DE1943763B2 - Verfahren und Vorrichtung für die Herstellung von Gleichstückkoks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung von Hochtemperatur-Gleichstückkoks aus Kohleformlingen aus backenden Kohlen, die mit Eisenoxid, Koks oder Magerkohle durchsetzt sind und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung.

Für die Verwendung von Koks, insbesondere solchem, der aus backenden Steinkohlen hergestellt wird, hat es sich für viele wichtige Zwecke erwiesen, daß ein Koks möglichst gleichgroßer Stückigkeit erzeugt werden muß. Beispielsweise hat es sich für den Hochofen als zweckmäßig erwiesen, solchen Stückkoks mit einer gleichmäßigen Korngröße von etwa 30-40 mm einzusetzen. Auch wenn größerer Koks zur Anwendung gelangt, be^;spielsweise mit der Stückgröße 40/50 mm oder 50/60 mm, ist es vorteilhaft, wenn diese Stückgrößen in möglichst engen Grenzen gehalten werden.

Wenn solcher Gleichstückkoks nach dem allgemein eingeführten Verkokungsverfahren in der Horizontalkammer hergestellt werden soll, so besteht nach bo bisheriger Kenntnis lediglich die Möglichkeit, diesen Koks durch Brechen des Überkornes und Absieben des Unterkornes herzustellen. Eine solche Verfahrensweise führt zu der die Wirtschaftlichkeil u. U. sehr beeinträchtigenden Folge, daß einmal die Kombination von b^r> Brechen und Sieben mit beträchtlichem Aufwand und entsprechenden Kosten verbunden ist, und daß desweiteren die Ausbeute an dem gewünschten Gleichkornkoks verhältnismäßig niedrig ist Der Anfall von 20,30- und höheren Prozentsätzen an Unterkorn muß in Kauf genommen werden, wobei es im allgemeinen schwierig ist, dieses Unterkorn — wenn überhaupt — mit den gleichen Preisen absetzen zu können, die für die gewünschte Gleichkornstückgröße erzielbar sind.

Bekannt ist ein Verfahren zum Ent- oder Vergasen von backenden Brennstoffen unter vorheriger Verminderung der Backfähigkeit an der Oberfläche durch Zusatz reduzierbarer Metalloxyde, z. B. Eisenerze, bei dem backende stückige Brennstoffe, vorzugsweise in einer Stückgröße von 20 bis 50 mm, unmittelbar mit heißen Gasen, deren Geschwindigkeit 1 m/sec. nicht überschreitet, auf eine Temperatur von nahe 350° C in Gegenwart staubförmiger, reduzierbarer Fe₂O3-haltiger Erze erhitzt und anschließend in bekannter Weise ent- oder vergast werden (DE-AS 10 37 409). Weiter ist ein Verfahren zum Erzeugen von Eisenkoks mit hohem Eisengehalt aus Mischungen von feinkörnigen oxydischen Eisenträgern, wie Feinerzen, Gichtstaub, Abbränden usw., mit feinkörnigen Brennstoffen oder festen Rückständen von flüssigen Brennstoffen bekannt, bei dem die feinkörnigen Eisenträger vor ihrer Zumischung zu den festen Brennstoffen durch Reaktion mit festen, flüssigen oder gasförmigen Reduktionsmitteln bis zu etwa 50 v. H. zu metallischem Eisen reduziert, dann mit den feinkörnigen Brennstoff vermischt und dieses Gemisch — im Falle nicht ausreichender Backfähigkeit des Brennstoffes nach Zusatz geeigneter Bindemittel und Brikettierung — unter gleichzeitiger Steigerung des Reduktionsgrades des Erzanteiles verkokt wird und es ist auch ein Verfahren zur Erzeugung von dichtem, festem und grobstückigem Koks aus bituminösen, an sich bei der Verkokung treibenden oder blähenden Feinkohlen in im Schüttbetrieb arbeitenden Verkokungsöfen unter Zusatz von Metalloxyden bekannt, bei dem die in einer Korngröße von weniger als 2 mm vorliegende Ausgangskohle im Gemisch mit feinverteilten Metalloxyden in einer Menge von unter 3% verkokt wird(DE-AS 11 07 187; DE-AS 10 17 138).

Ferner ist bekannt ein Verfahren zur Herstellung kleinstückigen Kokses, bei dem man der Einsatzkohle einen nicht oder schlecht kokenden stückigen Stoff zusetzt, der einen von dem aus der Einsatzkohle entstehenden Koks abweichenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt (DE-OS 14 21 266).

