohle, entgast auf Gehalt an flüchtigen'Stoffcn von etwa 20?. ** Gemisch aus 90?$ Bitumenkohle, cntpast auf Gehalt an flüchtigen Stoffen von 20$, und 1OfS Anthrazit.

In den vorstehend beschriebenen Beispielen sowie in Beispiel 1 wurden regelmäßige Größe besitzende Kohle- und Koksmaterialien verwendet. "Regelmäßige Größe besitzendes" Material kennzeichnet sich durch die folgenden Siebmaschen-Analy s enwert e t

Maschenweite	3,2 ram	2	,0 mn	Kohle	Petrolkoks
über	3,2 -	O	f 84 nn&	0,00	0,00
	2,0 -	O	,42 mm	1,04	0,42
	0,84 -	0	,149 am	15,22	11,07
	0,42 -	η		34,96	34,54
	0,149 m		26,62	27,59
unter			22,70	25,27

Die "Geraisehtemperatur¹¹ bedeutet die Temperatur des Gemisches unmittelbar vor dem Brikettieren. Die Yerpreßfona wurde typischerweise für das Formen in erhitztem Zustand gehalten. Der modifizierte Trommeltest entspricht einem Norm-Trommeltest, nur mit dem Unterschied, daß bei erstercm eine geringere Charge angewandt wurde, wodurch die Durchführungebedingungen für den Test erschwert und niedrigere Ergebnisse als beim Horm-Iest erhalten wurden. Die Eigenschaften dee Thermalteere sind bereite beschrieben worden. Der verwendete Kohlenteer (coal tar) beaaß folgende Eigenschaften:

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BAD ORIQfNAL

Kohlenteor - Eigenschaften

Spezifische Dichte, bei 25/25⁰C 1,20 , Benaol-Unlögliche, Gew.-96 6#

Viskosität bei 25 C 9OO cp

Destillation (D-20)

bi3 zu 270⁰C 2,65#

270 - 36O⁰C . 13,6096

Rest bzw. über 36O⁰C " 83

Weitere Versuche wurden unter Anwendung ähnlicher Bedingungen wie in Tabelle I beschrieben durchgeführt, wobei jedoch der Roh-Petrolkoks durch kalzinierten Petrolkoks ersetzt, der Weichmacher weggelassen oder als Kohle eine solche mit hohem Gehalt en flüchtigen Stoffen in Mengenanteilen von 5Oj6 und mehr des Gemisches verwendet wurde, wobei diese Kohle vor der Verwendung nicht teilweise entgast worden war. In allen diesen Fällen wurden unzufriedenotellende Ergebnisse erzielt.

Wie erwähnt, kann das erfindungsgemäfle Verfahren unter Verwendung von unkalziniertero Rohkoks als denjeinzigen aktivsn, teilchenförmigen Ausgangsmaterial durchgeführt worden; bei alleiniger Verwendung dieser Koksart besitzt der Koks

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einen Gehalt an flüchtigen Stoffen von mindestens etwa 105^ und bis zu etwa 2O?6, vorzugsweise im Bereich von etwa 11 - 16#, mit Ausnahme des vorhandenen Wasiers. Der genannte Rohkoks kann als verschmelzbarer Rückstand von der thermischen Crackung oder Verkokung von Erdöl-Kohlenwasseretoffen, Crack-Asphalten, Destillationsasphalt, Kohl ent eerpech, Holzteerpech und dgl. gewonnen werden. Wie erwähnt, ist jedoch ein besonders brauchbarer und bevorzugter Rohkoka ein in einer Verzögerungs-Verkokungsanlage gewonnener Roh-Petrolkoks. Ebenso kann das erfindungsgemäße Verfahren unter Vorwendung von Rohkohle oder teilweise entgaster Kohle als dem einzigen aktiven, teilchenförmigen Ausgangsmaterial durchgeführt werden, solange der Gehalt der Kohle an flüchtigen Stoffen etwa 2OfS nicht übersteigt. Die Verwendung von Rohkoks allein oder von Kohle mit dem entsprechenden Gehalt an flüchtigen Stoffen allein ist in den in Tabelle I angeführten Beispielen erläutert. Wie sich aus den Trommeltests erkennen läßt, ergeben Gemische aus Kohle und Rohkoks höhere Werte und werden daher für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt.

Pur die erfindungsgemäßen Verfahren können nur diejenigen Roh-Kokssorten verwendet werden, die einen Gehalt an flüchtigen Stoffon im Bereich von etwa 8 - 20J$ b2w. von 10 - 2056, falls Bie als das einzige aktive Teilchenmaterial

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verwendet werden, besitzen oder welche in einem getrennten Verfahrensachritt entgast werden, 30 daß die Gehalte an flüchtigen Stoffen in diesem Bereich und vorzugsweise im Bereich von etwa 11 - 16)6 liegen. Bei Kokssorten mit einem Gehalt an flüchtigen Stoffen von mehr als etwa 20^₁ wobei Wasser nicht in dieser Zahl enthalten ist, treten im allgemeinen beim Verkokungsschritt Schwierigkeiten infolge der übermäßigen Verschmelzbarkeit auf. Rohkokssorten mit einem Gehalt an flüchtigen Stoffen von etrm 10$ oder weniger, wenn sie ohne Kohle verwendet werden, werfen insofern Schwierigkeiten auf, als sie keine Verschmelzung bzw. Umsetzung mit dem Weichmacher zulassen. Rohkokssorten mit niedrigem Schwefelgehalt werden ebenfalls bevorzugt.

Wenn der Rohkoks einen Gehalt an flüchtigen Stoffen von mehr als etwa 20)ί besitzt, kann er unter gesteuerten Bedingungen, bei denen eine lokale überhitzung zu vermeiden ist, zwecks Herabsetzung seines Gehalte an flüchtigen Stoffen auf einen Wert innerhalb-der angegebenen Bereiche erwärmt werden, was bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von etwa 260 - 558°C erfolgen kann. Hierbei ist vorsichtig vorzugehen, damit keine Oxydation auftritt und der Gehalt an flüchtigen Stoffen nicht auf einen Wert unterhalb der angeführten Bereiche herabgesetzt wird.

