NO853163L - Framgangsmaate for framstilling av reaktivt, karbonholdig presset legeme. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en framgangsmåte for framstilling av reaktive, karbonrike briketter ifølge den innledende delen av patentkrav 1.

Med uttrykket "reaktive, karbonrike briketter" menes briketter av stoffer som kan benyttes som oppkullingsreak-sjonsdeltakere, som reduksjonskarboner i elektrometallurgien og liknende samt som utgangsmateriale for framstilling av foredlete karbonprodukter, såsom filter- og aktivkull, slik som beskrevet i det etterfølgende.

Fra DE-AS 1 800 126 er det for behandling av bruks- og drikkevann kjent å benytte varmebehandlete briketter som under hel eller delvis utdrivning av flyktige bestanddeler er framstilt av antrasittkull med kornstørrelse < 0 - 1 mm og et fast eller flytende bindemiddel som består av et kullderivat. I dette utlegningsskriftet blir det også henvist til ta] }rike andre kjente framgangsmåter og antrasittiske masser. Fra CH-PS 272 838 er det således eksempelvis kjent å findele antrasittkull og deretter iblande et bindemiddel, idet blandingen forkokses til formlegemer.

Felles for de kjente framgangsmåtene er at et antra-sittisk kull underkastes en briketteringsprosess, hvorved produktenes egenskaper blir liggende tydelig etter mulighetene for antrasittiske kull.

Eksempelvis er det som filtermateriale ved rensing av bruks- eller drikkevann kjent spesielle karbonholdige materialer, såsom koks, antrasitt og særlig aktivkull. Aktivkull framstilles av utvalgte, karbonholdige materialer av ulik opprinnelse etter spesiell bearbeidelse av samme, f.eks. gjennom glødning og etterfølgende termisk aktivering, hvorunder en tar sikte på gjennom tilsiktet delforgassing å endre karbonbærestoffets porestruktur slik at den spesifikke overflate av samme blir flere ganger større enn ved utgangsmaterialet, hvorved det blant annet oppnås et bestemt adsorpsj onsforhold.

Det er på den andre siden kjent at forkokste lavt forkullete fossile masser såsom torvkoks, brunkull og lignittkoks så vel som forkullete organiske masser, såsom trekull og ligninkull og deres blandinger oppviser svært store aktive overflater, slik at de i seg selv utgjør høy-verdige karboner, og disse har følgelig i årtier hatt mangfoldige anvendelser som reduksjons- og oppkullingsmateriale, filtermateriale, så vel som videreforedlet som aktivkull. I overensstemmelse med deres natur oppviser de imidlertid som følge av deres store overflate og lave styrtvekt en lav slitasjefasthet, noe som begrenser deres bruksområder.

De karbonrike antrasittiske kull oppviser derimot en stor hårdhet, men de er ualminnelig reaksjonslangsomme, hvorved bruksområdet igjen innskrenkes.

Utover den allerede angitte kjente teknikk er det allerede foreslått (tysk patentsøknad 33 35 484.7) ved en framgangsmåte for framstilling av reaktive, karbonrike masser eller legemer, hvor en utgangsmasse som består av en andel av 50 - 90 vekts% antrasittiske steinkull og av en ytterligere andel av 5 - 40 vekts% forkullete, organiske masser, såsom trekull, biomasser, torvkoks og deres blandinger, blandes med et bindemiddel i en stivnet tilstand, males, blandes og underkastes en gjæringsprosess, som er avpasset etter bruksformålet, for helt eller delvis å drive ut de flyktige bestanddelene.

Formålet med den eldre oppfinnelsen ble oppnådd ved hjelp av de forannevnte forkullete reaktive massene, i første rekke torvkoks og lavflyktige steinkull, hvorunder i første rekke menes antrasitt, å framskaffe reaktive, karbonrike masser eller legemer, som med hensyn til definerte egenskaper, f.eks. reaktivitet, elektrisk ledningsevne, styrtvekt, slitasjefasthet, adsorpsjonsevne, kan innstilles nøyaktig med henblikk på deres bruk innen elektrometallurgien, jernverk og som filtermedier ved behandling av drikke- og bruksvann etc., og de er derfor bedre enn utgangsstoffene.

Den eldre oppfinnelsen løste ytterligere den oppgaven på den ene siden ikke bare å utnytte de støvformete og små andelene ved gjenvinning av høyaktive karboner, særlig torvkoks, brun- og lignittkoks, likesom trekull og andre organiske masser så vel som på den andre siden av den støvformete og finkornete andel fra antrasittiske kull ved gjenvinning og regenerering på bergverk, men samtidig å overføre samme i foredlete produkter, idet det som sluttprodukt oppnås høyverdig industrikarbon med mange bruksområder.

Det er imidlertid ufordelaktig ved framgangsmåten ifølge den eldre oppfinnelsen at de blandete produktene straks må underkastes en destillasjonsprosess (lavtempera-turforkoksingsprosess) for framstilling av produkter som tåler større belastninger samt kan transporteres og lagres. De "grønne" brikettene holder seg forholdsvis dårlig sammen og har ikke noen høy slitasjefasthet.

Like overfor teknikkens stand og den eldre oppfinnelsen foreligger det derfor den oppgaven ved behandling i området for romtemperaturer (18 - 25 grader C) å kunne framstille "grønne briketter" med høyere indre fasthet uten en umidddelbart etterfølgende glødning eller forkoksing eller en høytemperaturbehandling (kalsinering).

