DE19704887A1

DE19704887A1 - Ash=rich brown coal briquette production having high water resistance

Info

Publication number: DE19704887A1
Application number: DE1997104887
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof Dr Ing Naundorf; Ralf Dr Ing Wollenberg; Dietmar Dr Ing Trommer; Hans-Werner Dr Ing Schroeder
Original assignee: ZEITZER MASCHINEN ANLAGEN GERA
Current assignee: ZEITZER MASCHINEN ANLAGEN GERA
Priority date: 1997-02-10
Filing date: 1997-02-10
Publication date: 1998-08-13

Abstract

A briquette production process from ash-rich brown coal, involves drying and then re-moistening the coal to the usual briquette moisture content, coal re-moistening is carried out with further comminution in an intensive mixer and the briquettes are post-treated with conditioned air at 70-90 (preferably 80) deg C and at 70-90 (preferably 80)% relative humidity.

Description

Aus Weichbraunkohlen entstehen nur dann feste und zugleich wasserbeständige Briketts, wenn sie mit dem optimalen Wassergehalt von etwa 17 bis 21% verpreßt werden. Die Wasserbeständigkeit der Briketts geht verloren, wenn die Braunkohlen auf unteroptimale Wassergehalte von w ≦ 13% getrocknet werden, obwohl aus diesen Trockenbraunkohlen bei geeigneter Einstellung der Brikettierparameter Briketts mit einer im Vergleich zu den sogenannten Hausbrandbriketts mit w ≈ 17 bis 21% deutlich höheren Festigkeit erzeugt werden können.Soft brown coal only then forms solid and water-resistant briquettes, if they are pressed with the optimal water content of about 17 to 21%. The Water resistance of the briquettes is lost if the lignites are less than optimal Water contents of w ≦ 13% can be dried, although from these dry lignites with a suitable setting of the briquetting parameters briquettes with a compared to the so-called domestic briquettes with w ≈ 17 to 21% significantly higher strength can be.

Es ist bekannt, daß sich die Brikettiereigenschaften von Weichbraunkohlen mit zunehmenden Aschegehalten vor allem ab A < 18% insbesondere dann stark verschlechtern, wenn die mineralischen Bestandteile größere Anteile an Ton- oder Lehmverbindungen enthalten. Die mineralischen Bestandteile mit hohen Anteilen an Ton- oder Lehmverbindungen sind für sich allein mit Wassergehalten von w < 5% nicht und mit Wassergehalten von w < 5% nur mäßig brikettierbar. Bei hohen Wassergehalten von w < 15% verschlechtern sie vor allem durch ihr ausgeprägtes Fließverhalten die Brikettiereigenschaften der organischen Braunkohl ensubstanz, wobei sich tonige Sperrzonen zwischen den Kornoberflächen ausbilden. Aus Braunkohlen mit erhöhten Aschegehalten und erhöhten Anteilen an Ton- und Lehmver bindungen können deshalb nur dann befriedigend feste Briketts erzeugt werden, wenn die Trockenbraunkohle mit einem "Kompromißwassergehalt" im Bereich von etwa 10 bis 13% verpreßt wird. Die Wasserbeständigkeit dieser Briketts ist gering bis sehr schlecht, weil die organische Kohlesubstanz mit unteroptimalem Wassergehalt verpreßt wird und zudem die mineralischen Kohlebestandteile durch ihr Quellvermögen oder durch zu geringen Verbund in den Grenzzonen der Partikel das Eindringen von Wasser in den Brikettverband begün stigen.It is known that the briquetting properties of soft brown coal increase with increasing Ash levels, especially from A <18%, deteriorate particularly when the mineral components contain larger proportions of clay or clay compounds. The mineral components with a high proportion of clay or clay compounds are in themselves alone with water contents of w <5% not and only with water contents of w <5% moderately briquettable. At high water contents of w <15%, they deteriorate above all the briquetting properties of the organic lignite due to its pronounced flow behavior substance, whereby clayey exclusion zones form between the grain surfaces. Out Lignite with increased ash content and increased proportions of clay and loam bonds can therefore only be produced with satisfactory solid briquettes if the Dry brown coal with a "compromise water content" in the range of about 10 to 13% is pressed. The water resistance of these briquettes is low to very poor because of the organic carbon substance with less than optimal water content is pressed and also the mineral coal components due to their swelling capacity or due to insufficient bonding in the boundary zones of the particles, the penetration of water into the briquette bandage begins increase.

