Synthetischer Koks

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen synthetischer Koks aus Steinkohle, Anthrazit, Graphit, Braunkohle, Petrolkoks, Pechkoks, Steinkohlenkoks, Braunkohlenkoks und/oder Holzkohle.

[0002] Im Kupolofen wird beispielsweise Schrott und Kreislauf unter Zusatz von Legierungselementen und Schlackenbildnern zu Flüssigeisen erschmolzen.

[0003] Als Energieträger wird hochwertiger Giessereikoks beispielsweise in Schachtöfen, insbesondere Kupolöfen verwendet, zur Verbesserung des Verbrennungsvorganges kann die Verbrennungsluft mit Sauerstoff angereichert werden.

[0004] Das erschmolzene Gusseisen rinnt kontinuierlich in den induktiv beheizten Vorherd, wo das Eisen auf der jeweiligen Temperatur gehalten oder weiter aufgeheizt werden kann.

[0005] Aus dem Vorherd wird das flüssige Eisen in eine Transportpfanne abgestochen und zur automatischen Form- und Giessanlage gebracht.

[0006] Bekanntlich wird der übliche Giessereikoks mit verschiedenen statistisch verteilten Körnungen mit unterschiedlichen zufälligen Oberflächen in den Schachtöfen verwendet. Eine genau definierte Grösse, Form und analytische Zusammensetzung der Koksstücke wird derzeit nicht verwendet.

[0007] Um den Vorgang möglichst einerseits wirtschaftlich und andererseits vorteilhafter zu gestalten, sind einige alternative Koksanwendungen bekannt geworden, die den bisher verwendeten Koks im Schachtofen ersetzen sollen.

[0008] In der japanischen Veröffentlichung JP 2001152215A2 ist ein solches Verfahren offenbart, in dem Ersatzstoffe für Kohle, Koks, Schweröl, Erdgas usw. wie petrochemische Materialien, Kunststoffverpackungen, Kunststoffabfälle usw. in den Ofen geschüttet und karbonisiert werden.

[0009] Weiterhin ist aus der US 4,822,388 ein Verfahren zum Schmelzen von Glaswolle in einem Kupolofen beschrieben. Als Ersatzstoff wird der Abfall der Kohlenstoffelektroden in der Aluminiumherstellung verwendet.

[0010] Bei dem Schmelzvorgang im Schachtofen wird insbesondere Koks mit wenig flüchtigen Stoffen benötigt. Weiterhin soll neben der Erhöhung der Kapazität der Schmelzöfen der Koks- oder Brenngasverbrauch und das Abgasvolumen, um die Emissionen zu verringern, reduziert werden.

[0011] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere darin, diese Nachteile zu minimieren.

[0012] Die Erfindung wird insbesondere dadurch gelöst, der synthetische Koks spezifisch je nach Anwendung volumen-, formdefiniert und mit einer geeigneten analytischen Zusammensetzung in Stücken hergestellt wird.

[0013] Um den Schmelzprozess zu optimieren, werden erfindungsgemäss definierte Koksstücke genau nach Form und Grösse hergestellt. Je nach Anwendungsgebiet kann der Schachtofen mit einer bestimmten Sorte (nach Grösse und Form) bestückt werden, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Weiterhin kann der Schachtofen über eine geeignete analytische Zusammensetzung optimal anwendungsbezogen eingestellt werden.

[0014] Die Koksstücke können in vorteilhafter Weise in allen denkbaren Formen und vernünftigen Grössen eingesetzt werden, wie z. B. Grössen von einem Volumen von 0,001 dm³ bis 125 dm³, vorzugsweise von 0,2 dm³ bis 10 dm³ und Formen wie kugel-, säulen-, eier-, würfel-, quader-, waben-, pyramiden- und/oder kegelförmig, wobei die geometrischen Dimensionen genau vorgegeben werden und nicht statistisch verteilt sind, wie beim herkömmlichen Koks. Ebenso denkbar ist der bewusste Einsatz von einem Gemisch von drei bis fünf verschiedenen wohldefinierten Stückgrössen des Kokses.

[0015] Als Ausgangsstoff kann vorteilhaft insbesondere Pechkoks, Petrolkoks und/oder Reinstkoks sowie Koks die in der Aluminiumherstellung verwendeten Kohlenstoffelektroden und/oder den dort anfallenden Elektrodenabfällen dienen.

[0016] Weitere Materialeigenschaften ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie den unten aufgeführten Beispielen.

[0017] Insbesondere kann erfindungsgemäss über die spezielle Form, Grösse und die analytische Zusammensetzung der Koksstücke die Trommelfestigkeit, der Abrieb, der CRI- und/oder CSR-Wert eingestellt werden.

[0018] Üblicherweise werden die erfindungsgemässen Koksstücke nach dem an sich bekannten Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffelektroden in der Aluminiumindustrie hergestellt.

[0019] In vorteilhafter Weise werden die erfindungsgemässen Koksstücke in den Verfahren zum Schmelzen von Metall in einem Schachtofen, insbesondere Kupolofen, eingesetzt.

[0020] Dieser erfindungsgemässe synthetische Koks ist in allen denkbaren Anwendungsgebieten, in denen Koks mit speziellen Eigenschaften benötigt werden, anwendbar, wie zum Beispiel Feuerungen in Industrie-, Heiz- oder Kraftwerkskesseln, Schacht- und Kupolöfen, Ziegel- und Grobkeramiköfen, Kalkschachtöfen, Zement-, Dolomit- und Magnesitöfen usw.

