DE3100727A1

DE3100727A1 - "verfahren zur herstellung von aufkohlungsmitteln"

Info

Publication number: DE3100727A1
Application number: DE19813100727
Authority: DE
Inventors: Peter Ing.(grad.) 4156 Willich Courvoisier; Dieter 4300 Essen Stadie
Original assignee: VERKAUFSGESELLSCHAFT fur TEERERZEUNGISSE (VFT) MBH; Verkaufsgesellschaft Fuer Teererzeugnisse Vft Mbh 4300 Essen; VFT VERKAUFSGES TEER
Current assignee: VFT AG 47138 DUISBURG DE
Priority date: 1981-01-13
Filing date: 1981-01-13
Publication date: 1982-07-22
Also published as: US4402895A; NL191063C; JPH0437139B2; SE8106734L; FR2497821A1; ES507261A0; NL191063B; SE449305B; BE891343A; IT8149822A0; ES8407328A1; FR2497821B1; NL8105218A; IT1172120B; GB2091234A; DE3100727C2; GB2091234B; JPS57140634A

Description

Verkaufsgesellschaft für Teererzeugnisse (VfT) mbH, 4300 Essen Pat-805- VfT

Patentanmeldung 15

Verfahren zur Herstellung von Aufkohlungsmittel η

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung hochwertiger Aufkohlungsmittel durch Kontaktieren von Kohlenstoffstäuben mit einem Bindemittel.

Aufkohlungsmittel werden in der Eisen- und Stahlindustrie zur Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes den Schmelzen zugefügt, üblicherweise werden hierzu gebrochene, klassierte kohlenstoffhaltige Rohstoffe wie Anthrazit, Pech- und Petrolkoks, ebenso wie Graphitabfälle verwendet. Bei der Herstellung dieser Aufkohlungsmittel fällt ein Unterkorn mit einem Korndurchmesser <1 mm in der Größenordnung von 50 % an. Da einerseits wegen der Analysenvorschriften vor allem der Stahlwerke häufig besonders hochwertige, d.h. an schädlichen

Inhaltsstoffen wie Schwefel, Stickstoff, Wasserstoff usw.

arme und daher teure Rohstoffe verwendet werden müssen, und andererseits das Unterkorn nicht direkt als Aufkohlungsmittel verwendet werden kann, hat es nicht an Versuchen gefehlt, dieses Unterkorn zu kontaktieren. Neben dem Unterkorn werden auch andere Kohlenstoffstäube wie z.B. bei chemischen Prozessen anfallender Abfall ruß zu hochwertigen Aufkohlungsmittel η verarbeitet.

In Anlehnung an die BriketthersteTlung ist die Verwendung von Pechen, Bitumina und Sulfitablaugen als Bindemittel für Kohlenstoffstäube bekannt. Der Zusatz von 5 - 10 % Steinkohl enteerpech führt jedoch zu unvertretbar hohen Flüchtigengehalten im Aufkohlungsmittel, so daß dieses vor der Verwendung bei hohen Temperaturen kalziniert werden muß. Dadurch wird das Verfahren unwirtschaftlich, insbesondere wenn teure Rohstoffe verwendet werden.

Das gilt auch für die Verwendung von Bitumina, wobei auch noch die Erhöhung des Schwefelgehalts zu berücksichtigen ist. Bei d_er Verwendung von Sulfitablauge erübrigt sich zwar die KaI-zination, die durch eine einfache Trocknung ersetzt werden kann, aber wegen des hohen Schwefelgehaltes sind die Formlinge nicht als Aufkohlungsmittel verwendbar.

Es wurde weiterhin versucht, Kohlenstoffstäube mit Wasserglas zu kontaktieren, um die Kalzinierstufe zu vermeiden. Wasserglas erhöht aber den Aschegehalt der Aufkohlungsmittel und ist daher als Bindemittel ungeeignet. Hinzu kommt, daß diese Aschen reaktive Schlacken bilden, die die Ausmauerung der

30 Schmelzofen angreifen.

-3-

Weiterhin ist bekannt, mit Bindemitteln auf Stärkebasis zu arbeiten. Solche Aufkohlungsmittel werden z.B. für die Einsatzhärtung von Stählen verwendet. Die Abriebfestigkeit der Pellets ist aber unzureichend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches billiges Verfahren zur Herstellung körniger, hochreiner Aufkohlungsmittel aus Kohlenstoffstäuben zu finden, bei dem die Analysenwerten gegenüber denen der Stäube nur unbedeutend verändert werden und das zu Formungen mit hoher Abriebfestigkeit führt.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Bindemittel 0,5 bis 2 Gew.-% bezogen auf Kohlenstoffstaub Hydroxyethylcellulose verwendet wird, die vor dem Kontaktieren mit Kohlenstoffstaub mit einem Korndurchmesser <2 mm unter Zusatz von 10 - 25 Gew.-% Wasser und Gelierhilfsmittel in einem Mischer 5 bis 20 Minuten homogenisiert wird, und daß die so erhaltene Masse durch Extrudieren, Brikettieren oder Pelletieren zu 3 bis 15 mm großen Formungen kompaktiert wird, die anschließend bei 80 bis 18O⁰C 5 bis 20 h getrocknet werden.

