EP1000178A1 - Verfahren zur verwertung von feinkohle in einem einschmelzvergaser - Google Patents

Verfahren zur verwertung von feinkohle in einem einschmelzvergaser

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EP1000178A1
EP1000178A1 EP98930525A EP98930525A EP1000178A1 EP 1000178 A1 EP1000178 A1 EP 1000178A1 EP 98930525 A EP98930525 A EP 98930525A EP 98930525 A EP98930525 A EP 98930525A EP 1000178 A1 EP1000178 A1 EP 1000178A1
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EP
European Patent Office
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coal
carbon
melter gasifier
containing material
coal dust
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EP98930525A
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French (fr)
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EP1000178B1 (de
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Günter SCHREY
Parviz Zahedi
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Primetals Technologies Austria GmbH
Deutsche Voest Alpine Industrieanlagenbau GmbH
Original Assignee
Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
Deutsche Voest Alpine Industrieanlagenbau GmbH
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Publication date
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Publication of EP1000178B1 publication Critical patent/EP1000178B1/de
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    • C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of liquid metal, in particular liquid pig iron or liquid steel precursors, from metal supports, in particular partially reduced or reduced sponge iron, in a melter gasifier in which carbon-containing material and oxygen or oxygen-containing material are formed, at least in part from carbon and coal dust Gas in a bed formed from the carbon-containing material, the metal supports are melted while simultaneously forming a reducing gas, if necessary after a pre-existing reduction, and a plant for carrying out the method
  • a problem with the feeding of fine-particulate carbon-containing materials, such as carbon and coal dust, into a melter gasifier is that the particulate carbon-containing material is immediately discharged from it again due to the gas velocities present in the melter gasifier.
  • Such a bed is usually formed from stucco coal, which must have a high thermal stability. Due to the development of the coal market, which is determined by the requirements of the coal-fired power plant operators, it may happen that fine coal is preferred for the coal dust burners common today Grate furnaces, which made the use of stuck coal necessary, only play a subordinate role in the coal consumer market As a result, the fine portion of the coal offered on the market can assume a considerable extent, which is of the order of up to 50 to 70%.
  • the fine fraction of the coal usually has to be screened off first, so that only the coarse fraction, i.e. the lumpy coal that is available for use in the melter.
  • the fine fraction is used for other purposes.
  • the invention has for its object to utilize the fine fraction also useful in such a way that it contributes to the construction of a bed made of carbonaceous material in the melter gasifier, whereby the cost of using lumpy carbonaceous material can be reduced.
  • the briquettes produced in this way have excellent thermal stability, which even exceeds the thermal stability of particulate carbon-containing material.
  • the briquettes show little disintegration at the shocking temperatures of the melter gasifier of approx. 1000 ° C. This is due to the properties of the bitumen used as a binder, which melts rapidly at the specified high temperature and thus gives rise to advantageous bridging between the carbon particles. It is important here that the bitumen does not outgas at the specified temperature and also retains its pasty consistency and binding capacity.
  • these briquettes fulfill a different requirement than the briquettes produced according to the invention, especially since the briquettes according to the invention are dependent on thermal stability, ie the briquettes should not burst even in the event of sudden temperature shocks when charging into a melter, whereas according to DE-A-24 07 780 it is important that the briquettes have a high level of stability, that is to say a high pressure resistance, so that they can be used in the blast furnace.
  • the high vacuum bitumen is heated to 200 ° C. and, after mixing with the fine coal, briquetted at a temperature of approximately 85 ° C. Due to the high proportion of coke formers in the known briquettes, a coke structure is formed, which results in a high level of stability.
  • fine coal and coal dust are separated during and / or after drying from the carbon-containing material used and are further treated in the warm state.
  • lumpy carbon-containing material is used directly in the melter gasifier according to a preferred embodiment of the method according to the invention.
  • Fine coal with a particle size of less than or equal to 8 mm is preferably deposited from the carbon-containing material.
  • EP-B-0 315 825 discloses a process of the type described in the introduction in which fine coal is mixed and granulated after grinding with a binder, such as lime, molasses, pitch or tar, and then introduced into a melter gasifier. According to the invention, however, the briquettes are not granulated but briquetted, the briquettes being more thermomechanically stable than granules.
  • Another disadvantage according to EP-B - 0 315 825 is the high amount of energy required to grind the fine coal. According to the invention, this disadvantage is avoided in that the carbon-containing material used is not ground, but the fine coal and the coal dust are separated off.
  • AT-B - 376 241 a method is known, according to which the solids discharged from a smelting gasifier with the reducing gas and consisting of dusty carbon are separated from the reducing gas and agglomerated and the agglomerates formed, in particular molded coke, are returned to the smelting gasifier.
  • the carbon-containing material used is not agglomerated and fine coal cannot be used to a greater extent.
  • the procedure according to AT-B - 376 241 results Disadvantage in that the agglomeration device is arranged immediately after the hot cyclone for the separation of the dust-like carbon, which requires considerable construction effort 1 .
