СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БРИКЕТОВ Российский патент 2018 года по МПК C22B1/245 C10L5/10 C10L5/14 C21B13/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу для изготовления брикета, содержащего углеродные носители, причем углеродные носители со связующим подвергаются смешиванию при добавлении водяного пара, и получаемая при этом смесь подвергается прессованию в брикеты.

Уровень техники

Брикетирование каменного угля в прошлом служило прежде всего изготовлению кусковых углеродных носителей из угольной мелочи для применения в качестве топлива для отопления дома или в промышленных слоевых топках. Поэтому известны многочисленные способы для брикетирования каменного угля. Для COREX®/FINEX®-способа для изготовления жидкого чугуна брикетирование каменного угля имеет большое значение, так как этот способ основан на процессе в стационарном слое, при котором стационарный слой формируется посредством кусковых углеродных носителей.

При этом способе, характеризуемом техническим термином «восстановительно-плавильный процесс», кусковые углеродные носители совместно с частично восстановленными носителями железа и добавками засыпаются на поверхность стационарного слоя так называемого плавильного газогенератора. В плавильном газогенераторе частично восстановленные носители железа восстанавливаются полностью и вырабатывается расплавленный чугун и расплавленный шлак, которые время от времени выпускаются через выпускное отверстие. Необходимое для процесса плавки тепло предоставляется посредством газификации кусковых углеродных носителей с помощью кислорода. Возникающие при этом горячие газы проникают в стационарный слой с отдачей тепла и покидают стационарный слой на поверхности стационарного слоя. В противотоке к горячим газам расплавленный чугун и расплавленный шлак просачиваются в стационарный слой и собираются в его самой нижней области, так называемом отстойнике (зумпфе). Для этих процессов требуется достаточная проницаемость стационарного слоя, которая зависит от гранулометрического состава кусковых углеродных носителей при загрузке на поверхность стационарного слоя и стабильности зерна кусковых углеродных носителей при условиях, имеющих место на поверхности стационарного слоя или в стационарном слое. Поэтому гранулометрический состав кусковых углеродных носителей при загрузке на поверхность стационарного слоя должен иметь достаточно большую долю крупной фракции и ограниченную долю мелкой фракции. Подходящий для загрузки кусковых углеродных носителей гранулометрический состав, установленный из исходного материала углеродных носителей путем сортировки, не должен при обращении с ним вплоть до загрузки на поверхность стационарного слоя существенным образом разрушаться вследствие механических напряжений. Кроме того, гранулометрический состав кусковых углеродных носителей при условиях, имеющих место на поверхности стационарного слоя или в стационарном слое, должен сохранять достаточно большую долю крупной фракции и ограниченную долю мелкой фракции. Способность кускового углеродного носителя противостоять разрушению его зерна при обращении с ним вплоть до загрузки на поверхность стационарного слоя обозначается как холодная прочность, способность кускового углеродного носителя противостоять разрушению его зерна при условиях, имеющих место на или в стационарном слое, обозначается как горячая прочность.

В COREX®/FINEX®-способе для изготовления жидкого чугуна в качестве углеродных носителей обычно используются каменные угли. Стандартные каменные угли имеют, как правило, долю 30-70% крупной фракции, которая может непосредственно загружаться в качестве кусковых углеродных носителей. Чтобы иметь возможность также долю мелкой фракции применять в кусковых углеродных носителях, предлагается брикетирование. В отличие от кусков каменного угля, в случае которых холодная и горячая прочность являются естественными свойствами, при брикетировании на холодную и горячую прочность производимых брикетов кусковых углеродных носителей можно благоприятным образом влиять посредством типа применяемого способа и признаков его выполнения.

Из US 6332911, WO 200250219, WO 2004020555, WO 2005071119, WO 9901583, WO 2010081620 известны способы брикетирования каменного угля в связи с COREX®/FINEX®-способ. В них упоминается множество возможных связующих для этой цели, в числе которых также крахмал и полимеры. В упомянутых публикациях связующее в жидкой форме смешивается с брикетируемым углем. Крахмал и полимеры - особенно PVA, - которые имеются в консистенции от твердой зернистой до порошкообразной, должны, однако, смешиваться с большими долями воды - 1 часть сухого связующего с по меньшей мере 10 частями воды или более, чтобы получить удобное для использования жидкое связующее. При слишком малых добавках воды равномерное распределение связующего в угле затруднительно. Легко образуются комки. За счет этого связывающая способность связующего снижается, что тогда должно было бы компенсироваться за счет большего количества применяемого связующего. Однако по причинам затрат это нежелательно. Если доля воды в связующем по этой причине повышается, то хотя он может лучше распределяться в угле, однако это приводит к слишком сырой смеси, которая с трудом поддается брикетированию, так как сырая смесь, ввиду ее адгезионной способности, при прессовании брикетов сильнее склонна к образованию мостиков, и поэтому брикеты часто зависают в формах прессов.

Однако для использования брикетов в COREX®/FINEX®-способе для изготовления жидкого чугуна необходимо процесс брикетирования контролировать не только в отношении оптимизации прочности брикета, но и также в отношении ограничения влажности брикетов перед применением для изготовления жидкого чугуна.

