DE102004043687A1

DE102004043687A1 - Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle für Hochofenkoks

Info

Publication number: DE102004043687A1
Application number: DE102004043687A
Authority: DE
Inventors: Kenji Futtsu Kato; Yukihiro Futtsu Kubota; Takashi Futtsu Arima; Masaki Tokai Sasaki; Makoto Tokai Matsuura; Hiroki Tokai Nakai
Original assignee: Japan Iron and Steel Federation
Current assignee: Japan Iron and Steel Federation
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2024-09-10
Also published as: DE102004043687B4; US20070187222A1; KR20050027045A; CN1613971A; JP2005082790A; JP4274880B2; KR100633830B1; US7645362B2; CN100455639C

Abstract

Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle zur Herstellung von Hochofenkoks durch: (a) schnelles Erwärmen der Kohlecharge in einem Fließbett auf einen Temperaturbereich zwischen nicht weniger als 300 DEG C und nicht mehr als die Temperatur, bei der die Kohlecharge anfängt, weich zu werden, mit einer Geschwindigkeit von 30 bis 10·3· DEG C/min, (b) Klassifizieren der schnell erwärmten Kohlecharge in feinteilige und grobteilige Kohle, und dann (c-1) Brikettieren der feinteiligen Kohle oder (c-2) getrenntes schnelles Erwärmen der feinteiligen und grobteiligen Kohle in einem pneumatischen Vorerwärmer auf einen Temperaturbereich zwischen nicht weniger als 300 DEG C und nicht mehr als die Temperatur, bei der Kohlecharge anfängt, weich zu werden, mit einer Geschwindigkeit von 10·3· bis 10·5· DEG C/min, und (d) Formen der feinteiligen Kohle.

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätsvorbehandlung und zur Verbesserung der Qualität von Kokskohle (Kohle zur Herstellung von Koks) durch Erwärmen bei der Herstellung von Koks zur Verwendung im Hochofen.

Um eine gute Durchlässigkeit im Hochofen aufrecht zu erhalten, wird für den Hochofenprozess Koks benötigt, der eine vorgegebene Festigkeit aufweisen muss. Deshalb sind üblicherweise hochwertige Kohlen (wie stark verkokende Kohlen) als Kohlecharge verwendet worden.

Da die Ressourcen für hochwertige Kohle ausgeschöpft sind, ist es notwendig, große Mengen an Kohlen minderer Qualität (nicht oder wenig verkokende Kohlen) als Hauptquelle für Kohlen zur Hüttenkoks-Herstellung und zur Versorgung mit Hochofenkoks zu verwenden.

Da die Koksfestigkeit stark von den Backeigenschaften der Kohle und der Kohlen minderer Qualität abhängt und diese für die Verwendung als Hüttenkoks ungeeignet sind, sind viele Vorbehandlungsverfahren vorgeschlagen worden, um die Backeigenschaften von Kohle minderer Qualität zu steigern.

Da insbesondere schnelles Erwärmen zum Verbessern der Eigenschaften (Backeigenschaften) von nicht oder wenig verkokenden Kohlen wirksam ist, sind mehrere Koksherstellungsverfahren vorgeschlagen worden (wie die ungeprüften Japanischen Offenlegungsschriften (Kokai) Nr. 07-109465, Nr. 07-118661, Nr. 07-118662, Nr. 07-126626, Nr. 07-126653, Nr. 07-126657, Nr. 08-127779, Nr. 08-209150, Nr. 08-259956 und Nr. 09-118883), die ein derartiges schnelles Erwärmen einschließen.

Zum Beispiel offenbart die ungeprüfte Japanische Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 08-209150 ein Verfahren zur Herstellung von Hochofenkoks durch Carbonisieren eines Kohlegemischs, das stark verkokende Kohle zu 40 bis 90 Gew.-% umfasst, und der Rest nicht oder wenig verkokende Kohle umfasst, wobei die nicht oder wenig verkokende Kohle in Feinkohle mit einer Größe von nicht mehr als 0,3 mm und in Stückkohle mit einer Größe von über 0,3 mm nach dem Vorerwärmen auf eine Temperatur zwischen 250 und 350 °C klassifiziert wird, wobei die Feinkohle auf einen Temperaturbereich zwischen der Temperatur, bei der die nicht oder wenig verkokenden Kohlen angefangen, weich zu werden, und der maximalen Flusstemperatur davon, mit einer Geschwindigkeit von 1 × 10³ bis 1 × 10⁵ °C/min schnell erwärmt wird, die erwärmte Feinkohle dann, während sie in diesem Temperaturbereich gehalten wird, unter einem Druck von 5 bis 1000 kg/cm² heiß brikettiert wird, und die heißbrikettierte Feinkohle zusammen mit der auf eine Temperatur zwischen 250 und 350 °C vorerwärmten stark verkokenden Kohle und der nicht oder wenig verkokenden Stückkohle in einen Koksofen eingebracht wird.

Dieses Verfahren, das durch den Anmelder und mit auf die thermischen Eigenschaften von nicht oder wenig verkokenden Kohlen gerichteter Konzentration vorgeschlagen wurde, umfasst im Wesentlichen die Schritte Größenklassifizieren nach dem Vorerwärmen, schnelles Erwärmen der klassifizierten feinteiligen Kohle, Heißbrikettieren nach dem schnellen Erwärmen und Mischen und Carbonisieren mit stark verkokender Kohle und der klassifizierten grobteiligen Kohle, bietet eine bisher nicht dagewesene Verbesserung in der Festigkeit des aus Kohlen minderer Qualität hergestellten Kokses, erweitert den Bereich der Wahl der Hüttenkohle und stellt eine höhere Produktivitätssteigerung bereit.

