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Verfahren zum Herstellen von Heißbriketts Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Herstellen von Heißbriketts durch Verpressen eines Brikettiergutes
aus überwiegend nicht erweichenden Beststoffen und backender Sohle bei einer Temperatur
von 43o bis 5400 C und anschließender Kühlung der Presslinge. Die Erfindung betrifft
ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Für die Herstellung von Heißbriketts sind mehrere Verfahren vorgeschlagen
worden. Bei dem hier interessierenden Verfahren wird das Brikettiergut, das als
Bindemittel zersetzte backende Steinkohle enthält, auf Walzen-, Ringwalzen- oder
Strangpressen zu Briketts geformt. Der überwiegende Teil des Brikettiergutes besteht
aus inertem, d.h. thermisch nicht verformbarem material, bei Brennstoffbriketts
beispielsweise aus niederflüchtiger Steinkohle, Schwelkoks oder Koksgrus, bei Erzbriketts
aus Eisenerz usw.
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Das Brikettiergut wird vor dem und beim Preßvorga-ng auf etwa 4)0
bis 540° C, bevorzugt 450 bis 52000, erhitzt.
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Die Heißbriketts werden unnittelbar nach der Verformung auf einer
Luftkühlstrecke oder unter iiuftabschluß mit Hilfe von Spülgas langsam abgekühlt;
eine zu schnelle Abkühlung führt zu erhebli hen Festigkeitseinbußen. Heißbriketts,
die
unmittelbar nach der Verformung langsam abgekühlt werden, haben j7e nach Borm und
Größe bei Stiickgewichten von 20 bis 50 g Punktdruckfestigkeiten von 70 bis 160
kg.
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Diese Punktdruckfestigkeiten sind für hochwertige Produkte noch zu
gering.
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Eine andere zum Stand der Technik gehörende Art der Nachbehandlung
ist die Schwelug oder Verkokung, bei der die Heißbriketts oberhalb der Preßtemperatur
nachentgast werden, beispielsweise zur Formkokserzeugung.
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Zwischen Heißbrikettierung und Nachverkokung wird das Produkt im allgemeinen
nicht gekühlt. Bei vollständiger Jachverkokung steigt die Punktdruckfestigkeit auf
150 bis 300 kg.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verfestigung von Heißbriketts der
eingangs genannten Art zu erreichen, ohne daß dem Verpressen ein Schwelungs- oder
Verkokungsvorgang folgt, der bei einer über der Preßtemperatur liegenden Temperatur
stattfindet und dementsprechend einer zusätzlichen Wärmezuführ bedarf.
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Es wurde nun gefunden, daß Heißbriketts aus zwei oder mehr Komponenten
nach der Verformung dadurch wesentlich, d.h. um mehr als 30 kg, in der Punktdruckfestigkeit
verbessert werden, wenn die Preßlinge nach der verformung zunächst einer Temperung
bei oder unterhalb Preßtemperatur unterworfen werden, wobei die Mindestdauer der
Temperung in Minuten (t) und der mittleren Temperatur der Temperung in °C (T) nach
der Beziehung t = T - 590 gewählt wird,
Of-fenbar ist die mit der
Verformung und Verdichtung des Brikettiergutes einhergehende Verfestigung unmittelbar
nach dem Pressvorgang noch nicht abgeschlossen. Im Temperaturbereich zwischen 400
und 5400 0 finden in der Brikettsubstanz Vorgänge statt, die in Abhängigkeit von
der Zeit der Temperung dicht unterhalb der Presstemperatur zu einer wesentlichen
Verfestigung der Heißbriketts führen.
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Die i4indestdauer der Temperung beträgt vorzugsweise 30 Minuten.
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Im Unterschied zur Nachschwelung und Nachverkokung, bei der der Gehalt
an flüchtigen Bestandteilen während des Verarbeitungsvorgangs erheblich vermindert
wird, tritt bei der erfindungsgemäßen Temperung von Briketts aus überwiegend nicht
erweichenden Feststoffen in dem genannten Temperaturbereich nur eine geringe Änderung
der flüchtigen Bestandteile der Heißbriketts ein, die im allgemeinen weniger als
2% beträgt. Dadurch, daß für die erfindungsgemäße Temperung der Heißbriketts der
unmittelbar unterhalb der Presstemperatur liegende Temperaturbereich ausreicht,
ist prinzipiell für die Durchfiihrung des erfindungsgemaßen Verfahrens keine zusätzliche
Wärmezuführ erforderlich.
