含煤顆粒的壓製品的製備方法
2023-07-16 02:37:26
專利名稱：含煤顆粒的壓製品的製備方法
技術領域：
本發明涉及含煤顆粒的壓製品的製備方法、由此獲得的壓製品以及所述壓製品在固定床的生鐵製造方法中或在製備用於固定床的生鐵製造方法中的碳載體的方法中的應用。
現有技術在固定床中的生鐵製造方法中，例如在熔融氣化器中，或在製備用於在固定床中的生鐵製造方法中的碳載體的方法中，例如製備用於高爐的焦炭中，所使用的含有煤顆粒的壓製品例如團塊(Brikett)，在從壓機出料後必須具有一定的抗跌落強度(Sturzfestigkeit)和抗壓強度。為了在裝填到工藝的過程中雖然有不可避免的跌落，例如 在從一個輸送帶轉移到其它輸送帶上或在裝填到材料倉庫時，儘可能基本上保持壓製品的原始尺寸，抗跌落強度是必要的。為了在裝填到材料倉庫或固定床反應器之後，儘管疊置的材料層會施加壓力，但仍保持壓製品的原始尺寸，抗壓強度是必要的。這些強度的要求也概括在術語低溫強度之下。除了低溫強度之外，壓製品的熱強度-特別是在熱工藝中使用時-也是其適用性的一個標準。在生鐵製造方法中，例如在熔融氣化器或高爐中使用含細粒煤顆粒的壓製品的特殊情況下，術語熱強度是a)基於壓製品在高溫區熱解後剩餘的半焦炭顆粒或焦炭顆粒的強度，和b)基於這些半焦炭顆粒或焦炭顆粒在含CO2的熱氣體化學腐蝕後的強度。熱強度的最低限度要使得壓製品通過熱解轉化為半焦炭顆粒或焦炭顆粒後存在的這種顆粒的大小得到基本保持成為可能。因此，在固定床中的生鐵製造方法中，不希望在裝填到固定床中之前或在固定床內部由壓製品或焦炭顆粒產生細粒，因為這樣會使固定床的滲透性變差。在生鐵製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液態生鐵和爐洛的排出性(Drainageverhalten)。如果固定床的滲透性變差，因此將預期到對其生產率、其比(spezifisch)能需求以及其產品質量產生不利的影響。從WO 02/50219A1中已知，從細粒煤顆粒藉助於生石灰和糖蜜的粘結劑體系製備具有充足低溫強度的壓製品。其中將粉煤的細粒煤顆粒和生石灰混合，將混合物靜置以便與來自煤顆粒的水分進行熟化反應(LSschreaktion)，然後混入糖蜜，將其中獲得的混合物捏合和最後由其壓製成壓製品。有一些顯示出特別高的吸水能力，特別是特徵為高的固有溼度的煤。但是對於在生鐵製造中的應用來說，壓製品的溼度不應該太高，即最高為7重量％。這是由於該溼度在壓製品用於生鐵製造或用於製備用於生鐵製造方法的碳載體時會起能量上帶來負擔的作用，因為碳載體的比消耗會隨著壓製品的溼度而顯著升高。因此溼度較高的煤在加工成壓製品之前應進行乾燥。除了在未乾燥的煤中已經存在的未潤溼的孔體積外，乾燥時水從空腔排出產生另外的孔體積。未潤溼的孔體積會吸收相應量的水或含水介質。所述的另外的孔體積當然也會重新吸收水或含水介質。此外，某些煤也傾向於-特別是在強烈乾燥時-由於顆粒受損而產生另外的孔體積。在W002/50219A1中所述的方法用於製備壓製品之前將具有高吸水能力的煤乾燥到可接受的溼度時，產生了另外的大的孔體積。因此，乾燥的煤顆粒會在其孔中吸收很大部分的用於在顆粒表面上產生粘結所需的理解為水溶液的糖蜜。因此對於那些具有通常所使用的糖蜜添加量< 10重量％ (基於待加工的煤的重量計)的煤來說，無法為壓製品獲得足夠的強度。但是為了能夠基於糖蜜粘結劑製備有足夠強度的壓製品，必須
-放棄通過乾燥產生未潤溼的孔體積，或