Der Anmelder schlug in der ungeprüften Japanischen Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 09-118883 auch ein Verfahren zur Herstellung von Hochofenkoks vor, umfassend die Schritte Vorerwärmen der eingesetzten Kohle auf eine Temperatur zwischen 250 und 350 °C, Klassifizieren der vorerwärmten Kohle in Stück- und Feinkohlen durch einen Zentrifugalabscheider, Einstellen der Backfähigkeitszahl der klassifizierten Feinkohle durch Zugabe von nicht oder wenig verkokenden Kohlen auf unter 80%, schnelles Erwärmen des Kohlengemischs auf eine Temperatur zwischen 350 und 480 °C mit einer Geschwindigkeit von 100 bis 1000 °C/sec, Agglomerieren der erwärmten Kohle, Mischen der agglomerierten Kohle mit der klassifizierten Stückkohle und Carbonisieren des Kohlengemischs in einem Koksofen.

Die üblichen, vorgeschlagenen oder offenbarten Verfahren den Hüttenkoks durch schnelles Erwärmen umzuformen, basieren im Grunde auf der Klassifizierung der Kohlen in nicht oder wenig verkokende Kohlen und stark verkokende Kohlen, der Klassifizierung der nicht oder wenig verkokenden Kohlen in Feinkohlen und Stückkohlen und dem getrennten schnellen Erwärmen jeder dieser so klassifizierten Kohlen. Obwohl dies dementsprechend die Eigenschaften (Backeigenschaften) der Kohlen wirksam verbessert, ist die Betriebseffizienz nicht sehr hoch, da die Verfahren vor dem Einbringen in den Koksofen viele Schritte einschließen.

Mit der Absicht eine stärkere Nutzung von nicht oder wenig verkokenden Kohlen zu bieten und den Auswahlbereich von Hüttenkohle zu erweitern, schlug der Anmelder in der ungeprüften Japanischen Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 08-259956 ein Verfahren zur Herstellung von Hochofenkoks vor, umfassend die Schritte schnelles Erwärmen eines Gemischs aus 10 bis 30 Gew.-% nicht oder wenig verkokenden Kohlen und Backkohle als Rest mit einer Geschwindigkeit von 1 × 10² bis 1 × 10⁶ °C/min auf einen Temperaturbereich von –100 °C bis +10 °C der Temperatur, bei der das Kohlegemisch anfängt, weich zu werden, und Carbonisieren der schnell erwärmten Kohle in einem Koksofen.

Obwohl eine Verbesserung in der Betriebseffizienz geboten wird, ist für das schnelle Erwärmen eines Gemischs aus stark verkokenden Kohlen und nicht oder wenig verkokenden Kohlen, das in diesem Verfahren realisiert ist, eine weitere Verbesserung in der Stabilität der Koksfestigkeit durch die Verbesserung der Backeigenschaften erforderlich.

Obwohl viele ausgezeichnete Vorschläge in Bezug auf das schnelle Erwärmen gemacht worden sind, um die Backeigenschaften der Kohlen zu verbessern, müssen mehr Technologien entwickelt werden, um die Großproduktion von Hüttenkoks zu gestatten, damit die Betriebseffizienz und die Produktivität der Hochöfen weiter gesteigert wird, während die Verwendung von nicht oder wenig verkokenden Kohlen erhöht wird und gleichzeitig die übliche oder eine höhere Koksfestigkeit sichergestellt wird.

Wie vorstehend beschrieben, müssen Technologien entwickelt werden, um die Großproduktion von Hüttenkoks zu gestatten, damit die Betriebseffizienz und die Produktivität der Hochöfen weiter gesteigert wird, während die Verwendung von nicht oder wenig verkokenden Kohlen erhöht wird und gleichzeitig die übliche oder eine höhere Koksfestigkeit sichergestellt wird.

Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Kohlequalität bereitzustellen, das eine höhere Koksfestigkeit und eine höhere Betriebseffizienz bereitstellt, um den vorstehenden Anforderungen zu entsprechen.

Basierend auf der Annahme, dass die Behandlung von nicht oder wenig verkokenden Kohlen die Koksfestigkeit beeinflusst, werden die Kohlen durch die herkömmlichen Verfahren zur Qualitätsverbesserung gemäß ihrem Grad der Backeigenschaften klassifiziert und jede der klassifizierten Kohlen wird schnell so erwärmt, wie es ihre Eigenschaften erfordern.

Im Gegensatz dazu ist der Erfinder, indem er die Notwendigkeit in Betracht gezogen hat, mehr nicht oder wenig verkokende Kohlen als Backkohlen bei der Herstellung von Hochofenkoks mit der erforderlichen Festigkeit zu verwenden, zu den folgenden Ergebnissen gekommen:
Die so erhaltenen Ergebnisse waren: (i) die Verbesserung der Koksfestigkeit hängt von der Verbesserung der Backeigenschaften der in großen Mengen verwendeten nicht oder wenig verkokenden Kohlen ab; (ii) die Verbesserung der Backeigenschaften der Backkohlen, die in geringen Mengen verwendet werden und die nicht notwendigerweise eine Verbesserung der Backeigenschaften benötigen, liefert nicht den Hauptbeitrag bei der Steigerung der Koksfestigkeit; und als Konsequenz (iii) besteht keine Notwendigkeit nicht oder wenig verkokende Kohlen gegenüber Backkohlen vor dem schnellen Erwärmen zu klassifizieren, um die Backeigenschaften zu steigern.

