DE112014006388T5

DE112014006388T5 - Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle, Hochofen-Einblaskohle, und deren Verwendung

Info

Publication number: DE112014006388T5
Application number: DE112014006388.6T
Authority: DE
Inventors: Setsuo Omoto; Keiichi Nakagawa
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-11-17
Publication date: 2016-11-24
Also published as: KR20160110977A; WO2015125360A1; JP2015155569A; CN106029911A; US20170058372A1

Abstract

Bereitgestellt wird ein Verfahren zur Herstellung von Kohle, welche in einen Hochofen eingeblasen werden soll, wobei das Verfahren die Herstellung einer Kohle ermöglicht, welche, wenn sie in erhöhter Menge in ein Hochofenaggregat eingeblasen wird, keine Störung des Schlackenflusses in dem Hochofenaggregat verursacht. Dieses Verfahren umfasst: einen Schritt (S1), welcher das Analysieren der Asche von Kohle im Rohkohlezustand sowie das Bestimmen des Gehalts (Gew.-%) an Al, Si, Ca und Mg in der Asche vorsieht; einen Schritt (S2), welcher das Bestimmen des Aschenschmelzpunkts der Kohle auf Basis der erhaltenen Daten vorsieht; einen Schritt (S3), welcher das Auswählen einer auf der Kohle zu trägernden Metallspezies sowie das Bestimmen der hiervon zu trägernden Menge auf Basis der erhaltenen Daten vorsieht, um auf diese Weise den Aschenschmelzpunkt der Kohle auf 1200 bis 1400°C einzustellen; einen Schritt (S4), welcher das Aufbringen des Metalls auf die Kohle in der vorab bestimmten Menge mittels eines Ionenaustauschverfahrens vorsieht; und einen Schritt (S5), welcher das Carbonisieren der in Schritt (4) erhaltenen Kohle vorsieht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle, Hochofen-Einblaskohle, sowie ein Verfahren zur Verwendung der Hochofen-Einblaskohle.
STAND DER TECHNIK
Hochofenanlagen sind derart ausgestaltet, dass sie in der Lage sind, Roheisen aus Eisenerz zu erzeugen, indem Rohmaterialien, wie beispielsweise Eisenerz, Kalkstein und Koks, über die Gicht des Hochofen-Hauptaggregats in das Innere eingebracht werden, und Heißluft sowie als Hilfsbrennstoff fungierende Hochofen-Einblaskohle (pulverisierte Kohle) über eine auf der unteren Seite eines Seitenbereichs des Hochofen-Hauptaggregats befindliche Winddüse eingeblasen werden.
Um einen stabilen Betrieb der vorstehend beschriebenen Hochofenanlage zu gewährleisten, muss die Hochofen-Einblaskohle derart ausgebildet sein, dass die Akkretion von Asche der Hochofen-Einblaskohle oder ein Einschluss durch Asche der Hochofen-Einblaskohle in einer zur Winddüse des Hochofen-Hauptaggregats führenden Leitung unterbunden wird.
Es wurde beispielsweise vorgeschlagen, die Verbrennbarkeit von Hochofen-Einblaskohle dadurch zu verbessern, dass vorab die Erweichungspunkte von Asche in pulverisierten Kohlen gemessen werden, ein CaO-basiertes Flussmittel wie Kalkstein oder Serpentinit, oder eine andere pulverisierte Kohle in einer erforderlichen, auf Basis des Erweichungspunkts der pulverisierte Kohle bestimmten Menge zu jeder der einen Aschenerweichungspunkt von unter 1300°C aufweisenden pulverisierten Kohlen hinzugefügt wird, um den Aschenerweichungspunkt der pulverisierten Kohle auf 1300°C oder mehr einzustellen, und anschließend lediglich jene pulverisierten Kohlen, welche einen Aschenerweichungspunkt von 1300°C oder mehr aufweisen, über eine Winddüse eines Hochofen-Hauptaggregats in das Innere eingeblasen werden (siehe beispielsweise nachfolgendes Patentdokument 1).
Weiterhin wurde ein Verfahren zum Betrieb eines Hochofens vorgeschlagen, in welchem beispielsweise eines oder zwei oder mehrere ausgewählt aus CaO-basierten, MgO-basierten und SiO₂-basierten Flussmitteln über eine Winddüse in das Innere eines Hochofens eingeblasen werden (siehe beispielsweise nachfolgendes Patentdokument 2).
DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
PATENTDOKUMENT

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. H5-156330A
Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. H3-291313A

