DE1771160C - Verfahren zur Herstellung von Koks Formkorpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herst! : lung von Koks 1 ormkörpern aus einem Gemisch au kohlenstoffhaltigem Material und einer relativ gerii gen Menge an "einem Plastifizierungsmittel, bei wi. ch.-m das Gemisch vorerwärmt, anschließend unu Druck und bei erhöhter Temperatur brikettiert wii und schließlich die erhaltenen Briketts verkok: werden.

Es ist bekannt, beispielsweise aus der französische;: Patentschrift 1 105 772 in Verbindung mit der britischen Patentschrift 648 539, Kohle in Mischung mi: einem Plastifizierungsmittel zu brikettieren und di·. erhaltenen Briketts zu verkoken. Es ist ferner bekannt, beispielsweise aus der britischen Patentschrif: 867 654, Petrolkoxs mit einem Plastifizierungsmittel zu behandeln. Nach den bekannten Verfahren ist e nicht möglich, für metallurgische Zwecke geeignete Koks-Formkörper praktisch gleichmäßiger Größe und Festigkeit, genau einstellbarer Porosität und Dichte und mit geringem Aschegehalt herzustellen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das die Herstellung von Koks-Formkorpern der geschilderten Art auf kontinuierlichem Wege und in kürzerer Zeit als der bekannte »Nebenpioduktkoks« zu seiner Herstellung erfordert gestattet.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren de! eingangs geschilderten Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß

1. zunächst ein Gemisch aus 15 bis 85 Teilen backender Kohle mit einem Gehalt von mindestens 15⁰Zo an flüchtigen Bestandteilen, 85 bi-15 Tfilen nicht calciniertem Petrolkoks mi! einem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, mit Ausnahme von Wasser, von 8 bis 20⁰Zo, der durch Verkoken eines schwer zu verflüssigenden Kohlenwasserstoffes hergestellt wurde, und, bezogen auf das Gewicht der Kohle und des Petrolkoks·',, 1 bis 8, vorzugsweise 2 bis 6, Teilen eines Plasiifizierungsmittels, welches bei einer Temperatur unterhalb 254° C praktisch weder verdampfbar noch thermisch zersetzbar ist, hergestellt wird, wobei gilt, daß der durchschnittlich^ Gesamteehült der Kohle und des Petrolkokses nt!

flüchtigen Bestandteilen 20% nicht überschrei- niedrigen Temperaturen von etwa 260 bis 538 C tet, daß erfolgen kann. Hierbei ist vorsichtig vorzugehen, da-

2. anschließend das Plastifizierungsmittel zumin- ^mit keine Oxydation auftritt und der Gehalt an flüchdest teilweise mit der Kohle und dem Petrolkoks ^lIß^en, ^StofTe" ^{nic u a},^{uf e}'^nt-'^{n Wcrt} unterhalb der anverschmolzen wird, indem das Gemisch nicht ⁵ geführten Bereiche herabgesetzt wird. Vorzugsweise langer als 15 Min. in einer praktisch inerten soll dieses ^Matenal '"^d" ^LaS^{e s} _t ^ein· «n spater in Atmosphäre auf eine Temperatur von mindestens ^rbindung mit der Prüfung auf den Gehalt an 149°C und höchstens 260⁰C, d.h. auf eine flüchtigen Stoffen noch naher erläutertes »Korn« zu Temperatur unterhalb der Sinterungstemperatur bilden. .„.,,_.
sowohl der Kohle als auch des Petrolkokses vor ⁱ⁰ . ^Die als Ausgangsmatenal verwendete Kohle besitzt dem Vermischen mit dem Plastifizierungsmittel, «»" ⁰^³!^{1 an}. ^fl.^u? ¹S"¹ »oBen ^von ,^e1*» ^{15 bls} erwärmt wird daß ' ^wo^^{ei es sicn bei} der Kohle um solche des nie-

' drigen, mittleren und hohen Gehalts an flüchtigen

3. danach das noch im plastischen Zustand und Stoffen handeln kann.

auf einer Temperatur zwischen 149 und 260° C ₁₅ Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in befindliche Gemisch in einer praktisch inerten der Zeichnung dargestellten Fließschemas näher verAtmosphäre bei einem Druck oberhalb anschaulicht.

35,2kg/cm* zu Formkörpern mit einer schein- Gemäß der Fig. 1 sind die teilchenförmigen Ausbaren Dichte von mindestens 0,85 g/cm³ und gangsmaterialien typischerweise in getrennten Tricheiner Porosität von höchstens 37°/o verpreßt _ao tern I, 2 und 3 gespeichert und werden mittels gewird, und daß steuerter Förderer in den gewünschten Mengenver-

4. schließlich die erhaltenen Formkörper in einer hUanissen gemischt. Erforderlichenfalls können die praktisch inerten Atmosphäre bei gleichmäßiger ^{in diesen} Trichtern befindlichen Materialien entwas-Aufheizgeschwindigkeit bei einer Temperatur ^sert °^d.^er. ^teilwei?e getrocknet sein. Falls das Mavon 538 bis 1093° C verkokt werden. ⁹S tonal nicht ausreichend trocken ist, wird es bzw. das

Gerrusch vor dem Einführen in em? Mahlanlage 5 7nnächst in einen Trommeltrockner 4 eingeführt. In der

Dem Gemisch aus Kohle und Petrolkoks können Mahlanlage 5 werden die Ausgangsmaterialien bzw. auch kleinere Mengen von bis zu etwa 25 Gewichts- das Gemisch zerquetscht, gemahlen oder zerrieben prozent, bezogen auf das gesamte teilchenförmige 3<> und hierbei unter zusätzlichem Vermischen auf eine Gemisch, an inerten, sich während des Verkokungs- Teilchengröße von unter 3,2 mm gebracht. Selbstververfahrens im wesentlichen nicht verschmelzenden ständlich kann die Teilchengröße jedoch auch gröber Stoffen zugesetzt werden, beispielsweise Anthrazit, oder feiner sein als die angegebene. Zur Begrenzung Koksgrus, calcinierter Petroleumkoks oder schlecht bzw. Einstellung der Größe des in den folgenden verschmelzender oder oxydierter Petrolkoks oder auch 35 Verfahrensschritten verarbeiteten teilchenförmigen bei der folgenden Verwendung des Kokses zu redu- Materials kann ein Sieb 6 vorgesehen sein. Eine Vezierende Erze. Von wesentlicher Bedeutung für eine mahlung auf außergewöhnlich kleine Teilchengrößen, erfolgreiche Durchführung des Verfahrens gemäß bei welchen beispielsweise das gesamte Material eine der Erfindung ist die Mitverwendung von Plastifi- Teilchengröße von kleiner als 0,044 mm oder die zierungsmittel(n), das bzw. die verschiedene Auf- 40 Hälfte des Materials eine Teilchengröße von kleiner gaben erfüllen kann (können), in erster Linie aber als 0,074 mm besitzt, wird im allgemeinen vermieden, zum Erweichen der teilchenförmigen Ausgangsma- da dies für die Erzielung optimaler Ergebnisse nicht terialien und zur Herabsetzung der Temperaturen die- erforderlich und im allgemeinen nur unnötig kostnen, bei welchen die aktiven teilchenförmigen Haupt- spielig ist. Genauer gesagt, wird hierdurch kein zubestandteile verpreßt bzw. brikettiert werden können, « sätzliches Ergebnis erzielt, sondern erhöht dies nur um Roh-Formkörpe- mit für die Weiterverarbeitung die Verarbeitungskosten und kann dies zu Formund die anschließende Endverwendung nach dem körpern führen, welche in unerwünschtem Ausmaß Verkoken ausreichender Festigkeit zu bilden. »staubig« sind.

