DE10103549A1

DE10103549A1 - Verfahren zur Verbesserung (Aufbereitung) von geringwertigem kohlenstoffhaltigem Material

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Publication number: DE10103549A1
Application number: DE10103549A
Authority: DE
Original assignee: Pacific Edge Holdings Pty Ltd
Current assignee: Pacific Edge Holdings Pty Ltd
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2001-08-09
Anticipated expiration: 2021-01-27
Also published as: WO2001054819A1; DE10103549B4; US6846339B2; US20030037485A1; CA2398266A1; CA2398266C

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung oder Aufbereitung (upgrading)von Braunkohle, wie hier beschrieben, welches folgende Stufen umfasst: DOLLAR A Bereitstellung von zwei oder mehreren gegeneinander geneigten Flächen, die zwischen sich einen Spalt begrenzen, wobei mindestens eine der Flächen in einer Richtung zum Spalt hin rollbar ist; DOLLAR A Aufgabe der Braunkohle in den Spalt, wobei durch die Rollwirkung der mindestens einen rollbaren Fläche die Braunkohle einer Scherbeanspruchung unterzogen wird, wodurch die mikroporöse Struktur der Braunkohle zerrieben und das in den Mikroporen enthaltene Wasser freigesetzt wird; DOLLAR A Fortsetzen des scherenden Zerreibens, bis sich die Braunkohle zu einer plastischen Masse verformt hat. DOLLAR A Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Erzeugung von Koks, worin die mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren erzeugten Pellets als Ausgangsmaterial verwendet werden. DOLLAR A Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Metall aus einem metallhaltigen Material, welches folgende Stufen umfasst: DOLLAR A Bereitstellung von zwei oder mehreren gegeneinander geneigten Flächen, die zwischen sich einen Spalt begrenzen, wobei mindestens eine der Flächen in einer Richtung zum Spalt hin rollbar ist; DOLLAR A Aufgabe der Braunkohle, wie sie hier definiert ist, und des metallhaltigen Materials in den Spalt, wobei durch die Rollwirkung der mindestens einen rollbaren Fläche die Braunkohle einer Scherbelastung unterworfen wird, wodurch die ...

Description

Erfindungsgebiet

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Verfahren zur Verbesse rung (Aufbereitung; upgrading) von geringwertigem kohlen stoffhaltigem Material sowie ein Verfahren zur Gewinnung von Metallen aus Abfall-Metalloxid-Teilchen. Die Erfindung be trifft insbesondere ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Pellets aus geringwertigem kohlenstoffhaltigem Material, welche auch Abfall-Metalloxid-Teilchen enthalten können. Die Erfindung umfasst auch Verfahren zur Erzeugung von Koks (char) und/oder Metall-Koks-Verbundstoffen durch Hitzebehandlung der Pellets mit einer fakultativen Entfernung der Metalle aus den Metall-Koks-Verbundstoffen.

Hintergrund der Erfindung

Geringwertige kohlenstoffhaltige Materialien, wie Braunkohle, Torf und Lignit, sind Materialien, bei denen Wasser in eine mikroporöse kohlenstoffhaltige Struktur eingebettet ist. Der Wassergehalt ist gewöhnlich hoch - z. B. 60% oder höher. Dies bedeutet, dass diese Materialien einen geringen Heizwert ha ben. Weiterhin haben diese Materialien die unerwünschte mecha nische Eigenschaft, dass sie weich und spröde sind und eine geringe Dichte haben, was bedeutet, dass sie schwierig, un sauber und unbequem zu handhaben sind.

Bekannte Verfahren zur Aufbereitung von geringwertigen kohlen stoffhaltigen Materialien (die zur Erleichterung der Diskus sion nachstehend insgesamt als "Braunkohle" bezeichnet werden) umfassen das Brikettieren und das Trocknen in der Sonne.

Beim Brikettieren wird die rohe Braunkohle gewöhnlich erhitzt, um überschüssiges Wasser zu entfernen, worauf die gekühlte Braunkohle zu Briketts gepresst wird, wobei eine Extruder presse oder eine Walzen-Brikettiermaschine verwendet wird. Das Brikettieren ist jedoch ein aufwendiges Verfahren, da thermi sche Energie benötigt wird und die Extruderpresse oder Walzen- Brikettiermaschine einer mechanischen Abnutzung unterliegt.

Bei der Trocknung durch Sonnenwärme wird die Braunkohle unter Zusatz von Wasser über einen langen Zeitraum (z. B. bis zu 16 Stunden) vermahlen, worauf die gemahlene Suspension in flachen Teichen in der Sonne getrocknet wird. Dieses Verfahren ist langwierig, insbesondere die Trocknung in der Sonne, die bis zu einigen Monaten dauern kann, und energieintensiv.

Nach einem anderen Vorschlag wird Wasser aus der Braunkohle freigesetzt, indem die Kohle physikalisch aufgebrochen wird. Dieses Verfahren ist jedoch unbequem und zeitraubend und er fordert immer noch eine langwierige Trocknung des Endproduktes in Luft.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von Braunkohle bereitzustellen, nach welchem ein oder mehrere Nachteile des Standes der Technik überwunden oder zumindest reduziert werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Aufbereitung von Braunkohle, wie es vorstehend definiert ist; das Verfahren umfasst folgende Schritte:
Bereitstellung von zwei oder mehreren, gegeneinander geneigten Flächen, die zwischen sich einen Spalt begrenzen, wobei min destens eine der Flächen in einer Richtung gegenüber dem Spalt rollbar ist;
Aufgabe der Braunkohle in den Spalt, wobei durch die Rollwir kung der mindestens einen rollbaren Fläche die Braunkohle einer Scherbeanspruchung unterzogen wird, wodurch die mikro poröse Struktur der Braunkohle zerrieben und das in den Mikro poren enthaltene Wasser freigesetzt wird;
Fortsetzen des scherenden Zerreibens, bis sich die Braunkohle zu einer plastischen Masse verformt hat.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch aufbereitete Braunkoh le, die nach dem im vorhergehenden Absatz beschriebenen Ver fahren erhalten worden ist.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Erzeugung von Koks (char), wobei als Einsatzmaterial Pellets aus der aufbereiteten Braunkohle, die nach dem vorstehend angegebenen Verfahren hergestellt wurden, verwendet werden.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Koks, der nach dem Ver fahren des vorhergehenden Absatzes hergestellt wurde.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Gewinnung von Metall aus einem metallhaltigen Material, wobei das Ver fahren folgende Schritte umfasst:
Bereitstellung von zwei oder mehreren gegeneinander geneigten Flächen, die zwischen sich einen Spalt begrenzen, wobei min destens eine der Flächen in einer Richtung zum Spalt hin roll bar ist;
Aufgabe von Braunkohle, wie sie hier definiert ist, und des metallhaltigen Materials in den Spalt, wobei durch die Roll wirkung der mindestens einen rollbaren Fläche die Braunkohle einer Scherbelastung unterworfen wird, wodurch die mikroporöse Struktur der Braunkohle zerrieben und das in den Mikroporen enthaltene Wasser freigesetzt wird;
Fortsetzen des scherenden Zerreibens, bis die Braunkohle und das metallhaltige Material eine plastische Verbundmasse bil den;
Erhitzen der Verbundmasse, um die, Braunkohle zu pyrolysieren und genügend Reduktionsmittel zu bilden, um das metallhaltige Material zum Metall zu reduzieren, wobei ein reduziertes Ver bundmaterial erhalten wird, das das reduzierte Metall und eine kohlenstoffhaltige Phase enthält.

