DE2726268B2

DE2726268B2 - Verfahren zur Herstellung eines hochkohlenstoffhaltigen Produkts aus Abfallruß

Info

Publication number: DE2726268B2
Application number: DE2726268A
Authority: DE
Inventors: Heinz Echterhoff; Wilfried Dipl.-Chem. Dr. Gemmeke; Karl Heinz Dipl.-Ing. Koch; Erich Dipl.- Chem. Dr. 4620 Castrop-Rauxel Raulf; Joachim 4300 Essen Sieckmann
Original assignee: VERKAUFSGESELLSCHAFT fur TEERERZEUGNISSE (VFT) MBH 4300 ESSEN
Current assignee: VERKAUFSGESELLSCHAFT fur TEERERZEUGNISSE (VFT) MBH 4300 ESSEN
Priority date: 1977-06-10
Filing date: 1977-06-10
Publication date: 1980-08-28
Also published as: ES470631A1; JPS54109092A; DE2726268A1; IT1104736B; BE867884A; FR2393841A1; ATA415778A; PL110610B1; PL207512A1; JPS6246592B2; CS219893B2; IT7849740A0; LU79784A1; US4209323A; GB1575790A; NL7806182A; AT372105B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hochkohlenstoffhaltigen Produktes aus Abfallruß, das als Aufkohlungsmittel in der Eisen- und Stahlindustrie geeignet ist.

Aus der DE-OS 25 10 876 ist ein Verfahren bekannt, wasserhaltigen Rußschlamm in ein hochkohlenstoffhaltiges Produkt mit nur geringen Beimengungen von Asche, Stickstoff und Schwefel zu überführen. Nach diesem Verfahren wird das wasserhaltige Rußmaterial auf einen Wassergehalt von 5 bis 20% vorgetrocknet und dieser vorgetrocknete Ruß in einem Horizontalkammerofen unter Zusatz eines Koksgerüstbildners verkokt. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist es, daß das Produkt durch die Verkokung im Kammerofen als Stückkoks anfällt und für den Einsatz als Aufkohlungsmittel in der Eisen- und Stahlindustrie erst zerkleinert und klassiert werden muß. Hierbei ist es nicht zu vermeiden, daß ein mehr oder weniger großer Teil als Unterkorn anfällt, welches ils Aufkohlungsmittel weniger geeignet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es deshalb, von einem vorgetrockneten Rußmaterial, das noch ca. 5 bis ca. 20% Wasser enthält, auf einfachem Wege zu einem hochkohlenstoffhaltigen Produkt zu gelangen, das sich direkt für den Einsatz als Aufkohlungsmittel eignet. Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein kohlenwasserstoffhaltiges, wasserhaltiges Rußmaterial mit einem Wassergehalt von da. 5 bis ca. 20%, vorzugsweise 8 bis 12%, mit 0 bis 25%, vorzugsweise 5 bis 15%, eines ein Koksgerüst bildenden Mittels zu Formlingen verarbeitet und diese Formlinge verkokt

Nach diesem Verfahren wird auf einfachem und wirtschaftlichem Weg aus Abfallruß ein Produkt erhalten, das sich aufgrund seines geringen Aschegehaltes (Asche < 0,5%, Stickstoff < 03%, Schwefel < 03%) und seiner günstigen physikalischen Eigenschaften (hohe Dichte, definierte Körnung) direk: als Aufkohlungsmittel, auch zur Einsatzhärtung, in der Eisen- und Stahlindustrie eignet

Die Herstellung derartiger Koksmaterialien aus verschiedenen Ausgangsstoffen ist aus verschiedenen Patent- und Offenlegungsschriften bekannt

So beschreibt die DE-OS 16 71 358 ein Verfahren zur Herstellung von brikettierfähigen Koksgrusgemischen mit bituminösen Bindemitteln für die Formkokserzeugung, indem der Koksgrus mit Braunkohlenteer gemischt und das Mischprodukt erhitzt wird.

Desgleichen werden gemäß DE-OS 18 00 238 und US-PS 36 23 999 kohlenstoffhaltige Materialien wie Anthrazitkohle, Holzkohle oder Fettkohle mit einem reversibel erweichenden Bindemittel oberhalb der Erweichungstemperatur des Bindemittelgemisches gemischt die Mischung abgekühlt und anschließend gebrochen. Danach wird in einem Ofen verkokt

Bei diesem Verfahren entsteht eine gewisse Menge nicht brauchbaren Unterkorns, das wieder in den Mischprozeß zurückgeführt werden muß.

Das Verfahren nach DE-OS 19 13 802 geht zur ,Herstellung von siliciumhaltigen Aufkohlungs- und Nachlegierungsmitteln von Koksgrus oder Wirbelbettkoks aus, der mit Quarzsand, einem oxidischen Erz, Hartpech und Kokskohle gemischt, nach Zugabe von Wasser pelletiert und anschließend verkokt wird.
Hier, wie auch im Verfahren gemäß DE-AS 20 07 287, bei dem aus Feinkohle verkokbare Kohlekörper hergestellt werden, bleibt die Form der Grünkörper durch das Anteigen mit Wasser und das sich anschließende Pressen erhalten. Erfahrungen, die mit Grus oder Kohleteilchen gewonnen werden, lassen sich aber nicht auf Ruß übertragen, zumal bei Ruß sowohl die Partikelgrößenform als auch die Oberflächenstruktur und die Benetzbarkeit wesentlich verschieden von der derartiger Teilchen ist.
Demgemäß werden auch im Verfahren nach DE-OS

so 16 71 380 zur Herstellung von Rußkoks, Ruß und Bindemittel (Pech) homogenisiert und in einem Kneter bei einer Temperatur von 220—28O⁰C wärmebehandelt. Dabei wird der hydrophobe Ruß mit dem hydrophoben Bindemittel benetzt und somit gebunden.