Anders als die üblichen Konzepte basiert die vorstehende Idee auf dem Wegfall der Klassifikation der nicht oder wenig verkokenden Kohlen gegenüber den stark verkokenden Kohlen.

Basierend auf der vorstehenden Idee, untersuchte der Erfinder die Koksfestigkeit durch schnelles Erwärmen verschiedener Hüttenkohlen, umfassend verschiedene Prozentsätze an Backkohlen und an nicht oder wenig verkokenden Kohlen, durch Klassifizieren und Formen von feinteiligen Kohlen nach dem Erwärmen, Mischen der geformten Kohlen mit grobteiligen Kohlen und Carbonisieren der Kohlengemische.

Diese Studie führte zu den folgenden Ergebnissen: (iv) es ist im Grunde nicht notwendig nicht oder wenig verkokende Kohlen gegenüber Backkohlen in der Vorbereitung für das schnelle Erwärmen zu klassifizieren, was zur Steigerung der Backeigenschaften gedacht ist, und (v) die benötigte Koksfestigkeit kann durch Erwärmen von Hüttenkohlengemischen, umfassend Backkohlen und nicht oder wenig verkokende Kohlen, stabiler erhalten werden.

Das Wesentliche der vorliegenden Erfindung, die auf den vorstehenden Ergebnissen basiert, lautet wie folgt:

(1) Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks, umfassend die Schritte: (a) schnelles Erwärmen der Kokskohle in einem Fließbett auf einen Temperaturbereich zwischen nicht weniger als 300°C und nicht mehr als die Temperatur, bei der die Kokskohle anfängt, weich zu werden, mit einer Geschwindigkeit von 30 bis 10³ °C/min, (b) Klassifizieren der schnell erwärmten Kokskohle in feinteilige Kohle und grobteilige Kohle, und (c) Formen der feinteiligen Kohle.
(2) Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks, umfassend die Schritte: (a) schnelles Erwärmen der Kokskohle in dem Fließbett auf einen Temperaturbereich zwischen nicht weniger als 250°C und nicht mehr als 300°C mit einer Geschwindigkeit von 30 bis 10³ °C/min, (b) Klassifizieren der schnell erwärmten Kokskohle in feinteilige Kohle und grobteilige Kohle, (c) getrenntes schnelles Erwärmen der feinteiligen und grobteiligen Kohle in einem pneumatischen Vorerwärmer auf einen Temperaturbereich zwischen nicht weniger als 300°C und nicht mehr als die Temperatur, bei der die Kokskohle anfängt, weich zu werden, mit einer Geschwindigkeit von 10³ bis 10⁵ °C/min, und (d) Formen der feinteiligen Kohle.
(3) Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks gemäß (1) oder (2), wobei die Kokskohle ein Kohlengemisch von Backkohle und nicht oder wenig verkokender Kohle ist.
(4) Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks gemäß (3), wobei das Kohlengemisch 10 bis 70 % nicht oder wenig verkokende Kohle enthält.
(5) Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks nach einem der Punkte (1) bis (4), wobei Abgas aus einem Fließbett und/oder einem pneumatischen Vorerwärmer erwärmt wird und vom Boden des Fließbetts zugeführt wird.
(6) Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks nach einem der Punkte (1) bis (5), wobei die Kokskohle in dem Fließbett mit einer Geschwindigkeit von weniger als 30 bis 90 °C/min schnell erwärmt wird.
(7) Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks nach einem der Punkte (1) bis (6), wobei die feinteilige Kohle nicht größer als 0,5 mm ist und die grobteilige Kohle größer als 0,5 mm ist.
(8) Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks nach einem der Punkte (2) bis (7), wobei Abgas aus dem Koksofen erwärmt wird und vom Boden des pneumatischen Vorerwärmers geliefert wird.
(9) Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks nach einem der Punkte (2) bis (8), wobei die feinteilige Kohle in dem pneumatischen Vorerwärmer mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 10⁵ °C/min schnell erwärmt wird.
(10) Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks nach einem der Punkte (2) bis (9), wobei die grobteilige Kohle in dem pneumatischen Vorerwärmer mit einer Geschwindigkeit von 10³ bis 10⁵ °C/min schnell erwärmt wird.
(11) Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zum Herstellen von Hochofenkoks nach einem der Punkte (1) bis (10), wobei die feinteilige Kohle zu Agglomeraten, die nicht größer als 0,5 mm sind, geformt wird.

Diese Erfindung erlaubt die Großherstellung von Koks mit hoher Festigkeit zur Verwendung im Hochofen unter Verwendung von großen Mengen an nicht oder wenig verkokenden Kohlen, da es die Backeigenschaften der Kokskohlen wesentlich steigern kann, ohne Klassifizieren der nicht oder wenig verkokenden Kohlen gegenüber Backkohlen.