Der als Ausg. ~ »smaterial verwendete nicht calci- Vor der Zugabe des Plastifizierungsmittels werden

nierte Rohkoks ist vorzugsweise durch »verzögerte 50 die Teilchen bei einer Temperatur von oberhalb e;*s Verkokung« hergestellt, indem ein schwerer Erdöl- 149° C, zweckmäßigerweise zwischen etwa 160 und Kohlenwasserstoff auf einen Gehalt an flüchtigen etwa 260° C und vorzugsweise zwischen etwa 171 und Stoffen, ausschließlich Wasser, von etwa 8 bis 20°/e 232° C, jedoch unterhalb der Temperatur, bei wel und vorzugsweise von 11 bis 16·/« verkokt wird. Der eher die Teilchen zusammenschmelzen oder -backen erfindungsgemäß verwendbare Rohkoks kann allge- 55 konditioniert. Gemäß F i g. 1 erfolgt die Erwärmung mein aus dem Rückstand der thermischen Crackung der Teilchen auf die gewünschte Temperatur im we- oder Verkokung von Erdöl-Kohlenwasserstoffen, sentlichen in einem (heißen) Inertgasstrom, beispie!> Crack-Asphaken, Destillationsasphalt, Kohlenteer- weise in einem Förderrohr 8, nachdem die Teilcher pech, Holzteerpech u.dgl. bestehen. Wie erwähnt, durch einen Fallschacht 7, einen Gewichtsförderer 7 c ist jedoch ein besonders brauchbarer und bevorzugter 60 und ein Abschlußventil 76 hindurchgelangt sind. Di; Rohkoks ein in einer Verzögerungs-Verkokungsan- für das Einschluß-Heizsystem erforderliche Wärm< lage gewonnener Petrolkoks. Wenn der Petrolkoks wird durch die Verbrennung des in einem durc' einen Gehalt an flüchtigen Stoffen von mehr als etwa einen Mischer 10 gelieferten Luft-Gas-Gemische 20 "/ο besitzt, kann er unter gesteuerten Bedingungen, enthaltener. Gases in einer Kammer 9 geliefert. Di' bei denen eine lokale Überhitzung zu vermeiden ist, 65 erwärmten Teilchen werden dann in einem Zyklo zwecks Herabsetzimg seines Gehalts an flüchtigen nenabscheider 11 von den heißen Gasen getrennt Stoffen auf einen Wert innerhalb der angegebenen Die gewünschte Konditioniertemperatur, bei welche Bereiche erwärmt werden, was bei vergleichsweise jedoch kein Verschmelzen auftritt, kann in belicbi

_langer Zeitspanne erre JLe, und™ Je^

ge_iCn Zeitspanne. Die Teilchen ^

Mahlanlage 5 «η¹*^..^

oder auf verschiedenartige ande c Weise er varmi

werden, vorausgesetzt, daß e ne '^ne?^^^p™£

^Mher IT^„ ^f ^^ ^P _ebcnfalls

spielsweise durch Verbrennung von Natur- I

_P Kammer 18 und Ableitung des cr-

härmten Gases zu einem Heizmantel 19 erwärmt

,„

nachteilig ist. zweckmäßieer-

Der Zy^kl°n^enabsC _A ^h"S^r _eiV_lin ^b _B ^e _s ^Sw rkuWad von weise einen hol;,en _;^g^STEttiX mehr als etwa 95 ·/.. ^J "^SJ _wo sie mit

i vermischt ^ die Abgase und die

Diese »erhöhte Temperatur« beträgt mindestens etwa 149= C, liegt jedoch unterhalb der Verschmelzungs»5 temperatur des kohlenstoffhaltigen Feststoffs vor dem Vermischen desselben mit dem Plastifizierungsmittel. Das Plastifizierungsmittel und das teilchenförm.ge Material werden vorzugsweise innerhalb einer kurzen Zeitspanne von beispielsweise etwa 0,5 bis 10 Μια

gasen). Ein,Tel de i ^ ZvklDuondbscneidu li wiru ^*"" ^fcU geführ, wahrend ^anderer^e,|^nni ruckgeuhrten Abgasen ζ J Verbrenn i

ruckgefuhrt ^_m ^d _me^/_o ^ei_e ^d _w ^r _ird zur Temperatur-

^S?^{heider i2}2 hTSS? zur Verbrennungskammer 9 steuerung de Heizgase zur ^

^Ckg£idi12riur AußenlSiäbleleitet wird. ?^ AuBeXftaSteten Abgasen ent-

uu ^Ä^Ä^SSannt oder nach haltcnenFemtei chen können ve

dem Abkühlen in einer Beutelnlternamme g melt werden

Schlagmuhle od .f _d Laufermuhle, überfuhrt. *"* ^d" daß die in den M^^^

jnitte,)

ei»™· 17, wie einer

arbeitenden _hervor.

_er. ^^^ er

BdSS «Srd»Plastinzierungsgelieferten ^^^^^A

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vSJäl?£ϊrS jedoch zu sieden oder Viskosität Desuzt, ^f ' _{d BehäUer oder}

sich zu zersetzen. Bnlwcde ^¹^^ _Plastifi.

was beispielsweise g ^J^Jj _h 'T₁₄ ^

mittels ^Η€Ι%Ι ?°" ""«pi " «. Dosie^umpe 15 ^kan" .^^^™"^^ _mit haitnissw; des zum Mischer 17^ ge[o^rte" uno^rn den erwärmten Teilchen ™ ^v^™^e^ ^ ^_{1 Xempcra} ntrhtnlastischen

^^^r^^l·^^^ während de, _{das Gemisch vor dem} ν_εφΓε8&βη auf maximaler 3» Temperatur gehalten wird, ist im allgemeinen auf höchstens etwa 5 Min. begrenzt. (Typischerwe.sc _{fljeßt das Materia}, _{kontinuierlich durch den} Mische.

und wird ein Teil der Gesamt-Verweilzeit für da vollständige Durchführung des mechanischen

Mischens benötigt; der Rest der Verweilze.tspann, Umsetzung oder Verschmelzung zwischen

^ Plastifizierungsmittel, dem Rohkoks und der

Kohle nötig, wobei diese Umsetzung im Mischer 1'

und ebenso in einem Fülltrichter20a stattfindet.

<° J. ^welchen P-ktisch inerte bzw. oxidationsfre.e Bcdingungen aufrechterhalten werden.)

Beim Form- bzw. Verpreßvorgang kann der angewandte Druck je nach der Temperatur der zu vcr_pressenden Teilchen, der Zusammensetzung des ;_{erarbeitenden} Gemisches, der Art der angewandten Presse oder des betreffenden Formvorgangs us,

"T gÄen rohen Formkörper besitzen t>-pischerweise eine scheinbare Dichte zwischen etwa 50 0,85 und etwa 1.25 g/cm» sowie eine Poros.tat von etwa 8 bis 37 ·Ό. Nach dem Verpressen werden die heißen rohen Formkörper beispielsweise mittels eines Förderbandes 21. das typischerweise ebenfalls .η einer inerten bzw. nichtoxydierenden Atmosphäre 55 läuft, zu einer Verkokungsanlage 22 überführt. ,. _si_e allmählich, jedoch ziemlich schnell, beispiels _weise in 8 Stunden oder weniger, in praktisch iner_{häre derart}, beispielsweise auf eine Tem von 538 bis 1093° ξ erhitzt werden, daß ihr

dem Roh-

17

Dieser

_s,ch auch i

materials

ά*

JJjdjMischer ^Jjjjgg^^

«n die bevorzugte Ausführungsform des erfindungs-STeUhtn- gemäßen Verfahrens. Andererseits kann das teilchenrührenden 6₅ förmiee Ausgangsmaterial vor dem Erwärmen zuerst sind' Vorzugs- mit dim Plastifizierungsmittel vermischt werden, statt vorgesehen. vor dem Mischen mit dem Plastifizierungsmittel gc-PlastifiJerungs- trennt cr-wärmt z« werden. Das ganze Gemisch wird

' 8

dann relativ rasch erwärmt, wobei sich das Plastifi- weder das Plastifizierungsmittel noch die aktiven zicrungsmittcl während des Erwärmens mit den teil- teilchenförmigen Materialien während des VerpreB-chenförmigcn Ausgangsmatcrialien verbindet. Die- Vorgangs als alleiniges Bindemittel zu wirken, so ses Erwär.nen kann zwcckmäliig unter gleichzeitigem daß die Plastifizierungsmittel vor dem Formvorgiing Mischen aller Materialien sowie während der Förde- 5 tatsächlich als Plastifizierungsmittel und weniger als rung der Stoffe zur Verpreßvorrichtung erfolgen. Bindemittel wirken. Die Plastifizierungsmittel kou-Während des Erwärmvorgangs wird das Gemisch auf nen jedoch während des Verkokungsvorgangs teileine Temperatur von mindestens etwa 149° C₁ je- weise oder weitgehend in Kohlensioii umgewandelt doch unterhalb der Verschmelzungstemperatur der werden, so daß sie dann auch als Bindemittel Teilchen der Kohle und/oder des Petrolkokses, er- io wirken.

