DE3940327C1 - Cement-bonded coke mouldings - prepd. by mixing fine coke with mineral mortar and moulding moist mixt. in shaping machine - Google Patents
Cement-bonded coke mouldings - prepd. by mixing fine coke with mineral mortar and moulding moist mixt. in shaping machineInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung zement gebundener Koksformlinge für metallurgische Zwecke, insbesondere für die Eisen- und Stahlerzeugung, wobeiThe invention relates to a method for producing cement bound coke moldings for metallurgical purposes, in particular for iron and steel production, whereby
- a) bei der Herstellung von Hüttenkoks anfallender Feinkoks in der Körnung < 2 mm mit einem mineralischen Mörtel gemischt wird, der aus Zement sowie einem mineralischen Zuschlagstoff in der Körnung < 2 mm besteht,a) in the production of metallurgical coke fine coke in the Grain <2 mm is mixed with a mineral mortar, the cement and a mineral aggregate in the Grain size <2 mm,
- b) das Feuchtgemisch in einer Formatierungsmaschine für Zement formlinge geformt und verdichtet wird, undb) the wet mix in a formatting machine for cement is molded and compressed, and
- c) der grüne Formling durch Aushärten weiter verfestigt wird.c) the green molding is further solidified by curing.
Bei diesem, aus der EP 01 55 439 B1 bekannten Verfahren werden vergleichsweise große Mengen an Zement, nämlich mindestens 8%, und mineralischen Zuschlagstoffen, nämlich mindestens 15%, benö tigt, um genügend Feinkorn < 2 mm für einen guten Mörtel zu er halten, da das Feinkorn < 2 mm in einer Siebstufe aus dem Fein koks abgesiebt wird, das für eine brauchbare Körnungslinie aus betontechnologischen Gründen notwendig ist. Nachteilig ist dabei, daß ein entsprechend hoher Anteil an Kohlenstoff durch inerte Stoffe substituiert wird, woraus ein Heizwertverlust der Koks formlinge resultiert. In this method known from EP 01 55 439 B1 comparatively large amounts of cement, namely at least 8%, and mineral aggregates, namely at least 15% to ensure sufficient fine grain <2 mm for a good mortar hold, because the fine grain <2 mm in a sieving stage from the fine coke is screened out for a usable grain line concrete technology reasons is necessary. The disadvantage is that a correspondingly high proportion of carbon due to inert Substances are substituted, resulting in a loss in calorific value of the coke moldings results.
Es ist weiterhin aus der DE-PS 30 08 823 C2 bekannt, aus kohlenstoffhaltigem Feinmaterial, u. a. Feinkoks von weniger als 6,7 mm Korngröße - gattungsfremde - kalkgebundene, ge härtete Agglomerate herzustellen, wobei das Koksfeinmaterial mit 1 bis 15 Gew.-% eines calciumhaltigen Bindemittels und 0,25 bis 10 Gew.-% eines siliciumhaltigen Materials unter Wasserzugabe gemischt und zu Agglomeraten geformt wird und diese zur Herabsetzung ihres Gehaltes an freier Feuchtigkeit auf 5 Gew.-% oder weniger getrocknet sowie hydrothermisch mit Wasserdampf bei einer Temperatur von 100 bis 250°C ge härtet werden.It is also known from DE-PS 30 08 823 C2 carbon-containing fine material, u. a. Fine coke from less than 6.7 mm grain size - alien - lime-bound, ge to produce hardened agglomerates, the coke fine material with 1 to 15 wt .-% of a calcium-containing binder and 0.25 to 10 wt .-% of a silicon-containing material Water addition is mixed and formed into agglomerates and these to reduce their free moisture content dried to 5% by weight or less and hydrothermally with steam at a temperature of 100 to 250 ° C ge be hardened.
Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß die Mischung zu nächst zur Herstellung - gattungsfremder - kalkgebundener Agglomerate befeuchtet werden muß und später die Agglomerate zur Herabsetzung des Gehaltes an freier Feuchte wieder auf einen Gehalt von 5 Gew-% oder weniger getrocknet werden müs sen. Dies ist erforderlich, weil aus der porösen Feinkohle schädliches Porenwasser wieder entfernt werden muß, um Druckfestigkeitseinbußen der kalkgebundenen Agglomerate zu vermeiden, da verdampfendes Restwasser beim Härtungsvorgang zu schwächenden Feinrissen führen würde. Es ist weiter nach teilig, daß die Mischungskomponenten offenbar keine stetigen Sieblinien aufweisen, sondern hinsichtlich des Feinkokses eine Korngröße < 6,7 mm und hinsichtlich der Mineralstoffe bevorzugt eine Körnung kleiner 0,074-0,037 mm verwendet wird, die Verdichtung mittels Agglomerationstechnik oder über Brikettierpressen vorgenommen wird und auch damit nur eine relativ niedrige Trockenfestigkeit der Formlinge er reicht wird, die zu einer entsprechend niedrigen Warmfestig keit führt, weshalb ihre Eignung für die Eisen- und Stahler zeugung nur bedingt gegeben ist. A disadvantage of this process is that the mixture is too next for production - non-generic - lime-bound Agglomerates must be moistened and later the agglomerates to reduce the free moisture content a content of 5% by weight or less must be dried sen. This is necessary because of the porous fine coal harmful pore water must be removed in order Decreased compressive strength of the lime-bound agglomerates Avoid as residual water evaporates during the hardening process would lead to weakening fine cracks. It is after partly that the mixture components apparently no continuous Have sieve lines, but with regard to fine coke a grain size <6.7 mm and in terms of minerals preferably a grain size less than 0.074-0.037 mm is used the compression using agglomeration technology or is carried out via briquetting presses and thus only a relatively low dry strength of the moldings is enough, which leads to a correspondingly low heat resistance leads to their suitability for iron and steel workers there is only limited production.
Bei der Produktion und dem Handling von Steinkohlenkoks (Hütten koks) fällt durch Bruch und Abrieb zwangsläufig eine für gängige Einsatzbereiche ungünstige und daher schwer verkäufliche Fein koksfraktion in der Größenordnung 30-0 mm bzw. 25-0 mm bzw. 20-0 mm an, wobei diese Zahlenangaben jeweils einschließlich eines siebtechnisch bedingten Überkornanteils zu verstehen sind. Die Kokereibetreiber sind bestrebt, durch stabilisierende Behand lung des Kokses möglichst wenig Abrieb bzw. Bruch entstehen zu lassen. Allerdings sind die mechanischen und thermischen Bean spruchungen beim Druckvorgang und Stürzen sowie beim Löschen und Verladen unvermeidlich. Ein Teil des Feinkokses kann als billiger Brennstoff z. B. auf Sinterbändern eingesetzt werden. Seit länge rer Zeit bemüht man sich, dieses Material durch Kompaktierung ab satz- und einsatzfähig zu machen.In the production and handling of hard coal coke (smelters coke) inevitably falls due to breakage and abrasion for common Areas of application unfavorable and therefore difficult to sell fine coke fraction in the order of 30-0 mm or 25-0 mm or 20-0 mm, these figures including an oversize fraction due to sieving technology. The coke oven operators are striving through stabilizing treatments As little abrasion or breakage as possible occurs in the coke to let. However, the mechanical and thermal bean spells during printing and falls as well as when deleting and Loading inevitable. Part of the fine coke can be cheaper Fuel z. B. can be used on sintered belts. For a long time Over time, efforts have been made to compact this material to make it fit for purpose and operational.
Es ist allgemeiner Stand der Technik, Brikettierverfahren unter Verwendung organischer Bindemittel zur Herstellung von stückigem Brennstoff anzuwenden. Teerprodukte (Pech) haben den Nachteil, daß sie als Bindemittel teuer sind und außerdem damit keine aus reichend raucharmen und umweltschonenden Briketts erzeugt werden können.It is state of the art to use briquetting methods Use of organic binders for the production of lumpy Apply fuel. Tar products (bad luck) have the disadvantage that they are expensive as binders and, moreover, none of them sufficient low-smoke and environmentally friendly briquettes are produced can.
