NO163137B - Brikett som fortrinnsvis er beregnet som tilsatsbrensel isjaktovner. - Google Patents

Description

Ved tilvirkning og håndtering av koks oppstår alltid småstykker og stubb,og disse småfraksjoner er mindre efter-spurt enn de større koksstykker. Småfraksjonene er derved blitt et problem ved at de lett fører til overskuddssituasjoner og lav pris.

Det har derfor allerede lenge vært interesse for å

finne anvendelse for disse småfraksjoner. En av de fore-slåtte måter har vært å brikettere småfraksjonene for der-efter å anvende de fremstilte briketter på samme måte som grovstykket koks.

Det samme problem som er blitt nevnt hva gjelder koks

har også foreligget hva gjelder kull, og når det nedenfor tales om koks, er det underforstått at dette uttrykk også innbefatter stenkull og trekull.

En lang rekke tidligere patenter behandler metoder

for fremstilling av koksbriketter og blandinger for slike briketter. Ved fremstilling av koksbriketter blandes det findelte koksmateriale med en eller annen form for bindemiddel, f.eks. sement eller sementblandinger, bitumenprodukter, kalk eller sulfitt- eller sulfatholdige organiske bindemidler.

Visse bindemidler, som sement eller sementblandinger,

har vært betraktet som uegnede fordi disse ikke er brennbare, fordi briketten som helhet får dårlig varmeutbytte i forhold til vekten eller fordi briketten er blitt ansett å være tungt brennbar. Andre bindemidler, som bitumenprodukter og organiske bindemidler, avgir helsefarlig gass eller skadelige biprodukter ved forbrenning. Flesteparten av bindemidlene fører også til temmelig store mengder med aske og avfalls-produkter .

Det er også åpenbart at omkostningene for bindemidlet og for briketteringsprosessen må være temmelig lave fordi brikettenes anvendbarhet står og faller med prisen for disse.

Straks omkostningene for fremstilling av briketter,inklusive bindemiddel r, begynner å nærme seg prisforskjellen mellom småfraksjoner og grovfraksjoner av det samme brensel, vil kon-sumenten -velge å kjøpe den grovstykkede koks eller det grovstykkede kull fremfor de mer eller mindre uprøvde briketter. Fremstillingsomkostningene for brikettene har sikkert vært grunnen til at en rekke brikettpatenter aldri har ført til

noen utøvelse i stor målestokk.

Et ytterligere problem som også er blitt viet opp-merksomhet i enkelte av de ovennevnte tidligere patenter, er at briketter kan gå istykker på grunn av varme og trykk og at de med andre ord har dårlig "ildholdfasthet" eller varmholdfasthet. En stor del av koksforbruket skjer i sjaktovner. Brikettenes lave ildholdfasthet kan da bli et kritisk problem fordi brikettene langt nede i ovnen begynner å bli utsatt for høye temperaturer samtidig som de utsettes for trykket fra den overliggende søyle av det materiale som skal varmes eller smeltes, f.eks. en stensøyle. Briketter med lav ildfasthet vil da smuldre opp og tette igjen sjakten, og dette skaper problemer som er helt åpenbare for fagmannen. Dessuten blir en stor brenseloverflate utsatt for de oppadstigende, varme røkgasser, og dette medfører en meget kraftig reduksjon av kulldioxydet i røkgassene, og prosessen gir store brenseltap. Dette turde være grunnen til at briketter hittil som regel ikke er blitt anvendt i sjaktovner.

Ifølge en tidligere patentert metode anvendes stenkull-bek som bindemiddel for kokspartiklene. Beket blir forkokset efter brikettformningen. Slike briketter har for visse formål vist seg å være usedvanlig interessante, men de betinger på-fallende høye priser som følge av den kostbare fremstillings-prosess, og disse briketter er derfor uinteressante bortsett muligens fra for spesielle formål.

Det tas ved den foreliggende oppfinnelse sikte på å

løse problemer som er forbundet med de tidligere kjente briketter og å tilveiebringe en brikett som kan fremstilles til en rimelig pris samtidig som den oppviser tilstrekkelig ildholdfasthet til at den vil kunne anvendes i sjaktovner. Oppfinnelsen er basert på utvikling av koksbriketter spesielt for sjaktovner for smelting av mineraler ved mineralullfrem-stiIling, men det er åpenbart at denne anvendelse ikke skiller seg mer fra andre anvendelser enn at det kan forutsies at briketten ifølge oppfinnelsen også er egnet for slike, andre anvendelser.

Oppfinnelsen angår således en brikett, fortrinnsvis beregnet som tilsatsbrensel i sjaktovner for smelting av mineraler ved mineralullproduksjon, inneholdende partikler av koks

og/eller kull og et hydraulisk bindemiddel, som f.eks.

sement, og briketten er særpreget ved de i krav l's karak-teriserende del angitte trekk.

