專利名稱：含煤顆粒的壓制品的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含煤顆粒的壓制品的制備方法、由此獲得的壓制品以及所述壓制品在固定床的生鐵制造方法中或在制備用于固定床的生鐵制造方法中的碳載體的方法中的應(yīng)用。
現(xiàn)有技術(shù)在固定床中的生鐵制造方法中，例如在熔融氣化器中，或在制備用于在固定床中的生鐵制造方法中的碳載體的方法中，例如制備用于高爐的焦炭中，所使用的含有煤顆粒的壓制品例如團(tuán)塊(Brikett)，在從壓機(jī)出料后必須具有一定的抗跌落強(qiáng)度(Sturzfestigkeit)和抗壓強(qiáng)度。為了在裝填到工藝的過(guò)程中雖然有不可避免的跌落，例如 在從一個(gè)輸送帶轉(zhuǎn)移到其它輸送帶上或在裝填到材料倉(cāng)庫(kù)時(shí)，盡可能基本上保持壓制品的原始尺寸，抗跌落強(qiáng)度是必要的。為了在裝填到材料倉(cāng)庫(kù)或固定床反應(yīng)器之后，盡管疊置的材料層會(huì)施加壓力，但仍保持壓制品的原始尺寸，抗壓強(qiáng)度是必要的。這些強(qiáng)度的要求也概括在術(shù)語(yǔ)低溫強(qiáng)度之下。除了低溫強(qiáng)度之外，壓制品的熱強(qiáng)度-特別是在熱工藝中使用時(shí)-也是其適用性的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。在生鐵制造方法中，例如在熔融氣化器或高爐中使用含細(xì)粒煤顆粒的壓制品的特殊情況下，術(shù)語(yǔ)熱強(qiáng)度是a)基于壓制品在高溫區(qū)熱解后剩余的半焦炭顆?；蚪固款w粒的強(qiáng)度，和b)基于這些半焦炭顆?；蚪固款w粒在含CO2的熱氣體化學(xué)腐蝕后的強(qiáng)度。熱強(qiáng)度的最低限度要使得壓制品通過(guò)熱解轉(zhuǎn)化為半焦炭顆?；蚪固款w粒后存在的這種顆粒的大小得到基本保持成為可能。因此，在固定床中的生鐵制造方法中，不希望在裝填到固定床中之前或在固定床內(nèi)部由壓制品或焦炭顆粒產(chǎn)生細(xì)粒，因?yàn)檫@樣會(huì)使固定床的滲透性變差。在生鐵制造方法的特殊情況下，這既涉及到固定床的透氣性也涉及到固定床對(duì)液態(tài)生鐵和爐洛的排出性(Drainageverhalten)。如果固定床的滲透性變差，因此將預(yù)期到對(duì)其生產(chǎn)率、其比(spezifisch)能需求以及其產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。從WO 02/50219A1中已知，從細(xì)粒煤顆粒借助于生石灰和糖蜜的粘結(jié)劑體系制備具有充足低溫強(qiáng)度的壓制品。其中將粉煤的細(xì)粒煤顆粒和生石灰混合，將混合物靜置以便與來(lái)自煤顆粒的水分進(jìn)行熟化反應(yīng)(LSschreaktion)，然后混入糖蜜，將其中獲得的混合物捏合和最后由其壓制成壓制品。有一些顯示出特別高的吸水能力，特別是特征為高的固有濕度的煤。但是對(duì)于在生鐵制造中的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，壓制品的濕度不應(yīng)該太高，即最高為7重量％。這是由于該濕度在壓制品用于生鐵制造或用于制備用于生鐵制造方法的碳載體時(shí)會(huì)起能量上帶來(lái)負(fù)擔(dān)的作用，因?yàn)樘驾d體的比消耗會(huì)隨著壓制品的濕度而顯著升高。因此濕度較高的煤在加工成壓制品之前應(yīng)進(jìn)行干燥。除了在未干燥的煤中已經(jīng)存在的未潤(rùn)濕的孔體積外，干燥時(shí)水從空腔排出產(chǎn)生另外的孔體積。未潤(rùn)濕的孔體積會(huì)吸收相應(yīng)量的水或含水介質(zhì)。所述的另外的孔體積當(dāng)然也會(huì)重新吸收水或含水介質(zhì)。此外，某些煤也傾向于-特別是在強(qiáng)烈干燥時(shí)-由于顆粒受損而產(chǎn)生另外的孔體積。在W002/50219A1中所述的方法用于制備壓制品之前將具有高吸水能力的煤干燥到可接受的濕度時(shí)，產(chǎn)生了另外的大的孔體積。因此，干燥的煤顆粒會(huì)在其孔中吸收很大部分的用于在顆粒表面上產(chǎn)生粘結(jié)所需的理解為水溶液的糖蜜。因此對(duì)于那些具有通常所使用的糖蜜添加量< 10重量％ (基于待加工的煤的重量計(jì))的煤來(lái)說(shuō)，無(wú)法為壓制品獲得足夠的強(qiáng)度。但是為了能夠基于糖蜜粘結(jié)劑制備有足夠強(qiáng)度的壓制品，必須
-放棄通過(guò)干燥產(chǎn)生未潤(rùn)濕的孔體積，或