Demgemäß ist diese Erfindung zur Kostenersparnis in der Eisen- und Stahlherstellung durch Erhöhung der Betriebseffizienz und der Produktivität der Hochöfen sehr förderlich.
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung.
2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung.
3 zeigt schematisch den Aufbau eines Fließbetts.
4 zeigt die Beziehung zwischen der Koksfestigkeit und den Mustern (A, B und C) des schnellen Erwärmens.
5 zeigt die Beziehung zwischen der Koksfestigkeit und den Mustern (a, b, c, d und e) des schnellen Erwärmens.
6 zeigt die Beziehung zwischen der Koksfestigkeit und den Mustern (f, g, h, i und j) des schnellen Erwärmens.
Diese Erfindung wird durch Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung. In dieser Erfindung werden verschiedene Güteklassen A1 bis An von Kohlen, so wie sie sind (ohne nach Güteklasse, Eigenschaft [Backeigenschaft] und Größe klassifizieren zu sein), in einem Misch-Vorratsbehälter 1 zur Verwendung als Kohlecharge A gelagert.
Dies ist das erste Merkmal (Ausgangsidee) dieser Erfindung, in dem sie sich von den üblichen Herstellungsverfahren für Kohlechargen unterscheidet.
Die Kohlecharge A, die Backkohlen und nicht oder wenig verkokende Kohlen enthält, wird einem Fließbett 2 zugeführt, in dem sie fluidisiert wird und mit Hilfe eines Hochtemperaturgases G1 auf einen Temperaturbereich (durch Erwärmen erreichter Temperaturbereich) zwischen nicht weniger als 300 °C und nicht mehr als die Temperatur, bei der die Kohlecharge anfängt, weich zu werden, mit einer Geschwindigkeit von 30 bis 10³ °C/min schnell erwärmt wird.
Der Erfinder bestätigte empirisch und offenbarte (wie in der ungeprüften Japanischen Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 08-209150), dass das schnelle Erwärmen der nicht oder gering verkokenden Kohlen verschiedener Güteklassen auf einen Temperaturbereich (durch Erwärmen erreichter Temperaturbereich) zwischen nicht weniger als 300 °C und nicht mehr als die Temperatur (400 bis 450 °C), bei der die Kohlen anfangen, weich zu werden (mit einer Geschwindigkeit von 10² bis 10⁵ °C/min), die Backeigenschaften und als Ergebnis davon die Koksfestigkeit erhöht. Der Erfinder bestätigte empirisch, dass schnelles Erwärmen von Kohlegemischen von nicht oder wenig verkokenden Kohlen mit Backkohlen auf den Temperaturbereich, der durch Erwärmen erreicht wird, auch deren Backeigenschaften erhöht und als Ergebnis davon deren Koksfestigkeit D^150/15. 4 zeigt die erhaltenen empirischen Ergebnisse.
Die Koksfestigkeit D^150/15 ist ein Index, der das Mengenverhältnis einer Koks-Probe zeigt, die auf einem 15 mm Sieb nach der Einwirkung von 150 Umdrehungen, die in einem Trommeltestgerät gemäß JIS (japanischer Industriestandard) K 2151 ausgeübt worden sind, zurückbleibt.
Drei in 4 gezeigte Koksfestigkeiten (A, B und C) wurden durch Anwenden von drei Mustern des schnellen Erwärmens auf das Kohlengemisch, das nicht oder wenig verkokende Kohlen mit 10 bis 70 Massen% (dessen Erweichen bei 400 °C anfängt) enthält, unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen erhalten.
Wie in 4 zu sehen ist, sind die Koksfestigkeiten, die durch schnelles Erwärmen nach Muster B und C erhalten wurden (die Temperatur, an der die Erweichung der nicht oder wenig verkokenden Kohlen anfängt [die Obergrenze des Temperaturbereich, der durch Erwärmen erreicht wird]: 400 °C > Höchsttemperatur: 340 °C > 300 °C [die Untergrenze des Temperaturbereich, die durch Erwärmen erreicht wird]), viel höher als die Koksfestigkeit, der durch schnelles Erwärmen nach Muster A erhalten wurde (Höchsttemperatur 275 °C < 300 °C [die Untergrenze der Temperatur, die durch diese Erfindung angelegt wird]), das zu Vergleichszwecken angewandt wurde.
Tabelle 1
Die Kohlechargen, die in dieser Erfindung verwendet wurden, sind Gemische aus nicht oder wenig verkokenden Kohlen mit stark verkokenden Kohlen. Obwohl keine besondere Notwendigkeit zum Einschränken des Mischungsverhältnisses besteht, ist die Obergrenze der nicht oder wenig verkokenden Kohlen auf 70 Massen% festgesetzt, da ein Überschuss an nicht oder wenig verkokenden Kohlen, obwohl er die Backeigenschaften steigert, die Herstellung von Koks mit ausreichender Festigkeit für die Verwendung im Hochofen hemmt.
Obwohl keine besondere Notwendigkeit besteht, die Untergrenze für das Mischungsverhältnis festzusetzen, ist es im Hinblick auf die Aufgabe dieser Erfindung bevorzugt, nicht oder wenig verkokende Kohlen auf nicht weniger als 10 Massen% zuzumischen.
Die Bedingungen zum Fluidisieren und die Erwärmungsbedingungen in dem Fließbett sind nachstehend beschrieben.
Da die Wirkung des schnellen Erwärmens zur Verbesserung der Backeigenschaften der Kohlechargen dann auftritt, wenn sie auf 300 °C oder darüber erwärmt werden, wird die Untergrenze des Temperaturbereichs des Erwärmens auf 300 °C festgesetzt.
Wenn über die vorstehende Temperatur, bei der das Erweichen anfängt, erwärmt wird, zersetzen sich die Kohlen im Allgemeinen, entwickeln Gase und verlieren die Backeigenschaften. Deshalb wird die Obergrenze des Temperaturbereichs des Erwärmens auf den Punkt festgesetzt, an dem die Kohlecharge anfängt, weich zu werden.