-添加更多量的糖蜜，增加的量被孔體積所吸收並因此沒有粘結在煤顆粒表面上。但是由於工藝經濟學的原因，這些措施是不希望有的。即使對於本質上低溼度的煤，它們不需要為了實現最高為7重量％的壓製品溼度而進行乾燥，一部分糖蜜也會吸收到煤顆粒的孔中。但是糖蜜含有對碳與含CO2的熱氣體的反應起催化作用的組分，因此特別是在用於生鐵製造的固定床在溫度>800-1000°C的熱 區域中，依賴於壓力，固體碳與CO2的反應程度根據Boudouard反應而增加。鑑於此，由用糖蜜處理的壓製品通過熱解得來的半焦炭顆粒或焦炭顆粒的熱強度會降低。在W09901583A1中建議的使用浙青作為粘結劑沒有提出這樣的與糖蜜有關的問題。但是用浙青製備壓製品具有很高的粘結劑成本。在AT005765U1中建議的使用含水的浙青乳液作為粘結劑體系將浙青的消耗降低了最高超過50%。但是在實踐中已經表明，為了在使用這樣的浙青乳液時產生穩定的壓製品，應用的煤必須具有顯著高於5重量％的溼度。此外還存在的問題是，乳液在待加工成壓製品的物料(Gut)內部能夠儘可能均勻分布和相應地顆粒表面能夠被乳液均勻潤溼之前，在煤顆粒中存在的孔能夠吸收含水的浙青乳液，或者會從乳液中抽走水和因此由於液滴凝聚而使乳液不穩定。由此乳液作為粘結劑的作用會降低。
發明內容
技術目的
本發明的目的是提供一種製備壓製品的方法，其中克服了現有技術的這些缺點，和即使使用必須預乾燥的煤顆粒時，在使用相比於已知方法較少量的含水粘結體系情況下也能製備具有足夠的還料強度(GrunfeStigkeit)和熱強度的壓製品。技術解決方案
該目的通過一種製備含煤顆粒的壓製品的方法得以解決，其中所述煤顆粒與含水的粘結劑體系混合和將其中獲得的混合物通過壓制進一步加工成壓製品，其特徵在於，在與含水粘結劑體系混合之前，部分量的煤顆粒經受一個浸潰步驟，在其中所述煤顆粒用物質浸潰。本發明的有益效果
在浸潰時，所述物質或者滲入煤顆粒的孔中和相應地通過填充孔隙而阻止含水粘結劑體系的組分滲入。或者是所述物質淤積在煤顆粒表面上孔的出口位置(也稱為孔頸部)和通過堵塞孔頸部而阻止含水粘結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目的所需的含水粘結劑體系在滲入到孔中之後不再能夠滿足這一粘結目的。相應地，相比於含水粘結劑體系能夠滲入孔中的方法，降低了所需的含水粘結劑體系的量。
優選地，待加工成壓製品的煤顆粒，或至少其部分量，在浸潰步驟之前乾燥到溼度少於8重量％，優選乾燥到溼度少於7重量％。特別優選溼度在大於/等於4重量％-少於8重量％的範圍，更特別優選溼度在大於/等於5重量％-少於7重量％的範圍。除了水外，所述含水粘結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蒸(Bedampfung)煤顆粒、用所述物質噴灑煤顆粒、將所述物質混入煤顆粒的運動料體(Schuttung)中、或將所述物質混入煤顆粒的流化床中組成。在與含水粘結劑體系混合之前進行了浸潰步驟的部分量的煤顆粒和未進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。根據另一變化方案，在與含 水粘結劑體系混合之前進行了浸潰步驟的部分量的煤顆粒可以是與未進行浸潰步驟的煤顆粒相同的煤種類，但是可以具有與未進行浸潰步驟的煤顆粒不同的平均粒度。不是將會全部量的待加工成壓製品的煤顆粒進行浸潰，而是僅僅浸潰部分量。根據另一變化方案，在與含水粘結劑體系混合之前進行了浸潰步驟的部分量的煤顆粒可以是與未進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行浸潰的煤顆粒可以具有相同或不同的平均粒度。