-添加更多量的糖蜜，增加的量被孔體積所吸收并因此沒(méi)有粘結(jié)在煤顆粒表面上。但是由于工藝經(jīng)濟(jì)學(xué)的原因，這些措施是不希望有的。即使對(duì)于本質(zhì)上低濕度的煤，它們不需要為了實(shí)現(xiàn)最高為7重量％的壓制品濕度而進(jìn)行干燥，一部分糖蜜也會(huì)吸收到煤顆粒的孔中。但是糖蜜含有對(duì)碳與含CO2的熱氣體的反應(yīng)起催化作用的組分，因此特別是在用于生鐵制造的固定床在溫度>800-1000°C的熱 區(qū)域中，依賴于壓力，固體碳與CO2的反應(yīng)程度根據(jù)Boudouard反應(yīng)而增加。鑒于此，由用糖蜜處理的壓制品通過(guò)熱解得來(lái)的半焦炭顆?；蚪固款w粒的熱強(qiáng)度會(huì)降低。在W09901583A1中建議的使用浙青作為粘結(jié)劑沒(méi)有提出這樣的與糖蜜有關(guān)的問(wèn)題。但是用浙青制備壓制品具有很高的粘結(jié)劑成本。在AT005765U1中建議的使用含水的浙青乳液作為粘結(jié)劑體系將浙青的消耗降低了最高超過(guò)50%。但是在實(shí)踐中已經(jīng)表明，為了在使用這樣的浙青乳液時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的壓制品，應(yīng)用的煤必須具有顯著高于5重量％的濕度。此外還存在的問(wèn)題是，乳液在待加工成壓制品的物料(Gut)內(nèi)部能夠盡可能均勻分布和相應(yīng)地顆粒表面能夠被乳液均勻潤(rùn)濕之前，在煤顆粒中存在的孔能夠吸收含水的浙青乳液，或者會(huì)從乳液中抽走水和因此由于液滴凝聚而使乳液不穩(wěn)定。由此乳液作為粘結(jié)劑的作用會(huì)降低。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)目的
本發(fā)明的目的是提供一種制備壓制品的方法，其中克服了現(xiàn)有技術(shù)的這些缺點(diǎn)，和即使使用必須預(yù)干燥的煤顆粒時(shí)，在使用相比于已知方法較少量的含水粘結(jié)體系情況下也能制備具有足夠的還料強(qiáng)度(GrunfeStigkeit)和熱強(qiáng)度的壓制品。技術(shù)解決方案
該目的通過(guò)一種制備含煤顆粒的壓制品的方法得以解決，其中所述煤顆粒與含水的粘結(jié)劑體系混合和將其中獲得的混合物通過(guò)壓制進(jìn)一步加工成壓制品，其特征在于，在與含水粘結(jié)劑體系混合之前，部分量的煤顆粒經(jīng)受一個(gè)浸潰步驟，在其中所述煤顆粒用物質(zhì)浸潰。本發(fā)明的有益效果
在浸潰時(shí)，所述物質(zhì)或者滲入煤顆粒的孔中和相應(yīng)地通過(guò)填充孔隙而阻止含水粘結(jié)劑體系的組分滲入。或者是所述物質(zhì)淤積在煤顆粒表面上孔的出口位置(也稱為孔頸部)和通過(guò)堵塞孔頸部而阻止含水粘結(jié)劑體系的組分滲入孔中。以此方式阻止了在煤顆粒表面上為了粘結(jié)目的所需的含水粘結(jié)劑體系在滲入到孔中之后不再能夠滿足這一粘結(jié)目的。相應(yīng)地，相比于含水粘結(jié)劑體系能夠滲入孔中的方法，降低了所需的含水粘結(jié)劑體系的量。
優(yōu)選地，待加工成壓制品的煤顆粒，或至少其部分量，在浸潰步驟之前干燥到濕度少于8重量％，優(yōu)選干燥到濕度少于7重量％。特別優(yōu)選濕度在大于/等于4重量％-少于8重量％的范圍，更特別優(yōu)選濕度在大于/等于5重量％-少于7重量％的范圍。除了水外，所述含水粘結(jié)劑體系可以含有一種或多種其它的組分。所述浸潰步驟可以由用所述物質(zhì)蒸(Bedampfung)煤顆粒、用所述物質(zhì)噴灑煤顆粒、將所述物質(zhì)混入煤顆粒的運(yùn)動(dòng)料體(Schuttung)中、或?qū)⑺鑫镔|(zhì)混入煤顆粒的流化床中組成。在與含水粘結(jié)劑體系混合之前進(jìn)行了浸潰步驟的部分量的煤顆粒和未進(jìn)行浸潰步驟的煤顆粒可以是就其煤種類和平均粒度而言相同的材料。根據(jù)另一變化方案，在與含 水粘結(jié)劑體系混合之前進(jìn)行了浸潰步驟的部分量的煤顆?？梢允桥c未進(jìn)行浸潰步驟的煤顆粒相同的煤種類，但是可以具有與未進(jìn)行浸潰步驟的煤顆粒不同的平均粒度。不是將會(huì)全部量的待加工成壓制品的煤顆粒進(jìn)行浸潰，而是僅僅浸潰部分量。根據(jù)另一變化方案，在與含水粘結(jié)劑體系混合之前進(jìn)行了浸潰步驟的部分量的煤顆?？梢允桥c未進(jìn)行浸潰步驟的煤顆粒不同的煤種類。其中所述待浸潰的部分量煤顆粒和未進(jìn)行浸潰的煤顆?？梢跃哂邢嗤虿煌钠骄６取Ｈ绻脕?lái)制備壓制品的部分量煤顆粒區(qū)別在于它們屬于不同的煤種類并且從不同的煤種類生成具有不同的低溫強(qiáng)度和熱強(qiáng)度值的壓制品的話，有利的是將提供具有不太有利的低溫強(qiáng)度和熱強(qiáng)度值的壓制品的部分量煤顆粒浸潰。如果用來(lái)制備壓制品的煤顆粒屬于唯一的煤種類，但是其區(qū)別在于它們具有不同的平均粒度，則可能有利的是將具有盡可能大的平均粒度的部分量煤顆粒浸潰。由于具有較大平均粒度的煤顆粒的比表面積小于具有較小平均粒度的煤顆粒，以此方式可以用給定量的浸潰劑將比浸潰具有較小平均粒度的煤顆粒時(shí)更大部分質(zhì)量的待加工成壓制品的煤顆粒浸潰。