DE2613353A1 - Verfahren zur herstellung von hochfestem formkoks - Google Patents

Verfahren zur herstellung von hochfestem formkoks

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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
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    • C10B53/08Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form in the form of briquettes, lumps and the like
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/02Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/04Raw material of mineral origin to be used; Pretreatment thereof

Description

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Nippon Kokan Kabushiki
Kaisha,
Tokio, Japan
2 a MRZ. 1976
UNSER ZEICHEN: ΒΊ/ΤΪΆ MÜNCHEN, DEN
Verfahren zur Herstellung von hochfestem Formkoks
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von hochfestem, leicht agglomeriertem bzw. zusammengebackenem Formkoks in einer Horizontalschacht-Koksofenbatterie, bei welchem ausschließlich Formkohle in die Koksofenbatterie eingegeben und darin verkokt wird.
Zur Verbesserung der Güte und der Produktionsleistung von Koks bei der Koksherstellung für einen Hochofen mittels einer herkömmlichen, d.h. Horizontalschacht-Koksofenbatterie ist ein Verfahren bekannt, bei dem in die Koksofenbatterie Briketts eingegeben werden, die durch Formung eines Rohmaterialgemisches aus Kohlenfeinteilchen mittels einer Druckformmaschine (im folgenden als "Formkohle" bezeichnet) hergestellt wurden, und die Formkohle zur Koksherstellung verkokt -wird.
Bei diesem Verfahren wird ein Koks für Hochöfen dadurch hergestellt, daß entweder Formkohle und Kohlenfeinteilchen nach dem Vermischen in eine Horizontalschacht-Koksofenbat-
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QRIQINAL INSPECTED
terie eingegeben und diese Rohmaterialien in einander abwechselnden waagerechten Schichten in die Koksofenbatterie eingebracht werden, oder aber nur Formkohle allein in diese Koksofenbatterie eingegeben wird, worauf das eingegebene Ausgangsmaterial verkokt wird.
Bei diesem Verfahren sollen beim Eingeben von Formkohle und Kohlenfeinteilchen in eine Koksofenbatterie der angegebenen Art die Formkohlenstücke während der Verkokung vollständig mit den sie umgebenden Kohlenfeinteüchen agglomeriert bzw. zusammengebacken werden. Zu diesem Zweck ist es nötig, Kohlenrohmaterialien zu verwenden, die beim Verkoken eine ziemlich hohe Fluidität bzw. Fließfähigkeit besitzen, was nicht nur bestimmte Einschränkungen bezüglich des Auswahlbereichs und des Vermischens der verwendeten Rohkohlen aufwirft, sondern auch umständliche Chargierverfahren für die Eingabe in die genannte Koksofenbatterie bedingt.
Wenn ausschließlich Formkohle in eine solche Koksofenbatterie eingegeben wird, steht ein weiter Auswahl- und Mischungsbereich für die verwendete Rohkohle zur Verfügung, während das Eingeben in die genannte Koksofenbatterie ebenfalls einfach ist. In diesem Fall ist jedoch der Betrieb einer solchen Koksofenbatterie problematisch. Genauer gesagt: Zur Erleichterung des Austrage der bereits verkokten Formkohle (im folgenden als "Formkoks" bezeichnet) ist es erforderlich, daß die Formkoksstücke miteinander agglomeriert bzw. zusammengebacken sind. Andererseits bleibt ein agglomerierter Formkoks auch nach dem Austrag zu fest im agglomerierten Zustand, ohne sich in Einzelstücke aufzutrennen. Es ist daher wünschenswert, daß ein Formkoks, der durch Eingeben
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yon Formkohle allein in eine Koksofenbatterie der genannten Art gebildet wurde und beim Austrag in einem agglomerierten Zustand vorliegt, nur leicht agglomeriert ist, so daß er nach dem Austrag leicht zu Stücken zerkleinert werden kann. Bei einer Horizontalschacht-Koksofenbatterie variiert jedoch die Erhitzungsgeschwindigkeit (heating rate) zwischen den nahe den Ofenwänderi befindlichen Bereichen und dem Mittelbereich. Wenn daher das Mischungsverhältnis der Rohkohlen auf der Grundlage des Mittelbereichs bestimmt wird, backen sich die gebildeten Formkoksstücke im Bereich nahe der Ofenwände zu stark zusammen, und sie bleiben auch nach dem Austrag in diesem agglomerierten Zustand, so daß ihre Auftrennung zu Stücken nicht möglich ist. Wenn zir Vermeidung dieses Nachteils ein Mischungsverhältnis der Rohkohlen angewandt wird, bei dem kein Agglomerieren des Formkokses auftritt, führt dies zu einer geringeren Festigkeit des Formkokses. Wird dagegen das Mischungsverhältnis der Rohkohlen unter Berücksichtigung der Bereiche nahe der Ofenwände bestimmt, so sind die im Mittelbereich gebildeten Formkoksstücke nicht agglomeriert bzw. zusammengebacken, wodurch der Austrag des hergestellten Kokses erschwert wird.
