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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Demgemäß ist diese
Erfindung zur Kostenersparnis in der Eisen- und Stahlherstellung
durch Erhöhung
der Betriebseffizienz und der Produktivität der Hochöfen sehr förderlich.
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1 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
dieser Erfindung.
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2 zeigt
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
dieser Erfindung.
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3 zeigt
schematisch den Aufbau eines Fließbetts.
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4 zeigt
die Beziehung zwischen der Koksfestigkeit und den Mustern (A, B
und C) des schnellen Erwärmens.
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5 zeigt
die Beziehung zwischen der Koksfestigkeit und den Mustern (a, b,
c, d und e) des schnellen Erwärmens.
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6 zeigt
die Beziehung zwischen der Koksfestigkeit und den Mustern (f, g,
h, i und j) des schnellen Erwärmens.
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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.
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Dies
ist das erste Merkmal (Ausgangsidee) dieser Erfindung, in dem sie
sich von den üblichen
Herstellungsverfahren für
Kohlechargen unterscheidet.
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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.
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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 D150/15. 4 zeigt
die erhaltenen empirischen Ergebnisse.
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Die
Koksfestigkeit D150/15 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Bedingungen zum Fluidisieren und die Erwärmungsbedingungen in dem Fließbett sind
nachstehend beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das
Kohleagglomerat B1' wird
zu einem Mischbehälter 5 transportiert
und zusammen mit der grobteiligen Kohle B2 gelagert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf der gerade beschriebenen synergistischen
Wirkung, die die Erfinder experimentell entdeckt haben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beispiele
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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.
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Beispiel 1
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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 DI150/15 wurde gemessen. Die Temperatur, bei
der die nicht oder wenig verkokende Kohle anfing, weich zu werden,
betrug 400 °C.
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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.
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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.
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Zweifelsfrei
sind die durch diese Erfindung erhaltenen Koksfestigkeiten für die Verwendung
im Hochofen angemessen.
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Beispiel 2
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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 DI150/15 wurde gemessen. Die Temperatur, bei
der die nicht oder wenig verkokende Kohle anfing, weich zu werden,
betrug 400 °C.
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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.
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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.
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Zweifelsfrei
sind die durch diese Erfindung erhaltenen Koksfestigkeiten für die Verwendung
im Hochofen angemessen.
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Es
kann vermutet werden, dass etwa 50% der durch diese Erfindung erhöhten Koksfestigkeit
auf das schnelle Erwärmen
im Fließbett
zurückzuführen ist.