如果用來(lái)制備壓制品的煤顆粒屬于唯一的煤種類，但是其區(qū)別在于它們具有不同的平均粒度，但也可能有利的是將具有盡可能小的平均粒度的部分量煤顆粒浸潰。由于具有較大平均粒度的煤顆粒的比表面積小于具有較小平均粒度的煤顆粒，用給定部分的待浸潰質(zhì)量浸潰的表面積比使用具有較大平均粒度的煤顆粒的部分量時(shí)要大。這樣具有的優(yōu)點(diǎn)是，例如與流經(jīng)煤顆粒表面的熱的含CO2氣體的反應(yīng)通過(guò)浸潰而受到大大的影響，因?yàn)橛懈嗟谋砻娣e被浸潰。如果用來(lái)制備壓制品的部分量煤顆粒與沒(méi)有該部分量制備的壓制品相比對(duì)壓制品的低溫強(qiáng)度和熱強(qiáng)度具有負(fù)面的影響，則有利的是將該部分量煤顆粒浸潰。以此方式可以降低其對(duì)壓制品性質(zhì)的負(fù)面影響。在部分量的煤顆粒進(jìn)行了根據(jù)本發(fā)明的浸潰步驟之后，將浸潰的部分量煤顆粒與未浸潰的煤顆粒合并，和將合并的煤顆粒進(jìn)一步加工成壓制品?？梢栽谝粋€(gè)合并步驟中將浸潰的部分量煤顆粒與未浸潰的煤顆粒合并，其中僅僅發(fā)生合并和任選地進(jìn)行混合。在這種情況下進(jìn)行制備壓制品的其它步驟，特別是含水的粘結(jié)劑體系與合并得到的產(chǎn)物進(jìn)行混合。也可以在與含水粘結(jié)劑體系混合期間將浸潰的部分量煤顆粒與未浸潰的煤顆粒合并。用來(lái)浸潰的物質(zhì)優(yōu)選地作為液體形式使用或借助于液體用于浸潰。作為液體是例如在浸潰步驟所處的溫度下為液體的物質(zhì)。借助于液體的浸潰是指例如使用盡管在浸潰步驟所處的條件下本身不為液體但是在液體中被乳化或懸浮的物質(zhì)進(jìn)行的浸潰。與使用固體物質(zhì)相比，由此改善或完全才有可能向孔中滲入或堵塞孔頸部。為了保證浸潰步驟時(shí)使用的物質(zhì)在浸潰步驟期間保持為液態(tài)，待浸潰的煤顆粒優(yōu)選地加熱到所述物質(zhì)為液體時(shí)的溫度。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，用以在浸潰步驟中浸潰所述部分量煤顆粒的物質(zhì)是水。然后，在浸潰步驟中水被吸收到孔中，該孔因此不再顯示出吸收在浸潰步驟后輸送到煤顆粒的含水粘結(jié)劑體系的組分的渴望(Bestreben)。因此，在迄今的方法中吸收到孔中的并因此對(duì)于壓制品的粘結(jié)變得無(wú)效的組分會(huì)對(duì)壓制品的粘結(jié)做出貢獻(xiàn)。 通過(guò)限制用水浸潰的壓制品在與具有比該壓制品更小的濕度的碳載體結(jié)合的用于生鐵制備工藝的應(yīng)用混合物中的含量，進(jìn)入生鐵制造工藝的水限制到了可接受的程度。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，用以在浸潰步驟中浸潰所述部分量煤顆粒的物質(zhì)是水不溶性的和/或疏水性(wasserabsto 0 end)物質(zhì)。如果在浸潰步驟中所述孔用這樣的物質(zhì)填充，和其中所述孔壁用這樣的物質(zhì)涂覆的話，孔吸收含水粘結(jié)劑體系的組分的渴望會(huì)下降。如果在煤顆粒表面上的孔的出口位置被這樣的物質(zhì)封閉的話，則含水粘結(jié)劑體系的組分不再能滲入孔中。因此，迄今吸收到孔中的并因此對(duì)于壓制品的粘結(jié)變得無(wú)效的組分會(huì)對(duì)壓制品的粘結(jié)做出貢獻(xiàn)。所述水不溶性的和/或疏水性物質(zhì)優(yōu)選地屬于由蠟、煉焦廠或精煉廠的有機(jī)產(chǎn)物、以及塑料或塑料廢料組成的物質(zhì)組。也可以是廢油。也可以是浙青。這些物質(zhì)通常大量地成本有利地供應(yīng)。其中所述浸潰步驟有利地在所述水不溶性的和/或疏水性物質(zhì)以液體，特別是粘桐液體存在時(shí)的溫度下進(jìn)行。在此意義上的粘桐液體是指其粘度為至少IPas和最聞lOOPas，例如為IOPas的液體。在這些條件下，所述物質(zhì)分布在煤顆粒的表面上并滲入到孔的出口位置，但是幾乎不會(huì)滲入孔的內(nèi)部。由此，在浸潰步驟中所述水不溶性的和/或疏水性物質(zhì)的消耗保持為低。有利地，所述水不溶性的和/或疏水性物質(zhì)在孔的出口位置中冷卻時(shí)固定在煤顆粒表面上。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，用以在浸潰步驟中浸潰所述部分量煤顆粒的物質(zhì)是一種物質(zhì)或物質(zhì)混合物的水溶液。例如它是糖蜜，該糖蜜是碳水化合物和其它天然物質(zhì)的混合物的水溶液。原則上，可以使用改善了壓制品的熱強(qiáng)度和低溫強(qiáng)度的所有類型的溶解的物質(zhì)，例如來(lái)自制漿時(shí)的堿洗(Ablaugen)的淀粉或木質(zhì)素堿液。