В US 1121325 также раскрыта смесь крахмала в порошкообразной форме с углем с одновременным использованием водяного пара. Однако водяной пар должен сначала изготавливаться с большими затратами, что снижает экономичность способа.

В документах US 3018227 A, US 4557733 A, US 1871104 А описано применение пара в среде изготовления брикетов, во всяком случае никакой отработавший пар других этапов способа не подается на этапе смешивания углеродных носителей и связующего.

Сущность изобретения

Техническая задача

Задачей настоящего изобретения является предоставление способа и устройства для изготовления брикетов, которые при использовании водяного пара для смешивания углеродных носителей и связующих обеспечивают возможность экономичного осуществления способа.

Техническое решение

Эта задача решается способом для изготовления брикетов, содержащих углеродные носители, причем углеродные носители со связующим подвергаются смешиванию при добавлении водяного пара, и получаемая при этом смесь подвергается прессованию в брикеты.

Соответствующий изобретению способ отличается тем, что выполняется по меньшей мере один из этапов из группы, состоящей из

- сушки углеродных носителей перед смешиванием,

- установки температуры углеродных носителей, подлежащих смешиванию со связующим, перед смешиванием в предопределенный температурный диапазон,

- термообработки брикетов после прессования,

причем

- сушку углеродных носителей перед смешиванием и/или

- термообработку брикетов после прессования и/или

- установку температуры углеродных носителей, подлежащих смешиванию со связующим, перед смешиванием в предопределенный температурный диапазон осуществляют посредством прямого или косвенного взаимодействия с перегретым водяным паром,

и выделяющийся при взаимодействии отработавший пар используют по меньшей мере как частичное количество водяного пара, добавляемого при смешивании.

Углеродные носители предпочтительно представляют собой углеродные носители с размером зерна менее 4 мм, определяемым посредством ситового анализа. Такие углеродные носители в настоящей заявке обозначаются как угольная мелочь.

Предпочтительным образом углеродные носители содержат уголь, особенно предпочтительно каменный уголь, еще более предпочтительно углеродные носители представляют собой каменный уголь. Углеродные носители могут также включать в себя кокс, нефтяной кокс, углеродсодержащую пыль, углеродсодержащий шлам или состоять из них. Может применяться единственный тип углеродных носителей, например, единственный тип угля или каменного угля, или смеси из различных типов углеродных носителей, например различных типов угля или каменного угля. Под типом углеродных носителей при этом понимаются углеродные носители одного источника происхождения или углеродные носители одной степени углефикации (цементации), или, например, только металлургические угли, или только термические угли. Под различными типами углеродных носителей при этом следует понимать, например, углеродные носители различных источников происхождения или углеродные носители с различными степенями углефикации, или, например, металлургические угли и термические угли.

В соответствующем изобретению способе углеродные носители перерабатываются в брикеты, при этом углеродные носители со связующим перемешиваются при добавлении водяного пара, и получаемая при этом смесь прессуется в брикеты.

Вследствие использования водяного пара, при одинаковом потреблении связующего, по сравнению со способом без использования водяного пара достигаются существенно более высокие прочности брикетов.

Водяной пар - или его свойства, то есть его качество, который добавляется при перемешивании, оказывает влияние на свойства получаемых брикетов - например, через количество вводимой в смесь воды или через количество вводимой энергии. Качество водяного пара в отношении энергоемкости и содержания воды на количественную единицу измерения пара может устанавливаться, например, через меру перегрева в перегретом паре или через меру конденсации во влажном паре. Для этого могут смешиваться водяные пары различного качества. Также через добавляемое количество водяного пара и/или через продолжительность добавления может устанавливаться смешивание в отношении оптимизации качества брикетов.

Связующее включает в себя по меньшей мере одно связующее вещество и, при необходимости, другие вещества, например, растворитель для связующего вещества. Связующее вещество в этой связи представляет собой материал, посредством которого твердые вещества с мелкой степенью разделения, например порошки, склеиваются друг с другом.

Согласно одной форме выполнения, связующее представляет собой труднорастворимые вещества; под трудно растворимым понимается вещество, которое для полного растворения при 20°С требует отношения массовых частей воды к связующему, равного/большего чем 5 к 1.

Связующими веществами являются, например, крахмал или поливинилацетат PVA. В качестве связующего может использоваться, например, растворимый в воде крахмал.

В соответствующем изобретению способе выполняется по меньшей мере один из этапов из группы этапов, состоящей из

- сушки углеродных носителей перед смешиванием,

- установки температуры углеродных носителей, подлежащих смешиванию со связующим, перед смешиванием в предопределенный температурный диапазон,

- термообработки брикетов после прессования.

Если углеродные носители имеют влажность, слишком высокую для изготовления брикетов с приемлемой влажностью, то в соответствии с изобретением они высушиваются, прежде чем осуществляется смешивание со связующим. Предпочтительной является влажность с содержанием воды меньшим/равным 7% по массе, особенно предпочтительной является влажность с содержанием воды меньшим/равным 5% по массе.

