DE112013003846T5 - Blast furnace injection coal, and process for its production - Google Patents

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Abstract

In einer Hochofen-Einblaskohle, die über eine Winddüse in das Innere eines Hochofen-Hauptaggregats einer Hochofenanlage eingeblasen wird, beträgt der Anteil an Sauerstoffatomen (auf Trockenbasis) 10–20 Gew.-%, und beträgt die mittlere Porengröße 10–50 nm.In a blast furnace injection coal injected via a tuyere into the interior of a blast furnace main unit of a blast furnace plant, the content of oxygen atoms (on a dry basis) is 10-20 wt%, and the average pore size is 10-50 nm.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochofen-Einblaskohle sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.The present invention relates to a blast furnace injection coal and a process for their preparation.

Bisheriger Stand der TechnikPrevious state of the art

Hochofenanlagen sind derart ausgestaltet, dass sie in der Lage sind, Roheisen aus Eisenerz zu erzeugen, indem Rohmaterialien, wie zum Beispiel Eisenerz, Kalkstein und Koks, über die Gicht in das Hochofen-Hauptaggregat eingebracht, und Heißluft sowie pulverisierte Kohle (PCI-Kohle) als Hilfsbrennstoff über die Winddüsen auf der unteren lateralen Seite eingeblasen werden.Blast furnace equipment is designed to be capable of producing iron ore pig iron by introducing raw materials such as iron ore, limestone and coke into the blast furnace main aggregate via the gout, and hot air and pulverized coal (PCI coal). as auxiliary fuel are blown over the tuyeres on the lower lateral side.

Als eine solche Hochofen-Einblaskohle wurden Kohlen vorgeschlagen, die durch vorheriges Hinzufügen eines Oxidationsmittels, wie zum Beispiel KMnO4, H2O2, KClO3 oder K2Cr2O4, zu pulverisierter Kohle erhalten werden, um auf diese Weise die Verbrennungseffizienz zu erhöhen, so dass eine Erzeugung von unverbranntem Kohlenstoff (Ruß) unterbunden werden kann (siehe beispielsweise nachfolgend aufgeführte Patentliteratur 1).As such a blast furnace injection coal, there have been proposed coals which are obtained by previously adding an oxidizing agent such as KMnO 4 , H 2 O 2 , KClO 3 or K 2 Cr 2 O 4 to pulverized coal to thereby improve the combustion efficiency so that generation of unburned carbon (soot) can be suppressed (see, for example, Patent Literature 1 listed below).

Darüber hinaus wurden Verfahren vorgeschlagen, die beispielsweise das Anreichern des Sauerstoffs in Heißluft sowie das Einblasen der Luft in das Hochofen-Hauptaggregat über die Winddüsen umfassen, um auf diese Weise die Brennbarkeit der Hochofen-Einblaskohle zu verbessern (siehe beispielsweise nachfolgend aufgeführte Patentliteratur 2).In addition, methods have been proposed which include, for example, enriching the oxygen in hot air and blowing the air into the blast furnace main unit via the tuyeres to thereby improve the combustibility of the blast furnace injection coal (for example, see Patent Literature 2 listed below).

Liste der LiteraturstellenList of references

Patentliteraturpatent literature

  • Patentliteratur 1: japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer Hei 6-220510 Patent Literature 1: Japanese Patent Application, Publication No. Hei 6-220510
  • Patentliteratur 2: japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2003-286511 Patent Literature 2: Japanese Patent Application Publication No. 2003-286511

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Technische ProblemeTechnical problems

Allerdings erfordert die in vorstehend aufgeführter Patentliteratur 1 beschriebene Hochofen-Einblaskohle zwangsläufig das Hinzufügen des vorstehend erwähnten Oxidationsmittels zu pulverisierter Kohle, und erhöht somit die Betriebskosten.However, the blast furnace injection coal described in the above Patent Literature 1 inevitably requires the addition of the above-mentioned oxidizing agent to pulverized coal, and thus increases the running cost.

Darüber hinaus erfordert das in vorstehend aufgeführter Patentliteratur 2 beschriebene Verfahren zur Verbesserung der Brennbarkeit das Betreiben des Hochofens mit einer großen Menge an Sauerstoff, die der Heißluft fortwährend hinzugefügt wird, und erhöht somit ebenfalls die Betriebskosten.Moreover, the method for improving the combustibility described in Patent Literature 2 mentioned above requires operating the blast furnace with a large amount of oxygen continuously added to the hot air, and thus also increases operating costs.

Unter Berücksichtigung des obigen Sachverhalts besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Hochofen-Einblaskohle und ein Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen, die/das in der Lage ist, die Verbrennungseffizienz bei geringen Kosten zu verbessern und die Erzeugung von unverbranntem Kohlenstoff (Ruß) zu unterbinden.In view of the above, it is an object of the present invention to provide a blast furnace injection coal and a process for producing the same which are capable of improving the combustion efficiency at a low cost and the production of unburned carbon (soot) prevention.

Lösung der ProblemeSolution of the problems

Die Hochofen-Einblaskohle gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung zur Lösung der vorstehend erwähnten Probleme ist eine Hochofen-Einblaskohle, die über eine Winddüse in ein Hochofen-Hauptaggregat einer Hochofenanlage eingeblasen werden soll, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Sauerstoffatomen (Trockenbasis) zwischen 10 und 20 Gew.-% beträgt, und die mittlere Porengröße zwischen 10 und 50 nm beträgt.The blast furnace injection coal according to a first aspect of the invention for solving the above-mentioned problems is a blast furnace injection coal to be blown via a tuyere into a blast furnace main aggregate of a blast furnace plant, characterized in that the proportion of oxygen atoms (dry basis) is between 10 and 20% by weight, and the average pore size is between 10 and 50 nm.

Hochofen-Einblaskohle gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist der erste Aspekt der Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenvolumen zwischen 0.05 und 0.5 cm3/g beträgt.Blast furnace injection coal according to a second aspect of the invention is the first aspect of the invention, characterized in that the pore volume is between 0.05 and 0.5 cm 3 / g.

Hochofen-Einblaskohle gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist der erste oder zweite Aspekt der Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Oberfläche zwischen 1 und 100 m2/g beträgt. Blast furnace injection coal according to a third aspect of the invention is the first or second aspect of the invention, characterized in that the specific surface area is between 1 and 100 m 2 / g.