Für die Herstellung eines agglomerierten bzw. zusammengebakkenen Kokses der genannten Art ist bereits ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem nur Formkohle, die durch Vermischen von Rohmaterial-Kohlenfeinteilchen zur Erzielung eines Verkokungsindex von 80 bis 88 hergestellt wurde, in eine Koksofenbatterie der genannten Art eingebracht und darin verkokt wird. Bei diesem Verfahren ist es allerdings nicht immer möglich, einen zufliedenstellenden, leicht agglomerierten Formkoks zu erzielen. Der genannte Verkokungsindex
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wird nach der Formel:
10 x IUU
bestimmt, worin
A = die Menge (g) an Koks mit Übergröße, die erhalten wird, wenn durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,5 mm (35 mesh) ein Koks gesiebt wird, der durch Verkohlung oder Verkokung eines Gemisches aus Kohlenfeinteilchen mit einer Größe von höchstens 0,23 mm (65 mesh) in einer Menge von 1 g und einem Koksgruß mit einer Größe von 0,317 bis 0,23 mm (48 bis 65 mesh) in einer Menge von 9 g in einem Tiegel bei einer Temperatur von 950° ί 200C- während einer Zeitspanne von 7 min hergestellt wurde; und
B = die Menge (g) an Übergröße besitzendem Koks bedeuten, die dann erhalten wird, wenn die beim Sieben durch das Sieb mit einer Maschenweite von 0,5 mm (35 mesh) erhaltene Koksfraktion mit Untergröße weiter durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,317 mm (48 mesh) gesiebt wird.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines insbesondere auch verbesserten Verfahrens zur Herstellung eines hochfesten, leicht agglomerierten Kokses für Hochöfen unter Verwendung lediglich einer Formkohle aus Rohkohle nur geringer Güte in einer Horizontalschacht-Koksofenbatterie.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohoder Ausgangsmaterial-Kohlenfeintelbhen auf eine Korngröße von nicht über 1,5 mm gesiebt werden, daß die derart klassierten Feinteilchen derart miteinander vermischt werden, daß sie folgenden Bedingungen genügen:
a) AP-Index: mindestens 75;
b) maximaler mittlerer Reflexionsgrad: mindestens 1,20%;
c) [Ausdehnung] - [Kontraktions]-Wert beim Verkoken bei einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 5°C/min (350° bis 6000C): -2% bis +5%;
daß dieses Kohlenfeinteilchengemisch mit einem Bindemittel vermischt und zu Pormkohle verformt wird und daß die so erhaltene Formkohle sodann in die genannte Koksofenbatterie eingegeben wird.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Größe der Rohmaterial-Kohlenfeinteilchen für die Formkohle und dem Grad der Agglomeration bzw. des Zusammenbackens eines Formkokses,
Fig. 2 eine graphische Darstellung, die anhand der Koksfestigkeit die Beziehung zwischen dem maximalen Reflexionsgrad und dem AP-Index der vermischten Rohmaterial-Kohlenfeinteilchen aig}.bt;
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Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem [Ausdehnung] - [Kontraktions]-Wert einer Formkohle beim Verkoken und dem Prozentsatz der Agglomeration eines Formkokses,
Fig.4a und 4b Schriittansichten von bisher für die Herstellung von Formkohle verwendeten Formen und
Fig.4c und 4d Schnittansichten vorteilhafterer, erfindungsgemäß verwendeter Formen.
