Pierwszenstwo: Opublikowano: 25.11.1964 (P103.840) 16.V.1963 Niemiecka Republika Federalna 15.XH.1966 52201 KI Mb, 1 Je/ MKP C^TJT 3/e$ UKD |S'BLlOT£K( Wspóltwórcy Wynalazku: dr Paul Schmalfeld, Willibald John Wlasciciel patentu: Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Frankfurt n/Menem (Niemiecka Republika Federalna) yredu PalenlowegL Sposób brykietówania wegla, koksu, rudy lub ich mieszanek Wynalazek dotyczy sposobu brykietówania weg¬ la, koksu, rudy lub ich mieszanek.Wedlug znanych sposobów, drobnoziarnisty, spie¬ kajacy sie wegiel kamienny brykietuje sie w ten sposób, ze ogrzewa sie go najpierw do temperatury miekniecia lub plastycznosci. Samo brykietowanie przeprowadza sie w prasach stemplowych lub o podwójnych walcach przy cisnieniu od 300 do 1000 at. Jednak pewne gatunki wegla kamiennego o duzej zdolnosci miekniecia nie nadaja sie do brykietówania, gdyz w czasie ogrzewania wegiel ulega zbrylaniu. Zdolnosc spiekania sie takich od¬ mian wegla wykorzystywana jest w ten sposób, ze przy brykietowaniu, jako srodek wiazacy dodaje sie drobnoziarniste materialy, na przyklad nie spie¬ kajacy sie wegiel, koks, rude lub domieszki hut¬ nicze.Wedlug znanych sposobów niemiekniejace ro¬ dzaje wegla lu!b koksu ogrzewa sie do temperatu¬ ry powyzej zakresu miekniecia spiekajacego sie wegla, a nastepnie miesza sie z suchym, spiekaja¬ cym sie weglem kamiennym, wstepnie podgrzanym do temperatury nizszej od temperatury miekniecia, przy czym stosunek skladników mieszanki jest ta¬ ki, ze osiaga sie wymagana temperature w zakre¬ sie miekniecia spiekajacego sie wegla kamiennego.Nastepnie taka mieszanke brykietuje sie.Przygotowywanie dajacych sie brykietowac mie¬ szanek zlozonych ze spiekajacego sie wegla oraz z niespiekajacych sie skladników takich jak koks, 10 15 25 wegiel i tym podobnych, nastrecza wiele trudnosci.Znany jest sposób ogrzewania koksu, jako sklad¬ nika nie spiekajacego sie, przez prazenie fluidyza¬ cyjne w strumieniu gazu, przy czym na krótko przed osadzeniem wprowadza sie w strumien gazu drobnoziarnisty spiekajacy sie wegiel wskutek czego koks i wegiel wydzielaja sie razem jako mie¬ szanka.Przy wytwarzaniu masy brykietowej zawieraja¬ cej srodki wiazace stosuje sie zbiorniki z mie¬ szadlem wirujacym wzgledem pionowej osi lub tez rynny, z walami lopatkowymi wirujacymi wzgledem osi poziomych. Takie urzadzenia miesza¬ jace pracuja jednak niezadowalajaco, gdyz miesza¬ ja material nierównomiernie i niedostatecznie szyb¬ ko. Czesto w mieszance tworza sie spieki i grudki, oraz zalepianie sie aparatury.Znany jest sposób odgazowywania drobnoziarni¬ stego, spiekajacego sie wegla przez dodawanie drobnoziarnistego, goracego czynnika grzewczego, przy czym czynnik ten oraz paliwo wprowadza sie w regulowanych ilosciach przez mieszarke slima¬ kowa tak, ze przy ciaglym poruszaniu i intensyw¬ nym mieszaniu czynnika grzewczego i paliwa, na¬ stepuje odgazowanie paliwa przy zachowaniu jego drobnoziarnistoscL Mieszarka uzyta przy tym spo¬ sobie zaopatrzona jest w dwa, obracajace sie w tym samym kierunku mieszajace sie walce umieszczone w obudowie, przy czym profil przekroju poprzecz¬ nego mieszadel ma na przyklad ksztalt soczewki. 