DK159165B - Koksbriketter - Google Patents

Description

i

DK 159165 B

Ved fremstilling og håndtering af koks dannes altid småstykker og støv, hvilke småfraktioner er mindre eftertragtede end de større koksstykker. Småfraktionerne er blevet et problem ved, at de let giver overskudssituationer og lav pris.

5 I længere tid har der derfor været interesse for at finde anvendelse for disse småfraktioner. En af de foreslåede løsninger har da været at brikettere småfraktionerne for siden at anvende de derved fremstillede briketter på samme måde som koks i store stykker.

Det samme problem, som er nævnt i forbindelse med koks, har også 10 foreligget, når det drejer sig om kul, og når der i det følgende tales om koks er det underforstået, at dette udtryk også omfatter stenkul eller trækul.

En mængde tidligere patenter omhandler metoder til fremstilling af koksbriketter og sammensætninger af sådanne briketter. Ved tilvirk-15 ning af koksbriketter blandes det fine koksmateriale med én eller anden form for bindemiddel, fx cement eller cementblandinger, bitu-menprodukter, kalk, sulfit- eller sulfatholdige organiske bindemidler.

Visse bindemidler såsom cement eller cementblandinger anses for at 20 være uhensigtsmæssige ved, at de ikke er brændbare, idet briketten som helhed får et svagt varmeudbytte i forhold til vægten, eller ved, at briketten antages at kunne få svært ved at brænde. Andre binde-midler såsom bitumenprodukter eller organiske bindemidler afgiver ved forbrænding sundhedsskadelige gasser eller skadelige biprodukter.

25 Størsteparten af bindemidler giver også temmelig store mængder aske og affaldsprodukter.

Det er også klart, at prisen for bindemidlet og briketteringsprocessen må være temmelig lille, da briketternes anvendelighed står og falder med deres pris. Så snart prisen for tilvirkning af briketter, 30 herunder bindemiddel, begynder at nærme sig prisforskellen mellem småfraktioner og grove fraktioner af det samme brændsel, vil forbrugeren vælge at købe koks eller kul i store stykker fremfor de mere eller mindre uprøvede briketter. Fremstillingsomkostningerne for

DK 159165 B

2 briketterne har med sikkerhed været årsag til, at mange briketpatenter aldrig har ført til nogen udøvelse i stor målestok.

Et yderligere problem, som der også gøres opmærksom på i visse af de nævnte tidligere patenter, er, at briketter kan bryde sammen især på 5 grund af varme og tryk, og at de med andre ord har en dårlig "ildmodstandsdygtighed" eller varmemodstandsdygtighed. En stor del af koksforbruget sker i skaktovne. Herved kan briketternes lave ildmodstandsdygtighed blive et kritisk problem, da briketterne langt nede i ovnen udsættes for høje temperaturer samtidig med, at de 10 udsættes for tryk fra den ovenfor stående søjle af det materiale, som skal opvarmes eller smeltes, fx en stensøjle. Briketter med lav ildmodstandsdygtighed smuldrer da i stykker og bundfældes i skakten, hvilket skaber problemer, som er åbenlyse for fagfolk. Desuden udsættes en stor brændselsoverflade· for de opadstigende varme røggas-15 ser, hvilket medfører en meget kraftig reduktion af kuldioxid i røggasserne, og processen giver kraftige brændselstab. Dette må anses for at være årsagen til, at briketter hidtil sædvanligvis ikke er blevetr anvendt i skaktovne.