如果用來製備壓製品的部分量煤顆粒區別在於它們屬於不同的煤種類並且從不同的煤種類生成具有不同的低溫強度和熱強度值的壓製品的話，有利的是將提供具有不太有利的低溫強度和熱強度值的壓製品的部分量煤顆粒浸潰。如果用來製備壓製品的煤顆粒屬於唯一的煤種類，但是其區別在於它們具有不同的平均粒度，則可能有利的是將具有儘可能大的平均粒度的部分量煤顆粒浸潰。由於具有較大平均粒度的煤顆粒的比表面積小於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更大部分質量的待加工成壓製品的煤顆粒浸潰。如果用來製備壓製品的煤顆粒屬於唯一的煤種類，但是其區別在於它們具有不同的平均粒度，但也可能有利的是將具有儘可能小的平均粒度的部分量煤顆粒浸潰。由於具有較大平均粒度的煤顆粒的比表面積小於具有較小平均粒度的煤顆粒，用給定部分的待浸潰質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要大。這樣具有的優點是，例如與流經煤顆粒表面的熱的含CO2氣體的反應通過浸潰而受到大大的影響，因為有更多的表面積被浸潰。如果用來製備壓製品的部分量煤顆粒與沒有該部分量製備的壓製品相比對壓製品的低溫強度和熱強度具有負面的影響，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壓製品性質的負面影響。在部分量的煤顆粒進行了根據本發明的浸潰步驟之後，將浸潰的部分量煤顆粒與未浸潰的煤顆粒合併，和將合併的煤顆粒進一步加工成壓製品。可以在一個合併步驟中將浸潰的部分量煤顆粒與未浸潰的煤顆粒合併，其中僅僅發生合併和任選地進行混合。在這種情況下進行製備壓製品的其它步驟，特別是含水的粘結劑體系與合併得到的產物進行混合。也可以在與含水粘結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併。用來浸潰的物質優選地作為液體形式使用或藉助於液體用於浸潰。作為液體是例如在浸潰步驟所處的溫度下為液體的物質。藉助於液體的浸潰是指例如使用儘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進行的浸潰。與使用固體物質相比，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使用的物質在浸潰步驟期間保持為液態，待浸潰的煤顆粒優選地加熱到所述物質為液體時的溫度。根據一個實施方式，用以在浸潰步驟中浸潰所述部分量煤顆粒的物質是水。然後，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後輸送到煤顆粒的含水粘結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並因此對於壓製品的粘結變得無效的組分會對壓製品的粘結做出貢獻。 通過限制用水浸潰的壓製品在與具有比該壓製品更小的溼度的碳載體結合的用於生鐵製備工藝的應用混合物中的含量，進入生鐵製造工藝的水限制到了可接受的程度。根據另一個實施方式，用以在浸潰步驟中浸潰所述部分量煤顆粒的物質是水不溶性的和/或疏水性(wasserabsto 0 end)物質。如果在浸潰步驟中所述孔用這樣的物質填充，和其中所述孔壁用這樣的物質塗覆的話，孔吸收含水粘結劑體系的組分的渴望會下降。如果在煤顆粒表面上的孔的出口位置被這樣的物質封閉的話，則含水粘結劑體系的組分不再能滲入孔中。因此，迄今吸收到孔中的並因此對於壓製品的粘結變得無效的組分會對壓製品的粘結做出貢獻。所述水不溶性的和/或疏水性物質優選地屬於由蠟、煉焦廠或精煉廠的有機產物、以及塑料或塑料廢料組成的物質組。也可以是廢油。也可以是浙青。