Die Wasserbeständigkeit der Briketts wird zusätzlich verschlechtert, wenn die Braunkohle zur Verringerung der SO₂-Emission bei der Verbrennung mit Löschkalk vermischt wird. Die Wasserbeständigkeit geht durch den Zusatz von Löschkalk selbst dann verloren, wenn Braunkohlen verwendet werden, aus denen ohne Löschkalk Briketts mit hoher Wasser beständigkeit erzeugt werden können. Der negative Einfluß von Löschkalkadditiv auf die Wasserbeständigkeit ist besonders bei denjenigen Braunkohlen groß, die von Natur aus aschereich sind und erhöhte Anteile an Ton- und Lehmverbindungen enthalten.The water resistance of the briquettes is further deteriorated if the lignite is mixed with slaked lime to reduce the SO ₂ emissions during combustion. The water resistance is lost through the addition of slaked lime even if brown coal is used, from which briquettes with high water resistance can be produced without slaked lime. The negative influence of slaked lime additive on water resistance is particularly great for those lignites that are naturally ash-rich and contain increased proportions of clay and clay compounds.

Zur Verbesserung der Wasserbeständigkeit von Braunkohlenbriketts existieren mehrere Verfahrensvorschläge. Im DR-Patent 594789 ist beschrieben, die Rohkohle unter den gewünschten Endfeuchtegehalt der Briketts herabzutrocknen und darauf vor dem Verpressen durch Anfeuchten mit fein verteiltem Wasser auf den Endfeuchtigkeitgehalt zu bringen. Hierzu existieren Verbesserungserfindungen (DR 599932, DR 633618), betreffend die Behandlung der übertrockneten Braunkohle mit Wasserdampf, wäßrigen Lösungen, Suspen sionen oder Emulsionen. In DR 666323 wird sogar eine vollständige Entwässerung der Rohbraunkohle vor der Wiederbefeuchtung vorgeschlagen. Das zur Wiederbefeuchtung verwendete Wasser wird in fein verteilter Form der Trockenkohle aufgedüst. Diese einfache Verfahrensweise führt jedoch bei aschereichen Braunkohlen mit erhöhten Anteilen an Ton- und Lehmverbindungen in der mineralischen Substanz nicht zum Erfolg. Ihr liegt die seinerzeit getroffene Annahme zugrunde, daß durch die Übertrocknung quellfähige Humate der Kohlen zerstört werden und deshalb sich die Wasserbeständigkeit der Briketts verbessert. Nach neueren Erkenntnissen ist dieser Wirkungsmechanismus von untergeordneter Bedeu tung. Vielmehr wird die Erhöhung der Wasserbeständigkeit durch die mit der Wiederbe feuchtung erreichte Vergleichmäßigung des Feuchtegehaltes der Brikettierkohle sowie durch partielles Lösen von Braunkohlensubstanz in dem zur Wiederbefeuchtung verwendeten Wasser erreicht. Die gelösten Braunkohlensubstanzen vermögen aufgrund ihrer hohen Beweglichkeit, die Bindekräfte im Briketts wesentlich zu steigern. Da das dominierende Wirkprinzip nicht erkannt worden ist, kann aus den genannten Patenten eine modifizierte Verfahrensweise, die auch bei aschereichen Braunkohlen mit hohen Ton- und Lehmanteilen oder bei Einsatz von Löschkalkadditiv zum Erfolg führen würde, nicht abgeleitet werden.There are several to improve the water resistance of lignite briquettes Procedural proposals. The DR patent 594789 describes the raw coal among the dry the desired final moisture content of the briquettes and then before pressing bring to the final moisture content by moistening with finely divided water. There are improvement inventions (DR 599932, DR 633618) regarding this Treatment of the over-dried lignite with steam, aqueous solutions, suspensions sions or emulsions. In DR 666323 there is even a complete drainage of the Raw lignite proposed before rewetting. That for rewetting The water used is sprayed into the dry coal in finely divided form. This simple one However, the procedure leads to ash-rich brown coal with an increased proportion of clay and clay compounds in the mineral substance fail to succeed. You are the assumption made at the time that over-drying swellable humates of the coals are destroyed and therefore the water resistance of the briquettes improves. According to recent knowledge, this mechanism of action is of subordinate importance tung. Rather, the increase in water resistance is due to the fact that the moisture achieved equalization of the moisture content of the briquette as well as partial dissolving of brown coal substance in the one used for rewetting Water reached. The dissolved lignite substances are capable of because of their high Agility to significantly increase the binding forces in the briquettes. Because the dominant The principle of action has not been recognized, a modified from the patents mentioned Procedure that also applies to ash-rich lignites with high clay and loam proportions or would lead to success if slaked lime additive was used.

