DE1234188B - Verfahren zum oxydativen Haerten und Entgasen von Briketts - Google Patents

Description

DEUTSCHES W7W®& PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: IOb-9/03

Nummer: 1234188

Aktenzeichen: M 42880 VI b/10 b

J 234 188 Anmeldetag: 26.September 1959

Auslegetag: 16. Februar 1967

Es ist bekannt, feinkörnige Brennstoffe und/oder Erze mit einer Korngröße unter 3 mm mit Schwelteerfraktionen vom Siedebereich über 250° C oder Schwelteerpechen als Bindemittel zu brikettieren und die zunächst noch weichen Briketts durch eine Behandlung mit sauerstoffhaltigen Gasen bei Temperaturen von etwa 150 bis 300° C zu härten. Diese Härtung beruht hauptsächlich darauf, daß der Schwelteer unter dem Einfluß des Sauerstoffes polymerisiert und verharzt und daß die Reaktionsprodukte dieses Vorganges dem Korngefüge des Briketts eine außerordentliche Festigkeit verleihen. Es ist auch bekannt, derart gehärtete Briketts bei noch höheren Temperaturen, z. B. 500 bis 700° C, zu entgasen, wodurch die Brikettfestigkeit noch weiter erhöht und der Gehalt der Briketts an flüchtigen Bestandteilen auf den für metallurgischen Koks gewünschten Wert herabgesetzt wird.

Da derartige Briketts nach der Formgebung zunächst noch sehr weich sind, hat man die Härtung bei ruhender Brikettschicht und in diskontinuierlich betriebenen Anlagen ausgeführt. Dabei werden die Briketts in transportablen Behältern durch Behandlung mit sauerstoffhaltigen Gasen gehärtet. Danach werden die Behälter in Vertikal- oder Schrägkammeröfen entleert. Diese öfen werden jeweils nach beendeter Entgasung bzw. Ausgarung entleert und von neuem beschickt.

Die oxydative Härtung von Briketts ist auch schon in dünner Schüttung bis etwa 60 cm auf einem Förderband oder in Wagen, die durch einen Tunnelofen geführt werden, vorgenommen worden. Es ist auch bekannt, derart gehärtete Briketts vor der unmittelbar anschließenden Verkokung oder thermischen Nachhärtung im Schachtofen abzukühlen.

Die oxydierenden Behandlungsgase werden durch die auf dem gasdurchlässigen Förderband bzw. in den Wagen lagernde Schüttung der Briketts geleitet. Die oxydierende Härtung kann 3 Stunden und länger dauern. Einschließlich einer anschließenden Entgasung und Kühlung beansprucht die gesamte Nachbehandlung der Briketts 5 Stunden und mehr. Der Aufwand für das Förderband bzw. den Tunnelofen ist erheblich, zumal die Störanfälligkeit einer solchen mechanisch komplizierten Anlage recht groß ist.

Zur rein thermischen Härtung von Briketts sind ein Schachtofen und ein vorgeschaltetes Förderband bereits verwendet worden. Die Briketts werden dabei auf dem Förderband in heißen Feinkoks eingebettet und mit diesem in den Schachtofen übergeführt. Im Schachtofen strömen heiße Inertgase aufwärts. Sie härten die abwärts wandernden Briketts nach und Verfahren zum oxydativen Härten und Entgasen von Briketts

Anmelder:

Metallgesellschaft Aktiengesellschaft,
Frankfurt/M., Reuterweg 14

Als Erfinder benannt:

Dr. Paul Schmalfeld, Bad Homburg;

Dipl.-Ing. Paul Lange,

Dr. Willibald John, Frankfurt/M.

