NO152013B - Fremgangsmaate for fremstilling av syntetiske karbonholdige granuler - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av syntetiske karbonholdige granuler med gode mekaniske egenskaper, for anvendelse i karbonholdige produkter av forskjellig art, slik som karbonholdige blokker og elektroder samt karbonholdige masser.

Det er kjent at visse naturlige kullsorter med et innhold

av flyktig material under 20 vektprosent eller naturlige antrasitter, i granulform har særlige gode mekaniske styrke-egenskaper som gjør dem egnet for spesielle formål. Sådanne granuler utgjør spesielt basis-material i karbonholdige blokker som anvendes som foring i smelteovner eller elektrolyseceller. Granulene anvendes også for fremstilling av elektroder samt også for tilvirkning av karbonholdige masser.

For å fremstille disse forskjellige materialer kalsineres først de naturlige karbonholdige granuler ved temperaturer av størrelsesorden fra 1200 til 2400°C, og blandes så i passende forhold med et eller flere karbonholdige eller ikke-karbonholdige bindemidler, slik som bek, tjære eller syntetiske harpikser. De mest verdifulle typer kull eller antrasitt er de som gir granuler med høy hardhet og høy termisk stabilitet etter kalsinering.

På grunn av tiltagende bruk av disse naturlige karbonholdige granuler med gode mekaniske egenskaper, samt også på grunn av at visse gruver er tømt, er det funnet at de tilgjengelige mengder av sådant material er blitt utilstrekkelig og at prisene har en tendens til å øke. På den annen side er det kjent at utvinning av disse karbonholdige materialer fra underjordiske gruver såvel som knusing av deres groveste fraksjoner, ledsages av fremstilling av forholdsvis store mengder av karbonholdige fingods med partikkelstørrelse mindre enn 1 mm og som har fått mindre og mindre anvendelse. Av denne grunn er dette fingods tilgjengelig for relativt lav pris.

En av de vanlige anvendelser av sådant fingods er fremstilling av pelletter som agglomeres under trykk sammen med et bindemiddel, som vanligvis er et hydrokarbonholdige bindemiddel. Disse pelletter anvendes hovedsakelig for husopp-varming, en anvendelse som har avtatt betraktelig under de senere år.

Det er foreslått å erstatte de naturlige karbonholdige granuler med syntetiske granuler som fremstilles av fingods etter at dette er agglomerert til pelletter, som derpå kalsineres ved høy temperatur og deretter knuses for å frembringe granuler med ønsket størrelsesspektrum.

Foreløpige prøver som er utført på visse pelletter som er fremstilt ved blanding av fingods av antrasitt i et visst forhold med bek eller tjære, har vist at det ikke er mulig å oppnå faste agglomererte produkter industriellt med de vanlige fremgangsmåter for kalsinering ved høy temperatur. Hvis pelletter med forholdsvis lavt bindemiddelinnhold, hvilket vil si et innhold fra omkring 6 til 10 vektprosent av bek og/eller tjære, blir kalsinert kan det oppserveres at pellettene etter hvert går i stykker under sin passasje gjennom kalsineringsovnen.

Hvis bindemiddelandelen økes til omkring 15%, forbedres de mekaniske egenskaper av de ubehandlede pelletter når de forlater agglomererings-pressene, med ved forsøk på å kal-sinere sådanne pelletter er det funnet at disse hefter seg til hverandre og til slutt danner en sammenhengende masse.

Andre prover hvor pelletter med et bindemiddelforhold omkring 15% utsettes for forbehandling i en roterende varmeovn ved temperaturer omkring 700 til 800°C har ikke gitt bedre resultater. Det er således faktisk observert at når sådanne forbehandlede pelletter kalsineres ved høyere temperatur enn 1300°C, går de i stykker på samme måte som de ovenfor nevnte pelletter med lavt opprinnelig bindemiddelinnhold .

På denne bakgrunn av teknikkens stilling er det derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å angi en fremgangsmåte for fremstilling av det ovenfor angitte produkt uten at de omtalte ulemper opptrer.

Oppfinnelsen gjelder således en fremgangsmåte for fremstilling av syntetiske karbonholdige granuler ut i fra fingods av antrasitt og/eller kull med et flyktig karbonholdig bindemiddel i en andel mindre enn 20 vekt%, idet eventuelt ytterligere bestanddeler, slik som finfordelt koks eller petroleumkoks, tilsettes blandingen av fingods og karbonholdig bindemiddel, men ikke i større vektandel enn at blandingens innhold av fingods av antrasitt og/eller kull holdes på minst 50 vekt% av blandingen.