Ved en framgangsmåte av det innledningsvis angitte slag løses den nevnte oppgaven ved at det for sammenholdelsen av de forannevnte andelene benyttes minst to bindemidler, som har den egenskapen å fordampe ved oppvarming til en forkoksingsrest som forbinder innsatsproduktene, nemlig et første bindemiddel, som ved romtemperaturer (18 - 25 grader C) tørt iblandes andelene, hvoretter ved hjelp av en egnet væske, som tilsettes blandingen, denne bringes til å klebe sammen, og et andre bindemiddel, som likeledes ved romtemperaturer iblandes tørt, og hvis flyktige bestanddeler sammen med dem fra de andre karbonene imidlertid først drives ut ved betydelig høyere temperaturer enn ved det første bindemidlet, og ytterligerekarakterisert vedat de forannevnte andelene i et forhold av 40 - 99 vekt % til 1 - 60 vekt .% av den første andelen (karbonrike produkter) til den andre andelen (høyreaktive produkter) etter homogenisering og/eller reaksjons- og hviletid (kondisjoneringstid) med bindemidlene formes til "grønne" briketter.

Ifølge ervervete erfaringer blir utgangsmassen, som består av den første (karbonrike produkter) og den andre andelen (høyaktive produkter) og av bindemidlene, først som finkornet masse med en kornstørrelse for alle komponentene av < 2 mm blandes tørt, ettermales i fellesskap og etter tilsetning av væske ved lave temperaturer blandes, eltes og etter tilstrekkelig kondisjoneringstid anbringes i en form som er avpasset etter bruksformålet.

Derved kan det benyttes i og for seg kjente komprimerings- og briketteringsprosesser med de tilhørende, i og for seg kjente anlegg, såsom eksempelvis kjent innen formiddelindustrien, for brikettering av steinkull og råbrunkull og ved framstilling av aktivkull.

I brukstilfeller ifølge oppfinnelsen framkommer et komprimeringsprodukt, eksempelvis kombinert som reduksjons-karbon og energileverandør for metallurgiske prosesser som finner sted ved høyt temperaturnivå. Derved kan allerede de "grønne" brikettene settes inn i skånsomt tørket, uglødet form. Normalt slutter det seg til tørkingen av brikettene deres termiske behandling (glødning^forkoksing, kalsinering) og omforming i en C -rik formkoks, som er

f -j v

fattxg pa flyktige bestanddeler.

Med "karbonrike produkter" (første andel) menes eksempelvis lavflyktige steinkull, særlig antrasittiske kull. Slike kull er kjent som magerkull, antrasitter eller metaantrasitter. Deres innhold av flyktige bestanddeler, henført til den vann- og askefrie substans, utgjør mindre enn 12 vekt, %, mens karboninnholdet ligger over 90 vekt %

(jfr, DIN 23 003). Høykullete restprodukter fra en tørr destillasjon av steinkull og mineraloljerester gjennomført under utelukkelse av luft, hvorved det framkommer kokser henholdsvis petroleumskokser. Dessuten kan det benyttes

grafitt eller grafittavfall, eksempelvis elektrode-graf ittavfall.

Med uttrykket "høyreaktive produkter, oppnådd gjennom forkulling..."(andre andel), menes særlig torvkokser av C -rike, askefattige svarttorv oppnådd gjennom kjente f ix forkoksingsteknikker (jfr. blant annet "Ullmans Enzyklopådie der Technischen Chemie", stikkord torv, såvel som særtrykk av fabrikktidsskriftet "Unser Betrieb" 3/76 og 4/76 fra firma C. Deilmann AG, Bad Bentheim; tittel: "Der Rohstoff Torf und seine zeitmåssige Verwendung als hochwertiger, aschearmer Industriekohlenstoff Torfkoks", forfatter.dr. H. Grumpelt). Torvforkoksingen er som enhver annen forkoksingsprosess en tørr destillasjons- og pyrolyseprosess, som ved høye temperaturer på opptil 950 grader C under luftutelukkelse fører til termisk oppspalting av hydrokarbonene i torven til den blivende, høyanrikte karbonen og de flyktige bestanddelene.

I løpet av en slik forkoksingsprosess blir det fra den C f i. x -rike svarttorven av løs eller komprimert beskaffenhet frambragt et høyverdig karbonkonsentrat med en brennverdi på over 7500 kcal/kg med et lavt innhold av flyktige bestanddeler og aske. For dette formålet kreves det temperaturer på opptil 850 grader C, for alt etter framgangsmåte i løpet av 30 minutter til 20 timer å anrike innsatsmaterialets karboninnhold til over 90 vekts% i torvkoks.

Torvkoks består som lettkoks av meget porøs og reaktiv beskaffenhet av karbon av en amorf avart av grafitt. De kjemiske og fysikalske egenskapene hos torvkoks av tysk opprinnelse varierer i alminnelighet bare innenfor svært snevre grenser. De utmerker seg ved siden av de forannevnte egenskapene også gjennom særlig lavt svovel- og fosforinn-hold. Ved bruk av torvkoks kan derfor egenskapene hos de tidligere reaksjonstrege produktene, såsom antrasitt, i overensstemmelse med den forannevnter oppgaveangivelsen for-bedres på en overraskende måte, slik at det kan framstilles nye karbonprodukter med nøyaktig innstillbare egenskaper for industrien.

Ved siden av torvkoks, brun- og lignittkoks kan det også benyttes forkullete organiske masser, f.eks. trekull eller andre reaktive karboner. Disse kan eksempelvis være forkullete nøtteskall, forkullet, ekstrahert sukkerrør (bagasse) og ligninkoks. Alle disse produktene har blant annet til felles en svært løs, porerik karbonstruktur med høy spesifikk overflate ved siden av stor reaktivitet.

I alminnelighet kan torvkoks, trekull eller andre reaktive produkter, alt etter eksistens og ønskete egenskaper, føres inn atskilt eller i en vilkårlig blanding med hverandre sammen i utgangsmassen for framstilling av reaktive, karbonrike briketter eller legemer.

Det er vesentlig at de forannevnte første og andre andeler foreligger i et forhold på 40 - 99 vekt % til 1-60 vekt 3§f av den første andelen til den andre andelen og etter intensiv blanding og elting formes til "grønne" briketter.

