DE2913727C2

DE2913727C2 - Verfahren zur Herstellung von Koks mit hoher Dichte und guten mechanischen Eigenschaften

Info

Publication number: DE2913727C2
Application number: DE19792913727
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. 6603 Sulzbach Petak
Original assignee: Saarbergwerke AG
Current assignee: Saarbergwerke AG
Priority date: 1979-04-05
Filing date: 1979-04-05
Publication date: 1982-04-08
Also published as: FR2453206A1; FR2453206B1; DE2913727A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Koks mit hoher Dichte und guten mechanischen Eigenschaften aus schwachbackenden bis inerten Kohlenstoffträgern, backender Steinkohle und einem Bindemittel, wobei die Einsatzkohlen miteinander und mit dem Bindemittel gemischt werden und die Mischung dann auf mindestens 1,0 t/m³ verdichtet und anschließend herkömmlich verkokt wird.

Bei Hochtemperaturkoks richten sich die Qualitätsmerkmale im wesentlichen nach dem vorgesehenen Einsatzgebiet. So werden an Hüttenkoks besondere Anforderungen bezüglich der Abriebfestigkeit gestellt. Darüber hinaus sollen derartige Kokse eine ausreichende Druck- und Sturzfestigkeit aufweisen. Der im Kupolofen in Gießereien sowie bei der Herstellung von Elektroden und Kunstkohle eingesetzte Koks soll möglichst eine hohe Dichte aufweisen. Die Eigenschaften des Kokses werden dabei im wesentlichen von den Einsatzstoffen her beeinflußt.

Niedrigflüchtige Steinkohlen wie Anthrazit, Magerkohlen und Eßkohlen sowie sonstige Kohlenstoffträger wie z. B. feingemahlener Koksgrus und Petrolkoks bringen infolge des geringen Anteils an flüchtigen Bestandteilen ein hohes Koksausbringen, wobei der Koks eine hohe Dichte aufweist. Wegen ihres mangelnden Backvermögens können diese Stoffe aber bei der Verkokung nach dem klassischen Verfahren nur in geringen Mengen in den Einsatzmischungen für die Koksherstellung eingesetzt werden.

Zur Herstellung von Koks mit hoher Dichte und

to niedriger Reaktionsfähigkeit ist ein Verfahren bekannt (DE-PS 15 71672, ähnlich auch Glückauf Nr. 3, 1971, Seite 96-99 und DE-OS 26 22 896), bei dem Petrolkoks und/oder Anthrazit in feingemahlener Form mit feingemahlenem Bindemittel vermischt wird, dann verdichtet und schließlich bei üblichen Verkokungstemperaturen verkokt wird. Mit dem beschriebenen Verfahren kann bei Zugabe hoher Bindemittelanteile ein Koks mit relativ hoher Dichte hergestellt werden. Allerdings ist ein derartiger Koks verhältnismäßig teuer, weil als Bindemittel hochwertige Pech- bzw. Bitumenzusätze notwendig sind. Unbefriedigend sind die mechanischen Eigenschaften, so daß ein Einsatz im Hoch- bzw. Kupolofen in der Regel nicht möglich ist. Eine besondere Vorbehandlung der Kohlenmischung ist nicht vorgesehen.

Nach der DE-AS 10 42 527 und ähnlich auch nach der DE-PS 21 06 769 und DE-AS 11 03 292 werden Brennstoffmischungen für die Herstellung von Gießereikoks vorgeschlagen, die einen hohen Anteil an Bindemitteln (15 bis 30%) aufweisen. Darüber hinaus soll das Bindemittel einen hohen Erweichungspunkt haben. Der Einsatz von blähender, bituminöser Kohle wird als notwendig bezeichnet, so daß der Anteil der schwachbackenden bis inerten Kohlen bzw. Kohlenstoffträger

J5 nach wie vor gering ist.