5220152201 3 4 Odstep miedzy powierzchniami walów mieszaja¬ cych oraz miedzy walami i scianami zbiornika jest tak maly, ze spiekanie nie moze nastapic. Obraca¬ jace sie waly mieszajace, powoduja intensywny obieg mieszanego materialu, gdyz jeden w*al prze¬ suwa ten material do drugiego walu i w ten spo¬ sób przemieszcza go przy ciaglym przesuwaniu.Takie urzadzenia mieszajace nadaja sie szczegól¬ nie do przygotowywania surowca do brykietowa¬ nia, zawierajacego spiekajacy sie wegiel kamienny lub wegiel o wyraznej zdolnosci miekniecia w sta¬ nie plastycznym.Wynalazek dotyczy sposobu brykietowania weg¬ la, koksu, rudy lub ich domieszek z dodatkiem spiekajacego sie wegla kamiennego, w temperatu¬ rze lezacej w zakresie temperatury plastycznosci spiekajacego sie wegla kamiennego, przy czym nie ulegajaca zmiekczeniu czesc materialu przeznaczo¬ nego do brykietowania ogrzewa sie powyzej tem¬ peratury plastycznosci wegla kamiennego, miesza sie z podgrzanym wstepnie spiekajacym sie weg¬ lem w jedna mieszanine, której temperatura lezy w zakresie temperatury plastycznosci wegla, po czym mieszanke te formuje sie w prasie brykie¬ towej.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze ogrzany, nie ulegajacy mieknieciu skladnik miesza¬ niny oraz spiekajacy sie wegiel kamienny wpro¬ wadza sie do znanej mieszarki zaopatrzonej w dwa ¦? waly obracajace sie w tym samym kierunku, w której skladniki miesza sie przy czesciowym odga- zowaniu spiekajacego sie wegla, tworzac jedno¬ lita mieszanine o temperaturze lezacej w zakresie miekniecia wegla. Nastepnie mieszanine ochladza sie, co najmniej o 20° korzystnie o 50° do 100PC przez wtryskiwanie i odparowywanie wody, wzglednie wprowadzanie paTy i nastepnie formuje w znany sposób. Zakres miekniecia spiekajacego sie wegla zalezy od jego rodzaju i zwykle lezy miedzy 350°C a 480°C, korzystnie miedzy 380°C i 450°C.Stosunek ilosciowy oraz temperatura spiekaja¬ cego sie wegla i niemieknacego skladnika masy brykietowej, przy wprowadzaniu ich do mieszarki sa tak dobrane, ze mieszanina osiaga maksymalna temperature miekniecia spiekajacego sie wegla.Poziom temperatury, przy której wystepuje mak¬ simum plastycznosci zalezy od specyficznej wlas¬ ciwosci danego rodzaju wegla, oraz równiez od tego, jak szybko temperatura zostala osiagnieta.Absolutna wartosc tego maksimum wzrasta wraz z szybkoscia ogrzewania.Przy szyfokim i dokladnym wymieszaniu skladni¬ ków o róznym wyzarzeniu, nastepuje szybkie wy¬ równanie temperatury a spiekajacy sie wegiel, przy silnym przeplywie ciepla, osiaga odpowiednio duzy stopien uplastycznienia. Jednoczesnie wystepuje czesciowe odgazowanie oraz oddzielenie smoly.Powstajace lotne produkty odprowadza sie z 'Obu¬ dowy mieszarki.Przez ochlodzenie za pomoca parujacej wody, stan rozkladu spiekajacego sie wegla zostaje jed¬ noczesnie zatrzymany w obszarze miekniecia. Gaz i smola przestaja sie wydzielac w temperaturze ?uzyskanej przy ochlodzeniu, wegiel ten jest prak¬ tycznie odgazowany. Jest to o tyle wazne, gdyz w nastepujacym etapie prasowania zahamowane jest wydzielanie sie gazów. Zdolnosc spiekania oraz laczenia sie wegla kamiennego, zalezna od zdol¬ nosci miekniecia, nie ulega zmianie po ochlodze¬ niu, jezeli tylko ochladzanie przeprowadza sie szyb¬ ko i równomiernie. Osiaga sie to wedlug wynalaz¬ ku przez zastosowanie mieszarki z elementami mie¬ szajacymi o profilu soczewkowym.Mieszanie i ogrzewanie wegla az do stanu pla¬ stycznosci i odgazowania oraz nastepujace po nich ochlodzenie, moga