Ein Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung zur Lösung der vorstehend erwähnten Probleme ist ein Verfahren zur Herstellung der Hochofen-Einblaskohle gemäß einem des ersten bis dritten Aspekts der Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst: einen Trocknungsschritt in Form des Erwärmens von subbituminöser Kohle oder Braunkohle, um Feuchtigkeit zu entfernen; und einen Pyrolyseschritt in Form des Pyrolysierens der im Trocknungsschritt getrockneten Kohle bei einer Temperatur zwischen 460 und 590°C.A method for producing blast furnace injection coal according to a fourth aspect of the invention for solving the above-mentioned problems is a method for producing the blast furnace injection coal according to any one of the first to third aspects of the invention, characterized in that the method comprises: a drying step in Form of heating subbituminous coal or lignite to remove moisture; and a pyrolysis step in the form of pyrolyzing the carbon dried in the drying step at a temperature between 460 and 590 ° C.

Das Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist der vierte Aspekt der Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin umfasst: einen Kühlschritt in Form des Kühlens der Kohle, die im Pyrolyseschritt der Pyrolyse unterzogen worden ist, auf eine Temperatur zwischen 50 und 150°C; und einen Partialoxidationsschritt in Form des partiellen Oxidierens der im Kühlschritt gekühlten Kohle, indem die Kohle bei einer Temperatur zwischen 50 und 150°C einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre ausgesetzt wird, um eine chemische Adsorption von Sauerstoff an die Kohle zuzulassen.The method for producing blast furnace injection coal according to a fifth aspect of the invention is the fourth aspect of the invention, characterized in that the method further comprises: a cooling step in the form of cooling the coal which has undergone pyrolysis in the pyrolysis step Temperature between 50 and 150 ° C; and a partial oxidation step of partially oxidizing the coal cooled in the cooling step by exposing the carbon to an oxygen-containing atmosphere at a temperature between 50 and 150 ° C to allow chemical adsorption of oxygen to the coal.

Vorteilhafte Effekte der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

In den Hochofen-Einblaskohlen gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt die mittlere Porengröße 10 bis 50 nm, d. h. dass Teer-produzierende Gruppen, wie zum Beispiel sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen (zum Beispiel Carboxylgruppen, Aldehydgruppen, Estergruppen und Hydroxylgruppen), desorbieren und sich stark verringern, während der Anteil an Sauerstoffatomen (Trockenbasis) 10 bis 20 Gew.-% beträgt, d. h. dass eine Zersetzung (Abnahme) der Hauptgerüste (Verbrennungskomponenten, die hauptsächlich C, H und O enthalten) massiv unterbunden wird. Wird eine solche Hochofen-Einblaskohle zusammen mit Heißluft über die Winddüse in das Hochofen-Hauptaggregat eingeblasen, so kann die Hochofen-Einblaskohle, da zahlreiche Sauerstoffatome in den Hauptgerüsten enthalten sind und darüber hinaus die großen Poren eine einfache Ausbreitung des in der Heißluft enthaltenen Sauerstoffs in das Innere ermöglichen, daher vollständig und nahezu ohne Erzeugung von unverbranntem Kohlenstoff (Ruß) verbrannt werden, und sie unterbindet darüber hinaus die Erzeugung von Teer in signifikanter Art und Weise. Dementsprechend ist es möglich, die Verbrennungseffizienz bei niedrigen Kosten zu verbessern und die Erzeugung von unverbranntem Kohlenstoff (Ruß) zu unterbinden.In the blast furnace carbon blacks according to the present invention, the average pore size is 10 to 50 nm, that is, 10 to 50 nm. H. that tar-producing groups such as oxygen-containing functional groups (for example, carboxyl groups, aldehyde groups, ester groups and hydroxyl groups) desorb and greatly decrease while the content of oxygen atoms (dry basis) is 10 to 20% by weight, that is. H. that decomposition (decrease) of the main scaffolds (combustion components mainly containing C, H and O) is massively suppressed. If such a blast furnace injection coal is injected together with hot air through the tuyere in the blast furnace main unit, the blast furnace Einblaskohle, as numerous oxygen atoms are contained in the main frames and beyond the large pores, a simple propagation of the oxygen contained in the hot air thus allowing the interior to be burnt completely and with virtually no unburned carbon (soot) produced, and also significantly inhibiting the production of tar. Accordingly, it is possible to improve the combustion efficiency at a low cost and to suppress the generation of unburned carbon (soot).

Gemäß dem Verfahren zur Herstellung der Hochofen-Einblaskohle gemäß der vorliegenden Erfindung können die vorstehend beschriebenen Hochofen-Einblaskohlen kostengünstig hergestellt werden.According to the method of producing the blast furnace injection coal according to the present invention, the above-described blast furnace injection blanks can be manufactured inexpensively.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist ein Flussdiagramm, das den Prozess einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 FIG. 10 is a flowchart showing the process of a first embodiment of a method of producing a blast furnace injection coal according to the present invention.

2 ist ein Flussdiagramm, das den Prozess einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt 2 FIG. 10 is a flowchart showing the process of a second embodiment of the method of producing blast furnace injection coal according to the present invention

3 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Temperatur von subbituminöser Kohle und dem Anteil jeder ihrer sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen auf Basis eines unter einer stickstoffhaltigen Atmosphäre und ansteigender Temperatur aufgenommenen Infrarot-Absorptionsspektrums der subbituminösen Kohle zeigt. 3 Fig. 12 is a graph showing the relationship between the temperature of subbituminous coal and the content of each of their oxygen-containing functional groups based on an infrared absorption spectrum of the subbituminous coal taken under a nitrogen-containing atmosphere and increasing temperature.

4 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen den Anteilen an unverbranntem Kohlenstoff, der nach einer Verbrennung der Kohle der vorliegenden Erfindung, getrockneter Kohle und herkömmlicher Kohle gesammelt wurde, und den Konzentrationen an Restsauerstoff (Konzentrationen an überschüssigem Sauerstoff) in Verbrennungsabgasen nach der Verbrennung zeigt. 4 Fig. 10 is a graph showing the relationship between unburned carbon contents collected after combustion of the coal of the present invention, dried coal and conventional coal, and residual oxygen concentrations (excess oxygen concentrations) in combustion exhaust gases after combustion ,

5 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Anteil an überschüssigem Sauerstoff und der Verbrennungstemperatur einer vollständigen Verbrennung der Kohle der vorliegenden Erfindung sowie der herkömmlichen Kohle zeigt. 5 Fig. 12 is a graph showing the relationship between the excess oxygen content and the combustion temperature of complete combustion of the coal of the present invention and the conventional coal.

Beschreibung von Ausführungsformen Description of embodiments

Ausführungsformen einer Hochofen-Einblaskohle und eines Verfahrens zu deren Herstellung gemäß der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht lediglich auf jene Ausführungsformen beschränkt, die unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nachfolgend beschrieben werden sollen.Embodiments of a blast furnace injection coal and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited only to those embodiments which will be described below with reference to the drawings.

<Erste Ausführungsform><First Embodiment>

Eine erste Ausführungsform der Hochofen-Einblaskohle sowie des Verfahrens zu deren Herstellung gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.A first embodiment of the blast furnace injection coal and the method for the production thereof according to the present invention will be described with reference to FIG 1 described.