[0021] Die mit der Erfindung, d.h. der gezielte Einsatz von Koks mit Koksstücken definierter Grösse, Form und analytischer Zusammensetzung, verbundenen Vorteile liegen insbesondere in folgenden Punkten:

• das Verbrennungsverhalten (z.B. Abrennweg, Temperatur) kann in optimaler Weise gesteuert werden,
• das Abbrandverhalten der Legierungselemente ist einstellbar,
• die Bildung von CO und CO₂ und der Verbrauch des Kokses ist beeinflussbar,
• die Aufkohlung, der Schlackenfluss, sowie die Schlackenzusammensetzung ist steuerbar,
• die analytische Zusammensetzung des Eisens in Bezug auf Schwefel- und Kohlenstoffgehalt ist bestimmbar.

[0022] Im folgenden werden einige Beispiele des erfindungsgemässen synthetischen Kokses beschrieben:

1.	Anwendungsgebiet:	Eisenguss im Kupolofen
	Form:	Kugel
	Grösse:	Durchmesser 150 mm
	Zusammensetzung:	90 % C, 0,7 % S, 0,5 % flüchtige Stoffe, Rest Asche
	Trommelfestigkeit 51717 M80:	70%
	CRI-Wert:	27 %
	CSR-Wert:	58 %

2.	Anwendungsgebiet:	Roheisen im Schachtofen
	Form:	Hexagonale Säule
	Grösse:	Höhe 60 mm, Schlüsselweite 60 mm
	Zusammensetzung:	94 % C, 1,3 % S, 0,5 % flüchtige Stoffe, Rest Asche
	Trommelfestigkeit 51717 M80:	65%
	CRI-Wert:	29 %
	CSR-Wert:	30 %
3.	Anwendungsgebiet:	Schachtofen mit Glaswolle
	Form:	Würfel
	Grösse:	Kantenlänge 100 mm
	Zusammensetzung:	88 % C, 1,5 % S, 1 % flüchtige Stoffe, Rest Asche
	Trommelfestigkeit 51717 M80:	65 %
	CRI-Wert:	25 %
	CSR-Wert:	55 %

4.	Anwendungsgebiet:	Eisenguss im Kupolofen
	Form:	Hexagonale Säule
	Grösse:	Höhe 90 mm, Schlüsselweite 90 mm
	Zusammensetzung:	70 % C, 1 % S, 15 % Zement (CaO)
		1 % flüchtige Stoffe, Rest Asche
	Trommelfestigkeit 51717 M80:	70 %
	CRI-Wert:	28 %
	CSR-Wert:	57 %

Ansprüche

1. Synthetischer Koks aus Steinkohle, Anthrazit, Graphit, Braunkohle, Petrolkoks, Pechkoks, Steinkohlenkoks, Braunkohlenkoks und/oder Holzkohle, dadurch gekennzeichnet, dass der synthetische Koks spezifisch je nach Anwendung volumen-, formdefiniert und mit einer geeigneten analytischen Zusammensetzung in Stücken hergestellt wird.

2. Synthetischer Koks nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stücke ein Volumen von 0,001 dm³ bis 125 dm³, vorzugsweise von 0,2 dm³ bis 10 dm³ aufweisen.

3. Synthetischer Koks nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stücke kugel-, säulen-, eier-, würfel-, quader-, waben-, pyramiden- und/oder kegelförmig mit genau definierten geometrischen Abmassen geformt sind.

4. Synthetischer Koks nach Anspruch 1, 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stücke Koks aus Pechkoks, Petrolkoks und/oder Reinstkoks aufgebaut sind.

5. Synthetischer Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Grundstoffen der in der Aluminiumherstellung verwendeten Kohlenstoffelektroden und/oder den dort anfallenden Elektrodenabfällen hergestellt wird.

6. Synthetischer Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der synthetische Koks als Schüttung in den in der Giessereiindustrie eingesetzten Öfen, insbesondere Schachtöfen und/oder Kupolöfen zur optimalen Einstellung des Schmelzprozesses im Ofen eingesetzt wird.

7. Synthetischer Koks nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttung aus einheitlichen Stücken nach Volumen und/oder Form eingesetzt wird.

8. Synthetischer Koks nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttung aus einem Gemisch von Stücken unterschiedlich nach Volumen und/oder Form eingesetzt wird, wobei die einzelnen Stückgrössen nach Form und /oder Volumen wohl definiert hergestellt sind.

9. Synthetischer Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommelfestigkeit, der Abrieb, der CRI-Wert und/oder CSR-Wert einstellbar sind.

10. Synthetischer Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Trommelfestigkeit 51717 für M80 60 % bis 80 %, vorzugsweise > 70 % beträgt.

11. Synthetischer Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Trommelfestigkeit 51717 für M40 50 % bis 90 %, vorzugsweise > 80 % beträgt.

12. Synthetischer Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrieb für M10 4 % bis 15 %, vorzugsweise < 7 % beträgt.

13. Synthetischer Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der CRI-Wert 29 % bis 35 %, vorzugsweise 25 % bis 30 % beträgt.

14. Synthetischer Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der CSR-Wert 50 % bis 70 %, vorzugsweise 55 % bis 60 % beträgt.

15. Verfahren zur Herstellung von synthetischem Koks nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koksstücke nach dem Verfahren zur Herstellung von Elektroden zur Aluminiumherstellung hergestellt wird.

16. Verfahren zum Schmelzen von Metall in einem Schachtofen, insbesondere Kupolofen, dadurch gekennzeichnet, dass im Schmelzprozess synthetischer Koks gemäss den vorherigen Ansprüchen verwendet wird.