Через установку температуры углеродных носителей, подлежащих смешиванию со связующим, может оказываться влияние на свойства прочности брикетов. Поэтому в соответствии с изобретением, при необходимости, перед смешиванием температура углеродных носителей, подлежащих смешиванию со связующим, устанавливается в предопределенный температурный диапазон, выбранный с учетом желательных свойств прочности.

Температура углеродных носителей определяет прежде всего количество тепла, которое должно подводиться с водяным паром, чтобы установить желательную температуру для смешивания связующего с углеродными носителями. В зависимости от того, сколько энергии отбирается от водяного пара путем нагрева углеродных носителей, конденсация происходит в различной степени. Если влажность смеси, измененная, например, посредством этой конденсации, находится в адекватном отношении к применяемому количеству связующего, то на прочность брикетов оказывается благоприятное воздействие.

В соответствии с изобретением, при необходимости, осуществляется термообработка - например, нагрев, который может быть одноступенчатым или многоступенчатым, брикетов после прессования. Посредством термообработки на свойства прочности брикетов оказывается влияние в смысле упрочнения.

В соответствии с изобретением по меньшей мере один из этапов способа:

- сушка углеродных носителей перед смешиванием,

- термообработка брикетов после прессования,

- установка температуры углеродных носителей, подлежащих смешиванию со связующим, перед смешиванием в предопределенный температурный диапазон

осуществляется посредством прямого или косвенного взаимодействия с перегретым водяным паром.

При прямом взаимодействии перегретый водяной пар и углеродные носители или брикеты вступают материально в контакт, причем осуществляется теплопередача.

При косвенном взаимодействии перегретый водяной пар и углеродные носители или брикеты материально не вступают в контакт; теплопередача осуществляется, например, через стенку.

После завершения одной или нескольких задач:

- сушка углеродных носителей перед смешиванием,

- термообработка брикетов после прессования,

- установка температуры углеродных носителей, подлежащих смешиванию со связующим, перед смешиванием в предопределенный температурный диапазон,

посредством перегретого пара выделяется так называемый отработавший пар с меньшей температурой, чем у перегретого пара.

Перемешивание может осуществляться при периодической подаче материала или при непрерывной подаче материала.

Под термообработкой следует понимать подачу тепла, то есть нагревание, но не отвод тепла, то есть охлаждение.

Предпочтительные эффекты изобретения

В соответствии с изобретением отработавший пар, выделяющийся при прямом или косвенном взаимодействии, используется по меньшей мере как частичное количество водяного пара, добавляемого при смешивании. Таким образом может использоваться весь выделяющийся отработавший пар или часть выделяющегося отработавшего пара. За счет этого повышается экономичность способа, так как отработавший пар энергетически и материально используется для нагрева и в качестве растворителя для связующего при смешивании.

Согласно предпочтительной форме выполнения, в соответствующем изобретению способе связующее в твердом состоянии, предпочтительно сухом, смешивается с углеродными носителями. Таким способом связующее может лучше перемешиваться с углеродными носителями, чем когда, например, применялось бы вязкотекучее связующее.

Согласно другой форме выполнения связующее в жидком состоянии смешивается с углеродными носителями; это используется специально при наличии жидких связующих.

Согласно другой форме выполнения, связующее смешивается с углеродными носителями на первом этапе смешивания для получения предварительной смеси,

и в предварительную смесь на втором этапе смешивания добавляется водяной пар. Тогда водяной пар попадает на уже в значительной мере гомогенизированную смесь из углеродных носителей и связующего.

Согласно другой форме выполнения, при этом входная температура предварительной смеси при входе на второй этап смешивания устанавливается в предопределенный температурный диапазон. Также посредством этого можно оказывать влияние на свойства получаемых брикетов, как уже обсуждалось выше.

Согласно другой форме выполнения, входная температура предварительной смеси устанавливается путем установки температуры подаваемых на первый этап смешивания углеродных носителей в предопределенный температурный интервал. Тогда предварительная смесь не должна дополнительно нагреваться в устройстве смешивания, в котором она приготавливается, что означает меньшие затраты на оборудование.

Согласно другой форме выполнения, регулирование и/или управление вторым этапом смешивания осуществляется через изменение по меньшей мере одного из параметров из группы, состоящей из следующих членов:

- количество (масса) - при периодическом режиме работы, например, в кг, или массовый поток (расход) - при непрерывном режиме работы, - например, в кг/единица времени, углеродных носителей,

- входная температура углеродных носителей из первого этапа смешивания или входная температура предварительной смеси во второй этап смешивания,

- входная влажность углеродных носителей из первого этапа смешивания или входная влажность предварительной смеси,

- масса добавляемого водяного пара по отношению к массе углеродных носителей,

- давление и/или температура добавляемого водяного пара,

- добавление воды, предпочтительно в желательном отношении к массе углеродных носителей на втором этапе смешивания,

- масса водяного пара - при периодическом режиме работы, - например, в кг, или массовый поток (расход) водяного пара - при непрерывном режиме работы, - например, в кг/единица времени,

- продолжительность добавления водяного пара, предпочтительно продолжительность от 0,5 до 30 мин, особенно предпочтительно от 2 до 7 мин.

