EP1619234A1 - Synthetischer Koks - Google Patents

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EP1619234A1
EP1619234A1 EP04017299A EP04017299A EP1619234A1 EP 1619234 A1 EP1619234 A1 EP 1619234A1 EP 04017299 A EP04017299 A EP 04017299A EP 04017299 A EP04017299 A EP 04017299A EP 1619234 A1 EP1619234 A1 EP 1619234A1
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EP
European Patent Office
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coke
synthetic
pieces
coke according
synthetic coke
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Withdrawn
Application number
EP04017299A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten Kutsch
Rolf Rietzscher
Andreas Hecker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Georg Fischer GmbH
Original Assignee
Georg Fischer GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Georg Fischer GmbH filed Critical Georg Fischer GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/007Conditions of the cokes or characterised by the cokes used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/02Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/34Other details of the shaped fuels, e.g. briquettes
    • C10L5/36Shape

Definitions

  • the invention relates to a synthetic coke of hard coal, anthracite, graphite, lignite, petroleum coke, pitch coke, coal coke, lignite coal coke and / or charcoal.
  • scrap and cycle are melted with the addition of alloying elements and slag formers to form molten iron.
  • High-quality foundry coke is used, for example, in shaft furnaces, in particular cupola furnaces, as the energy carrier.
  • the combustion air can be enriched with oxygen.
  • the molten cast iron flows continuously into the inductively heated forehearth, where the iron can be kept at the respective temperature or further heated.
  • the liquid iron is tapped into a transport pan and brought to the automatic molding and casting plant.
  • Japanese Patent Publication JP2001152215A2 discloses such a method in which substitutes for coal, coke, heavy oil, natural gas, etc., such as petrochemical materials, plastic packaging, waste plastics, etc., are poured into the furnace and carbonized.
  • US Pat. No. 4,822,388 describes a process for melting glass wool in a cupola furnace. As a substitute, the waste of the carbon electrodes is used in the aluminum production.
  • the object of the present invention is, in particular, to minimize these disadvantages.
  • the invention is achieved in particular by the fact that synthetic coke is produced in volume, shape-defined and with a suitable analytical composition in pieces, depending on the application.
  • the shaft furnace can be equipped with a specific grade (size and shape) in order to achieve an optimal result. Furthermore, the shaft furnace can be optimally adjusted to the application via a suitable analytical composition.
  • the coke pieces can be used advantageously in all conceivable shapes and reasonable sizes, such.
  • the deliberate use of a mixture of three to five different well-defined pieces of coke are also conceivable.
  • pitch coke, petroleum coke and / or pure coke and coke may advantageously serve as the starting material for the carbon electrodes used in aluminum production and / or for the electrode waste produced there.
  • the drum shape, the abrasion, the CRI and / or CSR value can be adjusted via the special shape, size and analytical composition of the cokes.
  • the coke pieces according to the invention are produced by the per se known method of producing carbon electrodes in the aluminum industry.
  • the coke pieces according to the invention are advantageously used in the methods for melting metal in a shaft furnace, in particular a cupola furnace.
  • This synthetic coke according to the invention is applicable in all conceivable application areas in which coke with special properties are required, such as, for example, furnaces in industrial, heating or power plant boilers, shaft and cupola furnaces, brick and coarse ceramic furnaces, lime shaft furnaces, cement, dolomite and magnesite stoves, etc.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen synthetischer Koks aus Steinkohle, Anthrazit, Graphit, Braunkohle, Petrolkoks, Pechkoks, Steinkohlenkoks, Braunkohlenkoks und/oder Holzkohle, wobei der synthetische Koks spezifisch je nach Anwendung volumen-, formdefiniert und mit anwendungsbezogener analytischen Zusammensetzung in Stücken hergestellt wird. Der synthetische Koks wird insbesondere im Schmelzprozess in Schachtöfen verwendet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen synthetischer Koks aus Steinkohle, Anthrazit, Graphit, Braunkohle, Petrolkoks, Pechkoks, Steinkohlenkoks, Braunkohlenkoks und/oder Holzkohle.
  • Im Kupolofen wird beispielsweise Schrott und Kreislauf unter Zusatz von Legierungselementen und Schlackenbildnern zu Flüssigeisen erschmolzen.
  • Als Energieträger wird hochwertiger Giessereikoks beispielsweise in Schachtöfen, insbesondere Kupolöfen verwendet, zur Verbesserung des Verbrennungsvorganges kann die Verbrennungsluft mit Sauerstoff angereichert werden.
  • Das erschmolzene Gusseisen rinnt kontinuierlich in den induktiv beheizten Vorherd, wo das Eisen auf der jeweiligen Temperatur gehalten oder weiter aufgeheizt werden kann.
  • Aus dem Vorherd wird das flüssige Eisen in eine Transportpfanne abgestochen und zur automatischen Form- und Giessanlage gebracht.