Schließlich ist auch noch ein Verfahren zum Schwelen von Preßlingen aus backender Steinkohle, insbesondere nach dem Spülgasverfahren bekannt bei dem die Preßlinge vor dem Schwefeln mit Staub nichtbackender Kohle oder mit Torfstaub bei wenig erhöhter Temperatur, zweckmäßig bei etwa 70°C bestäubt werden (DE-PS 8 70 995).

Soweit nach dieser bekannten Verfahren in mehreren Verkokungsstufen ein zusammenhängender, aus einer horizontalen Verkokungskammer ausdrückbarer Kokskuchen erhalten wird, zerfällt dieser bei der weiteren Aufarbeitung in unregelmäßige Stücke und es muß die eingangs geschilderte aufwendige Sieb- und Brecharbeit vorgenommen werden, nach der dann nur ein niedriger Anteil des produzierten Kokses in einer im Hochofen verwendbaren Form erhalten wird.

Soweit jedoch nach bekannten Verfahren in mehreren Verkokungsöfen Gleichstückkoks erhalten wird, so fällt er ursprünglich nicht in der bequem zu behandelnden und aufzuarbeitenden Form eines aus einer horizontalen Verkokungskammer ausdrückbaren Kokskuchens an, der erst z. B. beim Sturz in einen

Übernahmebehälter oder in einen Löschwagen im wesentlichem in gleichgeformte, gleichgroße Koksstükke zerfällt, sondern als loses Schutt- oder Haufengut

Darüber hinaus sind mehrstufige Verfahren sowohl apparatemäßig wie energiemäßig aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer Verkokungsstufe einen zusammenhängenden aus horizontalen Verkokungskammern ausdrückbaren Kokskuchen zu schaffen, der bei der Weiterverarbeitung ohne Aufwendung von wesentlichen zusätzlichen Apparaturen und Energien in gleichgeformte, gleichgroße Stücke zerfällt

Zur Lösung dieser Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs definierten Art vorgeschlagen, daß Eisenoxide, Koksmehl oder Magerkohle regelmäßig punkthaft oder flächenmäßig um die Kohleformlinge verteilt werden und die Formlinge in einer einzigen Stufe in einem Horizontalkammerverkokungsofen verkokt werden.

Wenn die erfindungsgemäß hergestellten Koksformlinge in einer Horizontalkammer in bekannter Weise verkokt und abgegart werden, dann entsteht ein mit normaler Kraft bequem ausdrückbarer Kokskuchen und dieser zerfällt beim Sturz in den Löschwagen in gleichgroße, gleichgeformte Koksstücke, die sich wie jeder andere Koks löschen lassen.

Die vorliegende Erfindung ist ein neuartiges Verfahren, in einem Horizontalkammerofen vornehmlich Gleichstückkoks herzustellen, wobei die Menge des unvermeidlich anfallenden Unterkoks beträchlich unterhalb derjenigen Menge liegt, die bei bekannten Verfahrensweisen bei der gleichen zu verkokenden Kohle zwangsläufig anfällt.

Eine der erfindungsgemäßen Methode zur Einlagerung örtlich angereicherter Stoffe in der zu verkokenden Kohleschicht besteht darin, daß aus feuchter Feinkohle Kohlepellets hergestellt werden, und das außen an die Kohlepellets eine Schicht aus Feinerz, beispielsweise aus Eisenerz, anpelliert wird. Eine solche Feinerzschicht läßt sich in bekannter Weise durch Anbringen eines Puderrandes an einen Peller.ierteller für Feinkohlepelletierung erzeugen, indem der Puderrand mit dem geeigneten Feinerz beschickt wird. Eine andere, ebenfalls bekannte Methode zur Herstellung von Schalenpellets, besteht darin, daß man die in einem Pelletierteller hergestellten Kohlepellets in einen zweiten Pelletierteller überführt, der mit Feinerz beschickt wird.

Die so hergestellten in die Verkokungskammer eingebrachten Schalenpellets werden im Verlauf der Verkokung so deformiert, daß sie den Kammerraum praktisch lückenlos ausfüllen. Im Idealfall bilden sich hierbei etwa oktaederförmige Koksstücke, deren Oberflächen durch anpelletierte und ebenfalls innerhalb der Kammer verformte Feinerzschichten gebildet werden.

Man kann auch Erzstücke als Kerne für aus feuchter Feinkohle hergestellte Pellets verwenden.

Dabei erfolgt die Unterteilung des Kokskuchens in etwa gleichgroße Stücke durch die eingelagerten, bo örtlich angereicherten Stoffe, die den Zusammenhalt des aus der Kammer ausgebrachten Kokskuchens derart gezielt schwächen, daß dieser an den durch die angereicherten Stoffe vorbestimmten Stellen auseinanderbricht. Als solche, den Kokskuchen schwächende M eingelagerten Stoffe haben sich insbesondere Eisenerze als vorteilhaft erwiesen. Von den verschiedenen zur Verfügung stehenden Eisenerzen sind besonders wirksam die hämatitischen Eisenerze, von denen bekannt ist, daß sie in Berührung mit verkokender Kohle bei den Verkokungstemperaturen des Backbitumen zerstören.