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Der Weichmacher sollte bei Atraosphärendruck weder wesentlich verdampfen noch unterhall» einer Temperatur von etwa 254°C wesentlich thermisch zersetzbar eeinj diese Temperatur liegt erheblich oberhalb der Temperatur, bei welcher im allgemeinen die Verschmelzung3Wirkung des Weichmachers mit dem Rohkoks und/oder der Kohle auftritt. Als Weichmacher geeignete Substanzen sind Kohlenteer, Kohlenteerfraktionen, Kohlenteerpeche, gewisse hochsiedende Kohlenwasserstofföle und bei der Crackung von Erdöldestillaten entstehende Rückstände, wie Thormalteor, Petrolpech, Holzteerpech, Aritoracenöl, schwere Holzteeröle und -peche, schwere Lignitteeröle und -peche, Phenanthren und dgl.. Schwere Erdöl-Kohlenwasserstoffrückstände und Asphalte, und zwar sowohl gecrackte als auch destillierte, können ebenfalls als Weichmacher eingesetzt werden.

Die Auswahl eines Weichmachers, der auch als Erweicher oder Verschmelzungsmittel bezeichnet werden kann, hängt von einer Anzahl von Paktoren ab, beispielsweise von dem Material oder den Materialien, mit welchem bzw. welchen er verschmolzen werden soll, seinen Kosten usw. Es kann jeder Weichmacher eingesetzt werden, der teilweise mit dem Rohkoks und/oder der verwendeten Kohle verschmilzt, doch sind nicht alle Weichmacher genau gleichwertig. Bevorzugt werdenjaromatische Kohlenwasserstoffe. Die Sauerstoff- und

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BAD OWGHNAt

Stiöcstoff-Derivate von aromatischen Kohlenwasserstoffen Bind ebenfalls brauchbar, jedoch den Kohlenwasserstoffen unterlegen» Der Weichmacher sollte keine wesentlichen Mengenanteile an Substanzen enthalten, die sich unter Lieferung stark oxydierender Zersetzungsprodukte zereetzen. Brauchbar sind eyeloparaffinisehe Kohlenwasserstoffe oder deren Derivate, beispielsweise der Furfuralextrakt von schweren Schmierölen. In vielen Fällen können Gemische · von Kohlenwasserstoffen und von deren Derivaten vorteilhaft angewandt werden.

Wie erwähnt, sollte der Weichmacher vorzugsweise bei einer Temperatur von wesentlich unterhalb etwa 254 3 keiner Verdampfung oder Zersetzung unterliegen. Selbstverständlich wird beim Verkokungsvorgang eine gewisse Menge an flüchtigen Kohlenwasserstoffen und anderen Nebenprodukten von der Pyrolyse des Weichmachers erhalten, doch sind die vorteilhaftesten Weichmacher diejenigen, die in großem Ausmaß in Koks umgewandelt werden. Bei tibermäßiger Bildung von Dämpfen und Gasen wird die Porosität der Kokskörper unzulässig erhöht. Im Hinblick auf die geringe angewandte Menge des Weichmachers, die in keinem Fall oberhalb etwa 8«£ liegt, und da eine gewisse Porosität dor hergestellten Formkörper wünschenswert ist, stellt dien im allgemeinen keine Schwierigkeit dar. Materialien mit hohem Schwefel-

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gehalt sind im allgemeinen unerwünscht, da metallurgischer Koks mit hohem Schwefelgehalt häufig vom Verbraucher abgelehnt wird.

Die gemahlene Kohle und/oder der Rohkoks sowie der Weichmacher können, sofern dies zwGckmäßig erscheint, bei Raumtemperatur vorgemischt werden, und Bwar insbesondere dann, wenn der Weichmacher in feinverteilter Peststoff-Form vorliegt. Ebenso können die normalerweise flüssigen Weichmacher in kaltem Zustand mit der Kohle und/oder dem Koks vermischt werden. Wahlweise kann-das Mischen bei erhöhten Temperaturen erfolgen, indem die Kohle oder der Koks bzw. ein ziemlich gleichförmiges Gemisch aus Kohle und/oder Rohkoks und Weichmacher auf eine Temperatur von über etwa 149°C und typischerweise von etwa 160 - 26O⁰C, vorzugsweise von 171 - 232⁰C erwärmt wird, während das Mischen in einer passenden Vorrichtung in der Weise durchgeführt wird, daß das Mischen und Erwsiehen bsw. Verschmelzen gleichseitig erfolgen. Der richtige Zeit-Temperatur-Paktor für diese Verschmslzungsbehandlung ist ziemlich kritisch und schwankt in Abhängigkeit vom Gehalt an flüchtigen Stoffen der Kohle und/oder des Rohkokses sowie von dem jeweils verwendeten IFoichmacher und seiner Viskosität. In jedem Fall sollten dio erweichten Teilchen vor dem Verprcssen nicht zu lange und/oder auf keine zu

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hohe Temperatur erwärmt werden, da es möglich ist, dar eine solche Behandlung die erweichten Teilchen "nicht-plastisch¹¹ macht und somit zu Schwierigkeiten bei der Formung der Rohkörper führt oder Rohkörper mangelhafter Festigkeit liefert. Diese Zeit-Temperatur-Bedingungen bzw. Verweilzeiten bei Höchsttemperatur lassen sich für jedee vorgegebene,· beschriebene Gemisch anhand der erläuterten Richtlinien und bei Anwendung der Verpressbarkeit der erweichten Teilchen und der Eigenschaften der gebrannten Briketts als Kriterien ohne weiteres bestimmen. Die Verschmolzungsbehandlung sollte vorzugsweise in nicht-oxydierender Atmosphäre erfolgen, und zwar insbesondere in dem oder nach dem Augenblick, in welchem sich die erweichten Teilchen ihrer Höchsttemperatur annähern oder diese erreichen.