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Ein verfahrenstechnischer Vorteil der Festigkeitssteigerung liegt
darin, daß die getemperten Heißbriketts im Normalfall ohne weiteres eine schnelle
Abkühlung durch tauchung oder Bebrausen mit Wasser vertragen. Natürlich läßt sich
auch die bekannte langsame Abkühlung anwenden.
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Die Mindestdauer der Temperung, die -zu einer Erhöhung der durchschnittlichen
Punktdurchfestigkeit am. mehr als ein
Drittel des Ausgangswertes
führt, wurde empirisch gefunden. Es sei vermerkt, daß die vorgenannte Formel nur
den zahlenmäßigen Zusammenhang zwischen Mindesttemperungsdauer und durchschnittlicher
Temperungstemperatur wiedergibt und keine darüberinhaus gehende matematische Bedeutung
hat.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit von Zeit,
Temperatur und Punktdruckfestigkeit, Fig. 2 ein Blockdiagram zur Veranschaulichung
der verbesserten Punktdruckfestigkeit und Fig. 3 eine schematische Darstellung einer
Brikettherstellungsanlage.
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In Fig. 1 sind die Punktdruckfestigkeiten der fertigen Briketts wiedergegeben,
die nach einer Verweilzeit bis 120 Minuten bei Temperaturen zwischen 400 und 540°
C ge messen wurden. Die eingetragenen Kurven gleicher Punktdruckfestigekit beziehen
sich auf 20 g-Heißbriketts und wurden in Modellversuchen im Laboratoriumsmaßstab
ermittelt. Auf der Abszissenachse ist die Dauer der Temperatur und auf der Ordinatenachse
die Temperatur, bei der die Temperung erfolgt, eingetragen. Die Punktdruckfestigkeit
der Beißbriketts, die nach langsamer, unmittelbar nach der Verformung erfolgter
Abkühlung gemessen wurde, betrug 80 kg. Die Kurven zeigen beispielsweise, daß
die
durchschnittliche Festigkeit von Heißbriketts durch eine 40-minütige Temperung bei
5000 C auf 150 kg ansteist.
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Sig. 2 zeigt die Festigkeitsverteilung von betriebsmäßig hergestellten
Heißbriketts und ihre Änderung durch die erfindungsgemäße Temperung unter Betriebsbedingungen.
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Die Heißbriketts mit einem Stückgewicht von 20 g wurden aus 73 % Anthrazit
und Magerkohle sowie 27 % Fettkohle mit durchschnittlich 22 ß flüchtigen Bestandteilen
unter Anwendung des nachfolgend dargestellten Verfahrensbeispiels hergestellt. Untersucht
wurden jeweils Chargen von 2 t.
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In Fig. 2 sind über den Buchstaben A, B, C, D und E die Mittleren
Punktdruckfestigkeiten von jeweils 20 % der untersuchten Durchschnittsprobe eingetragen.
Dabei bezeichnet A die Anteile mit den niedrigsten Punktdruckfestigkeiten, B die
Anteile mit den nächsthöheren usw.
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Die Punktdruckfestigkeiten ( umrandete Felder) wurden zunächst an
nichtgetemperten Heißbriketts, die unmittelbar nach der Verformung langsam abgekühlt
wurden, gemessen. Die Punktdruckfestigkeiten der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
getemperten Briketts (ausgefüllte Felder) wurden nach der angegebenen Temperungszeit
und -temperatur und anschließend schneller Abkühlung durch Bebrausen gemessen.
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Aus Fig. 2 geht hervor, daß der prozentuale Anstieg der Festigkeit
statistisch umso größer ist, je fester das Vergleichsprodukt war.
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Es sei erwähnt, daß bei der betrieblichen Anwendung des Verfahrens
bei einer Dauer der Temperung von mehr als 30 Minuten die Erhöhung der Punktdruckfestigkeit
eine stärkere Zeitfunktion war als bei den Modellversuchen
im taboratoriumsmaßstab.
Für die Praxis empfiehlt sich daher die bevorzugte Anwendung einer Temperungsdauer
von mehr als 30 Minuten.
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Eine sauerstoffhaltige Atmosphäre führt in dem erfindungsgemäßen Temperaturbereich
sofort zu Verbrennungsreaktionen und somit zu einer nicht erwtinschten emperaturerhöhung.
Aus diesem Grund muß der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre, die die Heißbriketts während
der Temperung umgibt, im iTormalfall unter 3 f gehalten werden.
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Die neue Erkenntnis hinsichtlich der Verfestigung, die bei der Temperung
der Reißbriketts unmittelbar nach der Verformung im Temperaturbereich von 400 bis
540° 0 eintritt, läßt sich verfahrenstechnisch vorteilhaft in einfacher Weise nutzen.