  • Bekanntlich wird der übliche Giessereikoks mit verschiedenen statistisch verteilten Körnungen mit unterschiedlichen zufälligen Oberflächen in den Schachtöfen verwendet. Eine genau definierte Grösse, Form und analytische Zusammensetzung der Koksstücke wird derzeit nicht verwendet.
  • Um den Vorgang möglichst einerseits wirtschaftlich und andererseits vorteilhafter zu gestalten, sind einige alternative Koksanwendungen bekannt geworden, die den bisher verwendeten Koks im Schachtofen ersetzen sollen.
  • In der japanischen Veröffentlichung JP 2001152215A2 ist ein solches Verfahren offenbart, in dem Ersatzstoffe für Kohle, Koks, Schweröl, Erdgas usw. wie petrochemische Materialien, Kunststoffverpackungen, Kunststoffabfälle usw. in den Ofen geschüttet und karbonisiert werden.
  • Weiterhin ist aus der US 4,822,388 ein Verfahren zum Schmelzen von Glaswolle in einem Kupolofen beschrieben. Als Ersatzstoff wird der Abfall der Kohlenstoffelektroden in der Aluminiumherstellung verwendet.
  • Bei dem Schmelzvorgang im Schachtofen wird insbesondere Koks mit wenig flüchtigen Stoffen benötigt. Weiterhin soll neben der Erhöhung der Kapazität der Schmelzöfen der Koks- oder Brenngasverbrauch und das Abgasvolumen, um die Emissionen zu verringern, reduziert werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere darin, diese Nachteile zu minimieren.
  • Die Erfindung wird insbesondere dadurch gelöst, der synthetische Koks spezifisch je nach Anwendung volumen-, formdefiniert und mit einer geeigneten analytischen Zusammensetzung in Stücken hergestellt wird.
  • Um den Schmelzprozess zu optimieren, werden erfindungsgemäss definierte Koksstücke genau nach Form und Grösse hergestellt. Je nach Anwendungsgebiet kann der Schachtofen mit einer bestimmten Sorte (nach Grösse und Form) bestückt werden, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Weiterhin kann der Schachtofen über eine geeignete analytische Zusammensetzung optimal anwendungsbezogen eingestellt werden.
  • Die Koksstücke können in vorteilhafter Weise in allen denkbaren Formen und vernünftigen Grössen eingesetzt werden, wie z. B. Grössen von einem Volumen von 0,001 dm3 bis 125 dm3, vorzugsweise von 0,2 dm3 bis 10 dm3 und Formen wie kugel-, säulen-, eier-, würfel-, quader-, waben-, pyramiden- und/oder kegelförmig, wobei die geometrischen Dimensionen genau vorgegeben werden und nicht statistisch verteilt sind, wie beim herkömmlichen Koks. Ebenso denkbar ist der bewusste Einsatz von einem Gemisch von drei bis fünf verschiedenen wohldefinierten Stückgrössen des Kokses.
  • Als Ausgangsstoff kann vorteilhaft insbesondere Pechkoks, Petrolkoks und/oder Reinstkoks sowie Koks die in der Aluminiumherstellung verwendeten Kohlenstoffelektroden und/oder den dort anfallenden Elektrodenabfällen dienen.
  • Weitere Materialeigenschaften ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie den unten aufgeführten Beispielen.
  • Insbesondere kann erfindungsgemäss über die spezielle Form, Grösse und die analytische Zusammensetzung der Koksstücke die Trommelfestigkeit, der Abrieb, der CRI- und/oder CSR-Wert eingestellt werden.
  • Üblicherweise werden die erfindungsgemässen Koksstücke nach dem an sich bekannten Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffelektroden in der Aluminiumindustrie hergestellt.
  • In vorteilhafter Weise werden die erfindungsgemässen Koksstücke in den Verfahren zum Schmelzen von Metall in einem Schachtofen, insbesondere Kupolofen, eingesetzt.
  • Dieser erfindungsgemässe synthetische Koks ist in allen denkbaren Anwendungsgebieten, in denen Koks mit speziellen Eigenschaften benötigt werden, anwendbar, wie zum Beispiel Feuerungen in Industrie-, Heiz- oder Kraftwerkskesseln, Schacht- und Kupolöfen, Ziegel- und Grobkeramiköfen, Kalkschachtöfen, Zement-, Dolomit- und Magnesitöfen usw.
  • Die mit der Erfindung, d.h. der gezielte Einsatz von Koks mit Koksstücken definierter Grösse, Form und analytischer Zusammensetzung, verbundenen Vorteile liegen insbesondere in folgenden Punkten:
    • das Verbrennungsverhalten (z.B. Abrennweg, Temperatur) kann in optimaler Weise gesteuert werden,
    • das Abbrandverhalten der Legierungselemente ist einstellbar,
    • die Bildung von CO und CO2 und der Verbrauch des Kokses ist beeinflussbar,
    • die Aufkohlung, der Schlackenfluss, sowie die Schlackenzusammensetzung ist steuerbar,
    • die analytische Zusammensetzung des Eisens in Bezug auf Schwefel- und Kohlenstoffgehalt ist bestimmbar.
  • Im folgenden werden einige Beispiele des erfindungsgemässen synthetischen Kokses beschrieben:
    1. Anwendungsgebiet: Eisenguss im Kupolofen
    Form: Kugel
    Grösse: Durchmesser 150 mm
    Zusammensetzung: 90 % C, 0,7 % S, 0,5 % flüchtige Stoffe, Rest Asche
    Trommelfestigkeit 51717 M80: 70%
    CRI-Wert: 27 %
    CSR-Wert: 58 %
    2. Anwendungsgebiet: Roheisen im Schachtofen
    Form: Hexagonale Säule
    Grösse: Höhe 60 mm, Schlüsselweite 60 mm
    Zusammensetzung: 94 % C, 1,3 % S, 0,5 % flüchtige Stoffe, Rest Asche
    Trommelfestigkeit 51717 M80: 65%
    CRI-Wert: 29 %
    CSR-Wert: 30 %
    3. Anwendungsgebiet: Schachtofen mit Glaswolle
    Form: Würfel
    Grösse: Kantenlänge 100 mm
    Zusammensetzung: 88 % C, 1,5 % S, 1 % flüchtige Stoffe, Rest Asche
    Trommelfestigkeit 51717 M80: 65 %
    CRI-Wert: 25 %
    CSR-Wert: 55 %
    4. Anwendungsgebiet: Eisenguss im Kupolofen
    Form: Hexagonale Säule
    Grösse: Höhe 90 mm, Schlüsselweite 90 mm
    Zusammensetzung: 70 % C, 1 % S, 15 % Zement (CaO)
    1 % flüchtige Stoffe, Rest Asche
    Trommelfestigkeit 51717 M80: 70 %
    CRI-Wert: 28 %
    CSR-Wert: 57 %