In gewissen Fällen kann das Mischen mit auf etwa 38 - 93⁰C erwärmten Rohmaterialien stattfinden, jedoch unterhalb einer Temperatur, bei welcher die Verschmclzungewirkung eingeleitet wird oder vollständig fortgeschritten ist, worauf sich dio Weiterverarbeitung bei höheren Temperaturen anschließt.

Wie erwähnt, muß die Verschmclzungabehandlung sorgfältig in der Weise gesteuert werden, daß sie nicht zu weit

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voranschreitet. Biese Steuerung kann üblicherweise mittels der Temperatur erfolgen, obgleich auch der Zeitfaktor eine bedeutende Rolle spielt. Beim Erwärmen eines Gemisches aus einem Weichmacher und Kohle und/oder Rohkoks während des Mischens bei einer Temperatur oberhalb des angegebenen Bereichs oder oberhalb der für das betreffende Gemisch gewünschten Höchsttemperatur durchläuft das Gemisch zunächst einen pastenartigen Zustand und ändert sich anschließend in seinen Eigenschaften und wird -zu trocken für das Strangpressen und somit beispielsweise nach einem kontinuierlichen Walz-Brikettierverfahren schwierig zu vorpressen. Mit anderen Worten sollte das erweichte Gemisch aus Kohle und/oder Rohkoks selbst eine Schmierwirkung an den Brikettierformen gewährleisten. Bei gewissen Weichmachern kann diese Überbehandlung im angegebenen Temperaturbereich stattfinden, wenn die Behandlungszeitspanne zu lang ist und beispielsweise nehr als 5 min oder auch weniger beträgt. Wie erwähnt, ändert sich der kritische Einfluß des Zeit- und Teaperatur-Yerhältnisses beim Verschmelzungsschritt in Abhängigkeit von der Menge und der Art des eingesetzten Weichmachers und ebenso in Abhängigkeit vom Gehalt an flüchtigen Stoffen sowie von der Teilchengröße der Kohle und/oder des Rohkokses. Im allgemeinen verschmelzen sich die typiaeherweise beim er-'findungsgenäßen Yerfehren eingesetzten feinen Kohle- und/oder

1Q9883/CU94 ~ ³⁶ "

BAD ORIGlNAt

Rohkoksteilchen infolge ihrer gro3en Oberfläche und ihres kleinen Durchmessers sehr leicht.

Wenn das verschmolzene Gemisch über einen Punkt hinausgelangt ist, an welchem es leicht strangprese- oder verpreesbar bzw. gießfähig ist,wird es nicht nur schwierig mittels Walzen zu brikettieren oder strangzupressen, sondern führt auch zu Formkörpern, die fehlerhafte Stellen bzw. lunker zeigen und während oder nach dem Verkokungsvorgang geringere Festigkeit besitzen können. Wenn ein Gemisch im Verschmelzungsschritt zu weit vorangeschritten ' ist, i3t es in manchen Fällen möglich, eine geringe Menge an Weichmacher zuzusetzen und hierdurch seine Brikettior- bzw. Strangpresseigenschaften wiederherzustellen. Falls jedoch die Menge des zusätzlich zugegebenen Weichmachers zu groß ist, können die verkokten Körper infolge des vergrößerten Volumens an Dämpfen, die ausgetrieben werden müssen, schlechte Festigkeit und in unerwünschtem Ausmaß erhöhte Porosität entwickeln. Außerdem wird hierbei die Schrumpfung der verkokten Körper erhöht. Die Verschmelzungstemperatur sollte außerdem unterhalb der Temperatur liegen, bei welcher der Weichmacher eich zu zersetzen oder in wesentlichem Ausmaß aus dem Gemisch auszude3tillieren beginnt; dies tritt jedoch bei den meisten der erfindungsgemäßlverwendeten Weichmacher frühestens bei Erroichcn einor

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BAD ORfGfNAL

Temperatur von etwa 254°C ein.

Das Anlegen von mechanischem Druck bzw. das Verpressen des erweichten Gemischen aus Koka und/oder Kohle kann auf ftehlreich unterschiedliche Weise erfolgen, beispielsweise vorzugsweise durch Walz-Brikettieren, Strangpressen, Spritzgießen mittels einer Kolbenpresse oder durch Formguß.'

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren erweichten Kohle- oder Rohkokssorten müssen nach dom Verpressen bzw. Brikettieren solche Eigenschaften besitzen, da3 sie in allen Stufen des Verkokungsvorgänge nur eine geringe Plastizität und keine Fließfähigkeit besitzen. Palls die Kohle oder der Koks einen zu hohen Gehalt an flüchtigen Stoffen besitzt oder das erweichte Gemisch su einem Schmelzen und Fließen neigt, bevor eine Zersetzung der zersetzungsfähigen Bestandteile der rohen Formkörper stattgefunden hat, trachten die vom Inneren der Formkörper zu deren Außenseite führenden winzigen Kanäle, über welche die Zersetzungsdämpfe austreten, zu einem Veretopftwerden, woraus sich Verarbeitungsschwierigkeiten bei der Verkokung sowie die Bildung großer Poren und verkokter Formkörper mit mangelhafter Festigkeit ergeben. Eei Herstellung der Formkörper aue Materialien mit don vorher angeführten Eigenschaften υηά räch don erläuterten erfindungsgemäßen Vcr-

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BAP ¹

fahren tritt Jedoch kein derartiger Materialfluß auf und bleiben die Dampf-Entweichkanäle klein und über die ganzen zu verkokenden Formkörper hinweg verteilt, so daß die Gase schnell und ohne Hervorbringung großer Poren oder Kanäle zu entweichen vermögen.

