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Verfahren zum Verbessern der physikalischen Beschaffenheit von Hochofenkoks
Es ist bekannt, daß die Verkokungsfähigkeit gewisser Kohlenamen durch Lagern während
eines begrenzten Zeitraumes verbessert werden kann. Diese Möglichkeit hat man aber
bisher auf die bereits auf Einsatzkörnung aufgemahlene Kohle deshalb nicht ausgenutzt,
weil man allgemein der Auffassung war, daß die auf Einsatzkörnung aufgemahlene Kohle
möglichst rasch in in den Koksofen gelangen sollte, da sich sonst infolge von Oxydationseinflüssen
die Koksbeschaffenheit verschlechtern würde. Darauf ist auch der neuerdings gemachte
Vorschlag zurückzuführen, den im Ofenbetrieb vorhandenen geräumigen Kokskohlenturm,
der als Stapelbunker dient, durch einen kleinen. Zwischenbunker zu ersetzen.
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Man hat auch angenommen, daß sich der Einfluß der Lagerung auf die
Verbesserung der Verkokungsfähigkeit nur bei Feinkohle auswirke, nicht aber bei
Nüssen, die infolge ihrer geringeren Oberfläche weit weniger altarungs- und oxydationsfähig
sind als die Feinkohle.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbessern der physikalischen
Beschaffenheit von Hochofenkaks aus Kohlen niedrigen oder mittleren Inkohlungsgrades,
wie beispielsweise Gaskohlen, Gasflammkohlen oder gewissen Flammkohlen mit einer
Körnung von über, etwa 3 mm und beruht auf der Erkenntnis, daß sich die Alterungsfähigkeit
des in diesen Kohlen enthaltenen Exinit- oder Resinitbitumens zur Koksverbesserung
ausnutzen läßt, wobei gleichzeitig die Lagerungszeit der Kohle erheblich verkürzt
werden kann. Gemäß der Erfindung wird die Ausgangskohle vor oder nach dem Aufmahlen
einer die
Alterung des Exinit- oder Resinitbitumens anregenden kurzen
thermischen Vorbehandlung unterworfen und diese hierdurch eingeleitete Alterung
durch eine dem Aufmahlen nachfolgende Lagerung der Kohle fortgeführt. Die thermische
Vorbehandlung der Kohle besteht lediglich in einer kurzzeitigen, geringen Erwärmung
auf etwa Zoo bis 330'C während eines Zeitraumes von etwa 2o bis 6o Sekunden,
so daß bei der über mindestens 3 mm liegenden Korngröße noch keine ausgeprägte nachweisbare
Oxydation der Kohle eintritt.
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Das beschriebene Verfahren ist insbesondere an-"vendbar auf solche
Kohlen, die einen Überschuß an Bitumen aufweisen, sei es durch hohe Anteile an exinitreichem
Claxit oder Durit, sei es durch Anteile an Resinit im. Vitrit oder Clarit. Dieser
Bitumenüberschuß erweist sich vielfach für die Koksbeschaffenheit insofern als schädlich,
als er zur Bildung von größeren Poren und sogar von Schaumzonen im Koksgefüge führt.
Man hat vielfach vorgeschlagen, diese Nachteile durch Zusätze -in Inertstoffen oder
Halbfettkohleu zu vermeiden. Abgesehen davon, daß diese Stoffe nicht immer einfach
zu beschaffen sind und den Koks verteuern, ist mit ihrem Zusatz eine Minderausbeute
an Kohlenwertstoffen verbunden. Demgegenüber ist die Erkenntnis, daß die Alterungsfähigkeit
der in diesen Kohlen enthaltenen Bitumina zu einer Koksverbesserung führt, neu.
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Bei Verwendung verschiedener Kohlenarten in der Kohlenmischung können
eine oder mehrere dieser Kohlenarten getrennt der thermischen Behandlung und Alterung
unterworfen werden. Besonders das Aufinahlen der mit Clarit und Durit angereicherten
Grobsiebstufe der Ausgangskohle auf Grieskörnung führt zu einer fortschreitenden
Alterung des Bitumens, da durch das Aufmahlen nicht nur die Kornoberfläche, sondern
auch der bitumenreiche Exinit eine starke Oberflächenvergrößerung erfährt. Hierdurch
wird die Alterung des Exinitbitumens sehr stark gefördert, die, einmal durch die
thermische Vorbehandlung angeregt, bis zum Einsatz der Kohle in den Koksofen ihren
Fortgang nimmt. Die thermische Vorbehandlung kann deshalb auch durch besonders feines.