  • the fine coal separated from the carbon-containing material used or the coal dust is mixed with bitumen and briquetted, with the briquetting following the drying of the carbon-containing material.
  • the heat content of the fine coal and the coal dust after drying is expediently used in the mixing process with bitumen and in briquetting. No additional thermal energy has to be used for briquetting.
  • the fine coal and the coal dust are mixed with the bitumen at a temperature below 100 ° C., preferably at a temperature between 75 and 80 ° C.
  • the carbon-containing material which in and of itself has inadequate thermal stability.
  • the briquettes obtained by means of the procedure according to the invention nevertheless have a sufficiently high thermal stability.
  • the carbon-containing material used is preferably dried to a residual moisture content of less than 5%.
  • briquette fragments are separated from the briquettes formed from the fine coal and the coal dust and recycled into the briquetting process.
  • the briquettes formed from the fine coal and the coal dust are advantageously cooled to a temperature below 30 ° C. during and / or after the briquetting. They have a particularly high temperature stability, in particular due to the shock heating when inserted into the melter.
  • coal with an ash content of 10 to 25% is expediently used.
  • the method according to the invention is characterized by a special high cost-effectiveness, so that the liquid metal, which was melted in the melter from partially or fully reduced metal ores, can be produced inexpensively, because, as described in the introduction, exactly the carbon-containing material is used for the melter, which is used for the production of the b ⁇ ts , which are, as it were, a by-product of the recycling of the fine portion of the carbonaceous material, is used
  • coal with volatile fractions between 18 and 35% is also used. It is therefore not necessary to use high-quality coal
  • the fine coal and the coal dust are preferably mixed with the temperature from the coal drying with bitumen which has approximately the same temperature, the temperature of the material to be mixed expediently being 70 to a maximum of 100 ° C., preferably 75 to 85 ° C., during the mixing This ensures a good binding effect of the bitumen, as well as cost-effective temperature control.
  • the mixed product of carbon, coal dust and bitumen does not have to be cooled, or only cooled, before it is chained
  • bitumen which is customarily used for road construction can be used as bitumen. It is therefore not necessary to make any special demands on the bitumen
  • a system for carrying out the method according to the invention with a melter gasifier, with a feed line for metal supports, in particular for partially reduced or reduced sponge iron, with feed lines for oxygen or em oxygen-containing gas and for carbon-containing material formed at least partially from carbon and coal dust
  • a discharge from the melter gasifier for reducing gas formed in the melter gasifier and a racking for pig iron and slag provided on the melter gasifier is characterized in that a drying device is provided for drying carbon-containing material which is used, which mixer and then a cold chaining process from B ⁇ Fine coal and coal dust are connected downstream, the Kaltb ⁇ kettierein ⁇ chtung is wired connected to the melter gasifier
  • a separating device is provided for separating fine coal and coal dust from the carbon-containing material used.
  • a feed line for inserting lumpy carbon-containing material is provided directly in the melter gasifier.
  • a steam generator is expediently provided for heating the mixer.
  • a device for separating briquette fragments is preferably provided between the cold briquetting device and the melter gasifier.
  • 1 denotes a melter gasifier, into which at least partially reduced sponge iron 3 is introduced via a feed 2, which is melted down in the melter gasifier 1, if necessary after reduction, when it passes through a bed 4 made of carbon-containing material
  • Smelting gasifier 1 is also provided with a supply line 5 for oxygen or an oxygen-containing gas, with supply lines 6a, 6b for carbon-containing material, with a discharge line 7 for reducing gas formed in the melting gasifier 1 and with its own taps 8, 8a for molten pig iron 9 or molten metal Slag 10 equipped.
  • the carbon-containing material 11 used is dried in a first drying device 12.
  • the resulting coal dust 13 is drawn off and further treated in a second drying device 14.
  • the carbon-containing material which is discharged warmly from the first drying device 12 and has a temperature of approximately 60 ° C. is fed to a separating device 15, for example a sieve, fine carbon 16 being separated from lumpy carbon-containing material 17.
  • fine coal 16 with a particle size of less than or equal to 8 mm is deposited.
  • the lumpy carbonaceous material 17 is fed directly to the melter 1 via the feed line 6b.
  • the fine coal 16 on the other hand, reaches a storage container 18 and from there to a mixer 19 in which the fine coal 16 mixes with bitumen 20 which is removed from a bitumen tank 21.
  • the coal dust 13 from the second drying device 14, which is temporarily stored in a coal dust container 22, is also fed to the mixer 19
  • the mixer 19 is heated to approximately 75-80 ° C. by means of steam generated in the steam generator 23. This ensures that the softening point of the bitumen 20 supplied is exceeded. However, it is also possible that the heat content of the carbon 16 is sufficient to achieve the softening of the bitumen 20 necessary heat energy, so that no additional energy in the form of steam has to be used for this
  • bitumen 20 used can be ordinary petroleum bitumen for road construction purposes with a softening point below 75 ° C., which is available worldwide inexpensively, for example bitumen of the type B70 according to ONORM B3610, which has the following specifications
  • Ring and ball softening point (ONORM C 9212) 47 - 54 ° C needle penetration at 25 ° C (ONORM C 9214) 50 - 80 mm x 10 '
  • the mixture of carbon 16, coal dust 13 and bitumen 20 is then cold briquetted by means of a cold chain 24 at a temperature of about 70 to 7 ° C., ie no additional thermal energy is used for chaining.
