EP2836613A1 - Verfahren und vorrichtung zur brikettherstellung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur brikettherstellung

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EP2836613A1
EP2836613A1 EP13713847.5A EP13713847A EP2836613A1 EP 2836613 A1 EP2836613 A1 EP 2836613A1 EP 13713847 A EP13713847 A EP 13713847A EP 2836613 A1 EP2836613 A1 EP 2836613A1
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EP
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mixing
carbon
temperature
water vapor
briquettes
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Hado Heckmann
Robert Millner
Johann Wurm
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
SIEMENS VAI METALS TECHNOLOGIES GmbH
Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria
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    • C22B1/245—Binding; Briquetting ; Granulating with binders organic with carbonaceous material for the production of coked agglomerates

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of a carbon carrier-containing briquette, wherein the carbon carriers are subjected to mixing with a binder system with the addition of water vapor and the resulting mixture is subjected to pressing into briquettes.
  • hard coal briquetting was mainly used to produce particulate carbon carriers made of fine coal for use as a domestic fire or in industrial grate firing. There are therefore numerous methods of hard coal briquetting known. Hard coal briquetting is very important for the COREX® / FINEX® process for the production of molten pig iron, since this process is based on a fixed bed process in which the fixed bed is produced by lumped carbon carriers.
  • lumped carbon carriers are combined with pre-reduced iron carriers and additives on the fixed bed surface
  • a sufficient permeability of the fixed bed is required, which depends on the granularity of the lumpy carbon support in charging to the fixed bed surface and the grain stability of the lumpy carbon support under the conditions on the fixed bed or in a fixed bed conditions.
  • the grain size of the lumped carbon carriers should therefore have a sufficiently large coarse grain fraction and a limited undersize fraction when charged onto the fixed bed surface.
  • a suitable grain size for the charged lumped carbon carriers set by screening from the starting material of the carbon carriers must not be substantially destroyed during handling until charging to the packed bed surface due to mechanical stresses.
  • the granularity of the lumpy carbon carriers should keep sufficiently large coarse grain fraction and a limited lower grain fraction under the conditions prevailing on the fixed bed surface or in the fixed bed.
  • the resistance of a particulate carbon support against the destruction of its grain when handled to charging on the packed bed surface is referred to as cold strength
  • the resistance of a particulate carbon support to destruction of its grain under conditions on or in a fixed bed is called hot strength.
  • coal is usually used as a carbonaceous material.
  • Commercial hard coal usually have only a proportion of 30-70% coarse grain, which can be charged directly as lumpy carbon carrier.
  • its briquetting is also suitable.
  • briquetting may favorably influence the cold and hot strength of the lumped carbon carriers produced by the nature of the process used and the characteristics of its performance.
  • WO2010081620 describes hard coal briquetting processes in conjunction with COREXO / FINEX®. It mentions a variety of possible binder systems for this purpose, including starch and polymers.
  • binder in liquid form is mixed with the coal to be briquetted.
  • starch and polymers, especially PVA which are in solid granular to powdery consistency must be blended with high levels of water - 1 part dry binder with at least 10 parts water or more - to give a handleable liquid binder. Too little addition of water makes uniform distribution of the binder in the coal difficult.
  • COREXOIFINEX®- for the production of molten pig iron, it is necessary to control a briquetting process not only to optimize the strength of the briquettes, but also to limit the moisture content of the briquettes prior to use in the production of molten pig iron.
  • a method of producing a carbon carrier-containing briquette wherein the carbon carriers are subjected to a mixing with the addition of water vapor with a binder system and the resulting mixture is pressed into briquettes.
  • Binder system to be mixed carbon carrier before mixing in a predefined temperature range
  • the carbon carriers are preferably carbon carriers with a particle size of less than 4 mm, determined by sieve analysis. Such carbon carriers are also referred to as fine coal in this application.
  • the carbon carriers comprise coal, more preferably hard coal, most preferably the carbon carriers are hard coal.
  • the carbon carriers may also include or consist of coke, petroleum coke, carbonaceous dusts, carbonaceous muds.
  • a single type of carbon carrier for example a single type of coal, may be used, or mixtures of different types of carbon carriers, for example, different types of coal or coal.
  • one type of carbon carrier is meant, for example, carbon carriers of a source of origin, or carbon carriers of a degree of coalification, or for example only metallurgical coals or only thermal coals.
  • various types of carbon carriers is meant, for example, carbon carriers of different sources of origin, or carbon carriers with different levels of carbonization, or, for example, metallurgical carbon and thermal carbon.
  • carbon carriers are processed into briquettes by the carbon carriers are mixed with a binder system with the addition of steam and the resulting mixture is pressed into briquettes.
  • the water vapor - or its properties influences the properties of the briquettes obtained - for example via the amount of water introduced into the mixture or via the amount of energy introduced.
  • the quality of water vapor in terms of energy content and
  • Water content per unit of mass Steam can be adjusted, for example, by the extent of overheating in superheated steam or by the extent of condensation in wet steam.
  • water vapors of different quality can be mixed. Also via the added amount of water vapor and / or over the duration of the addition, the mixing with regard to an optimization of the briquette quality is adjustable.
  • the binder system comprises at least one binder and, if appropriate, further substances, for example solvents for the binder.
  • a binder in this context is a substance by which solids with a fine degree of dispersion, for example powder, are glued together.
  • the binders are poorly water-soluble substances; Hardly water-soluble is to be understood as meaning a substance which, for complete dissolution at 20 ° C., requires a ratio of the proportions by weight of water to binder of equal to or greater than 5: 1.
  • Binders are for example starch or polyvinyl acetate PVA.
  • As the binder system for example, starch dissolved in water can be used.
  • at least one of the steps is selected from the group of steps
  • the carbon carriers have too high a moisture content for the production of briquettes having an acceptable moisture content, they are dried according to the invention before they are mixed with the binder system. Preference is given to a moisture having a water content of less than or equal to 7% by mass, more preferably a moisture having a water content of less than or equal to 5% by mass.
  • the strength properties of the briquettes can be influenced. Therefore, according to the invention, if appropriate, before mixing, the temperature of the carbon support to be mixed with the binder system is adjusted to a predefined temperature range selected with regard to the desired strength properties.
  • the temperature of the carbon supports first determines the amount of heat that must be supplied with the water vapor to adjust to the desired temperature for mixing the binder system with the carbon carriers. Depending on- How much energy is removed from the steam by heating up the carbon carriers is condensed to varying extents. If the moisture of the mixture, which is altered, for example, by this condensation, is in an adequate ratio to the amount of binder system used, the strength of the briquettes is favorably influenced.
  • a heat treatment for example, a heating -, which may be one or more stages, the briquettes after pressing.
  • the strength properties of the briquettes can be influenced in terms of curing.
  • at least one of the method steps takes place
  • the mixing can be carried out under batchwise addition of material or with continuous addition of material.
  • exhaust steam produced during the direct or indirect interaction is used at least as a partial amount of the water vapor added during the mixing. It can be used in such a way the entire exhaust steam or part of the resulting exhaust steam. As a result, the efficiency of the method is increased because the exhaust steam is energetically and materially used for heating and as a solvent for the binder system in the mixing.
  • the binder system in the solid state preferably dry, is mixed with the carbon carriers. In this way, the binder system can be better mixed with the carbon carriers than if, for example, a viscous binder system were used.
  • the binder system in the liquid state is mixed with the carbon carriers. mixed; This is especially used for liquid binder systems.
  • the binder system is mixed with the carbon carriers in a first mixing step to form a premix
  • the entry temperature of the premix is set to a predefined temperature range on entry into the second mixing step. This, too, can influence the properties of the briquettes obtained, as already discussed above.
  • the inlet temperature of the premix is adjusted by adjusting the temperature of the carbon carrier supplied to the first mixing step to a predefined temperature interval. Then, the premix does not need to be extra heated in the mixing device in which it is produced, which means less equipment.
  • a regulation and / or control of the second mixing step takes place by changing at least one of the parameters from the group consisting of the members
  • Amount - in batchwise operation - for example in kg, or mass flow - in continuous operation -, for example in kg / time unit, the carbon carrier, Inlet temperature of the carbon carriers from the first mixing step or inlet temperature of the premix into the second mixing step,
  • Duration of the addition of the steam preferably a duration of 0.5 to 30 minutes, more preferably from 2 to 7 minutes.
  • the amount of added water vapor relative to the amount of carbon carriers in the second mixing step is preferably controlled by one of the following parameters:
  • Duration of the addition of the steam - in the case of batchwise operation - preferably a duration of 0.5 to 30 minutes, more preferably of 2 to 7 minutes,
  • exhaust steam occurring in this interaction is used at least as a partial amount of the water vapor added during the mixing. This has the advantage that it is introduced materially and energetically back into the process.
