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Verfahren zum Erzeugen eines stückigen Hochofenkokses aus nichtbackenden
Kohlen Es ist bekannt, stückigen Koks aus nichtbackenden Braunkohlen herzustellen,
indem letztere verschwelt, der Schwelkoks unter Zusatz von Pech und backender Steinkohle
zu Preßlingen verformt und diese dann durch Verkoken bei höheren Temperaturen gehärtet
werden. Derartige Koksstücke sind hart, abriebfest und besitzen eine gute Kaltdruckfestigkeit.
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Diese im kalten Zustande sehr festen Preßlinge lassen sich jedoch
im Hochofen und in sonstigen Schachtöfen nicht verwenden, da sie äußerst ungleich
verbrennen und frühzeitig in Grus zerfallen. Überall dort, wo Verbrennungsluft unter
Druck zugeführt wird und die Preßlinge während des Abbrennens unter starker Belastung
stehen, bilden sich im Ofenbesatz einerseits Windgänge, andererseits Verstopfungen,
so daß die Beaufschlagung und der Abbrand im Ofen ungleichmäßig sind, was sich z.
B. auf den Schmelzvorgang im Hochofen ungünstig auswirkt. Die Beschickung wird einseitig
und unregelmäßig abgeschmolzen, und die chemischen Umsetzungen verlaufen im Querschnitt
des Ofens sehr unterschiedlich. Starker Zerfall der Preßlinge kann sogar einen vollständigen
Stillstand des Schmelzvorganges bzw. des Verbrennungsvorganges bewirken.
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Das Ziel der Erfindung ist, aus nichtbackenden oder schlechtbackenden
Kohlen Koksstücke zu schaffen, die gleichmäßig abbrennen und bei ihrer Verbrennung
auch unter Druckbelastungen nicht in
Grus zerfallen. Erst dann sind
solche Koksstücke als Brennstoff für Hochöfen und ähnliche Zwecke geeignet.
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Es wurde nun erkannt, daß das ungleiche Abbrennen der Koksstücke bzw.
ihr leichter Zerfall auf der stofflichen Verschiedenheit des die Preßlinge bildenden
Kokses beruht. Die geschwelte Kohle stellt einen Koks von einer bestimmten Verbrennlichkeit
dar. Wird dieser Schwelkoks mit Pech und Steinkohle vermischt und verpreßt, so bildet
sich zwischen den Kokskörnern des Gemisches während des Härtungsvorganges aus dem
Pech und der Steinkohle ein Koksgerippe, das zusammenhängend ist und als Träger
für die zwischenliegenden Kokskörner dient. Dieses Koksskelett ist aber stofflich
verschieden gegenüber dem Koks der eingebundenen Körner. Insbesondere zeigen sich
bezüglich der Verbrennlichkeit große Unterschiede. Das Koksgerippe enthält zumeist
mehr graphitischen Kohlenstoff, während die Kokskörner einer leichter verbrennlichen
Kohlenstoffart entsprechen. Infolgedessen entstehen im Preßling schnell Krater und
Durchgänge, die der zuströmenden Luft zusehends mehr Angriffsfläche bieten, so daß
die Verbrennung immer rascher fortschreitet. Das Koksgerippe dagegen bleibt länger
stehen, bis es schließlich den Druck nicht mehr aushält und unter Grusbildung zusammenbricht.
Ist das Koksgerippe dagegen leichter verbrennlich als die Kokskörner, so brennt
der tragende Teil in dem Preßling aus, und letzterer fällt unter Grusbildung zusammen.
Im Hochofen z. B. hat die Krater- und Durchgängebildung noch den Nachteil, daß der
Abrieb vergrößert wird und der starke Luftstrom Feinstkörner loslöst und als Staub
weiterträgt. Dieser verstopft die Durchgänge im Schacht, teilweise verläßt er auch
mit den Gasen den Hochofen und geht daher letzterem als Brennstoff verloren.