這些物質通常大量地成本有利地供應。其中所述浸潰步驟有利地在所述水不溶性的和/或疏水性物質以液體，特別是粘桐液體存在時的溫度下進行。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，所述物質分布在煤顆粒的表面上並滲入到孔的出口位置，但是幾乎不會滲入孔的內部。由此，在浸潰步驟中所述水不溶性的和/或疏水性物質的消耗保持為低。有利地，所述水不溶性的和/或疏水性物質在孔的出口位置中冷卻時固定在煤顆粒表面上。根據另一個實施方式，用以在浸潰步驟中浸潰所述部分量煤顆粒的物質是一種物質或物質混合物的水溶液。例如它是糖蜜，該糖蜜是碳水化合物和其它天然物質的混合物的水溶液。原則上，可以使用改善了壓製品的熱強度和低溫強度的所有類型的溶解的物質，例如來自製漿時的鹼洗(Ablaugen)的澱粉或木質素鹼液。優選使用通過熱處理和/或化學反應被轉變為水不溶性物質的物質或物質混合物的水溶液。由此實現了被這種物質或物質混合物產生的效果沒有因為它們在含水粘結劑體系的水中溶解和從孔中衝洗出而降低。根據另一個實施方式，用以在浸潰步驟中浸潰所述部分量煤顆粒的物質是固體膠體的含水懸浮液，其中所述固體具有斥水(wasserabweisend)性質。其實例是膠態滑石、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，則會使含水粘結劑體系的進入因為斥水固體的高表面張力而變得困難。根據另一個實施方式，用以在浸潰步驟中浸潰所述部分量煤顆粒的物質是含有水以及含碳物質例如浙青(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，含碳物質淤積在孔表面上的薄層中。熱解時從該薄層生成碳層。相比於其中在孔中沒有淤積物質薄層的實施方式，該薄層降低了壓製品對於含CO2的熱氣體的反應性。當用以在浸潰步驟中浸潰所述部分量的煤顆粒的所述物質不是乳液，例如當所述物質是浙青時，也會出現這樣的效果。這種效果的出現在於由所述物質產生的碳層含有少量的或不含對於與含CO2的熱氣體的反應有催化作用的物質。與之相反，應加工成壓製品的煤顆粒或材料含有催化作用的化合物，例如鐵或鹼(Alkalien)。相應地，其表面和孔被從所述物質產生的碳層所覆蓋的壓製品的反應活性比沒有這種碳層的壓製品更低。在使用加工成壓製品之前需要預乾燥的煤顆粒時，從經濟原因考慮有利的是不要將乾燥推進到顯著低於5重量％的溼度，即最高為4重量％的溼度。由此，限制了由於乾燥而生成另外的孔體積和相應地在浸潰步驟中較少的物質被孔所吸收。相應地在浸潰步驟中消耗較少的物質。此外，乾燥時設備和能源耗費必然更低。浸潰步驟中添加的物質(即浸潰劑)的量的下限為0. 3重量％，優選0. 5重量％，特別優選I重量％，上限為5重量％，優選3重量％，特別優選2重量％，基於待加工成壓製品的·物料的待浸潰部分量即待浸潰部分量煤顆粒計。添加高於5重量％的浸潰劑經濟上是沒有意義的。添加少於0. 3重量％的浸潰劑時浸潰不再有效果。根據本發明方法的一個實施方式，所述粘結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。根據另一個實施方式，所述粘結劑體系含有糖蜜與強無機酸例如磷酸、硫酸、硝酸的組合。根據本發明方法的一個實施方式，所述粘結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。根據另一個實施方式，所述粘結劑體系含有來自製漿時的鹼洗的產物、澱粉、纖維素、蘿蔔切條(Rilbenschnitzel)、廢紙纖維(Altpapierschliff)、木纖維、或長鏈聚電解質例如羧甲基纖維素。