I tillegg til de i den innledende delen av patentkrav 1 nevnte første og andre andeler blir det ifølge oppfinnelsen benyttet minst to bindemidler.

Som det første bindemiddel egner seg allment klebende, organiske, høymolekylære polymerer, fortrinnsvis fra planter oppnådde polysakkarider, som ved hjelp av vann eller vandige løsninger bringes til å klebe. Blant polysakkaridene egner seg særlig i og for seg kjente stivelser (amyler) fra potet-er, mais eller liknende (jfr. artikkelen "Stårke" i ROMPP Chemielexikon, 7. opplag). Som ytterligere polysakkarider egner seg dekstran med en molekylvekt av 4000 til 100000 eller hemicelluloser, som likeledes bringes til å klebe ved hjelp av vann eller vandige løsninger. Dessuten egner også hydroksyetylcellulose seg, idet den likeledes utgjør et vannløselig klebestoff.

Som det første bindemiddel egner seg imidlertid også eksempelvis lignin, som er en polymer av coniferylalkohol som hører til aromatene og som ved celluloseutvinning eller ved tref or sukr ingjf ører til framstilling av alkohol og fur-furol. Også her bringes lignin ved hjelp av vann eller vandige løsninger til å svelle og klebe sammen. Likeledes egner ligninsulfitt seg. Denne framkommer som avfalls-

produkt ved celluloseutvinning.

Felles for de forannevnte bindemidlene er at disse bringes sammen med den egnete væsken, fortrinnsvis vann eller svakt alkaliske vandige løsninger, og i løpet av en kondisjoneringstid av 1 - 120 minutter bringes til svelling og sammenklebing. Derved er den tilførte vannmengden avhengig av malegraden så vel som av de naturlige egenskapene hos det til enhver tid benyttete bindemidlet. Det kan forutsettes at kaldbriketteringen og bruken av slike bindemidler er i og for seg kjent, slik at innstillingen av den konsistensen som er nødvendig før pressingen, er brukerens sak.

Det er dessuten fordelaktig når den væsken som benyttes for svellingen av det første bindemidlet gjennom skånsom lavtemperatur-tørking er tørket ut til en rest som er mindre enn 5 vekt % fra brikettene. Denne skånsomme fortørkingen, som skal gjennomføres under streng unngåelse av glødningsprosesser (Verschwelungsprozessen), hindrer at det ved den etterfølgende oppvarmingen på høyere temperaturer oppstår rissing og revning av brikettene.

Glødningstemperaturen for de forannevnte polymerene henholdsvis polysakkaridene og ligninene henholdsvis ligninsulfittene ligger omtrent ved 250 - 450 grader C.

Som det andre bindemidlet, som begynner å fordampe ved høyere temperaturer, benyttes fortrinnsvis bitumener eller steinkulltjærebek. Disse kan benyttes såvel i ren form som i blanding med hverandre. Med uttrykket "bitumener" menes de bitumener som er angitt i DIN 52 128/29 og 55 946, d.v.s. klebende, seige, høymolekylære, kolloidale hydrokarboner, som framkommer som naturlige og kunstige fordampningsrester fra jordoljer. De blir eksempelvis solgt av Deutschen Shell AG, Hamburg, som "Normenbitume". Med steinkulltjærebek menes restene ved steinkulldestillasjonen. Steinkulltjærebek blir eksempelvis solgt av "Verkaufsgesellschaft fiir Teererzeugnisse bmH, Essen" under betegnelsen "Teere".

Prinsippielt blir ifølge oppfinnelsen ved siden av bindemidlene samtlige tørrstoffandeler av utgangsmassen blandet tørt sammen og derved viderebehandlet i pulverisert til stand, d.v.s. dersom det er nødvendig for granuleringen, enda en gang ettermalt i fellesskap og viderebehandlet etter tilsetning av svellevæsken ved lave temperaturer. De blir blandet, eltet og latt i ro, så vel som til slutt bragt i en komprimert, brikettert form eller en annen form som er avpasset etter bruksformålet, samt til slutt skånsomt tørket ved temperaturer mellom 50 og 105 grader C.

Såframt det ikke er sørget for noen bruk av brikettene i "grønn" tilstand, skjer deres forbrenning (Verschwelung) i et ytterligere prosessteg i inert atmosfære for helt eller delvis å drive ut de flyktige bestanddelene, hvorved enkeltpartiklene av den derved dannete formkoksen bakes og holdes sammen gjennom den karbonstrukturen som dannes av bindemidlene. Til tross for tett pakking viser forbrennings-produktet seg svært porerikt, uten at det oppstår noen uønsket sprøxhet henholdsvis redusert slitas jef asthet hos de forkullete organiske massene.

Forbrenningen av de eventuelt fortørkete brikettene skjer under en temperaturstigning, som begynner ved ca. 100 grader C og høynes til det andre bindemidlets forbrennings-temperatur og som styres avpasset etter sluttproduktets kvalitet, for å drive ut flyktige bestanddeler fra bindemidlene og frambringe en karbonstruktur som forbinder alle bestanddelene. Det er videre av betydning at alle de restbestanddelene av bindemidlene og eventuelt råstoffene som reduserer sluttproduktets kvalitet, kan drives ut gjennom motsvarende temperatur- og prosess-styring. Temperaturbehandlingen skjer i samsvar hermed fortrinnsvis ved temperaturer mellom 500 og 1350 grader C i et tidsrom på 20 minutter til 20 timer i en inert atmosfære, eksempelvis i en direkte oppvarmet dreierørovn.

Det er særlig fordelaktig at det med den nye framgangsmåten fra karbonrike masser av ulike sammensetning-er, også når disse bare foreligger som finkorn med en størrelse som knapt egner seg for en industriell anvendelse, kan framstilles briketter eller liknende for de ulike bruksformålene og som ikke lenger oppviser de manglene som er spesielle for råstoffene.