優(yōu)選使用通過(guò)熱處理和/或化學(xué)反應(yīng)被轉(zhuǎn)變?yōu)樗蝗苄晕镔|(zhì)的物質(zhì)或物質(zhì)混合物的水溶液。由此實(shí)現(xiàn)了被這種物質(zhì)或物質(zhì)混合物產(chǎn)生的效果沒(méi)有因?yàn)樗鼈冊(cè)诤辰Y(jié)劑體系的水中溶解和從孔中沖洗出而降低。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，用以在浸潰步驟中浸潰所述部分量煤顆粒的物質(zhì)是固體膠體的含水懸浮液，其中所述固體具有斥水(wasserabweisend)性質(zhì)。其實(shí)例是膠態(tài)滑石、石墨或蠟在水中的懸浮液。如果固體淤積在孔中或在孔頸部中，則會(huì)使含水粘結(jié)劑體系的進(jìn)入因?yàn)槌馑腆w的高表面張力而變得困難。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，用以在浸潰步驟中浸潰所述部分量煤顆粒的物質(zhì)是含有水以及含碳物質(zhì)例如浙青(Bitumina)、從石煤獲得的粗焦油(Rohteere)、柏油、臘、油的乳液。在這種乳液滲入孔中時(shí)，含碳物質(zhì)淤積在孔表面上的薄層中。熱解時(shí)從該薄層生成碳層。相比于其中在孔中沒(méi)有淤積物質(zhì)薄層的實(shí)施方式，該薄層降低了壓制品對(duì)于含CO2的熱氣體的反應(yīng)性。當(dāng)用以在浸潰步驟中浸潰所述部分量的煤顆粒的所述物質(zhì)不是乳液，例如當(dāng)所述物質(zhì)是浙青時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)這樣的效果。這種效果的出現(xiàn)在于由所述物質(zhì)產(chǎn)生的碳層含有少量的或不含對(duì)于與含CO2的熱氣體的反應(yīng)有催化作用的物質(zhì)。與之相反，應(yīng)加工成壓制品的煤顆?；虿牧虾写呋饔玫幕衔?，例如鐵或堿(Alkalien)。相應(yīng)地，其表面和孔被從所述物質(zhì)產(chǎn)生的碳層所覆蓋的壓制品的反應(yīng)活性比沒(méi)有這種碳層的壓制品更低。在使用加工成壓制品之前需要預(yù)干燥的煤顆粒時(shí)，從經(jīng)濟(jì)原因考慮有利的是不要將干燥推進(jìn)到顯著低于5重量％的濕度，即最高為4重量％的濕度。由此，限制了由于干燥而生成另外的孔體積和相應(yīng)地在浸潰步驟中較少的物質(zhì)被孔所吸收。相應(yīng)地在浸潰步驟中消耗較少的物質(zhì)。此外，干燥時(shí)設(shè)備和能源耗費(fèi)必然更低。浸潰步驟中添加的物質(zhì)(即浸潰劑)的量的下限為0. 3重量％，優(yōu)選0. 5重量％，特別優(yōu)選I重量％，上限為5重量％，優(yōu)選3重量％，特別優(yōu)選2重量％，基于待加工成壓制品的·物料的待浸潰部分量即待浸潰部分量煤顆粒計(jì)。添加高于5重量％的浸潰劑經(jīng)濟(jì)上是沒(méi)有意義的。添加少于0. 3重量％的浸潰劑時(shí)浸潰不再有效果。根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方式，所述粘結(jié)劑體系含有糖蜜以及生石灰或熟石灰。它也可以由這些組分所組成。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，所述粘結(jié)劑體系含有糖蜜與強(qiáng)無(wú)機(jī)酸例如磷酸、硫酸、硝酸的組合。根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方式，所述粘結(jié)劑體系含有浙青在水中的乳液。它也可以由這些乳液所組成。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，所述粘結(jié)劑體系含有來(lái)自制漿時(shí)的堿洗的產(chǎn)物、淀粉、纖維素、蘿卜切條(Rilbenschnitzel)、廢紙纖維(Altpapierschliff)、木纖維、或長(zhǎng)鏈聚電解質(zhì)例如羧甲基纖維素。因?yàn)楹猩一蚴焓业恼辰Y(jié)劑體系具有的缺點(diǎn)是生石灰CaO和熟石灰Ca(OH)2由于催化作用而提高了壓制品相對(duì)于含CO2的熱氣體的反應(yīng)活性，不含生石灰或熟石灰的實(shí)施方式具有的優(yōu)點(diǎn)是提供了相比之下具有較低反應(yīng)活性的壓制品。根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方式，也將與煤顆粒混合的含鐵或含鐵氧化物的顆粒進(jìn)行加工成為壓制品。根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)特別形式(Auspdgung)，所述壓制品在壓制后經(jīng)受熱處理。在與壓制相比升高的溫度下進(jìn)行熱處理。所述熱處理產(chǎn)生將壓制品干燥和/或硬化的作用。