wärmt, worauf das erweichte, verschmolzene oder Andere mögliche und offensichtliche Verfahrensplastisch gewordene Gemisch brikettiert bzw. ver- abweichungen bestehen darin, das teilchenförmige preßt wird, während es sich noch auf einer Tem- Ausgangsmaterial, und zwar entweder das aktive pcratur von oberhalb etwa 149° C befindet und oder das inerte Material, getrennt vom Plastifizicbevor es seinen plastischen Zustand verliert Die Ver- 15 rungsmittel nach anderen Verfahren als der Einwcilzeit, während welcher sich das aus dem teilchen- schlußcrwärmung zu erwärmen, beispielsweise in förmigcn Material und dem Plastifizierungsmittel einem Chargenverfahren, in einer Mühle, in einem bestehende Gemisch vor dem Verpressen auf Höchst- Mischer oder in einem Fließbett usw., und daraufhin temperatur befindet, ist im allgemeinen auf höchstens das Plastifizierungsmittel den erwärmten Teilchen zu-5 Min. beschränkt. Ersichtlicherweise ist bei diesem ao zumischen. Die teilchenförmigen Ausgangsmateriaabgewandelten Verfahren die Verweilzeit bei Höchst- Hen können auch anfänglich getrennt und auf Untertemperatur praktisch dieselbe wie bei der vorher ge- schiedliche Temperaturen erwärmt werden, bevor sie schilderten Verfahrensweise. Da jedoch im letzteren miteinander und mit dem Plastifizierungsmittel ver-FaIIc keine Konditionierung bei erhöhter Tempera- mischt werden. In diesem Fall kann das inerte Matur vorgenommen wird, wird beim Erwärmungs- »5 terial typischerweise auf höhere Temperatur als das schritt ersichtlicherweise im allgemeinen eine lan- aktive Material erwärmt werden. Das Plastifizierungs ficre Zeitspanne als beim Erwärmen des erweichten mittel kann getrennt erwärmt werden oder einen Gemisches bei ersterer Verfahrensweise benüügi Teil seiner Wärme oder seine gesamte Wärme von oder angewandt, um das erweichte Gemisch auf den vorerwärmten Teilchen beziehen. Höchsttemperatur zu bringen. Der Brikettier- und 30 Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren ge-Verkokungsschritt entspricht dann wieder den ent- maß der Erfindung erläutern, sprechenden Stufen bei erstcrer Verfahrensweise. Es

ist wesentlich, daß die Temperatur des erweichten Beispiel 1 Teilchengemisches bei allen Ausführungsformen des

Verfahrens gemäß der Erfindung mindestens etwa 35 50 Teile bitumenhaltiger Kohle mit einem Gehalt 149¹ C erreicht, da anderenfalls das Brikettieren er- an flüchtigen Stoffen von 26.'°o und 50 Teile Pe schwert wird und die Festigkeit der verkokten Briketts trolkoks mit einem Gehalt an flüchtigen Stoffen \ on mangelhaft ist. Die angewandten Höchsttemperaturen 13.5%, die gemäß der Figur in getrennten Trichsowie die Vcrweilzeitspannen bei Höchsttemperatur tern 1 und 2 gespeichert wurden, wurden mit Hilfe sind veränderlich und müssen für jede zu verpres- 40 gesteuerter Förderer in den angegebenen Mengensende Zusammensetzungsart gesondert eingestellt Verhältnissen miteinander vermischt. Das Materialwerdcn. Bei jeder vorgegebenen Zusammensetzung gemisch besaß eine Feuchtigkeit von etwa 5^r'n und muß jedoch eine genaue Steuerung der Zeit und der wurde im Trommeltrockner 4 getrocknet, indem e> Temperaturhedingungen erfolgen, da sich anderen- etwa 10 Min. lang einer Temperatur von etwf falN das jeweils verwendete Gemisch nicht aus- 45 121° C ausgesetzt wurde. Das getrocknete demise! reichend für ein zufriedenstellende*. Brikettieren er- wurde dann zu einer Mahlanlage überführt, wie su weicht oder überhitzt oder zu lange erhitzt und in beispielsweise für Kohlenstaubbrenner benutz* wi-d einen nichtplastischen, für das Vcpressen unzu- und dort unter zusätzlichem Vermischen auf ein« friedenstellenden Zustand versetzt wird. Teilchengröße von im wesentlichen kleiner el: Die Hauptaufgabe der beschriebenen Plastifi- 5c 1,65 mm gemähten. Ein Sieb 6 dieme dazu, dit zicrungsnittcl besteht in ihrer eigentlichen Plastifi- größeren Materialteilchen an einem Eintritt in du zierungswirkung und weniger in ihrer Wirkung als folgenden Verarbeitungsstufen des Verfahrens /t »Bindemittel' Sie werden hauptsächlich als Ver- hindern.

arbeitungshilfcn vnrwendet. da sie die Anwendung Der g^rößte Teil der Erwärmung der Teilchen <iu

niedrigerer Drücke und Temperaturen für das For- 55 die gewünschte Temperatur wurde durch r.inschluB

men b/v. Verpressen gestatten, als dies anderenfalls erwärmung in einem Inertgasstrom im Förderrohr 1

für die Herstellung fester Rohkörper möglich wäre. durchgeführt, nachdem die gemahlenen und gemisch

Das Plastifizierungsmittel ergibt in Ve-bindunr mit ten Teilchen den Fallschacht 7. den Gew'iehtsför

einem Inertstoff, wie Anthrazit, be> Erwärmung auf derer 7a und das Abschlußventil 7b passiert haben

Vcrpreßtemperatur und beim Verpressen an sich kein 60 Der Gewichtsförderer 7o diente zur genauei

zusammenhaltendes Brikett. Ebenso ergeben die Steuerung αετ in das Förderroh- 8 eintretenden Ma

aktiven Toilchenmaterialien allein bei Verarbeitung terialmenge. Beim vorliegenden Ausführung^bei

auf diese Weise, d.h. durch Erwärmen und Ver- spiel war der Förderer 7 ο so eingestellt, daß e

pressen, ebenfalls keinen zusammenhängenden Kör- stündlich 2118 kg ± 3^β.ο ι ilchenförmigo Materia

per. Erst in Verbindung mit dem Plastifizierungs- 65 zum FörderrohT8 liefet, Obgleich das Förde:

mittel ergibt das aktive tcilchcnförraige Materia! bei Tohr 8 in de-FiRur waagetecti < ngezeichnet ist, kam

derartiger Erwärmung und Verarbeitung zusammen- es beliebig geneigt sein und M>uar lotrecht angeord

hängende Formkörper. Aus diesem Grund vermögen net 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 m. Die Wärme für das Einschlußerwärmungssystem wurde durch die Verbrennung von Naturgas in der Verbrennungskammer 9 in dem vom Mischer 10 gelieferten Luft-Gas-Gemisch zur Verfugung gettellt. Die Verbrennungskammer 9 war so ausgelegt, daß sie eine Wärmemenge von 744 kW lieferte, wobei 507 kW dieser Wärmemenge durch die Verbrennung von 0,821 m³/Min. an Naturgas in 8,21 mVMin Luft vom Luft-Gas-Mischer 10 und 237 kW durch die Rückführung und/oder Verbrennung der heißen Abgase und von feinteiligem Material von einem Zyklonenabscheider 12 geliefert wurden. Das aus der Verbrennungskammer 9 austretendr nichtoxydierende Gas besaß eine Austrittstemperatur von etwa 427° C und strömte in einer Menge von 225 m³/Min. aus. Diese Durchsatzmenge entsprach einer Lineargeschwindigkeit der Gase im Förderrohr 8 von etwa ISm'Sek. Die Teilchen wurden ao in diesem Gasstrom gefördert und besaßen im Förderrohr eine durchschnittliche Verweilzeit von weniger als 1 Sek. während der sie auf eine solche Temperatur erwärmt wurden, daß sie nach der Abtrennung der Gase im Zyklonenabscheider 11 eine Temperatur von etwa 204° C besaßen. Obgleich, wie erwähnt, hohe Erwärmungsgeschwindigkeiten für eine maximale Produktionsleistung 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, um das teilchenförmige Ausgangsmaterial vor dem Vermischen mit dem Plastifizierungsmittel auf die gewünschte, keine Sinterung bewirkende Temperatur zu erwärmen. Außerdem ist auch die Einschlußerwärmung nicht ausschlaggebend, vielmehr können die Teilchen auch entweder vollständig oder teilweise im Mahlwerk S oder auf verschiedenartig andere Weise, beispielsweise in einem Fließbett, erwärmt werden.

Der verwendete Zyklonenabscheider 11 ist so ausgelegt, daß er bei der Größe der zu verarbeitenden Teilchen einen hohen Abscheidungs-Wirkungsgrad von mehr als etwa 95%, beispielsweise etwa 97"/o, besitzt. Die abgeschiedenen Feststoffe werden dann in einer 97 ⁰Zo von 2108 kg/Std., d. h. etwa 2040 kg Std.. entsprechenden Menge zum Mischer 17 überfuhrt, in welchem sie mit dem Plastifizierungsmittel vermischt werden, während die Abgase und die restlichen eingeschlossenen Feinteilchen in einer Menge von etwa 63,5 kg/Std. vom Zyklonenabschei der 11 an einen anderen Ort abgeführt werden. Bei dem in der Figur dargestellten und im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Verfahren wur- den diese Stoffe zu einem großen Teil ausgenutzt, indem sie in einer Durchsatzmenge von etwa 159,3 m^s/Min. beispielsweise über den zweiten Zyklonenabscheider 12 in das Verfahren zurückgeführt wurden; der Zyklonenabscheider 12 besaß bei der Abscheidung des restlichen feinteiligen Materials aus den Abgasen einen Wirkungsgrad von etwa 50°/o. Ungefähr die Hälfte des vom Zyklonenabscheider 12 gewonnenen restlichen feinteiligen Materials, 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 rückgeführt wurde. Ein weiterer, noch kleinerer Anteil von etwa 5,44 kg/Std. wurde durch Verbrennung vernichtet oder nach der Abkühlung in einer Beutelfilterkammer rückgewonnen. Typischerweise ist ein Schieber 12 b zur Begrenzung des Anteils des auf diese Weise behandelten feinteiligen Materials und -r.r zweckmäßigen Bemessung des zur Verbrennungskammer 9 rückgeführten Anteils des feinteiligen Materials vorgesehen. Die von den Zyklonenabscheidern 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 durch den Gewichtförderer 7 α gesteuert wird.

