EP2836613B1 - Verfahren und vorrichtung zur brikettherstellung - Google Patents

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EP2836613B1
EP2836613B1 EP13713847.5A EP13713847A EP2836613B1 EP 2836613 B1 EP2836613 B1 EP 2836613B1 EP 13713847 A EP13713847 A EP 13713847A EP 2836613 B1 EP2836613 B1 EP 2836613B1
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EP
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steam
mixing
carbon
carbon carriers
temperature
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EP13713847.5A
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Hado Heckmann
Robert Millner
Johann Wurm
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Primetals Technologies Austria GmbH
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Primetals Technologies Austria GmbH
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Definitions

  • Hard coal briquetting was used in the past mainly for the production of 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.
  • melt reduction process lumped carbon carriers are charged together with prereduced iron carriers and additives to the fixed-bed surface of a so-called melt-down gasifier.
  • the pre-reduced iron carriers are completely reduced and a molten pig iron and a molten slag is produced, which is obtained from time to time by tapping.
  • the necessary for the melting heat is through Gasification of the lumped carbon carriers provided by means of oxygen.
  • the resulting hot gases penetrate the fixed bed with the release of heat and leave the fixed bed on the fixed bed surface.
  • molten pig iron and molten slag seep through the fixed bed and collect in its lowest area, the so-called swamp.
  • the briquetting of cold and hot strength of the lumped carbon carriers produced by briquettes can be favorably influenced by the nature of the process used and the characteristics of its performance.
  • 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.
  • 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 is mixed in the liquid state with the carbon carriers; 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, and subjecting the premix to a second mixing step with the addition of water vapor. Then the steam meets an already largely homogenized mixture of carbon carriers and binder system.
  • 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 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 form or as droplet spray, dusts / sludges from metallurgical processes, coals with elevated hot strength compared with the carbon supports.
  • the mixture is subjected to a pre-agglomeration before it is subjected to compression to briquettes.
  • 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 a method in which the binder system contains polyvinyl acetate, wherein the polyvinyl acetate is at least partially generated from monomers which is based on a synthesis gas, which is based on in the inventive method for producing pig iron with gasification of the carbon carrier resulting export gas , Be obtained with conversion of CO of the synthesis gas via acetic acid in vinyl acetate.
  • 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 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.
  • a device for controlling and / or controlling the per time unit and or per unit of volume of brikettierendem material in the final mixer einbringbaren amount of water vapor available Preferably, a device for controlling and / or controlling the per time unit and or per unit of volume of brikettierendem material in the final mixer einbringbaren amount of water vapor available.
  • the efficiency of the method according to the invention can be increased by optimally adjusting the treatment conditions to the mixture to be briquetted.
  • the exhaust steam line opens into the steam inlet line and / or into the mixing device. According to another embodiment, the exhaust steam line opens into the final mixer.
  • the device according to the invention also comprises a device for pre-agglomeration of the mixture produced in the mixing device. This is then connected via a mixture supply line to the mixing device, and connected to a Voragglomeratabtechnisch with the pressing device for pressing briquettes.
  • the mixture produced in the mixing device is introduced into an optional pre-agglomeration device prior to introduction into the device Kneader kneaded. 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 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 mixing device 1 a Wasserdampfzugabetechnisch 5 for the addition of water vapor.
  • 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 flows respectively a water vapor feed line 8a, 8b for feeding in steam, and from both a respective exhaust steam line 9a, 9b goes out, wherein the exhaust steam line 9a opens into the water vapor feed line 5 and the exhaust steam line 9b opens 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 in the mixing device 1 with a binder system 3, in this case starch powder, to a mixture with the addition of water vapor.
  • 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.
  • 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.
  • the inlet temperature of the premix can be adjusted into a predefined temperature range on entering the second mixing step by adjusting 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 a second predefined temperature range upon entry into the second mixing step may be accomplished by a pre-mix temperature altering device 15 of the premixer
  • exhaust steam can be used as a constituent of the water vapor supplied to the final mixer 11, which here, however, for reasons of clarity as well as a water vapor feed line for feeding water vapor to the device 15 not shown separately.
  • 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 Water vapor into which a water vapor feed line, which is not shown separately for reasons of clarity, leads to the introduction of water vapor.
  • 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 the carbon carriers; in FIG. 2 this is shown 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.
  • generator gas can be removed by means of heat exchanger 22 heat for the purpose of producing at least a subset of the water vapor used in the process according to the invention.
  • the generator gas is used as reducing gas in a dedusting device (not shown separately for reasons of clarity) in the reduction unit 23, in which the iron carriers intended for entry into the melter gasifier are generated.
  • top gas 24 is withdrawn from the reduction unit 23.
  • This can also, for example by means of heat exchanger 25, heat for the production of at least a subset of the water vapor used in the process according to the invention be withdrawn.
  • FIG. 2 is shown as after passing through the heat exchanger 25, the cooled top gas - optionally after further, not shown
  • Treatment steps - is used as export gas 26 in a binder factory 27 for the production of binder for a binder system used in 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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Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoffträger enthaltenden 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.