  • the chains 25 thus produced are finally a device 26 for separating fragments of briquettes that do not have the size required for use in the melter gasifier 1, which device 26 also serves as a cow liner.
  • the briquettes 25 are cooled to a temperature of below 30 ° C.
  • the chain fragments which do not have the size required for use in the melter gasifier 1 are recycled in the chaining process. They first arrive at a collecting container 27 and from there into the storage container 18 for carbon 16
  • the chains 25 are fed via the feed line 6a to the melter gasifier 1, in which they are subjected to shock heating. Surprisingly, it has been shown that the chains 25 have an extremely high thermostability, which is even higher than the thermostability of the stucco carbon-containing material 17.
  • the following example shows South African and Australian hard coal were dried and screened using the process according to the invention, a fraction of lumpy coal and of coal dust and fine coal being obtained.
  • the coal dust and fine coal were briquetted using the briquetting method according to the invention. The thermal stability of the briquettes thus produced was then compared with the thermal stability of the respective lumpy coal.
  • the thermal stability was determined in such a way that a feed fraction with a particle size of 10 to 16 mm was subjected to a thermal treatment and was sieved off after the thermal treatment.
  • the proportion with a particle size above 10 mm or with a particle size below 2 mm was in each case weighed out and stated in percent of the amount used. The results are summarized in Table 1.
  • the procedure according to the invention thus provides briquettes made of fine coal and coal dust, which have an extremely high thermal stability, so that they can be used without further ado in a melter gas, with the briquettes also decaying at the shock-like temperatures of the melter gasifier of approx. 1000 ° C is very low.
  • the use of fine coal and coal dust in a melter gasifier succeeds economically, in such a way that the briquettes produced from the fine coal and coal dust contribute to the formation of a bed formed from carbon carriers in the melter gasifier, which results in considerable costs for the use of lumpy carbonaceous materials Materials can be saved.

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Description

Verfahren zur Verwertung von Feinkohle in einem Einschmelzvergaser
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flussigem Metall, insbesondere von flussigem Roheisen oder flussigen Stahlvorprodukten, aus Metalltragern, insbesondere teilreduziertem oder reduziertem Eisenschwamm, in einem Einschmelzvergaser, in dem unter Zuführung von zumindest teilweise aus Femkohle und Kohlestaub gebildetem kohlenstoffhaltigem Mateπal und Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas in einem aus dem kohlenstoffhaltigen Mateπal gebildeten Bett die Metalltrager bei gleichzeitiger Bildung eines Reduktionsgases eingeschmolzen werden, gegebenenfalls nach vorheπger Fertigreduktion, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens
Ein Problem beim Zuführen feinteilchenfόrmigen kohlenstoffhaltigen Mateπals, wie Femkohle und Kohlestaub, in einen Einschmelzvergaser liegt dann, daß das femteilchenformige kohlenstoffhaltige Mateπal aufgrund der im Einschmelzvergaser vorhandenen Gasgeschwindigkeiten sofort wieder aus diesem ausgetragen wird Dies trifft in gleichem Maß auch für feinteilchenfbrmiges Erz zu Um dies zu verhindern, wurde beispielsweise in der AT-B - 401 777 vorgeschlagen, Kohlenstofftrager gemeinsam mit Feinerz und/oder Erzstaub mittels Staubbrennern in den Einschmelzvergaser einzubπngen, und zwar in den unteren Bereich des Einschmelzvergasers Hierbei kommt es zu einer unterstochiometπschen Verbrennung der eingesetzten Kohlenstofftrager Nachteilig ist hierbei, daß die Kohlenstofftrager keinen Beitrag zum Aufbau eines aus festen Kohlenstofftragern gebildeten Bettes im Einschmelzvergaser leisten können
Es ist intern bekannt, einem Einschmelzvergaser in dessen oberen Bereich femteilchenformige Kohle zuzuführen, wobei die femteilchenformige Kohle zu Koks umgesetzt wird, der Koks mit Reduktionsgas ausgetragen und abgeschieden wird und anschließend gemeinsam mit femteilchenformigem Mateπal dem Einschmelzvergaser über einen Brenner zugeführt wird Hierdurch wird jedoch ebenfalls nichts zum Aufbau eines aus kohlenstoffhaltigem Material gebildeten Bettes beigetragen
Em solches Bett wird üblicherweise aus stuckiger Kohle, die eine hohe Thermostabilitat aufweisen muß, gebildet Auf Grund der Entwicklung des Kohlemarktes, welcher durch die Anforderungen der Kohlekraftwerksbetreiber bestimmt wird, kann es vorkommen, daß bevorzugt Feinkohle für die heute üblichen Kohlenstaubbrenner angeboten wird Die früher üblichen Rostfeuerungen, welche den Einsatz von stuckiger Kohle notwendig machten, spielen am Markt der Kohleverbraucher nur mehr eine untergeordnete Rolle Dies hat zur Folge, daß der Feinanteil der am Markt angebotenen Kohlen einen erheblichen Umfang annehmen kann, welcher sich in der Größenordnung von bis zu 50 bis 70% bewegt.