所述熱處理可以在優(yōu)選> 250°C至< 350°C的溫度下進(jìn)行，其中不可逆化學(xué)過(guò)程能夠?qū)⒄辰Y(jié)劑組分轉(zhuǎn)變。例如水溶性的粘結(jié)劑組分能夠轉(zhuǎn)變成水不溶性的化合物。在這種轉(zhuǎn)變中生成的化合物能夠?qū)褐破返膹?qiáng)度做出貢獻(xiàn)。在含有糖蜜的粘結(jié)劑體系情況下例如糖蜜通過(guò)焦糖化(Karamellisierung)而轉(zhuǎn)變。根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)特別形式，所述經(jīng)受了浸潰步驟的至少部分量煤顆粒在浸潰步驟之后而在與含水的粘結(jié)劑體系混合之前經(jīng)受熱處理。
所述熱處理可以通過(guò)將所述浸潰的部分量單獨(dú)地進(jìn)行熱處理而實(shí)施，和在熱處理之后與未浸潰的煤顆粒合并，或者在熱處理所述煤顆粒之前將所述浸潰的部分量與未浸潰的煤顆粒合并。所述熱處理產(chǎn)生干燥的作用。對(duì)于在孔中存在溶液或乳液的情況，所述熱處理另外產(chǎn)生使溶液、懸浮液或乳液濃縮的作用并相應(yīng)地產(chǎn)生孔內(nèi)壁被溶解的、懸浮的或乳化的組分涂覆的作用。除了之后添加的含水粘結(jié)劑體系之外，所述熱處理能夠?qū)褐破诽岣叩臒釓?qiáng)度和低溫強(qiáng)度做出貢獻(xiàn)。此外，所述熱處理能夠產(chǎn)生將由于熱處理首先生成的孔內(nèi)壁涂層轉(zhuǎn)變成水不溶性化合物的作用，或轉(zhuǎn)變成降低了煤顆粒相對(duì)于含CO2的熱氣體的反應(yīng)活性的化合物的作用。所述熱處理的最高溫度通過(guò)煤顆粒的熱解進(jìn)行限制，為350°c。這種熱處理時(shí)的溫度下限為150。。。如果對(duì)于浸潰使用相同的含水乳液的話，正如該乳液作為含水粘結(jié)劑體系所使用的那樣，則在浸潰步驟中加入的量比隨后進(jìn)行混合時(shí)所加入的含水粘結(jié)劑體系的量更少。 例如在浸潰步驟中使用水-乳液中的浙青并作為粘結(jié)劑體系時(shí)，在浸潰步驟中加入2-3重量％，而以后添加7-10重量％作為粘結(jié)劑體系。如果對(duì)于所述浸潰使用物質(zhì)或物質(zhì)混合物的相同的水溶液，正如所述溶液作為含水粘結(jié)劑體系使用的那樣，這些情況同樣適用。例如在浸潰步驟中使用糖蜜并作為粘結(jié)劑體系時(shí),在浸潰步驟中加入3-5重量％，而以后添加6-8重量％作為粘結(jié)劑體系。其中也包括所給出的范圍的界限值。在此情況下，在浸潰步驟中加入后需要進(jìn)行熱處理，以便除去載體液體水，其程度為使得所述乳化的物質(zhì)或溶解的物質(zhì)在孔中或孔頸部沉積。由此那些孔被覆蓋或孔頸部被堵塞。總之，因此為了制備壓制品，需要的含水粘結(jié)劑體系比沒(méi)有浸潰步驟進(jìn)行制備時(shí)要少。在與含水粘結(jié)劑體系混合之后，可以通過(guò)已知的方法，例如在W002/50219A1或AT005765U1中所描述的那些，或通過(guò)適合于將煤顆粒與含水的粘結(jié)劑體系加工成壓制品的任何方法，加工成壓制品。與傳統(tǒng)方法例如根據(jù)W002/50219A1的方法相比，根據(jù)本發(fā)明在制備壓制品時(shí)，在用水不溶性的和/或疏水性的物質(zhì)對(duì)部分量的煤顆粒進(jìn)行浸潰步驟之后才加入含水粘結(jié)劑體系降低了工藝成本。在用含水粘結(jié)劑體系制備壓制品期間避免煤吸收水，一方面降低了生鐵制造方法中的單位煤消耗，在該生鐵制造方法中使用壓制品或由其獲得的焦炭，因?yàn)樵趬褐破分写嬖谳^少的來(lái)自粘結(jié)劑體系的水和相應(yīng)地為其蒸發(fā)所必須耗費(fèi)的能量少。另一方面在使用本發(fā)明的方法中可以省去在制備壓制品的傳統(tǒng)方法中由于從粘結(jié)劑體系中吸收水而出現(xiàn)的將壓制品進(jìn)一步干燥的必要性，或降低了干燥的耗費(fèi)，由此實(shí)現(xiàn)了能量節(jié)約。因?yàn)橄鄳?yīng)地可以省去建立或運(yùn)行用于進(jìn)一步干燥的裝置，或能夠降低所述裝置的尺寸和運(yùn)行的耗費(fèi)，這對(duì)于運(yùn)營(yíng)成本的下降或投資成本的下降都是意義相同的。作為浸潰步驟的另外有利的效果能夠表明，根據(jù)用于浸潰的物質(zhì)的類型，壓制品熱解后在熔融氣化器中生成的半焦炭或由壓制品獲得的焦炭的CO2-反應(yīng)活性降低。為了使半焦炭在熔融氣化器的固定床中或焦炭在高爐的固定床中從裝料到床表面上直到到達(dá)在氧氣噴嘴或風(fēng)口區(qū)域中的直接氣化區(qū)都保持穩(wěn)定和由此促進(jìn)固定床對(duì)通透氣化(Durchgasung)的滲透性和熔體液態(tài)相流出，在運(yùn)行熔融氣化器時(shí)希望有低的CO2反應(yīng)活性。通過(guò)將壓制品中源自浸潰的部分量煤顆粒的煤顆?？