  • the binder system contains starch.
  • Starch is cheap and readily available and not harmful to the environment.
  • the binder system contains at least one member selected from the group consisting of members
  • synthetic polymers are meant for example:
  • the binder system contains
  • Polyvinyl acetate is readily available in large quantities and can be prepared, for example, according to claim 12 in the course of a process for producing pig iron.
  • the carbon carriers are added to the hot strength of briquette increasing components in an amount of 1 to 10 mass%, based on the mass of the carbon carriers supplied to the mixing.
  • These may be, for example, bitumens in granular
  • the mixture is subjected to a pre-agglomeration before it is subjected to compression to briquettes.
  • the pressing of pre-agglomerated mixture brings advantages in terms of the properties of the briquettes, especially a higher density, which leads to firmer briquettes.
  • Another object of the present application is the use of briquettes produced by the process according to the invention in a process for the production of pig iron with gasification of the carbon carriers.
  • Another object of the present application is a method in which the binder system holds polyvinyl acetate ent, wherein the polyvinyl acetate is at least partially generated from monomers by means of a synthesis gas, which in in the inventive method for producing pig iron with gasification of the carbon carrier resulting export gas are obtained, with conversion of CO of the synthesis gas via acetic acid in vinyl acetate.
  • a further subject of the present application is a device
  • Steam feed line for the addition of water vapor comprises, characterized
  • the heat treatment device for heat treatment of the briquettes a device for direct or indirect interaction with water vapor, in which a water vapor feed line for feeding water vapor opens, and from which an exhaust steam line, and wherein the exhaust steam line in the Wasserdampfzugabetechnisch and / or in the Mixturing device opens.
  • pressure equalizing locks are installed before and after the respective unit for the materials in the respective units - for example carbon carrier, mixture, briquettes.
  • pressure balancing locks for the briquettes are installed when the pressure in the heat treatment apparatus for heat treating the briquettes from the environment is increased.
  • the mixing device can be operated batchwise or continuously.
  • the device for changing the temperature of the carbon carriers prior to entry into the mixing device can be designed, for example, as a heatable chamber.
  • the dryer is the device for changing the temperature of the carbon carriers before entering the mixing device. This reduces the expenditure on equipment, maintenance, and investment and operating costs.
  • the heat treatment device for heat treatment of the briquettes may be formed, for example, as a heatable chamber.
  • the carbon carrier storage is provided with a device for changing the temperature of carbon carriers located in the carbon carrier storage. This allows no extra aggregate to be needed to change the temperature of the carbon carriers.
  • the mixing device comprises
  • the premixer comprises means for changing the temperature of premixing in the premixer; for example, by a heat transfer medium such as steam or thermal oil flowed through or electrical heating elements.
  • a heat transfer medium such as steam or thermal oil flowed through or electrical heating elements.
  • the efficiency of the method according to the invention can be increased by optimally adjusting the treatment conditions to the mixture to be briquetted.
  • at least one member of the group is composed of the members
  • a device for changing the temperature of carbon carriers located in the carrier carbon a device for direct or indirect interaction with water vapor, in which a water vapor feed line for feeding water vapor opens. In this way, the changes in temperature can be made with the help of water vapor.
  • the exhaust steam line opens into the Wasserdampfzugabetechnisch and / or in the mixing device.
  • the Abdampfleitun opens into the final mixer.
  • premixers and final mixers are combined in an apparatus unit in the mixing device. This reduces the expenditure on equipment, maintenance, and investment and operating costs.
  • the erfindungsge Permitted device also comprises a device for pre-agglomeration of the mixture prepared in the mixing device. This is then connected via a mixture supply line with the mixing device, and with a
  • Voragglomeratab Being connected to the pressing device for pressing briquettes.
  • the mixture prepared in the mixing device is introduced into an optional pre-agglomeration device prior to introduction into the device. Kneaded kneading hand kneading. As a result, the consistency of the mixture for the briquetting process is improved compared to the state after the mixing device.
  • steam always means steam.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device according to the invention.
  • FIG. 2 schematically shows the use of briquettes produced according to the invention in a process for the production of pig iron with gasification of the carbon carriers and the use of accumulating export gas for the production of pig iron
  • FIG. 1 shows a device according to the invention with a mixing device 1 for mixing carbon carriers 2 with a binder system 3.
  • the device also has a pressing device 4 for pressing briquettes on the basis of a mixture obtained from the mixing device 1.
  • the dryer 6 is a device for indirect interaction with water vapor
  • the heat treatment device 7 for heat treatment of the briquettes is a device for direct interaction with water vapor; in both opens That is, a water vapor feed line 8a, 8b for feeding in steam, and from both, a vapor line 9a, 9b respectively exits, the vapor line 9a discharging into the water vapor feed line 5 and the exhaust line 9b discharging into the mixing device 1.
  • the carbon carriers 2, in this case a mixture of fine carbons of different origin and different grain size, are subjected to mixing with the addition of steam in the mixing device 1 with a binder system 3, in this case starch powder.
  • the resulting mixture is then subjected to pressing in the pressing device 4 into briquettes. Drying in the drier 6 takes place up to a water content of less than or equal to 7% by mass.
  • the drying of the carbon carriers prior to mixing and the heat treatment of the briquettes after the pressing takes place by means of superheated steam supplied via the steam feed lines 8a, 8b.
  • the resulting exhaust steam is introduced via the exhaust steam line 9a in the water vapor feed line 5 and the exhaust steam line 9b in the mixing device 1, where it is a subset of the added during mixing water vapor.
  • Mixing device 1 comprises a premixer 10 for performing a first mixing step, and an end mixer 11 for performing a second mixing step. In the mixing device 1 premixer 10 and end mixer 11 are combined in one unit.
  • a binder feed line 12 for adding the binder system 3 into the premixer 10 opens into the premixer 10.
  • a carbon feed addition line 13 for adding carbon carriers 3 from the drier 6 into the premixer 10 also flows into the premixer 10.
  • the water vapor feed line 5 opens in a first mixing step
  • the binder system 3 in the pre-mixer 10 is mixed with the carbon carriers 2 to form a premix, and the premix is subjected to a second mixing step in the final mixer 11 with the addition of water vapor via the steam feed line 5.
  • a device 14 for controlling and / or controlling the amount of steam that can be introduced into the final mixer per unit of time and / or per unit of quantity of material to be briquetted is present in the water vapor feed line 5. This can be a regulation and / or control of the second mixing step by changing at least one of the parameters from the group consisting of the members
  • Amount - in batchwise operation - for example in kg, or mass flow - in continuous operation -, for example in kg / time unit, the carbon carrier,
  • Duration of the addition of the water vapor preferably a duration of 0.5 to 30 minutes, more preferably from 2 to 7 minutes, take place.
  • the dryer 6 is at the same time a device for changing the temperature of the carbon carriers prior to entry into the mixing device. With this dryer 6, the inlet temperature of the premix can be adjusted to a predefined temperature range on entering the second mixing step by setting the temperature of the carbon carrier 3 supplied to the first mixing step to a predefined temperature interval.
  • a pre-mix inlet temperature setting (entering the second mixing step into a predefined temperature range may be accomplished by means of a pre-mix temperature changing device 15 of the pre-mixer.)
  • These pre-mix inlet temperature settings on entry Indirect interaction with water vapor takes place in the second mixing step, and exhaust steam produced in such an interaction can be used as a constituent of the water vapor which is fed to the final mixer 11, which, however, for the sake of clarity, just like a
  • the carbon carriers 2 are fed from a carbon carrier storage 16, in which they are stored before being supplied to the mixer 6, via a carbon carrier discharge line 17 into the dryer.
  • the carbon carrier storage 16 is provided with a device 18 for changing the temperature of carbon carriers 2 located in the carbon carrier storage. This device 18 is a device for indirect interaction with
  • a pre-agglomeration may take place by means of a device 28 for pre-agglomeration of the mixture produced in the mixing device 1.
  • the mixture produced in the mixing device 1 is kneaded before introduction into the device 28 for pre-agglomeration in an optionally present kneader 29.
  • the briquettes produced according to the invention are used in a process for the production of pig iron with gasification of
  • FIG. 2 shows this schematically for a COREX® process.
  • Briquettes taken from the heat treatment device 7, in which briquettes are hardened, are fed to a coal bunker 19, into which bitcoil 20 is also filled. From the coal bunker 19, this material is fed to a melter gasifier 21.
  • the carbon carrier is recovered liquid pig iron.
  • heat exchanger 22 heat for the purpose of producing at least a partial amount of the steam used in the process according to the invention can be withdrawn from the so-called generator gas withdrawn from the melter gasifier 21.