På dette grunnlag av prinsippielt kjent teknikk fra US-PS 2.799.053, 2.164.530 og 1.317.498 har så denne fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at: ferske pelletter fremstilles ved agglomerering av nevnte fingods ved innblanding av karbonholdig bindemiddel i en vektandel på 10 til 30, fortrinnsvis 13 til 20 vekt%,

de fremstilte ferske pelletter varmebehandles ved at de uten innbyrdes overlapping bringes i kontakt med en oksyderende gass-strøm som er bragt til en temperatur mellom 650 og 1000°C,

de varmebehandlede pelletter kalsineres i en varmeovn ved en endelig temperatur mellom 1200 og 2400°c,

de kalsinerte pelletter avkjøles, og

de avkjølte pelletter knuses til granuler med ønsket stør-relses spektrum.

Som en følge av denne prosess er det funnet at pellettene under det annet varmebehandlingstrinn faktisk ikke har noen tendens til å heftes til hverandre, selv om dette annet trinn utføres i en kontinuerlig vertikal kalsineringsovn hvor pellettene beveger seg ovenfra og nedover, samt er i stand til å motstå de betydelige påkjenninger som skriver seg fra den forholdsvis store høyde av materialinnholdet i ovnen. Varmebehandlingen i to trinn i henhold til oppfinnelsen gir videre pellettene ytterst høy mekanisk styrke og tillater etter knusing fremstilling av syntetiske karbonholdige granuler med mekaniske egenskaper som er minst like gode eller vanligvis bedre enn de tilsvarende egenskaper ved naturlige antrasitt- og/eller kullgranuler.

Disse egenskaper gjenfinnes også i de produkter som er fremstilt ut i fra disse granuler.

Oppfinnelsen vil bli bedre forstått ut i fra følgende utførelseseksempel.

EKSEMPEL

Omkring 1 tonn antrasitt-fingods fra gruven La Mure i Frank-rike og med partikkelstørrelse under 2 mm, samt 95% under 1 mm, blandes ved 120°C med 125 kg kullbek og 40 kg kull-tjære, hvilket tilsvarer omkring 14 vektprosent bindemiddel i blandingen. Etter blading i omkring 20 minutter, agglomeres den frembragte blanding ved hjelp av en presse til pelletter av størrelse omkring 30 x 40 mm ved omkring 100°C samt et agglomereringstrykk på omkring 30 MPa.

Pellettene helles så gradvis ut på et transportbånd av net-tingduk på sådan måte at det dannes et eneste pellettlag uten overlapping. Transportbåndet føres gjennom en tunnel hvis indre atmosfære er oppvarmet til omkring 4 0°C ved hjelp av brennere. Transportbåndets fremføringshastighet inne i varmeovnen reguleres slik at oppholdstiden for pellettene blir omkring 2 minutter ved en temperatur større eller lik 700°C. Sammensetningen av ovnsatmosfæren innstilles slik at den gass som befinner seg i kontakt med pellettene får oksyderende egenskaper.

Ved utløpet av tunnelovnen innføres pellettene i en kontinuerlig vertikal elektrisk varmeovn av den type som anvendes for kalsinering av antrasittgranuler ved hjelp av motstands oppvarming gjennom ovnsinnholdet. Den midlere temperatur som oppnås av pellettene er fra omkring 1600 til 1700°C, og passasjen igjennom varmeovnen tar omkring 15 timer.

Etter uttagning av de kalsinerte pelletter knuses disse til granuler av størrelse lik eller mindre enn 20 mm.

Disse granuler ble anvendt for fremstilling av en sats A av karbonholdig masse med følgende sammensetning:

En sats B av karbonholdig masse med samme størrelse-spekt-rum og samme vektsammensetning ble samtidig fremstilt, idet de anvendte granuler i denne masse var naturlige antrasittgranuler som også skrev seg fra den franske mine La Mure.

De to satser ble sammenblandet hver for seg under samme ytre forhold, og derpå hver oppdelt i tre deler med beteg-nelsene henholdsvis Al, A2, A3 og Bl, B2, B3. Disse deler ble formet til blokker av størrelse omkring 500 x 500 x 500 mm, som så ble innbrent to av gangen under samme betingelser.

Prøvestykker ble tatt fra hver blokk og de følgende egenskaper ble målt;

Strekkfasthet i MPa og elektrisk motstand i ohm/cm.

Følgende tabell viser de oppnådde resultater.