因為含有生石灰或熟石灰的粘結劑體系具有的缺點是生石灰CaO和熟石灰Ca(OH)2由於催化作用而提高了壓製品相對於含CO2的熱氣體的反應活性，不含生石灰或熟石灰的實施方式具有的優點是提供了相比之下具有較低反應活性的壓製品。根據本發明方法的一個實施方式，也將與煤顆粒混合的含鐵或含鐵氧化物的顆粒進行加工成為壓製品。根據本發明方法的一個特別形式(Auspdgung)，所述壓製品在壓制後經受熱處理。在與壓制相比升高的溫度下進行熱處理。所述熱處理產生將壓製品乾燥和/或硬化的作用。所述熱處理可以在優選> 250°C至< 350°C的溫度下進行，其中不可逆化學過程能夠將粘結劑組分轉變。例如水溶性的粘結劑組分能夠轉變成水不溶性的化合物。在這種轉變中生成的化合物能夠對壓製品的強度做出貢獻。在含有糖蜜的粘結劑體系情況下例如糖蜜通過焦糖化(Karamellisierung)而轉變。根據本發明方法的一個特別形式，所述經受了浸潰步驟的至少部分量煤顆粒在浸潰步驟之後而在與含水的粘結劑體系混合之前經受熱處理。
所述熱處理可以通過將所述浸潰的部分量單獨地進行熱處理而實施，和在熱處理之後與未浸潰的煤顆粒合併，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併。所述熱處理產生乾燥的作用。對於在孔中存在溶液或乳液的情況，所述熱處理另外產生使溶液、懸浮液或乳液濃縮的作用並相應地產生孔內壁被溶解的、懸浮的或乳化的組分塗覆的作用。除了之後添加的含水粘結劑體系之外，所述熱處理能夠對壓製品提高的熱強度和低溫強度做出貢獻。此外，所述熱處理能夠產生將由於熱處理首先生成的孔內壁塗層轉變成水不溶性化合物的作用，或轉變成降低了煤顆粒相對於含CO2的熱氣體的反應活性的化合物的作用。所述熱處理的最高溫度通過煤顆粒的熱解進行限制，為350°c。這種熱處理時的溫度下限為150。。。如果對於浸潰使用相同的含水乳液的話，正如該乳液作為含水粘結劑體系所使用的那樣，則在浸潰步驟中加入的量比隨後進行混合時所加入的含水粘結劑體系的量更少。 例如在浸潰步驟中使用水-乳液中的浙青並作為粘結劑體系時，在浸潰步驟中加入2-3重量％，而以後添加7-10重量％作為粘結劑體系。如果對於所述浸潰使用物質或物質混合物的相同的水溶液，正如所述溶液作為含水粘結劑體系使用的那樣，這些情況同樣適用。例如在浸潰步驟中使用糖蜜並作為粘結劑體系時,在浸潰步驟中加入3-5重量％，而以後添加6-8重量％作為粘結劑體系。其中也包括所給出的範圍的界限值。在此情況下，在浸潰步驟中加入後需要進行熱處理，以便除去載體液體水，其程度為使得所述乳化的物質或溶解的物質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，因此為了製備壓製品，需要的含水粘結劑體系比沒有浸潰步驟進行製備時要少。在與含水粘結劑體系混合之後，可以通過已知的方法，例如在W002/50219A1或AT005765U1中所描述的那些，或通過適合於將煤顆粒與含水的粘結劑體系加工成壓製品的任何方法，加工成壓製品。與傳統方法例如根據W002/50219A1的方法相比，根據本發明在製備壓製品時，在用水不溶性的和/或疏水性的物質對部分量的煤顆粒進行浸潰步驟之後才加入含水粘結劑體系降低了工藝成本。在用含水粘結劑體系製備壓製品期間避免煤吸收水，一方面降低了生鐵製造方法中的單位煤消耗，在該生鐵製造方法中使用壓製品或由其獲得的焦炭，因為在壓製品中存在較少的來自粘結劑體系的水和相應地為其蒸發所必須耗費的能量少。另一方面在使用本發明的方法中可以省去在製備壓製品的傳統方法中由於從粘結劑體系中吸收水而出現的將壓製品進一步乾燥的必要性，或降低了乾燥的耗費，由此實現了能量節約。