Die Hochofen-Einblaskohle gemäß dieser Ausführungsform weist einen Anteil an Sauerstoffatomen (Trockenbasis) von 10 bis 18 Gew.-%, sowie eine mittlere Porengröße von 10 bis 50 nm (Nanometer) (bevorzugt 20 bis 50 nm (Nanometer)) auf.The blast furnace injection coal according to this embodiment has a content of oxygen atoms (dry basis) of 10 to 18 wt%, and an average pore size of 10 to 50 nm (nanometers) (preferably 20 to 50 nm (nanometers)).

Wie in 1 dargestellt ist, kann die Hochofen-Einblaskohle gemäß dieser Ausführungsform, wie vorstehend erwähnt, auf einfache Weise hergestellt werden durch: Trocknen von minderwertiger Kohle 11 (Anteil an Sauerstoffatomen (Trockenbasis): über 18 Gew.-%, mittlere Porengröße: 3 bis 4 nm), wie zum Beispiel von subbituminöser Kohle oder von Braunkohle, durch Erwärmen derselben (bei 110 bis 200°C × 0.5 bis 1 Stunde) in einer sauerstoffarmen Atmosphäre (Sauerstoffkonzentration: 5 Vol.-% oder weniger), um Feuchtigkeit zu entfernen (Trocknungsschritt S11); Pyrolysieren der resultierenden Kohle durch Erwärmen derselben (bei 460 bis 590°C (bevorzugt 500 bis 550°C) × 0.5 bis 1 Stunde) in einer sauerstoffarmen Atmosphäre (Sauerstoffkonzentration: 2 Vol.-% oder weniger), um gebildetes Wasser, Kohlendioxid, Teer, und dergleichen als Pyrolysegas und Pyrolyseöl zu entfernen (Pyrolyseschritt S12); Kühlen der resultierenden Kohle (auf 50°C oder darunter) in einer sauerstoffarmen Atmosphäre (Sauerstoffkonzentration: 2 Vol.-% oder weniger) (Kühlschritt S13); sowie Pulverisieren der resultierenden Kohle (auf eine Partikelgröße: 77 μm oder weniger (80% Durchgang)) (Pulverisierungsschritt S14).As in 1 As shown, the blast furnace injection coal according to this embodiment can be easily produced by: drying low-grade coal 11 (Content of oxygen atoms (dry basis): over 18 wt%, average pore size: 3 to 4 nm), such as subbituminous coal or lignite, by heating them (at 110 to 200 ° C x 0.5 to 1 hour) in an oxygen-poor atmosphere (oxygen concentration: 5 vol% or less) to remove moisture (drying step S11); Pyrolyzing the resulting coal by heating it (at 460 to 590 ° C (preferably 500 to 550 ° C) × 0.5 to 1 hour) in an oxygen-poor atmosphere (oxygen concentration: 2% by volume or less) to produce water, carbon dioxide, To remove tar, and the like as pyrolysis gas and pyrolysis oil (pyrolysis step S12); Cooling the resulting coal (to 50 ° C or below) in an oxygen-poor atmosphere (oxygen concentration: 2% by volume or less) (cooling step S13); and pulverizing the resulting coal (to a particle size of 77 μm or less (80% pass)) (pulverization step S14).

In der Hochofen-Einblaskohle 12, die mittels des vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahrens gemäß dieser Ausführungsform hergestellt wurde, beträgt die mittlere Porengröße 10 bis 50 nm, d. h. dass Teer-produzierende Gruppen, wie zum Beispiel sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen (zum Beispiel Carboxylgruppen, Aldehydgruppen, Estergruppen und Hydroxylgruppen), desorbieren und sich stark verringern, während der Anteil an Sauerstoffatomen (Trockenbasis) 10 bis 18 Gew.-% beträgt, d. h. dass eine Zersetzung (Abnahme) der Hauptgerüste (Verbrennungskomponenten, die hauptsächlich C, H und O enthalten) massiv unterbunden wird. Wird die Hochofen-Einblaskohle 12 zusammen mit Heißluft über eine jede Winddüse in ein Hochofen-Hauptaggregat eingeblasen, so kann die Hochofen-Einblaskohle 12, da zahlreiche Sauerstoffatome in den Hauptgerüsten enthalten sind und darüber hinaus die großen Poren eine einfache Ausbreitung des in der Heißluft enthaltenen Sauerstoffs in das Innere ermöglichen, daher vollständig und nahezu ohne Erzeugung von unverbranntem Kohlenstoff (Ruß) verbrannt werden, und sie unterbindet darüber hinaus die Erzeugung von Teer in signifikanter Art und Weise.In the blast furnace injection coal 12 produced by the above-described production method according to this embodiment, the average pore size is 10 to 50 nm, ie, desorbing and forming tar-producing groups such as oxygen-containing functional groups (for example, carboxyl groups, aldehyde groups, ester groups, and hydroxyl groups) The content of oxygen atoms (dry basis) is 10 to 18 wt%, that is, decomposition (decrease) of the main skeletons (combustion components mainly containing C, H and O) is massively suppressed. Will the blast furnace injection coal 12 blown into a blast furnace main aggregate together with hot air via each tuyere, so can the blast furnace blow-in coal 12 In addition, since many oxygen atoms are contained in the main skeletons and, moreover, the large pores allow easy propagation of the oxygen contained in the hot air into the interior, therefore burned completely and almost without generation of unburned carbon (soot), and further inhibit the Production of tar in a significant way.

Die Hochofen-Einblaskohle 12 gemäß dieser Ausführungsform kann daher die Verbrennungseffizienz verbessern und die Erzeugung von unverbranntem Kohlenstoff (Ruß) unterbinden, ohne dass ein Oxidationsmittel, wie zum Beispiel KMnO4, H2O2, KClO3 oder K2Cr2O4, zugesetzt oder der in der Heißluft enthaltene Sauerstoff angereichert wird.The blast furnace injection coal 12 According to this embodiment, therefore, the combustion efficiency can be improved and the generation of unburned carbon (soot) can be suppressed without adding an oxidizing agent such as KMnO 4 , H 2 O 2 , KClO 3 or K 2 Cr 2 O 4 , or Hot air containing oxygen is enriched.

Gemäß dieser Ausführungsform ist es somit möglich, die Verbrennungseffizienz bei geringen Kosten zu verbessern und die Erzeugung von unverbranntem Kohlenstoff (Ruß) zu unterbinden.Thus, according to this embodiment, it is possible to improve the combustion efficiency at a low cost and to suppress the generation of unburned carbon (soot).