Масса добавляемого водяного пара по отношению к массе углеродных носителей на втором этапе смешивания предпочтительно регулируется посредством одного из следующих параметров:

- масса водяного пара - при периодическом режиме работы, например, в кг,

- массовый поток (расход) водяного пара - при непрерывном режиме работы, - например, в кг/единица времени,

- продолжительность добавления водяного пара, - при периодическом режиме работы, - предпочтительно продолжительность от 0,5 до 30 мин, особенно предпочтительно от 2 до 7 мин,

- при непрерывном режиме работы время пребывания водяного пара и/или предварительной смеси на втором этапе смешивания.

Если при периодическом режиме работы через продолжительность добавления водяного пара регулируется масса добавляемого водяного пара по отношению к массе углеродных носителей на втором этапе смешивания, то это предполагает, разумеется, что преобладающий в это время массовый поток пара известен.

Согласно другой форме выполнения, при по меньшей мере одном члене группы, состоящей из следующих членов:

- установка входной температуры предварительной смеси при входе на второй этап смешивания в предопределенный температурный диапазон,

- установка входной температуры предварительной смеси путем установки температуры подаваемых на первый этап смешивания углеродных носителей в предопределенный температурный интервал,

осуществляется прямое или косвенное взаимодействие с водяным паром. Предпочтительным образом при этом используется перегретый пар.

Согласно другой форме выполнения, выделяющийся при этом взаимодействии отработавший пар используется по меньшей мере как частичная масса водяного пара, добавляемого при смешивании. Это имеет преимущество, состоящее в том, что он материально и энергетически вновь вводится в способ.

Предпочтительным образом связующее содержит крахмал. Крахмал является дешевым, легкодоступен и безвреден для окружающей среды.

Согласно другой форме выполнения, связующее содержит по меньшей мере один компонент из группы, состоящей из следующих членов:

- синтетические полимеры,

- мономеры, полимеризующиеся при условиях второго этапа смешивания в синтетические полимеры,

- мономеры, полимеризующиеся при условиях сушки получаемых при прессовании брикетов в синтетические полимеры.

Под синтетическими полимерами следует понимать, например, следующие:

- стирол-бутадиен-сополимеры,

- акрилаты,

- термопласты и синтетические смолы, например, такие, как:

- полистирол,

- полиэтилен,

- полвиниловый спирт,

- полиэтиленовый воск,

- фенольная смола,

- ксилол-формальдегидная смола,

- полиуретаны, например, такие как

- полиэфир,

- полиизоцианаты.

Предпочтительным образом связующее содержит поливинилацетат. Поливинилацетат является легким и доступен в больших количествах и, например, согласно пункту 12 способа, может изготавливаться в ходе реализации способа изготовления чугуна.

Согласно другой форме выполнения, к углеродным носителям добавляются компоненты, повышающие горячую прочность брикетов в количестве от 1 до 10% по массе, по отношению к массе подаваемых для смешивания углеродных носителей. При этом речь может идти, например, о битумах в гранулированной форме или в форме капельного распыления, пыли/шламе из металлургических процессов, углях с горячей прочностью, повышенной относительно углеродных носителей.

Согласно другой форме выполнения соответствующего изобретению способа, смесь, прежде чем она подвергается прессованию в брикеты, подвергается предварительной агломерации. Прессование предварительно агломерированной смеси обеспечивает преимущества относительно свойств брикетов, в частности, более высокой плотности, которая ведет к получению более прочных брикетов.

Другим предметом настоящей заявки является применение изготовленных согласно соответствующему изобретению способу брикетов в способе для изготовления чугуна при газификации углеродных носителей. Предпочтительным образом отходящее тепло, выделяющееся в способе изготовления чугуна при газификации углеродных носителей, используется для получения по меньшей мере частичного количества водяного пара, применяемого в соответствующем изобретению способе.

Другим предметом настоящей заявки является способ, при котором связующее содержит поливинилацетат, причем поливинилацетат по меньшей мере частично вырабатывается из мономеров, которые получают посредством синтез-газа, который базируется на отводимом газе, выделяющемся в соответствующем изобретению способе изготовления чугуна при газификации углеродных носителей, при преобразовании СО синтез-газа под действием уксусной кислоты в винилацетат.

Другим предметом настоящей заявки является устройство, пригодное для осуществления соответствующего изобретению способа, с устройством смешивания для смешивания углеродных носителей со связующим,

и с устройством прессования для прессования брикетов на основе смеси, полученной из устройства смешивания,

причем устройство смешивания содержит трубопровод подачи водяного пара для подачи водяного пара,

отличающееся тем, что имеется по меньшей мере один член группы, состоящей из

- устройства сушки для сушки углеродных носителей,

- устройства термообработки для термообработки брикетов,

- устройства для изменения температуры углеродных носителей перед вводом в устройство смешивания,

причем

- устройство сушки и/или

- устройство для изменения температуры углеродных носителей перед вводом в устройство смешивания и/или

- устройство термообработки для термообработки брикетов

является устройством для прямого или косвенного взаимодействия с водяным паром, в которое входит трубопровод подвода водяного пара для подвода водяного пара, и из которого исходит трубопровод отработавшего пара,

и причем трубопровод отработавшего пара входит в трубопровод подачи водяного пара и/или в устройство смешивания.