因為相應地可以省去建立或運行用於進一步乾燥的裝置，或能夠降低所述裝置的尺寸和運行的耗費，這對於運營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，根據用於浸潰的物質的類型，壓製品熱解後在熔融氣化器中生成的半焦炭或由壓製品獲得的焦炭的CO2-反應活性降低。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在氧氣噴嘴或風口區域中的直接氣化區都保持穩定和由此促進固定床對通透氣化(Durchgasung)的滲透性和熔體液態相流出，在運行熔融氣化器時希望有低的CO2反應活性。通過將壓製品中源自浸潰的部分量煤顆粒的煤顆粒孔內表面通過浸潰能夠不再被含有促進反應活性的物質的粘結劑所覆蓋，實現半焦炭或焦炭的CO2反應活性的降低。例如粘結劑組分糖蜜含有糖蜜作為促進反應活性的物質。如果通過例如用含有浙青(Bitumina)或蠟的物質進行浸潰避免了糖蜜覆蓋孔的內表面，則相比於藉助於沒有浸潰步驟的方法獲得的半焦炭或焦炭而言，所述CO2反應活性也降低。在熔融氣化器固定床中的用於生鐵製造的C0REX 或FINEX 方法中，經常將少量的細粒焦炭加入到應用的煤中，以便改善固定床的滲透性。在使用本發明製備的壓製品或由其製備的焦炭時，通過熱的CO2抑制半焦炭或焦炭顆粒鬆動和因此抵制顆粒分解。也就是，在本發明製備的壓製品情況下，也發現了相比於以傳統方式製備的壓製品而言改善的半焦炭的熱機械穩定性。熱機械穩定性是基於熱強度方面，該方面是涉及壓製品熱解後在高溫區剩餘的半焦炭顆粒或焦炭顆粒的強度。熱機械穩定性基於一種測量方法，在該方法中壓製品經受熱衝擊程序，和其中獲得的半焦炭經受轉鼓(Trommlung)。所述改善的熱機械穩定性表現為經歷轉鼓過程的半焦炭的粗粒部分相比於傳統製備的壓製品而言通過本發明的浸潰而擴大。 與現有技術相比，用從本發明製備的壓製品通過熱解得來的半焦炭裝料的固定床能夠實現固定床明顯更好的透氣性和更好的流出性。因此，半焦炭的反應活性改善使向C0REX 或FINEX 應用的煤中的焦炭添加量減少或完全避免成為可能。在煉焦技術領域中，已知通過提高應用的煤的堆積密度改善了由其製備的焦炭的質量。通過將應用的煤壓實才完全可能使用大量的煤用於製備冶金焦炭。除了搗實煉焦廠(Stampfkokereien)外，因此開發了用於以堆料運行形式的煉焦廠的方法變型，它設計有將應用的煤進行球團壓塊或部分地球團壓塊。但是從今天的觀點來看，由於經濟原因而用浙青質粘結劑進行的球團壓塊、由於健康保護原因的熱球團壓塊或使用源自煤焦油的粘結劑的球團壓塊和使用糖蜜或可比的粘結劑的球團壓塊，因為在焦炭中帶入了不希望的物質而會出現問題。根據本發明的用於製備壓製品的方法使得即使在使用應用材料的壓製品製備焦炭的情況下將粘結劑的消耗降低或阻止促進反應活性的粘結劑組分產生有害的作用成為可能。所述壓製品例如可以是來自壓實裝置的團塊或鑄疤(Schiilpen)。所述壓製品含有最聞97重量％的煤顆粒，和最聞15重量％的粘結劑體系的組分，以及水不溶性和/或疏水性物質，或具有斥水性質的固體，基於待加工成壓製品的物料即煤顆粒的重量計，它們的含量下限為0. 5重量％，優選I重量％，和上限為5重量％，優選3重量％，特別優選2重量％。其中15重量％的粘結劑體系的組分這樣進行理解，即水不作為粘結劑體系的組分被包括進去-也即15重量％是基於粘結劑體系的非水組分。根據一個實施形式，所述壓製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於生鐵製造或煉鋼時生成的粉塵或淤渣。