Man beachte, dass die mittlere Porengröße der Hochofen-Einblaskohle 12 gemäß dieser Ausführungsform 10 bis 50 nm (bevorzugt 20 bis 50 nm) betragen muss. Dies liegt daran, dass sich im Falle einer mittleren Porengröße von weniger als 10 nm die Ausbreitungsfähigkeit des in der Heißluft enthaltenen Sauerstoffs in das Innere verschlechtert und sich dementsprechend die Brennbarkeit verschlechtert, während im Falle einer mittleren Porengröße von mehr als 50 nm die Hochofen-Einblaskohle 12 aufgrund von Hitzeschock und dergleichen leicht in kleinere Größen zerbricht, und daher beim Einblasen in das Hochofen-Hauptaggregat in kleinere Größen zerbricht, was zu einer Situation führt, in der die Hochofen-Einblaskohle 12 zusammen mit einem Gasstrom durch das Innere des Hochofen-Hauptaggregats hindurchtritt und ohne Verbrennung ausgestoßen wird.Note that the mean pore size of the blast furnace injection coal 12 According to this embodiment, it must be 10 to 50 nm (preferably 20 to 50 nm). This is because, in the case of an average pore size of less than 10 nm, the spreadability of the oxygen contained in the hot air to the inside deteriorates and, accordingly, the combustibility deteriorates, while in the case of a mean pore size of more than 50 nm, the blast furnace injection coal 12 due to heat shock and the like easily breaks down into smaller sizes, and therefore breaks down into smaller sizes upon blowing into the blast furnace main assembly, resulting in a situation where the blast furnace injection coal 12 passes through the interior of the blast furnace main assembly together with a gas stream and is ejected without combustion.

Darüber hinaus darf auch der Anteil an Sauerstoffatomen (Trockenbasis) nicht weniger als 10 Gew.-% betragen. Dies liegt daran, dass es im Falle eines Anteils an Sauerstoffatomen (Trockenbasis) von weniger als 10 Gew.-% Schwierigkeiten bereitet, ohne Hinzufügen eines Oxidationsmittel oder Anreicherung des in der Heißluft enthaltenen Sauerstoffs eine vollständige Verbrennung zu erzielen. In addition, the proportion of oxygen atoms (dry basis) may not be less than 10 wt .-%. This is because in the case of a content of oxygen atoms (dry basis) of less than 10% by weight, it is difficult to achieve complete combustion without adding an oxidizing agent or enriching the oxygen contained in the hot air.

Weiterhin beträgt das Porenvolumen bevorzugt 0.05 bis 0.5 cm3/g, und besonders bevorzugt 0.1 bis 0.2 cm3/g. Dies liegt daran, dass im Falle eines Porenvolumens von weniger als 0.05 cm3/g eine kleine Kontaktoberfläche (Reaktionsoberfläche) mit dem in der Heißluft enthaltenen Sauerstoff vorliegt und sich die Brennbarkeit möglicherweise verschlechtert, während sich im Falle eines Porenvolumens von mehr als 0.5 cm3/g große Mengen an Komponenten verflüchtigen und die Hochofen-Einblaskohle 12 so porös ist, dass eine übermäßige Verringerung der Verbrennungskomponenten resultieren kann.Furthermore, the pore volume is preferably 0.05 to 0.5 cm 3 / g, and particularly preferably 0.1 to 0.2 cm 3 / g. This is because that in the case of a pore volume of less than 0.05 cm 3 / g a small contact surface (reaction surface) is present with the water contained in the hot air oxygen and the combustibility may deteriorate, while in the case of a pore volume of more than 0.5 cm to 3 / g volatilize large quantities of components and the blast furnace injection coal 12 so porous is that an excessive reduction of the combustion components can result.

Zusätzlich beträgt die spezifische Oberfläche bevorzugt 1 bis 100 m2/g, und besonders bevorzugt 5 bis 20 m2/g. Dies liegt daran, dass im Falle einer spezifischen Oberfläche von weniger als 1 m2/g eine kleine Kontaktoberfläche (Reaktionsoberfläche) mit dem in der Heißluft enthaltenen Sauerstoff vorliegt und sich die Brennbarkeit möglicherweise verschlechtert, während sich im Falle einer spezifischen Oberfläche von mehr als 100 m2/g große Mengen an Komponenten verflüchtigen und die Hochofen-Einblaskohle 12 so porös ist, dass eine übermäßige Verringerung der Verbrennungskomponenten resultieren kann.In addition, the specific surface area is preferably 1 to 100 m 2 / g, and more preferably 5 to 20 m 2 / g. This is because in the case of a specific surface area of less than 1 m 2 / g, there is a small contact surface (reaction surface) with the oxygen contained in the hot air, and the combustibility possibly deteriorates, while in the case of a specific surface area of more than 100 m 2 / g volatilize large amounts of components and the blast furnace injection coal 12 so porous is that an excessive reduction of the combustion components can result.

Andererseits muss in dem Verfahren zur Herstellung der Hochofen-Einblaskohle gemäß dieser Ausführungsform die Pyrolysetemperatur im Pyrolyseschritt S12 460 bis 590°C (bevorzugt 500 bis 550°C) betragen. Dies liegt daran, dass im Falle einer Temperatur von weniger als 460°C die Teerproduzierenden Gruppen, wie zum Beispiel sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen, in unzureichendem Ausmaß von der minderwertigen Kohle 11 desorbieren und es extreme Schwierigkeiten bereitet, eine mittlere Porengröße von 10 bis 50 nm zu erhalten, während im Falle einer Temperatur von mehr als 590°C eine beachtliche Zersetzung der Hauptgerüste (Verbrennungskomponenten, die hauptsächlich C, H und O enthalten) der minderwertigen Kohle 11 einsetzt und sich große Mengen an Komponenten verflüchtigen, was wiederum zu einer übermäßigen Verringerung der Verbrennungskomponenten führt.On the other hand, in the method for producing the blast furnace injection coal according to this embodiment, the pyrolysis temperature in the pyrolysis step S12 must be 460 to 590 ° C (preferably 500 to 550 ° C). This is because, in the case of a temperature of less than 460 ° C, the tar-producing groups, such as oxygen-containing functional groups, are inadequately affected by the low-grade coal 11 and that it is extremely difficult to obtain a mean pore size of 10 to 50 nm, while in the case of a temperature of more than 590 ° C considerable degradation of the main scaffolds (combustion components mainly containing C, H and O) of the low rank coal 11 used and volatilize large amounts of components, which in turn leads to an excessive reduction of the combustion components.