Ifølge oppfinnelsen består således briketten av minst tre komponenter, dvs. en første komponent som utgjøres av partikler av koks og/eller kull, en annen komponent som ut-gjøres av et hydraulisk bindemiddel, fortrinnsvis sement,

og en tredje komponent som er karakteristisk for oppfinnelsen og utgjøres av et finkornet, oxydisk, mineralsk materiale, f.eks. stenmel. Det er tidligere kjent sammen å anvende de to. førstnevnte komponenter i lignende sammenheng.

Det er trolig at i briketten ifølge oppfinnelsen danner sementen sammen med den finkornede, oxydiske, mineralske komponent en grunnmasse som omslutter og binder kokspartiklene respektive kullpartiklene sammen. Denne grunnmasse kan ved egnet valg av bestanddeler gjøres slik at den blir tilstrekkelig sterk for anvendelse i såvel kald som varm tilstand.

Briketten får øket styrke når de aller fineste kokspartikler eller kullpartikler unngås, f.eks. ved å sikte fra slike partikler. Det ønskede resultat oppnås allerede dersom bare de partikler som er mindre enn 2 mm siktes fra. Et vesentlig bedre resultat fås imidlertid dersom koks- og kullpartikler som er mindre enn 5 mm fjernes i det minste for størstedelens vedkommende. Koks- eller kullpartiklenes øvre størrelsesgrense er hovedsakelig et praktisk spørsmål. En egnet grense er 25 mm. Partikler med en størrelse over 25 mm har en fullgod salgsverdi, og det lønner seg derfor ikke å medta slike partikler i en brikett.

Det finkornede, oxydiske, mineralske materiale bør helst ikke være grovere enn 2 mm.

Selvfølgelig øker brikettenes styrke innen visse grenser med økende sementinnhold. Det har vist seg at sementinnholdet

må være minst 8% av brikettens tørrvekt. Grensen oppad er mer av økonomisk enn av teknisk art, men over en viss grense som kan settes til 35%, øker brikettens styrke ikke ytterligere i en slik grad at en videre økning av sementinnholdet

er fornuftig.

I avhengighet av den type av finkornet, oxydisk,

mineralsk materiale som anvendes kan også visse grenser fast-slås. Erfaringer og omfattende forsøk har vist at praktisk anvendbare briketter sjelden kan oppnås med et mindre inn-

hold av finkornet, oxydisk, mineralsk materiale enn 15%, beregnet på brikettens tørrvekt.

Det er i og for seg selvklart at som finkornet, oxydisk, mineralsk komponent velges et materiale som forøvrig ikke skader prosessen, men som tvertimot er til gagn for prosessen. Hva gjelder f.eks. fremstilling av mineralull, vil som regel kalksten eller dolomitt foreligge som tilsats til grunn-materialet som vanligvis er av basalt type. Det kan også

velges en slagg, f.eks. stålslagg, fortrinnsvis en basisk stålslagg. Bestanddeler av mer spesiell art, f.eks. oxyder som gjør smeiten eller slaggen lettflytende, kan også til-settes i eller ved siden av den finkornede, oxydiske, mineralske komponent.

Ved mineralullproduksjon oppstår alltid avfall. En del

av dette avfall er fiberholdig og representerer et avfalls-problem på grunn av dets store volum. Dette avfall er imidlertid av den nødvendige finkornede art, og fibrene i avfallet virker armerende på brikettene. Dersom følgelig i det minste en del av det finkornede, oxydiske, mineralske materiale i briketten utgjøres av fiberholdig avfall fra mineralullproduksjonen,

kan betydelige fordeler oppnås både hva gjelder brikettenes styrke og problemet med å bli kvitt avfallet.

Det har overraskende vist seg at det tilsatsmateriale

som ved mineralullproduksjonen blir tilført smeiten sammen med de oxydiske bestanddeler i brikettene, fordeler seg betydelig jevnere og hurtigere i sluttproduktet enn dersom de hadde vært separat tilsatt. Det er sannsynlig at dette beror på at kokspartiklene hhv. kullpartiklene ved forbrenningen efter-later porer som gjør at reaksjonsoverflaten blir meget stor.

Det er derfor gunstig å tilføre en forholdsvis stor del av

disse tilsatsmaterialer for mineralullen med brikettene,

hvilket givetvis da fører til en reduksjon av andelen av kokspartikler hhv. kullpartikler. Andelen av kokspartikler og

kullpartikler bør imidlertid ikke være mindre enn 30% av brikettens tørrvekt.