Die Erfindung betrifft ferner eine Verbundmaterial aus metall haltigem Material und aufbereiteter Braunkohle, das nach dem vorstehenden Verfahren hergestellt wurde. Ferner betrifft die Erfindung ein reduziertes Verbundmaterial, das nach dem vor stehenden Verfahren hergestellt wurde.

Detailbeschreibung der Erfindung

Die Braunkohle wird also nach einem Verfahren zerkleinert, bei dem ein scherendes Zerreiben und nicht nur ein einfaches Ver mahlen stattfindet. Gewöhnlich wird das Verfahren in einer Mühle durchgeführt. Vorzugsweise enthält die Mühle mindestens eine Walze. Vorzugsweise enthält die Mühle keinen Luftsepara tor, da eine solche Vorrichtung mit dem Verfahren gemäß der Erfindung nicht verträglich ist und das scherende Zerreiben und/oder die Extrusion der plastischen Masse beeinträchtigt.

Man nimmt an, dass die rollende Wirkung der mindestens einen geneigten Fläche gegen den Spalt vorteilhaft ist, da die Braunkohle aktiv in den Spalt geleitet und wirksameren Scher kräften ausgesetzt ist als es der Fall wäre, wenn beispiels weise eine Misch- oder Knetvorrichtung mit rotierenden Paddeln verwendet würde. In einer solchen Vorrichtung werden Scherbe lastungen in einem engen Spalt zwischen den Wänden des Mi schers und dem rotierenden Paddel erzeugt, die im allgemeinen nicht so wirksam sind wie die Scherbelastungen, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erzeugt werden.

Dem scherenden Zerreiben kann, falls erforderlich, eine Zer kleinerungsstufe vorausgehen, in der die Braunkohle gemahlen wird, beispielsweise in einer Hammermühle.

Die scherende Zerreiben wird vorzugsweise in einer Pelletier mühle mit sich drehender Walze durchgeführt. Eine solche Mühle enthält üblicherweise ein Gehäuse, vorzugsweise in Trommel- oder Zylinderform, in welchem mindestens eine rollbare gekrüm mte Fläche vorhanden ist, gewöhnlich die Fläche einer Walze, vorzugsweise einer zylindrisch geformten Walze. Die gekrümmte Innenfläche des Gehäuses und die gekrümmte Fläche (z. B. der Walze) sind relativ zueinander angeordnet, so dass sie zwei ' geneigte Flächen ergeben, zwischen denen sich ein Spalt befin det. Dafür ist es gewöhnlich notwendig, dass die Drehachse der Walze gegenüber der Drehachse des Gehäuses exzentrisch ist. Im Betrieb findet eine relative Drehbewegung zwischen den beiden Flächen statt. Dies kann dadurch bewirkt werden, dass das Ge häuse um seine Achse und/oder die Walze um ihre Achse gedreht wird. Das Gehäuse kann aber auch stationär sein, und die Walze dreht sich um die Achse des Gehäuses sowie um ihre eigene Ach se. Die Drehung der Walze um die Achse des Gehäuses kann mit Hilfe eines Armes erfolgen, der drehbar an der Achse des Ge häuses befestigt ist, und an dessen einem Ende die Walze eben falls drehbar befestigt ist. Die relative Drehbewegung der beiden Flächen ist so, dass die Braunkohle in den Spalt ge drückt wird, in dem sie einem scherenden Zerreiben ausgesetzt wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Arm für eine Drehbewegung an der Achse des Gehäuses ange bracht, und eine Walze ist an beiden Enden des Armes ange bracht. Bei einer solchen Anordnung hat die Mühle tatsächlich zwei Paare von gegeneinander geneigten Flächen, wobei jede Walze eine rollbare Fläche ergibt, die einen Spalt begrenzt, wobei die rollbare Fläche der Innenfläche des Gehäuses am nächsten liegt.

Man nimmt an, dass das scherende Zerreiben der Kohleteilchen ein Zerbrechen der Bindungen zwischen den Kohleteilchen be wirkt, wobei das in den Mikroporen der Kohlestruktur befind liche Wasser freigesetzt wird.

Vorzugsweise wird das zerriebene kohlenstoffhaltige Material anschließend extrudiert, wodurch das Material weiter geschert wird. Vorzugsweise erfolgt die Extrusion praktisch sofort nach oder gleichzeitig mit dem scherenden Zerreiben. Vorzugsweise erfolgen das scherende Zerreiben und die Extrusion in einem einzigen Arbeitsgang, gewöhnlich in einer einzigen Vorrich tung, was den Transport des Materials von einer Reibvorrich tung zu einem Extruder unnötig macht. Die Extrusion wird vor teilhaft so durchgeführt, dass das zerriebene Material durch . sich verjüngende Öffnungen gedrückt wird, deren Durchmesser sich vermindert, wenn das Material hindurchgedrückt wird. Durch die sich verjüngenden Öffnungen können hohe Drücke auf das Material während der Extrusion ausgeübt werden, wodurch eine weitere mechanische Freisetzung des Wassers aus den Mi kroporen der Braunkohle erfolgt und die Kohleteilchen gegen einander angedrückt werden, wodurch eine erneute Bindung zwi schen den Teilchen gefördert wird. Die Öffnungen haben gewöhn lich einen Durchmesser von etwa 8 bis 20 mm, vorzugsweise von etwa 8 bis 15 mm, insbesondere von etwa 10 bis 12 mm. Die Län ge der Öffnungen beträgt gewöhnlich etwa 10 bis 100 mm, vor zugsweise etwa 30 bis 90 mm, insbesondere etwa 30 bis 60 mm.