Beim Einsatz solcher Kohlen in einen Einschmelzvergaser muß üblicherweise zunächst der Feinanteil der Kohle abgesiebt werden, so daß nur der Grobanteil, d.h. die stückige Kohle, für den Einsatz in den Einschmelzvergaser zur Verfügung steht. Der Feinanteil wird einer anderweitigen Verwendung zugeführt.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, den Feinanteil ebenfalls nutzbringend in der Weise zu verwerten, daß er zum Aufbau eines aus kohlenstoffhaltigem Material gebildeten Bettes im Einschmelzvergaser beiträgt, wodurch die Kosten für den Einsatz stückigen kohlenstoffhaltigen Materials gesenkt werden können.
Diese Aufgabe wird er findungs gemäß dadurch gelöst, daß zum Einsatz gelangende Feinkohle und Kohlestaub nach einer Trocknung im warmen Zustand mit Bitumen vermischt und anschließend kalt brikettiert werden und daß die hierbei erzeugten Briketts in den Einschmelzvergaser im kalten Zustand eingesetzt und im Einschmelzvergaser einer Schock- Erhitzung unterworfen werden.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die so erzeugten Briketts eine ausgezeichnete Thermostabilitat aufweisen, welche sogar die Thermostabilitat stückigen kohlenstoffhaltigen Materials übertrifft. Die Briketts zeigen eine geringe Zerfallserscheinung bei den schockartig einwirkenden Temperaturen des Einschmelzvergasers von ca. 1000°C. Dies ist auf die Eigenschaften des als Bindemittel eingesetzten Bitumens zurückzuführen, welches bei der angegebenen hohen Temperatur rasch schmilzt und dadurch zu einer vorteilhaften Brückenbildung zwischen den Kohlepartikeln Anlaß gibt. Wesentlich ist hierbei, daß das Bitumen bei der angegebenen Temperatur nicht ausgast und darüber hinaus seine teigige Konsistenz und Bindefähigkeit behält.
Aus der DE-A - 24 07 780 ist es bekannt, Steinkohlebriketts aus einer Mischung aus aufbereiteter hochwertiger, insbesondere Anthrazit und/oder Magerfein- oder Feinkohle als Einsatzkohle und Hochvakuumbitumen als Bindemittel einzusetzen, wobei die so hergestellten Briketts zur Verfeuerung, z.B. in Hausbrandöfen, dienen oder gegebenenfalls, soferne sie einem thermischen Prozeß unterzogen werden, wie einer Oxidation, Schwelung oder Verkokung, auch in einem Hochofen eingesetzt werden können. Diese Briketts erfüllen jedoch eine andere Anforderung als die erfindungsgemäß hergestellten Briketts, zumal es bei den erfmdungsgemäßen Briketts auf eine Thermostabilitat ankommt, d.h. die Briketts sollen auch bei plötzlichen Temperaturschocks bei einem Chargieren in einen Einschmelzvergaser nicht zerplatzen, wogegen es gemäß der DE-A - 24 07 780 darauf ankommt, daß die Briketts eine hohe Standfestigkeit aufweisen, also eine hohe Druckbeständigkeit, um in den Hochofen eingesetzt werden zu können. Gemäß dem bekannten Verfahren wird das Hochvakuumbitumen auf 200°C erhitzt und nach Mischung mit der Feinkohle bei einer Temperatur von etwa 85°C brikettiert. Durch den hohen Anteil von Koksbildnern in den bekannten Briketts wird ein Koksgerüst gebildet, wodurch sich eine hohe Standfestigkeit ergibt.
Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form werden Feinkohle und Kohlestaub bei und/oder nach einer Trocknung aus dem zum Einsatz gelangenden kohlenstoffhaltigen Material abgeschieden und im warmen Zustand weiterbehandelt.
Beim Abscheiden der Feinkohle und des Kohlestaubes anfallendes stückiges kohlenstoffhaltiges Material wird nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens direkt in den Einschmelzvergaser eingesetzt.
Vorzugsweise wird Feinkohle mit einer Teilchengröße kleiner gleich 8 mm aus dem kohlenstoffhaltigen Material abgeschieden.