  • the generator gas is used as reducing gas in the reduction unit 23, in which the iron carriers intended for input into the melter gasifier are generated.
  • top gas 24 is withdrawn from the reduction unit 23.
  • Heat can also be extracted therefrom, for example by means of heat exchanger 25, in order to produce at least a subset of the water vapor used in the process according to the invention.
  • FIG. 2 shows how, after passing through the heat exchanger 25, the cooled top gas is removed, optionally after further, not shown.
  • presented treatment steps - is used as export gas 26 in a binder factory 27 for the production of binder for a binder system used according to the invention.
  • a carbon monoxide-rich synthesis gas is produced from the export gas and polyvinyl acetate is produced by its conversion via acetic acid and vinyl acetate.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoffträger (2) enthaltenden Briketts, wobei die Kohlenstoffträger (2) mit einem Bindemittelsystem (3) einer Vermischung unter Zugabe von Wasserdampf unterzogen werden und das dabei erhaltene Gemisch einer Pressung zu Briketts unterzogen wird. Dabei wird zumindest einer der Schritte - Trocknung der Kohlenstoffträger (2) vor der Vermischung, - Einstellung der Temperatur der mit dem Bindemittelsystem zu vermischenden Kohlenstoffträger (2) vor der Vermischung in einen vordefinierten Temperaturbereich, - Wärmebehandlung der Briketts nach der Pressung, mittels direkter oder indirekter Wechselwirkung mit einem überhitzten Wasserdampf durchgeführt. Dabei anfallender Abdampf wird zumindest als Teilmenge des bei der Vermischung zugegebenen Wasserdampfes genutzt. Eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens weist eine Vorrichtung zur direkten oder indirekten Wechselwirkung mit Wasserdampf auf, von der eine Abdampfleitung ausgeht, die direkt oder indirekt in die Vermischungseinrichtung mündet.

Description

Titel
Verfahren und Vorrichtung zur Brikettherstellung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoffträger enthaltenden Briketts, wobei die Kohlenstoffträger mit einem Bindemittelsystem einer Vermi- schung unter Zugabe von Wasserdampf unterzogen werden und das dabei erhaltene Gemisch einer Pressung zu Briketts unterzogen wird .
Stand der Technik
Steinkohlebrikettierung diente in früherer Zeit vor allem der Herstellung von stückigen Kohlenstoffträgern aus Feinkohle für die Verwendung als Hausbrand oder in industriellen Rost- feuerungen. Es sind daher zahlreiche Verfahren der Steinkohlebrikettierung bekannt. Für das COREX®/FINEX®-Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen ist Steinkohlebrikettierung von hoher Bedeutung, da diese Verfahren auf einem Fest- bettprozess beruht, bei welchem das Festbett durch stückige Kohlenstoffträger erzeugt wird.
Bei diesen auch durch den Fachbegriff Schmelzreduktionspro- zess gekennzeichneten Verfahren werden stückige Kohlenstoffträger gemeinsam mit vorreduzierten Eisenträgern und Zuschlä- gen auf die Festbettoberfläche einse sogenannten
Einschmelzvergasers chargiert. In dem Einschmelzvergaser werden die vorreduzierten Eisenträger fertigreduziert und ein schmelzflüssiges Roheisen und eine schmelzflüssige Schlacke erzeugt, welche von Zeit zu Zeit durch den Abstich gewonnen wird. Die für den Schmelzvorgang notwendige Wärme wird durch Vergasung der stückigen Kohlenstoffträger mittels Sauerstoff bereitgestellt. Die hierbei entstehenden heißen Gase durchdringen das Festbett unter Abgabe von Wärme und verlassen das Festbett an der Festbettoberfläche. Im Gegenstrom zu den hei- ßen Gasen durchsickern schmelzflüssiges Roheisen und schmelzflüssige Schlacke das Festbett und sammeln sich in dessen unterstem Bereich, dem sogenannten Sumpf. Für diese Vorgänge ist eine ausreichende Permabilität des Festbettes erforderlich, welche von der Körnung der stückigen Kohlenstoffträger bei Chargierung auf die Festbettoberfläche und der Kornstabilität der stückigen Kohlenstoffträger unter den auf der Festbettoberfläche beziehungsweise im Festbett währenden Bedingungen abhängig ist. Die Körnung der stückigen Kohlenstoffträger sollte daher bei Chargierung auf die Festbettoberflä- che einen hinreichend großen Grobkornanteil und einen begrenzten Unterkornanteil aufweisen. Eine aus dem Ausgangsmaterial der Kohlenstoffträger durch Siebung eingestellte geeignete Körnung für die chargierten stückigen Kohlenstoffträger darf bei der Handhabung bis zur Chargierung auf die Fest- bettoberfläche infolge mechanischer Beanspruchungen nicht wesentlich zerstört werden. Weiterhin sollte die Körnung der stückigen Kohlenstoffträger unter den auf der Festbettoberfläche beziehungsweise im Festbett währenden Bedingungen hinreichend großen Grobkornanteil und einen begrenzten Unter- kornanteil bewahren. Das Widerstandsvermögen eines stückigen Kohlenstoffträgers gegen Zerstörung seiner Körnung bei der Handhabung bis zur Chargierung auf die Festbettoberfläche wird als Kaltfestigkeit, das Widerstandsvermögen eines stückigen Kohlenstoffträgers gegen Zerstörung seiner Körnung unter den auf beziehungsweise im Festbett währenden Bedingungen wird als Heißfestigkeit bezeichnet.
Beim COREX®/FINEX®-Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen werden üblicherweise Steinkohlen als Kohlenstoffträ- ger eingesetzt. Handelsübliche Steinkohlen weisen in der Regel nur einen Anteil 30-70% Grobkorn auf, welcher unmittelbar als stückiger Kohlenstoffträger chargiert werden kann. Um auch den Unterkornanteil in stückigen Kohlenstoffträgern ver- wenden zu können, bietet sich seine Brikettierung an.
Anders als bei Stücken der Steinkohle, bei denen die Kalt- und die Heißfestigkeit naturgegebene Eigenschaften sind, können bei der Brikettierung Kalt- und die Heißfestigkeit der produzierten stückigen Kohlenstoffträger Briketts durch die Art des angewandten Verfahrens und Merkmale seiner Durchführung günstig beeinflusst werden.
Aus US No 6332911, W0200250219, W02004020555, W02005071119, WO9901583; WO2010081620 sind Steinkohle-Brikettierverfahren in Verbindung mit COREXO/FINEX® beschrieben. Hierin werden eine Vielzahl möglicher Bindemittelsysteme für diesen Zweck genannt, darunter auch Stärke und Polymere. In den erwähnten Ausführungen werden jeweils Bindemittel in flüssiger Form mit der zu brikettierenden Kohle vermengt. Stärke und Polymere - insbesondere PVA -, welche in fester körniger bis pulvriger Konsistenz vorliegen, müssen jedoch mit hohen Wasseranteilen - 1 Teil trockener Binder mit mindestens 10 Teilen Wasser oder mehr - vermengt werden, um einen handhabbaren flüssigen Binder zu ergeben. Bei zu geringen Wasserzusätzen ist eine gleichmäßige Verteilung des Binders in der Kohle schwierig. Es bilden sich leicht Verklumpungen. Hierdurch wird das Bindevermögen des Binders reduziert, was dann durch einen Mehrverbrauch von Binder ausgeglichen werden müsste. Dies ist jedoch aus Kostengründen unerwünscht. Wird der Wasseranteil des Binders aus diesem Grund erhöht, lässt sich dieser zwar bes- ser in der Kohle verteilen, führt aber zu einer sehr nassen
Mischung, die sich nicht ohne Weiteres brikettieren lässt, da die nasse Mischung aufgrund ihren Adhäsivität in der Brikettpressenaufgabe verstärkt zur Brückenbildung neigt und die Briketts daher oft in den Formen der Presse hängenbleiben.
Jedoch ist es für einen Einsatz der Briketts im
COREXOIFINEX®- erfahren zur Herstellung von flüssigem Rohei- sen notwendig, einen Brikettierprozess nicht nur bezüglich Optimierung der Festigkeit der Briketts, sondern auch bezüglich einer Begrenzung der Feuchte der Briketts vor der Verwendung zur Herstellung von flüssigem Roheisen zu kontrollieren .
In US1121325 auch die Vermischung von Stärke in Pulverform mit Kohle unter gleichzeitigem Einsatz von Wasserdampf gezeigt worden. Der Wasserdampf muss jedoch erst aufwändig hergestellt werden, was die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens belastet.
In den Dokumenten US3018227A, US4557733A, US1871104A wird Dampf im Umfeld der Herstellung von Briketts beschrieben, allerdings wird kein Abdampf anderer Verfahrensschritte beim Mischschritt von Kohlenstoffträgern und Bindemittelsystem zugegeben .
Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Briketts bereitzu- stellen, das auch bei Einsatz von Wasserdampf zur Vermischung von Kohlenstoffträgern und Bindemittelsystemen eine wirtschaftliche Verfahrensführung ermöglicht. Technische Lösung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein
Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoffträger enthalten- den Briketts, wobei die Kohlenstoffträger mit einem Bindemittelsystem einer Vermischung unter Zugabe von Wasserdampf unterzogen werden und das dabei erhaltene Gemisch einer Pressung zu Briketts unterzogen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest einer der Schritte aus der Gruppe bestehend aus
- Trocknung der Kohlenstoffträger vor der Vermischung, - Einstellung der Temperatur der mit dem
Bindemittelsystem zu vermischenden Kohlenstoffträger vor der Vermischung in einen vordefinierten Temperaturbereich,
- Wärmebehandlung der Briketts nach der Pressung, durchgeführt wird, wobei
- Trocknung der Kohlenstoffträger vor der Vermischung, und/oder
- Wärmebehandlung der Briketts nach der Pressung,
und/oder
- Einstellung der Temperatur der mit dem Bindemittelsystem zu vermischenden Kohlenstoffträger vor der Vermischung in einen vordefinierten Temperaturbereich, mittels direkter oder indirekter Wechselwirkung mit einem überhitzten Wasserdampf erfolgen, und bei der Wechselwirkung anfallender Abdampf zumindest als Teilmenge des bei der Vermischung zugegebenen Wasserdampfes genutzt wird.
Bei den Kohlenstoffträgern handelt es sich bevorzugt um Kohlenstoffträger mit einer Korngröße unter 4 mm, bestimmt durch Siebanalyse. Solche Kohlenstoffträger werden in dieser Anmeldung auch als Feinkohle bezeichnet.
Bevorzugt umfassen die Kohlenstoffträger Kohle, besonders bevorzugt Steinkohle, ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei den Kohlenstoffträgern um Steinkohle. Die Kohlenstoffträger koennen auch Koks, Petrolkoks, kohlenstoffhaltige Stäube, kohlenstoffhaltige Schlämme umfassen oder aus ihnen bestehen. Es kann eine einzige Art von Kohlenstoffträger, beispielsweise eine einzige Art Kohle beziehungsweise Steinkohle, verwendet werden, oder Mischungen aus verschiedenen Arten von Kohlenstoffträgern, beispielsweise verchiedenen Arten von Kohlen beziehungsweise Steinkohlen. Mit einer Art von Kohlenstoff- träger ist dabei beispielsweise gemeint Kohlenstoffträger einer Herkunftsquelle, oder Kohlenstoffträger eines Inkohlungsgrades, oder beispielsweise nur metallurgische Kohlen oder nur thermische Kohlen. Unter verschiedener Art von Kohlenstoffträger ist dabei beispielsweise zu verstehen Kohlen- stoffträger verschiedener Herkunftsquellen, oder Kohlenstoffträger mit verschiedenen Inkohlungsgraden, oder beispielsweise metallurgische Kohlen und thermische Kohlen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Kohlenstoffträger zu Briketts verarbeitet, indem die Kohlenstoffträger mit einem Bindemittelsystem unter Zugabe von Wasserdampf vermischt werden und das dabei erhaltene Gemisch zu Briketts gepresst wird . Infolge des Einsatzes von Wasserdampf werden bei gleichem Verbrauch an Bindemittelsystem gegenüber Verfahren ohne Wasserdampfeinsatz wesentlich höhere Festigkeiten der Briketts erzielt.
Der Wasserdampf - beziehungsweise seine Eigenschaften, das heißt seine Qualität -, der bei der Vermischung zugegeben wird, beeinflusst die Eigenschaften der erhaltenen Briketts - beispielsweise über die Menge des in das Gemisch eingebrachten Wassers oder über die Menge an eingebrachter Energie. Die Qualität des Wasserdampfes hinsichtlich Energieinhalt und
Wassergehalt pro Mengeneinheit Dampf kann beispielsweise über Ausmaß der Überhitzung in überhitztem Dampf, oder über Aus- mass an Kondensation in Nassdampf eingestellt werden. Hierzu können Wasserdämpfe verschiedener Qualität gemischt werden. Auch über die zugegebene Menge des Wasserdampfes und/oder über die Dauer der Zugabe ist die Vermischung in Hinblick auf eine Optimierung der Brikettqualität einstellbar.
Das Bindemittelsystem umfasst zumindest einen Binder und ge- gebenenfalls weitere Substanzen, beispielsweise Lösungsmittel für den Binder. Ein Binder ist in diesem Zusammenhang ein Stoff, durch den Feststoffe mit feinem Zerteilungsgrad, beispielsweise Pulver, miteinander verklebt werden.
Nach einer Ausführungsform handelt es sich bei den Bindern um schwer wasserlösliche Substanzen; unter schwer wasserlöslich ist eine Substanz zu verstehen, die zur vollständigen Auflösung bei 20°C ein Verhältnis der Massenanteile Wasser zu Binder von gleich/größer 5 zu 1 benötigt.
Binder sind beispielsweise Stärke oder Polyvinylacetat PVA. Als Bindemittelsystem kann beispielsweise in Wasser gelöste Stärke genutzt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zumindest einer der Schritte aus der Gruppe von Schritten
bestehend aus - Trocknung der Kohlenstoffträger vor der Vermischung,
- Einstellung der Temperatur der mit dem Bindemittelsystem zu vermischenden Kohlenstoffträger vor der Vermischung in einen vordefinierten Temperaturbereich,
- Wärmebehandlung der Briketts nach der Pressung, durchgeführt . Wenn die Kohlenstoffträger eine für die Herstellung von Briketts mit akzeptabler Feuchte zu hohe Feuchte aufweisen, werden sie erfindungsgemäß getrocknet, bevor die Vermischung mit dem Bindemittelsystem erfolgt. Bevorzugt ist eine Feuchte mit einem Wassergehalt kleiner/gleich 7 Massen%, besonders bevor- zugt ist eine Feuchte mit einem Wassergehalt kleiner/gleich 5 Massen% .
Über die Einstellung der Temperatur der mit dem Bindemittelsystem zu vermischenden Kohlenstoffträger können die Festig- keitseigenschaften der Briketts beeinflusst werden. Daher wird erfindungsgemäß gegebenenfalls vor der Vermischung die Temperatur der mit dem Bindemittelsystem zu vermischenden Kohlenstoffträger in einen vordefinierten - hinsichtlich der gewünschten Festigkeitseigenschaften gewählten - Temperatur- bereich eingestellt.
Die Temperatur der Kohlenstoffträger bestimmt zunächst die Wärmemenge, die mit dem Wasserdampf zugeführt werden muss, um die zur gewünschten Temperatur zur Vermischung des Bindemittelsystems mit den Kohlenstoffträgern einzustellen. Je nach- dem, wie viel Energie dem Wasserdampf durch Aufheizung der Kohlenstoffträger entzogen wird, findet in verschiedenem Aus- mass Kondensation statt. Wenn die, beispielsweise durch diese Kondensation veränderte, Feuchtigkeit des Gemisches in einem adäquaten Verhältnis zur verwendeten Menge an Bindemittelsystem steht, wird die Festigkeit der Briketts günstig beein- flusst .
Erfindungsgemäß erfolgt gegebenenfalls eine Wärmebehandlung - beispielsweise ein Aufheizen -,_ die ein- oder mehrstufig sein kann, der Briketts nach der Pressung. Durch die Wärmebehandlung können die Festigkeitseigenschaften der Briketts im Sinne einer Härtung beeinflusst werden. Erfindungsgemäß erfolgt zumindest einer der Verfahrensschritte
- Trocknung der Kohlenstoffträger vor der Vermischung,
- Wärmebehandlung der Briketts nach der Pressung,
- Einstellung der Temperatur der mit dem Bindemittelsystem zu vermischenden Kohlenstoffträger vor der Vermischung in einen vordefinierten Temperaturbereich,
mittels direkter oder indirekter Wechselwirkung mit einem überhitzten Wasserdampf.
Bei direkter Wechselwirkung treten der überhitzte Wasserdampf und die Kohlenstoffträger beziehungsweise Briketts stofflich in Kontakt, wobei Wärmeübertragung erfolgt.
Bei indirekter Wechselwirkung treten der überhitzte Wasserdampf und die Kohlenstoffträger beziehungsweise Briketts stofflich nicht in Kontakt; Wärmeübertragung erfolgt bei- spielsweise durch eine Wand.