Aufmahlen der einzelnen Kohlenarten ersetzt werden. -Durch Versuche wurde festgestellt,
daß die Alterung in den .ersten 24 Stunden sehr rasch fortschreitet, um hierauf
mehr oder weniger langsamer zu verlaufen. Es ist deshalb zweckmäßig, die thermisch
vorbehandelte Ausgangskohle nach dem Aufmahlen, insbesondere die auf feine Grieskörnung
aufgemahlene Clarit Duri.t Anreicherung vor ihrer Zugabe zur Kokskohle in einem
Bunker zu stapeln. Die aufgemahlene Kohle wird zu diesem Zwecke vom Mahlaggregat
aus nacheinander mehreren Bunkern oder Bunkerabteilungen zugeführt und darin gelagert,
bevor sie der Kokskohle beigemischt wird. Die Zeitdauer der Lagerung hängt vom Inkohlungsgrad
der Kohle und dem Reifezustand des im Clarit-Durit enthaltenen Exinits ab und beträgt
etwa 2 bis 36 Stunden. Während dieser Lagerzeit kann die bereits in einem anderen
Bunker oder einer anderen Bunkerabteilung gelagerte Kohle der Kokskohle in einem
bestimmten Zyklus zugegeben werden, so, daß eine Unterbrechung des Betriebes nicht
erfolgt und der Kokskohle keine frische Kohle, sondern stets weitgehend gealterte
Kohle beigemischt werden kann. Die gemahlene Kohle kann aber auch unmittelbar der
Kokskohle beigemischt werden, wenn die Kokskohlenmischung hinterher im Kokskohlenturm
der Ofenanlage gelagert wird. Auch dieser kann zweckmäßigerweise aus mehreren Abteilungen
bestehen, und es können auch mehrere solcher Türme vorgesehen werden, um die Kokskohlenmischung
den Türmen bzw. dem Koksofen in einem bestimmten Zvklus zuführen zu können.
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Versuche haben ergeben, daß bei Anwendung des beschriebenen Verfahrens
die Lagerzeit in den Bunkern meist nur bis zu 24. Stunden zu betragen braucht, um
eine merkliche Koksverbesserung zu erreichen. Bei weiterer Ausdehnung der Lagerungsdauer
wird im allgemeinen eine nur unwesentliche Verbesserung, teilweise sogar eine Verschlechterung
der Koksbeschaffenheit erzielt.
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Im Großversuchsbetrieb wurde bei Anwendung der Erfindung ein Hochofenkoks
mit Kennwerten der Micum-Trominelprobe erzielt, die beispielsweise mit -, bis 6
Punkten für die Ziffer über 4.o mm und mit z bis 3 Punkten. für die Ziffer unter
zo mm günstiger als die üblichen liegen.
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Die koksverbessernde Wirkung der Alterung ist auf eine günstige Beeinflussung
des plastischen Zustandes der Kohle, d. h. auf eine Erhöhung der Viskosität des
Kohlenerweichungsflusses beim Verkoken, zurückzuführen. Das erfindungsgemäße Verfahren
eignet sich daher auch für solche Kohlen, die infolge eines Bitumenüberschusses
im plastischen Zustand zu dünnflüssig werden. Die Annahme liegt nahe, daß die durch
die Alterung bewirkte Erhöhung der Viskosität des Kohlenerweichungsflusses lediglich
oder hauptsächlich auf die Wirkung des gealterten Bitumens zurückzuführen ist, während
die Alterung der eigentlichen Kohlengrundmasse -sich bekanntlich auf die Plastizität
und mithin auch auf die Koksbeschaffenheit nachteilig auswirkt.
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Der Ei.nfluß der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Alterung
läßt sich weder bei der Tiegelprobe am Blähgrad des Kokskuchens noch bei der Kurz-
und Elementaranalyse erkennen. Die sich beim Dilatometerverfahren er-;ebende Kurve
zeigt bei den nach dem erfindungs-;emäßen Verfahren gealterten Kohlen gegenüber
Irischen Kohlen im Anschluß an die Expansion ediglich ein schwächeres Zurückfallen
nach Er--eichen des Expansionshöchstpunktes. Sehr deutich dagegen tritt die Alterung
beim Plastometer-"ersuch in Erscheinung.
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So zeigte eine thermisch vorbehandelte, selektiv rufgemahlene, bitumenreiche
Saarkokskohle im @ieseler-Hoehne Plastometer einen Plastizitätsiöchstwert von 70
ooo an. Nach 24stündiger _agerung der gleichen aufgemahlenen Kohle war
dieser
Plastizitätshöchstwert bereits auf 47 ooo gesunken. Bei weiterer längerer Lagerung
nimmt der Plastizitätshöchstwert noch ab, aber in wesentlich geringerem Maße. So
betrug er z. B.
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nach 48 Stunden = 35 000 nach 6o Stunden = 31 000
nach 72 Stunden
= 28 000 nach 96 Stunden = 25 ooo wobei sich die Temperaturlage der Plastizitätszone
bis zu 24stündiger Lagerung praktisch kaum veränderte. Eine weitere Erhöhung der
Alterungsdauer brachte keine merkliche Koksverbesserung trotz weiterer Erhöhung
der Viskosität des Kohlenerweichungsflusses; eine ausgedehntere Lagerung hatte vielmehr
zur Folge, daB die eigentliche Kohlengrundmasse bereits oxydativ angegriffen wurde,
womit eine die Koksbeschaffenheit verschlechternde Wirkung verbunden ist.
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Die wirtschaftliche Bedeutung der Erfindung liegt darin, daß man weit
mehr als bisher ge-,visse Gaskohlen, Gasflammkohlen und sogar teilweise auch Flammkohlengrobsorten
zur Verkokung heranziehen und gleichzeitig Zusätze an Inertstoffen und Halbfettkohlen
einsparen kann. Zudem ist mit der Koksverbesserung eine Erhöhung der Kohlenwertstoffausbeute
verbunden.