In einer anderen Art von Pelletiermühle mit rotierender Walze sind eine oder mehrere rollbare gekrümmte Flächen ganz in der Nähe einer im wesentlichen ebenen Fläche angeordnet, wobei je de rollbare gekrümmte Fläche zusammen mit der ebenen Fläche einen dazwischenliegenden Spalt ergibt. Die rollbare gekrümmte Fläche ist gewöhnlich die Oberfläche einer zylindrisch geform ten Walze. Vorzugsweise ist die Drehachse jeder Walze im We sentlichen parallel zu der ebenen Fläche. Gewöhnlich ist die oder jede zylindrische Walze drehbar dicht oberhalb der ebenen Fläche angebracht. Die oder jede drehbare Walze kann zusätz lich drehbar um eine senkrecht zur ebenen Fläche stehende Ach se angebracht sein. Die zerriebene Braunkohle wird dann extru diert, indem sie durch die Öffnungen eines Formwerkzeugs ge presst wird, wobei deren obere Fläche die ebene Fläche bildet. Zylinder von extrudierter Braunkohle treten auf der anderen Seite des Formwerkzeugs aus, wo sie in Pellets geschnitten werden.

Die Erfinder haben überraschenderweise gefunden, dass Pelle tiermühlen vom Typ der rotierenden Walzen, die üblicherweise bei der Herstellung von pelletiertem Tierfutter, Düngemitteln und pharmazeutischen Stoffen oder bei der Verdichtung von staubförmigen Materialien verwendet werden, für das Verfahren gemäß der Erfindung geeignet sind. Beispielsweise werden ge eignete Maschinen von der Firma Sprout Waldron & Company, Inc., in Muncy, Pennsylvania 17745, USA, vertrieben, bei spielsweise die Pelletiermühle unter der Handelsbezeichnung Sprout Waldron Junior Ace, sowie Maschinen, die von der Firma California Pellet Mill vertrieben werden. Weitere geeignete Maschinen enthalten auch Pelletierpressen mit ebenem Form werkzeug, z. B. die von der Firma Amandus Kahl GmbH & Co. ver triebenen Maschinen.

Bei Verwendung einer Pelletiermühle mit drehbarer Walze, wie der Sprout Waldron Pelletiermühlen, wird die Braunkohle in dem Spalt zwischen der Oberfläche jeder Walze und einer anderen Oberfläche der Mühle scherend zermahlen. Diese andere Oberflä che bildet auch einen Teil eines Extruder-Formwerkzeugs mit Löchern, durch die die zerriebene Braunkohle extrudiert wird. Deshalb wird gleichzeitig mit dem scherenden Zerreiben an jedem Spalt die zermahlene Braunkohle durch die Wirkung der Walze durch die Löcher des Formwerkzeugs gepresst. Die zerriebene Braunkohle wird auf diese Weise zu festen Zylindern verpresst, die mit Hilfe von Schneidemessern beim Austreten in Pellets geschnitten werden. Die kombinierte Wirkung des Scherens, Zer reibens und der Extrusion erfolgt innerhalb einer sehr kurzen Zeit (z. B. in Bruchteilen einer Sekunde), wodurch lange Zeiten vermieden werden können, die andererseits erforderlich wären, um zuerst eine extrudierbare Paste zu bilden und dann die Pas te in einen Extruder überzuführen, aus dem Pellets hergestellt werden.

In der Sprout Waldron-Pelletiermühle erfolgt das scherende Zerreiben am Spalt zwischen der Oberfläche jeder Walze und der Innenwand des drehbaren Gehäuses. Das Gehäuse ist ebenfalls ein Extruder-Formwerkzeug mit sich verjüngenden Löchern mit abnehmendem Durchmesser von der Innenwand zur Aussenwand. Die sich verjüngenden Löcher ermöglichen die Anwendung von sehr hohen Drücken auf das Material während der Extrusion. Ein drehbarer Arm ist drehbar um die Achse des Gehäuses ange bracht, und eine Walze ist drehbar an jedem Ende des Armes an gebracht. Der drehbare Arm wird gewöhnlich durch einen 50-PS- Motor angetrieben. Der Durchmesser der sich verjüngenden Lö cher im Formwerkzeug braucht nur 10 bis 12 mm zu betragen. Man erkennt also, dass eine äußerst wirksame Scherkraft auf die Braunkohle am Spalt ausgeübt wird und dass sie einem sehr ho hen Druck ausgesetzt wird, wenn sie durch die sich verjüngen den Öffnungen gepresst wird, wodurch die Kohleteilchen sehr nahe aneinander kommen. Deshalb ist der Wasserverlust aus der Mikrostruktur und die erneute Verbindung zwischen den Kohle teilchen sehr groß. Infolge der Extrudierung wird auch die Temperatur der austretenden Pellets wesentlich erhöht; diese kann bis zu 50°C betragen. Eine derartig hohe Temperatur för dert die Verdampfung von Oberflächenwasser aus den Pellets, das aus den Mikroporen ausgetreten ist. Dieses Merkmal des Verfahrens gemäß der Erfindung ist äußerst vorteilhaft, da es einen beträchtlichen Wasserverlust aus den Pellets auf einer sehr frühen Stufe des Trocknungsprozesses gewährleistet, wo durch die gesamte Trockenzeit wesentlich verkürzt werden kann.

In einigen Fällen können die von Warren & Baerg Manufacturing Inc. vertriebenen Pelletiermaschinen, z. B. das Modell 250 Cuber, verwendet werden. Da aber diese Maschine eine geringere Scherwirkung hat, kann es notwendig sein, sie in Kombination mit einer weiteren Zerreibvorrichtung und/oder einem Extruder zu verwenden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann vorteilhaft zur Her stellung eines Ausgangsmaterials verwendet werden, das in ei nem anschließenden Verfahren zur Herstellung von Koks (char) verwendet werden kann.

Andererseits ist das Verfahren besonders vorteilhaft bei der Hetstellung von Verbundmaterialien aus zerriebener Braunkohle mit einem metallhaltigen Material. Diese Verbundmaterialien können anschließend als Ausgangsmaterialien in einem Verfahren zur Wiedergewinnung des Metalls verwendet werden, wobei die Verbund-Pellets auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt werden, um eine Pyrolyse der Braunkohle und eine anschließende Reduktion des metallhaltigen Materials (gewöhnlich Metalloxid oder -sulfid) zum Metall zu erzielen. Die gescherte und zer mahlene Braunkohle, die in diesen Verbundmaterialien verwendet wird, zeigt ein verbessertes Reduktionsvermögen, verglichen mit einer Braunkohle, die nur durch einfaches Mahlen zerklei nert wurde. Als Ergebnis kann die Reduktion des metallhaltigen Materials vorteilhafterweise bei Temperaturen stattfinden, die wesentlich niedriger als die üblichen Reduktionstemperaturen sind.