  • 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 Rostfeuerungen. 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 Festbettprozess beruht, bei welchem das Festbett durch stückige Kohlenstoffträger erzeugt wird.
  • Bei diesen auch durch den Fachbegriff Schmelzreduktionsprozess gekennzeichneten Verfahren werden stückige Kohlenstoffträger gemeinsam mit vorreduzierten Eisenträgern und Zuschlägen 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 heißen 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 Festbettoberfläche 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 Festbettoberfläche 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 Unterkornanteil 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 Kohlenstoffträger 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 verwenden 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 , WO200250219 , WO2004020555 , WO2005071119 , WO9901583 ; WO2010081620 sind Steinkohle-Brikettierverfahren in Verbindung mit COREX®/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 besser 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 COREX®IFINEX®-Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen 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 bereitzustellen, 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 enthaltenden 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 Kohlenstoffträger 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 Kohlenstoffträger 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 Ausmass 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 gegebenenfalls 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 bevorzugt ist eine Feuchte mit einem Wassergehalt kleiner/gleich 5 Massen%.
  • Über die Einstellung der Temperatur der mit dem Bindemittelsystem zu vermischenden Kohlenstoffträger können die Festigkeitseigenschaften 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 - Temperaturbereich 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 nachdem, wie viel Energie dem Wasserdampf durch Aufheizung der Kohlenstoffträger entzogen wird, findet in verschiedenem Ausmass 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 beeinflusst.
  • 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 beispielsweise 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 Abdampf 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 beispielsweise ein zähflüssiges Bindemittelsystem verwendet werden würde.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform wird das Bindemittelsystem in flüssigem Zustand mit den Kohlenstoffträgern vermischt; 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 Eintrittstemperatur der Vormischung beim Eintritt in den zweiten Mischschritt in einen vordefinierten Temperaturbereich eingestellt. Auch dadurch lassen sich die Eigenschaften der erhaltenen 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 Kohlenstoffträger 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 Betrieb -, 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 zugeführten 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 synthetischen 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
      • ∘ Polystyrol,
      • ∘ Polyäthylen,
      • ∘ Polyvinylalkohol,
      • ∘ Polyäthylenwachs,
      • ∘ Phenolharz,
      • ∘ Xylolformaldehydharz,
    • Polyurethane wie beispielsweise
      • ∘ Polyähter
      • ∘ 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 Abwärme zur Herstellung zumindest einer Teilmenge eines in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten
    Wasserdampfes genutzt.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Verfahren, bei dem das Bindemittelsystem Polyvinylacetat enthält, 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 Kohlenstoffträgern 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 Wasserdampfeinspeisungsleitung 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 - beispielsweise 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 Temperatur von im Kohlenstoffträger-Speicher befindlichen Kohlenstoffträgern 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 Kohlenstoffträger-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 Vermischungseinrichtung.
    Nach einer weiteren Ausführungsform mündet die Abdampfleitung in den Endmischer.
  • Nach Ausführungsformen sind in der Vermischungseinrichtung Vormischer und Endmischer in einer apparativen Einheit zusammengefasst. Das senkt den apparativen Aufwand, den Wartungsaufwand, und Investitions- und Betriebskosten.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße 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 vorhandenen 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 Kohlenstoffträgern 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 Wärmebehandlung 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 jeweils eine Wasserdampfeinspeisungsleitung 8a,8b zur Einspeisung von Wasserdampf, und von beiden geht jeweils eine Abdampfleitung 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 Bindemittelsystem 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 Vormischer10. 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 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, 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 Eintrittstemperatur 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 Einstellung 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 allerdings 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 Kohlenstoffträgern 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 sogenanntem 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 Entstaubungseinrichtung 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, beispielsweise 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 dargestellten 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.
  • Liste der Bezugszeichen
  • 1
    Vermischungseinrichtung
    2
    Kohlenstoffträger
    3
    Bindemittelsystem
    4
    Presseinrichtung
    5
    Wasserdampfzugabeleitung
    6
    Trockner
    7
    Wärmebehandlungsvorrichtung
    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
    18
    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 Voragglomeration
    29
    Kneter

Claims (15)

  1. 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,
    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 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.
  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 Temperaturbereich 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 umfasst,
    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 Kohlenstoffträger (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 Wasserdampfeinspeisungsleitung (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 Kohlenstoffträger-Speicher (16) vorhanden ist, von dem eine Kohlenstoffträger-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 Kohlenstoffträgern (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 Mischschrittes,
    - 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 Vormischer (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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