I henhold til en tidligere patenteret metode anvendes stehkulsbeg som 20 bindemiddel for kokspartiklerne. Beget forkokses efter briketdannelsen. Sådanne briketter har til visse formål vist sig at være overordentlig interessante, men de medfører påfaldende høje priser som følge af den dyre fremstillingsproces, og disse briketter er derfor uinteressante undtagen eventuelt til specielle formål. 1 2 3 4 5 6

Den foreliggende opfindelse har til formål at løse problemet med de 2 hidtil kendte briketter og tilvejebringe en briket, som kan frem 3 stillea til en rimelig pris samtidig med-, at den udviser en tilstræk 4 kelig ildholdbarhed til at kunne anvendes i skaktovne. Opfindelsen er 5 blevet gjort i forbindelse med en udvikling af koksbriketter, som 6 specielt er beregnet til skaktovne til smeltning af mineral ved mineraluldsfremstilling, men denne anvendelse adskiller sig åbenbart ikke mere fra andre anvendelser end at man kan forudsige, at briketterne ifølge opfindelsen også er egnede til sådanne andre anvendelser.

DK 159165 B

3

Den foreliggende opfindelse angår således en briket, der fortrinsvis skal anvendes som tilsætningsbrændsel i skaktovne til smeltning af mineral ved mineraluldsfremstilling, og som indeholder partikler af koks eller kul eller begge dele og et hydraulisk bindemiddel som fx 5 cement, hvilken briket er ejendommelig ved, at indholdet af koks og/eller kul er 30-75% af brikettens tørvægt, at koks- og/eller kulpartiklerne hovedsagelig er større end 2 mm, fortrinsvis større end 5 mm, at indholdet af hydraulisk bindemiddel er mindst 8% af brikettens tørvægt, og at briketten indeholder en første finkornet, oxid-10 holdig, mineralsk bestanddel, som i det mindste delvis består af fiberholdigt affald fra mineraluldsfremstilling, samt desuden en yderligere finkornet, oxidholdig, mineralsk bestanddel såsom sand, slagger, stenmel, flyveaske, kalkstensmel, dolomitmel eller silicium-dioxid, idet brikettens samlede indhold af finkornet, oxidholdig, 15 mineralsk bestanddel er mindst 15% af brikettens tørvægt.

Det er tidligere kendt at anvende partikler af koks eller kul eller begge dele og et hydraulisk bindemiddel, fortrinsvis cement i en tilsvarende sammenhæng. Det er ligeledes kendt, fx fra GB 2.112.809, at cement kan indeholde flyveaske, og at højovnsslagger indeholder 20 visse oxidholdige mineraler, der ved blanding med kalk kan omdannes til en bestemt type cement (jfr. Egon Wiberg, Anorganische Chemie,

Berlin 1945, s. 380). Det er imidlertid ikke kendt, at den oxidholdige bestanddel til opnåelse af opfindelsens formål skal inkorporeres i den ovenfor angivne mængde, og briketter af den her omhandlede art, 25 der indeholder finkornet, oxidholdigt, mineralsk materiale i form af fiberholdigt affald fra mineraluldsfremstilling er ikke tidligere beskrevet i litteraturen.

Opfindelsens virkningsmåde antages at være, at cementen sammen med den finkornede, oxidholdige, mineralske bestanddel danner en matrix, 30 som omslutter og sammenbinder koks- eller kulpartiklerne. Denne matrix kan med et hensigtsmæssigt valg af bestanddele tildannes således, at den bliver tilstrækkelig stærk til anvendelse i såvel kold som varm tilstand.

For at briketterne kan opnå den fornødne styrke, bør man undgå de 35 allerfineste koks- eller kulpartikler, fx ved bortsigtning af sådanne

DK 159165 B

4 partikler. Det ønskede resultat opnås allerede, hvis man bortsigter bare de partikler, som er mindre end 2 mm. Et væsentligt bedre resultat opnås dog, hvis koks- og kulpartikleru der er mindre end 5 mm,, i det væsentlige hovedsagelig fjernes. Koks- eller kulpartiklernes øvre 5 størrelsesgrænse er hovedsagelig et praktisk spørgsmål. En hensigtsmæssig grænse er 25 mm. Partikler med en størrelse over 25 mm har en udmærket salgsværdi, og det betaler sig derfor ikker af inkorporere sådanne partikler i en briket.