Die Schwächung des Kokskuchens kann beispielsweise durch die örtliche Anreicherung von Eisenerzen innerhalb des Kokskuchens derart erfolgen, daß dieser bereits nach dem Herausdrücken aus der Verkokungskammer weitgehend in die gewünschte Gleichstückkokskörner zerfällt, es kann aber auch eine Nachbehandlung des zunächst noch mehr als minder zusammenhaltenden Kokskuchens in einer Zerteilungsvorrichtung erfolgen, die zu der gewünschten weitgehenden Unterteilung des Kokskuchens zu den Gleichstückkörpern führt Als eine solche Unterteilungsvorrichtung wird beispielsweise eine Durchlauftrommel verwandt durch die der Kokskuchen hindurchgeschickt wird und in der er durch Abrollen mechanisch so beansprucht wird, daß er in die vorgegebenen Stücke auseinanderbricht. Solche Durchlauftrommeln sind nicht sehr kostenaufwendig und der Betrieb erfordert nicht viel Energie.

Die örtliche Anreicherung von den den Zusammenhalt des Kokskuchens schwächenden Stoffen kann erfindungsgemäß auf verschiedene Weise erfolgen. Eine der Methoden besteht darin, daß Erzstücke, die z. B. etwa eine Korngröße von 10 —20 mm haben können, möglichst gleichmäßig in der zu verkokenden Kohleschicht verteilt werden. Bei der mechanischen Beanspruchung des erzeugten Kokskuchens besteht eine statistische Wahrscheinlichkeit, daß die Schwächezonen über die eingelagerten Stücke, z. B. aus Eisenerz, verlaufen.

Im allgemeinen dürfte es schwierig sein, die gewünschte gleichmäßige Verteilung der Erzstücke ohne besondere Maßnahmen zu erreichen. Eine solche Maßnahme besteht darin, daß die zu verkokende Kohle in Form von Pellets in die Verkokungskammer eingebracht wird. Solche Kohlepellets können aus feuchter Feir.kohle in normalen Pelletiergeräten, wie beispielsweise Pelletiertellern, hergestellt werden. Im vorliegenden Fall werden in den Pelletierteller Eisenerzstücke hineingegeben, die als Kerne für die Bildung der Kohlepellets dienen und im fertigen Pellet etwa in der Mitte eingelagert sind. Zum Beispiel liegt nach dem Einbringen solcher Kohlepellets in die Verkokungskammer bei etwa gleichmäßiger Pelletgröße von einem Durchmesser von 40 mm in der zu verkokenden Kohleschicht ein gleichmäßiges Punkt-Gitter von Eisenerzstücken vor, deren Mittenabstand etwa 40 mm beträgt.

Es kann auch zweckmäßig sein, in die Verkokungskammer nach den angegebenen Methoden sowohl Erzstücke, wie auch Schichten aus Feinerz einzubringen, wodurch sich dann ein etwas höherer Eisenerzgehalt in den Koksstücken ergibt. Insbesondere für die Herstellung von gleichstückigem Hochofenkoks ist ein Koks mit höherem Eisenerz- bzw. Eisenschwammgehalt, der sich auf diese Weise erzielen läßt, wegen der möglichen Verminderung des Koksverbrauches bei der Verhüttung vorteilhaft.

In Fällen, wo Eisenerz bzw. Eisen im fertigen Koks nicht erwünscht oder nur in geringen Mengen erwünscht ist, kann das Verfahren nach der Erfindung auch so durchgeführt werden, daß als den Zusammenhalt schwächender eingelagerter Stoff außer Eisenerz oder anstelle von Eisenerz auch Magerkohle, Anthrazit oder Koksgrus verwandt wird. Desweiteren kann es zweckmäßig sein, auf die auf den Kohlepellets

anpelletierte Erzschicht eine weitere Schicht aus einem den Zusammenhang schwächenden Material zu legen. Dies gilt insbesondere dann, wenn dickere Erzschichten, die für die Erzeugung von Erzkoks erwünscht sind, ein Zusammensintern des gebildeten Schwammeisens hervorrufen und damit die Zerlegung des Kokses in Gleichstückkoks erschweren. Solche zusätzlich anpelletierten Schichten können z. B. aus Magerkohle- oder Kalk bestehen.