<Zweite Ausführungsform><Second Embodiment>

Eine zweite Ausführungsform der Hochofen-Einblaskohle sowie des Verfahrens zu deren Herstellung gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Man beachte, dass für Teilbereiche, die jenen der vorhergehenden Ausführungsform ähnlich sind, Bezugszeichen verwendet werden, die den bei der Beschreibung der vorhergehenden Ausführungsform verwendeten Bezugszeichen ähnlich sind, und dass auf deren Beschreibung, die mit der Beschreibung in der vorhergehenden Ausführungsform überlappt, verzichtet wird.A second embodiment of the blast furnace injection coal and the method for its production according to the present invention will be described with reference to FIG 2 described. Note that, for portions similar to those of the previous embodiment, reference numerals similar to those used in the description of the previous embodiment are used, and the description thereof overlapping with the description in the preceding embodiment will be omitted ,

Die Hochofen-Einblaskohle gemäß dieser Ausführungsform weist einen Anteil an Sauerstoffatomen (Trockenbasis) von 12 bis 20 Gew.-%, sowie eine mittlere Porengröße von 10 bis 50 nm (bevorzugt 20 bis 50 nm) auf.The blast furnace injection coal according to this embodiment has a content of oxygen atoms (dry basis) of 12 to 20% by weight and an average pore size of 10 to 50 nm (preferably 20 to 50 nm).

Wie in 2 dargestellt ist, kann die Hochofen-Einblaskohle gemäß dieser Ausführungsform, wie vorstehend erwähnt, auf einfache Weise hergestellt werden durch: Trocknen der minderwertigen Kohle 11 (Anteil an Sauerstoffatomen (Trockenbasis): über 18 Gew.-%) auf ähnliche Art und Weise wie im Rahmen der vorhergehenden Ausführungsform (Trocknungsschritt S11); Pyrolysieren der resultierenden Kohle auf ähnliche Art und Weise wie im Rahmen der vorhergehenden Ausführungsform (Pyrolyseschritt S12); Kühlen der resultierenden Kohle (auf 50 bis 150°C) in einer sauerstoffarmen Atmosphäre (Sauerstoffkonzentration: 2 Vol.-% oder weniger) (Kühlschritt S23); partielles Oxidieren der resultierenden Kohle, indem sie einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre (Sauerstoffkonzentration: 5 bis 21 Vol.-%) (bei 50 bis 150°C × 0.5 bis 10 Stunden) ausgesetzt wird, um eine chemische Adsorption von Sauerstoff an die Kohle zuzulassen (Partialoxidationsschritt S25); sowie Pulverisieren der resultierenden Kohle auf ähnliche Art und Weise wie im Rahmen der vorhergehenden Ausführungsform (Pulverisierungsschritt S14).As in 2 As shown, the blast furnace injection coal according to this embodiment can be easily produced by: drying the inferior coal 11 (Content of oxygen atoms (dry basis): over 18 wt%) in a similar manner as in the previous embodiment (drying step S11); Pyrolyzing the resulting coal in a similar manner as in the previous embodiment (pyrolysis step S12); Cooling the resulting coal (to 50 to 150 ° C) in an oxygen-poor atmosphere (oxygen concentration: 2 vol% or less) (cooling step S23); partially oxidizing the resulting coal by exposing it to an oxygen-containing atmosphere (oxygen concentration: 5 to 21% by volume) (at 50 to 150 ° C x 0.5 to 10 hours) to allow chemical adsorption of oxygen to the coal (partial oxidation step S25); and pulverizing the resulting coal in a similar manner as in the previous embodiment (pulverization step S14).

Im Ergebnis wird in dieser Ausführungsform die Kohle, die im Pyrolyseschritt S12 der Pyrolyse unterzogen worden ist, auf 50 bis 150°C gekühlt, und die Kohle wird anschließend im Partialoxidationsschritt S25 durch Zulassen einer chemischen Adsorption von Sauerstoff an die Kohle partiell oxidiert, um hierdurch Hochofen-Einblaskohle 22 mit einem Anteil an Sauerstoffatomen (Trockenbasis) von 12 bis 20 Gew.-% zu erhalten.As a result, in this embodiment, the coal subjected to pyrolysis in the pyrolysis step S12 is cooled to 50 to 150 ° C, and the coal is then partially oxidized in the partial oxidation step S25 by permitting a chemical adsorption of oxygen to the coal, thereby blast furnace injection 22 with a content of oxygen atoms (dry basis) of 12 to 20 wt .-% to obtain.

In der Hochofen-Einblaskohle 22, die mittels des vorstehend erwähnten Herstellungsverfahrens gemäß dieser Ausführungsform hergestellt wurde, beträgt, wie im Rahmen der vorhergehenden Ausführungsform, die mittlere Porengröße 10 bis 50 nm, d. h. dass Teer-produzierende Gruppen, wie zum Beispiel sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen (zum Beispiel Carboxylgruppen, Aldehydgruppen, Estergruppen und Hydroxylgruppen), desorbieren und sich stark verringern, während der Anteil an Sauerstoffatomen (Trockenbasis) 12 bis 20 Gew.-% beträgt, d. h. dass eine Zersetzung (Abnahme) der Hauptgerüste (Verbrennungskomponenten, die hauptsächlich C, H und O enthalten) massiv unterbunden wird und mehr Sauerstoffatome chemisch adsorbiert sind. Wird die Hochofen-Einblaskohle 22 zusammen mit Heißluft über die Winddüse in das Hochofen-Hauptaggregat eingeblasen, so kann die Hochofen-Einblaskohle 22, da die Hauptgerüste mehr Sauerstoffatome als in der vorhergehenden Ausführungsform enthalten und darüber hinaus die großen Poren eine einfache Ausbreitung des in der Heißluft enthaltenen Sauerstoffs in das Innere ermöglichen, daher vollständig und unter Erzeugung einer geringeren Menge an unverbranntem Kohlenstoff (Ruß) als in der vorhergehenden Ausführungsform verbrannt werden, und sie unterbindet darüber hinaus, wie die vorhergehende Ausführungsform, die Erzeugung von Teer in signifikanter Art und Weise. In the blast furnace injection coal 22 produced by the above-mentioned manufacturing method according to this embodiment is, as in the previous embodiment, the average pore size 10 to 50 nm, that is, that tar-producing groups such as oxygen-containing functional groups (for example, carboxyl groups, aldehyde groups, ester groups, and hydroxyl groups) desorb and greatly reduce, while the content of oxygen atoms (dry basis) is 12 to 20% by weight. ie, a decomposition (decrease) of the main skeletons (combustion components mainly containing C, H and O) is massively suppressed and more oxygen atoms are chemically adsorbed. Will the blast furnace injection coal 22 blown together with hot air through the tuyere into the blast furnace main unit, so can the blast furnace injection coal 22 since the main skeletons contain more oxygen atoms than in the previous embodiment, and moreover, the large pores allow easy diffusion of the oxygen contained in the hot air into the interior, therefore, completely and to produce a smaller amount of unburned carbon (soot) than in the previous one Embodiment burns, moreover, and it prevents, like the previous embodiment, the production of tar in a significant way.