Es können also bedeutende Vorteile durch das scherende Zerrei ben der Braunkohle erzielt werden, die nicht offenkundig sind. Wenn das scherende Zerreiben zur ersten Aufbereitung oder Ver besserung der Braunkohle als solcher durchgeführt wird, oder um ein Ausgangsmaterial für die Kokserzeugung zu erzielen, wird eine wirksamere Entfernung des Wassers erzielt, und die anschließende Pyrolyse der Braunkohle kann bei einer niedri geren als der üblichen Pyrolysetemperatur durchgeführt werden. Weiterhin zeigt die durch Scheren zerriebene Braunkohle in Verbundmaterialien aus Braunkohle und metallhaltigem Material ein wesentlich größeres Reduktionsvermögen, verglichen mit ei ner Braunkohle, die durch einfaches Mahlen zerkleinert wurde.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung ist in der nachstehenden Detailbeschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und den Beispielen erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer ersten Pelletiermühle, die für das Verfahren gemäß der Erfindung geeignet ist.

Fig. 2 zeigt eine Perspektivansicht einer zweiten Pelletier mühle, die für das Verfahren gemäß der Erfindung geeignet ist.

In den Fig. 1 und 2 sind zwei verschiedene Ausführungsfor men von Pelletiermühlen, die für das Verfahren gemäß der Er findung geeignet sind, schematisch dargestellt.

Ein Typ einer Pelletiermühle 10 vom Drehwalzentyp, die schema tisch in Fig. 1 dargestellt ist, enthält ein zylindrisches Ge häuse, in dem zwei rollbare gekrümmte Flächen 30 vorgesehen sind, wobei jede die Oberfläche einer zylindrisch geformten Walze 35 darstellt. Die gekrümmte Innenfläche 40 des Gehäuses 20 und die gekrümmte Fläche 30 jeder Walze sind relativ zuein ander so angeordnet, dass zwei konvergierende Flächen erhalten werden, zwischen denen sich ein Spalt 50 befindet. Dies setzt voraus, dass die Drehachse 60 der Walze 35 relativ zu der Drehachse 70 des Gehäuses 20 exzentrisch ist. Im Betrieb fin det eine relative Drehbewegung zwischen den beiden Flächen 30, 40 statt, wodurch eine Walzwirkung erzielt wird. Dies kann durch Drehen des Gehäuses 20 in Richtung des Pfeils um seine Achse und/oder durch Drehung jeder Walze 35 um ihre Achse 60, wie es ebenfalls durch die Richtung des Pfeils angedeutet ist, erfolgen. Das Gehäuse 20 kann aber auch stationär sein, und jede Walze 35 dreht sich sowohl um die Achse des Gehäuses 20 als auch um ihre eigene Achse 60. Die Drehung jeder Walze 35 um die Achse 70 des Gehäuses 20 erfolgt mit Hilfe eines Arms 80, der drehbar an der Achse 70 des Gehäuses 20 angebracht ist. Eine Walze 35 ist an diesem Ende des Arms 80 angebracht. Bei einer solchen Anordnung hat die Mühle tatsächlich zwei Paare von konvergierenden Flächen, wobei jede Walze 35 eine rollbare Oberfläche 30 ergibt, die einen Spalt aufweist, wobei die rollbare Oberfläche 30 der Innenfläche des Gehäuses 20 am nächsten liegt.

Das zermahlene kohlenstoffhaltige Material 90 wird dann extru diert, wodurch das Material weiter geschert wird. Das scheren de Zerreiben und die Extrusion erfolgen in einem einzigen Ver fahrensschritt, so dass es nicht nötig ist, das Material aus einer Zerreibvorrichtung in einen Extruder zu transportieren. Die Extrusion wird dadurch bewirkt, dass das zerriebene Mate rial 90 durch sich verjüngende Öffnungen 95 gedrückt wird, de ren Durchmesser sich vermindert, wenn das Material durchge drückt wird. Der Einfachheit halber sind in Fig. 1 nur einige Öffnungen gezeigt, obwohl sich die Öffnungen 95 in Wirklich keit praktisch vollständig um das gesamte Gehäuse 20 erstrec ken, so dass das Gehäuse 20 als Formwerkzeug 100 funktioniert. Die sich verjüngenden Öffnungen 95 bewirken die Ausübung von sehr hohen Drücken auf das Material während der Extrusion, wo durch eine weitere mechanische Freisetzung von Wasser aus den Mikroporen der Braunkohle erzielt und die Kohleteilchen nahe aneinander gebracht werden, wodurch eine erneute Bindung zwi schen den Teilchen gefördert wird. Das extrudierte Material bildet die Zylinder 105, die zu Pellets geschnitten werden können.

Bei einem anderen Typ einer Pelletiermühle 110 mit drehender Walze, die schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, sind eine oder mehrere rollbare gekrümmte Flächen 130 dicht angrenzend an einer im wesentlichen ebenen Fläche 140 angeordnet, wobei jede rollbare gekrümmte Fläche 130 zusammen mit der ebenen Fläche 140 zwischen sich einen Spalt bildet. Die rollbare gekrümmte Fläche 130 ist die Fläche einer zylindrisch geform ten Walze 135. Die Drehachse X, Y jeder Walze 135 ist im we sentlichen parallel zu der ebenen Fläche 140. Jede zylindri sche Walze 135 ist drehbar unmittelbar oberhalb der ebenen Fläche 140 angeordnet. Jede drehbare Walze 135 ist weiterhin drehbar um eine Achse A senkrecht zu der ebenen Fläche 140 angeordnet. Die zerriebene Braunkohle 190 wird extrudiert, in dem sie durch die Öffnungen 195 in einem Formwerkzeug 200 ge drückt wird, dessen obere Fläche die ebene Fläche 140 dar stellt. Zylinder von extrudierter Braunkohle 205 treten auf der anderen Seite des Formwerkzeugs 200 aus, wo sie in Pellets geschnitten werden können.

Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erzeugten Pellets können vorteilhafterweise als Ausgangsmaterial für die an schließende Herstellung von Koks verwendet werden. Die Pellets werden üblicherweise in einen Brennofen (kiln) oder einer Re torte, vorzugsweise in einem Drehrohrofen, eingeführt. Gewöhn lich stellt der Drehrohrofen einen geneigten zylindrischen Ofen dar, der sich langsam um seine Achse dreht. Die Pellets werden am oberen Ende eingeführt, und sie bewegen sich unter dem Einfluss der Schwerkraft langsam zum unteren Ende und mit Hilfe von Spiralblechen innerhalb des Ofens. Während die an fängliche Inbetriebnahme des Ofens mit Hilfe einer äußeren Brennstoffquelle (z. B. Erdgas, Öl oder gepulverte Kohle) er folgt, ermöglichen die von den Pellets während des Verfahrens abgegebenen brennbaren Gase eine weitere Prozessführung mit eigenem Brennstoff.