Det er enn videre mulig å framstille granulat av forutbestemte korninger fra de forbrente eller "grønne" brikettene gjennom en i og for seg kjent bryte- og -klassifi-seringsprosess.

For å forklare de stegene som inngår i framgangsmåten ifølge oppfinnelsen, henvises til den medfølgende tegningen som i skjematisk oversiktsøyemed viser et prosessdiagram, som i prinsippet kan benyttes i tilknytning til alle de utførelseseksemplene som er beskrevet i det etterfølgende. Alle de i det etterfølgende angitte deler, andeler og prosenter henfører seg til enhver tid til vekten.

Eksempel 1

"Grønne" briketter og deres forbrenning:

Komponentene ble holdt på lager i atskilte beholdere.

I forrådsbeholderne fantes følgende komponenter:

Antrasitt i beholder 2, torvkoks i beholder 6, potetstivelse i beholder 10 og steinkulltjærebek i beholder 14. Over de viste tilførselsledningene 1, 5, 9 og 13 ble beholderne 2, 6, 10 og 14 tilført de motsvarende komponentene. Sammensetningen kunne variere sterkt. 40 - 99 vekt % antrasitt fra Ibbenbiirener-området eller kvalitativt likeverdige kull ga med 1-60 vekt. % torvkoks først en grunnmassse, hvorav 100 deler ble blandet med 1 - 20 deler steinkulltjærebek og 0,5 - 10 deler stivelse eller andre klebende polymerer, så vel som 10 - 30 deler vann. Alt etter vannopptaksevne og overflatebeskaffenhet ble disse massene bragt i en ekstruderbar konsistens.

Fra beholderne 2, 6, 10 og 14 ble ved kontinuerlig produksjonsdrift komponentene først, for så vidt de ikke enkeltvis eller i fellesskap måtte føres til i et male- eller knuseanlegg 16 for ettermaling og først deretter over mellomtransportører 17 og en bunker 18, i korrekte andeler over doseringsvogner 4, 8, 12 og 20 så vel som over en fordeler tørt tilført to blandere 22 og 22' og blandet intensivt.

Etter at komponentene forelå grundig og homogent blandet sammen med hverandre, ble en egnet væske, f.eks. vann, iblandet i fine dråper, idet den således dannete fuktige massen ble gjennomblandet så lenge i blanderne 22, 22' inntil det var sikret at brikettmassen var innstilt på en homogen konsistens. Deretter ble den ferdige blandingen i herdebunkeren 24 ved hjelp av et transportørsystem 23 etter en kondisjoneringstid på 1 - 120 minutter over et transport-ørsystem 25 ført til presser 26 og der presset sammen til enkelte briketter eller liknende med forutbestemte dimensjoner. Sammenpressingen skjer ifølge i og for seg kjente teknikker, såsom kjent for eksempel ved brikettering av stein- og trekull eller ved framstilling av formete aktivkull.

De brikettene som kommer fra pressene 26 til et transportørsystem 27, de såkalte "grønne" brikettene, ble umiddelbart tilført til egnete tørkesystemer, hvor det ble benyttet lavtemperaturtørker 28 og hvor brikettene for å høyne deres fasthet ble tørket til en restfuktighet som lå

o/

under 5 vekt/b •

Deretter kom de således etterbehandlete "grønne" brikettene direkte over transportørsystemet 29 for sikting og lasting 26.

Det er imidlertid også mulig, såframt det fra de "grønne" brikettene skal framstilles formkoks med forutbestemte egenskaper, å føre disse først over et transportørsystem 32 til en forbrenningsovn 34 og der forbrenne dem i inert atmosfære. Deretter kunne de over transportørsystemet 35 tilføres siktingen og lastingen 36 med integrert etterfindeling.

De på denne måten behandlete brikettene kan etter sikting og lasting deretter valgfritt med "grønn" eller forkokset beskaffenhet som formkoks leveres til den industrielle forbrukeren i enhver ønsket korning. I det første tilfellet blir de "grønne" brikettene eller liknende ganske visst underkastet den prinsippielt tilsiktete henholdsvis anvendlesesteknisk nødvendige forbrenningen hos den industrielle forbrukeren under deres benyttelse f.eks. i den elektrometallurgiske reduksjonsprosessen. Brukeren benytter derved for sin termiske prosess i ovnen ved for brenningen av reaktive karbonrike formkokser bevisst den energien som frigjøres fra primærbindemidlet (bitumen og/eller steinkulltjærebek) og fra de flyktige bestanddelene i de iblandete øvrige komponentene.

Normalt skjer forbrenningen hos produsenten for de "grønne" brikettene for å danne reaktive, karbonrike masser og formkokslegemer. For dette formålet blir de "grønne" brikettene etter skånsom tørking i forbrenningsreaktoren 34 forkokset under inert, vidtgående oksygenfri atmosfære. Prosesstemperaturen ligger alt etter tilsiktet formkokskvalitet under forbrenningsforløpet mellom 500 og 1350 grader C. Forbrenningstiden for brikettene i forbrenningsreaktoren utgjør derved i alminnelighet mellom 20 minutter og 20 timer. Disse verdiene kan imidlertid varieres produktspesifikt.

I hvert tilfelle blir brikettene eller liknende skånsomt brent og derved overført til den oppnåelige

formkokskvaliteten. For dette formålet kunne det også settes inn f.eks. direkte eller indirekte oppvarmete dreierør. For den direkte oppvarmingen er det ved startsdrift utelukkende nødvendig en gassbrenner, som for å varme opp systemet eventuelt kan drives såvel med brenngass som med væske (f.eks. propan). Ved varig drift blir prosessen deretter utelukkende tilført luft, hvorved den i dreierøret under brennforløpet utviklete brenngassen 30 - såframt den ikke skal forbrennes for å opprettholde de nødvendige forbrenningstemperaturene i dreierøret - blir trukket ut og tilført en brenngassbrenner for tørken 28. Ved denne blir det i alminnelighet likeledes sørget for flytende gass for startdriften.