Wie erwähnt, werden die erwärmten Teilchen vom Zyklon abscheider 11 sowie ein geringer Anteil des Materials vom Zyklonenabscheider 12 zu einem Mischer 17 überführt, wo sie mit dem aus dem PIastifizierungsmittelbehälter 13 zugeführten Plastifizierungsmittel vermischt werden; das Plastifizierungsmittel besaß im Behälter 13 eine Temperatur, die ausreichte, um es genügend viskos zu machen, di andererseits aber nicht so hoch lag, daß es siedet oder sich zersetzte. Der Behälter und/oder da: darin befindliche Plastifizierungsmittel wurden mittel einer Heizeinrichtung 14 beheizt bzw. erwärmt. Bei vorliegenden Ausführungsbeispiel bestand das Plasti fizicrungsmittel aus sogenannten »Thermalteer« fol gender Eigenschaften:

Spezifisches Gewicht bei

20/20⁰C 1,02

Conradson-Kohlenstoff .. 8,0 Gewichtsprozei

Aschegehalt 0,005 «/β

Schwefelgehalt 0,97%

Destillation (760 mm Hg)
Volumprozent Temperatur (° C)

Anfangssiedepunkt 254

5 292

10 316

20 333

30 344

40 360

50 376

⁶⁰ 393

70 417

80 457

90 505

⁹³ 527 Endpi

95

100

Saybolt-Univeisal-Sekonden bei 99° C, betrue 95
Erae Dosierpumpe 15 diente zur Steuerung

Mengenanteils des in den Mischer 17 eingeführten, Hit den erwärmten Teilchen zu vermischenden PIa-ItihYicrungsinittels. Dieser Mengenanteil schwankt Vorzugsweise zwisci.en etwa 2 und 6 Gewichtsteilen je 100 Teile des in den Mischer 17 eintretenden teilchenförmigen Materials bzw. zwischen etwa 41,6 Und 125 1 Std. Im vorliegenden Falle wurden 5 Teile bzw. 5 Gewichtsprozent Thermalteer eingesetzt. In Ilen Plastifizierungsmittel-Zufuhrleitungen waren zusätzliche Heizeinrichtungen 16 zur raschen Erhöhung der Temperatur des Plastifizierungsmittels von etwa 34^l>^! C auf die etwa 204° C betragende Temperatur der Teilchen, die auch die für das Brikettieren gewünschte Temperatur darstellt, vorgesehen. Diese Zusätzlichen Heizeinrichtungen wurden benötigi, weil ■es nicht vorteilhaft ist, das Plastifizierungsmittel vor dom Vermischen mit dem erwärmten teilchenförmigen Material zu lange auf die Temperatur (der Teilchen) zu erwärmen. Das erwärmte, inzwischen eine niedrigere Viskosität besitzende Plastifizif Yunesmittel kann zweckmäßigerweise im Mischer 17 auf die Teilchen aufgesprüht werden. Der Mischer wird typischerweise ebenfalls durch Heißgase erwärmt, die beispielsweise von der Verbrennung von Naturgas ^:n einer Kammer 18, wobei beispielsweise etwa 0.023 mA'Min. Naturgas in 0,25 m-VMin. Luft eine Wärmemenge von 15 kW liefern, herrühren und in einen Heizmantel 19 eingeführt werden, so daß das aus dem teilchenförmigen Material und dem Plastifizierungsmittel bestehende Gemisch auf der für das Brikettieren gewünschten Temperatur gehalten wird, während die Verbrennungsprodukte aus dem Kamin abgeleitet werden. Das Plastifizierungsmittel und das teilchenförmige Material wurden dann im Mischer 17 schnell gemischt, wobei ihre maximale Verweilzeil (im Mischer) etwa 15 Min. und vorzugsweise etwa 10 Min. beträgt, und anschließend in einer Doppelwalzen-Brikettpresse 20 bei einem Druck von etwa 1970 kg/cm² und einer Temperatur von etwa 204° C verpreßt, und zwar bevor das gebildete Gemisch nichtplastisch wurde. Hierauf wurden die heißen, rohen Formkörper in einer Menge von etwa 2040 kg/Std. mit Hilfe des Förderbandes 21 zu ein:>m Verkoker 22 überführt, in welchem sie innerhalb \on 6 Stunden in inerter Atmosphäre allmählich auf eine Höchsttemperatur von 982'C erhitzt wurden.

Die erhaltenen Briketts besaßen Kissen- bzw. Blockform mit 76 mm Länge. 50.8 mm Breite und maximal 38 mm Dicke. Die erfindungsgemäß herstellbaren Formkörper können jedoch auch andere Formen besitzen und beispielsweise halbzylindrisch, rohrförmig oder ringwulstförmig usw. sein, was \on der Notwendigkeit oder Zweckmäßigkeit der Porosität des Packungsbetts des Ofens, in welchem sie verwendet werden sollen, abhängt. Auf diese abgewandelten Formen kann auch zurückgegriffen werden, um die schnelle Verdampfung von flüchtigen Stoffen während des Verkokungsschritts und >omi: eine schnelle Durchführung dieses Verfahrensschiitts zu ermöglichen und gleichzeitig die Bildung \on Blasen, Rissen oder Absplitterungen usw. während der Verkokung auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Im allgemeinen sind die erfindungsgemäßen Rohkörper jcc'och so bemessen, daß zumindest eine ihrer Abmessungen etwa 50.5 mm nicht übet steigt.

!m vorliegender. Falle wurden, jeweils auf Gewicht bezogen, 50 Teile Petrolkoks. 50 Teile Kohle und 5 Teile Plastifizierungsmittel angewandt.

Aus der folgenden Tabelle 1 gehen die Auswirkung verschiedener Verfahrensparameter des Verfahrens gemäß der Erfindung auf die eigenschaften der erhaltenen Koks-Formkörper hervor. Es wurden jeweils die gleiche Kohle und der gleiche Petrolkoks verarbeitet und derselbe Walzendruck angewandt wie im Beispie! 1, während die in Tabelle 1 angegebene;: unterschiedlichen Plasülizicrungsmittelsorten und Mengenanteile angewandt werden ^n aller, Beispiele betrug die Verkokungszeit 6 Stunden, wobei die Frwärmung innerhalb dieser Zeitspanne gleichmäßig auf eine Endtemperaiur von 961" C erfolgte.

Tabelle I

	Kohle	Petrolkoks	Plastifizierungsmittel	Gemisch	Modifizierter Trommeltest	Scheinbare
Beispiel	(Gewichts	(Gewichts	(Teile pro 100 Teile	temperatur	(Gewichtspro	Dichte
	prozent)	prozent)	Koh!e und Petrolkoks)	CC)	zent + 25.4 mini
2	50	50	5,3 — Kohlen teer	154	72,1	1,12
3	50	50	5,3 — Kohler.teer	174	73,9	1,14
4	50	50	5,3 — Kohlenteer	176	79,2	1,12
5	50	50	5,3 — Kohlenteer	178	72,9	1,15
6	50'	50	5,3 — Kohlenteer	205	86,8	1.20
7	50	50	5,3 — Kohlenteer	228	62,2	1,19
8	50	50	2,7 — Thermalteer	179	63,2	1,10
9	25	75	5,3 — Kohlenteer	171	80.8	1,33
10	25	75	5,3 — ThermaU^er	180	81,6	1,28
Il	25	75	2,5 — Thermalteer	182	71,7	1,26
12	25	75	7.5 — Kohlender	177	82,3	1,39
13	25	75	7,5 — Kohlenteer	17R	84,2	1,33
14	75*	25	5,3 — Kohlenteer	193	61,3	1,13
15	75*	25	5,3 — Kohlcntcer	179	64,7	1.16
16	75*	25	5,3 —Thermalteer	191	60,1	1,11
17	75*	25	2,7 — Kohlenteer	208	66.5	1.12

Bitumenkohle, entgast auf Gehalt an flüchtigen Stoffen von etwa 20 °/Ό.