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Die Erfindung besteht in der Angleichung der im Preßling vorhandenen
verschiedenen Kohlenstoffarten, insbesondere in bezug auf Herbeiführung wenigstens
praktisch gleicher Verbrennlichkeit. Verbrennt das Koksgerippe, das aus den Zusatzstoffen
entsteht, in gleicher Weise wie die aus der Schwelkohle gewonnenen Kokskörner, so
ist der Abbrand des Koksstückes insgesamt gleichmäßig, und die Formhaltbarkeit unter
Druckbelastung bei der Verbrennung wird bedeutend verbessert. Das Koksstück verbrennt
gleichmäßig, ohne zu Grus zu zerfallen. Für Hochöfen und sonstige metallurgische
Ofen, ebenso Gaserzeuger und andere Feuerstätten ergibt sich daraus ein gleichmäßig
auf den ganzen Querschnitt verteilter Abbrand unter Vermeidung von Grusbildung.
Ferner wird eine Staubbildung im Gase vermieden, wie überhaupt die Durchgänge für
die Luft gleichmäßig bleiben und Verstopfungen derselben wegfallen. Die Angleichung
der beiden Kohlenstoffarten geschieht in der Weise, daß der Kohlenstoff der Kokskörner
in seiner Verbrennlichkeit, insbesondere der Geschwindigkeit der Verbrennung, ,dem
Kohlenstoff des Koksgerippes angepaßt wird, und umgekehrt. Jedenfalls soll das Koksgerippe
nicht schneller verbrennen als die Kokskörner, da sonst das Koksstück alsbald in
Grus zerfällt. Eher kann das Koksgerippe etwas schwerer verbrennlich sein, damit
die Formhaltung des Stückes unter Druckbelastung bei der Verbrennungstemperatur
sehr lange gewahrt bleibt.
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Die besagte Angleichung geschieht durch Vermischen von Ausgangsstoffen,
die einen Koks ergeben, der sich bezüglich seiner Verbrennungsgeschwindigkeit einheitlich
verhält. Sie erfolgt durch eine zweckmäßige Behandlung eines oder aller der zu vermischenden
Stoffe, also Kokskörner, Pech und -Steinkohle, vor ihrer Vermischung oder durch
Einwirkungen während des Härtungsvorganges. Außerdem können noch besondere Wirkstoffe
dem Koks-Pech-Steinkohle-Gemisch vor oder nach der Preßlingsformung zugesetzt werden.
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Wird der Koks aus der Schwelkohle sehr feinkörnig gewonnen, in etwa
o bis i mm Korngröße, was auch durch entsprechendes nachträgliches Mahlen erreicht
werden kann, so erhält man einen Preßling mit schon stark angenähertem, gleichmäßigem
Abbrand im Stück, da die Feinkörnung eine Verzögerung der Verbrennungsgeschwindigkeit
der Kokskörner zur Folge hat, die sich dadurch der im allgemeinen schwereren Verbrennlichkeit
des Koksgerippes nähert bzw. dieser gleich wird. Je feinkörniger das Pech und die
Steinkohle ist, desto feingliedriger und verzweigter ist ferner das Koksgerippe,
das dann von der Verbrennungsluft auf größerer Oberfläche getroffen wird und deshalb
schneller verbrennt als bei gröberer Ausbildung. Beide Maßnahmen zusammen ergeben
als Folge der Behandlung der einzelnen Stoffteile eine praktische Angleichung der
sonst verschiedenartigen Verbrennlichkeit der Kohlenstoffarten des Preßlings, die
seinen gleichmäßigen Abbrand im Stück bewirkt, wobei das Gerippe so fest bleibt,
daß auch bei Druckbelastung kein frühzeitiger Zusammenbruch eintritt.
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Im allgemeinen ist das aus der den Kokskörnern beigemischten Steinkohle
und dem Pech bei der Härtung der Preßlinge gebildete Koksgerippe schwerer verbrennlich
als die Kokskörner. Es ist dies insbesondere darauf zurückzuführen, daß man bisher
ausgesprochen gutbackende Steinkohlen als Zusatzstoff gewählt, die Verbrennlichkeit
des hieraus entstandenen Kokses jedoch nicht berücksichtigt hat. Denn gutbackende
Steinkohlen ergeben einen schwer verbrennlichen Koks, was auch durch den aus dem
Pech gebildeten graphitischen Koks befördert wird. Wählt man jedoch geeignete Gaskohlen,
wobei solche mit etwa bis 35°/o flüchtigen Bestandteilen in Frage kommen, deren
Backfähigkeit nicht so groß ist wie die der Fettkohlen, so erhält man ein zum mindesten
ebenso festes, druckwiderstandsfähiges Koksgerippe mit einer größeren Verbrennungsgeschwindigkeit.