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
MITTELS DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Bei der in Patentdokument 1 beschriebenen Technik weist das als Flussmittel zugesetzte Calciumoxid indessen einen großen Partikeldurchmesser auf (feine Calciumoxid-Partikel besitzen einen Durchmesser von etwa 10 μm), weshalb es lange Zeit dauert, das Calciumoxid gleichmäßig in die im Hochofen befindliche Schlacke einzumischen. Folglich besteht die Möglichkeit, dass der durch den Zusatz des Flussmittels angestrebte Effekt einer Erhöhung des Erweichungspunkts der Hochofen-Einblaskohle beim Einblasen einer großen Menge an Hochofen-Einblaskohle tendenziell nur schwer erzielt werden kann.
In Patentdokument 2 wird lediglich ein Verfahren zum Betrieb eines Hochofens beschrieben, welches die Fließfähigkeit der im Hochofen erzeugten Rastschlacke sicherstellt, indem die Viskosität bei 1450°C auf 10 Poise oder weniger eingestellt wird. Aus diesem Grund besteht die Möglichkeit, dass die Akkretion von Asche der Hochofen-Einblaskohle oder ein Einschluss durch Asche der Hochofen-Einblaskohle in einer zur Winddüse des Hochofen-Hauptaggregats führenden Leitung nicht unterbunden werden kann.
Ausgehend von diesem Sachverhalt wurde die vorliegende Erfindung zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme gemacht, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Eiblaskohle bereitzustellen, welches die Möglichkeit bietet, Hochofen-Einblaskohle zu erhalten, die selbst bei einer Erhöhung der Menge der in das Hochofen-Hauptaggregat eingeblasenen Kohle gegenüber Störungen der Fließfähigkeit von Schlacke im Hochofen-Hauptaggregat resistent ist, sowie eine Hochofen-Einblaskohle und ein Verfahren zur Verwendung der Hochofen-Einblaskohle bereitzustellen.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Ein Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung zur Lösung obiger Probleme umfasst: einen ersten Schritt, welcher das Analysieren der Asche von Förderkohle sowie der prozentualen Gewichtsanteile an Al, Si, Ca und Mg in der Asche vorsieht; einen zweiten Schritt, welcher das Bestimmen des Aschenschmelzpunkts der Kohle auf Basis der mittels der Analyse erhaltenen Daten vorsieht; einen dritten Schritt, welcher das Auswählen einer auf der Kohle zu trägernden Metallspezies sowie das Bestimmen der Menge an zu trägernder Metallspezies auf Basis der im ersten Schritt und im zweiten Schritt erhaltenen Daten vorsieht, um den Aschenschmelzpunkt der Kohle auf 1200 bis 1400°C einzustellen; einen vierten Schritt, welcher das Aufbringen des Metalls auf die Kohle in der zu trägernden Menge mittels eines Ionenaustauschverfahrens vorsieht; und einen fünften Schritt, welcher das Pyrolysieren der im vierten Schritt erhaltenen Kohle vorsieht.
Ein Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung zur Lösung obiger Probleme ist das Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Aspekt der Erfindung, wobei es sich bei dem Metall um zumindest eines ausgewählt aus Calcium und Magnesium handelt.
Ein Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung zur Lösung obiger Probleme ist das Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle nach dem vorstehend beschriebenen ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung, wobei die Kohle im fünften Schritt einer thermischen Behandlung bei 350 bis 550°C unterzogen wird, um den Gehalt an flüchtigen Restbestandteilen auf 15 bis 35% einzustellen.
Ein Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung zur Lösung obiger Probleme ist das Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle nach einem des vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Aspekts der Erfindung, wobei die Menge des auf der Kohle zu trägernden Metalls 0.2 bis 1.55, angegeben als Gewichtsverhältnis (CaO + MgO)/SiO₂, beträgt.
Ein Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung zur Lösung obiger Probleme ist das Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle nach dem vorstehend beschriebenen vierten Aspekt der Erfindung, wobei die Menge des auf der Kohle zu trägernden Metalls 0.25 bis 1.4, angegeben als Gewichtsverhältnis (CaO + MgO)/SiO₂, beträgt.
Ein Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung zur Lösung obiger Probleme ist das Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle nach dem vorstehend beschriebenen fünften Aspekt der Erfindung, wobei die Menge des auf der Kohle zu trägernden Metalls 0.35 bis 1, angegeben als Gewichtsverhältnis (CaO + MgO)/SiO₂, beträgt.
Hochofen-Einblaskohle gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung zur Lösung obiger Probleme wird mittels des Verfahrens zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle nach einem des vorstehend beschriebenen ersten bis sechsten Aspekts der Erfindung erhalten.