I«

In den Beispielen 1 bis 17 wurden regelmäßige Große besitzende Kohle- und Petrolkoksteilchen verwendet. »Regelmäßige Größe besitzende·.·: Teilchen folgender Siebanalyse:

Teilchengröße	Kohle	Petrolkoks
über 3,2 mm	0,00	0,00
3,2 bis 2,0 mm	1,04	0,42
2,0 bis 0,84 mm	15,22	11,07
0,84 bis 0,42 mm	34,96	34,54
0,42 bis 0,149 mm	26,62	27,59
unter 0,149 mm	22,70	25.27

Die »Gemischtemperatur« bedeutet die Temperatur des Gemisches unmittelbar ve" der. Brikettieren. Die Preßform wurde für den Formvorgang in erhitztem Zustand gehalten. Der modifizierte Trommeltest entspricht einem Norm-Trommeltest, jedoch mit dein Unterschied, daß bei ersterem eine geringere Charge eingesetzt wurde, wodurch die Durchfüh-Yungsbedingungen für den Test erschwert und niedrigere Ergebnisse als beim Norm-Test erhalten wurtk;.. DIl F/igcnsüiuflui Ji-S Thermaltecrs sind bereits beschrieben worden. Der verwendete Kohleteer besaß folgende Eigenschaften:

Spezifische Dichte, bei 25/25^r C ... 1,20 Benzol-Unlösliches, Gewichtsprozent 6¹Vu Viskosität bei 25" C 900 eps

Destillation (D-20)

bis zu 270° C 2,65<Vo

270 bis 360° C 13,60⁰Zo

über 360⁰C 83,75⁰Zo

Weitere Versuche wurden unter Anwendung ähnlicher Bedingungen wie in Tabelle I beschrieben durchgeführt, wobei jedoch ah Kohle eine solche mit einem hohen Gehalt an flüchtigen Stoffen (50", η und mehr) \ α wendet wurde: ferner wurd·" diese Kohle vor der Verwendung nicht teilenteast. Es wurden günstige Ergebnisse erzielt.

Das Plastifizierungsmittel sollte bei Atmosphärendruck weder wesentlich verdampfen noch unterhalb einer Temperatur von etwa 254 C wesentlich thermisch /ersetzbar sein: diese Temperatur liegt erheblich oberhalb der Temperatur, bei welcher im allgemeinen die Verschmelzungswirkung des Plastifi-/ierungsmittcls mit dem Rohkoks i'nd der Kohle auftritt. Ah Plastifizierungsmittel geeignete Substanzen sind Kohlcntccr. Kohle'eerfraktioncn. Kohlct.ecrpoche. gewisse hochsiedende Kohlenwasserstofföle und bei der (.'ruckling von l-'rdöldistillatcn entstehende Rückstände, wie Thermaiteer. Petrolpech, Holzteerpech. Anthrucenöl. "-div.ere Holzteeröle und -peche. schwere Ligniitecrök· und -peclie. Phenlulhren u.dgl. Schwere Rrdöl-Koiilenwasserstofi-Rückstände und Asphalte, und zwar r.owohl gecracktv· als auch destillierte, können ebenfalls ah ''!asiifi/.ierunusinittel ein gesetzt werden.

IVic Air wahl des jeweiligen Plastifizierungsmittcls '■.■'nii!. von iner An/.ah' \on Faktoren ab, beispielsweise von de;η Material oiler den Materialion, mil velchcm b/.w. vvlrhen es verschmolzen werden soll, seinen Kosten u-,ν. Es k.iir.i kd-'s Plasti'.izieruniismittel eingesetzt werden, das teilweise mit dem Rohkoks und der verwendeten Kohle verschmilzt, doch sind nicht alle Plastifizierungsmittel genau gleichwertig. Bevorzugt werden aromatische Kohlenwasserstoffe. Die Sauerstoff- und Stickstoff-Derivate von aromatischen Kohlenwasserstoffen sind ebenfalls brauchbar, jedoch den Kohlenwasserstoffen unterlegen. Das Plastifizierungsmittel sollte keine wesentlichen Mengenanteile an Substanzen enthalten.

ίο die sich unter Bildung stark oxydierender Zersetzungsprodukte zersetzen. Brauchbar sind cycloparaffinische Kohlenwasserstoffe oder deren Derivate beispielsweise der Furfuralexlrakt von schweren Schmierölen. In vielen Fällen können Gemische von Kohlenwasserstoffen und deren Derivaten vorteilhaft angewandt, werden.

Selbstverständlich wird beim v'erkokungsvorgang eine gewisse Menge an flüchtigen Kohlenwasserstoffen und anderen Pyrolysenebenprodukten des Plastiao fizierungsmitlels erhalten, doch sind die vorteilhaftesten Plastifizierungsmittel diejenigen, die in großen; Ausmaß in Koks umgewandelt werden. Bei übermäßiger Bildung von Dämpfen und Gasen wird die Porosität der Kokskörper unzulässig erhöht. Im Hinblick auf die geringe angewandte Menge des PIaMifizierungsmittels, die in keinem Fall oberhalb etwa S⁰Zo liegt, und da eine gewisse Porosität der hergestellten Formkörper wünschenswert ist, stellt die·· im allgemeinen keine Schwierigkeit dar. Materia lien mit hohem Schwefelgehalt sind in der Regel up erwünscht.

Die gemahlene Kohle und der Petrolkoks sowie das Plastifizierungsmittel können, sofern dies zweckmäßig erscheint, bei Raumtemperatur vorgemischi werden, und zwar insbesondere dann, wenn das Plastifizierungsmittel in Form f einteiliger FeststofTe \orliegt. Ebenso können die normalerweise flüsMgcn Plastifizierungsmittel in kaltem Zustand mit der Kohle und dem Petrolkoks vermischt werden. Wahlweise kann das Mischen bei erhöhten Temperaturer. erfolgen, indem ein ziemlich gleichmäßiges tvmisch aus Kohle. Petrolkoks und PlastifizierungsmiUel auf eine Temperatur \on über etwa 149° C und t\- pischerweisc von etwa 160 bis 260" C. vorzueswv ,■...-von 171 bis 232 C erwärmt wird, während da·- Mischen in einer passencVn Vorrichtung in der Weise durchceführl wird, daß das Mischen und Erweiche!. bzw. Verschmelzen gleichzeitig erfolgen. Der richtig·.: Zcit-remperaiv-Faktor für diese Verschmel/ungsbchandlunc if* ziemlich kritisch und schwankt in Abhängigkeil \om Gehalt an flüchtigen Stollen de: Kohle und des Pelrolkokscs sowie von dem ieweih verwendeten Plastifizierungsmittel und seiner Viskosität. In jedem Fall sollten die erweichten Teilchen vor dem Verpresscn nicht zu lange und oder avf keine zu hohe Temperatur erwärmt werden, da C' möglich ist. daß eine solche Behandlung die erweichten Teik'.-.en »nicht-plastisch« macht und somit zu Schwierigkeiten bei der Formung der Roh körper führt oder Rohkörper mangelhafter Festig keil liefert. Diese Zeit-Temperatur-BedinpunüCi bzw. Vcnveil/.e-ilen bei Höchsttemperatur hi^en si'.:' für jedes vorgegebene, beschriebene Gen'isch a Hand der erläuterten Richtlinien und bei Aimendun der VerprelYharkeii .ler erweichte^ Teilchen und '..;' Eigenschaften der gebrannten Briketts als Kriterie ohne weiteres bestimmen. Die Verschmelzungsbi haiullunu sollte vorzugsweise in nichtoxidioivu'i

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 bis 93° C erwärmten Rohmaterialien stattfinden, jedoch unterhalb einer Temperatur, bei welcher die Verschmelzungswirkung eingeleitet wird oder vollständig fortgeschritten ist. worauf sich die Weiterverarbeitung bei höheren Temperaturen anschließt.

Wie erwähnt, muß die Verschmelzungsbehandlung sorgfältig in der Weise gesteuert werden, daß sie [licht zu weit voranschreitet. Diese Steuerung kunn üblicherweise über die Temperatur erfolgen, obgleich auch der Zeitfaktor eine bedeutende Rolle spielt. Beim Erwärmen eines Gemisches aus Plastifizierungsmittel, Kohle und Petrolkoks während des Mischens auf eine Temperatur oberhalb des angegebenen Bereichs od.-i oberhalb der für das betreffende Gemisch gewünschten Höchsttemperatur durchläuft das Gemisch zunächst einen pastosen Zustand und lindert sich anschließend in seinen Eigenschaften und wird zu trocken fii- das Strangpressen und somit beispielsweise nach einem kontinuierlichen WaIz-Brikettierverfahren schwierig zu vorpressen. Mit anderen Worten sollte das erweichte Gemisch aus Kohle und Petrolkoks selbst eine Schmierwirkung an den Brikeitierformen gewährleisten. Bei gewissen Plastifizieavgsmittein kann diese Überbehandlung im angegebenen Temperaturbereich stattfinden. i\enn die Behandlunuszeitspanne zu lang ist und beispielsweise mehr ah; 5 Vin. oder auch weniger beträgt. Wie erwähnt, ändert sich der kritische fiintluß des Zeit- und Temperatur-VerhältnisNCS beim Verschmelzungsschritt in Abhängigkeit von der Menge und der Art des eingesetzte η Plastifizierungsmittels und ebenso in Abhängigkeit vom Gehalt an fluchtigen Stoffen sowie von der Teilchengroße der Kohle und des Petrolkokses. Im allgemeinen verschmelzen sich die typischerweise beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten feinen Kohle- und T'etrolkoksteilchen infolge ihrer großen Oberfläche und ihres kleinen Durchmessers sehr leicht.