Det må selvfølgelig sørges for at brenngassen til enhver tid forbrennes fullstendig, før den kan få slippe ut i atmosfæren som røykgass.

Brikettene eller liknende, som etter forbrenningen i forbrenningsovnen 34 forlater denne over en gasstett sluse, oppviser som forbrenningsprodukter en svært porøs struktur med stor overflate. Ved disse formkoksene dreier det seg derfor om svært reaktive karbonrike masser og legemer. I forhold til de "grønne" brikettene er de krympet noe inn. Stykkform og størrelse er avpasset etter det aktuelle bruksområdet. Brikettene kan derved eksempelvis ha form av pute- eller eggbriketter eller av sylindriske legemer, delvis med bruddkanter som er fordelaktige for anvendelsene.

Forbrenningsproduktene som kommer fra forbrenningsovnen blir i en etterkjøler (ikke vist), f.eks. i en båndkjølestrekning, avkjølt indirekte og/eller direkte under utnyttelse av den følelige varmen ved hjelp av vann og kjøleluft inntil omgivelsestemperaturen er oppnådd. Den varmen som tas opp av luften ved kjølingen av de varme produktene, kan benyttes som forvarmet forbrenningsluft for tørkens 28 (brenn-)gassbrenner. Totalsystemets energitap kan på denne måten holdes på et ytterst lavt nivå.

Ved forbrenningen av de "grønne" brikettene eller liknende kan det i stedet for den forannevnte dreierørovnen også settes inn mer omfangsrike systemer, f.eks. etasjeovner, båndbrennere eller dreieherder. Det er også mulig å sette inn forete sjaktovner, slik disse er kjent ved framstilling av torvkoks fra brenntorvstykker (jfr. GRUMPELT).

I overensstemmelse med oppfinnelsen kan alt etter tilsiktet bruksformål kvalitet, sammensetning etc. så vel som særlige spesifikke egenskaper hos "grønne" briketter og deres forbrenningsprodukter også påvirkes gjennom variasjon av blandingsforholdene så vel som ved valget av utgangsstoffene, bindemidlene og under den termiske omforming av de "grønne" brikettene gjennom innstilling av de ønskete for-brenningsbetingelsene.

Forbrenningsproduktene kan blant annet benyttes innen kjemien (eksempelvis for framstilling av FeSi) eller innen kommunaldriften.

I det etterfølgende forklares ytterligere utførelses-eksempler, som illustrerer de anvendelsene for produktene som er vesentlige for oppfinnelsen samt prosessteg for framstillingen av produktene.

Eksempel 2

Framstilling av produkter for den elektrometallurgiske pro-

duksjon av teknisk rent silisium.

Ved framstillingen av karbonrike reaktive reduksjons-materialer for produksjonen av teknisk rent silisium i lavsjaktovner, må brikettene være svært faste slik at de ikke faller fra hverandre eller blir myke under reduksjonsprosessen i ovnen. For framstillingen av slike briketter kommer det derfor i første rekke bare på tale høy-verdige sekundærbindemidler, nemlig steinkulltjærebek og bitumen.

100 deler av utgangsmassen hadde følgende sammensetning : 50 deler antrasitt fra Ibbenbiiren, med 91,5 vekt % C^- °<9>5 vekt: % flyktige bestanddeler med naturstoffgitte svingninger, 10 deler petroleumskoks, 15 deler torvkoks, 5 deler gran- og furutrekull, alle deler forfindelt under 20 mm i tørr tilstand. Det fulgte deretter en tørr ettermaling og blanding med 10 deler steinkulltjærebek og 5 deler bitumen, hvortil sluttet seg tilsetning av 5 deler tørr, pulverisert plantestivelse (mais- og/eller potetstivelse) og en ytterligere, grundig sammenblanding i tørr tilstand, før blandingen ved romtemperatur ble tilsatt vann eller alkaliske vannløsninger (1 prosentig løsning av basen av et alkali- eller jordalkalimetall eller av ammoniakkvann). Blandingen fikk for svellingen og sammenklebingen av plantestivelsen stå i ro i ca. 10 - 120 minutter (kondisjoneringstid) og hadde da en pressbar beskaffenhet for kald framstilling av "grønne" briketter. Deretter ble den pressbare massen i kjente presser formet til briketter på størrelse med hønseegg.

De på denne måten oppnådde brikettene ble deretter underkastet en lavtemperaturtørking hvorved vanninnholdet ble reduseret til 5 %. Etter ytterligere termisk behandling i den tilsluttete forbrenningsprosess i inert atmosfære, hvor det gjennom å drive ut de fuktige bestanddelene fra bindemidlene og frambringe en karbonstruktur, som forbandt alle utgangsbestanddelene, ble oppnådd karbonrike formkokser, som kunne tilføres sluttforbrukeren.

Brikettene kunne videre i "grønn" eller forkokset form brytes og klassifiseres for framstilling av granulater med forutbestemte korninger.

Eksempel 3

Framstilling av produkter for den elektrometallurgiske produksjonen av ferrosilisium-produkter.

Ved framstillingen av karbonrike reaktive reduksjons-materialer for produksjonen av ferrosilisium-produkter i lavsjaktovner, kreves det briketter med høy fasthet, for at disse under reduksjonsforløpet i lavsjaktovnen ikke skal bli utsatt for betydelige formendringer, falle fra hverandre eller bli myke.

