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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
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von Koks unter Einsatz einer Mischung aus gutbackender Steinkohle,
schwachbackender Steinkohle, sowie Magerungskohlenstoffträgern und einem Pech.
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Unter Herstellung von Koks bzw. Verkokung ist die thermochemische
Behandlung von gasabspaltenden und teerabspaltenden festen Stoffen unter Abschluß
von Luft zurérstehent Hauptprodukt ist der dabei als fester Rückstand verbleibende
Koks. Je nach Verwendungszweck muß dieser Koks bestimmte Eigenschaften aufweisen.
Für die Koksqualität ist vorallem die Viskosität der plastischen Masse entscheidend,
die nach der Vorentgasung der Einsatzkohle im Koksofen nach Erreichen einer bestimmten
Temperatur eintritt. Hat diese plastische Masse eine geringe Viskosität, wie z.B.
bei Flammkohlen, so entsteht ein sehr poröser, wenig fester Koks. Entsteht dagegen
eine Masse von größerer ViskositätS z.B. bei Fettkohlen, so sind das die optimalen
Bedingungen für die Bildung einer guten Koksstruktur.
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Es ist bekannt, daß man mit Mischungen verschiedener Kohl-enarten
diese plastischen Eigenschaften so beeinflussen kann, daß eine plastische Masse
entsteht, die Ausgangspunkt für einen qualitativ guten Koks ist. Dabei macht man
sich den Tatbestand zunutze, daß die die Plastizität hervorbringenden Bestandteile
bei entsprechender Mischung der Einsatzkohle
die Bestandteile auch
der weniger gut verkokungsfähigen Einsatzkohle miteinbinden. Das hat den positiven
Nebeneffekt, daß der bei großer Viskosität auftretende Treibdruck, der im Extremfall
die Ofenwände beeinflussen kann, verringert wird. Darüber hinaus ist es bekannt,
daß die Eigenschaft des Kokses über eine entsprechende Verdichtung im Stampfbetrieb
beeinflußt werden kann.
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Bekannt ist es auch (DE-PS 21 o6 769), Koks, insbesondere für Gießereien,
aus einer Mischung aus gutbackender Steinkohle mit etwa 35 % flüchtigen Bestandteilen,
schwachbackender Steinkohle mit etwa 15 % flüchtigen Bestandteilen sowie Petrolkoks
als Magerungskohlenstoffträger und Weichpech zu mischen, zu verdichten und anschließend
zu verkoken. Über die Zugabe des Weichpechs oder eines im wesentlichen im gleichen
Temperaturbereich wie pecheentgasendes Bitumen soll der Verkokung prozeß positiv
beeinflußt werden. Insbesondere soll die Garungszeit, die bei Gießereikotcs besonders
hoch ist, verkürzt werden. Das Weichpech ersetzt dabei zum Teil die sowohl bei den
hochflüchtigen Bestandteilen wie auch bei dem Petrolkoks und den niedrigflüchtigen
Bestandteilen der Mischung fehlenden Bindungsmöglichkeiten.
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Nachteilig dabei ist der relativ hohe Anteil an Weichpech mit 4 bis
25 % sowie die fehlende Möglichkeit,
auch Einsatzkohle mit 40 und
mehr % an flüchtigen Bestandteilen einzusetzen. Gerade diese Kohlen sind aber kostengünstiger
zu fördern bzw.
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auf dem Markt zu beschaffen. Nachteilig ist auch, daß das benötigte
Pech von Dritten bezogen werden muß, mit den damit verbundenen Nachteilen der Beschaffung
und Lagerung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Herstellung
von Koks die Viskosität der sich plastifizierenden Einsatzkohlenmischung zu vergleichmäßigen,
die Verwendung von Einsatzkohlen mit Gehalten an flüchtigen Bestandteilen über 40
°0 zu ermöglichen bzw. zu steigern, ohne daß sich dabei die Eigenschaften des Kokses
verschlechtern.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das
Pech aus dem bei der Verkokung anfallenden Hochtemperaturteer gewonnen und der Einsatzkohle,
die u.a. schwachbackende hochflüchtige Steinkohle enthält, in Qualität und Menge
entsprechend deren Eigenschaften und Zusammensetzung beigemischt wird, woraufhin
die Mischung bei 1250 - 1350 OC verkokt wird.