Die Hochofen-Einblaskohle 22 gemäß dieser Ausführungsform kann daher die Verbrennungseffizienz in größerem Ausmaß verbessern und die Erzeugung von unverbranntem Kohlenstoff (Ruß) zuverlässiger unterbinden als die vorhergehende Ausführungsform, ohne dass ein Oxidationsmittel, wie zum Beispiel KMnO4, H2O2, KClO3 oder K2Cr2O4, zugesetzt oder der in der Heißluft enthaltene Sauerstoff angereichert wird.The blast furnace injection coal 22 Therefore, according to this embodiment, the combustion efficiency can be improved to a greater extent and the generation of unburned carbon (soot) more reliably prevented than the previous embodiment without using an oxidizing agent such as KMnO 4 , H 2 O 2 , KClO 3 or K 2 Cr 2 O 4 , added or the oxygen contained in the hot air is enriched.

Gemäß dieser Ausführungsform ist es somit möglich, die Verbrennungseffizienz bei geringen Kosten weiter zu verbessern und die Erzeugung von unverbranntem Kohlenstoff (Ruß) zuverlässiger zu unterbinden als in der vorhergehenden Ausführungsform.Thus, according to this embodiment, it is possible to further improve the combustion efficiency at low cost and to more reliably suppress the generation of unburned carbon (soot) than in the previous embodiment.

Man beachte, dass der Anteil an Sauerstoffatomen (Trockenbasis) in der Hochofen-Einblaskohle 22 gemäß dieser Ausführungsform 20 Gew.-% oder weniger betragen muss. Dies liegt daran, dass im Falle eines Anteils an Sauerstoffatomen (Trockenbasis) von weniger als 20 Gew.-% der Sauerstoffgehalt übermäßig groß ist und sich die Menge an erzeugter Wärme übermäßig verringert.Note that the content of oxygen atoms (dry basis) in the blast furnace injection coal 22 According to this embodiment, it must be 20% by weight or less. This is because in the case of a content of oxygen atoms (dry basis) of less than 20% by weight, the oxygen content is excessively large and the amount of heat generated excessively decreases.

In dem Verfahren zur Herstellung der Hochofen-Einblaskohle gemäß dieser Ausführungsform beträgt die Temperatur des Prozess im Partialoxidationsschritt S25 andererseits bevorzugt 50 bis 150°C. Dies liegt daran, dass es im Falle einer Temperatur von weniger als 50°C selbst in einer Luftatmosphäre (Sauerstoffkonzentration: 21 Vol.-%) Schwierigkeiten bereitet, den Partialoxidationsprozess voranzutreiben, während im Falle einer Temperatur von mehr als 150°C selbst in einer Atmosphäre, in der die Sauerstoffkonzentration etwa 5 Vol.-% beträgt, im Rahmen der Verbrennungsreaktion möglicherweise große Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid erzeugt werden.On the other hand, in the method of producing the blast furnace injection coal of this embodiment, the temperature of the process in the partial oxidation step S25 is preferably 50 to 150 ° C. This is because in the case of a temperature of less than 50 ° C, even in an air atmosphere (oxygen concentration: 21% by volume), it is difficult to promote the partial oxidation process, while in the case of a temperature higher than 150 ° C, even in one Atmosphere in which the oxygen concentration is about 5 vol .-%, may be generated in the combustion reaction may be large amounts of carbon monoxide and carbon dioxide.

[Beispiele][Examples]

Beispiele, die zwecks Bestätigung der vorteilhaften Effekte der Hochofen-Einblaskohle sowie des Verfahrens zu deren Herstellung gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, werden nachfolgend beschrieben. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf jene Beispiele beschränkt, die nachfolgend auf Basis verschiedener Arten von Daten beschrieben werden sollen.Examples performed to confirm the beneficial effects of the blast furnace carbon black and the method of making the same according to the present invention are described below. However, the present invention is not limited to those examples which will be described below based on various types of data.

<Nr. 1: Zusammensetzungsanalyse><No. 1: Composition analysis>

Es wurde eine Zusammensetzungsanalyse (Elementaranalyse) der Hochofen-Einblaskohle 12, die mittels des vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform erhalten wurde (Kohle der vorliegenden Erfindung), durchgeführt. Darüber hinaus wurde zu Vergleichszwecken auch eine Zusammensetzungsanalyse einer herkömmlichen Hochofen-Einblaskohle (PCI-Kohle: herkömmliche Kohle) sowie einer Kohle, die durch Weglassen des Pyrolyseschritts S12 der ersten Ausführungsform erhalten worden war (getrocknete Kohle), durchgeführt. Die nachfolgend aufgeführte Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse. Man beachte, dass die Werte allesamt auf Trockenbasis sind. [Tabelle 1] Kohle der vorliegenden Erfindung herkömmliche Kohle getrocknete Kohle C (Gew.-%) 73.8 84.5 71.0 H (Gew.-%) 3.2 3.8 3.6 O (Gew.-%) 14.4 2.9 18.5 N (Gew.-%) 1.1 1.7 1.0 S (Gew.-% 0.3 0.5 0.5 Heizwert (kcal/kg) 6700 8020 6300 It was a compositional analysis (elemental analysis) of the blast furnace injection coal 12 obtained by the above-described production method according to the first embodiment (coal of the present invention). Moreover, for comparative purposes, a compositional analysis of a conventional blast furnace injection coal (PCI coal: conventional coal) and a coal obtained by omitting the pyrolysis step S12 of the first embodiment (dried coal) was also conducted. The following Table 1 shows the results. Note that the values are all dry. [Table 1] Coal of the present invention conventional coal dried coal C (% by weight) 73.8 84.5 71.0 H (% by weight) 3.2 3.8 3.6 O (% by weight) 14.4 2.9 18.5 N (% by weight) 1.1 1.7 1.0 S (% by weight) 0.3 0.5 0.5 Calorific value (kcal / kg) 6700 8020 6300

Wie aus der vorstehend aufgeführten Tabelle 1 ersichtlich ist, ist der Anteil an Sauerstoff (O) in der Kohle der vorliegenden Erfindung geringer als jener in der getrockneten Kohle und signifikant größer als jener in der herkömmlichen Kohle, während der Anteil an Kohlenstoff größer ist als jener in der getrockneten Kohle und geringer ist als jener in der herkömmlichen Kohle. Somit ist der Heizwert der Kohle der vorliegenden Erfindung größer als jener der getrockneten Kohle und kleiner als jener der herkömmlichen Kohle.As is apparent from the above-mentioned Table 1, the content of oxygen (O) in the coal of the present invention is lower than that in the dried coal and significantly larger than that in the conventional coal, while the content of carbon is larger than that in the dried coal and lower than that in the conventional coal. Thus, the calorific value of the coal of the present invention is larger than that of the dried coal and smaller than that of the conventional coal.