Disse resultater viser systematisk og meget klart overlegen-heten av de karbonholdige blokker som er fremstilt med syntetiske granuler, idet disse oppviser bedre mekanisk styrke samt også bedre elektrisk ledningsevne (lavere motstand).

Det optimale innhold av hydrokarbonholdig bindemiddel for fremstilling av ferske pelletter avhenger av egenskapene ved for det fingods av antrasitt og/eller kull som anvenéeé. Dette innhold kan variere fra 10 til 30 vektprosent, men ligger fortrinnsvis mellom 13 og 20 vektprosent.

De utforte målinger viser at kvaliteten av disse pelletter etter kalsineringen, hovedsakelig beror på de forhold som foreligger under utførelsen av det forste behandlingstrinn av varmebehandlingen. Under dette behandlingstrinn avgis faktisk en del av de flyktige materialer som inneholdes i pellettene, fra pellettenes overflater og forbrennes ved kontakt med den oksyderende atmosfære som er bragt opp til høy temperatur således at det dannes et tynt og hardt sjikt rundt hver pellett. Den optimale varighet av denne behandling kan bestemmes ved hjelp av enkle praktiske prøver,

og således at de pelletter som har vært utsatt for sådan behandling fremdeles har et forholdsvis stort innhold av flyktig material.

Under det annet behandlingstrinn frigjøres etter hvert de resterende flyktige materialer mens pellettene passerer gjennom kalsineringsovnen, samtidig som det frembringes en øket densitet ved en sintringsprosess av sådan art som gjør det mulig å oppnå de høye hardhetsverdier som kjennetegner fremstilte produkt ved oppfinnelsens fremgangsmåte. Tallrike variasjoner av den nettopp beskrevne fremgangsmåte for fremstilling av syntetiske karbonholdige granuler kan utføres uten at oppfinnelsens ramme overskrides. De således oppnådde syntetiske karbonholdige granuler med høy mekanisk styrke og fremstilt av fingods av karbon eller antrasitt med et innhold av flyktig material under 20%, innebærer i seg selv et vesentlig teknisk fremskritt.

Tallrike anvendelser av disse granuler kan komme i betraktning og særlig deres anvendelser for fremstilling av forskjellige typer innbrente karbonholdige blokker for mange slags bruk, slik som f.eks. foringer for metallurgiske og elektrotermiske ovner, elektrolyseceller o.s.v.

Sådanne granuler kan også inngå i karbonholdige masser, slik som f.eks. masser for Søderberg elektroder eller masser av den art som anvendes for fremstilling av dekorasjoner av forskjellig slag.

Uten at oppfinnelsens ramme overskrides, kan visse ytterligere karbonholdige eller ikke-karbonholdige komponenter innføres i den'grunnblanding som består av fingods av antrasitt og/eller kull og hydrokarbonholdig bindemiddel, med det formål å modifisere visse egenskaper for de fremstilte produkter. Således kan det f.eks. innføres en viss mengde-

andel av finfordelt koks, f.eks. petroleumkoks.

Den oppnådde blanding må imidlertid inneholde minst 50 vekt-

prosent fingods av naturlig antrasitt og/eller kull.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av syntetiske karbon-

holdige granuler ut i fra fingods av antrasitt og/eller kull med et flyktig karbonholdig bindemiddel i en andel mindre enn 20 vekt%, idet eventuelt ytterligere bestand- deler, slik som finfordelt koks eller petroleumskoks, til- settes blandingen av fingods og karbonholdig bindemiddel, men ikke i større vektandel enn at blandingens innhold av fingods av antrasitt og/eller kull holdes på minst 50 vekt% av blandingen,karakterisert ved at ferske pelletter fremstilles ved agglomerering av nevnte fingods ved innblanding av karbonholdig bindemiddel i en vektandel på 10 til 30, fortrinnsvis 13 til 20 vekt%, de fremstilte ferske pelletter varmebehandles ved at de uten innbyrdes overlapping bringes i kontakt med en oksyderende gass-strøm som er bragt til en temperatur mellom 650 og 1000°C, de varmebehandlede pelletter kalsineres i en varmeovn ved en endelig temperatur mellom 1200 og 2400°C, de kalsinerte pelletter avkjøles, og de avkjølte pelletter knuses til granuler med ønsket størrel-sesspektrum.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at pellettene varmebehandles i den oksyderende gass--strøm i 1 til 5 minutter.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det som karbonholdig fingods anvendes antrasitt eller kull med en partikkelstør-relse mindre enn 2 mm, og hvorav minst 80% ligger under 1 mm.