DE3316347C2 - Verfahren zur Erzeugung von Koks - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Erzeugung von Koks, insbesondere Hüttenkoks und Gießereikoks, wobei aus einer oder mehreren Ausgangskohlen eine Ausgangskohlemischung hergestellt wird, die bei Koksofenkammerverkokung eine vorgegebene Garungszeit aufweist, wobei die Ausgangskohlemischung in Koksofenkammern eines Koksofens eingestampft, in diesen verkokt und nach Maßgabe der Garungszeit als Kokskuchen ausgedrückt wird. Der Ausgangskohlemischung wird Aluminium in körniger Form in einer Menge von über 0,3 Gew.% beigemischt. Der Kokskuchen wird nach einer Verkokungszeit ausgedrückt, die um mindestens 10 kleiner ist als die Garungszeit. Sie kann gegenüber der Garungszeit bis zu 30 reduziert sein.

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Erzeugung von Koks, insbesondere Hüttenkoks und Gießereikoks, wobei aus einer oder mehreren Ausgangskohlen eine Ausgangskohlemischung hergestellt wird, die bei Koksofenkammerverkokung eine vorgegebene Garungszeit aufweist, wobei die Ausgangskohlemischung mit einem Metall in körniger Form versetzt wird, in die Koksofenkammern eines Koksofens eingefüllt, vorzugsweise eingestampft, in diesen verkokt und nach Maßgabe der Garungszeit als Kokskuchen ausgedrückt wird. Körnung meint im Rahmen der Erfindung in bezug auf das Metall hauptsächlich mittlere bis feine Körnungen im Bereich von einigen Millimetern bis zu etwa 100 Mikron. Der Begriff »körnig« umfaßt dabei auch Schnitzel. Drahtabschnitte und dergleichen.

Bei dem bekannten gattungsgemäßen Verfahren (DE-PS 5 34 72t) werden als Metall das Grundmetall oder Verbindungen der 4. und 5. Reihe des Periodensystems der chemischen Elemente, insbesondere Chrom, Mangan oder Kupfer, beigemischt, und zwar in einer Menge von weit unter 03 Gew.-°/o, nämlich im Bereich von 0,01 bis 0.02 Gew.-%. Diese Metalle sollen lediglich als Katalysator wirken und bei schwefelhaltiger Kohle den Schwefelgehalt im Koks reduzieren. Eine Beeinflussung der Verkokungszeit ist nicht gegeben. Im Koks lassen sich die beigegebenen Metalle kaum noch nachweisen. Um die Festigkeit und Stabilität von Hüttenkoks zu erhöhen ist es bekannt (DE-OS 21 23 313). der Ausgangskohlemischung kleine Stücke oder Fasern aus Stahl, austenitischem Stahl oder Kupfer beizumischen, und zwar in einer Menge von 0,01 bis 03 Gew.-%. Zwar vermutet man, daß die Beimischung dieser Stoffe die Wärmeleitung in der eingestampften Ausganp-kohlemischung verbessert, für die Einstellung der Verkokungszeit ist daraus jedoch nichts hergeleitet worden. Man erwartet vielmehr eine Verbesserung der Graphitbildüiig. Die Verkokurigszeii entspricht im Rahmen aii dieser bekannten Maßnahmen der Garungszeit der Ausgangskohlemischung.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so zu führen, daß die Verkokung mit beachtlich reduzierter Zeit durchgeführt werden kann, und zwar ohne Beeinträchtigung der Qualität des hergestellten Kokses in bezug auf

JO Stabilität und Festigkeit.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Ausgangskohlemischung Aluminium in einer Menge von über 03 Gew.-% beigemischt wird und daß der Kokskuchen nach einer Verkokungszeit ausgedrückt

J5 wird, die um mindestens 10% kleiner ist als die Garungszeit. Die erfindungsgemäße Lehre zum technischen Handeln macht einen Unterschied zwischen »Verkokungszeit« einerseits und »Garungszeit« andererseits. Die Garungszeit ist die Zeit, welche der aus der Ausgangskohlemischung hergestellte Kokskuchen ohne AI-Zusatz zur vollständigen Verkokung benötigt. Die Verkokungszeit im Sinne der erfindungsgemäßen Lehre ist die Zeit, die der Kokskuchen mit Al-Zusatz zur vollständigen Verkokung benötigt. Anders ausgedrückt ist Gegenstand der Erfindung die Anwendung der Maßnahme der Beimischung von Aluminium in körniger Form und in einer Menge von über 0.3 Gew.-% zu einer zur Verkokung bestimmten Kohlemischung zum Zwecke der Reduzierung der Verkokungszeit. Die Verkokungszeit

so kann gegenüber der Garungszeit der Ακ-gangskohlemischung bis zu 30% reduziert werden, was einerseits von der Zusammensetzung der Ausgangskohlemischung und andererseits ¹On der Menge des beigemischten Aluminiums abhängt. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird das Aluminium im Rahmen der Erfindung in einer Menge von 0,5 bis maximal 2,5 Gew.-% beigemischt. Die obere Grenze findet der Fachmann für jede Ausgangskohlemischung durch Versuche. Aluminium bezeichnet im Rahmen der Erfindung technisch rei-

oo nes Aluminium und die in der Technik üblichen, hauptsächlich aus Aluminium bestehenden Leichtmetallegierungen, wie sie z. B. für Bleche, Profile. Behälter, Dosen, Verpackungsfolien eingesetzt werden. Die erfindungsgemäß beigegebene Aluminiummenge beeinträchtigt überraschenderweise die Eigenschaften, die der Koks je nach Verwendungszweck aufweisen muß, nicht.