Nach Absolvierung einer oder mehrerer der Aufgaben
_ Trocknung der Kohlenstoffträger vor der Vermischung,
- Wärmebehandlung der Briketts nach der Pressung, - Einstellung der Temperatur der mit dem Bindemittelsystem zu vermischenden Kohlenstoffträger vor der Vermischung in einen vordefinierten Temperaturbereich,
durch den überhitzten Wasserdampf fällt ein sogenannter Ab- dampf mit geringerer Temperatur als der überhitzte Wasserdampf an.
Die Vermischung kann unter batchweiser Materialzugabe erfolgen oder unter kontinuierlicher Materialzugabe.
Unter Wärmebehanldung ist Wärmezufuhr, also Erwärmung, zu verstehen, aber nicht Wärmeabfuhr, also Kühlung.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Erfindungsgemäß wird bei der direkten oder indirekten Wechselwirkung anfallender Abdampf zumindest als Teilmenge des bei der Vermischung zugegebenen Wasserdampfes genutzt. Es kann der gesamte anfallende Abdampf derart genutzt werden oder ein Teil des anfallenden Abdampfes. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erhöht, da der Abdampf energetisch und stofflich genutzt wird zur Erwärmung und als Lösungsmittel für das Bindemittelsystem bei der Vermischung. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren das Bindemittelsystem in festem Zustand, bevorzugt trocken, mit den Kohlenstoffträgern vermischt. Auf diese Weise lässt sich das Bindemittelsystem besser mit den Kohlenstoffträgern vermischen, als wenn bei- spielsweise ein zähflüssiges Bindemittelsystem verwendet werden würde .
Nach einer weiteren Ausführungsform wird das Bindemittelsystem in flüssigem Zustand mit den Kohlenstoffträgern ver- mischt; das kommt speziell bei flüssig vorliegenden Bindemittelsystemen zum Einsatz .
Nach einer weiteren Ausführungsform wird das Bindemittelsystem mit den Kohlenstoffträgern in einem ersten Mischschritt zu einer Vormischung vermischt,
und die Vormischung einem zweiten Mischschritt unter Zugabe des Wasserdampfes unterzogen. Dann trifft der Wasserdampf auf eine bereits weitgehend homogenisierte Mischung aus Kohlenstoffträgern und Bindemittelsystem.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird dabei die Eintritts- temperatur der Vormischung beim Eintritt in den zweiten Mischschritt in einen vordefinierten Temperaturbereich einge- stellt. Auch dadurch lassen sich die Eigenschaften der erhal- tenen Briketts beeinflussen, wie bereits vorab diskutiert.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird dabei die Eintrittstemperatur der Vormischung eingestellt durch Einstellung der Temperatur der dem ersten Mischschritt zugeführten Kohlen- stoffträger in ein vordefiniertes Temperaturintervall. Dann muss die Vormischung nicht extra in der Vermischungsvorrichtung, in welcher sie hergestellt wird, erwärmt werden, was einen geringeren apparativen Aufwand bedeutet.
Nach einer weiteren Ausführungsform erfolgt eine Regelung und/oder Steuerung des zweiten Mischschrittes über Veränderung zumindest eines der Parameter aus der Gruppe bestehend aus den Mitgliedern
- Menge - bei batchweisem Betrieb -, beispielsweise in kg, oder Mengenstrom - bei kontinuierlichem Betrieb - , beispielsweise in kg/ Zeiteinheit, der Kohlenstoffträger, - Eintrittstemperatur der Kohlenstoffträger aus dem ersten Mischschritt beziehungsweise Eintrittstemperatur der Vormischung in den zweiten Mischschritt,
- Eintrittsfeuchte der Kohlenstoffträger aus dem ersten Mischschritt beziehungsweise Eintrittsfeuchte der Vormischung,
- Menge des zugegebenen Wasserdampfes bezogen auf Menge der Kohlenstoffträger,
- Druck und/oder Temperatur des zugegebenen Wasserdampfes, - Wasserzugabe, bevorzugt in einem gewünschten Verhältnis zur Menge der Kohlenstoffträger im zweiten Mischschritt,
- Wasserdampfmenge - bei batchweisem Betrieb -, beispielsweise in kg, oder Wasserdampfmengenstrom - bei kontinuierlichem Betrieb - , beispielsweise in kg/Zeiteinheit,
- Dauer der Zugabe des Wasserdampfes, bevorzugt eine Dauer von 0,5 bis 30 min, besonders bevorzugt von 2 bis 7 min.
Die Menge des zugegebenen Wasserdampfes bezogen auf die Menge der Kohlenstoffträger im zweiten Mischschritt wird bevorzugt geregelt durch einen der folgenden Parameter:
- Wasserdampfmenge - bei batchweisem Betrieb -, beispielsweise in kg,
- Wasserdampfmengenstrom - bei kontinuierlichem Betrieb - , beispielsweise in kg/Zeiteinheit,
- Dauer der Zugabe des Wasserdampfes - bei batchweisem Be- trieb -, bevorzugt eine Dauer von 0,5 bis 30 min, besonders bevorzugt von 2 bis 7 min.,
- bei kontinuierlichem Betrieb Verweilzeit des Wasserdampfes und/oder der Vormischung im zweiten Mischschritt.
Wenn bei batchweisem Betrieb über die Dauer der Zugabe des Wasserdampfes die Menge des zugegebenen Wasserdampfes bezogen auf die Menge der Kohlenstoffträger im zweiten Mischschritt geregelt wird, setzt das selbstverständlich voraus, den in dieser Zeit herrschenden Dampfmengenstrom zu kennen. Nach einer weiteren Ausführungsform erfolgt bei zumindest einem Mitglied der Gruppe bestehend aus den Mitgliedern - Einstellung der Eintrittstemperatur der Vormischung beim Eintritt in den zweiten Mischschritt in einen vordefinierten Temperaturbereich,
- Einstellung der Eintrittstemperatur der Vormischung durch Einstellung der Temperatur der dem ersten Mischschritt zuge- führten Kohlenstoffträger in ein vordefiniertes Temperaturintervall, direkte oder indirekte Wechselwirkung mit Wasserdampf. Vorzugsweise wird dabei überhitzter Wasserdampf eingesetzt.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird bei dieser Wechselwirkung anfallender Abdampf zumindest als Teilmenge des bei der Vermischung zugegebenen Wasserdampfes genutzt. Das hat den Vorteil, dass er stofflich und energetisch wieder in das Verfahren eingebracht wird.
Vorteilhafterweise enthält das Bindemittelsystem Stärke.
Stärke ist billig und leicht verfügbar und nicht umweltschädlich.
Nach einer weiteren Ausführungsform enthält das Bindemittelsystem zumindest einen Bestandteil aus der Gruppe bestehend aus den Mitgliedern
- synthetische Polymere,
- unter den Bedingungen des zweiten Mischschrittes zu synthe- tischen Polymeren polymerisierende Monomere,
- unter den Bedingungen der Trocknung der bei der Pressung erhaltenen Briketts zu synthetischen Polymeren polymerisierende Monomere. Unter synthetische Polymere ist beispielsweise zu verstehen:
- Styrol-Butadien-Mischpolymerisate,
- Acrylate, - Thermoplaste und Kunstharze wie beispielsweise
o Polystyrol,
o Polyäthylen,
o Polyvinylalkohol ,
o Polyäthylenwachs,
o Phenolharz,
o Xylolformaldehydharz ,
- Polyurethane wie beispielsweise
o Polyähter
o Polyisocyanate
Bevorzugterweise enthält das Bindemittelsystem
Polyvinylacetat . Polyvinylacetat ist leicht und in großen Mengen verfügbar und beispielsweise gemäß Anspruch 12 im Zuge eines Verfahrens zur Erzeugung von Roheisen herstellbar.
Nach einer weiteren Ausführungsform werden den Kohlenstoffträgern die Heißfestigkeit von Briketts erhöhende Komponenten in einer Menge von 1 bis zu 10 Massen%, bezogen auf die Masse der der Vermischung zugeführten Kohlenstoffträger, zugesetzt. Dabei kann es sich beispielsweise um Bitumina in körniger
Form oder als Tropfensprüh, Stäube/Schlämme aus metallurgischen Verfahren, Kohlen mit gegenüber den Kohlenstoffträgern erhöhter Heißfestigkeit handeln. Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Gemisch, bevor es der Pressung zu Briketts unterworfen wird, einer Voragglomeration unterzogen. Die Pressung von voragglomerierten Gemisch bringt Vorteile hinsichtlich der Eigenschaften der Briketts, speziell eine höhere Dichte, die zu festeren Briketts führt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist die Verwendung von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Briketts bei einem Verfahren zur Herstellung von Roheisen unter Vergasung der Kohlenstoffträger .
