DD221193A1 - Verfahren zur herstellung von stueckkoks aus braunkohlenschlaemmen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stueckkoks hoher Festigkeit und guenstiger Verwertungseigenschaften, insbesondere fuer die metallurgische und chemische Industrie, aus der Feststoffsubstanz von Braunkohlenschlaemmen, wodurch diese zugleich einer wirtschaftlichen Verwertung zugefuehrt werden. Erfindungsgemaess wird durch die Vermischung der Feststoffsubstanz von Braunkohlenschlaemmen mit Trockenbraunkohlen ein Vorprodukt erzeugt, aus dem durch Trocknung, Hochdruckbrikettierung und schonender Entgasung ein hochwertiger Stueckkoks entsteht.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden aus der Feststoffsubstanz von Braunkohlenschlämmen, die in den Kohleveredlungsbetrieben als Abprodukte anfallen bzw. die durch Feinstzerkleinerung erzeugt werden, Pyrolysebriketts mit einem sehr hohen Stückkoksbildungsvermögen hergestellt. Die aus den Pyrolysebriketts erzeugten Kokse zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit und günstige Verwertungseigenschaften aus. Die Kokse können in der Metallurgie, in der chemischen Industrie und für Heizungszwecke eingesetzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind verschiedene Technologien bekannt, nach denen aus Weichbraunkohlen nach dem einstufigen Verkokungsverfahren in Öfen mit Spülgasbeheizung und/oder in indirekt beheizten Vertikalkammeröfen bei Temperaturen von etwa 750 bis 1000⁰C stückiger Koks erzeugt wird. Bei dem Spülgasschwelverfahren werden die durch Zerkleinerung, Trocknung und Verpressung hergestellten Normalkorn- oder Feinstkornbriketts bis zu Temperaturen von etwa 750 °C entgast. Dabei wird ein Koks erzeugt, der zum größten Teil während der Entgasung zu Feinkoks zerfällt. Unter besonders günstigen rohstofflichen Bedingungen und bei der Herstellung von Feinstkornbriketts entsteht bei diesem Verfahren ein Stückkoks mit geringer Festigkeit, der für den Einsatz in der metallurgischen Industrie nicht geeignet ist.

Bei dem Verkokungsverfahren nach Rammler und Bilkenroth wird die durch Vprzerkleinerung, Trocknung und Nachzerkleinerung erzeugte Trockenbraunkohle mit einer Körnung von 1/0 mm und einem Feuchtegehalt von etwa 11 % mit hohem Preßdruck zu Feinstkornbriketts verpreßt, aus denen durch Verkokung bis zu Temperaturen von etwa 900 bis 1000°C ein Stückkoks entsteht, dem in bezug auf Stückigkeit und Festigkeit Grenzen gesetzt sind. Durch das Fehlen eines naturgegebenen Backvermögens entsteht aus dem bindemittellos hergestellten Feinstkornbriketts nur ein Koks in Form eines Schrumpfverbandes. Wegen seiner begrenzten Festigkeit kann der BHT-Koks nur in Niederschachtöfen eingesetzt werden. Außerdem sind Verfahren bekannt, bei denen die aufgezeigten Mängel in der Koksqualität verringert wurden. Eine relativ geringfügige Erhöhung der Koksqualität wird erreicht, wenn die Trockenbraunkohle mit einer Körnung von etwa 1/0mm und einem Feuchtegehalt von etwa 11 % in einer Dampfatmosphäre verpreßt wird, wie dies z. B. in der DD-PS 91 465 beschrieben Wird.

In einem anderen Fall wurde eine Erhöhung der Koksfestigkeit durch den Zusatz von Verkokungshilfsmitteln zur Trockenbraunkohle vor der Hochdruckbrikettierung erreicht, DD-PS 120 217. Der Zuwachs an Koksfestigkeit ist aber zu gering, um den höheren Qualitätsansprüchen z.B. der Metallurgie gerecht zu werden. Bei dem Verfahren nach DD-PS 143 790 sowie DD-PS C 102/228 975 wird eine beträchtliche Erhöhung der Festigkeit von Braunkohlenkoksen über die Herstellung von Spezialbriketts erreicht, die durch Hochdruckbrikettierung von vorgranuliertem Braunkohlenstaub erzeugt werden. Der zusätzliche Aufwand für die Feinstzerkleinerung der Kohlen auf eine Körnung von Ad S 0,2/0mm und für die Vorgranulierung des Staubes zu einer Sekundärkörnung von Ad « 4/Omm ist allerdings hoch.