Im Lehrbrief "Brikettieren", Nr. 10, von Rammler (Bergakademie Freiberg, 1975) wird bekannt gemacht, daß durch Behandlung von Braunkohlenbriketts in klimatisierter Luft sich deren Wasserbeständigkeit verbessert. Die Briketts aus quellfähiger Braunkohle sollen in einer Atmosphäre mit 85% relativer Feuchtigkeit bei 55°C gelagert werden. Unter diesen Klimatisierungsbedingungen wird jedoch bei aschereichen Braunkohlen mit hohen Ton- und Lehmanteilen kein Qualitätsfortschritt erzielt. In the instructional letter "Briquetting", No. 10, from Rammler (Bergakademie Freiberg, 1975) made known that by treating lignite briquettes in conditioned air their water resistance improved. The briquettes made of swellable brown coal are said to be in be stored in an atmosphere with 85% relative humidity at 55 ° C. Under these However, climatic conditions are found in ash-rich brown coal with high clay and Loam shares no progress in quality.

Ziel der Erfindung ist die Benennung eines Verfahrens zur Herstellung von Briketts aus aschereichen Braunkohlen mit erhöhten Anteilen an Ton- und Lehmverbindungen in der mineralischen Substanz, die folgende Anforderungen erfüllen:
The aim of the invention is to designate a process for the production of briquettes from ash-rich brown coal with increased proportions of clay and clay compounds in the mineral substance, which meet the following requirements:

- high strength,
- Satisfactory to high water resistance.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wiederbefeuchtung der über trockneten Braunkohle in einem Intensivmischer erfolgt, in dem die Wasserverteilung durch eine hohe Zerkleinerungswirkung unterstützt wird. Außerdem ist es erforderlich, die unter ansonsten normalen Bedingungen hergestellten Briketts einer Klimatisierung bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 70-90% und einer Temperatur von 70-90°C zu unter ziehen.According to the invention the object is achieved in that the rewetting of the over dried lignite in an intensive mixer, in which the water distribution through a high shredding effect is supported. It also requires that the otherwise normally produced briquettes of an air conditioning at a relative humidity of 70-90% and a temperature of 70-90 ° C to below pull.

Die asche- und schwefelreiche Braunkohle mit erhöhten Anteilen an ton- oder tonähnlichen Mineralbestandteilen ist zunächst auf einen für die organische Braunkohlensubstanz unter optimalen Brikettierwassergehalt von w ≈ 10 bis 14% zu trocknen und danach mit einer Körnung von mindestens 0-4 mm und vorzugsweise ≦ 0-2 mm in einem besonders intensiven Mischprozeß mit etwa 3 bis 11% Wasser zu vermischen. Die hohe Intensität des Mischprozesses ist für den Erfolg des Verfahrens entscheidend, weil damit erreicht wird, daß sich das Wasser in besonders homogener Verteilung sowie bevorzugt an die staubförmi gen und stark übertrockneten Kohlepartikel anlagert. Es entsteht eine Trockenbraunkohle mit einer Wasserverteilung, die durch direkte Trocknung auf w ≈ 17 bis 21% nicht erreicht wird. Außerdem wird auf diese Weise die im Wiederbefeuchtungswasser gelöste Kohlesub stanz optimal verteilt. Das ist für die Auslösung von für die Wasserbeständigkeit wichtigen Bindekräften im Brikettverband ebenfalls von großer Bedeutung. Die verbesserte Wasservert eilung und Verteilung der gelösten. Kohlesubstanz wird erzielt, wenn mit hoher Turbulenz sowie hohem Energieeintrag gemischt wird und die Trockenbraunkohle während des Misch prozesses weiter zerkleinert wird. Für den Mischprozeß haben sich z. B. Intensivmischer mit rotierendem Mischgefäß und Wirbelrotor gut bewährt. Außerdem ist für die notwendige homogene Verteilung wichtig, daß das Wasser in die aktive Mischzone fein verdüst wird und/oder in Form von kondensierendem Wasserdampf eingebracht wird. The ash and sulfur-rich brown coal with increased proportions of clay or clay-like Mineral constituents is initially on one for the organic lignite substance optimal briquetting water content of w ≈ 10 to 14% and then dry with a Grain size of at least 0-4 mm and preferably ≦ 0-2 mm in one particular intensive mixing process to mix with about 3 to 11% water. The high intensity of the Mixing process is critical to the success of the process because it achieves that the water in a particularly homogeneous distribution and preferably to the dusty and extremely over-dried carbon particles. A dry lignite is formed a water distribution that cannot be achieved by drying directly to w ≈ 17 to 21% becomes. It also becomes the coal sub dissolved in the rewetting water optimally distributed punch. This is important for triggering water resistance Binding forces in the briquette association are also of great importance. The improved Wasservert Distribution and distribution of the solved. Coal substance is obtained when with high turbulence and high energy input is mixed and the dry lignite during the mixing process is further crushed. For the mixing process z. B. intensive mixer with rotating mixing bowl and vortex rotor well proven. It is also necessary for the homogeneous distribution important that the water is atomized into the active mixing zone and / or is introduced in the form of condensing steam.