Die braunkohlehaltigen Pellets enthalten gewöhnlich insgesamt ' etwa 12% Wasser, sowie Kohlenstoff, flüchtige Substanzen und Mineralien, die in der ursprünglichen Braunkohle vorkommen. Während der Erhitzung der Pellets wird zunächst freies Wasser entwickelt, anschließend gebundenes Wasser, sobald die Tempe ratur etwa 250°C erreicht hat. Mit zunehmender Temperatur wer den flüchtige Substanzen, hauptsächlich Kohlenwasserstoffe, wie Methan, zwischen 400 und 700°C freigesetzt. Diese flüch tigen Substanzen zersetzen sich weitgehend zu Kohlenmonoxid, Wasserstoff und etwas Kohlendioxid. Das Produkt des Ver kokungsprozesses ist der ursprüngliche Kohlenstoff sowie die von den Mineralien stammende Asche.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die nach dem erfindungsgemäßen scherenden Zerreiben und Extrudie ren erhaltenen Pellets dicht und fest sind, so dass sie an schließend als Ausgangsmaterial in einem Drehrohrofen verwen det werden können, ohne dass sie nennenswert brechen. Dies ist gegenüber den Briketts nach dem Stand der Technik ein be trächtlicher Vorteil, da diese bei der Verarbeitung in einem Drehrohrofen die Neigung haben, zu brechen.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können me tallhaltige Materialien während des scherenden Zerreibens mit der Braunkohle kombiniert und den anschließend erzeugten Pel lets einverleibt werden. Die Herstellung dieser Verbund-Pel lets kann erwünscht sein, um schwierig zu handhabende feine Metalloxid-Stäube, die beispielsweise als Abfall in elektri schen Lichtbogenöfen gebildet werden, in eine bequemere und leicht zu handhabende Form zu bringen. Diese Pelhets können auch als Ausgangsmaterialien in einem anschließenden Verfahren zur Reduktion und Gewinnung der Metalle verwendet werden.

Diese Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nach stehend mit besonderer Betonung auf ihre Anwendung zur Gewin nung von Metallen aus Stäuben, die beim Schmelzen von Eisen und Stahl gebildet werden, insbesondere beim Schmelzen von Stahlschrott in elektrischen Lichtbogenöfen, beschreibend das Verfahren ist aber nicht auf diese Anwendung beschränkt und kann allgemein zur Gewinnung von Metallen aus verschiedenen Materialien, insbesondere teilchenförmigen Materialien, ange wendet werden. Andere metallhaltige Materialien können kupfer haltige Materialien, wie Kupfersulfide und/oder Kupferoxide, enthalten.

Die beim Schmelzen von Eisen und Stahl, insbesondere beim Schmelzen von Stahlschrott in elektrischen Lichtbogenöfen, er zeugten Stäube enthalten üblicherweise einen hohen Anteil an Zink (etwa 20 bis 30%), zusätzlich mit einer Menge von Eisen und viel kleineren Mengen an Blei und verschiedenen anderen Begleitelementen. Die sichere Beseitigung dieser Materialien bereitet große Schwierigkeiten, da bei ihrer Entsorgung in De ponien die löslichen Elemente, wie Zink, Cadmium und Kupfer, leicht in das Grundwasser ausgelaugt werden können. Werden sie auf eine Halde gebracht, so werden diese Materialien vom Wind verweht, und die hierbei erzeugten beträchtlichen Mengen ma chen einen solchen Weg unpraktikabel. Bei einigen gängigen Verfahren wird der Staub zu getrennten Staubbehandlungsanlagen (fuming plants) gebracht, was aber kostspielig ist und außer dem nur ein Teil des darin enthaltenen Zinks und kein Eisen wiedergewonnen wird.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht die Wiederge winnung von sehr hohen Anteilen aller maßgeblichen Elemente auf wirtschaftliche Weise, ohne dass gefährliche Rückstände hinterbleiben. Weiterhin können die Behandlungsanlagen klein und nicht kapitalintensiv sein, und sie können zweckmäßig in der Nähe der vorstehend erwähnten elektrischen Lichtbogenan lagen stehen.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren werden erfindungsgemäß ge ringwertige kohlenstoffhaltige Materialien, wie Braunkohle, Torf, weiche Lignite mit verhältnismäßig hohem Wassergehalt oder aus Anlagen stammende Materialien entweder einzeln oder in Kombination in gründlicher Mischung mit dem Staub in Form von Verbund-Pellets oder Agglomeraten verwendet.

Wie vorstehend beschrieben, setzt Braunkohle das in ihrer Mi krostruktur enthaltene Wasser frei, wenn sie durch Scheren zerrieben wird, um eine feuchte, glatte, plastische Masse zu bilden, worauf die Kohleteilchen sich schnell wieder mitein ander verbinden, wobei ein beträchtlicher Wasserverlust ent steht und ein relativ hartes, dichtes Produkt mit einem gerin gen Wassergehalt gebildet wird. Der Staub aus dem elektrischen Lichtbogenofen, der der Kohle vor dem scherenden Zerreiben zu gesetzt wird, wird in das harte Endprodukt in sehr enger Ver bindung mit den Kohleteilchen eingebaut.

Die so hergestellten Verbund-Pellets können als Ausgangsmate rial in einem anschließenden Heißbrikettierverfahren verwendet werden, um reduzierte Kohlenstoff/Eisen-Briketts zu bilden, und/oder in einem Verfahren zur Wiedergewinnung von Metallen aus dem Staub von elektrischen Lichtbogenöfen verwendet wer den.

Wenn die harten, trockenen Pellets beispielsweise in einer halb geschlossenen Retorte oder in einem Ofen, vorzugsweise einem Drehrohrofen, erhitzt werden, wobei die durch die Kohle erzeugte reduzierende Atmosphäre erhalten bleibt, kann die pyrolysierende Braunkohle eine äußerst starke Reduktionswir kung bei ziemlich niedrigen Temperaturen (500 bis 700°C) aus üben. Die feinteiligen Metalloxide in jedem Ofenstaub, die in den Verbundmaterialien enthalten sind, werden auf diese Weise vollständig reduziert und können schnell und vollständig in den metallischen Zustand überführt werden. Dies trifft nicht nur für Zink, Blei, Kupfer und Cadmium zu, sondern auch für Eisen, das einen Hauptbestandteil des Staubes darstellt.

Obwohl keine Beschränkung auf einen bestimmten Reduktionsme chanismus beabsichtigt ist, so nimmt man an, dass bei Anwesen heit von Eisenoxiden im Verbund-Pellet bei einer Erhöhung der Ofentemperatur auf mehr als 500°C eine Reduktion des Hämatits (Fe₂O₃) zu Magnetit (Fe₃O₄) erfolgt, worauf letzterer zu Wüstit (FeO) reduziert wird. Anschließend wird der Wüstit ab 900°C zu metallischem Eisen reduziert. Während der Pyrolyse der Braunkohle werden vorzugsweise ausreichend flüchtige Stof fe produziert, um den Bedarf an einem chemischen Reduktions mittel zu decken und zumindest einen großen Teil des Brenn stoffs für das Verfahren bereitzustellen. Die reduzierten Pel lets erhalten also direkt reduziertes Eisen (Direct Reduced Iron, DRI), was eine allgemeine Bezeichnung für das Produkt des Verfahrens ist, bei dem oxidische Eisenerze oder Konzen trate im festen Zustand durch Reduktionsmittel, wie Wasser stoff, Kohlenmonoxid und Kohle, zu metallischem Eisen redu ziert werden.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Reduktions temperatur des Eisenoxids in den Verbund-Pellets etwa 500 bis 700°C beträgt, und somit niedriger ist als die gewöhnlich er forderliche Reduktionstemperatur, nämlich etwa 1200°C.