Ausgehend von dem eingangs genannten gattungsgemäßen Verfahren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der Verfahren zur Herstellung von zementgebundenen oder kalkgebunde nen Koksformlingen gemäß dem Stand der Technik zu vermeiden und ein Verfahren zur Herstellung von zementgebundenen Koksformlingen mit Kalt- und Warmfestigkeiten vorzuschlagen, die vergleichbare Eigenschaften haben wie Hüttenkoks und für metallurgische Prozes se ähnlich gut geeignet sind wie dieser. Based on the generic method mentioned at the beginning is the object of the invention, the disadvantages of Process for the production of cement-bound or lime-bound avoiding coke moldings according to the prior art and a process for the production of cement-bound coke moldings propose with cold and warm strengths, the comparable Have properties like metallurgical coke and for metallurgical processes se are equally well suited as this one.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An spruchs 1 gelöst. Weiterbildungen zeigen die Unteransprüche.This task is characterized by the characteristics of the contractor spell 1 solved. Further developments show the subclaims.
Es ist überraschend, daß die ausgewählte Kombination spezieller Maßnahmen, betreffend Korngröße, Mengenanteile und Verarbeitungs folge der Reaktionspartner, das trockene Vormischen des minerali schen Mörtels und die spezielle Behandlung des Feuchtgemisches zu einem Produkt führen, das geeignet ist, Hüttenkoks anteilig und mit einem minimalen Heizwertverlust zu substituieren. Gegenüber den bekannten Substitutionsprodukten gemäß dem Stand der Technik kann insbesondere auf einen speziellen Trocknungsschritt während des Herstellungsprozesses verzichtet werden. Es wird unter Aus nutzung des zweiten Proktoroptimums ein Gesamtgemisch von rd. 19% Gesamtfeuchte ohne einen solchen Trocknungsschritt zu hand lingsfähigen Grünformlingen von 3 bis 4 N/mm2 verarbeitet, die nach der anschließenden Härtung einachsige Druckfestigkeiten von über 10 bis ca. 15 N/mm2 als Kaltfestigkeit aufweisen und deren Warmfestigkeit bei 800°C noch 6 bis 7 N/mm2, bei 1000°C ca. 3 N/mm2 und bei 1200°C noch fast 2 N/m2 betragen, wie in ent sprechenden Versuchen in einer Versuchseinrichtung festgestellt worden ist, in der eine Hochofenatmosphäre simuliert worden ist. It is surprising that the selected combination of special measures regarding grain size, proportions and processing sequence of the reactants, the dry premixing of the mineral mortar and the special treatment of the moist mixture lead to a product which is suitable for smelting coke pro rata and with a minimal loss in calorific value to substitute. Compared to the known substitution products according to the prior art, there is in particular no need for a special drying step during the manufacturing process. A total mixture of approx. 19% total moisture without such a drying step processed to handable green moldings of 3 to 4 N / mm 2 , which after the subsequent curing have uniaxial compressive strengths of over 10 to about 15 N / mm 2 as cold strength and their heat resistance at 800 ° C still 6 to 7 N / mm 2 , at 1000 ° C approx. 3 N / mm 2 and at 1200 ° C almost 2 N / m 2 , as has been determined in corresponding tests in a test facility in which a blast furnace atmosphere is simulated has been.
Diese Eigenschaften der zementgebundenen Formlinge haben sich desweiteren bei einem Betriebsversuch in einem normalen Hochofen als ausreichend standfest und gasdurchlässig erwie sen, denn das Betriebsverhalten des Hochofens zeigte keine signifikanten Änderungen der für den Hochofengang maßgeben den Betriebsparameter. Bei dem Betriebsversuch wurde Hütten koks anteilig (zu 5%) durch die zementgebundenen Formlinge ersetzt, die dem Hüttenkoks bei der Beschickung des Hochofens zugemischt wurden.Have these properties of cement-bound moldings furthermore during an operational test in a normal Blast furnace proved to be sufficiently stable and gas-permeable sen, because the operating behavior of the blast furnace showed none significant changes in the blast furnace the operating parameter. During the operational test, there were huts Proportion of coke (5%) through the cement-bound moldings replaced the coke in the feed of the Blast furnace were mixed.