Ein Verfahren zur Verwendung von Hochofen-Einblaskohle gemäß einem achten Aspekt der Erfindung zur Lösung obiger Probleme umfasst das Einblasen von Hochofen-Einblaskohle, welche mittels des Verfahrens zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle nach einem des vorstehend beschriebenen ersten bis sechsten Aspekts der Erfindung erhalten worden ist, über eine Winddüse in das Innere eines Hochofen-Hauptaggregats einer Hochofenanlage.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt das auf der Kohle geträgerte Metall in Form von Nanopartikeln vor und ist gleichmäßig in der Kohle verteilt, wodurch sich die gleichmäßige Durchmischung der Verbrennungsasche, des in Form von Nanopartikeln vorliegenden Metalls sowie der Schlacke im Hochofen-Hauptaggregat beschleunigt. Folglich besteht die Möglichkeit, eine Hochofen-Einblaskohle zu erhalten, welche selbst bei einer Erhöhung der Menge der in das Hochofen-Hauptaggregat eingeblasenen Kohle gegenüber Störungen der Fließfähigkeit von Schlacke im Hochofen-Hauptaggregat resistent ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Flussdiagramm, welches den Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein quaternäres Phasendiagramm für SiO₂-CaO-MgO-20% Al₂O₃, wobei angenommen wird, dass das Gesamtgewicht an Oxiden von Al, Si, Ca und Mg in der Asche der in dem Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten Kohle 100 Gew.-% beträgt, und wobei angenommen wird, dass der Gehalt an Al₂O₃ 20 Gew.-% beträgt.
3 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem (CaO + MgO)/SiO₂-Gewichtsverhältnis und dem Aschenschmelzpunkt veranschaulicht, und welche in dem Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
METHODE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen eines Verfahrens zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle, der Hochofen-Einblaskohle, sowie eines Verfahrens zur Verwendung der Hochofen-Einblaskohle gemäß der vorliegenden Erfindung werden auf Basis der Zeichnungen beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung nicht lediglich auf die nachfolgenden, auf Basis der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist.
Eine Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle, der Hochofen-Einblaskohle, sowie des Verfahrens zur Verwendung der Hochofen-Einblaskohle gemäß der vorliegenden Erfindung wird nunmehr auf Basis der 1 bis 3 beschrieben.
Bei der Hochofen-Einblaskohle gemäß dieser Ausführungsform handelt es sich um eine Hochofen-Einblaskohle, welche über eine Winddüse in das Innere eines Hochofens-Hauptaggregats einer Hochofenanlage eingeblasen werden soll, und welche, wie in 1 dargestellt ist, wie folgt auf einfache Art und Weise hergestellt werden kann. Im Einzelnen wird die Asche einer Förderkohle analysiert, und werden die prozentualen Gewichtsanteile an Al, Si, Ca und Mg in der Asche der Kohle analysiert (erster Schritt S1); wird der Aschenschmelzpunkt der Kohle auf Basis der mittels der Analyse erhaltenen Daten bestimmt (zweiter Schritt S2); wird eine auf der Kohle zu trägernde Metallspezies ausgewählt und die Menge des auf der Kohle zu trägernden Metalls auf Basis des erhaltenen Aschenschmelzpunkts der Kohle bestimmt (dritter Schritt S3); wird das Metall in der zu trägernden Menge auf Basis der im dritten Schritt S3 erhaltenen Daten mittels eines Ionenaustauschverfahrens auf die Kohle aufgebracht (vierter Schritt S4); und wird die das Metall trägernde Kohle (nachfolgend als metallträgernde Kohle bezeichnet) pyrolysiert (fünfter Schritt S5).
Im ersten Schritt S1 stellt die Zusammensetzung der Asche von Förderkohle eine Angabe dar, welche als grundlegendes Qualitätsmerkmal der Kohle (Förderkohle) verwendet wird, wobei die Möglichkeit besteht, die beispielswiese mittels der in JIS M 8812 (2004) beschriebenen Industrieanalyse erhaltenen Daten im Rahmen der Herstellung oder Verwendung der Förderkohle zu verwenden.
Im ersten Schritt S1 stellen die prozentualen Gewichtsanteile an Al, Si, Ca und Ma in der Asche der Kohle eine Angabe dar, welche als grundlegendes Qualitätsmerkmal der Kohle (Förderkohle) verwendet wird, wobei die Möglichkeit besteht, die beispielsweise mittels des in JIS K 0083 beschriebenen Verfahrens zur Analyse von Metallen in Abgas (eines auf ICP (induktiv gekoppeltes Hochfrequenzplasma) basierenden Verfahrens) oder des in JIS M 8815 beschriebenen Verfahrens zur Analyse von Kohlenasche und Koksasche erhaltenen Daten im Rahmen der Herstellung oder Verwendung der Förderkohle zu verwenden.
Es ist bevorzugt, beispielsweise eine minderwertige Kohle (Sauerstoffatomgehalt (Trockenbasis): mehr als 18 Gew.-%; mittlerer Porendurchmesser: 3 bis 4 nm) wie etwa Lignit, welche im Allgemeinen eine Vielzahl an Carboxylgruppen (-COOH) und Hydroxygruppen (-OH) aufweist, oder eine subbituminöse Kohle als die im ersten Schritt S1 analysierte Kohle (Förderkohle) zu verwenden.