Falls beim erfindungegemäßen Verfahren eine Kohle mit einem Gehalt an flüchtigen Stoffen von mehr als etwa 2Oj£ und bis hinauf zu etwa 45$ und in solcher Menge verwendet werden soll, daß das aus der Kohle und dem Hoh-Petrolkoks gebildete Gemisch einen Gehalt an flüchtigen Stoffen von mehr als etwa 20 Gew.·4> besitzen würde, ist es nötig, diese Kohle auf beliebige, dem Fachmann bekannte Weise teilweise zu entgasen, so daß der Gehalt an flüchtigen Stoffen bzw. der Gasgehalt des erhaltenen Gemisches höchstens etwa 20ji beträgt. Falls diese T eil entgasung der Kohle zu einem übermäßigen Agglomerieren bzw. Zuaaamenballen der Kohle führt, kann sie teilweise zerquetscht und hierbei auf annehmbare Teilchengröße gebracht werden, worauf sie sich als Rohmaterial beim erfindungsgenäßen Verfahren verwenden läßt.

Alle Materialien in dem zu brikettierenden bzw. zu verpressenden Gemisch werden allgemein auf im wesentlichen dieselbe Temperatur erwärmt, wodurch die verschiedenen

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Bestandteile jedoch unterschiedlich "beeinflußt werden. Wenn beispielsweise fcin praktisch inertes Material, wie Anthrazit, verwendet wird, wird dieses typischerwcisc lediglich auf Arbeitstemperatur erwärmt, während andererseits die Kohle und/oder der Roh-Petrolkoks, die mit dem Weichmacher vermischt sind, einer Verschmelzungswirkung unterworfen werden. Die Zeit und/oder die Temperatur, während welcher die Teilchen in dieser Erwärmungsstufe gehalten werdon bzw. auf welche sie erwärmt werden, hängen außer von den bereits erwähnten noch von verschiedenen anderen Faktoren ab. So liegen, wenn das erwärmte Teilchenmaterial beispielsweise zu 1OOJ& aus Roh-Petrolkoks besteht,d.h. keine Kohle und keinen Inertstoff enthält, und einen Gasgehalt von etwa 12$ besitzt, andere Verhältnisse vor als wenn es sich beispielsweise um IOO56 Roh-Petrolkoks mit einem Gasgehalt von 15J& oder 18# handelt oder wenn das Teilchenmaterial zu 5O?S aus Roh-Pctrolkoks und zu 50$ aus Kohle besteht usw. Bei Verwendung von Roh-Petrolkoks mit einem Gehalt an flüchtigen Stoff on bzw. einem Gasgehalt von 8 oder 9^ wird dieser außerdem nicht allein, sondern typischerweise in Verbindung mit beträchtlichen Mengen an Kohle verwendet. Ersichtlicherweise ändern sich bei Kohle-Zusamracnsetzungen dor im folgenden aufgeführten Art auch die Zeit- und Temperaturbedingungen; diese Änderungen- liegen jodoch selbstverständlich innerhalb des

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ι* ■ ■

Rahmens der Erfindung. Beispielsweise können die in Tabelle II zusammengestellten Ausgangsmaterialien aufgearbeitet werden.

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	1098	a)	• Petrolkoks	Gasgehalt	•	Tabelle II	Gasgehalt
	OO co	^)	Teile	13	Bitumenkohle
	"ν. O	_?)	' 100	13	Teile	—
	co *«-		100	13		-
		r)	100	13 13 13 -	-	45 20
		h)	100 90 90	12	—	23
BAD ORIC			70	20	10 10	4O⁺
			so	9 10	30	17 23
		I)	so 30	H	50	26⁺
		T"0	30	15	50 70	3O⁺
		"■)	20	11	70	25⁺
		o)	20	9	80	45⁺
		■n)	?0	15	80	37⁺
		10	_	80	37⁺
		_	90
	100

Weichmacher

uf 1OQ Teile Kohle;

Teile (qgf 100 Teile)

7,0

6,0 6,0 5,3 2,7 5,3 5,3 2,7 1,5

5,3

Asphalt Antnracenöl

Thermalteer (thermal tar)

Petroleumpech Thermalteer Kohlcnteer ^] Kohlenteer Thermalteer Kohlenteerpech Kohlenteer Thermalteer Kohlenteer Kohlent eerp ech Thermalteer Kohlenteer Thermalteer „.*

Bei den Gemischen h, k, 1, η, η. ο und ρ wurde die Bitumenkohle teilweise entgast (damit der Gasgehalt des Kohle-Petrolkoksgemisches einen Wert von etwa 2Oj£ nicht überschreitet), bevor sie mit dem Petrolkoks vermischt und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurde. In allen Fällen wurde das Teilchenmaterial während des Verschraelzung-Erwärmungsechritts innerhalb der vorher angegebenen Zeltspannen bo lange und/oder auf eine so hohe (ebenfalls innerhalb der vorher angeführten Temperaturbereiche liegende) Temperatur erwärmt, daß das gewunechte Erweichen und Verecfceelzen hervorgerufen wurde, jedoch nicht so lange und/oder auf so hohe Temperaturen, daß die entstehende Verschmelzung nicht-plastisch wurde.

Die Formvorrichtung 20 bzw. die Walzen der. Brikettiermaschine können sich auf beliebiger Temperatur befinden und beispielsweise dieselbe Temperatur wie die Teilchen, eine höhere Temperatur, Raumtemperatur oder eine zwischen diesen Bereichen liegende Temperatur besitzen usw. Die Brikettierwaisen können wasser-, öl- oder auf andere Weise gekühlt sein. Vor dem Brikettieren, müssen die erwärmten Peststoffe vor unerwünschter Oxydation durch Atmosphäronluft geschützt werden, da dies für die Festigkeit des Endprodukts nachteilig wäre. Ersichtlicherweise besteht beim Vorhandensein von Überschuflluft auch die Gefahr eines Entzündens und Verbrennens. Daher kann eine Inertgasatmosphäre vorgesehen sein.