Da die Kohlecharge A ein Gemisch aus verschiedenen Kohlen ist, ist es unmöglich, die Anfangstemperatur des Erweichens davon zu bestimmen. Da jedoch das schnelle Erwärmen auf die Steigerung der Backeigenschaften der nicht oder wenig verkokenden Kohlen zielt, ist es angemessen, die Anfangstemperatur des Erweichens (etwa 400 bis 450 °C) der nicht oder wenig verkokenden Kohlen, die in der Kohlecharge A enthalten sind, als die Anfangstemperatur des Erweichens der Kohlecharge A anzunehmen. Oder andernfalls kann die Anfangstemperatur des Erweichens der Kohlecharge A unter Berücksichtigung der Mischungsverhältnisse der einzelnen Kohlen bezogen auf die Anfangstemperatur des Erweichens (etwa 400 bis 450 °C) eingestellt werden.
Es ist auch möglich, die niedrigste unter den Anfangstemperaturen des Erweichens der einzelnen nicht oder wenig verkokenden Kohlen als die Anfangstemperatur des Erweichens der Kohlecharge A anzunehmen.
Es ist bevorzugt, dass das Hochtemperaturgas G1, das zum Fluidisieren und zum schnellen Erwärmen der Kohlecharge A in dem Fließbett 2 verwendet wird, ein bei 200 bis 500 °C neutrales oder nichtoxidierendes Gas ist.
1 zeigt wie das Hochtemperaturgas G1 durch Erwärmen des Abgases G aus dem Koksofen (Entgasungsofen) mit der Verbrennungswärme des Kraftstoffs F hergestellt wird. Das Hochtemperaturgas kann auch aus einer separaten Versorgungsquellen erhalten werden oder separat erzeugt werden.
Die Erwärmungsgeschwindigkeit darf nicht langsamer als 30 °C/min sein, da, wenn sie unter 30 °C/min ist, die Kohlecharge nicht schnell auf 300 °C oder darüber erwärmt werden kann, sondern nur in einem vorerwärmten Zustand verbleibt, wodurch als Ergebnis daraus die Verbesserungswirkung der Backeigenschaft nicht erreichbar ist. Um die Verwirklichung der Wirkung sicherzustellen, ist es bevorzugt, die Erwärmungsgeschwindigkeit auf 40 °C/min oder darüber festzusetzen.
Wenn die Erwärmungsgeschwindigkeit 10³ °C/min übersteigt, muss die Verweilzeit der Kohlecharge im Fließbett so stark verkürzt werden, dass die Zeiteinstellung schwierig wird. Deshalb besteht die Möglichkeit, dass die Kohlecharge über die Temperatur, bei der das Erweichen anfängt, erwärmt wird.
Die Kohlecharge darf nicht über die Anfangstemperatur des Erweichens erwärmt werden, da die resultierende Kohlenzersetzung und Gasentwicklung eine Verschlechterung der Backeigenschaft verursacht. Deshalb darf die Erwärmungsgeschwindigkeit nicht höher als 10³ °C/min sein.
Um das schnelle Erwärmen der Kohlecharge auf eine Temperatur, die nicht höher als die Anfangstemperatur des Erweichens ist, sicherzustellen, ist es bevorzugt, bei der Betrachtung der Verweilzeit, die Erwärmungsgeschwindigkeit auf nicht mehr als 150 °C/min festzusetzen. Weniger als 90 °C/min sind noch stärker bevorzugt.
Die grobteilige Kohle B2 in der Kohlecharge A, die unter diesen Bedingungen fluidisiert und schnell erwärmt wird, wird aus dem Fließbett 2 entnommen und in einem Misch-Vorratsbehälter 5 gelagert.
Die feinteilige Kohle B1 in der Kohlecharge A wird durch den Strom des Hochtemperaturgases zu einem Klassifizierer 3 (wie einem Zentrifugalabscheider) gebracht, wo sie als solche wiedergewonnen wird.
Abhängig von den Güteklassen und den Feuchtigkeitsgehalten weisen verschiedene Kohlen unterschiedliche Verformbarkeiten und Teilchengrößenverteilungen auf. Deshalb ist es unnötig, eine bestimmte kritische Teilchengröße anzugeben, bei der die feinteiligen Kohlen und die grobteiligen Kohlen unterschieden werden.
Die kritische Teilchengröße kann, wie erforderlich, abhängig von den Eigenschaften der einzelnen Kohlen, die die Kohlecharge bilden, den Eigenschaften der Backkohlen und der nicht oder wenig verkokenden Kohlen und der gewünschten Koksfestigkeit festgesetzt werden.
Üblicherweise beträgt die kritische Teilchengröße 0,5 mm. Kohlen mit 0,5 mm und weniger werden als feinteilige Kohlen und solche über 0,5 mm als grobteilige Kohlen behandelt. Es ist bevorzugt, dass der gleiche Klassifikationsstandard für diese Erfindung verwendet wird.
In dem Agglomerator 4 wird die wiedergewonnene feinteilige Kohle B1 zu dem kugelförmigen oder kissenförmigen Kohleagglomerat B1' geformt, das vorzugsweise größer als 0,5 mm ist. Das Kohleagglomerat B1' wird zu dem Misch-Vorratsbehälter 5 transportiert, wo es zusammen mit der grobteiligen Kohle B2 gelagert wird.
Obwohl nicht besonders spezifiziert, sollte die Obergrenze der Teilchengröße des Kohleagglomerats vorzugsweise die maximale Teilchengröße (etwa 6 mm) der grobteiligen Kohle nicht überschreiten, um ein einheitliches Vermischen mit der grobteiligen Kohle sicherzustellen.
Der Agglomerator 4 kann von jedem Typ sein. Zum Beispiel ist der Walzpress-Typ oder der Walz-Kompaktor-Typ als Agglomerator oder Pelletierer bevorzugt, um die grobteilige Kohle in kugelförmige oder kissenförmige Agglomerate zu formen.
In dem Agglomerator 4 können geeignete Mengen an Backkohle und/oder stark verkokender Kohle mit feiner Größe (vorzugsweise 0,5 mm oder darunter) und andere Koksmaterialien mit der feinteiligen Kohle B1 vermischt werden.