變?nèi)表面通過(guò)浸潰能夠不再被含有促進(jìn)反應(yīng)活性的物質(zhì)的粘結(jié)劑所覆蓋，實(shí)現(xiàn)半焦炭或焦炭的CO2反應(yīng)活性的降低。例如粘結(jié)劑組分糖蜜含有糖蜜作為促進(jìn)反應(yīng)活性的物質(zhì)。如果通過(guò)例如用含有浙青(Bitumina)或蠟的物質(zhì)進(jìn)行浸潰避免了糖蜜覆蓋孔的內(nèi)表面，則相比于借助于沒(méi)有浸潰步驟的方法獲得的半焦炭或焦炭而言，所述CO2反應(yīng)活性也降低。在熔融氣化器固定床中的用于生鐵制造的C0REX 或FINEX 方法中，經(jīng)常將少量的細(xì)粒焦炭加入到應(yīng)用的煤中，以便改善固定床的滲透性。在使用本發(fā)明制備的壓制品或由其制備的焦炭時(shí)，通過(guò)熱的CO2抑制半焦炭或焦炭顆粒松動(dòng)和因此抵制顆粒分解。也就是，在本發(fā)明制備的壓制品情況下，也發(fā)現(xiàn)了相比于以傳統(tǒng)方式制備的壓制品而言改善的半焦炭的熱機(jī)械穩(wěn)定性。熱機(jī)械穩(wěn)定性是基于熱強(qiáng)度方面，該方面是涉及壓制品熱解后在高溫區(qū)剩余的半焦炭顆?；蚪固款w粒的強(qiáng)度。熱機(jī)械穩(wěn)定性基于一種測(cè)量方法，在該方法中壓制品經(jīng)受熱沖擊程序，和其中獲得的半焦炭經(jīng)受轉(zhuǎn)鼓(Trommlung)。所述改善的熱機(jī)械穩(wěn)定性表現(xiàn)為經(jīng)歷轉(zhuǎn)鼓過(guò)程的半焦炭的粗粒部分相比于傳統(tǒng)制備的壓制品而言通過(guò)本發(fā)明的浸潰而擴(kuò)大。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，用從本發(fā)明制備的壓制品通過(guò)熱解得來(lái)的半焦炭裝料的固定床能夠?qū)崿F(xiàn)固定床明顯更好的透氣性和更好的流出性。因此，半焦炭的反應(yīng)活性改善使向C0REX 或FINEX 應(yīng)用的煤中的焦炭添加量減少或完全避免成為可能。在煉焦技術(shù)領(lǐng)域中，已知通過(guò)提高應(yīng)用的煤的堆積密度改善了由其制備的焦炭的質(zhì)量。通過(guò)將應(yīng)用的煤壓實(shí)才完全可能使用大量的煤用于制備冶金焦炭。除了搗實(shí)煉焦廠(Stampfkokereien)外，因此開(kāi)發(fā)了用于以堆料運(yùn)行形式的煉焦廠的方法變型，它設(shè)計(jì)有將應(yīng)用的煤進(jìn)行球團(tuán)壓塊或部分地球團(tuán)壓塊。但是從今天的觀點(diǎn)來(lái)看，由于經(jīng)濟(jì)原因而用浙青質(zhì)粘結(jié)劑進(jìn)行的球團(tuán)壓塊、由于健康保護(hù)原因的熱球團(tuán)壓塊或使用源自煤焦油的粘結(jié)劑的球團(tuán)壓塊和使用糖蜜或可比的粘結(jié)劑的球團(tuán)壓塊，因?yàn)樵诮固恐袔肓瞬幌Ｍ奈镔|(zhì)而會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明的用于制備壓制品的方法使得即使在使用應(yīng)用材料的壓制品制備焦炭的情況下將粘結(jié)劑的消耗降低或阻止促進(jìn)反應(yīng)活性的粘結(jié)劑組分產(chǎn)生有害的作用成為可能。所述壓制品例如可以是來(lái)自壓實(shí)裝置的團(tuán)塊或鑄疤(Schiilpen)。所述壓制品含有最聞97重量％的煤顆粒，和最聞15重量％的粘結(jié)劑體系的組分，以及水不溶性和/或疏水性物質(zhì)，或具有斥水性質(zhì)的固體，基于待加工成壓制品的物料即煤顆粒的重量計(jì)，它們的含量下限為0. 5重量％，優(yōu)選I重量％，和上限為5重量％，優(yōu)選3重量％，特別優(yōu)選2重量％。其中15重量％的粘結(jié)劑體系的組分這樣進(jìn)行理解，即水不作為粘結(jié)劑體系的組分被包括進(jìn)去-也即15重量％是基于粘結(jié)劑體系的非水組分。根據(jù)一個(gè)實(shí)施形式，所述壓制品還含有含鐵或含鐵氧化物的顆粒。這樣的顆粒例如可以源自于生鐵制造或煉鋼時(shí)生成的粉塵或淤渣。
具體實(shí)施例方式表I顯示了對(duì)壓制品制備試驗(yàn)就試驗(yàn)階段范圍中壓制品的抗跌落強(qiáng)度(SF)和點(diǎn)壓強(qiáng)度(PDF)方面進(jìn)行的評(píng)價(jià)。其中所述壓制品根據(jù)本發(fā)明的方法對(duì)部分量的煤顆粒進(jìn)行浸潰而制備。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)這樣制備所述壓制品，即所有的煤顆粒用水浸潰-經(jīng)I分鐘的時(shí)間添加3重量％的水。壓制品是球團(tuán)。