具體實施例方式表I顯示了對壓製品製備試驗就試驗階段範圍中壓製品的抗跌落強度(SF)和點壓強度(PDF)方面進行的評價。其中所述壓製品根據本發明的方法對部分量的煤顆粒進行浸潰而製備。根據現有技術這樣製備所述壓製品，即所有的煤顆粒用水浸潰-經I分鐘的時間添加3重量％的水。壓製品是球團。對於坯料壓製品來說以及對於在空氣中乾燥的和熱乾燥的壓製品來說，根據本發明製備的坯料壓製品和壓製品的抗跌落強度和根據現有技術製備的坯料壓製品和壓製品的抗跌落強度-在分別相同的應用材料下使用12質量％的糖蜜和其它方面相同的條件-位於相同的數量級。使用的含水粘結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 質量％。在粘結劑體系中使用下面的市場常見的糖蜜=Tate & Lyle公司的甘蔗糖蜜，其總糖含量為51%。作為粘結劑體系中的生石灰使用的是Walhalla Kalk公司的生石灰即白色細石灰。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型批量混合機中製備。用於捏合過程的KSppern公司的捏合機由立式的圓柱形容器組成，一個帶有捏合臂的中心旋轉的軸通過該容器。藉助於K5ppern公司的52/10型試驗棍壓機製備還料壓製品。用於還料壓製品所選擇的枕形規格(Format)具有20cm3的標稱體積。待壓制材料的給料藉助於重力分配器進行。其中由試驗輥壓機製備由多個坯料壓製品組成的複合體。在該複合體中在複合體的邊緣區域和複合體的中心區域都存在坯料壓製品。為了獲得單個坯料壓製品或單個的壓製品用於測定抗跌落強度或點壓強度，沿單個坯料壓製品之間的分離縫破壞複合體。通常，所述複合體在從試驗輥壓機出來時就會破碎成單個坯料壓製品。在捏合機中的捏合過程之後，將捏合的混合物作為待壓制的材料在試驗輥壓機中進行壓制，以製備坯料壓製品。其中獲得的坯料壓製品還是軟的-在專業用語中以詞綴「坯料」表示-和進行硬化，以便製成最終的壓製品。這一硬化例如可以通過在空氣中存放和/或熱處理而至少部分地乾燥來進行。壓制後，對單個坯料壓製品分別地立刻，在專業用語中為坯料形式，測試其抗跌落強度(SF)和點壓強度(PDF)。該測試的結果顯示在用於PDF和SF的「立刻」一欄中。分別在空氣中硬化I小時和在空氣中硬化24小時之後重複抗跌落強度和點壓強度的測量。該測試的結果顯示在「 I小時」和「 24小時」欄中。在用於確定抗跌落強度的跌落試驗(根據ASTM D440)中，2kg重的坯料壓製品試樣或通過在空氣中乾燥或熱乾燥而硬化的壓製品試樣經過下落管從5m的高度下落到接收容器中4次，所述接收容器底部構成為實心的鋼板形式。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後通過篩析評價跌落試驗。表I中的抗跌落強度SF的數值分別表示四次跌落後顆粒級分>20mm的份額。
使用ERICHSEN公司的469型測試機器用於測定點壓強度。在這種測試方法中，將單個坯料壓製品或通過在空氣中乾燥或熱乾燥硬化的壓製品夾持在兩個支架之間，其中下面的支架與力接收儀連接，上面的支架藉助於用於施加緩慢擴大的壓力荷載的螺杆傳動連續地跟蹤(nachfiihren)。下面的支架用直徑80mm的圓盤製成,上面的支架用直徑IOmm的水平的圓鋼製成。上面的支架的進給速度為8mm/min。點壓強度PDF記錄為坯料的或硬化的壓製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的由於點壓荷載而斷裂時的平均點壓強度。分別測試了六個來自在試驗輥壓機中獲得的複合體的中間區域的坯料壓製品或壓製品和六個來自在試驗輥壓機中獲得的複合體的邊緣區域的坯料壓製品或壓製品。從在該測試中獲得的數據計算平均值，其中分別捨棄最小值和最大值。平均值在表I中給出。表I