Ein Teil der grobteiligen Kohle B2, die durch das Hochtemperaturgas transportiert wird, wird durch den Klassifizierer 3 wiedergewonnen und wird in dem Vorratsbehälter 5 gelagert.
Das Gemisch aus der grobteiligen Kohle B2 und dem Kohleagglomerat B1', das in dem Vorratsbehälter 5 gelagert wird, wird in einen Koksofen 8 eingebracht und wird dann als Koks C, nachdem es carbonisiert ist, abgeladen.
3 zeigt ein Beispiel eines horizontal verlaufenden, langen Fließbetts, das die Fließbett-Kammern 2a bis 2d umfasst. Während die Fließbett-Kammern 2a und 2b als Trocknungs- und Vorerwärmkammern (in die ein Trocknungs- und Vorerwärmgas G4 geblasen wird) dienen, dienen die Fließbett-Kammern 2c und 2d als Kammern für das schnelle Erwärmen (in die ein Hochtemperaturgas G1 geblasen wird). Die Kohlecharge A, die durch die Beschickungsöffnung 2e eingebracht wird, wird getrocknet, fluidisiert und schnell erwärmt. Während die grobteilige Kohle B2 durch die Auslassöffnung 2f abgeladen wird, wird die feinteilige Kohle B1 durch die Gasauslassöffnung 2g zusammen mit dem Hochtemperaturgas abgelassen.
Das vorstehend beschriebene, horizontal verlaufende, lange Fließbett, das nach dem Trocknen und Vorerwärmen das Fluidisieren und schnelle Erwärmen durchführt, ist für das Erreichen der die Backeigenschaften steigernden Wirkung bevorzugt. Jedoch ist das in den Verfahren dieser Erfindung verwendete Fließbett auf keine Weise auf das in 3 gezeigte horizontal verlaufende, lange Fließbett beschränkt.
Das in den Verfahren dieser Erfindung verwendete Fließbett ist nicht auf einen bestimmten Typ beschränkt, solange der Kohlevorrat fluidisiert und schnell erwärmt wird. Zum Beispiel kann auch ein vertikal verlaufendes, langes Fließbett verwendet werden.
2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung. Obwohl sie sich darin unterscheidet, dass ein pneumatischer Vorerwärmer 7 jeweils an das Fließbett 2 und den Klassifizierer 3 angeschlossen ist, ist die in 2 gezeigte bevorzugte Ausführungsform analog zu der in 1 gezeigten, da sie auf die gleiche Aufgabe abzielt.
Das Fließbett 2 erwärmt, gleich dem in der bevorzugten Ausführungsform in 1, die Kohlecharge A durch das Hochtemperaturgas G1 schnell auf einen Temperaturbereich von nicht weniger als 250 °C und nicht mehr als 350 °C mit einer Geschwindigkeit von 30 bis 10³ °C/min.
Während die Untergrenze der Erwärmungstemperatur in dem Fließbett 2 auf nicht weniger als 250 °C festgesetzt ist, um die die Backeigenschaften steigernde Wirkung des schnellen Erwärmens so weit als möglich zu erreichen, wird die Obergrenze auf nicht mehr als 350 °C festgesetzt, um das Fortschreiten des thermischen Crackens der Kohle zu hemmen, und um die Verringerung der Backeigenschaften während des Transports von dem Fließbett 2 zu dem pneumatischen Vorerwärmer 7 zu erreichen.
Die feinteilige Kohle B1, die in dem Klassifizierer 3 wiedergewonnen wird, wird erneut durch das Hochtemperaturgas G2, das durch den Boden geblasen wird, schnell auf den Temperaturbereich zwischen nicht weniger als 300 °C und nicht mehr als die Temperatur, bei der die Kohlecharge anfängt, weich zu werden, mit einer Geschwindigkeit von 10³ bis 10⁵ °C/min erwärmt.
Die feinteilige Kohle B1, die durch das Oberteil des pneumatischen Vorerwärmers 7 zusammen mit dem Hochtemperaturgas G2 abgelassen wird, wird durch einen Klassifizierer 3 (wie ein Zentrifugalabscheider) wiedergewonnen und wird durch einen Agglomerator 4 in das kugelförmige oder kissenförmige Kohleagglomerat B1', vorzugsweise größer als 0,3 mm, geformt.
Das Kohleagglomerat B1' wird zu einem Mischbehälter 5 transportiert und zusammen mit der grobteiligen Kohle B2 gelagert.
Die grobteilige Kohle B2, die aus dem Fließbett 2 entnommen wurde, wird in den pneumatischen Vorerwärmer 7 durch die untere Seite dessen eingebracht und erneut durch das Hochtemperaturgas G3, das durch den Boden geblasen wird, schnell auf einen Temperaturbereich zwischen nicht weniger als 300 °C und nicht mehr als die Temperatur, bei der die Kohlecharge anfängt, weich zu werden, mit einer Geschwindigkeit von 10³ bis 10⁵ °C/min erwärmt.
Die grobteilige Kohle B2, die durch das Oberteil des pneumatischen Vorerwärmers 7 zusammen mit dem Hochtemperaturgas G3 abgelassen wird, wird durch einen Klassifizierer 3 (wie ein Zentrifugalabscheider) wiedergewonnen, zu einem Mischbehälter 5 transportiert und mit dem Kohleagglomerat B1' gelagert.
Die grobteilige Kohle B2 und das Kohleagglomerat B1', die in dem Mischbehälter 5 gelagert werden, werden in einen Koksofen 8 als ein Material zur Herstellung von Koks eingebracht, carbonisiert und aus diesem als Koks C abgeladen.