Beim Einsatz von Löschkalk-Pulver als schwefelbindendes Additiv ist der Mischprozeß so zu führen, daß der Löschkalk allmählich zudosiert und nicht schlagartig in die aktive Mischzone des Mischers eingespeist wird und die Kalkzugabe vorzugsweise vor der Zugabe des Wassers erfolgt. Auf jeden Fall sollte die Wasserzuführung in der Menge über die Kalkzugabe hinausgehen, damit der Löschkalk optimal befeuchtet und in die Kohlestaubteil chen optimal eingelagert wird.The mixing process is the same when using slaked lime powder as a sulfur-binding additive to ensure that the quicklime is gradually metered in and not suddenly in the active Mixing zone of the mixer is fed and the addition of lime preferably before the addition of the water. In any case, the water supply should be in the amount above the Add the lime so that the hydrated lime is optimally moistened and in the coal dust chen is optimally stored.

Die Trockenbraunkohle wird nach dem Mischprozeß mit den bekannten optimalen Brikettier parametern verpreßt. Für aschereiche Braunkohlen haben sich folgende Parameter bewährt:
After the mixing process, the dry lignite is pressed with the known optimal briquetting parameters. The following parameters have proven themselves for ash-rich lignite:

- pressing temperature: 60 to 80 ° C
- Grain size: at least 0-3 mm and preferably 0-1 mm
- Pressing pressure: at least 100 MPa and preferably 120 MPa.

Der Brikettiergutfeuchtegehalt wird nach dem beschriebenen Befeuchtungsverfahren von etwa 10 bis 14% auf vorzugsweise 16 bis 20% angehoben.The briquette moisture content is determined according to the described moistening process raised about 10 to 14% to preferably 16 to 20%.

Die Briketts erlangen erst dann eine befriedigende bis hohe Wasserbeständigkeit (Lagerfe stigkeit), wenn sie nachfolgend einer Klimabehandlung mit hoher relativer Luftfeuchtigkeit unterzogen werden. Durch die Klimatisierung mit hoher relativer Luftfeuchtigkeit wird erreicht, daß
The briquettes only achieve satisfactory to high water resistance (storage stability) if they are subsequently subjected to a climatic treatment with high relative air humidity. The air conditioning with high relative humidity ensures that

- The distribution of the water remaining in the dry coal and the mixed water is further homogenized,
- The binding forces that have not yet fully set by rearrangement of solid substance are saturated. For solids transport to the unsaturated ones Binding forces are primarily those that are dissolved or colloidal in the carbon liquid dispersed substances and diffusible molecular components. This Microprocesses of mass transfer are over-dried by the addition of water Coal and high humidity and high briquette temperatures aftercare favors,
- The wax and resin components of the coal through flow processes for hydrophobicity mobilization of the briquette association in the microzones.

Die Klimatisierungsbedingungen sind von der Art der Kohle und vom Format der Briketts abhängig. Für die Klimatisierung sind Temperaturen von 70 bis 90°C, vorzugsweise 80°C und relative Luftfeuchtigkeiten von 70 bis 90% und vorzugsweise 80% erforderlich. Die Dauer der Klimatisierung ist stark von der Temperatur und dem Format der Briketts ab hängig. Bei kleinformatigen Briketts und einer Temperatur von 80°C beträgt die notwendige Dauer der Klimatisierung ≧ 30 Minuten. Diese Mindestdauer der Klimatisierung erhöht sich mit größer werdendem Format und niedriger Brikettdurchschnittstemperatur progressiv auf ≧ 1 Stunde.The air conditioning conditions depend on the type of coal and the format of the briquettes dependent. For air conditioning, temperatures from 70 to 90 ° C, preferably 80 ° C and relative humidity of 70 to 90% and preferably 80% is required. The The duration of the air conditioning strongly depends on the temperature and the format of the briquettes pending. For small-format briquettes and a temperature of 80 ° C, the necessary is Air conditioning time ≧ 30 minutes. This minimum duration of air conditioning increases with increasing format and low briquette average temperature ≧ 1 hour.