Erfindungsgemäß wurden ausgedehnte Untersuchungen bezüglich eines Verfahrens zur Herstellung von Formkoks unter Verwendung einer herkömmlichen, nämlich einer Horizontalschacht-Koksofenbatterie durchgeführt. Als Ergebnis dieser Untersuchungen hat es sich gezeigt, daß ein hochfester, leicht agglomerierter Formkoks zur Verwendung bei Hochöfen dadurch erhalten werden kann, daß die Roh- oder Ausgangsmaterial-Kohlenfeinteilchen auf eine Korngröße von nicht über 1,5 mm gesiebt werden, daß die derart klassierten Feinteilchen derart miteinander vermischt werden, daß sie folgenden Bedingungen genügen:
a) AP-Index: mindestens 75;
b) maximaler mittlerer Reflexionsgrad: mindestens 1,2096j
c) [Ausdehnung] - [Kontraktions]-¥ert beim Verkoken bei einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 5°C/min (350° bis 600°C)i -2# bis +5%;
daß dieses Kohlenfeinteilchengemisch mit einem Bindemittel vermischt und zu Formkohle verformt wird und daß die so
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erhaltene Formkohle sodann in die genannte Koksofenbatterie eingegeben und verkokt wird.
Erfindungsgemäß ist die Teilchengröße der gemischten Rohmaterial-Kohlenfeinteilchen für die Formkohle unter Berücksichtigung der Beziehung zwischen dieser Teilchengröße und dem Grad der Agglomeration des Formkokses gemäß Fig. 1 auf 1,5 mm und darunter begrenzt. Der Agglomerationsgrad ist hierbei als Index definiert, welcher den Grad der gegenseitigen Agglomeration bzw. Zusammenbackung zwischen den Formkoksstücken darstellt, was durch den Wert 3 für den Fall, daß beim Verkoken ausschließlich einer Formkohle zu einem Formkoks die Formkoksstücke fest zusammengeballt sind und eine auf die einzelnen Formkoksstücke ausgeübte Kraft zum Auftrennen dieser Stücke nicht zu einem Aufbrechen der Agglomerationsgrenzflächen, sondern zu einem Ausbrechen einzelner Formkoksstücke führt, und durch den Wert 0 für den Fall 'ausgedrückt ist, daß die zusammengeballten bzw. agglomerierten Formkoksstücke bei Ausübung einer vergleichsweise kleinen Kraft an den Agglomerationsgrenzflächen getrennt werden. Die Ziffern 1,0, 1,5 und 3,0 auf der Abszisse von Figur 1 bedeuten, daß die Teilchengröße der Kohlenfeintellchen im Gemisch jeweils einen Wert von 1,0 mm, 1,5 mm bzw. 3,0 mm nicht Übersteigt.
Wie erwähnt, ist weder eine zu feste Agglomeration noch eine fehlende Agglomeration der Stücke für einen Formkoks wünschenswert. Der Agglomerationsgrad sollte vorzugsweise unter 1 und noch vorteilhafter bei 0 liegen. Für die Erfindungszwecke wird eine Agglomeration dieser Größe als leichte Agglomeration bezeichnet. Wie anhand des noch näher
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zu erläuternden AP-Index aus Figur 1 ersichtlich ist, führt eine Teilchengröße der Rohmaterial-Kohlenfeinteilchen von höchstens 1,5 mm zu einem Agglomerationsgrad des Formkokses von unter 1 und in den meisten Fällen sogar von 0, so daß die angestrebte leichte Agglomeration des Formkokses erzielt wird.
