Neue Verfahren zur Herstellung von Stück und Kornkoksen aus Braunkohlen und nichtbackenden Steinkohlen

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1 Neue Verfahren zur Herstellung von Stück und Kornkoksen aus Braunkohlen und nichtbackenden Steinkohlen Prof. i. R. Dr.-Ing. habil Wolfgang Naundorf Sonderkolloquium 60. Jahrestag erster BHT-Koksabzug 22. Mai 2012 Die Ressourcenuniversität. Seit

2 Vortragsteilung Teil 1: Grundlagen und Laborergebnisse Teil 2: Verfahren und Forschungsbedarf Die Ressourcenuniversität. Seit

3 Teil 1: Grundlagen und Laborergebnisse 1. Einführende Bemerkungen zum Hartschwelkoks und zum BHT-Koks 2. Wichtige Einflussgrößen auf die Koksfestigkeit Körnung und Art der Zerkleinerung Aschegehalt Bitumengehalt Stoffliche Zusammensetzung Pressdruck Wassergehalt und Verpressungstemperatur Verkokungshilfsmittel Format Die Ressourcenuniversität. Seit

4 Ringwalzenpresse Nutenringwalzenpresse 1 Nutenring 2 Presswalze 3 Tragrollen und Antriebsrollen (Reibschluss) 4 Lagerverriegelung 5 Hydrauliksystem (FP Einstellung) 6 Gutaufgabe 7 Pressgut 8 Presslingsstrang 9 Ausbrechklinke 10 Schurre 11 Drehrichtung der Tragrollen 12 Drehrichtung des Nutenrings 13 Drehrichtung der Presswalze Die Ressourcenuniversität. Seit

5 Koks aus Weichbraunkohle SO2 - Emissionen Mitteldeutsche Braunkohle Ostdeutsche Braunkohle Die Ressourcenuniversität. Seit

6 Einfluss von Kohleart und Kohlefeinheit auf die Koksfestigkeit Die Ressourcenuniversität. Seit

7 Einfluss von Differenz des Volumen- und Masseschwundes auf die Koksfestigkeit Die Ressourcenuniversität. Seit

8 Einfluss von Kohlekörnung und Entgasungstemperatur auf die Koksfestigkeit Die Ressourcenuniversität. Seit

9 Einfluss von Zerkleinerungsbedingungen und Mahltemperatur auf die Koksfestigkeit Die Ressourcenuniversität. Seit

10 Einfluss des Zerkleinerungsverfahrens auf die Druckfestigkeit von Brikett und Koks aus Hartbraunkohle Einsatzkohle: Hartbraunkohle Most Die Ressourcenuniversität. Seit

11 Einfluss von Entgasungsendtemperatur und Aschegehalt auf den Verkokungsverlauf Differenz zwischen Masse- und Volumenschwund von Lausitzer Kokskohle - Briketts Die Ressourcenuniversität. Seit

12 Einfluss des Pressdrucks bei der Kohleverpressung auf die Koksfestigkeit Koksfestigkeit in MPa θ Ent = 1000 C Pressdruck in MPa Die Ressourcenuniversität. Seit

13 Stempelpressen Hydraulische Presse mit geschlossener Form Formkanalstempelpresse (mit Hakenkühlung) 1 Stempel 2 Pressform 3 Widerlager (Gegenstempel) 4 Pressgut b Brikettdicke s Stempelweg 1 Oberer Formhaken 2 Unterer Formhaken 3 Schwalbung 4 Führungsstück 5 Arbeitsstück 6 Auslaufstück 7 Kühlwasserkanal 8 Pressstempel 9 Füllschacht 10 Stempelabdichtung 11 Brikettiegut 12 Brikettstrang H E l H Hublänge Stempeleintauchtiefe Länge der Formkanalvergengung Höhe der Formkanalvergengung Die Ressourcenuniversität. Seit

14 Einflussfaktoren auf die Druckfestigkeit von Briketts - Pressdauer w = 17,4%; θ p = 60 C; d = 1/0 mm Die Ressourcenuniversität. Seit

15 Einflussfaktoren auf die Druckfestigkeit von Koks - Verpressungstemperatur w = 17,4%; θ Ent = 1000 C Die Ressourcenuniversität. Seit

16 Einflussfaktoren auf die Druckfestigkeit von Koks - Verkokungshilfsmittel Die Ressourcenuniversität. Seit

17 Einflussfaktoren auf die Druckfestigkeit von Koks - Entgasungsendtemperatur und Verkokungshilfsmittel Die Ressourcenuniversität. Seit