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Nach diesem Verfahren wird ein Koks üblicher Qualität erzeugt, wobei
dessen Eigenschaften durch die gezielte Zugabe von günstig produziertem Weichpech
und damit durch eine gezielte Beeinflussung der Viskosität der plastischen Masse
während der Hauptentgasung
beeinflußt und gewährleistet werden.
Dabei ist es möglich, in diesen Koks, d.h. in die Einsatzkohlenmischung bis zu 30
% einer Steinkohle mit ca. 40 % flüchtigen Bestandteilen und mehr einzubinden.
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Als Ausgangsprodukt für das Weichpech steht der kokereieigene als
Beiprodukt anfallende Hochtemperaturteer zur Verfügung. Gemäß der Erfindung wird
daraus das benötigte Weichpech in besonders vorteilhafter Weise gewonnen, indem
der Hochtemperaturteer so destilliert wird, das als Sumpfprodukt ein Weichpech anfällt,
das dann in noch heißem Zustand auf die Einsatzkohlenmischung aufgesprüht wird.
Hierdurch ist eine innige Vermischung des noch weichen bzw. flüssigen Weichpeches
mit der Einsatzkohlenmischung gegeben, ohne daß hierfür ein weiterer Mischvorgang
notwendig wird. Das benötigte Weichpech wird dabei direkt in der Kokerei aus einem
wenig wertvollen Kokereinebenprodukt gewonnen und braucht nicht von Dritten bezogen
zu werden. Darüber hinaus können die bei der Destillation des Hochtemperaturteers
anfallenden Nebenprodukte, wie Benzol, Leichtbenzin, Mittel-und Schweröl, Phenole
usw. günstig als Produkt abgesetzt werden.
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Im Sinne der Erfindung, einen Koks mit dem insbesondere für den Hochofenkoks
vorgeschriebenen Eigenschaften zu erstellen und dabei auch Einsatzkohlen zu verwenden,
die wegen ihrer hohen flüchtigen Bestandteile
für sich allein nicht
verkokungsfähig sind, ist es zweckmäßig, die Einsatzmischung nach dem Zumischen
des Weichpeches zu verdichten. Durch die Verdichtung durch Stampfen ist eine einwandfreie
Verkokung möglich.
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Vorzugsweise wird das Weichpech erst unmittelbar vor dem Einfüllen
oder beim Einfüllen der Einsatzkohlenmischung zugegeben. Durch das Aufsprühen des
noch flüssigen Weichbitumens kurz vor dem Einsatz in den Ofen können alle unangenehmen
Eigenschaften ausgeschaltet oder doch zumindestens auf ein Minimum reduziert werden,
so daß eine Umweltbelästlgung nicht auftritt.
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Um die Erzeugung des Weichpeches unabhängig von dem Verkokungsprozeß
durchführen zu können, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Weichpech vor
dem Zumischen erwärmt wird. Damit ist eine Zwischenlagerung des Weichpeches ohne
weiteres möglich, das dann durch z.B. indirekte Erwärmung-, durch Rauchgase o.ä.
wieder auf die notwendige Temperatur gebracht werden kann.
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Eine ganz bestimmte Viskosität der plastischen Masse ist erforderlich,
damit ein gut geschmolzener Koks mit bestimmten Festigkeitseigenchaften entstehen
kann. Dies wird gemäß der Erfindung durch die Zugabe eines in Qualität und Menge
den Eigenschaften und der Zusammensetzung der Einsatzkohle
angepaßten
bzw. entsprechenden Weichpeches erreicht.
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Die hierfür notwendige Variabilität bei der Qualität des Weichpeches
kann bei der Herstellung des eichpeches gemäß der Erfindung dadurch erreicht und
sichergestellt werden, daß die Destillationsbedingungen entsprechend den Einsatzkohleeigenschaften
eingestellt werden. Hierfür kommen insbesondere Variationen des Druckes und der
Temperatur bei der Destillation in Frage. Hierdurch kann die Zusammensetzung des
Weichpeches in bestimmten Grenzen geregelt und eingestellt werden, so daß für eine
bestimmte vorliegende Kohlemischung ein optimales Weichpech bereitgestellt werden
kann. Wird die Mischung der Einsatzkohle geändert oder ändern sich deren Eigenschaften,
so ist es möglich, durch entsprechende Änderung der Destillationsbedingungen wiederum
ein hierfür optimales Weichpech zu erzeugen.