Aus der EP-B - 0 315 825 ist ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei dem Feinkohle nach Aufmahlen mit einem Bindemittel, etwa Kalk, Melasse, Pech oder Teer, vermischt und granuliert wird und anschließend in einen Einschmelzvergaser eingeführt wird. Gemäß der Erfindung wird allerdings nicht granuliert, sondern brikettiert, wobei die Briketts gegenüber Granulaten eine höhere thermomechanische Stabilität aufweisen. Nachteilig ist gemäß der EP-B - 0 315 825 weiters der hohe Energieaufwand, der zum Mahlen der Feinkohle erforderlich ist. Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß das zum Einsatz gelangende kohlenstoffhaltige Material nicht aufgemahlen wird, sondern die Feinkohle und der Kohlestaub abgeschieden werden.
Aus der AT-B - 376 241 ist ein Verfahren bekannt, gemäß dem die aus einem Einschmelzvergaser mit dem Reduktionsgas ausgetragenen, aus staubförmigem Kohlenstoff bestehenden Feststoffe aus dem Reduktionsgas abgeschieden und agglomeriert werden und die gebildeten Agglomerate, insbesondere Formkoks, in den Einschmelzvergaser rückgeführt werden. Hierbei wird jedoch nicht, wie erfindungsgemäß, das zum Einsatz gelangende kohlenstoffhaltige Material agglomeriert und es kann keine Feinkohle in größerem Ausmaß zum Einsatz gelangen. Weiters ergibt sich beim Verfahren gemäß der AT-B - 376 241 ein Nachteil darin, daß die Agglomeriereinrichtung unmittelbar nach dem Heißzyklon zur Abscheidung des staubförmigen Kohlenstoffs angeordnet ist, was einen erheblichen konstruktiven Aufwand bedin Όgt1.
Erfindungsgemäß wird die aus dem zum Einsatz gelangenden kohlenstoffhaltigen Material abgeschiedene Feinkohle bzw. der Kohlestaub mit Bitumen vermischt und brikettiert, wobei die Brikettierung der Trocknung des kohlenstoffhaltigen Materials nachgeschaltet ist. Zweckmäßig wird hierbei der Wärmeinhalt der Feinkohle und des Kohlestaubs nach der Trocknung beim Mischvorgang mit Bitumen und beim Brikettieren ausgenutzt. Es muß keine zusätzliche thermische Energie zum Brikettieren aufgewendet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden die Feinkohle und der Kohlestaub mit dem Bitumen bei einer Temperatur unter 100°C, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 75 und 80°C, vermischt. Vorteilhaft wird Bitumen mit einem Erweichungspunkt unter 80°C, vorzugsweise unter 75°C, eingesetzt.
Gegebenenfalls wird beim Mischvorgang zusätzlich Wärme zugeführt, um ein Erweichen des Bitumens sicherzustellen.
Nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als kohlenstoffhaltiges Material bis zu 30% Petrolkoks eingesetzt, der an und für sich eine unzureichende Thermostabilitat aufweist. Die mittels der erfindungsgemäßen Vorgangsweise erhaltenen Briketts weisen dennoch eine ausreichend hohe Thermostabilitat auf.
Vorzugsweise wird das zum Einsatz gelangende kohlenstoffhaltige Material auf einen Restfeuchtigkeitsgehalt unter 5% getrocknet.
Gemäß einer Ausführungsvariante werden Brikettbruchstücke von den aus der Feinkohle und dem Kohlestaub gebildeten Briketts abgeschieden und in den Brikettierungsprozeß rezykliert.
Die aus der Feinkohle und dem Kohlestaub gebildeten Briketts werden vorteilhaft beim und/oder nach dem Brikettieren auf eine Temperatur unter 30°C abgekühlt. Sie weisen eine besonders hohe Temperaturstabilität auf, insbesondere durch die Schock-Erhitzung beim Einsetzen in den Einschmelzvergaser.