Med brikettene ifølge oppfinnelsen kan en ytterligere viktig fordel oppnås. Det forholder seg nemlig slik at av-gasser fra koksfyrte sjaktovner regelmessig inneholder svovel som gir en sterk og ubehagelig lukt. Denne kan elimineres ved forbrenning, hvorved carbonmonoxydet som er tilstede i avgassen utgjør det hovedsakelig brensel. Carbonmonoxydet må imidlertid som regel suppleres med et annet brensel, som en gass eller olje. På grunn av at brikettene nu fremstilles med en stamme av koks- eller kullpartikler blir avgassene anriket med flyktige materialer fra koksen eller kullet slik at tilsatsbrensel ikke blir nødvendig. Minst 10% av koks/kullblandingen bør utgjøres av kullpartikler for at en tydelig effekt skal kunne merkes. Dersom det viser seg at det vil være nødvendig med mer enn 50% kullpartikler, ér det bedre samtidig å anvende kullbriketter og koksbriketter eller eventuelt bare kullbriketter.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet nedenfor ved hjelp av en rekke eksempler. Under selve utviklingsarbeidet har det vist seg at briketter med en trykkholdfasthet av under 2943 kPa ikke er tilstrekkelig trykkholdfaste til at de tåler oppveiing og chargering i ovn. Varmeholdfastheten er blitt bestemt efter oppheting av briketten til 900°C i 1 time. Utviklingsarbeidet har vist at briketter som efter en slik varmebehandling har en varmtrykkholdfasthet som er lavere enn 981 kPa, har små muligheter for å fungere på riktig måte.

Eksempel 1

I et blandeapparat blandes:

Briketteringen ble utført i en formningsmaskin for betongprodukter, og brikettene ble formet som terninger med en kantlengde av ca. 8 cm. De fuktige terninger ble lagret i 12 døgn ;hvorefter de ble tørket 1 døgn ved en temperatur av 60°C.

Brikettenes trykkholdfasthet i kald tilstand ble målt

til 2639 kPa, og denne verdi representerer en gjennomsnittsverdi for 6 "briketter.

For å kunne måle brikettenes varmholdfasthet ble de utsatt for en temperatur av 90 0°C i 1 time, hvorefter de ble avkjølt i løpet av 2 4 timer før varmholdfastheten ble målt, og en verdi av 2246 kPa ble oppnådd som representerer en gjennomsnittsverdi for 6 briketter.

Brikettene med denne sammensetning oppviser en trykkholdfasthet i kald tilstand som ligger noe' under den angitte normverdi av ca. 2 94 3 kPa, mens varmholdfastheten derimot ligger betydelig over den angitte normverdi av 981 kPa.

I de nedenstående tabeller A og B er en rekke ytterligere eksempler på forskjellige blandinger for fremstilling av briketter angitt med opplysninger angående sammensetning, trykkholdfasthet, varmholdfasthet, bedømmelse av holdfastheten samt anmerkninger.

Den målte trykkholdfasthet ligger noe under den anbe-falte verdi av 2943 kPa i eksempelene 1, 2, 5, 8 og 12. Hva gjelder eksemplene 9, 11 og 13, angir trykkholdfastheten en klart underkjent verdi. De eksempler som viser godkjente verdier for trykkholdfastheten, er eksemplene 3, 4, 6, 7, 10, 14 og 15.

Hva gjelder varmholdfastheten som skal være minst 981 kPa, er godkjente verdier for denne blitt oppnådd i eksemplene 1, 2, 3, 6, 10, 11, 14 og 15, mens varmholdfastheten i eksemplene 4, 5, 8, 9, 12 og 13 ligger langt under den godkjente verdi. I eksemplene 7 og 13 ligger varmholdfastheten mellom 883 og 981, og dette får anses som godkjente verdier da det foreligger en viss feilmålingsmargin.

De eksempler hvor såvel godkjent trykkholdfasthet i kald tilstand som godkjent varmholdfasthet er blitt oppnådd, er eksemplene 3,6,10, 14 og 15 og eksempel 7 under en viss tvil. Dette gjør at brikettenes sammensetning bør ligge innen rammen for de nedenstående verdier:

Claims (5)

1. Brikett, fortrinnsvis beregnet som tilsatsbrensel i sjaktovner for smelting av mineraler ved mineralullproduksjon, inneholdende partikler av koks og/eller kull og et hydraulisk bindemiddel, som f.eks. sement, karakterisert ved at det hydrauliske bindemiddel forekommer i en mengde av minst 8% av brikettens tørr-vekt, at koksen og/eller kullet forekommer i en mengde av 30-75% av brikettens tørrvekt, at finpartiklene i koksen og/ eller kullet så vidt mulig er blitt fjernet og erstattet med et finkornig, oxydisk, mineralsk materiale, f.eks. sand, slagg, stenmel, flygeaske, kalkstensmel, dolomittmel, siliciumdioxyd, sagstøv eller annet avfall fra mineralull-produks jon, i en mengde av minst 15% av brikettens tørrvekt, og at koks- og/eller kullpartiklene hovedsakelig har en størrelse av minst 2 mm, fortrinnsvis minst 5 mm.

2. Brikett ifølge krav 1, karakterisert ved at partiklene av koks/ kull utgjør en blanding av koks og kull i hvilken andelen av kull utgjør 10-50%.

3. Brikett ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at bindemidlet utgjøres av sement og foreligger i en mengde av 8-35% av brikettens tørrvekt.

4. Brikett ifølge krav 1-3, karakterisert ved at det finkornige, oxydiske, mineralske materiale hovedsakelig har en korn-størrelse under 2 mm.

5. Brikett ifølge krav 1-4, karakterisert ved at det finkornige, oxydiske, mineralske materiale er tilstede i en mengde av 15-35% av brikettens tørrvekt.