Im zweiten Schritt S2 kann der Aschenschmelzpunkt der Kohle auf Basis der im ersten Schritt S1 erhaltenen Daten (der prozentualen Gewichtsanteile an Al, Si, Ca und Mg in der Asche der Kohle) bestimmt werden, indem angenommen wird, dass die Oxide von Al, Si, Ca und Mg in der Asche zusammengenommen 100 Gew.-% ergeben, der Gehalt an Al₂O₃ auf 20 Gew.-% umgerechnet wird, und beispielsweise das in 2 dargestellte quaternäre Phasendiagramm für SiO₂-CaO-MgO-20% Al₂O₃ verwendet wird.
Im dritten Schritt S3 wird die auf der Kohle zu trägernde Metallspezies vorzugsweise auf Basis der im ersten Schritt S1 erhaltenen Daten (der prozentualen Gewichtsanteile an SiO₂, CaO und MgO, wobei angenommen wird, dass die Oxide von Al, Si, Ca und Mg in der Asche zusammengenommen 100 Gew.-% ergeben, und wobei der Gehalt an Al₂O₃ auf 20 Gew.-% umgerechnet wird) und der im zweiten Schritt S2 erhaltenen Daten (des Aschenschmelzpunkts der Kohle) ausgewählt.
Es ist bevorzugt, als Metallspezies beispielsweise zumindest ein Erdalkalimetall wie Magnesium (Mg) und Calcium (Ca) auszuwählen. Insbesondere wenn der Gehalt an Silizium (Si) in der Asche der Kohle hoch ist (wenn der prozentuale Gewichtsanteil an SiO₂ beispielsweise 75 Gew.-% oder mehr beträgt) und die Asche einen hohen Schmelzpunkt (beispielsweise 1500°C oder mehr) aufweist, ist es bevorzugt, Calcium (Ca) auf der Kohle zu trägern.
Im dritten Schritt S3 wird die aufgebrachte Menge des auf der Kohle zu trägernden Metalls vorzugsweise auf Basis der im ersten Schritt erhaltenen Daten (der prozentualen Gewichtsanteile an SiO₂, CaO und MgO, wobei angenommen wird, dass die Oxide von Al, Si, Ca und Mg in der Asche zusammengenommen 100 Gew.-% ergeben, und der Gehalt an Al₂O₃ auf 20 Gew.-% umgerechnet wird; sowie des Aschenschmelzpunkts der Kohle) und des im dritten Schritt S3 ausgewählten Metalls bestimmt.
Im vierten Schritt S4 kann die metallträgernde Kohle beispielsweise durch Eintauchen der Kohle in eine wässrige alkalische Lösung des Metalls (beispielsweise Ca(OH)₂, Mg(OH)₂, oder dergleichen) für einen vorbestimmten Zeitraum (beispielsweise 1 Stunde bis 8 Stunden), sowie nachfolgende Entwässerung erhalten werden.
Im fünften Schritt S5 wird die metallträgernde Kohle vorzugsweise einer thermischen Behandlung in einem Wärmebehandlungsofen, wie etwa einem Trockenofen, bei beispielsweise 350 bis 550°C für beispielsweise 30 Minuten bis 2 Stunden unterzogen, um den Gehalt an flüchtigen Restbestandteilen auf 15 bis 35% einzustellen. Dies führt zur Bildung von Nanopartikeln (mehrere zehn Nanometer bis zu mehrere hundert Nanometer) des Metalls, so dass das Metall gleichmäßig in der erhaltenen Hochofen-Einblaskohle verteilt wird.
Die mittels des Verfahrens zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß dieser Ausführungsform erzeugte Hochofen-Einblaskohle wird durch Aufbringen des Metalls auf die Kohle mittels eines Ionenaustauschverfahrens sowie Pyrolysieren der metallträgernden Kohle erhalten, um den Aschenschmelzpunkt der Kohle auf unter 1400°C einzustellen, wobei angenommen wird, dass die Oxide von Al, Si, Ca und Mg in der Asche der Kohle zusammengenommen 100 Gew.-% ergeben, und wobei angenommen wird, dass der Gehalt an Al₂O₃ in der Asche 20 Gew.-% beträgt. Folglich wird das auf der Kohle geträgerte Metall in Nanopartikel umgewandelt und gleichmäßig in der Kohle verteilt. Dies beschleunigt die gleichmäßige Durchmischung der Verbrennungsasche, des in Form von Nanopartikeln vorliegenden Metalls und der Schlacke im Hochofen-Hauptaggregat. Aus diesem Grund ist es möglich, eine Hochofen-Einblaskohle zu erhalten, welche selbst bei einer Erhöhung der Menge der in das Hochofen-Hauptaggregat eingeblasenen Kohle gegenüber Störungen der Fließfähigkeit der Schlacke im Hochofen-Hauptaggregat resistent ist. Auf diese Weise kann die Menge an verwendetem Koks reduziert werden.
Darüber hinaus besitzt das in Form von Nanopartikeln vorliegende Metall eine katalytische Wirkung, und kann die in Gegenwart von Sauerstoff ablaufenden Verbrennungs- und Vergasungsreaktionen selbst bei niedriger Temperatur fördern.
Die Asche der Kohle und das Metall werden in der Kohle verteilt, wobei mit der Durchmischung des in Form von Nanopartikeln vorliegenden Metalls, der Verbrennungsasche und der Schlacke im Anschluss an die Verbrennung der Kohle begonnen wird. Indem das Metall in die Form von Nanopartikeln gebracht wird, bevor man die Kohle in die Winddüse des Hochofen-Hauptaggregats einbläst, resultiert somit ein früherer Beginn und ein früheres Ende der Verbrennung, und resultiert ein früherer Beginn der Durchmischung, so dass sich die Geschwindigkeit der gleichmäßigen Durchmischung erhöht.
Da die Kohle pyrolysiert wird, bevor sie in die Winddüse des Hochofen-Hauptaggregats eingeblasen wird, wird keinerlei Wärme für eine thermische Zersetzung benötigt, womit sich die Menge an erzeugtem, inaktivem Wärmezersetzungsgas verringert. Folglich erhöhen sich die Verbrennungstemperatur und die Verbrennungsgeschwindigkeit, so dass die Verbrennung früher beendet ist und die Durchmischung früher beginnt.