byc przeprowadzane w dwóch kolejnych stadiach mieszania w jednej mieszarce lub tez w dwóch oddzielnych polaczonych mieszar¬ kach usytuowanych jedna za druga.Miedzy mieszarka lub mieszarkami i bfykieciar- ka umieszczony jest posredni zbiornik z izolacja cieplna. W tym zbiorniku znajduje sie pewna ilosc gotowej masy brykietowej, jako blokada gazu mie¬ dzy mieszarka i brykieciarka i umozliwiajacej rów¬ nomierne zaopatrzenie kanalu prasy brykieciarki za pomoca znanych sluz, rynien i tym podobnych.W ten sposób przestrzen robocza prasy wolna jest od gazu wytlewnego. Korzystnym jest jednak, jezeli prasa jest okapturzona i otoczona gazem obojetnym.Urzadzenie do wykonywania sposobu wedlug wy¬ nalazku oraz mieszarka, przedstawione sa na ry¬ sunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urza¬ dzenia, fig. 2 — pionowy przekrój osiowy mieszar¬ ki i fig. 3 — przekrój wzdluz linii A-A na fig. 2.Urzadzenie sklada sie z mieszarek 1, 5, ze zbior¬ nika posredniego 8 oraz z prasy (brykietujacej 10.Przez przewód 2 doprowadza sie ogrzany ma¬ terial stanowiacy czesc masy brykietowej nie ule¬ gajacej mieknieciu, na przyklad koks, zas przez przewód 3 spiekajacy sie wegiel, który moze byc wstepnie podgrzany. Oba te skladniki doprowadza sie kolejno do wlotu mieszarki 1, w krótkich od¬ stepach czasu. Oba strumienie materialu, na przy¬ klad wegla i koksu, reguluje sie ilosciowo odpo¬ wiednio do wlasciwosci materialów wyjsciowych.Temperatury koksu i wegla tak sa dobrane, ze mieszanina uzyskuje temperature bliska maksimum plastycznosci spiekajacego sie wegla kamiennego.Wydzielajace sie z mieszaniny czesci lotne, smo¬ la i gaz, odprowadza sie z obudowy pierwszej mie¬ szarki przez przewód 12.W tym stanie mieszanina przechodzi przez prze¬ wód 4 do mieszarki 5, gdzie ochladza sie ja za po¬ moca wody wtryskiwanej przez przewód 6, która paruje pod dzialaniem ciepla mieszaniny. Ochlo¬ dzona mieszanina przechodzi przez przewód lacza¬ cy 7 do posredniego zbiornika 8 skad przez zasilacz 9 kierowana jest do kanalu prasowniczego brykie¬ ciarki 10.Przed przewodem doprowadzajacym wode moze byc umieszczony czujnik temperatury 13 nastawia¬ ny na temperature maksymalnego miekniecia weg¬ la i zwrócony w kierunku przewodu 4 doprowa¬ dzajacego mieszanine. Stosownie do tej temperatu¬ ry ustala sie temperature goracego koksu w prze¬ wodzie 2.Mieszarki 115 przedstawione na fig. 1 moga byc polaczone w jeden mechanizm mieszajacy 10 15 20 25 .30 35 40 45 50 55 6052201 5 o wystarczajacej dlugosci. W takim przypadku przewód doprowadzajacy wode jest umieszczony w srodku urzadzenia.Na fig. 2 i 3 przedstawiono urzedzenie do wy¬ konywania sposobu wedlug wynalazku, w przekro- 5 iju równoleglym i pionowym do osi walów oraz prostopadlym wzgledem nich.Obudowa 26 mieszarki otoczona jest obmuro¬ waniem 27 chroniacym przed utrata ciepla. W obu¬ dowie obracaja sie wzgledem swych osi 21, 22, w 10 tym samym kierunku, dwa mieszadla 23, które sa ulozyskowane w czolowych scianach obudowy i na¬ pedzane sa w odpowiedni sposób nie uwidocznio¬ ny na rysunku.Przez przewody 24 i 24a, które moga byc pola- 15 czone w jeden szyb, doprowadza sie w ustalonym ilosciowo stosunku skladniki mieszaniny to jest goracy koks i spiekajacy sie wegiel. Mieszanina odprowadzana jest z suszarki przez przewód 28 i przechodzi do nastepnej mieszarki lub do