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Verf ahren zur Herstellung von eisen- bzw. eisenerzhaltigem Koks Die
Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von eisen- bzw. eisenerzhaltigem
Koks du,rch Verkoken. von Gemischen aus ga-sreichen Kolilen und oxydischem Eisenerz
in im Schüttbetrieb. arbeitenden Koksofenkammern.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden" backende Steinkohfen zusammen
mit Feinerz und anderen eisenhaltigen Stoffen zu verkokend mit dem Ziele, das Feinerz
ohne einen besonderen Sintervorgang für die #Tßrhüttung zu erschließen und gleichzeitig
einen ausreichend tragfähigen Hüttenkoks zu erzeugen. Dieser frühere Vorschlag hat
jedoch keine praktischen Erfolge gebracht. Es hat sich gezeigt, daß einerseits die.
Zutnischung von Eisenerz nur in sehr engen Grenzen möglich wan Außerdem ging durch
die Zumischung des Erzes zur Kokskohlei häufig deren Backfähigk.eit mehr oder weniger
verloren.
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Demgegenüber besteht das erfind,ungsgemäße Verfahren darin, bei der
Herstellung von eisen- bzw. eisenerzhaltigem Koks, als feinverteiltes Eisenerz ein
vor der Zurnischung zu der fein gemahlenen gasreichen Kohle durch Wärmebehandlung
zu Eisenoxydul-Oxyd umgewandeltes Eisenoxyderz, z. B. Roteisenstein oder Brauneisenstein,
zu verwenden.
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Durch die Anwendung der Erfindung ergibt sich die Möglichkeit, einen
eisen- bzw. eisenerzhaltigen Hüttenko-ks von ausgezeichneten metaIlurgischen EigenschaSten
aus Kohlen zu gewinnen, die für sich, bisher für die Erzeugung von Hüttenkoks nicht
in Betracht kamem Es hat sich# gezeigt, daß für die Eigenschaften des erzeugten
Eisenkokses der Typus des der Kohle zuzumischenden Eisenerzes von. entscheidender
Bedeutung ist. Wendet man" wie früher vorgeschlagen wurde, Fe. 0"-Erze bzw. Fe.
0, - x H2 0, z. B. Roteisenstein bzw. Brauneisenstein,
ohne Vorbehandlung an, so wird die Kohle schon im Tümperaturbereich ihrer Erweichung
bzw, während der Koksb-ildung nachteilig beeinflußt. Namentlich die bis
500' verlaufenden Plastifikationsvorgänge der Kohle werden gestört und die
Verkittung (Brückenhildung) der Kohleteilchen an ihrer Oberfläche, beeinträchtigt.
Der entstehende Koks ist mürbe und für die Zwecke der Verhüttung im Schachtofen
ungeeignet, sofern man den EisengehaIt des Koks auf über etwa, 2 bis 3% erhöht.
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Demgegenüber wurde gefunden, daß die Oxydform Fe#.,04 im Erweichungsbereich
der Kohle eine erheblich geringere nachteilige Wirkung auf die Verbackung der erweichenden
Kohlenmasse ausübt. Das Backvermögen, der Kohle bleibt infolgedessen bei Ver-,vendung
der Oxydfo-rni Fe3 0 4 praktisch erhalten.
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Die Tatsache, daß man bei der Herstellung von Eisenkoks den Eisengehaft
auf ein Vielfaches des bisher erreichbaren Wertes erhöhen, kann, wenn, man die,
Oxydfo#rni Fe.04 anwendet, war bisher- nicht bekannt. Es ist zwar schon vorgeschlagen,
worden, metalloxydhaItige Stoffe, wie Gichtstauh, vor dem Zusatz zur Kokskohle unter
Luftabschluß zu erhitzen, '
wobei der Gichtstaub, von. einem Teil seines SauerstofiFgehaltes
befreit werden sollte. Diese- Maßnahme erfolgte aber früher lediglich, um dlie Ammoniakausbeute
während des Verkokungsvorganges zu beeinträchtigen. Es war nicht erkannt, daß die
Oxydform des Zuschlagstoffes die Eigenschaften des entstehenden Kokses beeinflußt.
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Weiterhin ist im Stande der Technik vorgeschlagen worden, bei der
Herstellung von Koks metalloxydhadtige Stoffe zu verwenden, die vor dem Zusatz zur
Kokskohle zu Metallsch,-,varnm reduziert wurden. Da die Kokskohle in der Regel einen
beträchtlichen Wassergehalt hat und in der Misch- und Transportanlage mit der Luft
in Berührung ist, oxydiert sich etwa zugesetzter Eisenschwamm unter der Wirkung
des Luftsauerstoffes und der Feuchtigkeit schnell zu Fe203. Es bilden sich also,
an der Oberfläche des feinverteilten Eisenschwammes Eisenoxyde, die, wie bereits
dargelegt, infolge ihrer katalytischen Wirkung das Backvermögen der Kohle vermindern.