Erfindungsgemäß sind außerdem der AP-Index auf mindestens 75 und der maximale mittlere Reflexionsgrad auf mindestens 1,2Ο5ό begrenzt. Dies geschieht im Hinblick auf die Beziehung zwischen dem maximalen mittleren Reflexionsgrad und dem AP-Index der Feinteilchen in bezug auf die Festigkeit DI;;c des Formkokses (vgl. Figur 2).
Der AP-Index, d.h. eine Abkürzung des "Agglomeration Property" bzw."Agglomerationseigenschaft-Index", der verwendeten Rohmaterialgemisch-Kohlenfeinteilchen wird als Prozentsatz definiert, der wie folgt bestimmt wird: Quetschen einer Kohlenprobe in einer Menge von 35 g auf eine Größe von höchstens 1 mm; Herstellen einer Formkohle durch Zugabe von 10 Gew.-% eines Bindemittels und Verformung des Gemisches in einer Druckformmaschine unter einem Druck von 300 kg/cm ; Eingeben der Formkohle in einen Versuchs-Koksofen bei einer Ofentemperatur von 5000C und Verkoken der Formkohle auf eine Endtemperatur von 9000C zur Herstellung eines Formkokses in Brikettform; Einbringen des so gebildeten Formkokses in eine kleine Trommel (Durchmesser 200 mm, Länge 70 mm, Drehzahl 50 U/min); nach 1000 Umdrehungen der Trommel Sieben des Formkokses durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 3 mm und Berechnen des Gewichtsverhältnisses an Koks mit Übergröße auf der Grundlage des Formkoksgewichts vor dem
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Sieben. (Dieser AP-Index wurde im Zusammenhang mit der Erfindung entwickelt.) Der mittlere maximale Reflexionsgrad wird wie folgt bestimmt: Eine Kohlenprobe wird auf eine Teilchengröße von höchstens 0,84 mm (20 mesh) gequetscht; die gequetschte Kohle wird mit einem Acrylharz verfestigt und poliert; und der Reflexionsgrad von Licht des Vitrinits in Öl wird nach der (USA-Industrienorm) A3TM-2797-69T und 2798-69T bestimmt.
Im allgemeinen sollte ein Koks für Hochöfen eine Koksfestigkeit DI;?,- von mindestens 92,0 besitzen. ¥ie aus Figur 2 hervorgeht, wird ein Formkoks mit einer solchen Festigkeit von mindestens 92,0 nur dann erzielt,.wenn eine Formkohle verwendet wird, die aus Rohmaterialgemisch-Kohlenfeinteilchen mit einem AP-Index von mindestens 75 und einem maximalen mittleren Reflexionsgrad von mindestens 1,20% hergestellt wurde. Die Keßergebnisse gemäß Figur 2 beziehen sich auf einen Fall, in welchen ein Formkoks durch Verkohlen oder Verkoken von Formkohle unter folgenden Bedingungen hergestellt wurde:
Teilchengröße der Rohmaterial-Kohlenfein-
teilchen im Gemisch mindestens 1,5mni
Bindemittelmenge 10 Gew.-?'