tragen den Feinkoks nach oben aus. Der Feinkoks wird in einem Staubabscheider zurückgewonnen und auf das Förderband zurückgeführt,
ao Es wurde gefunden, daß sich für die oxydative Briketthärtung diese bekannte Arbeitsweise und die dafür benutzten Anlagen wesentlich vereinfachen und verbessern lassen, wenn man sich eine Besonderheit im Verlauf der Härtung zunutze macht. Die mit Schwelteerprodukten gebundenen Briketts erreichen bereits nach einer Behandlungszeit von weniger als 60 Minuten eine derartige Druck- und Abriebfestigkeit, daß sie Schütthöhen von über 2 m vertragen und auch in geschlossener Schüttung langsam abwärts bewegt und auch über Leitflächen umgelenkt werden können. Erfindungsgemäß wird nur der erste Abschnitt der Härtung auf einem Förderband oder in einem Tunnelofen bei einer Schichthöhe von 0,3 bis 0,6 m und einer Behandlungsdauer von etwa 30 bis 60 Minuten ausgeführt. Die weitere Härtung, die Entgasung und die Kühlung erfolgen in einem nachgeschalteten Schachtofen, den die Briketts in geschlossener Schüttung von oben nach unten durchwandern. Das Förderband benötigt dabei nur etwa ein Viertel der bisher erforderlichen Länge.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum oxydativen Härten von mit härtbaren Bindemitteln geformten Briketts aus Brennstoffen oder Brennstoff-Erz-Gemischen, gemäß dem Briketts in ruhender Schicht mittels sauerstoffhaltiger Gase bei Temperaturen unterhalb ihres Erweichungsbeginns, vorzugsweise bei 150 bis 300° C, behandelt und danach in einem Schachtofen entgast und gekühlt werden.
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die in bekannter Weise mittels oxydierender Gase auf einem an sich bekannten Förderband bis zur Standfestigkeit vorgehärteten Briketts der obersten Zone

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eines stetig betriebenen Schachtofens aufgegeben und in dieser mittels eines sauerstoffhaltigen Wälzgases nachgehärtet werden.

Dabei können sowohl die Vorhärtung auf dem Förderband als auch die Nachhärtung in der obersten Zone des Schachtofens in mehreren Abschnitten erfolgen, in denen Gase verschiedener Temperaturen und bzw. oder verschiedener Sauerstoffgehalte umgewälzt werden.

DerSchachtofen ist erfindungsgemäß in drei Zonen unterteilt, die in bekannter Weise durch dachförmige Leitflächen zur Einführung und Ableitung der Behandlungsgase gegeneinander begrenzt sind. In der obersten Zone wird bei 200 bis 300° C die Nachhärtung der Briketts mit sauerstoffhaltigen Gasen zu Ende geführt. Diese Behandlung dauert je nach Art des zu brikettierenden Stoffes und des Bindemittels etwa 1 bis 3 Stunden. Sie ist autotherm oder schwach exotherm. Das aus der Nachhärtungszone abziehende Behandlungsgas ist so heiß, daß es zur Vorwärmung der rohen Briketts meist ausreicht. Die Härtungszone des Schachtofens kann auch in zwei oder drei durch Einführ- und Abführdächer begrenzte Abschnitte unterteilt werden, wobei in jedem Abschnitt unterschiedliche Temperaturen und/oder Sauerstoffgehalte der Behandlungsgase eingestellt werden können. In der zweiten Zone des Schachtofens findet die Entgasung der Formlinge, die in erster Linie der Verkokung des Bindemittels dient, bei Temperaturen zwischen 500 und 700° C statt, um teerfreie Formlinge höherer Festigkeit zu erhalten. Bei Koksbriketts ist es nicht zweckmäßig, durch die Entgasung den zum Brikettieren verwendeten Koks bei Temperaturen, die über seiner 'Entstehungstemperatur liegen, nachentgasen zu wollen. Erfahrungsgemäß tritt dabei nur eine Minderung der Festigkeit der Briketts durch Schwinden der Kokspartikel ein.

Das Spülgas der Entgasungszone, das noch Spuren von Teer enthält, wird zweckmäßig im Kreislauf geführt, und der sich einstellende Gasüberschuß wird vorteilhaft zur Aufheizung der Kreislaufgase des Förderbandes bzw. zur Erzeugung von Abhitzedampf od. dgl. verwendet.

Auf die Entgasungszone folgt als dritte Zone eine Kühlzone, in welche sauerstoffarme oder inerte Gase zur Kühlung der gehärteten Briketts eingeführt werden. Diese Gase, die bei der Kühlung des Kokses eine Temperatur von 300 bis 400° C erreichen, werden zweckmäßig durch einen Abhitzekessel geführt und danach mit einer Temperatur von 150 bis 200° C mittels eines Kreislaufgebläses in die Kühlzone des Schachtofens zurückgefördert. Die gekühlten Briketts werden stetig aus dem Schachtofen über eine Schleuse abgezogen und gegebenenfalls zur Abkühlung auf Umgebungstemperatur mit Wasser befeuchtet. Diese Nachkühlung kann auch trocken in einem weiteren Abschnitt der Kühlzone, in welchem die Briketts durch in einem Waschkühler jeweils wieder rückgekühlte Kreislaufgase gekühlt werden, erfolgen.