權利要求
1.製備含煤顆粒的壓製品的方法，其中所述煤顆粒與含水的粘結劑體系混合和將其中獲得的混合物通過壓制進一步加工成壓製品，其特徵在於，在與含水粘結劑體系混合之前，部分量的煤顆粒經受浸潰步驟，在其中所述煤顆粒用物質浸潰。
2.根據權利要求I的方法，其特徵在於，所述浸潰步驟由用所述物質蒸煤顆粒、用所述物質噴灑煤顆粒、將所述物質混入煤顆粒的運動料體中、或將所述物質混入煤顆粒的流化床中組成。
3.根據前述權利要求之一的方法，其特徵在於，所述用來在浸潰步驟中浸潰煤顆粒的物質是水。
4.根據權利要求1-2之一的方法，其特徵在於，所述用來在浸潰步驟中浸潰煤顆粒的物質是水不溶性的和/或疏水性的物質。
5.根據權利要求1-2之一的方法，其特徵在於，所述用來在浸潰步驟中浸潰煤顆粒的物質是一種物質或物質混合物的水溶液。
6.根據權利要求1-2之一的方法，其特徵在於，所述用來在浸潰步驟中浸潰煤顆粒的物質是固體膠體的含水懸浮液，其中所述固體具有斥水性質。
7.根據權利要求1-2之一的方法，其特徵在於，所述用來在浸潰步驟中浸潰煤顆粒的物質是含有水以及含碳物質的乳液。
8.根據前述權利要求之一的方法，其特徵在於，在所述浸潰步驟中添加的物質的量的下限為0. 3重量％，優選0. 5重量％，特別優選I重量％，和上限為5重量％，優選3重量％，特別優選2重量％，基於待加工成壓製品的物料即煤顆粒的重量計。
9.根據前述權利要求之一的方法，其特徵在於，所述粘結劑體系含有糖蜜以及生石灰或熟石灰。
10.根據前述權利要求之一的方法，其特徵在於，所述粘結劑體系含有浙青在水中的乳液。
11.根據前述權利要求之一的方法，其特徵在於，也對含煤顆粒的混合物中的含鐵或含鐵氧化物的顆粒進行加工。
12.根據前述權利要求之一的方法，其特徵在於，所述壓製品在壓制後進行熱處理。
13.根據前述權利要求之一的方法，其特徵在於，經受了浸潰步驟的至少部分量的煤顆粒在浸潰步驟之後在與含水粘結劑體系混合之前進行熱處理。
14.壓製品，含有最高97重量％的煤顆粒和最高15重量％的粘結劑體系的組分，其特徵在於，所述壓製品含有水不溶性和/或疏水性物質，或具有斥水性質的固體，基於待加工成壓製品的物料即煤顆粒的重量計，它們的含量下限為0. 3重量％，優選0. 5重量％，特別優選I重量％，和其上限為5重量％，優選3重量％，特別優選2重量％。
15.根據權利要求14的壓製品，其特徵在於，所述水不溶性的和/或疏水性物質屬於由蠟、煉焦廠或精煉廠的有機產物、以及塑料或塑料廢料，和廢油組成的物質組。
16.根據權利要求14或15的壓製品，其特徵在於，該壓製品還含有含鐵或含鐵氧化物的顆粒。
17.根據權利要求14-16之一的壓製品在固定床方式的生鐵製造方法中作為碳載體或在製備用於在固定床方式的生鐵製造方法中的碳載體的方法中的用途。
全文摘要
本發明涉及含煤顆粒的壓製品的製備方法、由此獲得的壓製品以及所述壓製品在固定床方式的生鐵製造方法中或在製備用於在固定床方式的生鐵製造方法中的碳載體的方法中的應用。在待加工成壓製品的物料與含水粘結劑體系混合併最後加工成壓製品之前，部分量的待加工成壓製品的物料即煤顆粒用一種物質浸漬。
文檔編號C21B13/00GK102971403SQ201180034050
公開日2013年3月13日 申請日期2011年7月8日 優先權日2010年7月12日
發明者H.赫克曼, J.施託金格 申請人:西門子 Vai 金屬科技有限責任公司