Det finkornede, oxidholdige, mineralske materiale bør helst ikke være 10 grovere end 2 mm.

Selvfølgelig øges briketternes styrke inden for visse grænser med et forøget cementindhold. Det har vist sig, at cementindholdet bør være mindst 8% af brikettens tørvægt. Grænsen opefter er mere af økonomisk end teknisk karakter, men over en vis grænse, som kan sættes ved ca.

15 35%, øges brikettens styrke ikke yderligere i et sådant omfang, at en yderligere forøgelse af cementindholdet giver nogen mening..

Afhængig af hvilken type finkornet, oxidholdigt, mineralsk materiale, som anvendes, kan der også sættes visse grænser. Erfaringen og omfattende forsøg viser, at praktisk anvendelige briketter sjældent 20 kan fremstilles med et mindre indhold af finkornet, oxidholdigt, mineralsk materiale end 15% beregnet på brikettens tørvægt. En realistisk øvre grænse for indhold af finkornet, oxidholdigt, mineralsk materiale er 35% af brikettens tørvægf.

Ved mineraluldsfremstilling dannes altid affald. En del af dette 25 affald er fiberholdigt og udgør et affaldsproblem på grund af dets voluminøse karakter. Det har overraskende vist sig, at dette affald imidlertid har den fornødne finkornede karakter, og fibrene i affaldet virker armerende på briketterne. Når der således ifølge opfindelsen tilsættes fiberholdigt affald fra mineraluldsfremstillingen 30 i det mindste som en del af det finkornede, oxidholdige, mineralske materiale i briketterne, kan der opnås betydelige fordele, både hvad angår briketternes styrke, og problemet med at bortskaffe affaldet.

DK 159165 B

5

Det er klart, at man udover det fiberholdige affald fra mineralulds-fremstilling som finkornet, oxidholdig, mineralsk bestanddel vælger et materiale, som ikke i øvrigt skader processen, men som tværtimod er til gavn for processen. Når det fx gælder mineraluldsfremstilling, 5 tilsættes som regel kalksten eller dolomit til basismaterialet, hvilket sædvanligvis er af basalttypen. Man kan også vælge slagger, fx stålslagger, fortrinsvis basiske stålslagger. Man kan også i eller udover den finkornede, oxidholdige, mineralske bestanddel tilsætte bestanddele af en mere speciel art, fx oxider, der gør smelten eller 10 slaggerne mere letflydende.

Det har overraskende vist sig, at det tilsætningsmateriale, som ved mineraluldsfremstilling tilføres smelten med de oxidholdige bestanddele i briketterne, fordeler sig betydeligt mere homogent og hurtigt i slutproduktet, end hvis det var blevet tilsat separat. Dette skyl-15 des sandsynligvis, at kokspartiklerne henholdsvis kulpartikleme ved forbrændingen efterlader porer, som gør reaktionsfladen meget stor.

Det er derfor hensigtsmæssigt at tilføre en relativ stor del af dette tilsætningsmateriale til mineraluld til briketterne, hvilket da ganske givet formindsker mængden af koks- eller kulpartikler. Mængden 20 af koks- og/eller kulpartikler er dog ikke mindre end 30%.

Med briketter ifølge opfindelsen kan der opnås en yderligere væsentlig fordel. Det forholder sig nemlig således, at koksfyrede skaktovnes affaldsgasser ofte indeholder svovl, hvilket giver en stærk og ubehagelig lugt. Denne kan elimineres ved forbrænding, hvorved den 25 carbonmonoxid, som findes i affaldsgassen, udgør det væsentligste brændsel. Carbonmonoxidet må dog som regel kompletteres med noget andet brændsel såsom en gas eller olie. Ved at briketterne fremstilles med en hovedbestanddel af koks- eller kulpartikler, beriges afgangsgasserne med flygtige stoffer fra koksen eller kullet, således 30 at der ikke kræves noget tilsætningsbrændsel. For at der skal opnås en markant virkning, skal kulpartiklerne udgøre mindst 10% af koks/-kul-blandingen. Hvis det viser sig, at der kræves mere end 50% kulpartikler, er det bedre samtidig at anvende både kulbriketter og koksbriketter eller eventuelt kun kulbriketter.