Если в

- устройстве сушки и/или

- устройстве для изменения температуры углеродных носителей перед вводом в устройство смешивания и/или

- устройстве термообработки для термообработки брикетов

давление по отношению к окружающей среде повышается, то перед и после соответствующего агрегата установлены шлюзы выравнивания давления для материалов, находящихся в соответствующих агрегатах - например, углеродных носителей, смеси, брикетов.

Например, установлены шлюзы выравнивания давления для брикетов, если давление в устройстве термообработки для термообработки брикетов по отношению к окружающей среде повышено.

Устройство смешивания может работать периодически или непрерывно.

Устройство для изменения температуры углеродных носителей перед вводом в устройство смешивания может быть выполнено, например, как обогреваемая камера.

Согласно предпочтительной форме выполнения, устройство сушки является устройством для изменения температуры углеродных носителей перед вводом в устройство смешивания. Это снижает затраты на оборудование, затраты на техническое обслуживание и инвестиционные и эксплуатационные расходы.

Устройства термообработки для термообработки брикетов может быть выполнено, например, как обогреваемая камера.

Согласно форме выполнения, имеется накопитель углеродных носителей, от которого трубопровод подачи углеродных носителей входит в устройство сушки. Предпочтительным образом накопитель углеродных носителей снабжен устройством для изменения температуры углеродных носителей, находящихся в накопителе углеродных носителей. Это обеспечивает то, что никакой дополнительный агрегат для изменения температуры углеродных носителей не требуется.

Предпочтительным образом устройство смешивания содержит

- устройство предварительного смешивания для выполнения первого этапа смешивания,

- трубопровод подачи связующего, входящий в устройство предварительного смешивания, для добавления связующего в устройство предварительного смешивания,

- трубопровод подачи углеродных носителей, входящий в устройство предварительного смешивания, для подачи углеродных носителей, предпочтительно углеродных носителей из устройства сушки, в устройство предварительного смешивания,

- устройство окончательного смешивания для выполнения второго этапа смешивания, в которое входит трубопровод подачи водяного пара.

Предпочтительным образом устройство предварительного смешивания имеет устройство для изменения температуры предварительной смеси, находящейся в устройстве предварительного смешивания; например, обтекаемые теплоносителем, таким как пар или масло-теплоноситель, или электрические нагревательные элементы.

Предпочтительным образом, имеется устройство для регулирования и/или управления количеством водяного пара, вводимого в устройство окончательного смешивания в единицу времени и/или на единицу количества брикетируемого материала. Тем самым мощно повысить эффективность соответствующего изобретению способа за счет того, что условия обработки оптимальным образом согласуются с брикетируемой смесью.

Предпочтительным образом, по меньшей мере один член группы, состоящей из следующих членов:

- устройства для изменения температуры предварительной смести, находящейся в устройстве предварительного смешивания,

- устройства для изменения температуры углеродных носителей, находящихся в накопителе углеродных носителей,

является устройством для прямого или косвенного взаимодействия с водяным паром, с которым сообщается трубопровод подвода водяного пара для подвода водяного пара. Таким способом можно выполнять изменения температуры с помощью водяного пара.

Согласно формам выполнения, трубопровод отработавшего пара входит в трубопровод подачи водяного пара и/или устройство смешивания.

Согласно другой форме выполнения, трубопровод отработавшего пара входит в устройство окончательного смешивания.

Согласно другой форме выполнения, в устройстве смешивания устройство предварительного смешивания и устройство окончательного смешивания объединены в одном конструктивном блоке. Это снижает затраты на оборудование, затраты на техническое обслуживание и инвестиционные и эксплуатационные расходы.

Согласно другой форме выполнения, соответствующее изобретению устройство также содержит устройство предварительной агломерации смеси, создаваемой в устройстве смешивания. Оно связано тогда через трубопровод подачи смеси с устройством смешивания и соединено отводом продукта предварительной агломерации с устройством прессования для прессования брикетов. Опционально, приготовленная в устройстве смешивания смесь перед вводом в устройство предварительной агломерации разминается в опционально имеющемся месильном устройстве. Тем самым улучшается консистенция смеси для процесса брикетирования по сравнению с состоянием после устройства предварительного смешивания.

В рамках настоящей заявки понимается, что термином «пар» всегда обозначается водяной пар.

Краткое описание чертежей

Далее настоящее изобретение поясняется на основе схематично представленных в качестве примера чертежей.

Фиг. 1 показывает схематичное представление соответствующего изобретению устройства.

Фиг. 2 схематично показывает использование изготовленных в соответствии с изобретением брикетов в способе изготовления чугуна при газификации углеродных носителей, а также использование выделяющегося отводимого газа для изготовления поливинилацетата.

Описание форм выполнения

Фиг. 1 показывает соответствующее изобретению устройство с устройством 1 смешивания для смешивания углеродных носителей 2 со связующим 3. Устройство также содержит устройство 4 прессования для прессования брикетов на основе смеси, полученной из устройства 1 смешивания. Устройство 1 смешивания имеет трубопровод 5 подачи водяного пара для подачи водяного пара. Кроме того, имеется устройство 6 сушки для сушки углеродных носителей 2 и устройство 7 термообработки для термообработки брикетов.