Die reduzierten Pellets können durch Heiß- oder Kaltbrikettie rung, gegebenenfalls nach dem Zerdrücken, weiter verarbeitet werden. Wenn die DRI enthaltenden reduzierten Pellets heiß brikettiert werden, erhält man heißbrikettiertes Eisen (Hot Briquetted Iron, HBI). Dieses Produkt hat gewöhnlich die Form von dichten, harten Pellets, die gründlich miteinander ver mischtes metallisches Eisen und Kohlenstoff enthalten. Bei dem Heißformverfahren wird das Material verdichtet, z. B. durch Verminderung der Porosität, und es werden Luft und/oder Feuch tigkeit ausgeschlossen, wodurch die Oxidation des Eisens und des Kohlenstoffs in den Briketts vermindert wird. Das HBI kann gelagert und anschließend als Einsatzmaterial in Öfen zur Er zeugung von Eisen und/oder Stahl verwendet werden.

Ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die reduzierten Pellets alternativ kalt brikettiert werden können. Bei diesem Verfahren lässt man die reduzierten Pellets in einer inerten Atmosphäre auf etwa Raumtemperatur abkühlen, bevor man sie zu Briketts formt. Die Abkühlung in Gegenwart einer inerten Atmosphäre vermindert die Oxidation des Eisens und des Kohlenstoffs in den Pellets, bevor sie zu Briketts ge formt werden. Die Pellets können vor der Brikettierung zer drückt und mit einem Bindemittel oder einem anderen Zusatz vermischt werden. Wie beim Heißbrikettieren wird auch beim Kaltbrikettieren das Material durch Verminderung der Porosität verdichtet, und es werden Luft und Feuchtigkeit ausgeschlos sen, um die Oxidation des Eisens und des Kohlenstoffs zu mini mieren.

Anschließend an oder anstelle des Heiß- oder Kaltbrikettie rens, kann das Verfahren weiterhin die Abtrennung der redu zierten Metalle aus dem restlichen Koks und der Gangart umfas sen. Wenn die Pellets reduzierte Metalle enthalten, die aus den Stäuben von elektrischen Lichtbogenöfen stammen, kann die se Trennung eine von zwei Alternativen darstellen.

Bei der ersten Alternative werden metallisches Zink, Blei und Cadmium nach ihrer Wiedergewinnung verflüchtigt, und die Dämp fe werden mit Hilfe eines inerten Trägergases, z. B. Stickstoff oder Argon, in einen geeigneten Kondensator geleitet. Dies wird dadurch erreicht, dass die Temperatur stetig auf etwa 1000°C erhöht wird, bis die flüchtigen Metalle vollständig entfernt sind. Die hinterbleibenden Verbundmaterialien enthal ten dann nur noch reduziertes Eisen, Kohlenstoff und Gangart, und können in den Ofen zurückgeführt werden. Man muss darauf achten, dass bei dem Verfahren keine oxidierenden Gase während der Verflüchtigung vorhanden sind.

Die zweite bevorzugte Alternative besteht darin, dass Zinkoxid und geschmolzenes Eisen direkt aus den heißen reduzierten Ver bundmaterialien erzeugt werden. Zu diesem Zweck können die re duzierten Verbundpellets bei etwa 700°C in ein geeignetes Ge fäß entleert werden, in welchem vom Boden aus geblasen und Sauerstoff mit einer geeigneten Geschwindigkeit eingeführt wird. Die Verbrennung des heißen Kokses bewirkt einen schnel len Temperaturanstieg, wobei Zink, Blei und Cadmium verflüch tigt und dann in der Atmosphäre oberhalb der Beschickung oxi diert werden. Die oxidierten Metalle können leicht in einem "Sackhaus-System" (bag house system) gesammelt werden. Der Hauptteil des restlichen Eisens im brennenden Verbundmaterial schmilzt schnell, wodurch eine wirksame Wiedergewinnung des im ursprünglichen Ofenstaub enthaltenen (Eisens) erzielt wird.

Eine Betrachtung der Flüchtigkeiten der betreffenden Unedel metalle erleichtert das Verständnis des dem Verfahren gemäß der Erfindung zugrunde liegenden Grundgedankens. Die Siede punkte von Zink, Cadmium und Blei sind in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Metall
Siedepunkt°C
Zink	900
Cadmium	765
Blei	1740

Auf der ersten Stufe der Pyrolyse/Reduktion der Verbundmateri alien sollte die Temperatur auf etwa 700 bis 725°C beschränkt werden, um eine Verflüchtigung des Zinks und des Cadmiums zu vermeiden. Dieser Temperaturbereich reicht aus, um eine voll ständige Reduktion der Metalloxide und eine Entfernung der meisten organischen flüchtigen Substanzen (hauptsächlich Phe nole) aus der erhitzten Kohle zu erreichen. Es sei darauf hin gewiesen, dass, obwohl das Blei verhältnismäßig wenig flüchtig ist, ein Teil dieses Metalls während des Erhitzens auf 1000°C in einem Trägergasstrom, vermutlich in Form von Mikrotröpf chen, mitgerissen wird.

BEISPIELE

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird unter Berücksichtigung der nachstehenden, nicht einschränkenden Beispiele erläutert.

Beispiel 1 Bildung von aufbereiteten Braunkohlepellets

Loy Yang-Braunkohle, die, aus dem Bergwerk kommend, 60 Gew.-% Wasser enthält, das sich nach der Lagerung in Säcken auf 55 Gew.-% vermindert, wurde einem scherenden Zerreiben und einer Extrusion in einer Sprout-Waldron Junior Ace-Pelletiermühle unterzogen. Die feuchten Pellets hatten nach ihrer Bildung einen Durchmesser von 12 mm. Die Pellets wurden in einer offe nen Halle (shed) mit freier Luftbewegung auf natürlichem Weg trocknen gelassen.

Die maximale Tagestemperatur während des Versuchs betrug 26 bis 28°C. Der Wassergehalt der Pellets wurde als Funktion der Zeit gemessen und ist in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2

Zeit
Wasser %
Vor dem Pelletieren	55
15-20 Minuten nach dem Pelletieren	38
1 Stunde nach dem Pelletieren	36,5
4 Stunden nach dem Pelletieren	23,0
20 Stunden nach dem Pelletieren (nächster Tag)	17,5

Diese Ergebnisse zeigen den sehr schnellen Wasserverlust und die damit einhergehende Verdichtung und Härtung, die bei An wendung des Verfahrens gemäß der Erfindung erzielbar sind. Nach 20 Stunden waren die Pellets für weitere Anwendungen geeignet.