Das dem Schachtofen vorgeschaltete Förderband bzw. der Tunnelofen ist in mehrere Abschnitte eingeteilt, in welchen sauerstoffhaltige Gase unterschiedlicher Temperaturen und/oder unterschiedlicher Sauerstoffgehalte durch die Brikettschicht in voneinander getrennten Kreisläufen umgewälzt werden.

Der Schachtofen kann eine Höhe von 10 bis 15 m erreichen. Damit die Briketts vom Ende des Förderbandes möglichst ohne freien Fall in den Schacht-

ofen gelangen, muß das Förderband in der Höhe des oberen Ofenendes angeordnet sein. Die oft beträchtliche Höhendifferenz zwischen dem Austrag der Brikettpresse und dem Förderband wird durch ein Becherwerk überbrückt. Dieses Becherwerk kann das Förderband ersetzen. Seine Becher erhalten dann gasdurchlässige Böden. Das fördernde Tramm des Becherwerkes ist mit einem Gehäuse umgeben, das in von Behandlungsgasen verschiedener Temperatur

ίο und bzw. oder verschiedenen Sauerstoffgehaltes durchströmte Abschnitte unterteilt ist.

In der Abbildung ist eine Anlage zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise und schematisch dargestellt.

Die Anlage besteht im wesentlichen aus einer Brikettpresse 1, einem Zubringerband 2, dem Vorhärtungsband 3 und dem Schachtofen 4. Das Vorhärtungsband ist mit einem Gehäuse 5 umgeben, welches in die Ofenhaube 6 übergeht. Unter dem Förderband 3 sind Windkästen 7 angebracht, aus welchen Behandlungsgase verschiedener Temperatur und bzw. oder unterschiedlicher Sauerstoffkonzentration durch die auf dem Band ruhende Brikettschicht geleitet werden können. Der Schachtofen 4 ist durch Dächer 10, 11 in Abschnitte 12, 13, 14 unterteilt, durch welche voneinander unabhängige Gasströme geleitet werden können. Am unteren Ende des Schachtofens befindet sich eine Austragsschleuse

15 zur Entnahme der gehärteten Briketts.

Die aus der Brikettpresse 1 anfallenden Briketts werden von dem Förderband 2 durch eine Gassperre

16 und über die Gleitfläche 17 auf das Vorhärtungsband 3 gebracht, wo sie in einer gleichmäßigen Schicht von 30 bis 60 cm Höhe gelagert werden. In den Abschnitten 9 des Vorhärtungsbandes werden die Briketts mit im Kreislauf geführten Gasen fortschreitend höherer Temperatur und/oder unterschiedlicher Sauerstoffkonzentration behandelt. Im vorderen Abschnitt wird das Kreislaufgas mittels eines Gebläses 18, im mittleren Abschnitt mittels eines Gebläses 19, im letzten Abschnitt mittels eines Gebläses 20 umgewälzt. Die Anzahl dieser Abschnitte kann nach Bedarf vergrößert werden. Zur Ergänzung des bei der Briketthärtung verbrauchten Sauerstoffes kann den Gaskreisläufen Frischluft, die durch das Gebläse 21 vorverdichtet ist, durch Leitungen 22, 23, 24, 25 zugemischt werden. Die Einstellung des jedem Kreislauf zuzumischenden Frischluftanteils erfolgt mittels der Schieber 26. Ein entsprechender Inertgasanteil wird aus dem Gehäuse 5 über einen Kamin 27 abgeleitet. Eine Drosselklappe 28 im Kamin dient zur Regelung der Druckverhältnisse im Gehäuse.