Außerdem ist nach DD-PS 134958 ein Verfahren bekannt, bei dem durch Naßaufschlußmahlung der Braunkohle mit und ohne Zusatz von Kohlesubstanzmodifikatoren Stückkoks erzeugt werden kann, der in bezug auf Stückigkeit und Festigkeit besonders hohen Ansprüchen gerecht wird. Der Aufwand für die Durchführung dieses Verfahrens ist aber außergewöhnlich hoch. Der hohe technologische Aufwand für dieses Verfahren wird in erster Linie durch die Prozeßstufen Naßaufschlußmahlung, mechanische Entwässerung des Kohlenschlammes, Vortrocknung des Filterkuchens auf w » 40%, Nachzerkleinerung der vorgetrockneten Kohleschülpen, Resttrocknung der Kohle auf w « 8 bis 10% und Hockdruckbrikettierung der Trockenkohle mit ρ ä 140MPa bestimmt.

Es ist des weiteren bekannt, daß in allen Brikettfabriken und Braunkohlenveredlungskombinaten große Mengen braunkohlenhaltiger Abwässer als Abprodukt anfallen. Die Feststoffsubstanz dieser Abwasser wird — sofern keine Verspülung in Tagebaurestlöchern erfolgt — durch Sedimentation abgeschieden und danach bis auf einen Feuchtegehalt von etwa 50 bis 65% mechanisch entwässert. Die mechanisch entwässerte Feststoffsubstanz ist eine stark oberflächenfeuchte, pastöse Masse,

die vor allem während des Transportes, bei der Bunkerung und bei der direkten Verwertung Betriebsstörungen durch Anbackungen und/oder Verstopfungen verursacht.

Wegen des relativ hohen Aufwandes für die Rückgewinnung der Feststoffsubstanzen und für ihre Verwertung wird in vielen Betrieben nur ein Teil des Feststoffes durch Sedimentation in Kläranlagen aus den braunkohlenhaltigen Abwässern abgeschieden. Der größte Teil der Feststoffsubstanz der Abwässer wird verspült. Die aus braunkohlenhaltigen Abwässern abgeschiedene Feststoffsubstanz zeichnet sich wegen ihrer hohen Oberflächenfeuchtigkeit durch ungünstige Verarbeitungseigenschaften aus. Sie wird deshalb zum größten Teil im Gemisch mit Rohbraunkohle in Dampferzeugern verbrannt. Dabei wird die pastöse Feststoffsubstanz in geringen Anteilen zur Rohbraunkohle zugemischt, damit störende Anbackungen und Verstopfungen weitgehend vermieden werden.

Bei dieser energetischen Nutzung der Feststoffsubstanzen wird ein relativ niedriges Nutzen/Aufwand-Verhältnis erzielt. Außerdem ist allgemein bekannt, daß die mechanisch entwässerten Feststoffsubstanzen der braunkohlenhaltigen Abwässer nach einer thermischen Trocknung auf einen Feuchtegehalt von ca. 20% zu Hausbrandbriketts verpreßt werden können. Die Briketts zeichnen sich durch günstige Verbrennungseigenschaften aus. Das Stückkoksbildungsvermögen dieser Briketts ist jedoch unzureichend. Wegen des gegebenen spezifischen Wärmepreises für Braunkohlenbriketts, die für die Verbrennung erzeugt werden, ist auch für diese Verwertungsvariante der Feststoffsubstanzen ein relativ niedriges Nutzen/Aufwand-Verhältnis charakteristisch. Außerdem ist bekannt, daß für die alleinige Trocknung der pastösen Feststoffsubstanz auf einen niedrigen Feuchtegehalt von S 20% Strom- bzw. Mahltrocknungsanlagen benötigt werden. Der apparative und personelle Aufwand für den Aufbau und den Betrieb dieser Trocknungsanlagen ist groß. Außerdem erfordern diese Anlagen einen hohen spezifischen Wärmebedarf für die Abtrocknung der Gutfeuchte. Des weiteren entsteht bei den genannten Trocknungsapparaten ein staubförmiges Brikettiergut, das nicht allein bzw. ohne gesonderte Vorbehandlung auf den bekannten Brikettpressen zu qualitätsgerechten Briketts verpreßt werden kann.