Der beim Verpressen angewandte Druck ändert aich in Abhängigkeit von der Temperatur des zu vsrformendcn, erweichton Teildienmaterialo, der jeweiligen Zusammensetzung, der an-

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gewandten Pressen-Art oder des betreffenden Formvorgangs usw. Bei einer Kolbenpresse liegt dieser Druck zwischen etwa 35»2 und etwa 1050 kg/cm , wobei bei höheren Temperaturen niedrigere Druckn angewandt werden und umgekehrt. Bei einer Walzenpresse liegt der Druck (P) typischwrweiae zwischen etwa 281 und etwa 6330 kg/cm , wenn 3? = T (A η Geeamtfl&che der unter Druck stehenden Taschen längs der Berührung«linie zwischen den Walzen; F = auf die Walzen der Presse ausgeübter Druck). Beispielsweise können Gemischteaperaturen von H9 - 177⁰C und Drucke von 70,3 - H1 kg/cm in einer Kolbenpresse zu mangelhafter Festigkeit der rohen und/oder der gesinterten Formkörper führen, während Temperaturen von etwa 177 - 232⁰C und Drucke von 35»2 kg/cra Formkörper guter Festigkeit liefern können. Typischerweise sollte nur ein so hoher Druck angewandt werden,"daß ein roher Formkörper mit einer Porosität von mindesten» SjC erhalten wird, während andererseits zumindest ein so hoher Druck angewandt werden sollte, daß ein roher Formkörper mit einer Porosität von höchstens 37# erhalten wird. Mit anderen Worten, wenn die Porosität des gebildeten Fornkörpers unter 8# oder über 37^ oder anderweitig nicht innerhalb eines gewünschten, zufriedenstellenden Bereichs liegt, kann der angewandte Druck entsprechend reduziert oder erhöht werden, bis die Porosität ' der erhaltenen rohen Formkörper den gewünschten Wert or-

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BAD ORiGINAl.

reicht. Bevorzugt werden rohe Formkörper mit einer Porosität von etwa 15- 3Oj6.

Pur die Maeeenfertigung wird eine Walzenpresse bevorzugt. Bei Verwendung einer eolchen Vorrichtung ist die "Verpreeezeit", d.h. die Zeit, während welcher sich die zu verformenden, verachaolzenen Teilchen tatsächlich unter Druck befinden bzw. während welcher tatsächlich Druck ausgeübt wird, für gewöhnlich kürzer als 2 β und typischerweiee kürzer als 1 s. Selbstverständlich können jedoch auch andere Pormvorrichtungen als die vorher erwähnten angewandt werden.

Im Pail von Kolbcnpressen werden üblicherweise Drucke von unter 176 kg/cm angewandt, da höhere Drucke nur eine Energievergeudung bedeuten. Bei vielen erfindungsgemäß verarbeiteten kohlenstoffhaltigen Gemischen oder Zusammensetzungen, insbesondere solchen mit hohem Gasgehalt, erhalten die Briketts bzw. Formkörper bei Drucken von oberhalb etwa 24-6 kg/cm in zunehmendem Maß fehlerhafte Stellen (lunker), und zwar speziell nach dem Verkoken derselben. Bei Kolbenpressen werden daher im allgemeinen Drucke von über etwa 28,1 kg/cm vermieden, sofern nicht wesentliche Mengen an "Inertstoffen" dem zu verarbeitenden Gemisch zugesetzt worden sind odor das zu verarbeitende

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ORIGINAL

Gemisch einen niedrigen Gasgehalt besitzt; in solchen Fällen kann die Anwendung höherer Drucke vorteilhaft sein. Bei Walzenpressen werden höhere Drucke angewandt.

Die rohen Formkörper sollten eine Mindest-Porosität von etwa B$ besitzen» damit sich geringstmögliche Schwierigkeiten bei» Yerpressen und Verkoken ergeben und das Verkoken schnell durchgeführt werden kann. Wenn die Porosität der Formkörper su niedrig ist und ein schnelles Verkoken derartiger Formkörper angestrebt wird, trächtenjdie entweichenden Restgase bzw. flüchtigen Stoffe danach, den Formkörper aufzubrechen, so daß Koks mit für metallurgische Verfahren ungeeigneter Größe und Festigkeit erhalten wird.

Die Porosität der hergestellten Formkörper wird selbstverständlich auch durch Änderung der Temperatur, auf welche die verschmolzenen Teilchen erwärmt werden, oder der für die Herstellung der Hoh-Formkörper benutzten Zusammensetzung beeinflußt. Wie erwähnt, sollte die Porosität der rohen Formkörper bei höchstens 37^ liegen. Bei höherer Porosität sind die Formkörper entweder zu wenig fest oder besitzen nach dem Verkoken eine für den vorgesehenen Verwendungszweck zu niedrige scheinbare Dichte«, Die scheinbare Dichte der verkokten Formkörper

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Stil·,.

liegt allgemein bei etwa 1,0 - 1,5 g/cm³. Die Dichte der rohen Formkörper sollte zwischen etwa 0,85 und g/cm liegen, wobei selbstverständlich die weniger dichten Formkörper eine höhere und die dichteren Formkörper eine weniger hohe Porosität besitzen.

Nach dem Vorpressen der verschmolzenen bzw. erweichten Teilchen werden die gebildeten rohen Forakörper vorzugsweise praktisch sofort und ohne wesentliche Abkühlung verkokt. Wenn die Temperatur der Formkörper zwischen dem Verpressen und den Verkoken zu stark absinken kann, wird die Wahrscheinlichkeit für die Bildung von Rissen und Lunkern in den Formkörpern größer als in dem Fall, wenn die Formkörper sofort und ohne wesentliche Abkühlung verkokt werden.

Bei der bevorzugten Arbeitsweise, wobei die Teilchen anfänglich vor de« Mischen mit einem erwäret en Weichmacher getrennt erwärmt werden, dauert der Arbeitszyklus des Erwärmens der Teilchen auf etwa 149 - 26O⁰C, Vermischen der Teilchen mit dem Weichmacher, Vorpressen der verschmolzenen Teilchen, während sie sich noch auf einer Temperatur von etwa 149 - 260°C befinden, d.h. mit nur geringer oder gar keiner Abkühlung vor dem Formvorgang, und tiberführung der Formkörper in den Verkoker nicht langer als etwa

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10 min. Während dieser Phasen des Ycrfahrens werden keine nennenswerten "Stöße* im Arbeitszyklus zugelassen. Die erwärmten kohlenstoffhaltigen Teilehen bzw. die verformten, zu verarbeitenden Massen werden in sehr gleichmäßiger Bewegung gehalten, wobei jeglicher wesentliche Anstau vermieden wird. "Stöße" bzw. "Anstauungen" können jedoch bei einem möglicherweise vorangehenden Yorerwärmungsschritt, bei welchem die Teilchen auf eine vorgegebene, vergleichsweise niedrigere Temperatur von etwa 93⁰C ge-

bracht werden, oder beim nachfolgenden Yerkokungsschritt auftreten, ohne daß dies eine wesentliche oder nennenswerte Auswirkung auf die Qualität des hergestellten Produkts oder auf die Störungsfreiheit des Verfahrens hat.

