SE450579B - Brikett foretredesvis avsedd som tillsatsbrensle i schaktugnar - Google Patents

Description

450 579 säkerhet varit anledningen till att många brikettpatent aldrig lett till någon storskalig utövning. 3 Ett ytterligare problem, vilket även uppmärksammas i vissa av de nämnda tidigare patenten är att briketter kan falla isär på grund av värme och tryck, och att de med andra ord har dålig "eldhållfasthet" eller varmhållfasthet. En stor del av koksförbrukningen sker i schaktugnar. Därvid kan briketternas låga eldhållfasthet bli ett kritiskt problem, eftersom briketterna, när de långt nere i ugnen börjar utsättas för höga temperaturer samtidigt som de utsätts för trycket från den ovanför stående pelaren av det material som ska värmas eller smältas, t ex en stenpelare. Briketter med låg eldhållfasthet smulas då sönder och sätter igen schaktet, vilket skapar problem, vilka är helt uppenbara för fackmannen. Dessutom utsätts en stor bränsleyta för de uppåtstigande varma rökgaserna, vilket medför en mycket kraftig reduktion av koldioxiden i rökgaserna, och processen ger kraftiga bränsleförluster. Detta torde vara anledningen till att briketter hittills vanligen inte använts i schaktugnar.

Enligt en tidigare patenterad metod används stenkolsbeck som bindemedel för kokspartiklarna. Becket förkoksas efter brikett formningen. Sådana briketter har för vissa ändamål visat sig utom- ordentligt intressanta, men de betingar påfallande höga priser till följd av den dyrbara tillverkningsprocessen, och dessa briketter är därför ointressanta utom möjligen för speciella ändamål.

Denna uppfinning avser att lösa problemen med de tidigare kända briketterna och att åstadkomma en brikett som kan tillverkas till rimlig kostnad samtidigt som den visar en tillräcklig eldhållfasthet för att kunna användas i schaktugnar. Uppfinningen har tillkommit genom utveckling av koksbriketter speciellt för schaktugnar för smältning av mineral vid mineralullsframställning, men uppenbarligen skiljer sig denna användning inte mer från andra användningar än att man kan förutsäga att briketten enligt uppfinningen också är lämpad för sådana andra användningar. _ Enligt uppfinningen är briketten avsedd som tillsatsbränsle i schaktugnar för smältning av mineral vid mineralullstillverkning och innehållande partiklar av koks eller kol eller bådadera och ett hydrauliskt bindemedel, t ex cement. m 450 579 Uppfinningens verkningssätt torde vara att cementen tillsammans med den finkorniga, oxidiska, mineraliska komponenten bildar en matris som omsluter och sammanbinder koks- resp. kolpartiklarna. Denna matris kan med lämpligt val av ingredienser göras så att den blir tillräckligt stark för användning i såväl kallt som varmt tillstånd.

Briketten får ökad styrka om man undviker de allra finaste koks- eller kolpartiklarna, t ex genom bortsiktning av sådana partiklar.

Det önskade resultatet uppnås redan om man siktar bort endast de partiklar som är mindre än 2 mm. Ett väsentligt bättre resultat erhålls dock om koks- och kolpartiklar mindre än 5 mm avlägsnas åtminstone till den större delen. Koks- eller kolpartiklarnas övre storleksgräns är huvudsakligen en praktisk fråga. En lämplig gräns är 25 mm. Partiklar med en storlek över 25 mm har ett fullgott saluvärde, och det lönar sig därför inte att ta in sådana partiklar i en brikett.

Det finkorniga, oxidiska, mineraliska materialet bör helst inte vara grövre än 2 mm.

Självfallet ökar briketternas styrka inom vissa gränser med en ökande cementhalt. Det har visat sig att cementhalten bör vara åtminstone 7% av brikettens torrvikt. Gränsen uppåt är mer av ekonomisk än av teknisk natur, men över en viss gräns, som kan sättas vid cirka 35%, ökar inte brikettens styrka ytterligare i sådan omfattning att en vidare ökning av cementhalten är meningsfull.

Beroende på vilken typ av finkornigt, oxidiskt, mineraliskt material som används kan också vissa gänser fastställas. Erfarenheten och omfattande försök har visat att praktiskt användbara briketter sällan kan åstadkommas med mindre halt finkornigt, oxidiskt, mineraliskt material än 15% räknat på brikettens torrvikt.

Det är i och för sig självklart att man som finkornig, oxidisk, mineralisk komponent väljer material som inte i övrigt skadar processen utan som tvärtom är till gagn för processen. När det t ex gäller mineralullsframställning vill man som regel ha en tillsats av kalksten eller dolomit till basmaterialet, vilket vanligen är av basalt typ. Man kan också välja en slagg, t ex stålslagg, - 450 579 företrädesvis en basisk stålslagg. Man kan även i eller vid sidan av den finkorniga, oxidiska, mineraliska komponenten tillsätta bestånds- delar av mer speciell art, t ex oxider som gör smältan eller slaggen mer lättflytande.