對(duì)于坯料壓制品來(lái)說(shuō)以及對(duì)于在空氣中干燥的和熱干燥的壓制品來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明制備的坯料壓制品和壓制品的抗跌落強(qiáng)度和根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制備的坯料壓制品和壓制品的抗跌落強(qiáng)度-在分別相同的應(yīng)用材料下使用12質(zhì)量％的糖蜜和其它方面相同的條件-位于相同的數(shù)量級(jí)。使用的含水粘結(jié)劑體系是由糖蜜和生石灰組成的體系。糖蜜本身的水含量為20 質(zhì)量％。在粘結(jié)劑體系中使用下面的市場(chǎng)常見(jiàn)的糖蜜=Tate & Lyle公司的甘蔗糖蜜，其總糖含量為51%。作為粘結(jié)劑體系中的生石灰使用的是Walhalla Kalk公司的生石灰即白色細(xì)石灰。為了浸潰，使用浙青作為浸潰劑。使用的浙青是Shell公司的Mexphalte 55。在L5dige公司的FM130D型犁頭式混合機(jī)中混合浙青浸潰劑，其它的混合物在Eirich公司的R08 W型批量混合機(jī)中制備。用于捏合過(guò)程的KSppern公司的捏合機(jī)由立式的圓柱形容器組成，一個(gè)帶有捏合臂的中心旋轉(zhuǎn)的軸通過(guò)該容器。借助于K5ppern公司的52/10型試驗(yàn)棍壓機(jī)制備還料壓制品。用于還料壓制品所選擇的枕形規(guī)格(Format)具有20cm3的標(biāo)稱體積。待壓制材料的給料借助于重力分配器進(jìn)行。其中由試驗(yàn)輥壓機(jī)制備由多個(gè)坯料壓制品組成的復(fù)合體。在該復(fù)合體中在復(fù)合體的邊緣區(qū)域和復(fù)合體的中心區(qū)域都存在坯料壓制品。為了獲得單個(gè)坯料壓制品或單個(gè)的壓制品用于測(cè)定抗跌落強(qiáng)度或點(diǎn)壓強(qiáng)度，沿單個(gè)坯料壓制品之間的分離縫破壞復(fù)合體。通常，所述復(fù)合體在從試驗(yàn)輥壓機(jī)出來(lái)時(shí)就會(huì)破碎成單個(gè)坯料壓制品。在捏合機(jī)中的捏合過(guò)程之后，將捏合的混合物作為待壓制的材料在試驗(yàn)輥壓機(jī)中進(jìn)行壓制，以制備坯料壓制品。其中獲得的坯料壓制品還是軟的-在專業(yè)用語(yǔ)中以詞綴“坯料”表示-和進(jìn)行硬化，以便制成最終的壓制品。這一硬化例如可以通過(guò)在空氣中存放和/或熱處理而至少部分地干燥來(lái)進(jìn)行。壓制后，對(duì)單個(gè)坯料壓制品分別地立刻，在專業(yè)用語(yǔ)中為坯料形式，測(cè)試其抗跌落強(qiáng)度(SF)和點(diǎn)壓強(qiáng)度(PDF)。該測(cè)試的結(jié)果顯示在用于PDF和SF的“立刻”一欄中。分別在空氣中硬化I小時(shí)和在空氣中硬化24小時(shí)之后重復(fù)抗跌落強(qiáng)度和點(diǎn)壓強(qiáng)度的測(cè)量。該測(cè)試的結(jié)果顯示在“ I小時(shí)”和“ 24小時(shí)”欄中。在用于確定抗跌落強(qiáng)度的跌落試驗(yàn)(根據(jù)ASTM D440)中，2kg重的坯料壓制品試樣或通過(guò)在空氣中干燥或熱干燥而硬化的壓制品試樣經(jīng)過(guò)下落管從5m的高度下落到接收容器中4次，所述接收容器底部構(gòu)成為實(shí)心的鋼板形式。下落管的直徑為200_，收集容器的直徑為260_。鋼板厚度為12_。在第二次和第四次跌落之后通過(guò)篩析評(píng)價(jià)跌落試驗(yàn)。表I中的抗跌落強(qiáng)度SF的數(shù)值分別表示四次跌落后顆粒級(jí)分>20mm的份額。
使用ERICHSEN公司的469型測(cè)試機(jī)器用于測(cè)定點(diǎn)壓強(qiáng)度。在這種測(cè)試方法中，將單個(gè)坯料壓制品或通過(guò)在空氣中干燥或熱干燥硬化的壓制品夾持在兩個(gè)支架之間，其中下面的支架與力接收儀連接，上面的支架借助于用于施加緩慢擴(kuò)大的壓力荷載的螺桿傳動(dòng)連續(xù)地跟蹤(nachfiihren)。下面的支架用直徑80mm的圓盤制成,上面的支架用直徑IOmm的水平的圓鋼制成。上面的支架的進(jìn)給速度為8mm/min。點(diǎn)壓強(qiáng)度PDF記錄為坯料的或硬化的壓制品在斷裂之前最大承受荷載-表I中的登記值表示以牛頓計(jì)的由于點(diǎn)壓荷載而斷裂時(shí)的平均點(diǎn)壓強(qiáng)度。分別測(cè)試了六個(gè)來(lái)自在試驗(yàn)輥壓機(jī)中獲得的復(fù)合體的中間區(qū)域的坯料壓制品或壓制品和六個(gè)來(lái)自在試驗(yàn)輥壓機(jī)中獲得的復(fù)合體的邊緣區(qū)域的坯料壓制品或壓制品。從在該測(cè)試中獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算平均值，其中分別舍棄最小值和最大值。平均值在表I中給出。表I
權(quán)利要求