Bei genauer Beachtung der vorstehend beschriebenen Verfahronsschritte können die verpresston Formkörper "schnell", d.h. wesentlich schneller als in der üblicherweise bei den Tiebenprodukt-Koksofenverfahren erforderlichen Zeitsnannc von 18 - 24 Std., verkokt werden, indem sie "beispielsweise ohne Verschlechterung der Produkt-Qualität innerhalb einer Zeitspanne von maximal 8 Std. auf eine Tenporatur von etwa 538 - 1093⁰C erwärmt warden bzw. bi3 ein Gasgehalt des Produkts von 5r> oder weniger erreicht ist. Yerkokungszeitspannen von 3-6 Std. sind typisch. Selbstverständlich können auch längere Zeitspannen als

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θ Std. angewandt werden, doch ist diee im allgemeinen nachteilig.

Während der Behandlung in der Heiß-Verkokungeanlage -22 unterliegen die rohen Formkörper im allgemeinen keiner Wiedererweichung und keinem Zusammenkleben, da sie •verschmolzen" und zu getrennten Einzel-Forrakörpern verpreaet worden sind, wodurch eine feste, eueenmenhängende Bindung innerhalb der rohen Formkörper hervorgebracht wurde. Aue diesem Grund ist die Bindung zwischen den Teilchen in den einzelnen Formkörpern sehr gut und besitzen die hergestellten verkokten Formkörper typischerweise überlegene Festigkeit. Bei gewissen Zusammensetzungen und unter gewissen Umständen kann jedoch eine Tendenz für ein Zusammenheften der Briketts während dos Verkokons bestehen. In diesem Fall können die Briketts einer kurzen bzw. begrenzten Oberflächen-Oxydation unterworfen werden, so daß sie sich verfestigen und ein Wiodererweichen während den Verkoksns vorhindert wird.

Die rohen Formkörper können in einer ^crkokungsvorrichtung verkokt werden, in eleher eine praktisch inerte bzw. nicht-oxydierende Atnoaphäre aufrechterhalten werden kann. Zur Erzielung bester Ergebnis3e^vißt die Yerkokungevorrichtung 22 so ausgelegt bzw. wird die Arbeiteweiee

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dieser Vorrichtung so geregelt, daß die rohen Formkörper unter einwandfreier Regulierung auf die gewünschte End-Verkokungsteiaperatur erwärmt werden können. Wenn die gewünschte Endtemperatur etwa 800°0 beträgt und die rohen Formkörper eine Temperatur von 204⁰C besitzen, wenn eie aus der Formvorrichtung 20 austreten und in den Verkoker 22 eintreten, erfolgt ihre Erwärmung von 204⁰C auf 800⁰C vorzugsweise mit sehr genau geregelter Aufheiz-Geschwindigkeit von nfht mehr als 400°C/Std. bis zu einer Temperatur von zwischen etwa 500° und 65O⁰C und danach von nicht mehr als etwa 500°C/Std. bis zur Endtemperatur von 800 C. Niedrigere Aufheizgeschwindigkeiten werden typischerweise angewandt, bis die rohen Formkörper eine kritische Temperatur erreichen oder bis sie dauerhaft "verfestigt" sind, typischerweise bei einer Temperatur von 600 - 700⁰C, worauf eine etwas höhere Aufheizgepchwindigkeit bis zur gewünschten Endtemperatur angewandt werden kann. Da3 vorstehend beschriebene Aufheizverfahren ist einem Heizverfahren vorzuziehen, bei welchem die heißen Formkörper einem schroffen bzw. weiten Temperaturunterschied, beispielsweise von 200⁰C unmittelbar auf 800⁰C, ausgesetzt werden. Vorzugsweise wird außerdem die Temperatur der Formkörper innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne praktisch linear erhöht. Dies bedeutet, daß die Erwärmung ziemlich gleichmäßig jmit einer Aufheizgeschwindigkeit von nicht mehr ale

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1O⁰C in jeder Minute während der Anfangs-Aufheizzeit, welche pro Stunde nicht mehr als 40O⁰C Erwärmung umfassen soll, und von nicht mehr als etwa. 13⁰C pro Minute während der Zeitspanne, während welcher clic Formkörper um nicht mehr als etwa 500⁰C pro Stunde erwärmt werden sollen, durchgeführt werden muß, anstatt die Formkörper beispielsweise eine Stunde lang bei 500⁰C zu erwärmen, sie dann eine weitere Stunde lang in eine Zone mit 600⁰C zu überführen usw.

Geregelte Temperaturgradienten, die niedriger sind als die vorstehend angegebenen und beispielsweise cino Temperaturerhöhung von 300 C pro Stunde bsw. 8⁰C pro Minute nicht überschreiten und bei denen beispielsweise eine Srwärmungsgeschwindigkeit von 3⁰C pro Minute angev/andt wird, sind noch typischere Beispiele für die allgemein beim erfindungsgemäß on Verkoken angewandten Temperaturgradienten. Die innerhalb der vorstehend beschriebenen Bereiche liegenden, ausgewählten und angewandten Aufheizgeschwindigkeiten hängen auch von der Dichte, der Porosität, der Größe,** der Form und dem Gehalt an flüchtigen Stoffen der su verarbeitenden rohen Formkörper ab.