Erfindungsgemäß wird zweckmäßig Kohle mit einem Aschegehalt von 10 bis 25 % eingesetzt. Hierdurch zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch eine besonders hohe Wirtschaftlichkeit aus, so daß auch das flussige Metall, das im Einschmelzvergaser aus teil- oder vollreduzierten Metallerzen erschmolzen wurde, preisgünstig hergestellt werden kann, denn für den Einschmelzvergaser wird, wie einleitend beschrieben, genau das kohlenstoffhaltige Mateπal eingesetzt, das für die Herstellung der Bπketts, die ja sozusagen als Nebenprodukt bei der Verwertung des feinteihgen Anteiles des kohlenstoffhaltigen Mateπals anfallen, verwendet wird
Erfindungsgemaß wird weiters Kohle mit fluchtigen Anteilen zwischen 18 und 35 % eingesetzt Es ist also nicht notwendig, hochwertige Kohle zu verwenden
Vorzugsweise wird die Feinkohle und der Kohlenstaub mit der Temperatur aus der Kohletrocknung heraus mit Bitumen, das etwa dieselbe Temperatur aufweist, vermischt, wobei zweckmäßig die Temperatur des zu mischenden Gutes beim Mischen 70 bis maximal 100°C, vorzugsweise 75 bis 85°C, betragt Hierdurch ist eine gute Bindewirkung des Bitumens sichergestellt, ebenso wie eine kostengünstige Temperaturfuhrung Zudem muß das Mischprodukt aus Femkohle, Kohlestaub und Bitumen nicht oder nur geπng abgekühlt werden, bevor es bπkettiert wird
Ein weiterer Vorteil des erfmdungsgemaßen Verfahrens ist dann zu sehen, daß als Bitumen ortsüblich für den Straßenbau zu verwendendes Bitumen eingesetzt werden kann Es ist also nicht notwendig, an das Bitumen besondere Anforderungen zu stellen
Eine Anlage zur Durchführung des erfmdungsgemaßen Verfahrens, mit einem Einschmelzvergaser, mit einer in den Einschmelzvergaser mundenden Zuleitung für Metalltrager, insbesondere für teilreduzierten oder reduzierten Eisenschwamm, mit Zuleitungen für Sauerstoff oder em sauerstoffhaltiges Gas und für zumindest teilweise aus Femkohle und Kohlestaub gebildetes kohlenstoffhaltiges Mateπal, mit einer vom Einschmelzvergaser ausgehenden Ableitung für im Einschmelzvergaser gebildetes Reduktionsgas und einem am Einschmelzvergaser vorgesehenen Abstich für Roheisen und Schlacke, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Trocknungsemπchtung zur Trocknung von zum Einsatz gelangenden kohlenstoffhaltigen Mateπal vorgesehen ist, welcher em Mischer und daran anschließend eine Kaltbπkettieremπchtung zum Bπkettieren von Feinkohle und Kohlestaub nachgeschaltet sind, wobei die Kaltbπkettiereinπchtung leitungsmaßig mit dem Einschmelzvergaser verbunden ist Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Abscheideeinrichtung zum Abscheiden von Feinkohle und Kohlestaub aus dem zum Einsatz gelangenden kohlenstoffhaltigen Material vorgesehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Zuleitung zum Einsetzen von stückigem kohlenstoffhaltigen Material direkt in den Einschmelzvergaser vorgesehen.
Zum Erwärmen des Mischers ist zweckmäßig ein Dampferzeuger vorgesehen.
Vorzugsweise ist zwischen der Kaltbrikettiereinrichtung und dem Einschmelzvergaser eine Einrichtung zum Abscheiden von Brikettbruchstücken vorgesehen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
In der Zeichnung ist mit 1 ein Einschmelzvergaser bezeichnet, in den über eine Zuführung 2 zumindest teilweise reduzierter Eisenschwamm 3 eingebracht wird, der im Einschmelzvergaser 1, gegebenenfalls nach Fertigreduzieren, eingeschmolzen wird, und zwar bei Durchtritt durch ein aus kohlenstoffhaltigem Material gebildetes Bett 4. Der Einschmelzvergaser 1 ist weiters mit einer Zuleitung 5 für Sauerstoff bzw. ein sauerstoffhaltiges Gas, mit Zuleitungen 6a, 6b für kohlenstoffhaltiges Material, mit einer Ableitung 7 für im Einschmelzvergaser 1 gebildetes Reduktionsgas sowie mit jeweils eigenen Abstichen 8, 8a für schmelzflüssiges Roheisen 9 bzw. schmelzflüssige Schlacke 10 ausgestattet.
Das zum Einsatz gelangende kohlenstoffhaltige Material 11 wird in einer ersten Trocknungseinrichtung 12 getrocknet. Der hierbei anfallende Kohlestaub 13 wird abgezogen und in einer zweiten Trocknungseinrichtung 14 weiter behandelt. Das warm aus der ersten Trocknungseinrichtung 12 ausgetragene kohlenstoffhaltige Material, das eine Temperatur von etwa 60°C aufweist, wird einer Abscheideeinrichtung 15, beispielsweise einem Sieb, zugeführt, wobei Feinkohle 16 von stückigem kohlenstoffhaltigem Material 17 abgeschieden wird. Beispielsweise wird Feinkohle 16 mit einer Teilchengröße kleiner gleich 8 mm abgeschieden.