In anderen Worten verändern sich die Eigenschaften der Kohle und wird das Metall in Nanopartikeln umgewandelt, indem die Kohle vor dem Einblasen in die Winddüse des Hochofen-Hauptaggregats pyrolysiert wird. Dementsprechend beschleunigt sich die Verbrennung, so dass sich das in Form von Nanopartikeln vorliegende Metall, die verbrannte Kohle und die Schlacke früher vermischen und sich deren gleichmäßige Durchmischung beschleunigt. Dies führt zu einer Erhöhung der Fließfähigkeit des Schlackengemischs, womit sich dessen Austragfähigkeit verbessert.
Da im vorstehend erwähnten Patentdokument 2 ein Flussmittel eingeblasen wird, ist es erforderlich, jeden Hochofen mit einem Lagerbehälter und einer Einströmdüse für das Flussmittel auszustatten, so dass sich die Vorrichtung entsprechend der Anzahl an Hochöfen verkompliziert. Da im Rahmen dieser Ausführungsform eine gewünschte Hochofen-Einblaskohle erhalten werden kann, verkompliziert sich die Vorrichtung indessen nicht, womit die Verlässlichkeit von Arbeitsabläufen des Hochofens erhöht werden kann.
Man beachte, dass, wenn Calcium auf der Kohle geträgert wird, das Verhältnis von prozentualem Gewichtsanteil der Summe aus Calciumoxid (CaO) und Magnesiumoxid (MgO) zum prozentualen Gewichtsanteil an Siliziumdioxid (SiO₂) bevorzugt 0.2 (= 0.14/0.66) oder mehr und 1.55 (= 0.486/0.314) oder weniger, stärker bevorzugt 0.25 (= 0.16/0.64) oder mehr und 1.4 (= 0.47/0.33) oder weniger, und noch stärker bevorzugt 0.35 (= 0.208/0.592) oder mehr und 1 (= 0.4/0.4) oder weniger beträgt, wobei angenommen wird, dass das Gesamtgewicht an Oxiden von Al, Si, Ca und Mg in der Asche der Kohle 100 Gew.-% beträgt, und der Gehalt an Al₂O₃ auf 20 Gew.-% umgerechnet ist. In anderen Worten wird Calciumoxid bevorzugt mit einem prozentualen Gewichtsanteil der Summe aus Calciumoxid (CaO) und Magnesiumoxid (MgO) von 14 Gew.-% bis 48 Gew.-% auf der Kohle geträgert, wird Calciumoxid stärker bevorzugt mit einem prozentualen Gewichtsanteil der Summe aus Calciumoxid (CaO) und Magnesiumoxid (MgO) von 16 Gew.-% bis 47 Gew.-% auf der Kohle geträgert, und wird Calciumoxid noch stärker bevorzugt mit einem prozentualen Gewichtsanteil der Summe aus Calciumoxid (CaO) und Magnesiumoxid (MgO) von 21 Gew.-% bis 40 Gew.-% auf der Kohle geträgert. Dies ergibt sich daraus, dass verschiedene Kohlearten, für welche die Zusammensetzung der Asche und der Aschenschmelzpunkt bereits bekannt sind, durch die in 3 dargestellten schwarzen Kreise zusammengefasst werden können, wobei sich, wenn man das Augenmerk auf das Gewichtsverhältnis von Calciumoxid und Magnesiumoxid zu Siliziumdioxid sowie den Aschenschmelzpunkt legt, die durch die Kurve L1 in 3 dargestellte Näherungslinie dieser Daten ergibt. In anderen Worten ist, wie in 3 dargestellt ist, ein (CaO + MgO)/SiO₂-Verhältnis von unter 0.2 oder über 1.55 nicht bevorzugt, da der Aschenschmelzpunkt der Hochofen-Einblaskohle einen Wert von über 1400°C annimmt, ist ein (CaO + MgO)/SiO₂-Verhältnis von unter 0.25 oder über 1.4 nicht bevorzugt, da der Aschenschmelzpunkt der Hochofen-Einblaskohle einen Wert von über 1300°C annimmt, und ist ein (CaO + MgO)/SiO₂-Verhältnis von unter 0.35 oder über 1 nicht bevorzugt, da der Aschenschmelzpunkt der Hochofen-Einblaskohle einen Wert von über 1200°C annimmt.
[Andere Ausführungsformen]
In dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle wird ein Erdalkalimetall wie Mg oder Ca mittels eines Ionenaustauschverfahrens auf die Kohle aufgebracht; allerdings ist es auch möglich, ein Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle zu verwenden, in welchem ein Erdalkalimetall wie Beryllium (Be) als Metall auf die Kohle aufgebracht wird. Ein solches Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle hat den gleichen Ablauf und erzielt den gleichen Effekt wie das Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform.
Es ist ebenso möglich, ein Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle zu verwenden, in welchem ein Borgruppenelement wie Aluminium (Al) auf die Kohle aufgebracht wird. Ein solches Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle hat ebenfalls den gleichen Ablauf und erzielt den gleichen Effekt wie das Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform.
Es ist ebenso möglich, ein Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle zu verwenden, in welchem ein Alkalimetall wie Li, Na oder K auf die Kohle aufgebracht wird. Ein solches Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle hat ebenfalls den gleichen Ablauf und erzielt den gleichen Effekt wie das Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform.
Beispiele
Es werden nachfolgend Arbeitsbeispiele beschrieben, welche zur Bestätigung des Ablaufs und des Effekts des Verfahrens zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich auf die nachfolgenden, auf Basis verschiedener Daten beschriebenen Arbeitsbeispiele beschränkt.