Beispiele 2 und 3 Wiedergewinnung von Metallen aus Verbundpellets aus Braunkohle und Staub aus elektrischen Lichtbogenöfen

In jedem Fall wurde Braunkohle aus Morwell, Victoria, zusammen mit dem Staub aus elektrischen Lichtbogenöfen von Smorgon Steel, Laverton, Victoria, verwendet. Der Staub hatte die in Tabelle 3 angegebene Zusammensetzung.

Tabelle 3

Element
Gew.-%
Zink	27,45
Eisen	21,08
Calcium	3,49
Blei	2,36
Mangan	1,16

zusammen mit den Begleitelementen


ppm
Kupfer	1730
Cadmium	375
Nickel	206
Kobalt	5

Beispiel 2

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Verbund pellets mit einem Kohle/Staub-Verhältnis von 1 : 2 wurden als Ausgangsmaterialien für einen Retortenofen verwendet. Die Re torte wurde 50 Minuten auf etwa 700°C erhitzt, worauf die Tem peratur progressiv zuerst auf 940°C und schließlich auf 1050°C über einen Zeitraum von 30 Minuten erhöht wurde. Während der letzten Erhitzungsstufen wurde ein Strom aus vorerhitztem, sauerstofffreiem Stickstoff verwendet, um die flüchtigen Me talle aus der Retorte in einen einfachen Röhrenkondensator auszutragen, der mit Hilfe einer Wasserfalle von der Atmosphä re isoliert war. Die Wirksamkeit des Verfahrens nach diesem Beispiel wurde durch Analyse von vier getrennten Proben der restlichen abgekühlten Koksverbundstoffe in der Retorte be stimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben.

Tabelle 4

Probe
% Zink verflüchtigt
1	97,52
2	97,27
3	97,67
4	97,51

Das kondensierte Metall hatte die in Tabelle 5 angegebene Zu sammensetzung.

Tabelle 5

Element
Gew.-%
Zink	99,3
Blei	0,50
Eisen	0,12
Magnesium	0,0003
Mangan	0,002
Kupfer	0,0001
Cadmium	0,0025
Nickel	0,024
Kobalt	0,001

Beispiel 3

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Verbund pellets mit einem Kohle/Staub-Verhältnis von 1 : 1 wurden als Ausgangsmaterialien für einen Retortenofen verwendet. Die Re torte wurde 60 Minuten auf etwa 700°C erhitzt, worauf die Tem peratur über weitere 80 Minuten auf 1170°C erhöht wurde, wobei in der zweiten Erhitzungsstufe ein Stickstoffstrom durch die Retorte geleitet wurde, um das verflüchtigte Metall in den Kondensator überzuführen. Die Wirksamkeit wurde durch Messung des wiedergewonnenen Materials (Zink) im Kühler und des rest lichen Zinks im abgekühlten Koks bestimmt. In vier getrennten Bestimmungen wurde ein Verflüchtigungsgrad von 100% festge stellt.

Die Zusammensetzung des kondensierten Metalls ist in Tabelle 6 angegeben.

Tabelle 6

Element
Gew.-%
Zink	97,3
Blei	1,32
Eisen	0,32
Mangan	0,058
Kupfer	0,006
Cadmium	0,175
Nickel	0,0026
Kobalt	0,001

Die Analyse des kondensierten Metalls ergab, dass mehr Blei ausgetragen wurde als man aufgrund der höheren Endtemperatur erwarten konnte.

Die vorhergehenden Beispiele zeigen, dass das Verfahren gemäß der Erfindung eine praktisch vollständige Trennung und Wieder gewinnung des Zinks aus Ofenstäuben ermöglicht.

Beispiele 4 und 5 Herstellung von Kaltbriketts Beispiel 4

Beispiel 4 erläutert die Herstellung von Briketts durch Kom paktierung von kaltem Schwammeisen (cold sponge iron, DRI), das durch Reduktion der erfindungsgemäß hergestellten und auf Raumtemperatur abgekühlten Pellets hergestellt worden war. 45 g kaltes Schwammeisen wurde mit 1,0 g eines Bindemittels und 1,0 ml Wasser vermischt und mit einer Belastung von 48 Tonnen (264 MPa) verdichtet. Das erhaltene Kaltebrikett brauchte nur in geringem Umfang in Luft getrocknet werden, be vor es als Einsatzmaterial für die weitere Verarbeitung bei Raumtemperatur verwendet wurde.

Beispiel 5

Beispiel 5 erläutert ein Verfahren zur Herstellung von kalt brikettiertem Schwammeisen, das durch die Reduktion von Ei senoxiden in den erfindungsgemäß hergestellten Verbund-Pellets erhalten wurde.

45 g kaltes Schwammeisen und Verunreinigungsphasen wurden zu einem gleichmäßigen Gemisch vermahlen und mit 1 g eines Binde mittels (Stearinsäure) vermischt. Das erhaltene Gemisch wurde mit einer Belastung von 30 Tonnen (165 MPa) verdichtet. Die erhaltenen Briketts brauchten vor ihrer Verwendung als Aus gangsmaterial für die Herstellung von Eisen nicht weiter be handelt zu werden.

Selbstverständlich können verschiedene Änderungen, Modifika tionen und/oder Zusätze in die Ausbildung und die Anotdnungen der vorstehend beschriebenen Stufen eingeführt werden, ohne dass von dem Gedanken oder dem Schutzbereich der Erfindung ab gewichen wird.

Claims

1. Verfahren zur Verbesserung oder Aufbereitung (upgrading) von Braunkohle, wie vorstehend beschrieben, welches folgende Stufen umfasst:
Bereitstellung von zwei oder mehreren gegeneinander geneigten Flächen, die zwischen sich einen Spalt begrenzen, wobei min destens eine der Flächen in einer Richtung zum Spalt hin roll bar ist;
Aufgabe der Braunkohle in den Spalt, wobei durch die Rollwir kung der mindestens einen rollbaren Fläche die Braunkohle ei ner Scherbeanspruchung unterzogen wird, wodurch die mikropo röse Struktur der Braunkohle zerrieben und das in den Mikro poren enthaltene Wasser freigesetzt wird;
Fortsetzen des scherenden Zerreibens, bis sich die Braunkohle zu einer plastischen Masse verformt hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, welches in einer Mühle durch geführt wird, die mindestens eine Walze enthält, vorzugsweise in einer Pelletiermühle mit rotierender Walze.