Utgangsmassen var satt sammen som følger:

60 deler antrasitt, f.eks. fra Ibbenburen, med 91,5 vekt % og 5 vekt % flyktige bestanddeler med de naturstoffbundne svingningene, 15 deler torvkoks, 10 deler gran- og furutrekull, alle deler forfindelt til under 2 mm i tørr tilstand. Det skjedde en tørr ettermaling og blanding med 10 deler steinkulltjærebek og 4,5 deler bitumen. Deretter ble denne blandingen tilsatt 0,5 deler hydroksyetylencellulose, oppløst i vann i forholdet 1 del hydroksyetylencellulose til 19 deler vann, og ved romtemperatur blandet grundig med det formålet å kunne overføre blandingen gjennom svelling av hydroksyetylencel-lulosemolekylene og klebe disse sammen med de øvrige bestanddelene etter en passende reaksjons- og hviletid (kondisjoneringstid) til en pressbar beskaffenhet for kald framstilling av "grønne" briketter med form og størrelse avpasset etter bruksformålet. Deretter skjedde pressingen i en briketteringspresse til små firkantete legemer (briketter).

De på denne måten oppnådde brikettene ble deretter underkastet en lavtemperaturtørking, inntil fuktighetsinn-holdet utgjorde ca. 2 %. Deretter kunne de umiddelbart tilføres sluttforbrukeren. Brikettene kunne dessuten brytes og klassifiseres for framstilling av granulater.

Eksempel 4

Framstilling av produkter for produksjon av silisiumkarbid, karbonsvovel eller fosfor.

Reaktivt, karbonrikt reduksjonsmateriale for produksjon av silisiumkarbid og andre karbider så vel som karbonsvovel og fosfor kan prinsippielt framstilles med lavverdige bindemidler, f.eks. sulfittavlut eller lignin. Dessuten kan det benyttes karboner som er gunstige i pris. De derved oppnådde brikettene kan viderebenyttes i kaldbrikettert form.

100 deler av utgangsmassene var satt sammen som følger: 50 deler petroleumskoks med 93 vekt % f i. x og 3 3 vekt % flyktige bestanddeler, 15 deler steinkull (magerkull) med 91 vekt. % Cf_^xog 12 vekt, % flyktige bestanddeler, 5 deler torvkoks, 10 deler forkullet treavfall (sagflis og høvl-sponer), 10 deler lignin og 10 deler sulfittavlut med hovedbestanddelen ligninsulfitt, idet samtlige deler forelå forfindelt under 2 mm eller pulverisert i tørr tilstand.

Den tørre blandingen og malingen ved romtemperatur skjedde med et vanninnhold som var innstilt for størkningen og formingen. Dertil sluttet seg sammenpressing av de kalde massene med et i og for seg kjent briketteringsanlegg til en form og stykkstørrelse som var avpasset etter det aktuelle bruksformålet.

Eksempel 5

Framstilling av et karbonrikt oppkullingsmateriale for metallurgien.

For dette bruksformålet ble det alt etter gjenoppkul-lingssteg henholdsvis oppkullingsprosess krevd et rent, C . -rikt karbonprodukt med høy styrtvekt, først og fremst kjennetegnet ved lavt innhold av H^, N og liknende flyktige bestanddeler så vel som lite svovel, fosfor og aske, altså et formkoksprodukt av høyere kvalitet.

100 deler av utgangsmassene var satt sammen som følger: 40 deler antrasitt, f.eks. fra Ibbenbiiren, med 91 vekt %

og 5 vekt % flyktige bestanddeler, 30 deler middel-temperatur-forkokset steinkullkoks med 93 vekts Cf _i. x og 3 vekt % flyktige bestanddeler, 15 deler brunkullkoks, 5 deler steinkulltjærebek, 5 deler bitumen under tilsetning av 2,5 deler tørket pulverisert plantestivelse og 2,5 deler dekstran med en molekylvekt mellom 4000 og 100000.

For framstilling av oppkullingsmaterialet ble utgangsmassene antrasitt, koks, torvkoks, steinkulltjærebek og bitumen i fellesskap malt tørt opp til en kornstørrelse under 2 mm og deretter blandet grundig sammen med bindemidlet i tørr tilstand. Deretter ble det for sammenklebingen av kaldblandingen og dens sammenpressing i i og for seg kjente briketteringssystemer tilsatt vann i fine dråper og i den nødvendige mengden. Deretter ble hele blandingen blandet enda en gang.

Deretter fulgte den for svellingen av stivelsen fordelaktige reaksjons- og hviletiden (kondisjoneringstiden) så vel som den kalde pressingen og lavtemperatur-tørkingen av brikettene til et restvanninnhold på under 5 vekt .%. Deretter ble brikettene tilført forkoksingsoperasjonen, hvor den tørre destillasjonen i inert atmosfære ved temperaturer inntil 1350 grader C skjedde gjennom tilsiktet styring av prosessen under innstilling av de formkoksegenskapene som var mest hensiktsmessige for det her foreliggende bruksformålet. Oppkullingsgranulatenes korning kan så vel ved pressingen som gjennom etterfølgende findeling - såsom i eksempel 1 -

tilpasset det aktuelle bruksformålet.

Eksempel 6

Framstilling av høykarbonrike oppkullingsmaterialer for metallurgien.

Mens eksempel 4 beskriver framstillingen av oppkul-lingsmater ialer som nærmest egner seg for såkalt foroppkulling, tjener eksempel 6 mer til å beskrive framstillingen av høyrene karboner for finoppkullingen.

100 deler utgangsmasse var satt sammen som følger:

85 deler elekltrodegrafittavfall, eventuelt blandet med

grafittgranulat og -støv, forfindelt til under 2 mm, 5 deler torvkoks kjemisk befridd for aske, 3,5 deler steinkulltjærebek og 4 deler bitumen, såsom i eksempel 1, under tilsetning av 2,5 deler pulverisert hemicellulose.

For framstilling av oppkullingsmaterialet ble utgangsmassene grafitt, torvkoks, steinkulltjærebek og bitumen i fellesskap blandet grundig sammen, eventuelt ettermalt og deretter blandet grundig sammen med hemicellulosen i tørr tilstand, før den væsken, for eksempel alkalisert vann (pH-verdi 5,5), som er nødvendig for sammenklebingen av kaldblandingen og dens sammenpressing i i og for seg kjente briketteringssystemer, tilsettes i den nødvendige mengden i form av fine dråper.