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Vorzugsweise wird die Einsatzkohlenmischung in einer Stampfmaschine
auf für den Stampfbetrieb übliche Werte verdichtet. Auch bei dem relativ hohen Anteil
an hochflüchtigen bzw. sehr hochflüchtigen Kohlen kann auf eine höhere Verdichtung
überraschend verzichtet werden, weil der Verdicntungsvorgang offenbar durch die
Zugabe eines optimalen Weichpeches begünstigt wird. Damit können die für diesen
Vorgang notwendigen Maßnahmen vereinfacht und mit geringeren Kosten betrieben werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es somit, Kohlen mit hohem
Anteil an flüchtigen Bestandteilen zu verkoken, die billiger gefördert werden können
und in der Regel auch in größerer Menge zur Verfügung stehen. Durch die gezielte
Zugabe eines optimierten Weichpeches, d.h eines optimierten Bindemittels, werden
die Kokseigenschaften in doppelter Hinsicht positiv beeinflußt.
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Beispiel 1 Eine Mischung aus: 22,5 % Saar-Fettkohle (6,3 % Asche
und 33,7 % flüchtige Bestandteile) 22,5 c,4 Saar-Fettkohle (5,9 °0 Asche und 37,7
% flüchtige Bestandteile) 27 % Saar-Flammkohle (6,7 % Asche und 40 % flüchtige Bestandteile)
1o % Petrolkoks (2,2 % Asche und 12 % flüchtige Bestandteile) lo % niedrigflüchtige
(5,66 % Asche und 18,2 % Steinkohle flüchtige Bestandteile) 5 °t Koksstaub (7,56
,0 Asche und 1 % flüchtige Bestandteile) wurde mit 3 % Weichpech gemischt und in
einer Stampfmaschine eines Versuchstechnikums auf eine Verdichtung von 1,o5 t/m3
gebracht und dann bei 1250 °C verkokt.
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Der erzeugte Koks wurde zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften
einer Trommel prüfung unterzogen. Die M4o-Werte lagen bei 78 die Mlo-Werte bei 1o,1.
Die Werte eines Kokses ohne Weichpechbeimischung ergaben dagegen M4o-Werte von 75
und Mlo-Werte von 11.
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Tabellenmäßig zusammengestellt also: mit 3 % Weichpech ohne Weichpech
M40 78 75 Mlo wo,1 11 Die gleichen Versuche wurden außerdem mit Mischungen durchgeführt,
bei denen die Saar-Fettkohle mit 33,7 % flüchtigen Bestandteilen durch eine Saar-Fettkohle
mit 6,6 % Asche und 35,3 % flüchtigen Bestandteilen ersetzt wurde. Auch hier waren
die Werte ähnlich: mit 3 eichpech ohne Weichpech M40 77,8 75,6 Mlo 1o,2 12,2 Beispiel
2 Bei einer weiteren Versuchsserie wurden die gleichen Einsatzkohlenmischungen mit
bzw. ohne Weichpech-Zusatz bei 1350 °C verkokt. Die Werte der anschließenden Trommelprüfung
lagen nun bei der Einsatzkohle mit Saar-Fettlcohle (6,3 % Asche und 33,7 °' flüchtigen
Bestandteilen sowie 5,9 % Asche und 37,7 °,0 flüchtigen Bestandteilen)
mit
3 % Weichpech ohne Weichpech Moo 75,8 75,1 Mlo 8,9 10,3 Die gleichen Werte bei Ersatz
der Saar-Fettkohle mit 33,7 % flüchtigen Bestandteilen durch solche mit 6,6 % Asche
und 35,3 % flüchtigen Bestandteilen betrugen: mit 3 % Weichpech ohne Weichpech M40
75,1 74,5 M1o 9,1 9,6 Durch die höheren Heizzugtemperaturen werden die Koksabriebwerte
verbessert, Während bei steigenden Zusätzen an hochflüchtigen Saar-Flammkohlen sowohl
bei niedriaen als auch bei hohen Heizzugtemperaturen bei fehlender Zumischung des
Weichpeches ein Anstieg der Abriebwerte zu verzeichnen ist, bleibt dies bei Mitverwendung
von Weichpech aus, so daß eine weitere Steigerung dieses Mischungsanteiles möglich
wird.