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Sodann ist auch vorgeschlagen worden, zur Erzielung einer verkokharen
Fettkohlen-mischung (16
his 24% flüchtige Bestandteile) von allein nicht verkokbarer
Gaskohle (25 bis 441/o fl. Bestandteile) auszugehen und die gasreiche Kohle
mit reinen Eisenoxyden, z. B. Eisenhammerschlag oder 1001/oigem Magnetitkonzentrat
zu vermischen. Hüttentechnisch
ist dieser Vorschlag aber ohne Bedeutung
geblieben, weil 100%iges Magnetitkonzentrat schon aus wirtschaftlichen Gründen als
Mölleranteil des Hochofens nicht in Betracht kommen kann. Hammerschlag andererseits
ist nur in kleinen Mengen verfügbar; er ist zudem schuppig und blättrig. Derartige
Einschlüsse erhöhen die Spaltbarkeit und die 'Neigung der Koksstücke, zu zerbröckeln.
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Schließlich findet sich im Stand der Technik auch die Ansicht, daß
es darauf ankomme, der Kokskohle ein im Hochofen schwer reduzierbareis Erz zuzumischen.
Wie aber all-,Inlein bekannt, hängt die Reduzierbark-eit der Erze im Hochofen keineswegs
von ihrem chemischen Typus ab, sondern von ihren physikalischen Eigenschaften, namentlich
der Struktur bzw. Porigkeit oder umgekehrt ihrer Dichte. Es gibt schwer reduzierbare
FeO"-Erze und andererseits auch schwer reduzierbare Fe,04-Erze, z. B. Magnet-Eisenerze,
die eine sehr hohe Dichte aufweisen.
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Nach der Erfindung kommt es hingegen nicht auf die leichte oder schwerere
Reduzierbarkeit des zugesetzten Erzes in hüttenmännischem Sinne an. Entscheidend
vielmehr ist erfindungsgemäß die chemisch-, Zusammensetzun - des Erzes. Die
Erfinder haben nämlich erstmals erkannt, daß Oxyde in der Form Fe,04 fast inert
in bezug auf das Backbitumen der Kohle, sind, während sie in der Fe20.-Form in erheblichern
Ausmaß jene Änderungen des Backbitumens beschleunigen, die das Backvermögen der
Kohle so, weit herabsetzen, daß bei größerem Erzzusatz überhaupt kein brauchbarer
Hüttenkoks mehr entsteht. Dies war nach dem Stand der Technik nicht vorauszusehen.
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Der wesentliche Fortschritt, der durch das erfindungsgemäße Verfahren
erreicht wird, liegt zunächst darin, daß es die Verkokung von jungen, gasreichen
Steinkohlen ermöglicht, die für sich verkokt nur einen ungenügend druckfesten, splittrilgen
bzw. schaumigen Kc,-ks liefern. Diese Kohlen haben einen Überschuß an erweichender
Substanz. Wird dieser Überschuß durch Einlagerung größerer Mengen inerter Stoff
e vorn Typus Fe. 0, beansprucht, nimmt die Festigkeit des resultierei#den Kokses
zu. Hierbei ,virkt sich vorteilhaft aus, daß die Oberfläche der einzubind,enden
mineralischen Zusatzstoffe bei Verwendung spezifisch schwerer Eisenerze vergleichsweis-,-
gering ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das zugesetzte Feinerz die,
Dichte des Verkokungsgemisches durch, Ausfüllu-ng des Lückenvolurnens erhöht, was
ebenfalls die Koksqualität verbessert. Von der Erzseite aus gesehen hat das erfindungsgei-näß#-
Verfahren den wichtigen Vorteil, daß man in ihm auch die vergleichsweise großen
Vorkommen an hydratischen Fe-.,0.-Erzen verwerten kann, die in mulmiger und wenig
konzentrierter Form anfallen. Derartige Erze mußten bisher nach der Röstung bzw.
Konzentrierung einer besonderen Vorbehandlung zwecks Sinterung oder sonstiger Verstückung
unterworfen werden, um sie für die Verhüttung im üb-
lichen Hochofen geeignet
zu niachen. Diese besondere Sinterung oder Verstückung fällt bei Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens fort. Statt dessen wird das Feinerz der Kokskohle zugemischt und in den
aus dieser entstehenden Koks eingebunden, so (laß es in einen verhüttbaren Zustand
im Rahmen eines Arbeitsvorganges gebracht wird, der ohnehin dem Hocho,fenbetrieb
zugeo#rdnet ist.
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Für die Eisenkoksbildung ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, daß Kohle
und Erz in m#öglichst feiner Verteilung verarbeitet werden, weil nur dann die ,erstr.bt-e
homogene Vert-eilung von Kohle und reduzierbaren Bestandteilen des #"erkokungsgernisches,
zu erreichen ist. Das Erz wird möglich st fein aufbereitet, vorteilhaft derart,
daß die Korngröße unter 1, min liegt. Wird das Erz in groberer Kbrnung angewandt,
ergeben sich beim -#Jerkoken bzw. später beim Erhitzen über 900' im Schachto-fen
örtliche Lockerungen der Koksstruktur, so daß das einzelne Koksstück seinen Zusammenhalt
verliert.
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Die zu verkokende Kohle wird vorteilhaft so auf-,gemahlen, daß 80%
eine Korngröße unter 2 inm aufweisen. Das Lückenvolurnen des polydispersen Kohlengemeng
es ist bei diesem Feinheitsgrad so klein, daß sich keine schädlichen Erznestür
bilden können.