18 REM-Bilder von Lausitzer Kokskohle -Koks mit 15% Sulfitablauge als Verkokungsmittel θ Ent = 450 C 2000 fache Vergrößerung θ Ent = 1000 C 1000 fache Vergrößerung d = 0 1 mm, w 11%, θ p = 80 C, p = 140MPa, t p = 60s Die Ressourcenuniversität. Seit

19 Einflussfaktoren auf die Druckfestigkeit von Koks - Verkokungshilfsmittel Koksdruckfestigkeit in MPa Extraktionsrückstände d. tiefspaltenden Erdölveredlung Anteil des HSC-Rose-Rückstandes abin in % Die Ressourcenuniversität. Seit

20 Einflussfaktoren auf die Druckfestigkeit von Koks - Verkokungshilfsmittel verkleisterter Kartoffelbrei Die Ressourcenuniversität. Seit

21 Verschmolzener Koks aus Reiskörnern Oberfläche des Kokswürfels 10 K min bis 400 C, bis 850 C VOLLMAIER Die Ressourcenuniversität. Seit

22 Koks aus Weißen Bohnen 8 fache Vergrößerung 25 fache Vergrößerung 10 K min bis 400 C, bis 850 C VOLLMAIER Die Ressourcenuniversität. Seit

23 Holz/HSC - Faserstoff 80 % Holzhackschnitzel w 45% und 20 % HSC Rückstand Trocknung auf w 12 %, Aufschluss mit Schlagnasenmühle Die Ressourcenuniversität. Seit

24 Teil 2: Verfahren und Forschungsbedarf 1. Begründung für die Entwicklung neuer Verfahren 2. Vorstellung ausgewählter Verfahren Verkokungsbrikett aus Kohlenstaub Verkokungsbrikett aus Kohle der Nassaufschlussmahlung 3. Vereinfachung der Verkokungsanlage 4. Aktivkokse 5. Koksstaub 6. Chancen für neue Verbundtechnologien Die Ressourcenuniversität. Seit

25 Neue Einsatzgebiete für Kokse 1. Koksstaub zur Verbesserung der Brikettiereigenschaften von Braunkohlen 2. Bodenverbesserungsstoff 3. Bodenbedeckungsstoff 4. Dämmstoff (Schall, Wärme) 5. Wühlmausvertreibungsmittel 6. Aufheizungsmittel bei der Süßwassergewinnung mit Sonnenkollektoren Die Ressourcenuniversität. Seit

26 Neue Einsatzgebiete für Kokse 7. Hilfsmittel zur pyrolytischen Reinigung von Altölen, Teeren und Erdölrückständen 8. Hilfsmittel zur Verbesserung der Handling- Eigenschaften von hygroskopischen Stoffen (z.b. Düngemittel) 9. Porenbildner bei der Herstellung von Aktivkoksen aus Braunkohlen 10. Wärmeübertragungshilfsmittel von Heizflächen auf körnige Rohstoffe 11.Herstellung von heißfesten und resistenten Werkstoffen Die Ressourcenuniversität. Seit

27 Versetzte Anordnung der Formmulden 1 Presswalze Festwalze 2 Presswalze Loswalze 3 Gutaufgabe 4 Presslinge 5 Formmulden 6 Pressstege s Spaltbreite h1 Formmuldentiefe h2 Brikettdicke (h1*s*expansion) l Brikettlänge b Brikettbreite (senkrecht zur Zeichnungsebene) Die Ressourcenuniversität. Seit

28 Formmuldenwalzenpresse mit gewellt profilierten Walzenoberflächen Walzenoberfläche Folienstruktur Die Ressourcenuniversität. Seit

29 Korbmühle mit Pendelschwinge Stülpen Granulat Die Ressourcenuniversität. Seit

30 Eirich - Granulator Die Ressourcenuniversität. Seit

31 Prozessstufen der Nassaufschlussmahlung von Braunkohle mit Mühlen ohne Zwangsaustrag 1. Anmaischen der Rohkohle mit Flüssigkeit (Rohkohle : Flüssigkeit = 1: 0,5 bis 1:1) 2. Mechanische Entwässerung des Mahlbreies 3. Vortrocknung der mechanisch entwässerten Kohle bis w % 4. Schonende Nachzerkleinerung der vorgetrockneten Kohle auf eine Körnung von 0 1 bis 0 4 mm 5. Resttrocknung der Kohle auf w 10 % Die Ressourcenuniversität. Seit