Drehherde, fellenherde und Laufroste mit im Verlauf der Formkörperbewegung durch den Verkoker allmählich höheren

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Temperatursonen, in welchen eine praktisch inerte Atmosphäre aufrechterhalten werden kann, eignen sich in vorteilhafter leise für die vorstehend beschriebene Erwärmung.

Nach dem Erwärmen der Formkörper auf die gewünscht· Ttmperatur werden sie Üblicherweise in inerter Atmosphäre allmählich auf eine Temperatur von etwa 104⁰C oder darunter abgekühlt. Eine einheitliche Vorrichtung, die sowohl Erwärmungs- als auch Kühlzonen aufweist, kann sowohl für das Verkoken als auch für das Abkühlen'verwendet werden; wahlweise kann das Abkühlen aber auch in einer getrennten Vorrichtung erfolgen. Die abgekühlten Koks-Formkörper, die als "Pormkoks¹¹ bezeichnet werden können, können dann in einem Produktschacht gelagert, sofort versandt oder unmittelbar in einem Kupolofen, einem Hochofen o.dgl. verwendet werden.

Im allgemeinen sind Verkokungstemperaturen von mindestens etwa 538⁰C erforderlich, während höhere Temperaturen von beispielsweise etwa 800 - 960⁰C für die Erzielung optimaler Ergebnisse bevorzugt werden. Temperaturen von über 96O⁰C, beispielsweise bis zu etwa 1093⁰C, können ebenfalls angewandt werden, sind jedoch im allgemeinen für die Lieferung eines industriell zufriedenstellenden Produkts nicht erforderlich.

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Der Gehalt an flüchtigen Stoffen bzw. der Gasgehalt der Rohkoks- und KohleSorten» dio beim erfindungsgeraäßen Verfahren yerwendet werden Bollen, wird nach dem ASTM-Verfahren Nr. D271-48, modifiziert für Torf und Lignit, bestimmt und schließt den Vassergehalt aus. Gemäfl diesem Verfahren wird eine vergleichsweise kleine Probe Rohkoks oder Kohle etwa 5-10 min lang auf etwa 510⁰C erwärmt. Der Gewichtsunterschied der Probe vor und nach dem Srwftrmen stellt den "Gasgehalt¹¹ dos geprüften Materials dar. Wie erwähnt, besitzen die beim erfindungsgemäSen Verfahren verwendeten Rohkok33orten vorzugsweise nicht nur einen vorgeschriebenen Gasgehalt bsw. Gehalt an flüchtigen Stoffen zwiechen etwa 8 und 2O# und vorzugsweise ?!w±schen etwa 11 und 16Ji bei Verwendung in Verbindung rait Kohle oder von mindestens 1OjC bei alleiniger Verwendung, sondern bilden auch ein hartes Koks-Agglomerat bzw. "Korn", wenn sie nach dom genannten ASTM-Verfahren erhitzt worden, wobei _t1edoch anstelle einer 1 g-Probo eine solche von 5 g verwendet wird, Diose letztgenannte Eigenschaft ist von Bedeutung, wenn der Rohkoks als einzige aktiver, teilehenförmiger Bestandteil verwendet wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von metallurgischen Koks-Formkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Gemisch aus 15-85 Teilen verschmelzbaren Kohlenteilchen mit einem Gehalt an flüchtigen Stoffen bzw. Gasgehalt von mindestens otwa 15#» 85 - 15 Teilen Teilchen aus rohem, unkalziniertom Koks, der durch Yerkoken eines schweren verflüssigbaren Kohlenwasserstoffs auf einen Gehalt an flüchtigen Stoffen, mit Ausnahme von Wasser, von etwa 8 - 2Oj6 hergestellt wurde, und, bezogen auf das Gewicht der Kohle- und Rohkoksteilchen, etwa 1-8 Teilen eines Weichmachers hergestellt wird, der bei einer Temperatur unterhalb etwa 254⁰C weder wesentlich verdampfbar noch wesentlich thermisch zersetzbar ist, wobei der durchschnittliche Gasgehalt der Kohle- und Rohkoksteilchen zusammen etwa 2Oj6 nicht überschreitet, daß anschließend der Weichmacher zumindest teilweise mit den Kohle- und Rohkoksteilchen ' verschmolzen wird, wobei die Kohle- und Koksteilchen in ein unter angelegtem mechanischen Druck plastisches Material umgewandelt werden, indem die das Gemisch bildenden Stoffe in einem praktisch inerten Gassystera auf

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eine Temperatur von mindestens etwa 149°C, aber unterhalb der Verschmelzungstemperatur der Teilchen der Kohle- und Koks-Grundstoffe erwärmt werden, daß danach das erwärmte, erweichte, sich noch in plastischem Zustand und auf einer Temperatur von oberhalb etwa 14-9 ⁰C befindende Gemisch in praktisch inerter Atmosphäre unter einem Druck von oberhalb stvra 35,2 kg/cm verdichtet wird, wobei rohe Formkörper mit einer scheinbaren Dichte von mindestens 0,85 g/cnr und einer Porosität von höchstens 37# gebildet werden, und daß schließlich die Formkörper in praktisch inerter Atmosphäre mit gleichmäßiger Aufheizgeschirmdigkcit auf eine Temperatur von etwa 538 - 1O93°C verkokt werden.

2. Verfahren zur Herstellung von metallurgischen Koks-Formkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Gemisch aus 100 Teilen schmelzbarer Kohleteilchen mit einem Gehalt an flüchtigen Stoffen bzw. Gasgehalt von airido-Btens etwa 15# und höchstens etwa 20^ 3owie 1 bis 8 Teilen, bezogen auf das Gewicht der Kohlcteilchen, eines Weichmachers hergestellt wird, der unterhalb einer Temperatur von etwa 254°C weder wesentlich verdampfbar noch wesentlich thermisch zersetabar ist, daß der Weichmacher anschließend zumindest teilweise mit der Kohle verschmolzen wird, wobei ein unter angelegten! maohani-

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sehen Druck plastisches Material hergestellt wird, indem die dae Gemisch bildenden Stoffe in praktisch inerter Atmosphäre auf eine Temperatur von mindestens etwa K9°C, jedoch unterhalb der Versoleelsungstemperatur der Teilchen des Kohle-Grundstoffe erwärmt frwrden, daß danach das erwärmte, erweichte Gemisch, während es noch plastisch ist und sich auf einer Temperatur von oberhalb etwa 149°C befindet, unter einem Druck von oberhalb etwa 35,2 kg/cm verdichtet wirft, wobei rohe Formkörper mit einer scheinbaren Dichte von etwa 0,85 g/ca und einer Porosität von höchstens 37# gebildet werden, und da3 schließlich die Formkörper in praktisch inerter Atmosphäre mit gleichmäßiger Aufheizgeschwindigkeit auf eine Temperatur von etwa 538 - 1093 C verkokt werden.