<Nr. 2: Oberflächenzustände><No. 2: Surface states>

Es wurden Oberflächenzustände (mittlere Porengröße, Porenvolumen, spezifische Oberfläche) der vorstehend erwähnten Kohle der vorliegenden Erfindung gemessen. Darüber hinaus wurden zu Vergleichszwecken auch die Oberflächenzustände der vorstehend erwähnten herkömmlichen Kohle und der getrockneten Kohle gemessen. Die nachfolgend aufgeführte Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse. [Tabelle 2] Kohle der vorliegenden Erfindung herkömmliche Kohle getrocknete Kohle mittlere Porengröße (nm) 20 1.5 3.5 Porenvolumen (cm3/g) 0.13 0.08 0.14 spezifische Oberfläche (m2/g) 10.4 0.23 15 Surface conditions (average pore size, pore volume, specific surface area) of the above-mentioned carbon of the present invention were measured. In addition, for the purpose of comparison, the surface states of the above-mentioned conventional coal and the dried coal were also measured. Table 2 below shows the results. [Table 2] Coal of the present invention conventional coal dried coal average pore size (nm) 20 1.5 3.5 Pore volume (cm 3 / g) 12:13 12:08 12:14 specific surface area (m 2 / g) 10.4 12:23 15

Wie aus der vorstehend aufgeführten Tabelle 2 ersichtlich ist, ist die mittlere Porengröße der Kohle der vorliegenden Erfindung signifikant größer als jene der herkömmlichen Kohle und der getrockneten Kohle.As apparent from the above-mentioned Table 2, the average pore size of the coal of the present invention is significantly larger than that of the conventional coal and the dried coal.

<Nr. 3: Mengen an sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen><No. 3: Amounts of oxygen-containing functional groups>

Unter einer stickstoffhaltigen Atmosphäre und ansteigender Temperatur (10°C/min) wurde ein Infrarot-Absorptionsspektrum von subbituminöser Kohle (PRB-Kohle aus den Vereinigten Staaten) aufgenommen, um den Anteil an sämtlichen sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen (Hydroxylgruppen (OH), Carboxylgruppen (COOH), Aldehydgruppen (COH), Estergruppen (COO)) bei vorgegebenen Temperaturen zu ermitteln. 3 zeigt das Ergebnis. Man beachte, dass die Horizontalachse die Temperatur darstellt, und die Vertikalachse das Verhältnis der Peakfläche einer jeden sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppe zur Gesamtpeakfläche der sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen bei 110°C darstellt.Under a nitrogen-containing atmosphere and increasing temperature (10 ° C / min), an infrared absorption spectrum of subbituminous coal (United States PRB coal) was recorded to reduce the proportion of all oxygen-containing functional groups (hydroxyl groups (OH), carboxyl groups (COOH ), Aldehyde groups (COH), ester groups (COO)) at given temperatures. 3 shows the result. Note that the horizontal axis represents the temperature and the vertical axis represents the ratio of the peak area of each oxygen-containing functional group to the total peak area of the oxygen-containing functional groups at 110 ° C.

Wie aus 3 ersichtlich ist, bestätigt sich, dass die vorstehend erwähnten sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen, d. h. die Teer-produzierenden Gruppen, bei 460°C weitestgehend verschwinden, und bei 500°C vollständig verschwinden.How out 3 can be seen, it is confirmed that the above-mentioned oxygen-containing functional groups, ie the tar-producing groups, largely disappear at 460 ° C, and completely disappear at 500 ° C.

<Nr. 4: Brennbarkeit><No. 4: flammability>

Es wurde die Beziehung zwischen dem Anteil an restlichem, unverbranntem Kohlenstoff, der aus einer Verbrennung der vorstehend erwähnten Kohle der vorliegenden Erfindung mit Luft bei 1500°C resultiert, und dem Durchsatz der zugeführten Luft ermittelt. Darüber hinaus wurde zu Vergleichszwecken auch die Beziehung für die vorstehend erwähnte herkömmliche Kohle und die getrocknete Kohle ermittelt. 4 zeigt die Ergebnisse. Man beachte, dass in 4 die Horizontalachse die Konzentration an Restsauerstoff im Verbrennungsabgas nach der Verbrennung der Kohle darstellt, d. h. die Konzentration an überschüssigem Sauerstoff, und die Vertikalachse den Anteil an unverbranntem Kohlenstoff, der nach der Verbrennung der Kohle gesammelt wurde, darstellt.The relationship between the proportion of residual unburned carbon resulting from combustion of the above-mentioned coal of the present invention with air at 1500 ° C and the flow rate of the supplied air was determined. In addition, for comparative purposes, the relationship was also established for the above-mentioned conventional coal and the dried coal. 4 shows the results. Note that in 4 the horizontal axis represents the concentration of residual oxygen in the combustion exhaust gas after combustion of the coal, ie the concentration of excess oxygen, and the vertical axis represents the fraction of unburned carbon collected after the combustion of the coal.

Wie aus 4 ersichtlich ist, erhöht sich in den Fällen der herkömmlichen Kohle und der getrockneten Kohle die Menge an unverbranntem Kohlenstoff mit sinkender Konzentration an überschüssigem Sauerstoff schrittweise. Im Gegensatz hierzu erhöht sich im Falle der Kohle der vorliegenden Erfindung die Menge an unverbranntem Kohlenstoff selbst bei sinkender Konzentration an überschüssigem Sauerstoff nicht. Somit bestätigt sich, dass die Kohle der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen vollständig verbrannt werden kann. How out 4 As can be seen, in the cases of conventional coal and dried coal, the amount of unburned carbon increases gradually as the concentration of excess oxygen decreases. In contrast, in the case of the coal of the present invention, the amount of unburned carbon does not increase even if the concentration of excess oxygen decreases. Thus, it is confirmed that the coal of the present invention can be substantially completely burned.

<Nr. 5: Verbrennungstemperatur><No. 5: combustion temperature>

Es wurde die Beziehung zwischen dem Anteil an überschüssigem Sauerstoff und der Verbrennungstemperatur einer zu 100% vollendeten Verbrennung der vorstehend erwähnten Kohle der vorliegenden Erfindung unter den nachfolgend angegebenen Bedingungen ermittelt. Darüber hinaus wurde zu Vergleichszwecken auch die Beziehung für die vorstehend erwähnte herkömmliche Kohle ermittelt. 5 zeigt die Ergebnisse. Man beachte, dass der Anteil an überschüssigem Sauerstoff Os einen Wert darstellt, der durch die nachfolgend angegebene Formel (1) definiert ist.