(C/H: 0,72) und
Erhitzungsgeschwindigkeit 5,5°C/min (400°
bis 600°C)
Erfindungsgemäß ist weiterhin der [Ausdehnung] - [Kontraktions ]-¥ert der Formkohle beim Verkoken unter Erhitzung mit einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 5°C/min (350° bis 600°C) auf einen Bereich von -2% bis +5% beschränkt, und
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zwar im Hinblick auf die Beziehung zwischen diesem Wert einer Formkohle beim Verkoken und dem Prozentsatz der Agglomeration eines Formkokses gemäß Figur 3. Der benutzte Ausdruck "Prozentsatz der Agglomeration" ist vorliegend als der Wert definiert, v/elcher den Zustand der Agglomeration bzw. Zusammenballung zwischen den Stücken eines durch Verkoken von ausschließlich Formkohle hergestellten Kokses angibt, wobei ein Wert von 100% den Zustand bezeichnet, in welchem alle Koksstücke agglomeriert sind, während ein Wert von 0% keinerlei Agglomeration zwischen den Formkoksstucken bedeutet. Der [Ausdehnung]- [Kontraktions]-¥ert, wie er vorliegend verwendet wird, entspricht DIIT-51739.
Wie erwähnt, sollten die Stücke des Formkokses vorzugsweise leicht zusammengeballt bzw. -gebacken sein; ein Formkoks mit diesem bevorzugten Zustand wird dann erzielt, wenn der Agglomerationsprozentsatz im Bereich von 40 bis 90% liegt. Mit anderen Worten: Ein Formkoks mit einem Agglomerationsgrad von unter 1 und noch vorteilhafter von 0 wird dann erzielt, wenn der Prozentsatz der Agglomeration bei 40 bis 90% liegt. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, liegt bei Verwendung einer Formkohle mit einem [Ausdehnung] - [Kontraktions ]-Wert im Bereich von -2% bis +5% beim Verkoken der Prozentsatz der Agglomeration des Formkokses im Bereich von 40 bis 90%. Die Ergebnisse gemäß Figur 3 beziehen sich auf einen Fall, in welchem ein Formkoks durch Verkoken von Formkohle unter folgenden Bedingungen hergestellt wurde:
Teilchengröße der Kohlenfeinteilehen mindestens 1,5 mm Bindemittelmenge 10 Gew.-% (C/H: 0,72
Erhitzungsgeschwindigkeit 5,5°C/min (350°
bis 6000C)
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Im allgemeinen werden zwei halbkugelige Formteile der in Fig. 4a und 4b im Schnitt dargestellten Art für die Herstellung einer Formkohle verwendet. Es wurde erfindungsgemäß eine Möglichkeit gefunden, mit welcher sich die folgenden Vorteile erzielen lassen:
1. Die mechanische Festigkeit der Formkohle und des Formkokses wird nicht beeinträchtigt.
2. Bei einer Horizontalschacht-Koksofenbatterie ermöglicht die größere Kontaktfläche zwischen den Formkoksstücken einen leichteren Austrag"des Kokses auch im Fall einer nur geringen Agglomeration oder Zusammenballung des Formkokses.
3. Beim Chargieren des Formkokses in einen Hochofen ist der Durchlässigkeitswiderstand (permeability resistance) niedriger als beim bisher verwendeten Formkoks. Außerdem führt die aktivere Konvektionswärmeableitung beim Verkoken von Formkohle in einer Koksofenbatterie der genannten Art zu gegenüber dem Stand der Technik geringeren Unterschieden der Verkokungsbedingungen über die Ofenbreite hinweg.
Diese Möglichkeit läßt sich durch Verwendung zweier Formteile mit jeweils einem Steg oder einer Einschnürung im Mittelteil realisieren, wie sie in den Figuren 4c und 4d dargestellt sind, wobei die Formkohlenstücke als Briketts hergestellt werden, die in Ober- und Unterseite je eine Rille bzw. Eindrückung aufweisen.
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Im folgenden ist die Erfindung in speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben.