Die Eigenschaften der vorgeschlagenen zementgebundenen Koks formlinge ermöglichen es somit, daß sie bei der Verhüttung von Eisenerz in einer bestimmten Verteilung und Folge zum Hüttenkoks zugegeben werden können, die es gestattet, daß sie sich auf der Reise von der Gicht bis zum "1000°C-Be reich" unter Ausnutzung der Abwärme der Gichtgase aufheizen und gezielt ihre Energie im Bereich der "kohäsiven Zone" freisetzen. Die Energie aus den Koksformlingen kann im Ge gensatz zum Einblasen zusätzlicher flüssiger oder gasförmi ger Brennstoffe von den Ofenwandungen aus, die eine un gleichmäßige Energieverteilung zur Folge hat und häufig nicht bis zum Hochofenkern gelangt, gezielter über den Ofen querschnitt verteilt werden, indem die Koksformlinge sowohl ringartig um den Hochofenkern, als auch gleichmäßig über den gesamten Ofenquerschnitt angeordnet eingesetzt werden kön nen.The properties of the proposed cement-bound coke Moldings thus enable them to be smelted of iron ore in a specific distribution and sequence to Metallurgical coke can be added, which allows that on the journey from gout to "1000 ° C rich "using the waste heat from the top gases and target their energy in the area of the "cohesive zone" release. The energy from the coke moldings can be in the Ge set for blowing additional liquid or gaseous fuels from the furnace walls, which an un uniform energy distribution and often does not reach the blast furnace core, more specifically over the furnace cross-section can be distributed by the coke moldings both ring-like around the furnace core, as well as evenly over the entire furnace cross section can be used arranged nen.
Für die Herstellung der Koksformlinge werden die Rezepturbe standteile und das Herstellungsverfahren, die aufgrund von Vorversuchen ermittelt werden konnten, im folgenden im ein zelnen beschrieben: The recipe for the production of the coke moldings components and the manufacturing process due to Preliminary tests could be determined in the following described individually:
Als Mörtel dienen Gemische aus Zement und Zuschlagstoff, die im Verhältnis 1 : 1 angewendet werden.Mixtures of cement and aggregate serve as mortar be applied in a ratio of 1: 1.
In Abhängigkeit von der Körnungslinie wird ein Zementanteil von 4 bis 6% eingesetzt. Der bevorzugteste Zementanteil be trägt 5%. Grundsätzlich wird Zement mit einem Alkalianteil kleiner 1 Gew.-% verwendet, dessen K2O-Gehalt kleiner 0,65% sein soll, weil höhere K2O Gehalte den Hochofenprozeß nega tiv beeinflussen können. Bevorzugt wird Zement mit einem Ge samtalkaligehalt kleiner 0,65% verwendet. Entsprechend der jeweils verfügbaren Regallagerzeit (24 oder 48 Std.) wird Zement 55 F oder 45 F eingesetzt.Depending on the grain line, a cement content of 4 to 6% is used. The most preferred cement content is 5%. Basically, cement with an alkali content of less than 1% by weight is used, the K 2 O content of which should be less than 0.65%, because higher K 2 O contents can negatively influence the blast furnace process. Cement with a total alkali content of less than 0.65% is preferably used. Depending on the available shelf storage time (24 or 48 hours), cement 55 F or 45 F is used.
Zur Herstellung des Verkittungsmörtels wird Zuschlagstoff in Form von Kalksteinmehl in der Körnung 0,1-0 mm, wobei be vorzugt ca. 70 Gew.-% der Körnung kleiner 63 µm sind, oder in der Qualität eines EFA (Elektro-Filter-Asche) Füllers mit behördlichem Zulassungsbescheid im Verhältnis 1 : 1 dem Zement zugegeben.Additive is used to produce the cement mortar Form of limestone flour with a grain size of 0.1-0 mm, whereby be preferably about 70% by weight of the grain size is less than 63 µm, or in the quality of an EFA (electric filter ash) filler official approval notice in a ratio of 1: 1 to the cement admitted.
Zement und Zuschlagstoff werden trocken gemischt und ver gleichmäßigt. Cement and aggregate are mixed dry and mixed evenly.