Weiter ist ein Verfahren bekannt (DE-PS 18 08 018), bei dem Gießereikoks aus einem Gemisch von Steinkohle, Petrolkoks und Pech hergestellt wird. Derartiger Koks, der im Stampfbetrieb vorbereitet wird, weist eine scheinbare Dichte von 1,2 bis 1,3 g/cm³ auf und ist auch für den Einsatz im Hochofen geeignet. Allerdings ist der Zusatz von 30 bis 50% hochwertiger gutbackender Gas- oder Gasflammkohlen sowie ein hoher Anteil an Bindemitteln (bis 18% Weichpech) notwendig.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß niedrigflüchtige Steinkohlen, wie Anthrazit, Magerkohlen und Eßkohlen sowie ähnliche schwachbackende Kohlenstoffträger aufgrund ihres geringen Anteils an flüchtigen Bestandteilen ein hohes Koksausbringen aufweisen, wurde als nachteilig erkannt, daß der Anteil dieser Kohlenstoffträger in den Ausgangskohlenmischungen auch durch Einsatz hoher Bindemittelanteile nicht oder nur geringfügig erhöht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Anteil der schwachbackenden Kohlen bis inerten Kohlen bzw. Kohlenstoffträger bei der Herstellung von Koks mit hoher Dichte und guten mechanischen Eigenschaften bei gleichzeitiger Verringerung der Bindemittelzusätze zu steigern.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die schwachbackenden inerten Kohlenstoffträger mit der backenden Steinkohle vor der Zumischung des Bindemittels gemeinsam zerkleinert und auf 100 bis 300⁰C erhitzt, erst dann mit 3 bis 10% Bindemittel versetzt und in noch heißem Zustand verdichtet werden.

Durch die besondere Vorbereitung der Einsatzkohle ist es möglich, einen sowohl für Hochöfen wie auch für

Kupolöfen einsatzfähigen Koks zu erzeugen, wobei mit relativ geringen Mengen an gutbackender Steinkohle und preisgünstigem Bindemittel eine große Menge schwachbackender bis inerter Kohlen bzw. Kohlenstoffträger bei hohem Koksausbringen zu gutem Koks verarbeitet werden. Die Vorbereitung der Einsatzkohlenmischung mit der gemeinsamen Zerkleinerung der schwachbackenden bis inerten Kohlenstoffträger und der backenden Steinkohle und ihre Vorerhitzung auf 100 bis 300°C ermöglicht einen geringen Bindemitteleinsatz und eine günstige Verfahrensführung, so daß sich das Verfahren durch hohe Wirtschaftlichkeit auszeichnet. Gerade in Zeiten der schwindenden Vorräte an gutbackenden Kokskohlen und des steigenden Bedarfs an Koks kommt diesem Verfahren eine besondere Bedeutung zu. Die Fachwelt war, wie der umfangreiche Stand der Technik zeigt, bemüht, den Anteil der schwachbackenden Kohlen in den Kokskohleausgangsmischungen zu erhöhen. Diese Steigerung ist aber nur durch einen sehr hohen Bindemittelzusatz teilweise ->o gelungen, wobei der hohe Bindemittelzusatz teilweise einen ungünstigen Einfluß auf die Eigenschaften des Kokses hat. Abweichend von diesen Bemühungen ist mit dem beschriebenen Verfahren ein anderer Weg gegangen worden. Zwar ist die Vorerhitzung von Kohle und auch die gemeinsame Aufmahlung der backenden und der schwachbackenden Kohlen grundsätzlich bekannt. Die besondere schonende Vorbehandlung der Einsatzkohlenmischung, ihre Vorerhitzung und die Zumischung des Bindemittels in die warme Mischung und die anschließende Verdichtung im heißen Zustand ist jedoch in dieser Form dem Stand der Technik, der ja mit dem erhöhten Bindemittelzusatz einen anderen Weg weist, nicht zu entnehmen.

Je nach vorgesehenem Absatzgebiet des Kokses können die Anteile zwischen den drei wesentlichen Komponenten der Einsatzkohlenmischung variiert werden. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Gemisch aus bis zu 94% schwachbackenden Kohlenstoffträgern und bis zu 30% gutbackenden Steinkohlen erhitzt und dann nach der Bindemittelzugabe verdichtet wird. Auffallend hierbei ist der hohe Anteil an schwachbackenden Kohlen und der entsprechend niedrige Anteil an gutbackenden Kohlen und Bindemitteln.

Als schwachbackende Kohlenstoffträger können Petrolkoks, Mager- bzw. Eßkohlen oder Koksgrus eingesetzt werden, wobei der Anteil an schwachbackenden Kohlenstoffträgern in der Mischung erfindungsgemäß vorzugsweise 60 bis 80% beträgt. Weiter ist vorgesehen, daß die schwachbackenden Kohlenstoffträger mit weniger als 2% flüchtigen Bestandteilen auf unter 0,5 mm, vorzugsweise unter 0,2 mm aufgemahlen werden. Hierdurch ist eine gute Einbindung dieser Teile in den Koks gewährleistet.