Das stückige kohlenstoffhaltige Material 17 wird über die Zuleitung 6b direkt dem Einschmelzvergaser 1 zugeführt. Die Feinkohle 16 hingegen gelangt in einen Vorratsbehälter 18 und von diesem zu einem Mischer 19, in dem die Feinkohle 16 mit Bitumen 20 vermischt wird, das einem Bitumentank 21 entnommen wird Weiters wird dem Mischer 19 der Kohlestaub 13 aus der zweiten Trocknungseinπchtung 14, der in einem Kohlestaubbehalter 22 zwischengelagert wird, zugeführt
Der Mischer 19 wird mittels im Dampferzeuger 23 erzeugten Dampfes auf ca 75 - 80°C erwärmt Dadurch ist sichergestellt, daß der Erweichungspunkt des zugeführten Bitumens 20 überschritten wird Es ist aber auch möglich, daß der Warmeinhalt der Femkohle 16 ausreicht, um die für die Erweichung des Bitumens 20 notige Wärmeenergie einzubringen, so daß hierfür keine zusätzliche Energie in Form von Dampf aufgewendet werden muß
Das eingesetzte Bitumen 20 kann gewöhnliches Erdolbitumen für Straßenbauzwecke mit einem Erweichungspunkt unter 75°C sein, welches weltweit kostengünstig \ erfügbar ist, beispielsweise Bitumen der Sorte B70 gemäß ONORM B3610, das folgende Spezifikationen aufweist
Erweichungspunkt Ring und Kugel (ONORM C 9212) 47 - 54°C Nadelpenetration bei 25°C (ONORM C 9214) 50 - 80 mm x 10 '
Das Gemisch aus Femkohle 16, Kohlestaub 13 und Bitumen 20 wird anschließend mittels einer Kaltbπkettieremπchtung 24 bei einer Temperatur von etwa 70 bis 7 °C kalt brikettiert, d h für die Bπkettierung wird keine zusätzliche thermische Energie aufgewendet Die so erzeugten Bπketts 25 werden schließlich einer Einrichtung 26 zum Abscheiden von Bπkettbruchstucken, die nicht die für den Einsatz in den Einschmelzvergaser 1 erforderliche Große aufweisen, zugeführt, welche Einrichtung 26 gleichzeitig als Kuhleinnchtung dient Die Briketts 25 werden hierbei auf eine Temperatur von unter 30°C abgekühlt
Die Bπkettbruchstucke, die nicht die für den Einsatz in den Einschmelzvergaser 1 erforderliche Große aufweisen, werden in den Bπkettierungsprozeß rezykhert Sie gelangen zunächst m einen Sammelbehalter 27 und von diesem in den Vorratsbehalter 18 für Femkohle 16
Die Bπketts 25 werden über die Zuleitung 6a dem Einschmelzvergaser 1 zugeführt, in dem sie einer Schock-Erhitzung unterzogen werden Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Bπketts 25 eine äußerst hohe Thermostabilitat aufweisen, die sogar hoher ist als die Thermostabilitat des stuckigen kohlenstoffhaltigen Mateπals 17, wie anhand des nachfolgenden Beispiels verdeutlicht wird Südafrikanische und australische Steinkohle wurden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren getrocknet und abgesiebt, wobei eine Fraktion aus stückiger Kohle und aus Kohlestaub und Feinkohle erhalten wurde. Der Kohlestaub und die Feinkohle wurden unter Anwendung des erfindungsgemäßen Brikettierverfahrens brikettiert. Die Thermostabilitat der so erzeugten Briketts wurde sodann mit der Thermostabilitat der jeweiligen stückigen Kohle verglichen.
Die Ermittlung der Thermostabilitat erfolgte in der Weise, daß eine Einsatzfraktion mit einer Teilchengröße von 10 bis 16 mm einer thermischen Behandlung unterzogen und nach der thermischen Behandlung abgesiebt wurde. Der Anteil mit einer Teilchengröße über 10 mm bzw. mit einer Teilchengröße unter 2 mm wurden jeweils ausgewogen und in Prozenten der Einsatzmenge angegeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Tabelle
Je höher der Anteil mit einer Teilchengröße über 10 mm und je geringer der Anteil mit einer Teilchengröße unter 2 mm war, desto größer war die Thermostabilitat. Wie aus Tabelle 1 deutlich hervorgeht, war die Thermostabilitat der mittels des erfmdungsgemaßen Verfahrens erzeugten Briketts beträchtlich größer als die der jeweiligen stückigen Kohle.