3. Verfahren nach Anspruch 2, worin die Mühle keinen Luftse parator (air seperator) enthält.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin auf einer weiteren Stufe die zermahlene Braunkohle entweder im Wesentlichen sofort nach oder gleichzeitig mit dem scherenden Zerreiben extrudiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin das scherende Zerreiben und die Extrusion in einem einzigen Verfahrensschritt, vor zugsweise in einer einzigen Vorrichtung, durchgeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, worin das Extrudieren dadurch bewirkt wird, in dass die zermahlene Braunkohle durch die Rollwirkung der rollbaren Fläche durch Öffnungen gedrückt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, worin die Öffnungen einen sich vermindernden Durchmesser haben, wenn die zerriebene Braunkohle durchgedrückt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, worin die Öffnungen ei nen Durchmesser von etwa 8 bis 20 mm und eine Länge von etwa 15 bis 100 mm haben.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, worin die Öffnungen in mindestens einer der konvergierenden Flächen vorgesehen sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, worin die ex trudierte, zerriebene Braunkohle zu Pellets geschnitten wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, worin die Pellets als Ein satzmaterial in einem Verfahren zur Erzeugung von Koks ver wendet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, worin das Verfahren zur Er zeugung von Koks in einem Drehrohrofen durchgeführt wird.

13. . Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, worin bei dem Ver fahren zur Herstellung von Koks eine Pyrolyse der Braunkohle in den Pellets zwischen 400 und 700°C stattfindet.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin ein metallhaltiges Material, z. B. ein Staub, der beim Schmelzen von Eisen und Stahl erzeugt wird, mit der Braunkohle vor oder während des scherenden Zerreibens vermischt wird, um eine plastische Verbundmasse zu bilden.

15. Verfahren zur Wiedergewinnung von Metall aus einem metallhaltigen Material, welche folgende Stufen umfasst:
Bereitstellung von zwei oder mehreren gegeneinander geneigten Flächen, die zwischen sich einen Spalt begrenzen, wobei min destens eine der Flächen in einer Richtung zum Spalt hin roll bar ist;
Aufgabe der Braunkohle, wie sie hier definiert ist, und des metallhaltigen Materials in den Spalt, wobei durch die Roll wirkung der mindestens einen rollbaren Fläche die Braunkohle einer Scherbelastung unterworfen wird, wodurch die mikroporöse Struktur der Braunkohle zerrieben und das in den Mikroporen enthaltene Wasser freigesetzt wird;
Fortsetzen des scherenden Zerreibens, bis sich die Braunkohle zu einer plastischen Masse verformt hat.
Erhitzen der Verbundmasse, um die Braunkohle zu pyrolysieren und genügend Reduktionsmittel zu bilden, um das metallhaltige Material zum Metall zu reduzieren, wobei ein reduziertes Ver bundmaterial erhalten wird, das das reduzierte Metall und eine kohlenstoffhaltige Phase enthält.

16. Verfahren nach Anspruch 15, worin das metallhaltige Mate rial ein Metalloxid oder -sulfid, z. B. ein Oxid oder Sulfid des Eisens, Zinks, Bleis, Kupfers oder Cadmiums darstellt.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, worin das metallhal tige Material ein Oxid oder Sulfid des Eisens oder Kupfers darstellt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, worin das metallhaltige Material einen beim Schmelzen von Eisen und Stahl entstehender Staub, vorzugsweise einen beim Schmelzen von Schrott in einem elektrischen Lichtbogenofen entstehenden, Staub darstellt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, worin in einer weiteren Stufe vor dem Erhitzen die plastische Verbund masse entweder im wesentlichen unmittelbar nach oder gleich zeitig mit dem scherenden Zerreiben extrudiert wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, worin das scherende Zerreiben und die Extrusion in einem einzigen Vorgang erfolgen, vorzugs weise in einer einzigen Vorrichtung, besonders bevorzugt in einer Pelletiermühle mit rotierender Walze.

21. Verfahren nach Anspruch 20, worin die Mühle keinen Luft separator enthält.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, worin die Extrusion durchgeführt wird, indem die zerriebene Braunkohle unter der Walzwirkung der rollbaren Oberfläche durch Öffnungen gedrückt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, worin die Öffnungen einen sich vermindernden Durchmesser haben, wenn die zerriebene Braunkohle durchgedrückt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, worin die Öffnungen einen Durchmesser von etwa 8 bis 20 mm und eine Länge von etwa 15 bis 100 mm haben.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, worin die Öffnungen in mindestens einer der konvergierenden Flächen vor gesehen sind.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, worin die extrudierte Verbundmasse vor dem Erhitzen zu Pellets geschnit ten wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 26, worin die Erhitzung in einer halb geschlossenen Retorte oder in einem Ofen, vorzugsweise in einem Drehrohrofen, durchgeführt wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüch 15 bis 27, worin die Pyrolyse der Braunkohle während der Erhitzung bei einer Tempe ratur zwischen 500 und 700°C erfolgt.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 28, worin der Staub Eisenoxid und das bei der Reduktion des Eisenoxids auf der Stufe des Erhitzens gebildete Metall direkt reduziertes Eisen (Direct Reduced Iron, DRI) darstellt.

30. Verfahren nach Anspruch 29, worin das DRI heiß oder kalt brikettiert, vorzugsweise kalt brikettiert wird.

31. Verfahren nach Anspruch 30, worin das DRI vor dem Kalt brikettieren in einer inerten Atmosphäre auf etwa Raumtempe ratur abgekühlt wird.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 31, worin das reduzierte Metall im reduzierten Verbundmaterial von der redu zierten kohlenstoffhaltigen Phase abgetrennt wird.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 31, worin das reduzierte Verbundmaterial in Gegenwart von Sauerstoff erhitzt wird, um die reduzierte kohlenstoffhaltige Phase zu verbrennen und die Temperatur des reduzierten Verbundmaterials so weit zu erhöhen, dass das Eisen im Verbundmaterial schmilzt.

34. Aufbereitete Braunkohle, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10.

35. Koks, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der An sprüche 11 bis 13.

36. Verbundmaterial aus metallhaltigem Material und aufberei teter Braunkohle, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 14.

37. Reduziertes Verbundmaterial, hergestellt nach dem Verfah ren nach einem der Ansprüche 15 bis 31.

38. Metall, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der An sprüche 32 und 33.

39. Verfahren zur Aufbereitung von Braunkohle, im Wesentli chen wie hier beschrieben, unter Berücksichtigung der beige fügten Zeichnungen.

40. Verfahren zum Aufbereiten von Braunkohle, im Wesentlichen wie hier beschrieben, unter Bezugnahme auf Beispiel 1.

41. Verfahren zur Wiedergewinnung von Metall aus einem me tallhaltigen Material, im Wesentlichen wie hier beschrieben, unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen.

42. Verfahren zur Wiedergewinnung von Metall aus einem me tallhaltigen Material, im Wesentlichen wie hier beschrieben unter Bezugnahme auf eines der Beispiele 2 bis 5.