Die in dem Fließbett schnell erwärmten feinteiligen und grobteiligen Kohlen werden erneut durch das Hochtemperaturgas G3, das durch den Boden geblasen wird, schnell auf einen Temperaturbereich zwischen nicht weniger als 300 °C und nicht mehr als die Temperatur, bei der die Kohlecharge anfängt, weich zu werden, mit einer Geschwindigkeit von 10³ bis 10⁵ °C/min erwärmt, da die Backeigenschaften der Kohlecharge, die die Backkohlen und die nicht oder wenig verkokenden Kohlen umfasst, durch die Kombination der Effekte zur Steigerung der Backeigenschaften durch das schnelle Erwärmen in dem Fließbett und das anschließende schnelle Erwärmen in dem pneumatischen Vorerwärmer maximiert werden.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der gerade beschriebenen synergistischen Wirkung, die die Erfinder experimentell entdeckt haben.
Die Untergrenze der Erwärmungsgeschwindigkeit in dem pneumatischen Vorerwärmer wird auf 10³ °C/min festgesetzt, da die Backeigenschaften der feinteiligen und grobteiligen Kohlen unterhalb dieser Geschwindigkeit ungleichförmig gesteigert werden, wodurch es schwierig wird, die gewünschte Koksfestigkeit stabil zu halten.
Obwohl die Erwärmungsgeschwindigkeit von nicht weniger als 10³ °C/min infolgedessen ausreichen wird, wird die Obergrenze davon auf 10⁵ °C/min festgesetzt, was etwa der Erwärmungsgeschwindigkeit entspricht, die durch schnelles Erwärmen mit Luft erreichbar ist.
Die Schnellerwärmungsgeschwindigkeiten zwischen 10³ und 10⁵ °C/min erzeugen die die gewünschten Backeigenschaften steigernde Wirkung sowohl für die feinteiligen als auch für die grobteiligen Kohlen. Aufgrund des Volumen- und Massenunterschieds ist jedoch die Erwärmungsgeschwindigkeit zwischen 10³ und 10⁵ °C/min für die feinteilige Kohle bevorzugt und die zwischen 10³ und 10⁴ °C/min für die grobteilige Kohle.
Die feinteiligen und grobteiligen Kohlen werden wie vorstehend beschriebenen klassifiziert. Die Hochtemperaturgase G2 und G3, die durch den Boden des pneumatischen Vorerwärmers geblasen werden, sind, wie das Hochtemperaturgas G1, vorzugsweise ein bei 200 bis 500 °C neutrales oder nichtoxidierendes Gas.
Konkret können die Gase G2 und G3 in einem ein Hochtemperaturgas erzeugenden Ofen 6 durch Erwärmen des Abgases G aus dem Koksofen 8 mit der Verbrennungswärme des Kraftstoffs F hergestellt werden. Natürlich können die Hochtemperaturgase G2 und G3 aus anderen Versorgungsquellen erhalten werden oder erneut hergestellt werden.
Beispiele
Die Beispiele dieser Erfindung werden beschrieben werden. Die Beispiele wurden unter diesen Bedingungen durchgeführt, um die Durchführbarkeit und die Wirkung der vorliegenden Erfindung zu bestätigen. Infolgedessen ist die vorliegende Erfindung für die Durchführung der Beispiele auf keine Weise auf die verwendeten Bedingungen beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann unter verschiedenen anderen Bedingungen ausgeführt werden, ohne von ihrem Wesen und ihrem Umfang abzuweichen.
Beispiel 1
Eine Kohlecharge, die nicht oder wenig verkokende Kohle mit 50 Massen% und Backkohle mit 50 Massen% umfasst, wurde schnell in einem Fließbett unter den in Tabelle 2 gegebenen Bedingungen erwärmt und durch das in 1 gezeigte Verfahren in Koks umgewandelt, und die Kohlefestigkeit DI^150/15 wurde gemessen. Die Temperatur, bei der die nicht oder wenig verkokende Kohle anfing, weich zu werden, betrug 400 °C.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 und 5 gezeigt. Es wurde gefunden, dass das erfindungsgemäße schnelle Erwärmen der Kohle (unter den Bedingungen a und b) die Koksfestigkeit erhöht und zu der Herstellung von Koks mit hoher Festigkeit führt.
Tabelle 3 zeigt auch die Festigkeiten der Kokse, die durch Anlegen des schnellen Erwärmens unter den Bedingungen (c, d und e) außerhalb des Umfangs dieser Erfindung zum Zwecke des Vergleichs hergestellt wurden.
Tabelle 3
Zweifelsfrei sind die durch diese Erfindung erhaltenen Koksfestigkeiten für die Verwendung im Hochofen angemessen.
Beispiel 2
Eine Kohlecharge, die nicht oder wenig verkokende Kohle mit 50 Massen% und Backkohle mit 50 Massen% umfasst, wurde schnell in einem Fließbett unter den in Tabelle 4 gegebenen Bedingungen erwärmt und wurde in grobteilige Kohlen und feinteilige Kohlen klassifiziert. Die grobteiligen und feinteiligen Kohlen wurden unter den in Tabelle 5 gegebenen Bedingungen unter Verwendung eines pneumatischen Vorerwärmers getrennt schnell erwärmt. Dann wurden die Kohlen durch das in 2 gezeigte Verfahren in Koks umgewandelt, und die Kohlefestigkeit DI^150/15 wurde gemessen. Die Temperatur, bei der die nicht oder wenig verkokende Kohle anfing, weich zu werden, betrug 400 °C.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 und 6 gezeigt. Es wurde gefunden, dass das erfindungsgemäße schnelle Erwärmen der Kohle (unter den Bedingungen f und g) die Koksfestigkeit erhöht und zu der Herstellung von Koks mit hoher Festigkeit führt.
Tabelle 6 zeigt auch die Festigkeiten der Kokse, die durch Anlegen des schnellen Erwärmens unter den Bedingungen (h, i und j) außerhalb des Umfangs dieser Erfindung zum Zwecke des Vergleichs hergestellt wurden.
Tabelle 6
Zweifelsfrei sind die durch diese Erfindung erhaltenen Koksfestigkeiten für die Verwendung im Hochofen angemessen.
Es kann vermutet werden, dass etwa 50% der durch diese Erfindung erhöhten Koksfestigkeit auf das schnelle Erwärmen im Fließbett zurückzuführen ist.