Устройство 6 сушки представляет собой устройство для косвенного взаимодействия с водяным паром, и устройство 7 термообработки для термообработки брикетов представляет собой устройство для прямого взаимодействия с водяным паром; в оба входит соответствующий трубопровод 8а, 8b подвода водяного пара для подвода водяного пара, и от обоих исходит соответствующий трубопровод 9а, 9b отработавшего пара, причем трубопровод 9а отработавшего пара входит в трубопровод 5 подачи водяного пара, и трубопровод 9b отработавшего пара входит в устройство 1 смешивания.

Углеродные носители 2, в данном случае смесь из угольной мелочи различного происхождения и различного гранулометрического состава, подвергаются смешиванию в устройстве 1 смешивания с связующим 3, в данном случае порошком крахмала, при добавлении водяного пара. Получаемая при этом смесь подвергается затем прессованию в брикеты в устройстве 4 прессования. Сушка в устройстве 6 сушки осуществляется до содержания воды меньшего/равного 7% по массе. Сушка углеродных носителей перед смешиванием и термообработкой в брикеты после прессования осуществляется посредством перегретого водяного пара, подводимого через трубопроводы 8а, 8b подвода водяного пара. Выделяющийся при этом отработавший пар вводится через трубопровод 9а отработавшего пара в трубопровод 5 подачи водяного пара и через трубопровод 9b отработавшего пара в устройство 1 смешивания, где он представляет собой частичное количество добавляемого при смешивании водяного пара.

Устройство 1 смешивания содержит устройство 10 предварительного смешивания для выполнения первого этапа смешивания и устройство 11 окончательного смешивания для выполнения второго этапа смешивания. В устройстве 1 смешивания устройство 10 предварительного смешивания и устройство 11 окончательного смешивания объединены в один конструктивный блок. В устройство 10 предварительного смешивания входит трубопровод 12 подачи связующего для подачи связующего 3 в устройство 10 предварительного смешивания. Также в устройство 10 предварительного смешивания входит трубопровод 13 подачи углеродных носителей для подачи углеродных носителей 3 из устройства 6 сушки в устройство 10 предварительного смешивания. В устройство 11 окончательного смешивания входит трубопровод 5 подачи водяного пара. На первом этапе смешивания связующего 3 в устройстве 10 предварительного смешивания смешивается с углеродными носителями 2 для получения предварительной смеси, и предварительная смесь в устройстве 11 окончательного смешивания подвергается второму этапу смешивания при добавлении водяного пара по трубопроводу 5 подачи водяного пара. В трубопроводе 5 подачи водяного пара имеется устройство 14 для регулирования и/или управления количеством водяного пара, вводимого в устройство окончательного смешивания, приходящимся на единицу времени и/или на единицу количества брикетируемого материала. Тем самым регулирование и/или управление второго этапа смешивания может осуществляться через изменение по меньшей мере одного из параметров из группы, состоящей из следующих членов:

- количество (масса) - при периодическом режиме работы, - например, в кг, или массовый поток (расход) - при непрерывном режиме работы, - например, в кг/единица времени, углеродных носителей,

- входная температура углеродных носителей из первого этапа смешивания или входная температура предварительной смеси во второй этап смешивания,

- входная влажность углеродных носителей из первого этапа смешивания или входная влажность предварительной смеси,

- масса добавляемого водяного пара по отношению к массе углеродных носителей,

- давление и/или температура добавляемого водяного пара,

- добавление воды предпочтительно в желательном отношении к массе углеродных носителей на втором этапе смешивания,

- масса водяного пара - при периодическом режиме работы, - например, в кг, или массовый поток водяного пара - при непрерывном режиме работы, - например, в кг/единица времени,

- продолжительность добавления водяного пара, предпочтительно продолжительность от 0,5 до 30 мин, особенно предпочтительно от 2 до 7 мин.

Подобные устройства для регулирования и/или управления также имеются в трубопроводах 9а, 9b отработавшего пара, но для наглядности чертежа не показаны.

Устройство 6 сушки одновременно является устройством для изменения температуры углеродных носителей перед вводом в устройство смешивания. С помощью этого устройства 6 сушки входная температура предварительного смешивания при входе на второй этап смешивания может устанавливаться в предварительно определенный температурный диапазон посредством установки температуры подаваемых на первый этап смешивания углеродных носителей 3 в предопределенный температурный интервал. Дополнительно к этому установка входной температуры предварительного смешивания (при входе на второй этап смешивания) в предопределенный температурный диапазон может осуществляться посредством устройства 15 для изменения температуры смеси, находящейся в устройстве предварительного смешивания, которое имеет устройство предварительного смешивания. Эти установки входной температуры предварительного смешивания при входе на второй этап смешивания осуществляются через косвенное взаимодействие с водяным паром. Выделяющийся при таком взаимодействии отработавший пар может использоваться как составная часть водяного пара, который подводится к устройству 11 окончательного смешивания, что здесь для наглядности чертежа так же, как и трубопровод подвода водяного пара для подвода водяного пара к устройству 15, отдельно не показано.