Beispiel 1
Als Ausgangs- bzw. Rohmaterial dienende Kohl enf eint eil chen mit einer Teilchengröße von nicht über 1,5 mm wurden wie folgt vermischt:
Black Water-Kohle 20%
Big Ben-Kohle 25%
Kuzunetsk OS-Kohle 55%
Dabei wurde ein Kohlenfeinteilchengemisch erhalten, das einen AP-Index von 90,0, einen maximalen mittleren Reflexionsgrad von 1,35%, einen [Ausdehnung] - [Kontraktions]-Wert beim Verkoken mit einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 5°C/min (350° bis 600°C)von +2%, einen Aschegehalt von 8,5% und einen Gehalt an flüchtigen Stoffen von 23,8% besaß. Diese Mischung wurde mit 10 Gew.-% Bindemittel vermischt und in einer Druckformmaschine unter einem Druck von 300 kg/cm zu Formkohle verpreßt, die dann in eine Koksofenbatterie der genannten Art eingegeben und zu Koks verkokt wurde. Der hierbei erhaltene Koks besaß eine Koksfestigkeit DI:?,- von 92,0, und er zeigte eine sehr gute, leichte Agglomeration bei einem Agglomerationsgrad von 0.
Beispiel 2
Als Ausgangsmaterial wurden Kohlenfeinteilchen mit einer Teilchengröße von nicht über 1,5 mm wie folgt vermischt:
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Black-Water-Kohle 20%
Sprague MH-Kohle 25%
Watson-Kohle 15%
Kuzunetsk OS-Kohle 30%
Dabei wurde ein Gemisch mit einem AP-Index von 87,7, einem maximalen mittleren Reflexionsgrad von 1,49%, einem [Ausdehnung] - £Kontraktions]-Wert beim Verkoken bei einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 5°C/min (350° bis 6000C) von 3%, einem Aschegehalt von 11,4% und einem Gehalt an flüchtigen Stoffen von 21,4% erhalten. Sodann wurde Formkohle auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt, und durch Verkoken der Formkohle wurde Formkoks gebildet, der eine Festigkeit nach obiger Definition von 92,3 besaß und eine sehr günstige, leichte Agglomeration bei einem Agglomerationsgrad von 0 zeigte.
Nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren gemäß der Erfindung ist es mithin möglich, in einer Koksofenbatterie der angegebenen Art Formkoks mit der für die Verwendung in einem Hochofen erforderlichen Festigkeit und mit einer geringen, wünschenswerten Agglomeration aus Feinteilchen bzw. Staub von Kohle geringerer Güte herzustellen, wodurch ein großer industrieller Nutzeffekt geboten wird.
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Claims (2)

  1. - 14 Patentansprüche
    ΓΓyVerfahren zur Herstellung von hochfestem, leicht agglomeriertem bzw. zusammengebackenem Pormkoks in einer Horizontalschacht-Koksofenbatterie, bei welchem ausschließlich Formkohle in die Koksofenbatterie eingegeben und darin verkokt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohoder Ausgangsiiiaterial-Kohlenfeinteilchen auf eine Korngröße von nicht über 1,5 mm gesiebt werden, daß die derart klassierten Feinteilchen derart miteinander vermischt werden, daß sie folgenden Bedingungen genügen:
    a) AP-Index: mindestens 75;
    b) maximaler mittlerer Reflexionsgrad: mindestens 1,20%;
    c) [Ausdehnung] - [Kontraktions]-¥ert beim Verkoken bei einer Erhitzungsgeschwindigkeit von 5 C/min (350 bis 6000C): -2% bis +5%;
    daß dieses Kohlenfeinteilchengemisch mit einem Bindemittel vermischt und zu Formkohle verformt wird und daß die so erhaltene Formkohle sodann in die genannte Koksofenbatterie eingegeben wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkohle in Form von Briketts hergestellt wird, die jeweils an der Ober- und Unterseite eine Rille bzw. Eindrückung aufweisen.
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    Leerseite
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4197160A (en) * 1977-03-28 1980-04-08 Houilleres du Bassin du Nord et, Due Pas-de-Calais Process by means of which moulded coke can be obtained from non-cokable coals

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JPS5332803B2 (de) 1978-09-11
AU1174376A (en) 1977-09-15
FR2306251A1 (fr) 1976-10-29
JPS51114402A (en) 1976-10-08
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