Länge und Geschwindigkeit des Vorhärtungsbandes 3 werden so bemessen, daß die Briketts etwa 30 bis 60 Minuten auf dem Band verbleiben. Dann gleiten sie, ohne frei zu fallen, auf die im Ofen vorhandene Brikettfüllung in den obersten Ofenabschnitt 12. Auch in diesem Abschnitt wird ein Kreislauf eines heißen sauerstoffhaltigen Gases aufrechterhalten. Das Gebläse 30 drückt das Kreislaufgas durch die Leitung 31 unter das Dach 11 und durch die Brikettsäule und saugt es unter dem Dach 10 durch die Leitung 32 wieder ab. Der in diesem Abschnitt sich bildende Gasüberschuß gelangt am oberen Ofenende in den letzten Abschnitt des Vorhärtungsbandes 3 und geht schließlich durch den Kamin 27 über Dach, während vorverdichtete und erwärmte Frischluft durch die Leitung 33 in durch Schieber 49

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regelbarer Menge in den Kreislauf eingeführt wird. Der Abschnitt kann durch Anordnung weiterer Dächer 10, 11 derart erweitert werden, daß die Briketts mit mehreren unabhängigen Gaskreisläufen in Berührung kommen. Der folgende Abschnitt 13 des Schachtofens 4 dient der Entgasung der gehärteten Briketts. Das Gebläse 35 wälzt ein heißes inertes Spülgas durch diese Entgasungszone und die Leitungen 36 und 37 um. Diesem Kreislauf wird frisches, heißes Inertgas, das in einer Brennkammer 38 hergestellt wird, durch eine Leitung 39 zugeführt, während eine entsprechende Menge des Kreislaufgases, das flüchtige brennbare Produkte der Entgasung enthält, durch eine Leitung 40 abgezweigt und gegebenenfalls nach Verbrennung in einer weiteren Brennkammer 41 in einem Abhitzekessel 50 zur Dampferzeugung ausgenutzt wird. Zum ersten Aufheizen der Kreislaufgase der Vorhärtung dient die Brennkammer 51, deren heiße Gase durch die Leitung 42 den Gaskreisläufen, die von den Gebläsen 18,19, 20 in den Abschnitten 9 der Vorhärtung umgewälzt werden, zugemischt werden. Die Entgasungszone dient in erster Linie der Verfestigung der Briketts bei Temperaturen zwischen 500 und 700° C Bei Kohlebriketts ist sie auch wichtig für die Entbindung des Teeres und die Entgasung der Kohle. An die Entgasungszone 13 schließt sich nach unten die Kühlzone 14 an, aus welcher die gekühlten Briketts mittels einer Austragsvorrichtung 43 in den Bunker 44 gelangen. Durch die Kühlzone wird mittels des Gebläses 45 ein Inertgas umgewälzt, das gekühlt von unten durch die Leitung 46 in die Brikettschicht eintritt und vom oberen Ende der Kühlzone durch die Leitung 47 durch einen Abhitzekessel 48 zum Gebläse 45 zurückkehrt. Auch die Kühlzone kann mit zwei Gaskreisläufen ausgestattet werden, wobei der untere zweckmäßig durch die Koksschicht und einen mit Kaltwasser berieselten Waschkühler führt. Patentansprüche:

1. Verfahren zum oxydativen Härten und Entgasen von mit härtbaren Bindemitteln geformten Briketts aus Brennstoffen oder Brennstoff-ErzGemischen, gemäß dem die Briketts in ruhender Schicht mittels sauerstoffhaltiger Gase bei Temperaturen unterhalb ihres Erweichungsbeginns, vorzugsweise bei 150 bis 300° C, behandelt und danach in einem Schachtofen entgast und gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die in bekannter Weise mittels oxydierender Gase auf einem Förderband bis zur Standfestigkeit vorgehärteten Briketts der obersten Zone eines stetig betriebenen Schachtofens aufgegeben und in dieser mittels eines sauerstoffhaltigen Wälzgases nachgehärtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhärtung auf dem Förderband in mehreren Abschnitten erfolgt, in welchen Gase verschiedener Temperaturen und bzw. oder verschiedener SauerstofIgehalte im Kreislauf umgewälzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachhärtung in der oberen Zone des Schachtofens in mehreren Abschnitten erfolgt, in welchen Gase verschiedener Temperaturen und bzw. oder verschiedener Sauerstoffgehalte umgewälzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die überschüssigen heißen Gase aus der oberen Zone des Schachtofens zur Vorhärtung der Briketts auf dem Förderband verwendet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 671997;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1027 877;
USA--Patentschrift Nr. 2 869 992.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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