Vid mineralullstillverkning uppstår alltid avfall. En del av detta avfall är fiberhaltigt och utgör ett avfallsproblem genom sin skrymmande natur. Detta avfall har emellertid den nödvändiga fin- korniga karaktären, och fibrerna i avfallet verkar armerande på briketterna. Om man alltså såsom åtminstone en del av det finkorniga, oixidiska, mineraliska materialet i briketten tillsätter fiberhaltigt avfall från mineralullstillverkningen kan avsevärda fördelar vinnas både vad gäller briketternas styrka och problemet att bli kvitt avfallet.

Det har överraskande visat sig att det tillsatsmaterial som vid mineralullstillverkning tillförs smältan med de oxidiska bestånds- delarna i briketterna fördelar sig betydligt homogenare och snabbare i slutprodukten än om de hade varit tillsatta separat. Sannolikt beror detta på att kokspartiklarna respektive kolpartiklarna vid förbrän- ningen efterlämnar porer som gör reaktionsytan mycket stor. Det är därför lämpligt att tillföra en relativt stor del av dessa tillsatsmaterial för mineralullen med briketterna, vilket givetvis då tränger tillbaka andelen koks- resp. kolpartiklar. Andelen koks- och kolpartiklar bör dock inte vara mindre än 30% av brikettens torrvikt.

Med briketter enligt uppfinningen kan en ytterligare viktig fördel vinnas. Det förhåller sig nämligen så att kokseldade schaktugnars avgaser regelmässigt innehåller svavel, vilket ger en stark och obehaglig lukt. Denna kan elimineras genom förbränning , varvid den kolmonoxid som är närvarande i avgasen utgör det huvudsakliga bränslet. Kolmonoxiden måste dock som regel kompletteras med något annat bränsle såsom en gas eller olja. Genom att nu briketterna tillverkas med en stomme av koks- eller kolpartiklar ~ berikas avgaserna med flyktiga ämnen ur koksen eller kolet, så att inte något tillsats-bränsle blir nödvändigt. Minst l0% av koks/kolblandningen bör utgöras av kolpartiklar för att en markant effekt ska noteras. Om det visar sig att det skulle behövas mer än 50% kolpartiklar är det bättre att samtidigt använda både kolbriketter och koksbriketter eller eventuellt enbart kolbriketter. n 450 579 I det följande ska uppfinningen förtydligas med ett antal exempel. Under utvecklingsarbetets gäng har det visat sig att briketter med en tryckhâllfasthet om mindre än 2943 kPa (30 kp/cmzl inte är tillräckligt tryckhâllfasta för att tåla uppvägning och chargering i ugn. Varmhållfastheten har bestämts efter upphettning av briketten till 9OÛ°C i l timme. Utvecklingsarbetet har givit vid handen att briketter som efter sådan värmebehandling har en varmtryckhåll- fasthet om mindre än 981 kPa (lO kp/cmz) har små möjligheter att fungera på ett riktigt sätt.

E X E M P E L 1 I en blandare blandas: Koks, styckestorlek Z-25 mm 810 kg (60%) Portlandcement l75 kg (l3%) Sand 365 kg (27%) Summa 1.350 kg Briketteringen sker i en formningsmaskin för betongvaror, varvid briketterna formas som kuber med en kantlängd av cirka 8 cm. De fuktiga kuberna lagrades i tolv dygn, varefter de torkades i ett dygn vid en temperatur av 60°C.

Briketternas tryckhållfasthet i kallt tillstånd uppmättes till 2639 kPa (26,9 kp/cmzl, vilket värde utgör ett genomsnittsvärde av sex stycken briketter.

För att kunna mäta briketternas varmhållfasthet utsattes de för en temperatur av 900°C under en timme, varefter de sedan fick svalna under 24 timmar innan varmhållfastheten uppmättes, varvid ett värde av 2246 kPa (22,9 kp/cmzl erhölls, vilket värde utgör ett genomsnittsvärde för sex briketter.