Claims

Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks, umfassend die Schritte: (a) schnelles Erwärmen der Kokskohle in einem Fließbett auf einen Temperaturbereich zwischen nicht weniger als 300°C und nicht mehr als die Temperatur, bei der die Kokskohle anfängt, weich zu werden, mit einer Geschwindigkeit von 30 bis 10³ °C/min, (b) Klassifizieren der schnell erwärmten Kokskohle in feinteilige Kohle und grobteilige Kohle, und (c) Formen der feinteiligen Kohle.
Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks, umfassend die Schritte: (a) schnelles Erwärmen der Kokskohle in dem Fließbett auf einen Temperaturbereich zwischen nicht weniger als 250°C und nicht mehr als 300°C mit einer Geschwindigkeit von 30 bis 10³ °C/min, (b) Klassifizieren der schnell erwärmten Kokskohle in feinteilige Kohle und grobteilige Kohle, und (c) getrenntes schnelles Erwärmen der feinteiligen und grobteiligen Kohle in einem pneumatischen Vorerwärmer auf einen Temperaturbereich zwischen nicht weniger als 300°C und nicht mehr als die Temperatur, bei der die Kokskohle anfängt, weich zu werden, mit einer Geschwindigkeit von 10³ bis 10⁵ °C/min, und (d) Formen der feinteiligen Kohle.
Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kokskohle ein Kohlengemisch von Backkohle und nicht oder wenig verkokender Kohle ist.
Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks nach Anspruch 3, wobei das Kohlengemisch 10 bis 70 % nicht oder wenig verkokende Kohle enthält.
Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Abgas aus einem Fließbett und/oder einem pneumatischen Vorerwärmer erwärmt wird und vom Boden des Fließbetts zugefügt wird.
Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kokskohle in dem Fließbett mit einer Geschwindigkeit von weniger als 30 bis 90 °C/min schnell erwärmt wird.
Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die feinteilige Kohle nicht größer als 0,5 mm ist und die grobteilige Kohle größer als 0,5 mm ist.
Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei Abgas aus dem Koksofen erwärmt wird und vom Boden des pneumatischen Vorerwärmers zugeführt wird.
Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die feinteilige Kohle in dem pneumatischen Vorerwärmer mit einer Geschwindigkeit von 10³ bis 10⁵ °C/min schnell erwärmt wird.
Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zur Herstellung von Hochofenkoks nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die grobteilige Kohle in dem pneumatischen Vorerwärmer mit einer Geschwindigkeit von 10³ bis 10⁵ °C/min schnell erwärmt wird.
Verfahren zum Vorbehandeln und Verbessern der Qualität von Kokskohle durch Erwärmen zum Herstellen von Hochofenkoks nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die feinteilige Kohle zu Agglomeraten, die nicht größer als 0,5 mm sind, geformt wird.