Als Geliermittel werden mindestens 20 Gew.-% Glyoxal bezogen auf die Hydroxyethylcellulose und/oder Basen eines Alkali- oder Erdalkalimetalls bzw. Ammoiakwasser in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-% bezogen auf die Hydroxyethylcellulose bei einer 10%igen Base verwendet. Glyoxal vernetzt die Hydroxyethylcellulose und bewirkt so, daß das Aufkohlungsmittel gegen Feuchtigkeit unempfindlich wird. Die Base wirkt beschleunigend auf den

30 Geliervorgang.

Die Hydroxyethylcellulose wird vorzugsweise trocken mit dem Kohlenstoffstaub gemischt. Danach erst werden die übrigen Komponenten als wässrige Lösungen zugegeben. Ebenso ist es aber auch möglich, die Hydroxyethylcellulose in 10- bis 20-facher Wassermenge 5 bis 10 Minuten quellen zu lassen und anschließend mit den übrigen Komponenten zu mischen. Als Mischaggregat kommen alle für diese Zwecke üblichen Mischer infrage, besonders bewährt haben sich Pflugschaufelmischer.

Nach beendetem Mischvorgang kann die Masse direkt aus dem ^ Mischer durch Extrudieren, Brikettieren oder Pelletieren zu Formungen verarbeitet werden. Neben anderen bekannten Apparaten ist hierfür insbesondere eine Kollerpresse geeignet, deren Matrize zylindrische Bohrungen mit einem Durchmesser von 3 bis 8 mm aufweist. Durch die Reibung erwärmt sich die Matrize und damit auch die Preßlinge, wodurch bereits ein Teil (ca. 5 %) des Wassers verdunstet. Die Temperatur der Matrize darf aber nicht über 70 ⁰C steigen, weil die Masse sonst zu stark trocknet und die Bohrungen in der Matrize zusetzt.

^Q Die folgenden Beispiele sollen die Vorteile der erfindungsgemäß hergestellten Aufkohlungsmittel dokumentieren, ohne die Erfindung einzuschränken.

Beispiel 1

320 Gew.-TeiIe feinkörnigen Graphits (Korngröße < 2 mm, Ana-■ lyse in Tabelle I) werden mit 3 Gew.-Teilen 40%iger wässriger Glyoxallösung und 7 Gew.-Teilen Wasser 2 Minuten in einem

Pflugschaufelmischer gemischt.

Danach werden 3 Gew.-Teile Hydroxyethylcellulose gelöst in ^^u 70 Gew.-Teilen Wasser nach einer Quellzeit von 6 Minuten dem Gemisch zugefügt. Nach einer Mischzeit von weiteren

-5-35

3 Minuten wird diese Masse auf einer Kollerpresse mit einer Matrizenstärke von 35 mm und zylindrischen Bohrungen von 5 mm Durchmesser verpreßt. Die Preßlinge werden in einem Hordentrockner 5 h bei 15O⁰C getrocknet. Die Eigenschaften des so gewonnenen Aufkohlungsmittels sind in Tabelle II im Vergleich zu den von Stahlwerken geforderten Werten dargestellt. Die Abriebfestigkeit wird auf einer mit 2 Sieben (Maschenweite 1,0 und 0,5 mm) ausgerüsteten Laborsiebmaschine bei einer Einschaltdauer von 1 Minute ermittelt. Bestimmt wird der Rückstand auf dem und der Durchgang durch das 0,5 mm-Sieb ^⁰ (Körnung 0,5 - 1,0 mm und<0,5 mm).

Beispiel 2

340 Gew.-Teile feinkörnigen Graphits wie Beispiel 1 werden mit 3 Gew.-Teilen Hydroxyethylcellulose 2 Minuten trocken

^ gemischt. Dann werden 65 Gew.-Teile Wasser zugegeben und 5 Minuten gemischt. Zum Schluß werden noch 0,06 Gew.-Teile 10%iger Natronlauge in den Mischer gesprüht. Nach weiteren 2 Minuten ist der Mischvorgang beendet. Aus der Masse werden wie in Beispiel 1 Preßlinge geformt und 5 h bei

²" 15O⁰C getrocknet. Die Eigenschaften des Aufkohlungsmittel sind in Tabelle II aufgeführt.

Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel)

300 Gew.-Teile feinkörnigen Graphits wie Beispiel 1 werden mit einer Lösung aus 45 Gew.-Teilen Wasser und 20 Gew.-Teilen Natronwasserglas mit einer Dichte von 1,36 g/cm und einem Verhältnis SiO₂ zu Na₂O von 3,35 10 Minuten lang gemischt. Aus der Masse werden wie in Beispiel 1 Preßlinge geformt, die 5 h bei 15O⁰C getrocknet werden. Die Eigenschaften des Aufkohlungsmittels sind als Vergleich in der Tabelle II aufgeführt.

-6-

^ Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel)

297 Gew.-Teile feinkörnigen Graphits wie Beispiel 1 werden mit 8 Gew.-Teilen Sulfitablauge (Dichte: 1,2 g/cm³) und 53,4 Gew.-Teilen Wasser 10 Minuten lang gemischt. Die Masse wird wie in Beipsiel 1 zu Preßlingen geformt, die ebenfalls 5 h bei 15O⁰C getrocknet werden. Die Eigenschaften der Preßlinge sind als Vergleich in der Tabelle II aufgeführt.

Beispiel 5 (Vergleichsbeispiel)

297 Gew.-Teile feinkörnigen Graphits wie Beispiel 1 werden mit 3 Gew.-Teilen Stärkebinder 2 Minuten lang trocken gemischt. Dann werden 60 Gew.-Teile Wasser von 2O⁰C zugegeben. Nach einer Mischzeit von weiteren 5 Minuten wird die Masse wie im Beispiel 1 zu Preßlingen verarbeitet, die 5 h bei 15O⁰C getrocknet werden. Die Eigenschaften sind als Vergleich in

¹⁵ Tabelle II aufgeführt.

Tabelle I	Graphits
Analyse des feinkörnigen	99,2 %
Kohlenstoff-Gehalt:	0,013 %
Wasserstoff-Gehalt:	0,05 %
Stickstoff-Gehalt:	0,02 %
Schwefel-Gehalt:	0,57 %
Flüchtige	0,15 %
Asche	0,2 %
Feuchtigkeit

Die %-Angaben sind als Gewichts-% zu verstehen.

-7-

Tabelle II Eigenschaften und Analysenwerte von Aufkohlungsmittel

geforderte Werte

Aufkohlungsmittel nach Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5

Kohlenstoff-Gehaltfl/	mind	. 98	99,0	98,09	91,90	95,10	97,31
; Wasserstoff-Gehaltf%J	max.	0,3	0,12	0,06	0,07	0,44	0,06
. Stickstoff-Gehalt [%]	max.	0,3	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05
' Schwefel-Gehalt C%7	max.	0,3	0,07	0,14	0,12	0,52	0,16
: Flüchtige C%]	max.	1,0	0,96	0,89	1,13	1,80	1,56
₍ Asche £%J	max.	1,0	0,7	0,70	5,86	0,98	1,51
Feuchtigkeit [%]	max.	0,6	0,2	0,1	0,1	0,1 ·	0,1
, Abriebfestigkeit
. o,5 - 1,0 mm CxJ	max.	1,5	0,5	0,2	4,6	0,4	19,0
^; < 0,5 mm [%J	max.	1,0	0,3	0,0	1,7	0,2	2,0

Claims

Patentansprüche 15

1. Verfahren zur Herstellung von Aufkohlungsmittel η durch Kompaktieren von Kohlenstoffstäuben mit einem Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel 0,5 bis 2 Gew.-% bezogen auf Kohlenstoffstaub

^ Hydroxyethylcellulose verwendet wird, die vor dem Kompaktieren mit Kohlenstoffstaub mit einem Korndurchmesser < 2 mm unter Zusatz von 10 - 25 Gew.-X Wasser und Gelierhilfsmittel in einem Mischer 5 bis 20 Minuten homogenisiert wird, und daß die so erhaltene Masse durch Extrudieren,

" Brikettieren oder Pelletieren zu 3 bis 15 mm großen Formungen kompaktiert wird, die anschließend bei 80 bis 18O⁰C 5 bis 20 h getrocknet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß als Gelierhilfsmittel Glyoxal zur Vernetzung der Hydroxyethylcellulose in einer Menge von mindestens 20 % bezogen auf Hydroxyethylcellulose verwendet wird.

-2-35

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2_tdadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Gelierhilfsmittel Basen eines Alkali- oder Erdalkalimetalls oder Ammoniakwasser verwendet werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoff stäube trocken mit Hydroxyethylcellulose vorgemischt werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h

gekennzeichnet, daß die Hydroxyethylcellulose in 10- bis 20-facher Wassermenge 5 bis 10 Minuten quillt und danach mit den übrigen Komponenten gemischt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, d a d u r c h

gekennzeichnet, daß die Komponenten in einem Pflugschaufelmischer homogen gemischt werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse in einer Kollerpresse, deren Matrize zylindrische Bohrungen mit einem Durchmesser von 3 bis 8 mm aufweist, bei einer Temperatur von weniger als 7O⁰C kompaktiert wird.