Wie in 1 veranschaulicht ist, werden zunächst der Feuchtigkeitsgehalt der Kohle vom Kohletyp A im Förderkohlezustand sowie die Asche der Kohle analysiert, wobei vorab die prozentualen Gewichtsanteile an Al, Si, Ca und Mg in der Asche der Kohle analysiert werden (erster Schritt S1). [Tabelle 1]

			Kohle Typ A
		Einheit
Zusammensetzung der Asche	SiO₂	Gew.-%	57.8
	Al₂O₃	Gew.-%	14.9
	TiO₂	Gew.-%	0.84
	Fe₂O₃	Gew.-%	17.9
	CaO	Gew.-%	1.71
	MgO	Gew.-%	0.8
	Na₂O	Gew.-%	0.39
	K₂O	Gew.-%	2.25
	SO₃	Gew.-%	1.76
	P₂O₃	Gew.-%	0.1
	Gesamtmenge an SiO₂, Al₂O₃, CaO und MgO	Gew.-%	75.21
	SiO₂ (umgerechnet, wobei angenommen wird, dass SiO₂, Al₂O₃, CaO und MgO zusammengenommen 100 Gew.-% ergeben)	Gew.-%	76.9
	Al₂O₃ (umgerechnet, wobei angenommen wird, dass SiO₂, Al₂O₃, CaO und MgO zusammengenommen 100 Gew.-% ergeben)	Gew.-%	19.8
	CaO (umgerechnet, wobei angenommen wird, dass SiO₂, Al₂O₃, CaO und MgO zusammengenommen 100 Gew.-% ergeben)	Gew.-%	2.3
	MgO (umgerechnet, wobei angenommen wird, dass SiO₂, Al₂O₃, CaO und MgO zusammengenommen 100 Gew.-% ergeben)	Gew.-%	1.1
	SiO₂ (umgerechnet, wobei angenommen wird, dass SiO₂, CaO und MgO zusammengenommen 80 Gew.-% ergeben)	Gew.-%	76.6
	CaO (umgerechnet, wobei angenommen wird, dass SiO₂, CaO und MgO zusammengenommen 80 Gew.-% ergeben)	Gew.-%	2.3
	MgO (umgerechnet, wobei angenommen wird, dass SiO₂, CaO und MgO zusammengenommen 80 Gew.-% ergeben)	Gew.-%	1.1