1.制備含煤顆粒的壓制品的方法，其中所述煤顆粒與含水的粘結(jié)劑體系混合和將其中獲得的混合物通過(guò)壓制進(jìn)一步加工成壓制品，其特征在于，在與含水粘結(jié)劑體系混合之前，部分量的煤顆粒經(jīng)受浸潰步驟，在其中所述煤顆粒用物質(zhì)浸潰。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其特征在于，所述浸潰步驟由用所述物質(zhì)蒸煤顆粒、用所述物質(zhì)噴灑煤顆粒、將所述物質(zhì)混入煤顆粒的運(yùn)動(dòng)料體中、或?qū)⑺鑫镔|(zhì)混入煤顆粒的流化床中組成。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，所述用來(lái)在浸潰步驟中浸潰煤顆粒的物質(zhì)是水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-2之一的方法，其特征在于，所述用來(lái)在浸潰步驟中浸潰煤顆粒的物質(zhì)是水不溶性的和/或疏水性的物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-2之一的方法，其特征在于，所述用來(lái)在浸潰步驟中浸潰煤顆粒的物質(zhì)是一種物質(zhì)或物質(zhì)混合物的水溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-2之一的方法，其特征在于，所述用來(lái)在浸潰步驟中浸潰煤顆粒的物質(zhì)是固體膠體的含水懸浮液，其中所述固體具有斥水性質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-2之一的方法，其特征在于，所述用來(lái)在浸潰步驟中浸潰煤顆粒的物質(zhì)是含有水以及含碳物質(zhì)的乳液。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，在所述浸潰步驟中添加的物質(zhì)的量的下限為0. 3重量％，優(yōu)選0. 5重量％，特別優(yōu)選I重量％，和上限為5重量％，優(yōu)選3重量％，特別優(yōu)選2重量％，基于待加工成壓制品的物料即煤顆粒的重量計(jì)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑體系含有糖蜜以及生石灰或熟石灰。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑體系含有浙青在水中的乳液。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，也對(duì)含煤顆粒的混合物中的含鐵或含鐵氧化物的顆粒進(jìn)行加工。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，所述壓制品在壓制后進(jìn)行熱處理。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，經(jīng)受了浸潰步驟的至少部分量的煤顆粒在浸潰步驟之后在與含水粘結(jié)劑體系混合之前進(jìn)行熱處理。
14.壓制品，含有最高97重量％的煤顆粒和最高15重量％的粘結(jié)劑體系的組分，其特征在于，所述壓制品含有水不溶性和/或疏水性物質(zhì)，或具有斥水性質(zhì)的固體，基于待加工成壓制品的物料即煤顆粒的重量計(jì)，它們的含量下限為0. 3重量％，優(yōu)選0. 5重量％，特別優(yōu)選I重量％，和其上限為5重量％，優(yōu)選3重量％，特別優(yōu)選2重量％。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的壓制品，其特征在于，所述水不溶性的和/或疏水性物質(zhì)屬于由蠟、煉焦廠或精煉廠的有機(jī)產(chǎn)物、以及塑料或塑料廢料，和廢油組成的物質(zhì)組。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15的壓制品，其特征在于，該壓制品還含有含鐵或含鐵氧化物的顆粒。
17.根據(jù)權(quán)利要求14-16之一的壓制品在固定床方式的生鐵制造方法中作為碳載體或在制備用于在固定床方式的生鐵制造方法中的碳載體的方法中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及含煤顆粒的壓制品的制備方法、由此獲得的壓制品以及所述壓制品在固定床方式的生鐵制造方法中或在制備用于在固定床方式的生鐵制造方法中的碳載體的方法中的應(yīng)用。在待加工成壓制品的物料與含水粘結(jié)劑體系混合并最后加工成壓制品之前，部分量的待加工成壓制品的物料即煤顆粒用一種物質(zhì)浸漬。
文檔編號(hào)C21B13/00GK102971403SQ201180034050
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者H.赫克曼, J.施托金格 申請(qǐng)人:西門子 Vai 金屬科技有限責(zé)任公司