Die Beigabe von Aluminium zu Kohle, die verkokt oder geschwelt werden soll, ist an sich bekannt (DE-PS

7 43 743). Hier handelt es sich jedoch nicht um Maßnahmen der trockenen Destillation in Koksofenkammern, sondern um Verkokungsmaßnahmen und Schwefelmaßnahmen im Stickstoffstrom zur Erhöhung der Ausbeute an Gas bzw. Gasbenzin und Teer. Das Aluminium wird als Katalysator in Spuren beigegeben, und zwar in Ergänzung zu hauptsächlich beigegebenen Schwermetallen oder deren Verbindungen. Bei wissenschaftlichen Untersuchungen im Zusammenhang mit der sogenannten Eisenkoksherstellung, d.h. der Herstellung von Koks aus Eisenoxid und Kohle, ist auch die Beeinflussung des Backvermögens und des Verkittungsvermögens von Kohle durch Beigabe von Aluminiumpulver in Mengen von 1 bis 2^5 Gew.-% untersucht worden (Brennstoffchemie 38, 1957, S. 107 bis 116). All diese bekannten Vorschläge und Versuche, mit Aluminium im Rahmen von Verkokungsmaßnahmen zu arbeiten, haben zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe nichts beigetragen.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten der weiteren Ausgestaltung. Insbesondere ist es im Rahmen der Erfindung möglich, das Aluminium in Form von Schnitzeln aus Aluminiumfolie und/oder Aluminiumblech beizumischen. Ein anderer Vorschlag der Erfindung geht dahin, daß das Aluminium pulverförmig beigemischt und dabei die einzelnen Kohlekörner der Ausgarigskohlemiichung mit einer Umhüllungsschicht des Aluminiumpulvers umgeben werden. Arbeitet man mit pulverförmigem Aluminium, so liegt die Körnung zweckmäßigerweise unter 100 Mi- jo krön.

Handelt es sich um die Herstellung von Hochofenkoks, so lehrt die Erfindung, das k->nige Aluminium möglichst in einer Menge von 0.3 bis 2 Gew.-% beizumischen. Handelt es sich um die Herstellt g von Gießerei- js koks, so hat sich die Beimischung von körnigem Aluminium in einer Menge von über 0,5 Gew.-%, vorzugsweise von etwa I Gew.-%, bewährt. Im Rahmen der Erfindung kann mit einer Ausgangskohlemischung gearbeitet werden, die hauptsächlich oder ausschließlich aus hochflüchtiger Kohle besteht. Nichtsdestoweniger erhält man einen Koks hoher Festigkeit und Stabilität.

Die erreichten Vorteile sind hauptsächlich darin zu sehen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verkokungszeit bis zum Ausdrücken des Kokskuchens aus den Koksofenkammern gegenüber der durch die Ausgangskohlemischung vorgegebenen Garungszeit beachtlich reduziert werden kann, und zwar ohne Beeinträchtigung der Qualität des hergestellten Kokses in bezug auf Abrieb und Festigkeit. Hinzu kommen weitere Vorteile: Bei steigendem Aluminiumgehalt wird die Kohle in zunehmendem Maße dehydriert, wenn sie auf Verkokungstemperatur gebracht wird. Hierdurch entsteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu Lasten von Methan und schweren Kohlenwasserstoffen Wasserstoff und Koks. Auch wenn die Ausgangskohlemischung hauptsächlich aus hochflüchtiger Kohle besteht, die ohne weiteres keinen Hüttenkoks ergibt, erreicht man im Rahmen der Erfindung einen brauchbaren Hüttenkoks. Im Rahmen der Erfindung können daher auch bisher unbrauchbare Kohlen zu Hüttenkoks verarbeitet werden. Zu besonderen Vorteilen führt im übrigen die Reaktion des Aluminiums mit Schwefel. Sie tritt erst bei Temperaturen von über 600°C auf. Das bringt zunächst den Vorteil, daß bei Einsatz von schwefelhaltiger Kohle b5 in der Ausgangskohlemischung der Schwefel aus den Koksofenkammern wie bisher abziehen kann, bis die Temperatur über 600⁰C ansteigt. Durch die hohe Wasserstoffproduktion wegen der Anwesenheit des Aluminiums wird dieses Austreiben des Schwefels sogar unterstützt- Der Schwefelgehalt des Kokses reduziert sich. Der nach der Lehre der Erfindung mit reduzierter Verkokungszeit hergestellte Koks weist das beigegebene Aluminium metallisch auf, was zu Vorteilen beim Einsatz des Kokses führL Bei höheren Temperaturen im Hochofen liegt das Aluminium im Koks flüssig vor. Es beginnt eine Reaktion des Aluminiums mit dem Roheisen, die dazu führt, daß eine Abbindung zu Aluminiumsulfid erfolgt. Das Aluminiumsulfid wandert in die Schlacke und entlastet die Entschwefelungsverfahren nach dem Hochofenabstich.