Was die vorstehend beschriebene Kohle vom Typ A betrifft, so geben die in vorstehender Tabelle 1 dargestellten Werte den Gehalt an Oxiden von Si, Ca und Mg in der Asche der Kohle vom Typ A an, wobei angenommen wird, dass das Gesamtgewicht an Oxiden von Al, Si, Ca und Mg in der Asche der Kohle vom Typ A 100 Gew.-% beträgt, und wobei der Gehalt an Al₂O₃ auf 20 Gew.-% umgerechnet ist. Dementsprechend befindet sich der Aschenschmelzpunkt der Kohle vom Typ A an der in 2 (bei welchem es sich um ein quaternäres Phasendiagramm für SiO₂-CaO-MgO-20% Al₂O₃ handelt) markierten Stelle für Kohle vom Typ A, wobei angenommen wird, dass die Oxide von Al, Si, Ca und Mg in der Asche der Kohle zusammengenommen 100 Gew.-% ergeben, und wobei der Gehalt an Al₂O₃ auf 20 Gew.-% umgerechnet ist.
Anschließend wird der Aschenschmelzpunkt der Kohle vom Typ A bestimmt, beispielsweise unter Verwendung von 2 und Berücksichtigung des Gehalts an CaO, des Gehalts an MgO sowie des Gehalts an SiO₂ in der Asche, wobei angenommen wird, dass das Gesamtgewicht an Oxiden von Al, Si, Ca und Mg in der Asche der Kohle vom Typ A 100 Gew.-% beträgt, und wobei der Gehalt an Al₂O₃ auf 20 Gew.-% umgerechnet ist.
Anschließend wird eine auf der Kohle vom Typ A zu trägernde Metallspezies ausgewählt, und wird die Menge des ausgewählten, auf der Kohle vom Typ A zu trägernden Metalls auf Basis des Aschenschmelzpunkts der Kohle vom Typ A sowie des Bereichs, in welchem der Aschenschmelzpunkt von Kohle unter 1400 liegt, bestimmt. Hierbei ist es ersichtlich, dass der Aschenschmelzpunkt der Kohle 1400°C oder weniger betragen kann, wenn CaO in einer Menge von etwa 10 Gew.-% auf der Kohle vom Typ A geträgert ist. Folglich wird CaO als auf der Kohle vom Typ A zu trägernde Metallspezies ausgewählt, wobei sich 10 Gew.-% als Menge an zu trägernder Metallspezies ergeben.
Anschließend wird das CaO mittels eines Ionenaustauschverfahrens auf die Kohle vom Typ A aufgebracht, und sodann eine Pyrolyse durchgeführt. Folglich kann eine Hochofen-Einblaskohle mit einem Aschenschmelzpunkt von 1400°C oder weniger erhalten werden.
Dementsprechend legen diese Arbeitsbeispiele den folgenden Sachverhalt offen. Werden die Asche von Förderkohle sowie die prozentualen Gewichtsanteile an Al, Si, Ca und Mg in der Asche der Kohle analysiert, der Aschenschmelzpunkt der Kohle auf Basis der mittels der Analyse erhaltenen Daten bestimmt, CaO (Metallspezies) als auf der Kohle zu trägernde Substanz ausgewählt und die zu trägernde Menge hiervon auf Basis der erhaltenen Daten bestimmt, um den Aschenschmelzpunkt der Kohle auf 1200 bis 1400°C einzustellen, und das Metall mittels eines Ionenaustauschverfahrens in der zu trägernden Menge auf die Kohle aufgebracht und anschließend eine Pyrolyse durchgeführt, so wandelt sich das auf der Kohle geträgerte Metall in Nanopartikel um und verteilt sich gleichmäßig in der Kohle, und beschleunigt sich die gleichmäßige Durchmischung der Verbrennungsasche, des in Form von Nanopartikeln vorliegenden Metalls und der Schlacke im Hochofen-Hauptaggregat. Folglich besteht die Möglichkeit, eine Hochofen-Einblaskohle zu erhalten, welche selbst bei einer Erhöhung der Menge der in das Hochofen-Hauptaggregat eingeblasenen Kohle gegenüber Störungen der Fließfähigkeit von Schlacke in einem Hochofen-Hauptaggregat resistent ist.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung eröffnet die Möglichkeit, eine Hochofen-Einblaskohle zu erhalten, welche selbst bei einer Erhöhung der Menge der in das Hochofen-Hauptaggregat eingeblasenen Kohle gegenüber Störungen der Fließfähigkeit von Schlacke im Hochofen-Hauptaggregat resistent ist. Folglich kann die vorliegende Erfindung in äußerst vorteilhafter Weise im Bereich der Eisenerzeugungsindustrie verwendet werden.
ERLÄUTERUNG DER BEZUGSZEICHEN