Umso überraschender war es, daß gemäß der vorliegenden Erfindung auch ohne Zusatz von üblichen Brikettierhilfsmitteln bereits bei der Formgebung bei Raumtemperatur die erforderliche Grünfestigkeit der Formlinge erreicht wird. Darüber hinaus hat es sich überraschenderweise gezeigt, daß das Bindevermögen der im eingesetzten Rußmaterial vorhandenen Kohlenwasserstoffe bereits ausreicht, um das das Koksgerüst bildende Material bei der Formgebung mit einzubinden. Ruß mit unterschiedlichem Gehalt an Kohlenwasserstoff-ölen fällt bei verschiedenen chemischen Prozessen, z. B. bei der Spaltung von Erdöl-Kohlenwasserstofffraktionen und Gasen zur Herstellung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen sowie der Müllpyrolyse als

schlecht handhabbares Nebenprodukt an. Je nach des angewandten Verfahren kann ein Teil des anfallenden Rußes sehr hohe Wassergehalte aufweisen. In diesem Fall muß es vor dem erfindungsgemäßen Einsatz auf einen Wassergehalt von ca. 5 bis ca. 20% vorgetrocknet werden, z.B. nach dem ersten Verfahrensschritt der DE-OS 25 10 876. Das als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzte kohlenwasserstoffhaltige, wasserhaltige Rußmaterial kann ca. 10 bis ca. 60% Kohlenwasserstoffe enthalten.

Als ein Koksgerüst bildendes Mittel werden vorzugsweise carbo- oder petrostämmige Peche mit einem Erweichungspunkt (nach Krämer-Sarnow) von 40—220⁰C, vorzugsweise 80—18O⁰Q und insbesondere 110— 170° C, eingesetzt

Die Verarbeitung zu Formungen kann durch Extrudieren oder Brikettieren erfolgen, wobei die Brikettierung zu kantenlosen Formkörpern im allgemeinen vorzuziehen ist Für die nachfolgende Verkokung eignen sich vorzugsweise Formlinge bis zu einer Größe von 50 mm, vorzugsweise 1 bis 30 mm und insbesondere 5 bis 15 mm. Die Verkokung kann in Ruhe (z. B. im Vertikal- oder Schrägkammerofen oder auf einem Rostkoker) oder in Bewegung (z. B. im Drehrohrofen oder Drehherdofen) erfolgen, wobei kontinuierlich arbeitende Verfahren zu bevorzugen sind. Die Verkokungstemperatur betragen 900—1500⁰C, vorzugsweise 850—1200⁰C. Die Verweilzeit ist abhängig von der

10

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25 Größe der Formlinge und der Höhe der Temperatur; sie beträgt im allgemeinen 20 Minuten bis 5 Stunden, vorzugsweise 30 Minuten bis 2 Stunden,

Voranstehend und nachfolgend sind unter Teilen Gewichtsieile, unter Prozentangaben Gewichtsprozente zu verstehen.

Beispiel 1

100 Teile Rußmaterial (44% Kohlenwasserstoffe, 46% Ruß, 10% Wasser) werden mit 17,6 Teilen Steinkohlenteerpech vom Erweichungspunkt 160⁰C (Krämer-Sarnow) zu kugelförmigen Briketts (Korngröße 10 mm) verpreßt und anschließend im Drehrohrofen bei 1000⁰C und einer Verweilzeit von 2 Stunden verkokt Es wird ein Koks mit folgenden Analysendaten erhalten: Asche 0,4%, flüchtige Bestandteile 0,5%, N 0,12%, S 0,13%. Die Koksausbeute beträgt 59,5%. Der erhaltene Koks kann direkt als Aufkohlungsmittel verwendet werden.

Beispiel 2

100 Teile Rußmaterial (49,5% Kohlenwasserstoffe, 40,5% Ruß, 10% Wasser) werden auf einer Brikettpresse zu Formungen einer Korngröße von 15 mm verpreßt und anschließend im Drehrohrofen bei 1000⁰C verkokt. Verweilzeit 1,5 h, Koksausbeute 65,1%, Analysendaten: Asche 0,4%, flüchtige Bestandteile 0,5%, N 0,07%, S 0,15%.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines hochkohlenstoffhaltigen Produkts aus Abfallruß, dadurch gekennzeichnet, daß man ein kohlenwasserstoffhaltiges, wasserhaltiges Rußmaterial mit einem Wassergehalt von ca. 5 bis ca. 20%, vorzugsweise 8 bis 12%, mit 0 bis 25% eines ein Koksgerüst bildenden Mittels zu Formungen verarbeitet und diese Formlinge verkokt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das wasserhaltige Rußmaterial mit 5 bis 15% eines ein Koksgerüst bildenden Mittels zu Formlingen verarbeitet

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das ein Koksgerüst bildende Mittel ein carbo- oder petrostämmiges Pech ist

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß das carbo- oder petrostämmige Pech einen Erweichungspunkt von 40—220⁰Q insbesondere von 110 — 170° C besitzt

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß man das Rußmaterial ggf. zusammen mit dem ein Koksgerüst bildenden Material zu Formungen einer Größe von 1 —30 mm, vorzugsweise 5—15 mm, verpreßt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß man bei einer Temperatur von 900-1500⁰C, insbesondere 950—1200⁰C verkokt

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Formlinge im Drehrohrofen oder Drehherdofen verkokt werden.

8. Verwendung eines nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellten hochkohlenstoffhaltigen Produktes als hochwertiges Aufkohlungsmittel in der Eisen- und Stahlindustrie.