Durch die erfindungsgemäße Vorgangsweise werden somit Briketts aus Feinkohle und Kohlestaub zur Verfügung gestellt, die eine überaus hohe Thermostabilitat aufweisen, so daß sie ohne weiteres in einen Einschmelzgaser eingesetzt werden können, wobei die Zerfallserscheinung der Briketts auch bei den schockartig einwirkenden Temperaturen des Einschmelzvergasers von ca. 1000°C sehr gering ist. Hierdurch gelingt der Einsatz von Feinkohle und Kohlestaub in einen Einschmelzvergaser in ökonomischer Weise, und zwar in der Art, daß die aus der Feinkohle und dem Kohlestaub erzeugten Briketts zum Aufbau eines aus Kohlenstoffträgern gebildeten Betts im Einschmelzvergaser beitragen, wodurch beträchtliche Kosten für den Einsatz stückigen kohlenstoffhaltigen Materials eingespart werden können.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von flüssigem Metall, insbesondere von flüssigem Roheisen (9) oder flüssigen Stahlvorprodukten, aus Metallträgern, insbesondere teilreduziertem oder reduziertem Eisenschwamm (3), in einem Einschmelzvergaser (1), in dem unter Zuführung von zumindest teilweise aus Feinkohle (16) und Kohlestaub (13) gebildetem kohlenstoffhaltigem Material und Sauerstoff oder sauerstoffhältigem Gas in einem aus dem kohlenstoffhaltigen Material gebildeten Bett (4) die Metallträger bei gleichzeitiger Bildung eines Reduktionsgases eingeschmolzen werden, gegebenenfalls nach vorheriger Fertigreduktion, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einsatz gelangende Feinkohle (16) und Kohlestaub (13) nach einer Trocknung im warmen Zustand mit Bitumen (20) vermischt und anschließend kalt brikettiert werden und daß die hierbei erzeugten Briketts (25) in den Einschmelzvergaser (1) im kalten Zustand eingesetzt und im Einschmelzvergaser ( 1 ) einer Schock-Erhitzung unterworfen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Feinkohle (16) und Kohlestaub (13) bei/und oder nach einer Trocknung aus dem zum Einsatz gelangenden kohlenstoffhaltigen Material (11) abgeschieden und im warmen Zustand weiterbehandelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abscheiden der Feinkohle (16) und des Kohlestaubes (13) anfallendes stückiges kohlenstoffhaltiges Material (17) direkt in den Einschmelzvergaser (1) eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Feinkohle (16) mit einer Teilchengröße kleiner gleich 8 mm aus dem kohlenstoffhaltigen Material abgeschieden wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinkohle (16) und der Kohlestaub (13) mit dem Bitumen (20) bei einer Temperatur unter 100°C, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 75 und 80°C, vermischt werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Bitumen (20) mit einem Erweichungspunkt unter 80°C, vorzugsweise unter 75°C, eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Mischvorgang zusätzlich Wärme zugeführt wird
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als kohlenstoffhaltiges Material bis zu 30%o Petrolkoks eingesetzt wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Einsatz gelangende kohlenstoffhaltige Mateπal auf einen Restfeuchtigkeitsgehalt unter 5% getrocknet wird.
10 Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Bπkettbruchstücke von den aus der Femkohle (16) und dem Kohlestaub (13) gebildeten Briketts (25) abgeschieden und in den Bπkettierungsprozeß rezykhert werden
11 Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Femkohle (16) und dem Kohlestaub (13) gebildeten Bπketts (25) beim und/oder nach dem Brikettieren auf eine Temperatur unter 30°C abgekühlt werden
12 Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Kohle (16, 13) mit einem Aschegehalt von 10 bis 25 % eingesetzt wird.
13 Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Kohle (16, 13) mit flüchtigen Anteilen zwischen 18 und 35 % eingesetzt wird
14 Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Femkohle (16) und der Kohlenstaub (13) mit der Temperatur aus der Kohletrocknung heraus mit Bitumen (20), das etwa dieselbe Temperatur aufweist, vermischt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des zu mischenden Gutes (13, 16, 20) beim Mischen 70 bis maximal 100°C, vorzugsweise 75 bis 85°C, beträgt
16 Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Bitumen (20) ortsüblich für den Straßenbau zu verwendendes Bitumen eingesetzt wird.
17. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, mit einem Einschmelzvergaser (1), mit einer in den Einschmelzvergaser ( 1 ) mündenden Zuleitung (2) für Metallträger, insbesondere für teilreduzierten oder reduzierten Eisenschwamm (3), mit Zuleitungen (5, 6a, 6b) für Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas und für zumindest teilweise aus Feinkohle (16) und Kohlestaub (13) gebildetes kohlenstoffhaltiges Material, mit einer vom Einschmelzvergaser (1) ausgehenden Ableitung (7) für im Einschmelzvergaser (1) gebildetes Reduktionsgas und einem am Einschmelzvergaser (1) vorgesehenen Abstich (8, 8a) für Roheisen (9) und Schlacke (10), dadurch gekennzeichnet, daß eine Trocknungseinrichtung (12) zur Trocknung von zum Einsatz gelangenden kohlenstoffhaltigen Material (11) vorgesehen ist, welcher ein Mischer (19) und daran anschließend eine Kaltbrikettiereinrichtung (24) zum Brikettieren von Feinkohle (16) und Kohlestaub (13) nachgeschaltet sind, wobei die Kaltbrikettiereinrichtung (24) leitungsmäßig mit dem Einschmelzvergaser (1) verbunden ist.
18. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abscheideeinrichtung (15) zum Abscheiden von Feinkohle (16) und Kohlestaub (13) aus dem zum Einsatz gelangenden kohlenstoffhaltigen Material (1 1) vorgesehen ist.
19. Anlage nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuleitung (6b) zum Einsetzen von stückigem kohlenstoffhaltigen Material (17) direkt in den Einschmelzvergaser (1) vorgesehen ist.
20. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erwärmen des Mischers (19) ein Dampferzeuger (23) vorgesehen ist.
21. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kaltbrikettiereinrichtung (24) und dem Einschmelzvergaser (1) eine Einrichtung (26) zum Abscheiden von Brikettbruchstücken vorgesehen ist.
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