[发明专利]含煤颗粒的压制品的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及含煤颗粒的压制品的制备方法、由此获得的压制品以及所述压制品在固定床的生铁制造方法中或在制备用于固定床的生铁制造方法中的碳载体的方法中的应用。

现有技术

在固定床中的生铁制造方法中，例如在熔融气化器中，或在制备用于在固定床中的生铁制造方法中的碳载体的方法中，例如制备用于高炉的焦炭中，所使用的含有煤颗粒的压制品例如团块(Brikett)，在从压机出料后必须具有一定的抗跌落强度（Sturzfestigkeit）和抗压强度。为了在装填到工艺的过程中虽然有不可避免的跌落，例如在从一个输送带转移到其它输送带上或在装填到材料仓库时，尽可能基本上保持压制品的原始尺寸，抗跌落强度是必要的。为了在装填到材料仓库或固定床反应器之后，尽管叠置的材料层会施加压力，但仍保持压制品的原始尺寸，抗压强度是必要的。这些强度的要求也概括在术语低温强度之下。

除了低温强度之外，压制品的热强度-特别是在热工艺中使用时-也是其适用性的一个标准。在生铁制造方法中，例如在熔融气化器或高炉中使用含细粒煤颗粒的压制品的特殊情况下，术语热强度是a）基于压制品在高温区热解后剩余的半焦炭颗粒或焦炭颗粒的强度，和b）基于这些半焦炭颗粒或焦炭颗粒在含CO₂的热气体化学腐蚀后的强度。热强度的最低限度要使得压制品通过热解转化为半焦炭颗粒或焦炭颗粒后存在的这种颗粒的大小得到基本保持成为可能。因此，在固定床中的生铁制造方法中，不希望在装填到固定床中之前或在固定床内部由压制品或焦炭颗粒产生细粒，因为这样会使固定床的渗透性变差。在生铁制造方法的特殊情况下，这既涉及到固定床的透气性也涉及到固定床对液态生铁和炉渣的排出性(Drainageverhalten)。如果固定床的渗透性变差，因此将预期到对其生产率、其比（spezifisch）能需求以及其产品质量产生不利的影响。

从WO 02/50219A1中已知，从细粒煤颗粒借助于生石灰和糖蜜的粘结剂体系制备具有充足低温强度的压制品。其中将粉煤的细粒煤颗粒和生石灰混合，将混合物静置以便与来自煤颗粒的水分进行熟化反应(L?schreaktion)，然后混入糖蜜，将其中获得的混合物捏合和最后由其压制成压制品。

有一些显示出特别高的吸水能力，特别是特征为高的固有湿度的煤。但是对于在生铁制造中的应用来说，压制品的湿度不应该太高，即最高为7重量%。这是由于该湿度在压制品用于生铁制造或用于制备用于生铁制造方法的碳载体时会起能量上带来负担的作用，因为碳载体的比消耗会随着压制品的湿度而显著升高。因此湿度较高的煤在加工成压制品之前应进行干燥。除了在未干燥的煤中已经存在的未润湿的孔体积外，干燥时水从空腔排出产生另外的孔体积。未润湿的孔体积会吸收相应量的水或含水介质。所述的另外的孔体积当然也会重新吸收水或含水介质。此外，某些煤也倾向于-特别是在强烈干燥时-由于颗粒受损而产生另外的孔体积。在WO02/50219A1中所述的方法用于制备压制品之前将具有高吸水能力的煤干燥到可接受的湿度时，产生了另外的大的孔体积。因此，干燥的煤颗粒会在其孔中吸收很大部分的用于在颗粒表面上产生粘结所需的理解为水溶液的糖蜜。因此对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计）的煤来说，无法为压制品获得足够的强度。但是为了能够基于糖蜜粘结剂制备有足够强度的压制品，必须

-放弃通过干燥产生未润湿的孔体积，或

-添加更多量的糖蜜，增加的量被孔体积所吸收并因此没有粘结在煤颗粒表面上。

但是由于工艺经济学的原因，这些措施是不希望有的。

即使对于本质上低湿度的煤，它们不需要为了实现最高为7重量%的压制品湿度而进行干燥，一部分糖蜜也会吸收到煤颗粒的孔中。但是糖蜜含有对碳与含CO₂的热气体的反应起催化作用的组分，因此特别是在用于生铁制造的固定床在温度>800-1000℃的热区域中，依赖于压力，固体碳与CO₂的反应程度根据Boudouard反应而增加。鉴于此，由用糖蜜处理的压制品通过热解得来的半焦炭颗粒或焦炭颗粒的热强度会降低。

在W09901583A1中建议的使用沥青作为粘结剂没有提出这样的与糖蜜有关的问题。但是用沥青制备压制品具有很高的粘结剂成本。