Wenn das verschmo'zene Gemisch über einen Punkt hinausgelangt ist, an welchem es leicht strangpreß- oder vcrpreßbar bzw. gießfähig ist, wird es nicht nur schwierig, mittels Walzen zu brikettieren oder strangzupressen, sondern führt auch zu Formkörpern, die fehlerhafte Stelion bzw. Lunker zeige·; und während oder nach dem Verkokungsvorgang eine geringere Festigkeit erhalten. Wenn ein Ge-■nisch im Verschmel?ungsschritt zu weit vorangeschnltcn ist. ist en in manchen Fällen möglich, eine geringe Menge an Plastifizierungsmittel zuzusetzen und hierdurch seine Brikeltiei- bzw. Strangpreßeipenschaften wiederherzustellen. Falls jedoch die Menge des zusätzlich zugegebenen Plaslifizierungsmittels zu groß ist können die verkokten Formkörper infolge des vergrößerten Volumens un Dämpfen, die ausgetrieben werden müssen, schlechte Festigkeit und die in unerwünschtem Ausmaß er höhte Porosität entwickeln. Außerdem wird hierbei die Schrumpfung der verkokten Körper erhöht. Die Vcrschmelzungstemperatur sollte außerdem unterhalb ti.: Temperatur liegen, bei welcher das Plastifizieiungsmittcl sich ru zersetzen oder in wesentlichem Ausmaß aus dem Gemisch auszudestilliercn beginnt; dies tritt jedoi-.Vi bei den meisten der erfindungsgemäß verwendeten Plastifizierungsmittel frühestens bei Erreichen einer Temperatur von etwa 254 C ein.

Das Anlegen von mechanischem Druck bzw. das Vorpressen des erweichten Gemisches aus Petrolkoks und Kohle kann auf verschiedenste Weise crfolßcn, beispielsweise vorzugsweise durch WaIz-Brikettieren, Strangpressen, Spri'zgießen min-¹-einer Kolbenpresse oder durch Formguß.

ίο Die im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfin dung verwendbaren Kohle- oder Petrolkokssorlen müssen nach dem Verpressen bzw. Brikettieren solche Eigenschaften besitzen, daß sie in allen Stufen des Verkokungsvorgangs nur eine geringe Plastizität

und keine Fließfähigkeit besitzen. Falls die Kohle oder der Petrolkoks einen zu hohen Gehalt an flüchtigen Stoffen besitzt oder d..s erweichte Gemisch zum Schmelzen und Fließen neigt, bevor eine Zersetzung der zersetzungsfähigen Bestandteile dei

rnhen Formkörper stattgefunden hat, trachten die vom inneren der Formkörper zu deren Außenseite führenden winzigen Kanäle, über welche die gasförmigen Zersetzungsprodukte austreten, zu einem Verstopftwerden, woraus sich Verarbeitungssermio risjkeiten be^: der Verkokung sowie die Bildung grol.k: Poren und verkokter Formkörper mit mangelhaf:e: Festigkeii ergeben. Bei Herstellung der Formkörper aus Materialien mit den vorher angeführten Eigenschaften urd nach den erläuterten eriindungsgemäße:!

Vorfahren tritt jedoch kein derartiger Materialtluß auf und bleiben die Kanäle klein und über die ganzen /·,: verkokenden Formkörper hinweg verteilt, so daß die Gase schnell und ohne Ausbildung großer Poren oder Kanäle zu entweichen vermögen.

Falls im Rahmen des Verfahrens ^emäß der Frfindi'ng eine Kohle mit einem Gehalt an flüchtigen Stoffen von mehr als etwa 2()°.o und bis hinauf zu etwa 45⁰O und in solcher Menge verwendet werden soll, daß das aus der Kohle und dem Petrolkoks gobildete Gemisch einen Gehalt an flüchtigen Stoffen von metir als etwa 20 Gewichtsprozent besitzen würde ist es nötig, diese Kohle auf beliebige, dem Fachmann bekannte Weise zu entgasen, so daß du Gehalt an flüchtige^ Stoffen bzw. der Ga^ei/ult acerhaltenen Gemisches höchstens etwa 20°Ί> betragt. Falls diese Teilentga^rung der Kohle zu einem übermäßigen Agglomcieren bzw. Zusammenballen d·.; Kohle führt, kann sie teilweise zerquetscht und hierbei auf annehmbare Teilchengröße gebracht werden.

worauf sie sich als Rohmaterial beim crfindungsgc-.räßen Verfahren verwenden läßt.

Alle Materialien in dem zu brikettierenden bzw. zu vorpressenden Gemisch werden in der Regel auf im wesentlichen dieselbe Temperatur erwärmt, wodurch die verschiedenen Bestandteile jedoch unterschiedlich beeinflußt werden. Wenn beispielsweise ein prakitsch inertes Material, wie Anthrazit, verwendet wird, wird dieses typischerweise lediglich auf Arbeitsteinperatur erwärmt, während andererseits die Kohle und der Petrolkoks, die mit dem Plastifizierungsmittel vermischt sind, einer Verschmelzungsv/irkung unterliegen. Die Zeit und/oder die Tempc ratur, während welcher die Teilchen in dieser Erwärmungs:,tufe gehalten werden bzw. auf welche sie erwärmt werden, hängen außer von den bereits erwähnten noch von verschiedenen anderen Faktoren ab. Petrolkoks mit einem Gehalt an flüchtigen Stoffen von 8 oder S⁾⁰/o wird in Verbindung mit beträcht-

1 77 i

liehen Mengen an Kohle verwendet. Ersichtlicherweise ändern sich bei verschiedenen Mischungen der im folgenden aufgeführten Art auch die Zeit- und Temperaturbedingungen; diese Änderungen liegen

jedoch selbstverständlich innerhalb des Rahmens de; Erfindung. Beispielsweise können die in TaDeIIt- Ii

zusammengestellten
arbeitet werden.

Ausaangsmaterialien

Tabelle II

Petrolkoks

Teile

40
70
50
50
30
30
20
20
20
10

Gasgehalt

Teile

Bitumenkohle

Gasgehalt

(» Ul

13
13
12
20

9
10
14
15
U

·)
15

10
10
30
50
50
70
70
80
80
80
90

45 20 23 40'

^.

26*

30*

25 *

45*

37* Plastifizierungsmittel (Teile auf 100 Teile Petrolkoks und Kohle)

Teile lauf UXi Teile)

Art

* Bei den Gemischen d. g, h, i, j, und k wurde die Bitumenkohle teilweise koksgemisches einen Wert von etwa 2Ο·/ο nicht überschreitut;, bevor sie erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurde. In allen Fallen wurde da.s 6,0
6,0

5,3
2,7
5,3

5,3
2,7

1,5
3

53
3

Thermalteer

Kohlenteer

Kohlenteer

Thermalteer

Kohlenteerpech

Kohlenteer

Thermalteer

Kohlenleer

Kohlenteerpech

Thermalteer

Ki.hlenieer

entgast (damit der Gasgehalt des Kohle-I'eu mit d. :ii Petrolkoks vermischt und naJi . TeiLh,:iimaterial wahrend des Verschmel/'.:

K: wännungsschritts innerhalb der vorher angegebenen Zeitspannen s< > !an. tier vorher angeführten Temperaturbereiche liegende) Temperatur erwurmt, hervorgerufen wurde, je.loch nicht so lange und/oder auf so hohe Tenr.^eiauiren plastisch wurde.

u^f eine so hohe (ebenfalls inncrL

Je

daß das gewünscnte l· ι weichen und Versehene! !aß die entstehende Veiv'niieizung

Die Formvorrichtung 20 bzw. die Walzen der Br: ketticrmaschine können sich auf beliebiger Temperatur befinden und beispielsweise diesilbi. Temperatui wie die Teilchen, eine höhere 1 -Tnperatur, Raumtemperatur oder eine zwischen diesen Bereichen liegende 1 emperatur besitzen usw. Die Brikettierwalzen können wasser-, öi- oder auf andere Weise gekühlt sein. Vor dem Brikettieren müssen die erwärmten Feststoffe vor unerwünschter Oxidation durch Atmosphärenluft geschützt werden, da ües für die Festigkeit des Endprodukts nachteilig .viire. Hrsichtiicherweise besteht beim Vorhandensein \on Oberschußluft auch die Gefahr eines Entziindens und Verbrennens. Daher kann eine Inertgasatmosphäre \.>rgesehen sein.