Die Kornbänder des feinkörnigen Koksmaterials 30-9 mm bzw. 25-0 mm bzw. 20-0 mm (einschließlich des siebtechnisch bedingten Überkorns) werden in möglichst stetiger Körnungs linie eingesetzt. In den Fällen, in denen z. B. aus siebtech nischen Gründen, kein stetiges Kornband vorliegt, kann das Sollkornband aus Teilkornbändern, die im Zwangsmischer ver gleichmäßigt werden, zusammengestellt werden.The grain bands of the fine-grained coke material 30-9 mm or 25-0 mm or 20-0 mm (including the sieving technology oversized grain) are in the most constant grain possible line used. In cases where e.g. B. from Siebtech niche reasons, there is no constant grain belt, this can Target grain belt made of partial grain belts that ver in the compulsory mixer be evened out, put together.
Der Feinkoks wird im Anlieferungszustand in einem Zwangsmi scher mit dem trocken vorgemischten Mörtel aus Zement und Zuschlagstoff gemischt und vergleichmäßigt. Unter Berück sichtigung der Eigenfeuchte des Koksmaterials wird durch entsprechende Wasserzugabe eine Gesamtfeuchte von 19% (2. Proktoroptimum) eingestellt. Die Gesamtmischzeit muß eine vollständige Vergleichmäßigung der Rezepturkomponenten si cherstellen. Im allgemeinen beträgt im betriebstechnischen Maßstab die Mischzeit für die befeuchtete Mischung 150 s im Zwangsmischer.The fine coke is delivered in a compulsory medium with the dry premixed cement and Mixed and evened aggregate. Under consideration The intrinsic moisture of the coke material is visualized by corresponding water addition a total moisture of 19% (2nd Proctor optimum) set. The total mixing time must be one complete homogenization of the recipe components si create. In general, operational Scale the mixing time for the moistened mixture 150 s Compulsory mixer.
Die Fertigung der zementgebundenen Koksformlinge erfolgt in Rüttelpressen, die zweckmäßig tisch- und auflastseitig durch Unwuchtrüttler angeregt sind. Besonders gute Ergebnisse wer den erzielt bei einer Beschleunigungskraft, die mit dem 40-fachen der Erdbeschleunigung auf das Mischgut einwirkt. Der gesamte Formungs- und Verdichtungsvorgang erfolgt durch Vorfüllen der Formen und Vorverdichten sowie Auffüllen der Formen und Endverdichten. Der Zeittakt beträgt ca. 12 Sekun den. The cement-bound coke moldings are manufactured in Vibrating presses, which are practical on the table and on the load side Imbalance vibrators are excited. Particularly good results achieved with an acceleration force that with the 40 times the gravitational acceleration acts on the mix. The entire molding and compression process is done by Pre-filling the forms and pre-compacting as well as filling the Forming and final compression. The timing is approximately 12 seconds the.
Die Abmessungen der Koksformlinge lehnen sich an die der Hüttenkoksstücke an, wobei die Kanten wegen der abriebarmen Handhabbarkeit gebrochen sind. Hinsichtlich der geometri schen Form können 6- oder Mehrflächenkörper, Kissen, Halb kugeln, Zylinder o. ä. Körper Verwendung finden. Diese Körper können gegebenenfalls mit Lochungen versehen werden, um die Trockenrohdichte aus Handlingsgründen und um die Durchgasung im Hochofen zu verbessern.The dimensions of the coke moldings are based on those of the Pieces of cottage coke, the edges of which have low abrasion Manageability are broken. With regard to the geometri The shape can be 6- or multi-skin, pillow, half balls, cylinders or similar bodies are used. These bodies can optionally be provided with perforations to the Dry bulk density for handling reasons and around the gassing to improve in the blast furnace.
Durch die Optimierung der Bindemittelkomponenten wird eine Handlingsfestigkeit von über 10 bis ca. 15 N/mm2 erzielt.By optimizing the binder components, a handling strength of over 10 to approx. 15 N / mm 2 is achieved.
Die Warmfestigkeit, das ist die Druckfestigkeit unter Feuer last, ist abhängig von der Temperatur und der Verweildauer im Hochofen. Bei einer Kaltdruckfestigkeit von 15,9 N/mm2 reduzierte sich bei Versuchen in einem Hochofensimulator die Warmfestigkeit nach 60 Minuten auf 6,7 N/mm2 bei 800°C, auf 2,9 N/mm2 bei 1000°C und auf 1,9 N/mm2 bei 1200°C.The heat resistance, i.e. the pressure resistance under fire load, depends on the temperature and the length of time in the furnace. With a cold compressive strength of 15.9 N / mm 2 , tests in a blast furnace simulator reduced the heat resistance after 60 minutes to 6.7 N / mm 2 at 800 ° C, to 2.9 N / mm 2 at 1000 ° C and on 1.9 N / mm 2 at 1200 ° C.