Die Trocknung des Feststoffrückstandes mit den in den Brikettfabriken dominierenden Röhrentrocknern ist nur in geringen Anteilen im Gemisch mit der Rohfeinkohle bzw. unter Zusatz von vorgetrockneter Kohle möglich. Dabei entsteht durch die unterschiedlichen Feuchtegehalte der Mischungskomponenten ein Trockengut mit größeren Feuchtegehaltsspannungen. Die daraus erzeugten Briketts eignen sich deshalb nur für die Verbrennung. Wegen ihrer unzureichenden Pyrolysestandfestigkeit läßt sich aus diesen Briketts kein Stückkoks erzeugen.

In der Vergangenheit wurde der Feststoffrückstand in einigen Brikettfabriken zur partiellen Auffeuchtung des übertrockneten Brüdennutzstaubes verwendet.

Diese Verfahrensvariante ist nur in Brikettfabriken nutzbar, in denen die Kohle für die Herstellung von Hausbrandbriketts auf w ~ 20% getrocknet wird, weil nur unter diesen Bedingungen der Feuchtegehalt des Brüdennutzstaubes wesentlich unter dem des Durchschnittsfeuchtegehaltes der gesamten Trockenkohle liegt. Wegen des hohen apparativen Aufwandes und der lediglich geringfügigen Verbesserung der Brikettqualität wird dieses Verfahren nicht mehr genutzt.

Ziel der Erfindung .

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Stückkoks hoher Festigkeit und günstiger Verwertungseigenschaften, insbesondere für die metallurgische und chemische Industrie, aus der Feststoffsubstanz von Braunkohlenschlämmen, wodurch diese zugleich einer wirtschaftlichen Verwertung zugeführt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von hochwertigen Stückkoksen zu entwickeln, das die vorn näher beschriebenen Nachteile der bisher bekannten Verfahren gleicher Aufgabenstellung beseitigt sowie die fehlende oder ungenügende Verwertung der Feststoffsubstanzen der Abwässer von Brikettfabriken und Braunkohlenveredlungskombinaten überwindet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die aus den Braunkohlenschlämmen abgeschiedene und mechanisch entwässerte, pastöse Feststoffsubstanz mit einem Feuchtegehalt von etwa 50 bis 65% zunächst in ein Vorprodukt mit einem Feuchtegehalt von ca.40 bis 45% und einer Sekundärkörnung von vorzugsweise 1/Omm umgewandelt wird. Das Vorprodukt wird durch eine besonders intensive Vermischung des oberflächenfeuchten Feststoffrückstandes mit getrockneter Braunkohle hoher Feinheit erzeugt.

Durch diese Intensiwermischung entsteht aus beiden Vermischungsprodukten ein Vorprodukt, das sich im Unterschied zu heterogenen Stoffgemischen durch eine homogene Struktur einer neu entstandenen Braunkohlensubstanz auszeichnet. Diese für den Erfolg des Verfahrens wichtige innige Vereinigung beider Substanzen wird nur erreicht, wenn die oberflächenfeuchte Feststoffsubstanz und die Trockenbraunkohle mit einem Feuchtegehalt von etwa w «· β bis 30% in einem Masseverhältnis von vorzugsweise 5:3 bis 5:5 sehr intensiv vermischt werden. Durch die Vermischung der pastösen Feststoffsubstanz mit der Trockenbraunkohle wird neben der innigen stofflichen Vereinigung beider Substanzen gleichzeitig erreicht, daß eine neue, oberflächentrockene Kohlesubstanz entsteht. Die erforderliche stoffliche Homogenität des Vermischungsproduktes wird nur erreicht, wenn die pastöse Feststoffsubstanz mit Trockenbraunkohle hoher Feinheit vermischt wird. Für die Vermischung mit dem Feststoffrückstand sind z.B. Brüdennutzstaub mit einer Körnung Ad = 0,2/0mm und einem Feuchtegehalt w » 6 bis 10% oder fein zerkleinerte Trockenbraunkohle mit einem Feuchtegehalt von w = 20 bis 25% und einer Körnung von Ad = 0,5/0 mm geeignet. Außerdem wird die stoffliche Vereinheitlichung beider Mischungskomponenten nur dann erreicht, wenn die Produkte zunächst in einem Zwangsmischer gemischt und anschließend in einer Mühle weiter homogenisiert werden. Durch Trocknung des Vorproduktes auf einen Feuchtegehalt von w S 11 % und vorzugsweise w « 8% entsteht ein Brikettiergut, aus dem durch Hochdruckbrikettierung Spezialbriketts entstehen, die sich durch ein besonders hohes Stückkoksbildungsvermögen auszeichnen. Das auf w = 8% getrocknete Brikettiergut ist mit einer Körnung von Ad ~ 1/0mm, einer Verpressungstemperatur von etwa 60 bis 8O⁰C und einem Preßdruck von etwa 140MPa vorzugsweise in einer Dampfatmosphäre zu vorpressen. Die Verpressung der Kohle erfolgt mit bekannten Formkanalstempel- oder Formmuldenwalzenpresse^ Für die Verkokung der Spezialbriketts können Verkokungsöfen bekannter Bauart eingesetzt werden.