L1

aus den Daten erhaltene Näherungslinie (Linie zeigt die Beziehung zwischen (CaO + MgO)/SiO₂ und dem Aschenschmelzpunkt von Hochofen-Einblaskohle)

S1

erster Schritt (Analyseschritt)

S2

zweiter Schritt (Schritt, welcher das Bestimmen des Aschenschmelzpunkts der Kohle vorsieht)

S3

dritter Schritt (Schritt, welcher das Auswählen der zu trägernden Metallspezies sowie das Bestimmen der hiervon zu trägernden Menge vorsieht)

S4

vierter Schritt (Trägerungsschritt)

S5

fünfter Schritt (Pyrolyseschritt)

Claims

Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle, welche über eine Winddüse in das Innere eines Hochofen-Hauptaggregats einer Hochofenanlage eingeblasen werden soll, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt, welcher das Analysieren der Asche von Förderkohle sowie der prozentualen Gewichtsanteile an Al, Si, Ca und Mg in der Asche vorsieht; einen zweiten Schritt, welcher das Bestimmen des Aschenschmelzpunkts der Kohle auf Basis der mittels der Analyse erhaltenen Daten vorsieht; einen dritten Schritt, welcher das Auswählen einer auf der Kohle zu trägernden Metallspezies sowie das Bestimmen der Menge an zu trägernder Metallspezies auf Basis der im ersten Schritt und im zweiten Schritt erhaltenen Daten vorsieht, um den Aschenschmelzpunkt der Kohle auf 1200 bis 1400°C einzustellen; einen vierten Schritt, welcher das Aufbringen des Metalls auf die Kohle in der zu trägernden Menge mittels eines Ionenaustauschverfahrens vorsieht; und einen fünften Schritt, welcher das Pyrolysieren der im vierten Schritt erhaltenen Kohle vorsieht.
Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Metall um zumindest eines ausgewählt aus Calcium und Magnesium handelt.
Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kohle im fünften Schritt einer thermischen Behandlung bei 350 bis 550°C unterzogen wird, um den Gehalt an flüchtigen Restbestandteilen auf 15 bis 35% einzustellen.
Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Menge des auf der Kohle zu trägernden Metalls 0.2 bis 1.55, angegeben als Gewichtsverhältnis (CaO + MgO)/SiO₂, beträgt.
Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle nach Anspruch 4, wobei die Menge des auf der Kohle zu trägernden Metalls 0.25 to 1.4, angegeben als Gewichtsverhältnis (CaO + MgO)/SiO₂, beträgt.
Verfahren zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle nach Anspruch 5, wobei die Menge des auf der Kohle zu trägernden Metalls 0.35 to 1, angegeben als Gewichtsverhältnis (CaO + MgO)/SiO₂, beträgt.
Hochofen-Einblaskohle, welche mittels des Verfahrens zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle nach einem der Ansprüche 1 bis 6 erhalten worden ist.
Verfahren zur Verwendung von Hochofen-Einblaskohle, wobei das Verfahren das Einblasen von Hochofen-Einblaskohle, welche mittels des Verfahrens zur Herstellung von Hochofen-Einblaskohle nach einem der Ansprüche 1 bis 6 erhalten worden ist, über eine Winddüse in das Innere eines Hochofen-Hauptaggregats einer Hochofenanlage umfasst.