32 Druckfestigkeit in MPa Druckfestigkeit des Kokses in Abh. von der Art der Kohle und von den Zerkleinerungsbedingungen Kokse aus unterschiedlichen Braunkohlen w 11 %, θ p = 80 C, p = 100 MPa t p = 30s, θ p = 1000 C Art der Kohle (Aufheizregime nach Vollmaier) Die Ressourcenuniversität. Seit

33 Druckfestigkeit von Koks aus Mischungen in Abh. vom Mischungsverhältnis Mischung von ausgeflockten Braunkohlenschlämmen von Brikettfabriken und EGR-Staub Mischung im Z Mischer bei θ M = 80 C, w EGR = 9%, w FS = 58,4 %, Δd v 0 2 mm w 11 %, θ P = 80 C, p = 140 MPa, θ Ent = 1000 C (Vollmaier) Die Ressourcenuniversität. Seit

34 Trockner Nara Machinery Co. Ltd. Die Ressourcenuniversität. Seit

35 Flachmatritzen Pelletpresse der Fa. Kahl Die Ressourcenuniversität. Seit

36 Koks aus Braunkohlegranulat Schwarze Pumpe Δd = 0,5 2mm 20-fache Vergrößerung Δd = 2 4 mm 12-fache Vergrößerung w 11%, θ Ent = 850 C, Aufheizregime nach Vollmaier Die Ressourcenuniversität. Seit

37 Pellets aus Lausitzer Weichbraunkohle Pelletierung mit Flachmatritzen-Pelletpresse w 11%, θ Ent = 850 C Die Ressourcenuniversität. Seit

38 Druckfestigkeit von Koks in Abh. vom Aufheizregime Koks aus ausgeflockten, mechanisch entwässerten Braunkohleschlämmen von Brikettfabriken Verkokung in der Laborretorte Δd v 0 2 mm, w 11 %, θ P = 80 C, p = 140 MPa, θ Ent = 1000 C Aufheizgeschwindigkeit bis θ schn mit 10 K/min Die Ressourcenuniversität. Seit

39 Einsatzgebiete für Stückkokse mit hoher Dichte und Festigkeit Roheisenerzeugung im Hochofen Brennen von Kalkstein und Dolomit Schachtöfen der Buntmetallindustrie Schmiedefeuer Heizkoks ( raucharme Brennstoffe ) Grillkohle Die Ressourcenuniversität. Seit

40 Einsatzgebiete für Kornkokse mit hoher Dichte und Festigkeit Aufheizen von Stahlschmelzen und Aufkohlung von Stahl Sinterung von Erzen und Schrott Schäumungsstoff für Schlacken Heiz- und Reduktionsstoff für die Direktreduktion von Erzen Abtrennen von Zink aus metallurgischen Stäuben Herstellung von CaC 2 Herstellung von Elektroden (z.b. Söderberg) Die Ressourcenuniversität. Seit

41 Einsatzgebiete für poröse Kornkokse und Koksstaub 1. Wasserreinigung Kommunale und industrielle Abwässer Trinkwasser Koksgestützte biologische Wasserreinigung Fischzuchtanlagen, Aquarien, Neu- Gewässer Die Ressourcenuniversität. Seit

42 Einsatzgebiete für poröse Kornkokse und Koksstaub 2. Luft-, Gas- und Abgasreinigung, Gastrennung Verbrennungsgase (Müll, Altholz, Tierkörper) Abgase (Metallurgie, Räuchereien, Munitionsvernichtungsanlagen) Abtrennung von Lösungsmitteln Luftreinigung (Klimaanlagen, Gasmasken) Adsorption von Kohlenwasserstoffen (Pyrolyseanlagen, Erdöl- und Erdgasverarbeitung) Molekularsiebe Die Ressourcenuniversität. Seit

43 Einsatzgebiete für poröse Kornkokse und Koksstaub 3. Energetische und stoffliche Nutzung Brennstaub (z.b. Hochöfen) Schwarzpulver, Feuerwerkskörper Füllstoff (Gummi, Kunststoffe) Goldgewinnung Magerungsmittel bei der Steinkohlenverkokung Herstellung geformter Aktivkohlen Die Ressourcenuniversität. Seit