Углеродные носители 2 из накопителя 16 углеродных носителей, в котором они накапливаются перед подачей в смеситель 6, направляются посредством трубопровода 17 подачи углеродных носителей в устройство сушки. Накопитель 16 углеродных носителей снабжен устройством 18 для изменения температуры углеродных носителей 2, находящихся в накопителе углеродных носителей. Это устройство 18 также является устройством для косвенного взаимодействия с водяным паром, в которое входит трубопровод подвода водяного пара для подвода водяного пара, специально не изображенный для наглядности чертежа.

Перед прессованием брикетов может осуществляться предварительная агломерация посредством устройства 28 для предварительной агломерации смеси, приготовленной в устройстве 1 смешивания. Опционально, приготовленная в устройстве 1 смешивания смесь перед вводом в устройство 28 для предварительной агломерации разминается в опционально имеющемся месильном устройстве 29.

Изготовленные в соответствии с изобретением брикеты используются в способе для изготовления чугуна при газификации углеродных носителей; на фиг. 2 это схематично представлено для COREX®/FINEX®-способа. Брикеты, отбираемые из устройства 7 термообработки, в котором брикеты отверждаются, подаются в угольный бункер 19, в который также засыпается кусковой уголь 20. Из угольного бункера 19 этот материал подается на плавильный газогенератор 21. В него также подаются углеродные носители; при газификации, среди прочего, углеродных носителей получают жидкий чугун. Из отобранного из плавильного газогенератора 21 так называемого генераторного газа посредством теплообменника 22 может отбираться тепло с целью приготовления по меньшей мере частичного количества водяного пара, используемого в соответствующем изобретению способе. Генераторный газ после обработки в не показанном ради наглядности устройстве обеспыливания используется в восстановительном блоке 23, в котором генерируются углеродные носители, предназначенные для ввода в плавильный газогенератор, в качестве восстановительного газа. После протекания через восстановительный блок 23, так называемый колошниковый (доменный) газ 24 отбирается из восстановительного блока 23. От него, например, посредством теплообменника 25 также может отбираться тепло с целью приготовления по меньшей мере частичного количества водяного пара, используемого в соответствующем изобретению способе. На фиг. 2 представлено, как после прохождения через теплообменник 25 охлажденный колошниковый газ - при необходимости, после дополнительных, не показанных на чертеже этапов обработки используется в качестве выводимого газа 26 в производстве 27 связующего вещества для изготовления связующего вещества для используемого в соответствии с изобретением связующего. В этом случае из выводимого газа приготавливается обогащенный моноокисью углерода синтез-газ, и посредством его преобразования с помощью уксусной кислоты и винилацетата изготавливается поливинилацетат.

Хотя изобретение было детально проиллюстрировано и описано на предпочтительных примерах выполнения, однако изобретение ограничивается раскрытыми примерами, и специалистом на этой основе могут быть получены другие варианты без отклонения от объема защиты изобретения.

Перечень ссылочных позиций

1 устройство смешивания

2 углеродные носители

3 связующее

4 устройство прессования

5 трубопровод подачи водяного пара

6 устройство сушки

7 устройство термообработки

8а, 8b трубопровод подвода водяного пара

9а, 9b трубопровод отработавшего пара

10 устройство предварительного смешивания

11 устройство окончательного смешивания

12 трубопровод подачи связующего

13 трубопровод подачи углеродных носителей

14 устройство для регулирования и/или управления количеством водяного пара, вводимого в устройство окончательного смешивания, приходящимся на единицу времени и/или на единицу массы брикетируемого материала

15 устройство для изменения температуры предварительной смеси, находящейся в устройстве предварительного смешивания

16 накопитель углеродных носителей

17 трубопровод подачи углеродных носителей

18 устройство для изменения температуры углеродных носителей, находящихся в накопителе углеродных носителей

19 угольный бункер

20 кусковой уголь

21 плавильный газогенератор

22 теплообменник

23 восстановительный блок

24 колошниковый газ

25 теплообменник

26 выводимый газ

27 производство связующего

28 устройство предварительной агломерации

29 месильное устройство

Изобретение относится к способу изготовления брикета, содержащего углеродные носители. Углеродные носители со связующим подвергают смешиванию при добавке водяного пара, и прессуют в брикеты. При этом выполняют по меньшей мере один из этапов из группы, состоящей из сушки углеродных носителей перед смешиванием, установки температуры углеродных носителей, подлежащих смешиванию со связующим, перед смешиванием, термообработки брикетов после прессования. Причем сушку углеродных носителей перед смешиванием и/или термообработку брикетов после прессования и/или установку температуры углеродных носителей, подлежащих смешиванию со связующим, перед смешиванием, осуществляют посредством прямого или косвенного взаимодействия с перегретым водяным паром, и выделяющийся при взаимодействии отработавший пар используют по меньшей мере как частичное количество водяного пара, подаваемого при смешивании. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ изготовления брикета, содержащего углеродные носители (2), причем углеродные носители (2) со связующим (3) подвергают смешиванию при добавлении водяного пара, и получаемую при этом смесь подвергают прессованию в брикеты,