Fester Stuckkoks entsteht aus den Spezialbriketts nur dann, wenn die Briketts mit geringer Aufheizgeschwindigkeit von etwa 1 bis 5 K min'¹ entgast werden. Die entstehenden Kokse zeichnen sich durch hohe Festigkeit und günstige Gebrauchseigenschaften aus.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

Die Feststoffsubstanz, die aus Braunkohlenschlämmen mit einem Feuchtegehalt von w - 62% abgeschieden wurde, und Trockenbraunkohle mit einem Feuchtegehalt von w - 22%, die mit einer Feinprallmühle auf eine Körnung von Ad = 0,3/0 mm zerkleinert wurde, werden im Masseverhältnis von 5:3 in einem Zwangsmischer mit einer Mischdauer von ca. 10 Minuten intensiv gemischt und nachfolgend mit einer Mühle homogenisiert. Das entstandene Vorprodukt wird in bekannten Kontaktbzw. Konvektionstrocknern einstufig von w = 47 % auf w = 8% getrocknet und nachfolgend durch Hochdruckbrikettierung zu Spezialbriketts mit einem höhen Stückkoksbildungsvermögen verpreßt.

Das Brikettiergut wird mit einem Wassergehalt von w = 8%,einerVerpressungstemperaturvon9_p = SO⁰C und einem Preßdruck von ρ = 140 MPa auf einer Formkanalstempelpresse in einer Dampfatmosphäre mit einem Kohle/Dampf-Masseverhältnis von etwa 100:1 verpreßt. Durch Verkokung der Spezialbriketts nach dem schonenden Aufheizregime von Vollmaier mit 0,83 K min"¹ bis 32O⁰C und 2,8K · min"¹ bis 1000⁰C entsteht ein sehr fester Braunkohlenhochtemperaturkoks mit einer Druckfestigkeit von 42,3 MPa und einer Abriebfestigkeit von R 30 = 92,1%.

Beispiet 2

Die aus Braunkohlenschlämmen abgeschiedene Feststoffsubstanz mit einem Feuchtegehalt von w - 62% wird mit Brüdennutzstaub mit einer Körnung von Δα = 0,2/0mm mit einem Feuchtegehalt von w = 9% im Masseverhältnis von 5:3 in einem Zwangsmischer 10 Minuten intensiv gemischt und nachfolgend in einer Mühle homogenisiert. Das entstandene Vorprodukt wird in bekannten Konvektions- bzw. Kontakttrocknern einstufig von w = 42% auf w = 9% getrocknet und nachfolgend durch Hochdruckbrikettierung zu Spezialbriketts mit einem hohen Stückkoksbildungsvermögen verpreßt. Das Brikettiergut wird mit dem Wassergehalt von W = 9% einer Verpressungstemperatur von θ_ρ = 75⁰C und einem Preßdruck von ρ - 140 MPa auf einer Formkanalstempelpresse in einer Dampfatmosphäre mit einem Kohle/Dampf-Masseverhältnis von etwa 100:1 verpreßt. Durch Verkokung der Spezialbriketts nach einem schonenden Aufheizregime mit 2 K · min"¹ bis TOOO⁰C entsteht ein sehr fester Braunkohlenhochtemperaturkoks mit einer Druckfestigkeit von 39,8MPa und einer Abriebfestigkeit von R 30 = 89,9%. .' ; ^:

Beispiel 3

Die aus Abwässern von Kohleveredlungsbetrieben abgeschiedene Feststoffsubstanz mit einem Feuchtegehalt von w = 58%, die neben der Braunkohlensubstanz noch etwa 20% Feinkoks enthält, wird mit Brüdennutzstaub mit einer Körnung von Ad = 0,2/0mm und einem Feuchtegehalt von w = 8% im Masseverhältnis von 1:1 in einem Zwangsmischer 10 Minuten intensiv gemischt und nachfolgend in einer sieblosen Hammermühle homogenisiert. Das entstandene Vorprodukt wird in bekannten Konvektions- bzw. Kontakttrocknern einstufig von w = 41 % auf w - 8% getrocknet und nachfolgend durch Hochdruckbrikettierung auf Formkanalstempelpressen bzw. vorzugsweise auf Formmuldenwalzenpressen zu Spezialbriketts mit einem hohen Stückkoksbildungsvermögen verpreßt. Die Verpressüng des auf w = 8% getrockneten Brikettiergutes erfolgt mit einer Temperatur von 3_P = 75⁰C und einem Preßdruck von ρ = 140MPa. Bei der Verkokung der Spezialbriketts nach dem langsamen Aufheizregime von Vollmaier bis T QOO⁰C entsteht ein Stückkoks mit einer Abriebfestigkeit von R 30 - 88,1 % und D,10 = 9,1%. -> > .:.:. ; ' ' ; : ' ^Λ ' ' : · ' .-. · . · ,

Claims (7)

1. Erfindungsansprüche:

   1. Verfahren zur Herstellung von hochwertigen Stückkoksen aus der Feststoffsubstanz von Braunkohlenschlämmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffsubstanz mit einem Feuchtegehalt von w * 50 bis 65% und Trockenbraunkohle mit einem Feuchtegehalt von w » 6 bis 30% sowie einer Körnung von Ad S 0,5/0 mm mit einem Masseverhältnis von vorzugsweise 5:3 bis 5:5 durch intensive Mischung in Zwangsmischern und nachfolgender Homogenisierung in Mühlen in ein Vorprodukt mit einer Sekundärkörnung von etwa 1/0mm umgewandelt werden, aus dem durch Trocknung auf w = 6 bis 12% und Hochdruckbrikettierung mit einer Verpressungstemperatur von 60 bis 80°C sowie einem Preßdruck von ρ * 120 bis 140 MPa vorzugsweise in einer Dampfatmosphäre Spezialbriketts erzeugt werden und diese bei schonender Aufheizung in an sich bekannten Verkokungsöfen zu einem in bezug auf Festigkeit und Stückigkeit hochwertigen Koks entgast werden.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung des Vorproduktes den Feststoffsubstanzen vorzugsweise Brüdennutzstaub mit w = 9% und Ad = 0,2/0 mm und/oder Trockenbraunkohle mit w = 20% und Ad S 0,5/0 mm zugemischt werden.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung von großstückigen Preßlingen vorzugsweise Formkanalstempelpressen und für die Herstellung von kleinstückigen Preßlingen vorzugsweise Formmuldenwalzenpressen zum Einsatz kommen.
4. 4. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brikettiergut in einer Dampfatmosphäre mit einem Kohle/ Wasserdampf-Masseverhältnis von vorzugsweise 100:1 verpreßt werden.
5. 5. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkokung in bekannten Entgasungseinrichtungen mit indirekter Kammerbeheizung und/oder Spülgasbeheizung mit einer durchschnittlichen Aufheizgeschwindigkeit bis zur Entgasungstemperatur von vorzugsweise 1 bis 5K min"¹ durchgeführt wird.
6. 6. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffsubstanz von Braunkohlenschlämmen auch Anteile von Feinkoks und Brikettabrieb enthalten können.
7. 7. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischdauer bei der Vermischung des Feststoffrückstandes mit der Trockenbraunkohle in den Zwangsmischern vorzugsweise 10min beträgt.