Claims (16)

  1. Synthetischer Koks aus Steinkohle, Anthrazit, Graphit, Braunkohle, Petrolkoks, Pechkoks, Steinkohlenkoks, Braunkohlenkoks und/oder Holzkohle, dadurch gekennzeichnet, dass der synthetische Koks spezifisch je nach Anwendung volumen-, formdefiniert und mit einer geeigneten analytischen Zusammensetzung in Stücken hergestellt wird.
  2. Synthetischer Koks nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stücke ein Volumen von 0,001 dm3 bis 125 dm3, vorzugsweise von 0,2 dm3 bis 10 dm3 aufweisen.
  3. Synthetischer Koks nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stücke kugel-, säulen-, eier-, würfel-, quader-, waben-, pyramiden- und/oder kegelförmig mit genau definierten geometrischen Abmassen geformt sind.
  4. Synthetischer Koks nach Anspruch 1, 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stücke Koks aus Pechkoks, Petrolkoks und/oder Reinstkoks aufgebaut sind.
  5. Synthetischer Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Grundstoffen der in der Aluminiumherstellung verwendeten Kohlenstoffelektroden und/oder den dort anfallenden Elektrodenabfällen hergestellt wird.
  6. Synthetischer Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der synthetische Koks als Schüttung in den in der Giessereiindustrie eingesetzten Öfen, insbesondere Schachtöfen und/oder Kupolöfen zur optimalen Einstellung des Schmelzprozesses im Ofen eingesetzt wird.
  7. Synthetischer Koks nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttung aus einheitlichen Stücken nach Volumen und/oder Form eingesetzt wird.
  8. Synthetischer Koks nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttung aus einem Gemisch von Stücken unterschiedlich nach Volumen und/oder Form eingesetzt wird, wobei die einzelnen Stückgrössen nach Form und /oder Volumen wohl definiert hergestellt sind.
  9. Synthetischer Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommelfestigkeit, der Abrieb, der CRI-Wert und/oder CSR-Wert einstellbar sind.
  10. Synthetischer Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Trommelfestigkeit 51717 für M80 60 % bis 80 %, vorzugsweise > 70 % beträgt.
  11. Synthetischer Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Trommelfestigkeit 51717 für M40 50 % bis 90 %, vorzugsweise > 80 % beträgt.
  12. Synthetischer Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrieb für M10 4 % bis 15 %, vorzugsweise < 7 % beträgt.
  13. Synthetischer Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der CRI-Wert 29 % bis 35 %, vorzugsweise 25 % bis 30 % beträgt.
  14. Synthetischer Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der CSR-Wert 50 % bis 70 %, vorzugsweise 55 % bis 60 % beträgt.
  15. Verfahren zur Herstellung von synthetischem Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koksstücke nach dem Verfahren zur Herstellung von Elektroden zur Aluminiumherstellung hergestellt wird.
  16. Verfahren zum Schmelzen von Metall in einem Schachtofen, insbesondere Kupolofen, dadurch gekennzeichnet, dass im Schmelzprozess synthetischer Koks gemäss den vorherigen Ansprüchen verwendet wird.
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