Svarende til eksempel 1 fulgte det deretter den for svellingen av hemicellulosen absolutt nødvendige reaksjons-og hviletiden (kondisjoneringstiden) på ca. 60 minutter, så vel som den kalde pressingen og lavtemperatur-tørkingen av brikettene til under 5 vekt % restvanninnhold, før brikettene ble tilført forkoksingsoperasjonen. Gjennom tilsiktet styring av forkoksingsprosessen og den dermed for-bundne tørre destillasjonen i inert atmosfære ved temperaturer på opptil 1350 grader C skjedde innstillingen av de formkoksegenskapene som var de mest hensiktsmessige for det her foreliggende bruksformålet.

Oppkullingsgranulatets korning kan så vel ved pressing som gjennom etterfølgende findeling avpasses etter det aktuelle bruksformålet.

Eksempel 7

Framstilling av karbonrike filtermaterialer for behandling av drikke- og avvann.

Ved framstillingen av karbonrike filtermaterialer for rensing av drikke- og avvann kreves det ved siden av høy trykkfasthet og høy slitasjebestandighet først og fremst god porøsitet, kjemisk renhet og god tilbakespylingsevne hos brikettene.

For framstillingen av slike briketter kom det derfor bare på tale å benytte høyverdige karboner og bindemidler, som også egner seg for framstilling av termisk viderefored-lete produkter fra slike formkokser.

100 deler av utgangsmassene var satt sammen som følger: 40 deler antrasitt, f.eks. fra Ibbenbiiren, med 91,5 vekt % Cf^ x°95 vekt % flyktige bestanddeler, 15 deler torvkoks, 10 deler bøketrekull, 15 deler brunkullkoks eller 15 deler

lignittkoks. Alle delene var forfindelt på en kornstørrelse under 2 mm i tørr tilstand. Det fulgte en tørr ettermaling

og blanding med 15 deler av en steinkulltjærebek/bitumen-blanding (1 : 1), som likeledes var forfindelt til under 2 mm. Deretter ble det tilsatt 5-10 deler pulverisert maisstivelse, og samtlige komponenter ble enda en gang blandet grundig sammen i tørr tilstand, før blandingen ble tilsatt vann eller andre svelle- og løsningsmidler, for gjennom svellingen og sammenklebingen av plantestivelsen å kunne overføre blandingen etter en passende reaksjons-

og hviletid (kondisjoneringstid) til pressbar beskaffenhet for kald framstilling av "grønne" briketter med en form og stykkstørrelse som til enhver tid var avpasset etter bruksformålet.

De brikettene som ble oppnådd på denne måten ble først underkastet en skånsom lavtemperatur-tørking til under 5 vekt% restfuktighet og deretter en forbrenningsprosess i inert atmosfære ved temperaturer mellom 550 og 950 grader C, hvorunder det fant sted en temnperaturstigning med en takt på 20 grader C per minutt, idet sluttemperaturen ble holdt i 30 minutter.

De forannevnte eksemplene kunne gjennom utskifting av komponentene varieres "mutatis mutandis", uten å fravike beskyttelsesomfanget for oppfinnelsen såsom angitt i patentkravene.

En ytterligere fordel består i at brikettenes struktur også er forenelig med tilsetning av ytterligere tilsetningsstoffer, som først og fremst er inerte like overfor utgangsstoffene innen ramma for p^rolyseprosessen, men som er nødvendige i et etterfølgende bruksområde for brikettene, f.eks. pulverformete eller granulerte oksaide<r>av ulik sammensetning. En slik iblanding er forklart i forbindelse med eksempel 8.

Eksempel 8

Framstilling av briketter og liknende for den elektrometallurgiske produksjonen av ferrosilisium-produkter, silisiumkarbid og silisiummetall.

Ved framstillingen av silisium ble karboner og kvartssand blandet i ovnen og silisiumet smeltet ut av kvartsen. For å redusere ovnens driftstid og derved spare energi og for å høyne utbyttet av ferdigprodukter ved samtidig reduksjon av råstofftapene (SiO ), krevdes det briketter

2 hvor karbonbærestoffet og kvartssanden var blandet grundig sammen med hverandre samt bragt i en lett håndterbar form med høy mekanisk fasthet.

100 deler av utgangsmasse for slike briketter var satt sammen som følger: •

30 deler antrasitt i korningsområdet 0,5 - 0,8 mm,

20 deler torvkoks i korningsområdet 0,5 - 0,8 mm,

7 deler steinkulltjærebek i korningsområdet 0,3 - 0,8 mm,

3 deler pulverisert kveitestivelse og

40 deler kvartssand (finsand med korning 0,2 - 0,5 mm).

Disse komponentene ble først blandet tørt. Deretter fulgte vanntilsetningen for sammenklebing av kaldblandingen, og etter tilstrekkelig størkningstid på ca. 45 minutter sammenpressingen av blandingen i kjente briketteringssystemer.

Deretter ble brikettene ved en lavtemperaturtørking innstilt på et vanninnhold av under 5 vekt %.

Alt etter forbrukerens krav ble de tørkete brikettene deretter enten levert eller forkokset i et forkoksingsan-legg, for derved å redusere innholdet av flyktige bestanddeler, i inert atmosfære ved maksimaltemperaturer på inntil 1200 grader C.

Materialets korning kan såvel ved pressing som ved en etterfølgende findeling avpasses etter forbrukerens krav.

Som erfaringene har vist, vil det analogt med eksempel 8 kunne iblandes og sammenpresses pulverformete eller fingranulerte inerte tørrstoffer på inntil 60 vekt. %, henført til utgangsmassens totalvekt. Korningen bør ligge mellom 0,1 og 0,8 mm.