Aufgrund der Vorerhitzung und der anschließenden Verdichtung kann als Bindemittel z. B. Carbopech- bzw. Petrobitumen in Mengen von 4 bis 6% eingesetzt werden. Diese einen sehr niedrigen Erweichungspunkt aufweisenden Bindemittel können nach dem Verfahren ohne weiteres gleichmäßig untergemischt und verarbeitet werden.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß mit relativ geringen Mengen an gutbackender Kohle und preisgünstigen Bindemitteln große Mengen schwachbackender bis inerter Kohlen bzw. Kohlenstoffträger verarbeitet werden können. Damit wird es nicht nur möglich, große Mengen bisher für die Veredelung ungeeigneter Kohlenstoffträger einzusetzen und zu hochwertigem Koks zu verarbeiten, sondern es ist gleichzeitig auch möglich, die Koksgestehungskosten erheblich zu senken. Die nach dem Verfahren hergestellten Kokse weisen eine hohe Dichte und gute mechanische Eigenschaften auf.

Beispiel

Zunächst wurde eine Mischung aus 75% Petrolkoks mit 12% flüchtigen Bestandteilen, 25% Gaskohle mit 37% flüchtigen Bestandteilen und einer Blähzahl 8 hergestellt. Die Mischung wurde zu rund 90% auf 3 mm aufgemahlen und dann auf 18O⁰C erhitzt. Die erhitzte Kohlemischung wurde dann mit 4% Petrobitumen mit einem Erweichungspunkt von 40° C gemischt, auf 1,06 t/m³ in einem Stampfkasten verdichtet und anschließend in einem Horizontalkammerofen verkokt. Die Heizzugtemperatur des Koksofens betrug 1250°C. Der fertige Koks wurde nach einer Garungszeit von 16,5 h ohne Schwierigkeiten gedrückt und anschließend gelöscht.

Der gedrückte und gelöschte Koks hatte eine scheinbare Dichte von 1,33 g/cm³ und eine wahre Dichte von 2,0 g/cm³. Die Trommelprüfung nach DIN 51 717 brachte einen M40-Wert von 80,6 und einen MlO-Wert von 7,6. Das Porenvolumen dieses Kokses wurde mit 33,5% ermittelt, während die Reaktionsfähigkeit bei 0,15 cm³/g · see lag.

Durch die Absenkung der Heizzugtemperatur von 1250⁰C auf 1100⁰C konnte der M40-Wert um 8 Punkte verbessert werden, während der Koksabriebwert unverändert blieb. Außerdem hat sich gezeigt, daß die Stückigkeit durch die Zugabe von feingemahlenem Koksgrus noch weiter verbessert werden kann. Aufgrund der guten mechanischen und physikalischen Eigenschaften und der hohen Dichte erfüllt ein derartiger Koks sowohl die Anforderungen für den Einsatz im Hochofen wie auch im Kupolofen.

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Koks mit hoher Dichte und guten mechanischen Eigenschaften aus schwachbackenden bis inerten Kohlenstoffträgern, backender Steinkohle und einem Bindemittel, wobei die Einsatzkohlen miteinander und mit dem Bindemittel gemischt werden und die Mischung dann auf mindestens 1,0 t/m³ verdichtet und anschließend herkömmlich verkokt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die schwachbackenden inerten Kohlenstoffträger mit der backenden Steinkohle vor der Zumischung des Bindemittels gemeinsam zerkleinert und auf 100—300⁰C erhitzt, erst dann mit 3 bis 10% Bindemittel versetzt und in noch heißem Zustand verdichtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus bis zu 94% schwachbackenden Kohlenstoffträgern und bis zu 30% gutbackenden Steinkohlen erhitzt und dann nach der Bindemittelzugabe verdichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an schwachbackenden Kohlenstoffträgern in der Mischung vorzugsweise 60 bis 80% beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß schwachbackende Kohlenstoffträger mit weniger als 2% flüchtigen Bestandteilen auf unter 0,5 mm, vorzugsweise unter 0,2 mm aufgemahlen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Bindemittels, das durch Kohleextraktion, aus Steinkohlenteer oder auf Erdölbasis hergestellt wird, vorzugsweise 4 bis 6% beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bindemittel mit einer Erweichungstemperatur unter 100⁰C vorzugsweise unter 60° C, beigemischt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der gutbackenden Steinkohle 5 bis 30%, vorzugsweise 10 bis 25% beträgt.