Nach dem beschriebenen Verfahren entstehen feste Briketts aus aschereichen Weichbraun kohlen mit hoher bis befriedigender Wasserbeständigkeit und bei Zusatz von Löschkalk mit verminderter SO₂-Emission. Der Löschkalk wird nahezu vollständig für die Einbindung des bei der Verbrennung entbundenen Schwefels in die Asche ausgenutzt. Solid briquettes made from ash-rich soft brown coal with high to satisfactory water resistance and with the addition of hydrated lime with reduced SO ₂ emissions are produced using the process described. The slaked lime is used almost completely to incorporate the sulfur released during combustion into the ashes.

Embodiment 1

Bulgarische Braunkohle Maritza-Ost mit hohem Aschegehalt von 23% wird auf einen relativen Feuchtegehalt von 12% getrocknet und nachfolgend auf eine Körnung von 0-2 mm zerkleinert. Durch Wasserzusatz wird diese Trockenkohle auf einen relativen Feuchtege halt von 18% wiederbefeuchtet. Die Wiederbefeuchtung geschieht mit Hilfe eines Intensiv mischers mit Wirbelrotor durch Eindüsen des Wassers in die aktive Mischzone des Misch apparates. Die Brikettierung der wiederbefeuchteten Trockenkohle erfolgt bei einer Preßtem peratur von 80°C und einem Preßdruck von 100 MPa. Die Briketts werden bei 80°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit 80% klimatisiert. Sie haben eine hohe Wasserbeständigkeit. Nach einer Wässerung von 3 Stunden ist ihre Form noch vollständig erhalten. Ihre Rest druckfestigkeit beträgt 16 MPa.Bulgarian lignite Maritza-Ost with a high ash content of 23% is in one dried relative moisture content of 12% and subsequently to a grain size of 0-2 mm crushed. By adding water, this dry coal is placed on a relative humidity just rewetted by 18%. The rewetting takes place with the help of an intensive mixer with vortex rotor by injecting the water into the active mixing zone of the mixer apparatus. The rewetted dry coal is briquetted with a press temperature of 80 ° C and a pressure of 100 MPa. The briquettes are made at 80 ° C and a relative humidity of 80% air-conditioned. They have high water resistance. After 3 hours of washing, its shape is still completely intact. Your rest compressive strength is 16 MPa.

Embodiment 2

Bulgarische Braunkohle Maritza-Ost mit hohem Aschegehalt von 23% wird auf einen relativen Feuchtegehalt von 12% getrocknet und nachfolgend auf eine Körnung von 0-4 mm zerkleinert. In einem Intensivmischer mit Wirbelrotor wird diese Trockenkohle mit 4,1% Löschkalk vermischt. Anschließend wird der relative Feuchtegehalt des Gemisches durch Eindüsen von Wasser in die aktive Mischzone des Mischapparates auf einen Wert von 19% erhöht. Die Brikettierung des Gemisches erfolgt bei einer Preßtemperatur von 80°C und einem Preßdruck von 100 MPa. Die Briketts werden bei einer Temperatur von 80°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 80% klimatisiert. Sie haben eine hohe Wasserbeständig keit. Nach einer Wässerung von 3 Stunden ist die Form der Briketts noch vollständig erhalten. Ihre Restdruckfestigkeit beträgt 13 MPa.Bulgarian lignite Maritza-Ost with a high ash content of 23% is in one relative moisture content of 12% dried and subsequently to a grain size of 0-4 mm crushed. In an intensive mixer with a vortex rotor, this dry coal with 4.1% Slaked lime mixed. Then the relative moisture content of the mixture is determined by Injecting water into the active mixing zone of the mixer to a value of 19% elevated. The mixture is briquetted at a pressing temperature of 80 ° C. and a pressure of 100 MPa. The briquettes are at a temperature of 80 ° C and a relative air humidity of 80%. They have a high water resistance speed. After 3 hours of soaking, the shape of the briquettes is still complete receive. Their residual compressive strength is 13 MPa.

Claims

1. A process for the production of briquettes from rich brown coal, in which the coal is first dried and then rewetted to the usual briquetting moisture content, characterized in that the rewetting takes place in an intensive mixer with further comminution and that the briquettes produced in subsequent process steps under customary conditions a post-treatment with conditioned air, which has 70-90% relative humidity and is tempered to 70-90 ° C.

2. The method according to claim 1, characterized in that for rewetting required water in the active mixing zone finely atomized and / or in the form of condensing water vapor is introduced.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the intensive mixer has a rotating mixing vessel and a vortex rotor, or of the type Eirich mixer is.

4. The method according to claim 1, characterized in that the air conditioning Briquettes are carried out at a relative humidity of 80% and a temperature of 80 ° C.