  • * Verbrennungsformeln C + O2 → CO2 H2 + 1/2O2 → H2O
  • * Verbrennungsbedingungen
  • • Temperatur der zugeführten Luft: 1200°C
  • • Konzentration an Sauerstoff in der Luft: 21 Vol.-%
  • • Temperatur der zugeführten Kohle: 25°C
  • • Feuchtigkeitsgehalt: 2%
The relationship between the excess oxygen content and the combustion temperature of 100% completed combustion of the above-mentioned coal of the present invention was determined under the following conditions. In addition, for comparative purposes, the relationship for the above-mentioned conventional coal was also determined. 5 shows the results. Note that the content of excess oxygen Os represents a value defined by the following formula (1).
  • * Combustion formulas C + O 2 → CO 2 H 2 + 1 / 2O 2 → H 2 O
  • * Combustion conditions
  • • Temperature of the supplied air: 1200 ° C
  • • concentration of oxygen in the air: 21 vol.%
  • • Temperature of the supplied coal: 25 ° C
  • • moisture content: 2%

Anteil an überschüssigem SauerstoffProportion of excess oxygen

  • Os = (Oa + Oc/2)/(Cc + Hc/4) (1) wobei Oa den molaren Durchsatz des Sauerstoffgases (Moleküle) in der zugeführten Luft darstellt, Oc den molaren Durchsatz der Sauerstoffatome in der zugeführten Kohle darstellt, Cc den molaren Durchsatz der Kohlenstoffatome in der zugeführten Kohle darstellt, und Hc den molaren Durchsatz der Wasserstoffatome in der zugeführten Kohle darstellt. Os = (Oa + Oc / 2) / (Cc + Hc / 4) (1) where Oa represents the molar flow rate of the oxygen gas (molecules) in the feed air, Oc represents the molar flow rate of oxygen atoms in the feed coal, Cc represents the molar flow rate of carbon atoms in the feed coal, and Hc represents the molar flow rate of the hydrogen atoms in the feed Represents coal.

Obwohl der Heizwert der Kohle der vorliegenden Erfindung geringer ist als jener der herkömmlichen Kohle, bestätigt sich, dass die Verbrennungstemperatur in einem Fall, in welchem der Anteil an überschüssigem Sauerstoff der gleiche ist wie bei der herkömmlichen Kohle, höher ist als jene der herkömmlichen Kohle, wie aus 5 ersichtlich ist. Dies liegt daran, dass die Kohle der vorliegenden Erfindung einen höheren Anteil an Sauerstoff als die herkömmliche Kohle aufweist und unter der Bedingung, dass der Anteil an überschüssigem Sauerstoff der gleiche ist wie bei der herkömmlichen Kohle, daher eine geringere Menge an zugeführter Luft als die herkömmliche Kohle benötigt.Although the heating value of the coal of the present invention is lower than that of the conventional coal, it is confirmed that the combustion temperature is higher than that of the conventional coal in a case where the excess oxygen content is the same as the conventional coal. like out 5 is apparent. This is because the coal of the present invention has a higher proportion of oxygen than the conventional coal, and therefore, under the condition that the content of excess oxygen is the same as in the conventional coal, a smaller amount of supplied air than the conventional one Coal needed.

Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability

Die Hochofen-Einblaskohlen sowie die Verfahren zu deren Herstellung gemäß der vorliegenden Erfindung können mit erheblichem Nutzen in der Kohleindustrie, Stahlindustrie, und dergleichen eingesetzt werden.The blast furnace carbon blanks, as well as the processes for their preparation according to the present invention, can be used with considerable benefit in the coal industry, steel industry, and the like.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1111
MINDERWERTIGE KOHLE (SUBBITUMINÖSE KOHLE ODER BRAUNKOHLE)MINIMUM CARBON (SUBBITUMINOUS COAL OR BROWN COAL)
12, 2212, 22
HOCHOFEN-EINBLASKOHLEBlast furnace injection
S11S11
TROCKNUNGSSCHRITTDRYING STEP
S12S12
PYROLYSESCHRITTpyrolysis
S13, S23S13, S23
KÜHLSCHRITTCOOLING STEP
S14S14
PULVERISIERUNGSSCHRITTpulverization
S25S25
PARTIALOXIDATIONSSCHRITTpartially oxidizing

Claims (5)

Hochofen-Einblaskohle, die über eine Winddüse in ein Hochofen-Hauptaggregat einer Hochofenanlage eingeblasen werden soll, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Sauerstoffatomen (Trockenbasis) zwischen 10 und 20 Gew.-% beträgt, und die mittlere Porengröße zwischen 10 und 50 nm beträgt.Blast furnace injection coal to be injected via a tuyere into a blast furnace main unit of a blast furnace plant, characterized in that the proportion of oxygen atoms (dry basis) is between 10 and 20 wt .-%, and the average pore size between 10 and 50 nm , Hochofen-Einblaskohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenvolumen zwischen 0.05 und 0.5 cm3/g beträgt.Blast furnace injection coal according to claim 1, characterized in that the pore volume is between 0.05 and 0.5 cm 3 / g. Hochofen-Einblaskohle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Oberfläche zwischen 1 und 100 m2/g beträgt.Blast furnace injection coal according to claim 1 or 2, characterized in that the specific surface area is between 1 and 100 m 2 / g. Verfahren zur Herstellung der Hochofen-Einblaskohle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst: einen Trocknungsschritt in Form des Erwärmens von subbituminöser Kohle oder Braunkohle, um Feuchtigkeit zu entfernen; und einen Pyrolyseschritt in Form des Pyrolysierens der im Trocknungsschritt getrockneten Kohle bei einer Temperatur zwischen 460 und 590°C.A method of producing the blast furnace injection coal according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the method comprises: a drying step of heating sub-bituminous coal or brown coal to remove moisture; and a pyrolysis step in the form of pyrolyzing the carbon dried in the drying step at a temperature between 460 and 590 ° C. Verfahren zur Herstellung der Hochofen-Einblaskohle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin umfasst: einen Kühlschritt in Form des Kühlens der Kohle, die im Pyrolyseschritt der Pyrolyse unterzogen worden ist, auf eine Temperatur zwischen 50 und 150°C; und einen Partialoxidationsschritt in Form des partiellen Oxidierens der im Kühlschritt gekühlten Kohle, indem die Kohle bei einer Temperatur zwischen 50 und 150°C einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre ausgesetzt wird, um eine chemische Adsorption von Sauerstoff an die Kohle zuzulassen.A method of producing the blast furnace injection coal according to claim 4, characterized in that the method further comprises: a cooling step in the form of cooling the coal subjected to pyrolysis in the pyrolysis step to a temperature between 50 and 150 ° C; and a partial oxidation step of partially oxidizing the coal cooled in the cooling step by exposing the carbon to an oxygen-containing atmosphere at a temperature between 50 and 150 ° C to allow chemical adsorption of oxygen to the coal.
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