Wesentlich ist also nicht so sehr eine möglichst große Backfähigkeii, als vielmehr
eine größere Verbrennungsgeschwindigkeit des aus der zugemischten Steinkohle entstandenen
Kokses.
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Ein festes, jedoch schneller verbrennliches Koksgerippe, das in seiner
Verbrennungsgeschwindigkeit dem aus der Ausgangskohle erhaltenen Koks praktisch
gleich ist bzw. sehr nahekommt und somit im Preßling ein gleiches Abbrandverhalten
im Stück ergibt, erhält man ferner, wenn die beiden Zuschlagstoffe
Steinkohle
und Pech vor ihrer Zugabe zum Koks, für sich allein fein gemahlen, vermischt werden,
das Gemisch dann auf die Schmelztemperatur des Peches erhitzt wird und hierauf das
erstarrte Gemisch im feingemahlenen Zustand dem ebenfalls feinkörnigen Koks zugegeben
wird. Noch besser wird das Ergebnis, wenn als Steinkohle eine geeignete Gaskohle
genommen wird. Es entsteht ein festes, sehr feingliedriges Koksgerippe, das die
feinen Kokskörner innig umschließt. Der Preßling besitzt ein homogenes, äußerst
feinkörniges Gesamtgefüge, dessen einzelne Körner und Teilchen praktisch eine gleiche
Verbrennungsgeschwindigkeit besitzen.
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Dem Gemisch aus Steinkohle und Pech kann man auch reaktionsfördernde
Stoffe zufügen, welche die Verbrennlichkeit beschleunigen, z. B. Eisenoxyd, sogenannten
Rotschlamm, vanadinhaltige Schlacken u. dgl. Diese Stoffe beschleunigen die Verbrennlichkeit
der Zusatzstoffe Steinkohle und Pech, während sie auf die Kokskörner keine Wirkung
ausüben. Man kann auch umgekehrt Stoffe zusetzen, die hemmend auf die Verbrennungsgeschwindigkeit
wirken. Eine Angleichung der verschiedenartigen Verbrennlichkeit der im Preßling
enthaltenen Kohlenstoffarten kann auch durch eine längere Zeit hindurch erfolgende
Einwirkung bestimmter Temperaturen auf den Koks aus der Schwelkohle erreicht werden.
Zu diesem Zweck kann man nach erfolgter Schwelung den Koks in den Entgasungskammern
noch einige Stunden lang bei der Endtemperatur der Entgasung oder auch bei niedriger
oder höherer Temperatur überstehen lassen, wobei sich die Verbrennlichkeit verringert.
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Wird bei dem Härtungsvorgang die Temperatur schnell gesteigert, so
daß eine plötzliche Einwirkung hoher Temperatur eintritt, so wird die graphitische
Koksbildung im Preßling verringert, und das Koksgerippe gleicht sich in der Verbrennlichkeit
den Kokskörnern an. Eine Angleichung im umgekehrten Sinn läßt sich auch durch längeres
Oberstehen der abgegasten Preßlinge bei möglichst hohen Temperaturen erreichen.
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Die Ausgangskohlen für die Stückkokserzeugung sind in ihrer Art verschieden.
Dieser Verschiedenheit entsprechend ist die eine oder andere Maßnahme zweckmäßiger
bzw. erweist sich insbesondere eine Kombination als geeignetes Mittel zur Erzeugung
eines Stückkokses mit gleichem Abbrandverhalten. So ergibt z. B. ein nach dem Schwelen
noch weiter erhitzt gewesener Schwelkoks in Feinkörnung von o bis i mm, vermischt
mit einem aus Gaskohle und geschmolzenem Pech hergestellten feinstkörnigen Zusatz,
nach Härtung der Preßlinge bei einer Temperatur von goo° unter schnellem Anstieg
der Erhitzung einen Formling von hoher Druckbeständigkeit beim Verbrennen mit gemäßigter
Verbrennungsgeschwindigkeit und vor allem gleichmäßig fortschreitende Aufzehrung
des Stückes auf den Brennflächen. Solche Kokstücke sind für Hochofenzwecke geeignet.
Sie sind infolge ihrer gleichen Stückgiöße und des gleichmäßigen Abbrandes besser
als Hochofenbeschickung geeignet als der durch die übliche Verkokungsweise aus Fettkohlen
hergestellte koks.