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren zur Herstellung von Roheisen unter Vergasung der Kohlenstoffträger anfallende Abwär me zur Herstellung zumindest einer Teilmenge eines in dem er findungsgemäßen Verfahren verwendeten
Wasserdampfes genutzt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Verfahren, bei dem das Bindemittelsystem Polyvinylacetat ent hält, wobei das Polyvinylacetat zumindest zum Teil aus Monomeren erzeugt wird, die mittels eines Synthesegases, welches auf bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Roheisen unter Vergasung der Kohlenstoffträger anfallendem Exportgas basiert, unter Konversion von CO des Synthesegases über Essigsäure in Vinylacetat gewonnen werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist eine Vorrichtung,
geeignet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Vermischungseinrichtung zur Vermischung von Kohlen Stoffträgern mit einem Bindemittelsystem,
und mit einer Presseinrichtung zur Pressung von Briketts auf Basis eines aus der Vermischungseinrichtung erhaltenen Gemisches, wobei die Vermischungseinrichtung eine
Wasserdampfzugabeleitung zur Zugabe von Wasserdampf umfasst, dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Mitglied der Gruppe bestehend aus
- Trockner zur Trocknung von Kohlenstoffträgern,
- Wärmebehandlungsvorrichtung zur Wärmebehandlung der Briketts,
- Vorrichtung zur Änderung der Temperatur der Kohlenstoffträger vor Eingabe in die Vermischungseinrichtung vorhanden ist,
wobei
- der Trockner, und/oder
- die Vorrichtung zur Änderung der Temperatur der Kohlenstoffträger vor Eingabe in die Vermischungseinrichtung, und/oder
- die Wärmebehandlungsvorrichtung zur Wärmebehandlung der Briketts, eine Vorrichtung zur direkten oder indirekten Wechselwirkung mit Wasserdampf ist, in welche eine Wasserdampfeinspeisungs- leitung zur Einspeisung von Wasserdampf mündet, und von der eine Abdampfleitung ausgeht, und wobei die Abdampfleitung in die Wasserdampfzugabeleitung und/oder in die Vermischungseinrichtung mündet. Wenn in
- Trockner, und/oder
- Vorrichtung zur Änderung der Temperatur der Kohlenstoffträger vor Eingabe in die Vermischungseinrichtung, und/oder - Wärmebehandlungsvorrichtung zur Wärmebehandlung der Briketts,
der Druck gegenüber der Umgebung erhöht ist, sind vor und nach dem jeweiligen Aggregat Druckausgleichsschleusen für die in den jeweiligen Aggregaten befindlichen Materialien - bei- spielsweise Kohlenstoffträger, Gemisch, Briketts - installiert .
Beispielsweise sind Druckausgleichsschleusen für die Briketts installiert, wenn der Druck in der Wärmebehandlungsvorrichtung zur Wärmebehandlung der Briketts gegenüber der Umgebung erhöht ist.
Die Vermischungseinreichtung kann batchweise oder kontinuierlich betrieben werden. Die Vorrichtung zur Änderung der Temperatur der Kohlenstoffträger vor Eingabe in die Vermischungseinrichtung kann beispielsweise als beheizbare Kammer ausgeführt sein.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Trockner die Vorrichtung zur Änderung der Temperatur der Kohlenstoffträger vor Eingabe in die Vermischungseinrichtung. Das senkt den apparativen Aufwand, den Wartungsaufwand, und Investitions- und Betriebskosten . Die Wärmebehandlungsvorrichtung zur Wärmebehandlung der Briketts kann beispielsweise als beheizbare Kammer ausgebildet sein . Nach einer Ausführungsform ist ein Kohlenstoffträger-Speicher vorhanden, von dem eine Kohlenstoffträger-Ausgabeleitung in den Trockner mündet. Bevorzugterweise ist der Kohlenstoffträger-Speicher mit einer Vorrichtung zur Änderung der Tempera- tur von im Kohlenstoffträger-Speicher befindlichen Kohlen- stoffträgern versehen. Das erlaubt es, kein extra Aggregat zur Änderung der Temperatur der Kohlenstoffträger zu benötigen . Vorzugsweise umfasst die Vermischungseinrichtung
- einen Vormischer zur Durchführung eines ersten Mischschrittes,
- eine in den Vormischer mündenden Bindemittel-Zugabeleitung zur Zugabe eines Bindemittelsystems in den Vormischer,
- eine in den Vormischer mündenden Kohlenstoffträger-
Zugabeleitung zur Zugabe von Kohlenstoffträgern, bevorzugt von Kohlenstoffträgern aus dem Trockner, in den Vormischer,
- einen Endmischer zur Durchführung eines zweiten Mischschrittes, in welchen die Wasserdampfzugabeleitung mündet.
Vorzugsweise weist der Vormischer eine Vorrichtung zur Änderung der Temperatur von im Vormischer befindlicher Vormischung auf; beispielsweise von einem Wärmeträger wie Dampf oder Thermoöl durchströmte oder elektrische Heizelemente.
Vorzugsweise ist eine Vorrichtung zur Regelung und/oder Steuerung der
pro Zeiteinheit
und/oder
pro Mengeneinheit von zu brikettierendem Material
in den Endmischer einbringbaren Wasserdampfmenge vorhanden. Dadurch kann die Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens gesteigert werden, indem die Behandlungsbedinungen optimal auf das zu brikettierende Gemisch abgestimmt wird. Vorzugsweise ist zumindest ein Mitglied der Gruppe bestehend aus den Mitgliedern
- Vorrichtung zur Änderung der Temperatur von im Vormischer befindlicher Vormischung,
- Vorrichtung zur Änderung der Temperatur von im Kohlenstoff träger-Speicher befindlichen Kohlenstoffträgern, eine Vorrichtung zur direkten oder indirekten Wechselwirkung mit Wasserdampf, in welche eine Wasserdampfeinspeisleitung zur Einspeisung von Wasserdampf mündet. Auf diese Weise können die Änderungen der Temperatur mit Hilfe von Wasserdampf vorgenommen werden .
Nach Ausführungsformen mündet die Abdampfleitung in die Wasserdampfzugabeleitung und/oder in die Vermischungseinrich tung .
Nach einer weiteren Ausführungsform mündet die Abdampfleitun in den Endmischer.
Nach Ausführungsformen sind in der Vermischungseinrichtung Vormischer und Endmischer in einer apparativen Einheit zusam mengefasst. Das senkt den apparativen Aufwand, den Wartungsaufwand, und Investitions- und Betriebskosten.
Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die erfindungsge mäße Vorrichtung auch eine Vorrichtung zur Voragglomeration des in der Vermischungseinrichung hergestellten Gemisches. Diese ist dann über eine Gemischzufuhrleitung mit der Vermischungseinrichtung verbunden, und mit einer
Voragglomeratableitung mit der Presseinrichtung zur Pressung von Briketts verbunden. Optional wird das in der Vermischungseinrichtung hergestellte Gemisch vor Einführung in die Vorrichtung zur Voragglomeration in einem optional vor- handenen Kneter geknetet. Hierdurch wird die Konsistenz des Gemisches für den Brikettiervorgang gegenüber dem Zustand nach der Vermischungseinrichtung verbessert. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ist mit dem Wort Dampf immer Wasserdampf gemeint.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand einiger schematischer beispielhafter Figuren erläutert.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Figur 2 zeigt schematisch den Einsatz erfindungsgemäß hergestellter Briketts bei einem Verfahren zur Herstellung von Roheisen unter Vergasung der Kohlenstoffträger sowie die Nutzung von anfallendem Exportgas zur Herstellung von
Polyvinylacetat .
Beschreibung der Ausführungsformen
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Vermischungseinrichtung 1 zur Vermischung von Kohlenstoffträgem 2 mit einem Bindemittelsystem 3. Die Vorrichtung weist auch eine Presseinrichtung 4 zur Pressung von Briketts auf Basis eines aus der Vermischungseinrichtung 1 erhaltenen Gemisches auf. Die Vermischungseinrichtung 1 eine
Wasserdampfzugabeleitung 5 zur Zugabe von Wasserdampf. Weiterhin sind ein Trockner 6 zur Trocknung der Kohlenstoffträger 2 und eine Wärmebehandlungsvorrichtung 7 zur Wärmebehand- lung der Briketts, vorhanden.
Der Trockner 6 ist eine Vorrichtung zur indirekten Wechselwirkung mit Wasserdampf, und die Wärmebehandlungsvorrichtung 7 zur Wärmebehandlung der Briketts ist eine Vorrichtungen zur direkten Wechselwirkung mit Wasserdampf; in beide mündet je- weils eine Wasserdampfeinspeisungsleitung 8a, 8b zur Einspei- sung von Wasserdampf, und von beiden geht jeweils eine Ab- dampfleitung 9a, 9b aus, wobei die Abdampfleitung 9a in die Wasserdampfzugabeleitung 5 mündet und die Abdampfleitung 9b in die Vermischungseinrichtung 1 mündet.