zbiór- 20 nika posredniego przed bryikieciarka. Lotne sklad¬ niki wydzielajace sie przy mieszaniu, odprowa¬ dzane sa przez rure 25. Jezeli zgodnie z fig. 1 pra¬ cuje sie przy uzyciu dwóch mieszarek ustawionych jedna za druga, to woda do ochlodzenia miesza- 25 niny jest doprowadzana przez przewód 6 (fig. 1).Jezeli urzadzenie przedstawione na fig/2, sluzy jednoczesnie do mieszania i chlodzenia, to woda dostarczana jest przez króciec rurowy 30. Tworza¬ ca sie para wodna uchodzi razem z lotnymi sklad- 35 nikami wegla, przez przewód odprowadzajacy 25.Ponizej podano przyklady zastosowania sposo¬ bu wedlug wynalazku.Przyklad I. Koks z koksowni kopalnianej o wielkosci ziarna 0—3 mm, ogrzany do tempera- 40 tury 500°C i wegiel spiekajacy sie o wielkosci ziarna 0—2 mm, podgrzany wstepnie do tempera¬ tury 500X! i wegiel spiekajacy sie o wielkosci ziar¬ na 0—2 mm podgrzany wstepnie do temperatury 250°C, wprowadza sie do mieszarki w stosunku wa- • 45 gowym 70 :30. Przy wydzielaniu sie gazów wy- tlewnych, temperatura w mieszarce ustala sie szyb¬ ko na 425°C, przy której wegiel staje sie pla- „ styczny. W tym stanie mieszanine doprowadza sie do drugiej mieszarki, gdzie ochladza sie ja do 370°C 50 przez parowanie wtryskiwanej wody tak, ze pow¬ strzymane zostaje wydzielanie sie gazów i par smo¬ lowych. Ochlodzona mieszanine doprowadza sie przez posredni zbiornik do prasy z podwójnymi walcami, gdzie sprasowana zostaje w brykiety, 55 które zawieraja okolo 1,2% wagowo smoly resztko¬ wej i okolo 10%-wagowo lotnych skladników.Przyklad II. Koks z koksowni kopalnianej o wielkosci ziarna 0—3 mm, ogrzany do tempera¬ tury 560°C oraz dobrze spiekajacy sie i slabo 60 peczniejacy wegiel gazowo — promienny podgrza¬ ny do 100° i wysuszony, wprowadza sie w stosunku wagowym 75 :25 do mieszarki, w której tempera¬ tura wyrównuje sie szybko do 440°C. Po ochlodze¬ niu mieszaniny do temperatury 360*10, co nastepuje 05 6 w drugiej polowie mieszarki przez parowanie wtryskiwanej wody, zahamowane dostaje poczatko¬ we silne wydzielanie sie gazów tak, ze mieszanina moze byc sprasowywana w brykiety. Gotowe (bry¬ kiety zawieraja 0,8% wagowo smoly wytlewnej oraz 7% wagowo skladników lotnych.Przyklad III. Antracyt o wielkosci ziarna 0—4 mm po ogrzaniu do temperatury 580°C i we¬ giel kamienny dobrze sie spiekajacy i nie pecznie¬ jacy podgrzany do 200°C, doprowadza sie do mie¬ szarki w stosunku wagowym 65 :35, przy czym, przy silnym wydzielaniu sie gazó^fr temperatura mieszaniny ustala sie szybko na 400°C. Mieszanine, która w tej temperaturze staje sie plastyczna, chlo¬ dzi sie w drugiej mieszarce do temperatury 350^0 przez wtryskiwanie wody. Nastepnie mieszanine prasuje sie w brykiety, które wagowo zawieraja 1,5% smoly wytlewnej i 10% lotnych skladników.Przyklad IV. Rude zelaza o wielkosci ziarna 0—3 mm, ogrzana do temperatury 600^C i spieka¬ jacy sie wegiel kamienny o wielkosci; ziarn Cb— 2 mm podgrzany do 150*0, doprowadza sie do mie¬ szarki, w stosunku wagowym-70 : 30. temperatura mieszaniny w mieszarce -ustala sie w krótkim czasie na 450°C i'mieszanina staje sie plastyczna.Przez wtryskiwanie wody w drugiej polowie mie¬ szarki, mieszanine ochladza sie do 400°C, wskutek czego gaz przestaje sie wydzielac. Nastepnie mie¬ szanine prasuje sie w brykiety, które zawieraja wagowo 0,5% smoly wytlewnej i 5% lotnych sklad¬ ników. PL