Der beim Verpressen angewandte Druck ändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur des zu verformenden, erweichten Teilchenmatcrials, der jeweiligen Zusammensetzung, der angewandten Pressen-Art oder des betreffenden Formvorgangs usw. Bei einer Kolbenpresse liegt dieser Druck zwischen etwa 35,2 und etwa 1050 kg/cm², wobei bei höheren Temperaturen niedrigere Drücke angewandt werden und umgekehrt. Bei einsr Walzenpresse liegt der Druck (P) typischerweise zwischen etwa 281 und etwa 6330 kg/cm², wenn P — — (A = Gesamtfläche der unter Druck stehenden Taschen längs der BcrührungsHni'; zwischen den Walzen; F = auf die Wal- 6n zen der Presse ausgeübter Druck). Beispielsweise können Gemischtemperaturen von 149 bis 177° C und Drücke von 70,3 bis 141 kg/cm² in einer Kolbenpresse rn mangelhafter Festigkeit der rohen und/oder der gesinterten Formkörper führen, während Temperaturen von etwa 177 bis 232° C und Drücke von 35,2 kg/cm² Formkörper guter Festigkeit liefern können. Typischerweise sollte nur ein so hoher Druck angewandt werden, daß ein mi:- Formkörper mit einer Porosität \t>n mindes;·.-; 8°·., erhalten wird, während andererseits aiming; ein so hoher Druck angewandt werden sol!'«.·, α..-ein roher Formkörper mit einet Porosität von InVi stens 37",o erhalten wird. Mit anderen Worten. \mdie Porosität des gebildeten Formkörpers unter V oder über 37° 0 oder anderweitig nicht innerhal eines gewünschten, zufriedenstellenden Berek:!- liegt, kann der angewandte Druck entsprechend R-Ji ziert oder erhöht werden, bis die Porosität der erha! tenen rohen Formkörper den gewünschten Weit t: ■ reicht. Bevorzugt werden rohe Formkörper mi; einer Porosität von etwa 15 bis 30° ».

Für die Massenfertigung wird eine Walzenpresse bevorzugt. Bei Verwendung einer solchen Vorrich lung ist die »Verpreßzeit«, d.h. die Zeit, während welcher sich die zu verformenden, verschmolzenen. Teilchen tatsächlich unter Druck befinden bzw. während welcher tatsächlich Druck ausgeübt wird, für gewöhnlich kürzer als 2 Sek. und typischerweise kürzer als 1 Sek. Selbstverständlich können jedoch auch andere Fonnvorrichtungen als die vorher erwähnten angewandt werden.

Im Fall von Kolbenpressen werden üblicherweise Drücke von unter 176 kg/cm² angewandt, da höhere Drücke nur eine Energievergeudung bedeuten. Bei vielen erfindungsgemäß verarbeiteten kohlenstoffhaltigen Gemischen oder Zusammensetzungen, insbesondere solchen mit hohem Gasgehalt, erhalten die Briketts bzw. Formkörper bei Drücken von oberhalb etwa 246 kg/cm² in zunehmendem Maß fehlerhafte Stellen (Lunker), und zwar speziell nach dem Verkoken derselben. Bei Kolbenpressen werden daher im allgemeinen Drücke von über etwa 28,1 kg/cm² vermieden, sofern nicht wesentliche Mengen an »Inertstoffen« dem zu verarbeitenden Gemisch zu-

19 20

gesetzt worden sind oder das zu verarbeitende Ge- Bei genauer Beachtung der vorstehend heschri..'-

misch einen niedrigen Gasgehalt besitzt; in solchen b nen Verfahrens^diritte können die ve φ rc B te· η

Fällen kann die Anwendung höherer Drücke vorteil- Formkörper »schnell· . d. h. wesentlich schneller als

haft sein. Bei Walzenpressen werden höhere Drücke in der üblicherweise hei den Nebenprodukt-Koks-

angewandt. 5 ofenverfahren erforderlichen Zeitspanne von IS his

Die rohen Formkörper sollten eine Mindest-Poro- 24 Std.. verkokt werden, indem sie beispielweise sität von etwa 8% besitzen, damit sich geringstmög- ohne Verschlechterung der Produkt-Qualität innerliche Schwierigkeiten beim Verpressen und Verkoken halb einer Zeitspanne von maximal 8 Std. auf eine ergeben und das Verkoken schnell durchgeführt Temperatur von etwa 538 bis 1093° C erwärmt werwerden kann. Wenn die Porosität der Formkörper io den bzw. bis ein Gasgehalt des Produkts von 5° ο zu niedrig ist und ein schnelles Verkoken derartiger oder weniger erreicht ist. Verkokungszeitspannen Formkörper angestrebt wird, trachten die entweichen- von 3 bis 6 Std. sind typisch. Selbstverständlich köndcn flüchtigen Stoffe danach, den Formkörper aufzu- nen auch längere Zeitspannen als 8 Std. angewandt brechen, so daß Koks mit für metallurgische Verfah- werden, doch ist dies im allgemeinen nachteilig,
ren ungeeigneter Größe und Festigkeit erhalten wird. 15 Während der Behandlung in der Heiß-Vcko-

Die Porosität der hergestellten Formkörper wird kungsanlage 22 unterliegen die rohen Formkörper im selbstverständlich auch durch Änderung der Tem- allgemeinen keiner Wiedererweichung und keinem peratur. auf welche die verschmolzenen Teilchen er- Zusammenkleben, da sie »verschmolzen« und 7u wärmt werden, oder der für die Herstellung der getrennten Einzel-Formkörpern verpreßt worden Roh-Formkörper benutzten Zusammensetzung beein- ao sind, wodurch eine feste, zusammenhängende Binflußt. Wie erwähnt, sollte die Porosität der rohen dung innerhalb der rohen Formkörper hervorge-Formkörper bei höchstens 37⁰O liegen. Bei höherer bracht wurde. Aus diesem Grund ist die Bindung Porosität sind die Formkörper entweder zu wenig zwischen den Teilchen in den einzelnen Formkörfest oder nach dem Verkoken eine für den vorge- pern sehr gut und besitzen die hergestellten versehenen Verwendungszweck zu niedrige scheinbare »5 kokten Formkörper typischerweise überlegene Fe-Dichte. Die scheinbare Dichte der verkokten Form- stigkeit. Bei gewissen Zusammensetzungen und unter körper liegt allgemein bei etwa 1,0 bis 1,5 g/cm*. gewissen Umständen kann jedoch eine Tendenz für Die Dichte der rohen Formkörper sollte zwischen ein Zusammenhsftcn der Briketts während des Ver etwa 0,85 und 1,25 g/cm³ liegen, wobei selbstver- kokens bestehen. In diesem Fall können die Briständlich die weniger dichten Formkörper eine 30 ketts einer kurzen bzw. begrenzten Oberflächenhöhere und die dichteren Formkörper eine weniger Oxydation unterworfen werden, so daß sie sich verhohe Porosität besitzen. festigen und ein Wiedererweichung während des

Nach dem Verpressen der verschmolzenen bzw. Verkokens verhindert wird.

erweichten Teilchen werden die gebildeten rohen Die rohen Formkörper können in einer Vcr-

Formkorper vorzugsweise praktisch sofort und ohne 35 kokungsvorrichtung verkokt werden, in welcher cmc

wesentliche Abkühlung verkokt. Wenn die Tempera- praktisch inerte bzw. nichtoxydierendc Atmosphäre

tür der Formkörper zwischen dem Verpressen und aufrechterhalten werden kann. Zur Erzielung bestei

dem Verkoken 7u stark absinken kann, wird die Ergebnisse ist die Verkokungsvorrichtung 22 so au?

Wahrscheinlichkeit für die Bildung von Rissen und gelegt bzw. wird die Arbeitsweise dieser Vorrichtung

I.imkern in den Formkörpern größer als in dem 40 so geregelt, daß die rohen Formkörper unter ein-

!■"all. wenn die Formkörper sofort und ohne wesent- wandfreier Regulierung auf die gewünschte Ent!

liehe Abkühlung verkokt werden. Verkokungstemperatur erwärmt werden können

Bei der bevorzugten Arbeitsweise, bei der die Wenn die gewünschte Endtemperatur etwa SOO C

Teilchen vor dem Mischen mit einem erwärmten betragt und die rohen Formkörper eine Temperatui

Plastifizierungsmittel getrennt erwärr-it werden, dau- 45 von 204° C besitzen, wenn sie au; der Formvor

crt der Arbeitszyklus des Erwärmens der Teilchen auf richtung 20 austreten und in den Verkoker 22 ein

etwa 149 bis 260° C, Vermischen der Teilchen mit dei.i treten, erfolgt ihre Erwärmung von 204 auf 80<» ι

Plastifizieningsmifel, Verpressen der verschmolz. vorzugsweise mit sehr genau geregelter Aufhei/

nen Teilchen, während sie sich noch auf einer Tem- Geschwindigkeit von nicht mehr als 400 C Std

peratur von etwa 149 bis 260° C befinden, d. h. mit 5° bis ?u einer Temperatur von zwischen etwa 500 um

nur geringer . >r gar keiner Abkühlung vor dem 650 C und danach von nicht mehr als etw