DK 159165 B

6

Opfindelsen belyses nærmere ved nedenstående eksempel. I løbet af udviklingsarbejdet har det vist sig, at briketter med en trykstyrke på mindre end 2943 kPa (30 kp/cm^) ikke er tilstrækkeligt trykstærke til at kunne tåle afvejning og chargering i ovn. Varmemodstandsdyg-5 tigheden er bestemt efter opvarmning af briketterne til 900°C i 1 time. Ved udviklingsarbejdet har det vist sig, at briketter, som efter en sådan varmebehandling har en varmetrykstyrke på mindre end 981 kPa (10 kp/cm^), har ringe muligheder for at fungere på en hensigtsmæssig måde.

10 EKSEMPEL

I en blandemaskine blandes:

Koks, stykkestørrelse 2-25 mm 945 kg (70%)

Portlandcement 135 kg (10%)

Slagger 68 kg ( 5%) 15 Rockwool-affald*) 202 kg (15%) I alt 1350 kg *) Affald fra vådseparering af mineraluld.

Briketteringen foregår i en formningsmaskine til betonvarer, hvorved 20 briketterne bliver kubusformede med en kantlængde på ca. 8 cm. De fugtige kubuser blev lagret i 12 døgn, hvorefter de blev tørret i 1 døgn ved en temperatur på 60°C.

Briketternes trykstyrke i kold tilstand blev målt til 2972 kPa, hvilket er en gennemsnitsværdi af 6 briketter. 1

For at kunne måle briketternes varmemodstandsdygtighed udsattes de for en temperatur på 900°C i 1 time, hvorefter de lodes afkøle i 24 timer, inden varmemodstandsdygtigheden blev målt, hvorved man fik en værdi på 1001 kPa, hvilket er en gennemsnitsværdi for seks briketter.

Claims (4)

1. Briket, der fortrinsvis skal anvendes som tilsætningsbrændsel i skaktovne til smeltning af mineral ved mineraluldsfremstilling, og som indeholder partikler af koks eller kul eller begge dele og et hydraulisk bindemiddel som fx cement, kendetegnet ved, at indholdet af koks og/eller kul er 10 30-75% af brikettens tørvægt, at koks- og/eller kulpartiklerne hoved sagelig er større end 2 mm, fortrinsvis større end 5 mm, at indholdet af hydraulisk bindemiddel er mindst 8% af brikettens tørvægt, og at briketten indeholder en første finkornet, oxidholdig, mineralsk bestanddel, som i det mindste delvis består af fiberholdigt affald fra 15 mineraluldsfremstilling, samt desuden en yderligere finkornet, oxidholdig, mineralsk bestanddel såsom sand, slagger, stenmel, flyveaske, kalkstensmel, dolomitmel eller siliciumdioxid, idet brikettens samlede indhold af finkornet, oxidholdig, mineralsk bestanddel er mindst 15% af brikettens tørvægt.

2. Briket ifølge krav 1, kendetegnet ved, at partiklerne af koks/kul udgør en blanding af koks og kul, i hvilken andelen af kul udgør 10-50%.

3. Briket ifølge krav 1, kendetegnet ved, at bindemidlet består af cement og udgør 25 i det mindste mellem 8 og 35% af brikettens tørvægt. 1 Briket ifølge et hvilket som helst af kravene 1-3, kendetegnet ved, at den finkornede, oxidholdige, mineralske bestanddel hovedsagelig har en kornstørrelse på under 2 mm. DK 159165 B

5. Briket ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendetegnet ved, at den finkornede, oxidholdige, mineralske bestanddel udgør i det mindste mellem 15 og 35% af brikettens tørvægt. i /