Ausführungsbeispiel I

Für die Herstellung von Gießereikoks wurde eine Ausgangskolilemischung zusammengestellt, die 40 Gew.-% einer gut backenden Kohle enthielt (Rest schlecht backende Kohle mit niedrigem Gasgehalt). Die Ausgangskohle.nischung wurde in eine Koksofenbatterie mit einer Kammerbreite von 550 mm und einer Heizzugtemperatur von etwa 980⁰C eingebracht. Es wurde die Zeit bestimmt, die diese Ausgangskohlemischung benötigt, um einen stückigen Koks mit ausreichender Festigkeit zu erzielen. Diese im Rahmen der Erfindung als Garungs^eit bezeichnete Zeit betrug 36 Stunden. Man erhielt 73 Gew.-% Koks mit einer Körnung von über 100 mm. Die sogenannte Sturzfestigkeit nach den ASTM-Standards betrug 53%. Das bedeutet, daß nach dem standardisierten Sturz nach Maßgabe des Sturztestes noch 53 Gew.-% eine Körnung von über 100 mm aufwiesen. — Die Qualität eines Kokses wird bekanntlich nicht nur nach der Festigkeit, sondern auch nach der Ausbeute an Koksstücken über 100 mm Körnung beurteilt, da gerade eine Körnung von über 100 mm gewinnbringend verkauft werden kann und für Gießereikoks im allgemeinen auch erforderlich ist.

Die vorgenannte Ausgangskohlemis· hung wurde mit 0,8 Gew.-% Aluminium in Form von feinen Schnitzeln aus Aluminiumblech und Aluminiumfolie vermischt. Körnung des Aluminiumzusatzes etwa 1 mm. Diese Mischung wurde in die gleiche Koksofenbatterie eingebracht und unter den gleichen Verkokungsbedingungen verkokt. Der Koks konnte bereits nach 29 Stunden gedrückt werden. Man erhielt 86 Gew.-% Koks mit einer Körnung von über 100 mm. Die Sturzfestigkeit verbesserte sich auf 59%.

Ausführungsbeispiel Il

In einem weiteren Versuch wurde die Kokskohlemischung, mit der in I gearbeitet wurde, verändert. Der Anteil an gut backender Kohle wurde von 40 auf 20 Gew.-% reduziert. Die Verkokungszeit reduzierte sich von 36 Stunden auf 32 Stunden, der ausgebrachte Koks erfüllte alle Anforderungen. 79 Gew.-% des ausgebrachten Kokses besaßen eine Körnung von über 100 mm. Die Sturzfestigkeit betrug 55%.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von Koks, insbesondere Hüttenkoks und Gießereikoks, wobei aus einer oder mehreren Ausgangskohlen eine Ausgangskohlemischung hergestellt wird, die bei Koksofenkammerverkokung eine vorgegebene Garungszeit aufweist, wobei die Ausgangskohlemischung mit einem Metall in körniger Form versetzt wird, in die Koksofenkammern eines Koksofens eingefüllt, in diesen verkokt und nach Maßgabe der Garungszeit als Kokskuchen ausgedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskohlemischung Aluminium in einer Menge von über 03 Gew.-% beigemischt wird und daß der Kokskuchen nach einer Verkokungszeit ausgedrückt wird, die um mindestens 10% kleiner ist als die Garungszeit.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daü das Aluminium in einer Menge von 0,5 bis maximal 2,5 Gew.-% beigemischt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche ΐ öder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminium in Form von feiner! Schnitzeln aus Aluminiumfolie und/ oder Aluminiumblech beigemischt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminium pulverförmig beigemischt wird und dabei die einzelnen Kohlekörner der Ausgangsmischung mit einer Umhüllungsschicht des Aluminiumpulvers umgeben werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß mit pulverförmigeni Aluminium einer Körnung von unter 100 μπι gearbeitet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige Aluminium bei der Herstellung von Hochofenkoks in einer Menge von 03 bis 2 Gew.-% beigemischt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß das körnige Aluminium bei der Herstellung von Gießereikoks in einer Menge von über 0,5 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 1 Gew.-%, beigemischt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7. dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Ausgangskohlemischung gearbeitet wird, die hauptsächlich oder ausschließlich aus hochflüchtiger Kohle besteht.