Briketterna med denna sammansättning visar en tryckhållfasthet i kallt tillstånd som ligger något under det angivna riktvärdet på cirka 2943 kPa (30 kp/cmz), under det att varmhållfastheten ligger betydligt över det angivna riktvärdet av 98l kPa (l0 kp/cmz). 450 579 1 följande tabell A och B redovisas ytterligare ett antal exempel på olika blandningar för framställning av briketter med uppgifter om sammansättning, tryckhållfasthet, varmhållfasthet, bedömning av hällfastheten samt anmärkningar: T A B E L L A Exempel Koks Portlandcement Fyllmedel kg % kg % kg % sort 2 8l0 60 l75 l3 365 27 kalkmjöl 3 8l0 60 l75 l3 l35 l0 slagg 230 l7 sand 2 mm 4 l080 80 270 20 - - - 858 65 l75 l3 297 22 sand 2 mm 6 945 70 108 8 243 l8 flygaska 54 4 kalkmjöl 7 945 70 lO8 l0 l35 l0 slagg l35 l0 S102 8 ' " 945 70 68 5 270 20 kalkmjöl 67 5_ slagg 9 945 70 l62 ' l2 243 l8 Rockwool- sågdamm l0 945 70 l35 l0 l35 l0 kalkmjöl l35 l0 Sí02 ll 675 50 3l0 23 365 27 sand 2 mm l2 l080 ' 80 l75 l3 95 7 slagg l3 743 55 l35 lO 202 l5 kalkmjöl ' 270 20 slagg 14 405 so 472 as 473 ss sand 2 'mm ' l5 945 70 l35 l0 68 5 slagg 202 15 Rockwool- rejekt *) *) avfall från våtseparering av míneralull 450 579 7 T A B E L L B Exempe1 Tryck- Varm- Tryck: & Anmärkning hå11f. hå11f. varmhå11f. kPa kPa godk. ej godk. 2 2551 1148 x koks 2-25 mm 3 3895 3345 ' x koks 2-25~mm 4 3188 421 x koks 2-25 mm 2207 765 x koks 0-25 mm- 6 2963 1030 x koks 2-25 mm 7 3404 892 x*) koks 2-25 mm. *) med tvekan, 892 nära gränsv. 8 2502 334 x koks 2-25 mm 9 1050 451 x koks 2-25 mm 10 3092 1334 x koks 2-25 mm n: _ 1481 H09 x koks 2-25 mm 12 2384 441 _ x koks 2-25 mm 13 1246 912 x koks 2-25 mm 14 3326 2011 x koks 2-25 mm, för dyr m ' ht den 1åga koksha1ten 15 2972 1001 x koks 2-25 mm i lDeñ uppmätta tryckhâ11fastheten 1igger något under det rekommen- derade värdet av 2943 kPa (30 kp/cmz) i exemp1en 1, 2, 5, 8 och 12.

Vad gä11er exemp1en 9, 11 och 13 anger tryckhä11fastheten ett k1art underkänt värde. De exempe1 som visar godkända värden på tryck~ hâ11fastheten är exemp1en 3, 4, 6, 7, 10, 14 och 15.

Beträffande varmhå11fastheten som ska vara minst 981 kPa (10 kp/cmz) har vi pä denna fått godkända värden i exemp1en 1, 2, 3, 6, 450 579 10, 11, 14 och 15 under det att varmhâ11fastheten i exemp1en 4, 5, 8, 9, 12 och 13 1igger 1ångt under det godkända värdet. I exemp1en 7 och 13 1igger varmhå11fastheten me11an 883 och 981, och detta får anses som godkända värden, då man har en viss fe1mätningsmargina1.

De exempe1 där vi fått såvä1 godkänd tryckhâ11fasthet i ka11t ti11stånd som godkänd varmhä11fasthet är exemp1en 3, 6, 10, 14 och 15 samt med viss tvekan exempe1 7. Detta ger att briketternas samman- sättning bör 1igga inom ramen för nedanstående värden:~ Koks (e11er ko1/koksb1andning) 30 - 75 % Cement 8 - 35 % Fy11mede1 15 - 35 %.

Claims (4)

450 579 P a t e n t k r a v

1. Brikett, företrädesvis avsedd som tillsatsbränsle i schaktugnar för smältning av mineral vid mineralullstillverkning och innehållande partiklar av koks eller kol eller bådadera och ett hydrauliskt bindemedel, t ex cement, k ä n n e t e c k n a d av att det hydrauliska bindemedlet förekommer i en halt av minst 8%, att kolet och/eller koksen förekommer i en halt av 30-75% av brikettens torrvikt, att finpartiklarna i kolet och/eller koksen såvitt möjligt bortskaffats och ersatts med ett finkornigt, oxidiskt, mineraliskt material i en halt av minst 15%, t ex sand, slagg, stenmjöl, flygaska, kalkstensmjöl, dolomitmjöl, kiseldioxid, sågdamm eller annat avfall från mineralullstillverkning, och att kol- och/eller kokspartiklarna huvudsfikligefl har efl St°Pï9k om minst“2 mm eller företrädesvis minst 5 mm.

2. Brikett enligt patentkravet l, k ä n n e t e c kria d av att partiklarna av koks/kol utgör en blandning av koks och kol, där kol- andelen utgör 10-50%.

3. Brikett enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d av att bindemedlet utgörs av cement och ingår med mellan åtminstone 8% och 35% av brikettens torrvikt.

4. Brikett enligt något av patentkraven l-3, k ä n n e ~ t e c k n a d av att den finkorniga, oxidiska, mineraliska komponenten till största delen har en kornstorlek under 2 mm. É. Brikett enligt något av patentkraven 1-4, k ä n n e - ' t e c k n a d av att den finkorniga, oxidiska, mineraliska komponenten ingår med mellan åtminstone 15% och 35% av brikettens torrvikt.