Formvorgang, und Überführung der Formkörper in 500 C Std. bis /ur Fndtemperatur von 8Γ0 (

den Verkoker picht langer als etwa 10 Min. Während Niedrigere Aufheizgeschwindigkeitenwerden typivrhc'

dieser Phasen des Verfahrens werden keine nennens- weise angewandt, bis die roher. Formkörper in

werten »Stöße« im Arbeitszyklus zugelassen. Die 55 kritische Temperatur erreichen oder bis sie dawr

erwärmten kohlenstoffhaltigen Teilchen bzw. die haft »verfestigt« sind, typischerweise bei einer Tem

verformten, zu verarbeitenden Massen werden in sehr peratur von 600 bis 700 C. worauf eine ctw/i

gleichmäßiger Bewegung gehalten, wobei jeglicher höhere Aufheizgcschwindigkeit bis zur gewünschte

wesentliche Anstau vermieden wird. »Stöße« bzw. Endtemperatur angewandt werden kann. Das voi

»Anstauungen« können jedoch bei einem möglicher- 60 stehend beschriebene AufheKverfahren ist einer

weise vorangehenden Vorerwärmungsschritt, bei Heizverfahren vorzuziehen, bei welchem die heiße

welchem die Teilchen auf eine vorgegebene, ver- Formkörper einem schroffen bzw. weiten Tempera

gleichswefse niedrigere Temperatur von etwa 93° C tumnterechied, beispielsweise von 200 unmittelbar ai

gebracht wetden, oder behn nachfolgenden Verko- 800⁰C, ausgesetzt werden. Vz «lid anßa

kungsschritt auftreten, ohne daß dies eine wesent- 65 dem die Temperater der Formkörper innerhalb eiat

liehe oder nennenswerte Auswirkung auf die Qualiiät Vorgegebee Zekspsune pn&iisdb linear erora

des hergestellten Produkts oder auf die Störungsfrei- Dies bedeutet, daß die Erwärmung ziemlich φ&&

heit des Verfahrens hat mäßig mit einer Airfnefegesemvindigfasit von aid

mehr als 10^c C in jeder Minute während der Anfangs-Aufhcizzeit, welche pro Stunde nicht mehr als 400° C Erwärmung umfassen soll, und 'on nicht mehr als etwa 13⁰C pro Minute während einer Zeitspanne, während welcher die Formkörper um nicht mehr als jtwa 500ⁿ C/Std. erwärmt werden sollen, durchgeführt werden muß, anstatt die Formkörper beispielsweise 1 Stunde lang bei 500° C zu erwärmen, sie dann I weitere Stunde lang in eine Zone mit 600⁰C zu überführen usw.

Geregelte Temperaturgradienten, die niedriger lind als die vorstehend angegebenen und beispielsweise eine Temperaturerhöhung von 300° C/Std. bzw. JB°C/Min. nicht überschreiten und bei denen beispielsweise eine Erwärmungsgeschwindigkeit von 3° C/Min. angewandt wird, sind noch typischere Beispiele für die allgemein beim erfindungsgemäßen 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 zu verarbeitenden rohen Formkörper ab.

Drehherde, Wellenherde und Lauf roste mit im Verlauf der Formkörperbewegung durch den Verkoker allmählich höheren Temperaturzonen, in welchen eine praktisch inerte Atmosphäre aufrechterhalten werden kann, eignen sich in vorteilhafter Weise für die beschriebene Erwärmung.

Nach dem Erwärmen der Formkörper auf die gewünschte Temperatur werden sie üblicherweise in inerter Atmosphäre allmählich auf eine Temperatur von etwa 104⁰C oder darunter abgekühlt. Eine einheitliche Vorrichtung, die sowohl Erwännungs- als auch Kühlzonen aufweist, kann sowohl für das. Verkoken als auch tür das Abkühlen verwendet werden; wahlweise kann das Abkühlen aber auch in einer getrennten Vorrichtung erfolgen. Die abgekühlten fertigen Koks-Fornikörper können dann in einem Lagerbehälter gelagert, sofort versandt oder unmittelbar in einem Kupolofen, einem Hochofen od. dgl. verwendet werden.
Im allgemeinen sind Verkokungstemperaturen von

ίο mindestens etwa 538° C erforderlich, während höhere Temperaturen von beispielsweise etwa 800 bis 960° C für die Erzielung optimaler Ergebnisse bevorzugt werden. Temperaturen von über 960⁰C, beispielsweise bis zu etwa 1093⁰C, können ebenfalls angewandt

is werden, sind jedoch im allgemeinen für die Lieferung eines industriell zufriedenstellenden Produkts nicht erforderlich.

Der Gehalt an flüchtigen Stoffen bzw. der Gasgehalt der Petrolkoks- und Kohlesorten, die beim er-

ao findungsgemäßen Verfahren verwendet werden sollen, wird nach dem ASTM-Verfahren Nr. D 271-48, modifiziert für Torf und Lignit, bestimmt und schließt den Wassergehalt aus. Gemäß diesem Verfahren wird eine relativ kleine Menge Petrolkoks oder Kohle etwa

»5 5 bis 10 Minuten lang auf etwa 510⁰C erwärmt. Der Gewichtsunterschied der Probe vor und nach dem Erwärmen stellt den »Gasgehalt« des geprüften Materials dar. Wie erwähnt, besitzen die beim erfindungsgemaßen Verfahren verwendeten Fcifulkökssöfien vorzugsweise nicht nur einen vorgeschriebenen Gasgehalt bzw. Gehalt an flüchtigen Stoffen, sondern bilden auch ein hartes Koks-Agglomerat bzw. »Korn«, wenn sie nach dem genannten ASTM-Verfahren erhitzt werden, wobei jedoch an Stelle einer 1-g-Probe eine solche von 5 g verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Koks-Formkörpern aus einem Gemisch aus kohlenstofThaltigem Material und einer relativ geringen Menge an einem Plastifizierungsmittel, bei welchem das Gemisch vorerwärmt, anschließend unter Druck und bei erhöhter Temperatur brikettiert wird und schließlich die erhaltenen Briketts verkokt werden, dadurch gekennzeichnet, daß

1. zunächst ein Gemisch aus 15 bis 85 Teilen backender Kohle mit einem Gehalt von mindestens 15⁰Zo an flüchtigen Bestandteilen, 85 _X5 bis 15 Teilen nicht calciniertem Petrolkoks mit einem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, mit Ausnahme von Wasser, von 8 bis 20⁰Zo, der durch Verkoken .nes schwer zu verflüssigenden Kohlenwasserstoffes hergestellt wurde, und, bezogen auf das Gewicht der Kohle und des Petrolkokses, ! bis S, vorzugsweise 2 bis 6, Teilen eines Plastifizierungsmittels, welches bei ein^r Temperatur unterhalb 254° C praktisch weder verdampf- _a5 bar noch thermisch zersetzbar ist, hergestellt wird, wooei gilt, daß der durchschnittliche Gesamtgchalt der Kohle und des Petrolkokses an flüchtigen Bestandteilen 20⁰Zo nicht überschreitet, daß ,₀

2. anschließend das Plastifizierungsmittel zumindest teilweise mit der Kohie und dem Petrolkoks verschmolzen wird, indem das Gemisch nicht langer als 15 Minvten in einer praktisch inerten Atmosphäre ai.i eine Temperatur von mindestens 14^¹C und höchstens 260" C, d. h. auf eine Temperatur unterhalb der Sinterungstemperatur sowohl der Kohle als auch des Petrolkokses vor dem Vermischen mit dem Plastifizierungsmittel, erwäimt wird, dai'

3. danach das noch im plastischen Zustand und auf einer Temperatur zwischen 149 und 260 C befindliche Gemisch in einer praktisch inerten Atmosphäre bei einem Druck ^a oberhalb 35,2 kg/cm² zu Formkörpern nvt einei scheinbaren Dichte von mindestens 0,85 g/cm³ und einer Porosität von höchstens 37 ⁰Zn verpreßt wird, und daß

4. schließlich die erhaltenen Formkörper in einer praktisch inerten Atmosphäre bei gleichmäßiger Aufbei/gescnwindigkeil bei einer Temperatur von 538 bis 1093⁰C verkokt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daL) dem zu verpressenden Gemisch ein inertes Material in Mengen bis zu 25 Teilen pro 100 Teilen der aus Kohle, Rohkoks und iner- 6c tem Material bestehenden Mischung zugegeben und die Mcngv. an zugegebenem Plastifizierungsmittel jeweils auf die 100 (Gewichts-) Teile der Mischung Kohle, Rohkoks und inertes Material bezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß das Gemisch in Verfahrensstufe 2 vor dem Vermessen in V'.-rf;:hrenss!nfe ? höchstens 5 Min. auf einer Temperatur zwischen 160 bis 260 C gehalten wird.

4 Verfahren »ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle und/oder der Petrol kok· vor dem Vermischen mit dem Plastirizu rungsmittel in Verfuhrensstufe 1 in bekannte Weise erhitzt werden.

5 Verfallen nach Anspruch 4, dadurch gi kennzeichnet daß das Plastifizierungsmittel v.._s dem Vermischen mit der Kohle und dem Petro. koks in Verfahrensstufe I erhitzt wird.

6 Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle undZoder der Petm! koks unter Mitführen in einem Inertgasstrom c; hitzt und \.>t dem Vermischen mit dem Plastik /ierungsmittcl \on der Inertgasstrom abgeipjn··. werden b/w «ird.