Claims (18)

1. Framgangsmåte for framstilling av reaktive, karbonrike briketter, hvor en første andel av karbonrike, tidligere reaksjonstrege produkter med et lavt innhold av flyktige bestanddeler og en andre andel av høyreaktive produkter, som er opppnådd gjennom forkoksing av lavkullete fossile råstoffer eller organiske masser, males og deretter iblandes minst ett bindemiddel i tilstrekkelig grad for brikettkonsistensen, hvilket bindemidel har den egenskapen at det ved oppvarming fordamper til en innsatsproduktene forbindende forkoksingsrest, og hvor blandingen deretter presses til en form som er avpasset etter bruksformålet,karakterisert vedat det, for å få de forannevnte andelene til å holde sammen, benyttes minst to bindemidler som har den egenskapen at de ved oppvarming fordamper til en innsatsproduktene forbindende forkoksingsrest, nemlig et første bindemiddel, som ved romtemperaturer (18 til 25 grader C) tørt iblandes andelene, hvoretter blandingen ved romtemperatur ved hjelp av en egnet væske, som tilsettes blandingen, bringes til å klebe sammen, og et andre bindemiddel, somn likeledes iblandes tørt ved romtemperaturer, men hvis flyktige bestanddeler først drives ut ved vesentlig høyere temperaturer enn ved det første bindemidlet, og ytterligerekarakterisert vedat de forannevnte andelene i et forhold av 40 - 99 vekt % til 1-60 vekt % av den førtste andelen (karbonrike produkter) til den andre andelen (høyreaktive produkter) etter homogenisering og/eller reaksjons- og hviletid (kondisjoneringstid) med bindemidlene formes til "grønne" briketter.

2. Framgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at det som karbonrike produkter (første andel) benyttes steinkull, særlig antrasitt.

3. Framgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at det som karbonrike produkter (første andel) benyttes høykullete restprodukter fra en tørr destillasjon, som er gjennomført under luftutelukkelse, av steinkull og mineraloljerester, eksempelvis koks henholdsvis petroleumskoks.

4. Framgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at det som karbonrikt produkt (første andel) benyttes grafitt eller grafittavfall.

5. Framgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at det som høyreaktive karboner benyttes forkoksete lavkullete fossile masser, såsom torvkoks, brun- og lignittkoks og andre forkullete organiske masser, idet andelen av høyreaktive karboner i totalblandingen består av ett eller flere av de nevnte karboner.

6. Framgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at det som første bindemiddel benyttes vannløselige, klebende høymolekylære polymerer.

7. Framgangsmåte ifølge krav 6,karakterisertved at det som første bindemiddel benyttes hydroksyetylencellulose, som ved hjelp av vann eller vandige løsninger, særlige basiske løsninger, bringes til å svelle og klebe sammen.

8. Framgangsmåte ifølge krav 1 eller 6,karakterisert vedat det som første bindemiddel benyttes polysakkarider (dekstran, amyler) utvunnet av planter, og hvis molekylvekt ligger mellom 4 000 og 100000 og som ved hjelp av vann eller vandige løsninger bringes til å klebe.

9. Framgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at det som første bindemiddel benyttes lignin fra hydrolyse- henholdsvis alkohol- og furfurolframstillingspro-sesser og som ved hjelp av vann eller vandige løsninger, særlig basiske løsninger, bringes til å svelle og klebe sammen .

10. Framgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at det som første bindemiddel benyttes ligninsulfitt, som ved hjelp av vann eller vandige løsninger bringes til å svelle og klebe sammen.

11. Framgangsmåte ifølge krav 1 og 6 til 10,karakterisert vedat det første bindemidlet med den egnete væsken bringes til å svelle og klebe sammen i løpet av en kondisjoneringstid på fra 1 til 120 minutter.

12. Framgangsmåte ifølge krav 1 og 6 til 10,karakterisert vedat væsken, som gjør det første bindemidlet klebedyktig, gjennom skånsom lavtemperatur-tør-king tørkes ut til en rest på mindre enn 5 vekt % fra brikettene.

13. Framgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at det som andre bindemiddel benyttes bitumer eller steinkulltjærebek.

14. Framgangsmåte ifølge krav 1 og 12,karakterisert vedde ifølge krav 1 oppnådde brikettene, etter gjennomført lavtemperatur-tørking, underkastes en behandling hvor temperaturen begynner ved ca. 100 grader C og høynes til i det minste det andre bindemidlets forbren-ningstemperatur (Verschwelungstemperatur), hvor temperatur-stigningen styres avpasset etter sluttproduktets kvalitet, for å drive ut de flyktige bestanddelene fra bindemidlene og alle de andre blandingsandelene og for å frambringe en karbonstruktur som binder samtlige bestanddeler sammen.

15. Framgangsmåte ifølge krav 14,karakterisert vedat brikettene etter at det er oppnådd en slutt-temperatur på mellom 500 og 1350 grader C varmebehand-les (glødning, forkoksing, kalsinering) i inert atmosfære i et tidsrom på mellom 20 minutter og 20 timer.

16. Framgangsmåte ifølge krav 1 til 15.,karakterisert vedat de "grønne" og de glødete (geschwelten) brikettene brytes og klassifiseres for framstilling av granuleringer med forutbestemte korninger.

17. Framgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 16,karakterisert vedat utgangsstoffet (karbon-bærestoff og bindemiddel) som ytterligere komponenter tilsettes pulverformete eller granulerte tilsetningsstoffer, særlig oksi'der, som er inerte overfor utgangsstof f ene og innenfor ramma av pyrolyseprosessen for framstilling av brikettene.

18. Framgangsmåte ifølge krav 17,karakterisert vedat blandingen av utgangsstoffene (karbon-bærestoff og bindemiddel) iblandes kvartssand på inntil en andel av 60 vekt. % henført til blandingen av utgangsstoffene.