отличающийся тем, что

выполняют по меньшей мере один этап из группы этапов, состоящей из

- сушки углеродных носителей (2) перед смешиванием,

- установки температуры углеродных носителей (2), подлежащих смешиванию со связующим (3), перед смешиванием,

- термообработки брикетов после прессования,

причем

- сушку углеродных носителей (2) перед смешиванием и/или

- термообработку брикетов после прессования и/или

- установку температуры углеродных носителей (2), подлежащих смешиванию со связующим (3), перед смешиванием,

осуществляют посредством прямого или косвенного взаимодействия с перегретым водяным паром,

и выделяющийся при взаимодействии отработавший пар используют по меньшей мере как частичное количество водяного пара, подаваемого при смешивании.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что

связующее (3) смешивают с углеродными носителями (2) на первом этапе смешивания для получения предварительной смеси,

причем предварительную смесь подвергают второму этапу смешивания с добавлением водяного пара.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что

устанавливают входную температуру предварительной смеси при входе на второй этап смешивания.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что

входную температуру предварительной смеси устанавливают путем установки температуры подаваемых на первый этап смешивания углеродных носителей (2).

5. Способ по любому из пп. 2-4, отличающийся тем, что при по меньшей мере одной установке группы, состоящей из:

- установки входной температуры предварительной смеси при входе на второй этап смешивания,

- установки входной температуры предварительной смеси путем установки температуры подаваемых на первый этап смешивания углеродных носителей (2),

осуществляют прямое или косвенное взаимодействие с водяным паром.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что

выделяющийся при взаимодействии отработавший пар используют по меньшей мере как составную часть водяного пара, добавляемого при смешивании.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что

связующее (3) содержит крахмал.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что

связующее (3) содержит по меньшей мере один компонент из группы, состоящей из:

- синтетических полимеров,

- мономеров, полимеризующихся при условиях второго этапа смешивания в синтетические полимеры,

- мономеров, полимеризующихся при условиях сушки получаемых при прессовании брикетов в синтетические полимеры,

причем этим компонентом предпочтительно является поливинилацетат.

9. Устройство для изготовления брикетов способом по п. 1, содержащее

устройство (1) смешивания для смешивания углеродных носителей (2) со связующим (3),

устройство (4) прессования для прессования брикетов на основе смеси, полученной из устройства (1) смешивания,

причем устройство (1) смешивания содержит трубопровод (5) подачи водяного пара для подачи водяного пара,

отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере одно устройство из группы, состоящей из:

- устройства (6) сушки для сушки углеродных носителей (2),

- устройства (7) термообработки для термообработки брикетов,

- устройства для изменения температуры углеродных носителей (2) перед вводом в устройство (1) смешивания,

причем

- устройство (6) сушки и/или

- устройство для изменения температуры углеродных носителей (2) перед вводом в устройство (1) смешивания и/или

- устройство (7) термообработки для термообработки брикетов является устройством для прямого или косвенного взаимодействия с водяным паром, в которое входит трубопровод (8а, 8b) подвода водяного пара для подвода водяного пара, и из которого исходит трубопровод (9а, 9b) отработавшего пара,

и причем трубопровод (9а, 9b) отработавшего пара входит в трубопровод (5) подачи водяного пара и/или в устройство (1) смешивания.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что оно имеет накопитель (16) углеродных носителей, от которого трубопровод (17) подачи углеродных носителей входит в устройство (6) сушки, при этом накопитель (16) углеродных носителей снабжен устройством (18) для изменения температуры углеродных носителей (2), находящихся в накопителе (16) углеродных носителей.

11. Устройство по п. 9 или 10, отличающееся тем, что устройство (1) смешивания содержит

- устройство (10) предварительного смешивания для выполнения первого этапа смешивания,

- трубопровод (12) подачи связующего, входящий в устройство (10) предварительного смешивания, для добавления связующего (3) в устройство (10) предварительного смешивания,

- трубопровод (13) подачи углеродных носителей, входящий в устройство (10) предварительного смешивания, для подачи углеродных носителей (2), предпочтительно углеродных носителей (2) из устройства (6) сушки, в устройство (10) предварительного смешивания,

- устройство (11) окончательного смешивания для выполнения второго этапа смешивания, в которое входит трубопровод (65) подачи водяного пара.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что устройство (10) предварительного смешивания имеет устройство (15) для изменения температуры предварительной смеси, находящейся в устройстве (10) предварительного смешивания.

13. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что по меньшей мере одно устройство из группы, состоящей из:

- устройства (15) для изменения температуры предварительной смеси, находящейся в устройстве (10) предварительного смешивания,

- устройства (18) для изменения температуры углеродных носителей (2), находящихся в накопителе (16) углеродных носителей,

является устройством для прямого или косвенного взаимодействия с водяным паром, в которое входит трубопровод (8а, 8b) подвода водяного пара для подвода водяного пара.

14. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что в устройстве (1) смешивания устройство (10) предварительного смешивания и устройство (11) окончательного смешивания объединены в одном конструктивном блоке.