Die zur Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
daß hinter der Brikettpresse mindestens ein Behälter angeordnet ist, dessen Fassungsvermögen
so gewählt ist, daß die Verweilzeit der einzelnen Briketts mehr als 30 IRIinuten
beträgt.
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Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gibt man die Briketts
in einen zweckmäßigerweise gasdicht verschließbaren Bunker. Sofern dieser Bunker
in unmittelbarer Nähe der Presse steht, sinkt die Temperatur der Heißbriketts auch
ohne aufwendige Isolierung des Fördermittels um nicht mehr als lo bis 20° a ab.
Bei Temperaturen des Brikettiergutes vor der Presse von beispielsweise 470 bis 500°
C, die normalerweise für die Herstellung von Brennstoffbriketts aus nicht beckenden
niederflüchtigen Steinkohlen und Fettkohle als Bindemittel eingestellt werden, ergeben
sich bei und unmittelbar nach der Verformung Temperaturen von etwa 480 bis 5200
C im Preßling. Die Temperaturerhöhung wird
durch die aufgewendete
Verdichtungsenergie verursacht.
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Die Brikett-Temperatur im heißen Bunker beträgt in diesem Fall rd.
470 bis 490° C. Die Lagerung der heißen Briketts bei diesen Temperaturen über mehr
als 3o Minuten bew-irkt ohne weitere Wärmezuführ die erwünschte Verfestigung.
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Bei Preßtemperaturen zwischen 450 und 480° C, die beispielsweise bei
Verwendung einer höherflüchtigen Gas- oder Gasflammkohle als Bindemittel mit Vorteil
angewendet werden, läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls ohne weitere
Wärmezuführ verwenden. In diesen Fällen muß dafür Sorge getragen werden, daß die
Abstrahlungsverluste durch entsprechende Isolierung der Transporteinrichtung und
des Bunkers verminsdert werden und/ oder die Verweizielt im Bunker verlängert wird.
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Ffg. 3 zeigt das Fließ'biid einer Brikettenherstellungsanlage.
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Nach einem der Stand der Technik entsprechenden Verfahren wird aus
30 % Magerkohle mit 12 % flüchtigen Bestandteilen, 43 % Anthrazit mit 8 % flüchtigen
Bestandteilen und 27 % Fettkohle mit 22 % flüchtigen Bestandteilen ein Heißbrikett
hergestellt. Dabei wird die notwendige Warme in einer 3rennkammer 1 erzeugt. in
das heiße Feuergas, das aus dieser Brennkammer in ein Heizrohr 2 strömt wird zunächst
die Magerkohle (M) eingeblasen. Der Anthrazit (A) wird etwa in der Mitte des Heizrohres
2 zugegeben. Beide Bestandteile werden im Zyklon 5 vom Gas getrennt. Anschließend
wird die Fettkohle (F) in ein Heizrohr 4 gegeben, das von dem bereits auf 700 bis
800° C abgekühlten Heizgas durchströmt wird.
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Die aus dem Zyklon 5 ausgeschleuste Fettkohle wird mit der niederflüchtigen
Kohle in einem Mischer 6 intensiv durchgemischt und einer Walzenpresse 7 aufgegeben;
Die Temperatur im Mischer 6 beträgt bei-der genannten Einsatzkohle 490° C.
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Die Heißbriketts haben unmittelbar hinter der Presse 7 eine Temperatur
von 500 bis 5050 O. Mit dieser temperatur werden sie über eine Zellenradschleuse
8 in einen Heißbunker 9 bzw. lo gegeben. Die Bunker werden nacheinander mit Heißbriketts
gefüllt und nacheinander abgezogen.
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Jeder dieser Bunker ist so bemessen, daß die lleißbriketts mindestens
30 Minuten tind hochstens 6 Stunden getempert werden können. Unter den beiden Bunkern
befindet sich je ein im geschlossenen Zustand weitgehend gasdichter Austrag 11.
Das getemperte Fertigprodukt wird mit einem Förderband 12 einer nachgeschalteten
Tauchung 13 zugeführt und auf ca. 130° o abgekühlt. Unmittelbar vor der Verladung
befinden sich mehrere Brausen 14 für die Schlußkühlung.
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Es wird darauf hingewiesen, daß die hinwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist. Es ist beispielsweise
auch möglich, für die Temperung einen Behälter zu benutzen, den die Preßlinge kontinuierlich,
z.B. unter Schwerkraftwirkung, durchlaufen oder durch den sie waagerecht hindurchgefördert
werden, wobei die Verweilzeit der einzelnen Preßlinge der angegebenen Temperungsdauer
entspricht.