3. Verfahren eur Herstellung von metallurgischen Koks-Porakörpem, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Gemisch aus 100 Teilen rohen, unkalzinierten Koksteilchen, die durch Verkokung eine« schweren verflUssigbaren Kohlenwasserstoffs auf einen Gehalt an flüchtigen Stoffeir, ausschließlich Wasser, von etwa 10 - 2OjC hergestellt wurden, und etwa 1 bis 8 Teilen, bezogen- auf das Gewicht der Kokst eil chen, eine« Weichmachers hergestellt wird, welcher unterhalb einer Temperatur von etwa 254⁰C

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weder praktisch verdampfbar noch wesentlich thermisch «ersetzbar let, dafl danach der Weichmacher fcumindeet teilweise mit den Kohkoksteilchen verschmolzen wird, wobei die Koketeilchen in ein Material umgewandelt werden, das unter angelegtem mechanischen Druck pl«etlach ißt, indem die das Gemisch bildenden Stoffe in praktisch inerter Atmosphäre auf eine !Temperatur von mindestens etwa 149⁰C, aber unterhalb der Versohaeleungstemperatur der Teilchen dee Koks-Grundmaterials erwärmt werden, daS das erwärmte, erweichte Gemisch sodann in praktisch inerter Atmosphäre, während es sich noch in plastischem Zustand und auf einer Temperatur Über etwa 149⁰C befindet, unter eine« Druck von oberhalb etwa 35»2 kg/cm verdichtet wird, wobei rohe Formkörper mit einer scheinbaren Dichte von mindestens 0,85 g/cm* und einer !Porosität von höchstens Wf* gebildet werden, und daß schließlich die Formkörper in praktisch inerter Atmosphäre mit gleichmäßiger AufheiEgeschwindigkeit auf etwa 53β - 1093 ⁰C verkokt werden,

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenneeiohnet, daS in dem jsu verdichtenden Gemisch praktisch gleiche Mangen an Kohle und Rohkoks verwendet werden.

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5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4 ₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle- und/oder Hohkoksteilchen vor dem Vermischen mit dem Weichmacher erwärmt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dal der "Weichmacher vor dem Vermischen mit den Kohle- und Rohkoksteilchen erwärmt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ^ die Kohle- und/oder Rohkokateilchen durch EinDchlußerwärmung der Teilchen in einem Inertgaeetrom erwärmt werden und daß die erwärmten Teilchen vor dem Vermischen mit dem Weichmacher vom Inertgaeetrom getrennt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der rohe, unkalzinierte Koks ein in einem Verzögerungoverkoker gewonnener Roh-Petrolkoke iet,

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dafl die Kohle- und die Rohkoksteilchcn sämtlich eine Teilchengröße unter etwa 3,2 am besitzen.

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10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper sehnoll und jn einer Zeitspanne von maximal 8 Std. verkokt werden.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem zu verdichtenden Gemisch ein inertes Material in Mengen von bis zu 25 Teilen je 100 Teile des aue der Kohle und/oder dem Rohkoks und dem Inertstoff bestehenden Gemisches zugesetzt wird. .

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekonnzeichnet, daß in dem zu verdichtenden Gemisch

2 bis 6 Teile Weichmacher angewandt werden.

13. Verfahren naoh einem der vorangehenden Ansprüche, da-

als
durch gekenneelehnet, daß/Woichmacher Thermalteer (thermal

tar) verwendet wird*

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, durch gekennzeichnet, daß das Gemisch "bein teilweise» Verschraolaen höchstens auf etwa 160° bis 260⁰C erwärmt wird, und daß das Geniech vor den Verdichten höchstens etwa 5 min lang auf dieser Höchsttemperatur gehalten wird.

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1*5* Verffiftron nach einem dor vorangehenden Ansprüche_f da-» dtireh gekennzeichnet, daß zumindest eine Abmessung der fitirüh das Verdichten hergestellten rohen Formkörper einen Wert von etwa 50»8 mm nicht überschreitet.

1&* Vorfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß daö Verdichten unter Anwendung einer von höchstens 2 β erfolgt.

1?« Verfahren nach Anspruch 5« dadurch gekennzeichnet, daß die Höchsttemperatur swisohen etwa 171 und etwa 232⁰C liegt»

IS» Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gelennzeiehnet, daß das Verdichten mittels eines Walzen-Bfiketticrvorgangs durchgeführt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem zu verdichtenden Gemisch roher, unkaleiniertor Koke, der durch Verkoken eines schweren verflüssigbaren KohlenwÄßSerstoffs auf einen Gehalt en flüchtigen Stoffen, ausschließlich Wasser, von etwa 8 - 20$ hergestellt mirde, ir. einer !!enge Von bi3 zu 15 Teilen je 100 Teile Kohle zn wird.

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20. Vorfahren nach Anspruch 3, dadurch gekonnzeichnet, daß dem zu verdichtenden Gemisch schmelzbare Kohle mit einem Gehalt an flüchtigen Stoffen von mindestens etwa 1556 in einer Menge von bin πυ 15 Teilen je 100 Teile dee rohen, unkalziniortcn Eolcnes zugegeben wird, und daft der durchschnittliche Gehalt an flüchtigen Stoffen der Rohkoksteilchen und der Kohle zusammen etwa 20$ nicht übersteigt.

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