Bei mehrtägigen Versuchen im Betriebsmaßstab in einem Hoch ofen ergaben sich bei einer Zumischrate von 5% zementgebun denen Formlingen zum eingesetzten Hüttenkoks keine signifi kanten Abweichungen von den Standardmeßwerten der Anlage.In multi-day trials on an operational scale in a high kilns were found with a mixing rate of 5% cement those moldings to the used coke no signifi edge deviations from the standard measured values of the system.
Claims (10)
- a) bei der Herstellung von Hüttenkoks anfallender Feinkoks in der Körnung < 2 mm mit einem mineralischen Mörtel gemischt wird, der aus Zement sowie einem mineralischen Zuschlag stoff in der Körnung < 2 mm besteht,
- b) das Feuchtgemisch in einer Formatierungsmaschine für Ze mentformlinge geformt und verdichtet wird, und
- c) der grüne Formling durch Aushärten weiter verfestigt wird,
- a) in the production of metallurgical coke, fine coke with a grain size of <2 mm is mixed with a mineral mortar consisting of cement and a mineral aggregate with a grain size of <2 mm,
- b) the moist mixture is shaped and compressed in a formatting machine for cement moldings, and
- c) the green molding is further solidified by curing,
- d) der Feinkoks in der Körnung 25-0 mm ein Gesamtgemisch mit dem mineralischen Mörtel bildet, der ca. 8-12 Gew.-% des eingesetzten Koksanteils beträgt und der aus alkalifreiem Zement Z 45 sowie mineralischem Zuschlagstoff der Körnung 0,1-0 mm besteht, die im Verhältnis 1 : 1 trocken vorgemischt werden, und das Gesamtgemisch auf das 2. Proktoroptimum von ca. 19% Gesamtfeuchte unter Anrechnung der Eigenfeuchte des Feinkokses befeuchtet wird,
- e) das Feuchtgemisch durch Rüttelverdichtung mit einer Be schleunigungskraft von 40 G formatisiert wird, wobei die Energie durch den Rütteltisch und die Auflast übertragen wird, und eine Vorverdichtung über eine Dauer von 0,35 s und eine Endverdichtung über einen Zeitraum von 3,5 s bis auf eine Formlingsdichte von ca. 1 kg/dm3 erfolgt und
- f) der grüne Formling nach einer Aushärtungszeit von ca. 12 Stunden eine Handlingsfestigkeit von 3-4 N/mm2 an einach siger Druckfestigkeit aufweist.
- d) the fine coke in the grain size 25-0 mm forms a total mixture with the mineral mortar, which is approx. 8-12% by weight of the coke portion used and which consists of alkali-free cement Z 45 and mineral aggregate of grain size 0.1-0 mm exists, which are dry premixed in a ratio of 1: 1, and the total mixture is moistened to the second optimum level of approx. 19% total moisture, taking into account the intrinsic moisture of the fine coke,
- e) the wet mix is formatted by vibratory compaction with an acceleration force of 40 G, the energy being transmitted through the vibrating table and the load, and a pre-compaction over a period of 0.35 s and a final compaction over a period of 3.5 s up to a molding density of approx. 1 kg / dm 3 and
- f) the green molding has a handling strength of 3-4 N / mm 2 of uniaxial compressive strength after a curing time of approx. 12 hours.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19893940327 DE3940327C1 (en) | 1989-12-06 | 1989-12-06 | Cement-bonded coke mouldings - prepd. by mixing fine coke with mineral mortar and moulding moist mixt. in shaping machine |
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Publications (1)
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| DE19893940327 Expired - Lifetime DE3940327C1 (en) | 1989-12-06 | 1989-12-06 | Cement-bonded coke mouldings - prepd. by mixing fine coke with mineral mortar and moulding moist mixt. in shaping machine |
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| DE (1) | DE3940327C1 (en) |
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