Die Kohlenstoffträger 2, in diesem Fall ein Gemisch aus Feinkohlen verschiedener Herkunft und verschiedener Körnung, werden in der Vermischungseinrichtung 1 mit einem Bindemittel- System 3, in diesem Fall Stärke-Pulver, einer Vermischung unter Zugabe von Wasserdampf unterzogen. Das dabei erhaltene Gemisch wird dann in der Presseinrichtung 4 einer Pressung zu Briketts unterzogen. Die Trocknung im Trockner 6 erfolgt bis zu einem Wassergehalt kleiner/gleich 7 Massen%. Die Trocknung der Kohlenstoffträger vor der Vermischung und die Wärmebehandlung der Briketts nach der Pressung erfolgt mittels über die Wasserdampfeinspeisungsleitungen 8a, 8b zugeführtem überhitzten Wasserdampf. Der dabei anfallende Abdampf wird über die Abdampfleitung 9a in die Wasserdampfzugabeleitung 5 und über die Abdampfleitung 9b in die Vermischungseinrichtung 1 eingebracht, wo er eine Teilmenge des bei der Vermischung zugegebenen Wasserdampfes ist.
Vermischungseinrichtung 1 umfasst einen Vormischer 10 zur Durchführung eines ersten Mischschrittes, und einen Endmischer 11 zur Durchführung eines zweiten Mischschrittes. In der Vermischungseinrichtung 1 sind Vormischer 10 und Endmischer 11 in einer apparativen Einheit zusammengefasst .
In den Vormischer 10 mündet eine Bindemittel-Zugabeleitung 12 zur Zugabe des Bindemittelsystems 3 in den Vormischer 10. Ebenso mündet in den Vormischer 10 eine Kohlenstoffträger- Zugabeleitung 13 zur Zugabe von Kohlenstoffträgern 3 aus dem Trockner 6 in den VormischerlO . In den Endmischer 11 mündet die Wasserdampfzugabeleitung 5. In einem ersten Mischschritt wird das Bindemittelsystem 3 im Vormischer 10 mit den Kohlenstoffträgern 2 zu einer Vormischung vermischt, und die Vormischung wird im Endmischer 11 einem zweiten Mischschritt unter Zugabe des Wasserdampfes über die Wasserdampfzugabeleitung 5 unterzogen. In der Wasserdampfzugabeleitung 5 ist eine Vorrichtung 14 zur Regelung und/oder Steuerung der pro Zeiteinheit und/oder pro Mengeneinheit von zu brikettierendem Material in den Endmischer einbringbaren Wasserdampfmenge vorhanden. Damit kann eine Regelung und/oder Steuerung des zweiten Mischschrittes über Veränderung zumindest eines der Parameter aus der Gruppe bestehend aus den Mitgliedern
- Menge - bei batchweisem Betrieb -, beispielsweise in kg, oder Mengenstrom - bei kontinuierlichem Betrieb - , beispielsweise in kg/ Zeiteinheit, der Kohlenstoffträger,
- Eintrittstemperatur der Kohlenstoffträger aus dem ersten Mischschritt beziehungsweise Eintrittstemperatur der Vormischung in den zweiten Mischschritt,
- Eintrittsfeuchte der Kohlenstoffträger aus dem ersten Mischschritt beziehungsweise Eintrittsfeuchte der Vormi- schung,
- Menge des zugegebenen Wasserdampfes bezogen auf Menge der Kohlenstoffträger,
- Druck und/oder Temperatur des zugegebenen Wasserdampfes,
- Wasserzugabe, bevorzugt in einem gewünschten Verhältnis zur Menge der Kohlenstoffträger im zweiten Mischschritt,
- Wasserdampfmenge - bei batchweisem Betrieb -, beispielsweise in kg, oder Wasserdampfmengenstrom - bei kontinuierlichem Betrieb - , beispielsweise in kg/Zeiteinheit,
- Dauer der Zugabe des Wasserdampfes, bevorzugt eine Dauer von 0,5 bis 30 min, besonders bevorzugt von 2 bis 7 min, erfolgen .
Derartige Vorrichtungen zur Regelung und/oder Steuerung sind auch in den Abdampfleitungen 9a, 9b vorhanden, aus Gründen der Übersichtlichkeit aber nicht dargestellt. Der Trockner 6 ist gleichzeitig eine Vorrichtung zur Änderung der Temperatur der Kohlenstoffträger vor Eingabe in die Vermischungseinrichtung. Mit diesem Trockner 6 kann die Ein- trittstemperatur der Vormischung beim Eintritt in den zweiten Mischschritt in einen vordefinierten Temperaturbereich eingestellt werden durch Einstellung der Temperatur der dem ersten Mischschritt zugeführten Kohlenstoffträger 3 in ein vordefiniertes Temperaturintervall. Zusätzlich dazu kann eine Ein- Stellung der Eintrittstemperatur der Vormischung (beim Eintritt in den zweiten Mischschritt in einen vordefinierten Temperaturbereich erfolgen durch eine Vorrichtung 15 zur Änderung der Temperatur von im Vormischer befindlicher Vormischung, die der Vormischer aufweist. Diese Einstellungen der Eintrittstemperatur der Vormischung beim Eintritt in den zweiten Mischschritt erfolgen über indirekte Wechselwirkung mit Wasserdampf. Bei einer solchen Wechselwirkung anfallender Abdampf kann als Bestandteil des Wasserdampfes, der dem Endmischer 11 zugeführt wird, genutzt werden, was hier aller- dings aus Gründen der Übersichtlichkeit ebenso wie eine
Wasserdampfeinspeisleitung zur Einspeisung von Wasserdampf zu der Vorrichtung 15 nicht extra dargestellt ist.
Die Kohlenstoffträger 2 werden aus einem Kohlenstoffträger- Speicher 16, in welchem sie vor der Zufuhr zum Mischer 6 gespeichert werden, über eine Kohlenstoffträger-Ausgabeleitung 17 in den Trockner geleitet. Der Kohlenstoffträger-Speicher 16 ist mit einer Vorrichtung 18 zur Änderung der Temperatur von im Kohlenstoffträger-Speicher befindlichen Kohlenstoff- trägern 2 versehen. Auch diese Vorrichtung 18 ist eine Vorrichtung zur indirekten Wechselwirkung mit
Wasserdampf, in welche eine aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht extra dargestellte Wasserdampfeinspeisleitung zur Einspeisung von Wasserdampf mündet. Vor Pressung von Briketts kann eine Voragglomeration stattfinden mittels einer Vorrichtung 28 zur Voragglomeration des in der Vermischungseinrichung 1 hergestellten Gemisches. Optional wird das in der Vermischungseinrichtung 1 hergestellte Gemisch vor Einführung in die Vorrichtung 28 zur Voragglomeration in einem optional vorhandenen Kneter 29 geknetet.