Außei dem Pelletierverfahren stehen für die gleichmäßige Verteilung der den Zusammenhalt schwächenden Zusatzstoffe auch andere an sich bekannte Methoden für die Vorverformung von Feinkohle zur Verfugung. Als solche Maßnahme kann z. B. eine Brikettierung der Feinkohle erfolgen, wobei aus ΐί Wirtschaftlichkeitsgründen und wegen der geringen Beanspruchung der Briketts im allgemeinen ohne Bindemittel brikettiert wird. Die Briketts werden dann genauso hinsichtlich der Zufügung der den bei der Verkokung zusammenhaltschwächenden Stoffe, wie zuvor bei der Pelletierung beschrieben, behandelt.

Das Verfahren nach der Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Beispielen beschrieben:

Beispiel 1

Eine Kokskohle des Ruhrgebietes mit de.! nachfolgenden Daten

Wasser 8,5%

Flüchtige Bestandteile wf 23,3%

Asche wf 6,88%

30

wird in einer Versuchsanlage verkokt. Hierbei ergibt sich bei 6 Stunden Verkokungszeit für das Endprodukt folgende Körnungsanalyse: a

Siebanalyse:	5%	110/	7%
5 mm	2%	13%	18%]
5-lOmm	2%		32 % } 80 %
10-20 mm	4%	30%
20-30 mm
30-40 mm
40 -60 mm
60-80 mm
80 mm

40 Es fallen somit nur 7% Koks der angestrebten Größe 30—40 mm an; diesem stehen 13% Unterkorn gegenüber und 80 % Überkorn.

Beispiel 2

Die in Beispiel 1) verwendete Kokskohle wird auf eine Korngröße von 0 bis 1 mm zerkleinert. Diese Feinkohle wird mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 16% auf einem Pelletierteller pelletiert Die Größe der Pellets ist 40 mm. Die Kohlepellets werden in einem gleichartigen Pelletierteller mit einer Eisenerzschale versehen. Das hierfür angewendete Eisenerz ist ein Hämatit mit einer Korngröße von 0 bis 1 mm. Die Dicke der anpelletierten Schale beträgt durchschnittlich (U mm.

Die zuvor beschriebenen Kohle-Eisenerz-Schalenpellets werden unter den gleichen Bedingungen verkokt, wie zuvor in Beispiel 1) beschrieben. Der hierbei erzeugte Kokskuchen wurde in eine Rolliertrommel eingebracht und über 10 Umdrehungen rolliert. Hierdurch zerfiel der Kokskuchen in die folgenden Kokskörnungen:

Gleichstückkoks
Unterkorn

30-40 mm
5 mm

92%
8%

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Verkokung in Horizontalkammern wird ein genügend großer Zusammenhalt des Kokskuchens erreicht, der ein einwandfreies Drücken des Kokses aus der Kammer gewährleistet. Während es durch genügend dicke Erzschichten auf den Kohlepellets beispielsweise möglich wäre, die einzelnen Koksstücke in der Kammerfüllung völlig getrennt voneinander zu halten, machen es die Arbeitsbedingungen des normalen horizontalen Koksofens jedoch erforderlich, für einen Mindestzusammenhalt Sorge zu tragen. Dies Anforderungen werden erfindungsgemäß erfüllt, wenn beispielsweise auf Kohlepellets mit ca. 40 mm 0 umhüllende Schichten von etwa 0,05—1mm aus Hämatiterz angebracht werden.

Eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtung besteht aus einem Pelletierteller zur Erzeugung von Pellets mit einem Puderrand und einer Zuführung von Feinerz am Puderrand für die Herstellung von Schalenpellets.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren für die Herstellung von Hochtemperatur-Gleichstückkoks uis Kohleformlingen aus backenden Kohlen, die mit Eisenoxid, Koks oder Magerkohle durchsetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß Eisenoxide, Koksmehl oder Magerkohle regelmäßig punkthaft in oder flächenhaft um den Formling verteilt werden und die Formlinge in einer einzigen Stufe in einem Horizontalkammerverkokungsofen verkokt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus feuchter Feinkohle hergestellte Pellets mit einer anpelletierten Schicht aus Feinerz umgeben und verkokt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Erzstücke als Kerne für aus feuchter Feinkohle hergestellte Pellets verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß um die anpelletierte Erzschicht eine weitere Schicht gelegt wird, wie Magerkohle oder Kalk.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinkohle anstelle der Pelletierung durch Brikettierung verformt wird, vornehmlich ohne Bindemittel.

6. Pelletier-Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekenn- jo zeichnet durch eine Einrichtung zur Erzeugung von Schalenpellets, vorzugsweise bestehend aus einem sog. Puderrand am Pelletierteller mit einer Zuführung von Feinerz am Puderrand.

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