Die erfindungsgemäß hergestellten Briketts werden bei einem Verfahren zur Herstellung von Roheisen unter Vergasung der
Kohlenstoffträger eingesetzt; in Figur 2 ist das schematisch für ein COREX®-Verfahren dargestellt. Aus der Wärmebehandlungsvorrichtung 7, in der Briketts gehärtet werden, entnommene Briketts werden einem Kohlenbunker 19, in den auch Stückkohle 20 eingefüllt wird, zugeführt. Aus dem Kohlenbunker 19 wird dieses Material einem Einschmelzvergaser 21 zugeführt. In diesen werden auch Eisenträger eingegeben; unter Vergasung u.a. der Kohlenstoffträger wird flüssiges Roheisen gewonnen. Aus dem Einschmelzvergaser 21 abgezogenem sogenann- tem Generatorgas kann mittels Wärmetauscher 22 Wärme zwecks Herstellung zumindest einer Teilmenge des im erfindungsgemäßen Verfahren genutzten Wasserdampfes entzogen werden. Das Generatorgas wird nach Behandlung in einer aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht extra dargestellten Entstaubungsein- richtung in der Reduktionseinheit 23, in der die zur Eingabe in den Einschmelzvergaser bestimmten Eisenträger generiert werden, als Reduktionsgas genutzt. Nach Durchströmen der Reduktionseinheit 23 wird sogenanntes Topgas 24 aus der Reduktionseinheit 23 abgezogen. Auch diesem kann kann, beispiels- weise mittels Wärmetauscher 25, Wärme zwecks Herstellung zumindest einer Teilmenge des im erfindungsgemäßen Verfahren genutzten Wasserdampfes entzogen werden. In Figur 2 wird dargestellt, wie nach dem Durchlaufen des Wärmetauschers 25 das gekühlte Topgas - gegebenenfalls nach weiteren, nicht darge- stellten Behandlungsschritten - als Exportgas 26 in einer Bindemittel-Fabrik 27 zur Herstellung von Binder für ein erfindungsgemäß genutztes Bindemittelsystem genutzt wird. In diesem Fall wird aus dem Exportgas ein Kohlennmonoxid-reiches Synthesegas hergestellt, und durch dessen Konversion über Essigsäure und Vinylacetat Polyvinylacetat hergestellt.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
201208232
Liste der Bezugszeichen
1 Vermischungseinrichtung
2 Kohlenstoffträger
3 BindemittelSystem
4 Presseinrichtung
5 Wasserdampfzugäbeleitung 6 Trockner
7 Wärmebehandlungs orrichtung
8a, 8b Wasserdampfeinspeisungsleitung 9a, 9b Abdampfleitung
10 Vormischer
11 Endmischer
12 Bindemittel-Zugabeleitung 13 Kohlenstoffträger- Zugabeleitung
14 Vorrichtung zur Regelung
und/oder Steuerung der pro Zeiteinheit und/oder pro Mengeneinheit von zu brikettierendem Material in den Endmischer einbringbaren Wasserdampfmenge
15 Vorrichtung zur Änderung der
Temperatur von im Vormischer befindlicher Vormischung
16 Kohlenstoffträger-Speicher 17 Kohlenstoffträger- Ausgabeleitung
Vorrichtung zur Änderung der Temperatur von im Kohlenstoffträger-Speicher befindlichen Kohlenstoffträgern
19 Kohlenbunker 20 Stückkohle
21 Einschmelzvergaser
22 Wärmetauscher
23 Reduktionseinheit
24 Topgas
25 Wärmetauscher
26 Exportgas
27 Bindemittel-Fabrik
28 Vorrichtung zur Voragglomera¬ tion
29 Kneter

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoffträger (2) ent- haltenden Briketts, wobei die Kohlenstoffträger (2) mit einem Bindemittelsystem (3) einer Vermischung unter Zugabe von Wasserdampf unterzogen werden und das dabei erhaltene Gemisch einer Pressung zu Briketts unterzogen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest einer der Schritte aus der Gruppe bestehend aus
- Trocknung der Kohlenstoffträger (2) vor der Vermischung,
- Einstellung der Temperatur der mit dem
Bindemittelsystem (3) zu vermischenden Kohlenstoffträger (2) vor der Vermischung in einen vordefinierten Temperaturbereich,
- Wärmebehandlung der Briketts nach der Pressung, durchgeführt wird, wobei
- Trocknung der Kohlenstoffträger (2) vor der Vermischung, und/oder
- Wärmebehandlung der Briketts nach der Pressung,
und/oder
- Einstellung der Temperatur der mit dem Bindemittelsystem (3) zu vermischenden Kohlenstoffträger (2) vor der Vermi- schung in einen vordefinierten Temperaturbereich, mittels direkter oder indirekter Wechselwirkung mit einem überhitzten Wasserdampf erfolgen, und bei der Wechselwirkung anfallender Abdampf zumindest als Teilmenge des bei der Vermischung zugegebenen Wasserdampfes genutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittelsystem (3) mit den Kohlenstoffträgern (2) in einem ersten Mischschritt zu einer Vormischung vermischt wird,
und die Vormischung einem zweiten Mischschritt unter Zugabe des Wasserdampfes unterzogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittstemperatur der Vormischung beim Eintritt in den zweiten Mischschritt in einen vordefinierten Temperaturbe- reich eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittstemperatur der Vormischung eingestellt wird durch Einstellung der Temperatur der dem ersten Mischschritt zugeführten Kohlenstoffträger (2) in ein vordefiniertes Temperaturintervall .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einem Mitglied der Gruppe bestehend aus den Mitgliedern
- Einstellung der Eintrittstemperatur der Vormischung beim Eintritt in den zweiten Mischschritt in einen vordefinierten Temperaturbereich,
- Einstellung der Eintrittstemperatur der Vormischung durch Einstellung der Temperatur der dem ersten Mischschritt zugeführten Kohlenstoffträger (2) in ein vordefiniertes Temperaturintervall, direkte oder indirekte Wechselwirkung mit Wasserdampf erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Wechselwirkung anfallender Abdampf zumindest als Bestandteil des bei der Vermischung zugegebenen Wasserdampfes genutzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittelsystem (3) Stärke enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittelsystem zumindest einen Bestandteil enthält aus der Gruppe bestehend aus den Mitgliedern
- synthetische Polymere,
- unter den Bedingungen des zweiten Mischschrittes zu synthetischen Polymeren polymerisierende Monomere,
- unter den Bedingungen der Trocknung der bei der Pressung erhaltenen Briketts zu synthetischen Polymeren polymerisierende Monomere; wobei dieser Bestandteil bevorzugt Polyvinylacetat ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyvinylacetat zumindest zum Teil aus Monomeren erzeugt wird, die mittels eines Synthesegases, welches auf bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Roheisen gemäß Anspruch 10 oder 11 unter Vergasung der Kohlenstoffträger (2) anfallendem Exportgas basiert, unter Konversion von CO des Synthesegases über Essigsäure in Vinylacetat gewonnen werden .
10. Vorrichtung,
geeignet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einer Vermischungseinrichtung (1) zur Vermischung von Kohlenstoffträgern (2) mit einem Bindemittelsystem (3), und mit einer Presseinrichtung (4) zur Pressung von Briketts auf Basis eines aus der Vermischungseinrichtung (1) erhaltenen Gemisches,
wobei die Vermischungseinrichtung (1) eine
Wasserdampfzugabeleitung (5) zur Zugabe von Wasserdampf um- fasst,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Mitglied der Gruppe bestehend aus
- Trockner (6) zur Trocknung von Kohlenstoffträgern (2),
- Wärmebehandlungsvorrichtung (7) zur Wärmebehandlung der Briketts,
- Vorrichtung zur Änderung der Temperatur der Kohlenstoffträ ger (2) vor Eingabe in die Vermischungseinrichtung (1), vorhanden ist,
wobei
- der Trockner (6), und/oder
- die Vorrichtung zur Änderung der Temperatur der Kohlenstoffträger (2) vor Eingabe in die Vermischungseinrichtung (1) , und/oder - die Wärmebehandlungsvorrichtung (7) zur Wärmebehandlung der Briketts, eine Vorrichtung zur direkten oder indirekten Wechselwirkung mit Wasserdampf ist, in welche eine Wasserdampfeinspeisungs- leitung (8a, 8b) zur Einspeisung von Wasserdampf mündet, und von der eine Abdampfleitung (9a, 9b) ausgeht, und wobei die Abdampfleitung (9a, 9b) in die
Wasserdampfzugabeleitung (5) und/oder in die Vermischungseinrichtung (1) mündet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei ein Kohlenstoffträ- ger-Speicher (16) vorhanden ist, von dem eine Kohlenstoffträ- ger-Ausgabeleitung (17) in den Trockner (6) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoffträger-Speicher (16) mit einer Vorrichtung (18) zur Änderung der Temperatur von im Kohlenstoffträger-Speicher (16) befindlichen Kohlenstoffträ- gern (2) versehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermischungseinrichtung (1) umfasst
- einen Vormischer (10) zur Durchführung eines ersten Misch- Schrittes,
- eine in den Vormischer (10) mündenden Bindemittel- Zugabeleitung (12) zur Zugabe eines Bindemittelsystems (3) in den Vormischer (10),
- eine in den Vormischer mündenden Kohlenstoffträger- Zugabeleitung (13) zur Zugabe von Kohlenstoffträgern (2), bevorzugt von Kohlenstoffträgern (2) aus dem Trockner (6), in den Vormischer (10), - einen Endmischer (11) zur Durchführung eines zweiten Mischschrittes, in welchen die Wasserdampfzugabeleitung (5) mündet .
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vormischer (10) eine Vorrichtung (15) zur Änderung der Temperatur von im Vormischer (10) befindlicher Vormischung aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Mitglied der Gruppe bestehend aus den Mitgliedern
- Vorrichtung (15) zur Änderung der Temperatur von im Vormi- scher (10) befindlicher Vormischung,
- Vorrichtung (18) zur Änderung der Temperatur von im Kohlenstoffträger-Speicher (16) befindlichen Kohlenstoffträgern
(2) , eine Vorrichtung zur direkten oder indirekten Wechselwirkung mit Wasserdampf ist, in welche eine
Wasserdampfeinspeisleitung (8a, 8b) zur Einspeisung von Wasserdampf mündet.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vermischungseinrichtung (1) Vormischer (10) und Endmischer (11) in einer apparativen Einheit zusammengefasst sind.
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