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Main Title: Beitrag zur Bindemittelbrikettierung von Steinkohlenabrieb für dessen Einsatz im COREX®-Einschmelzvergaser
Translated Title: Briquetting by means of binder as a contribution to use hard coal fines in the COREX® smelter-gasifier
Author(s): Lohmeier, Reinhard
Advisor(s): Repke, Jens-Uwe
Referee(s): Repke, Jens-Uwe
Schenk, Johannes
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: de
Abstract: Das COREX®-Verfahren ist ein Schmelzreduktionsprozess zur Herstellung von flüssigem Roheisen aus Eisenerz. Das Verfahren ist eine Alternative zum konventionellen Hochofenprozess. Ein wesentlicher Unterschied zwischen beiden Verfahren ist die Möglichkeit des direkten Einsatzes von stückigen Kraftwerkssteinkohlen (x > 8 mm) im COREX®-Einschmelzvergaser, ohne die Kohle vorab zu Hochofenkoks veredeln zu müssen. Durch Beanspruchungen beim Transport der Stückkohlen zur Anlage entstehen bis zu 50 % an Steinkohlenabrieb mit einer Partikelgröße kleiner 8 mm. Um den Abrieb für das COREX®-Verfahren nutzen zu können muss dieser stückig gemacht werden, was bei Steinkohlen durch Brikettierung mit Bindemitteln erfolgt. Dabei gibt es vielfältige Herausforderungen, wie die große Bandbreite an stofflichen, prozess- und maschinentechnischen Einflüssen, die in verschiedener Art und Weise die erreichbare Brikettqualität sowie das Prozessverhalten der Briketts beeinflussen. Durch systematische experimentelle Untersuchungen in Labor und Technikum werden folgende Zielstellungen bearbeitet: Neben der makroskopischen Betrachtung verschiedener Einflussgrößen der Brikettherstellung im Hinblick auf die Briketteignung für den COREX®-Prozess werden auch die mikroskopischen Veränderungen in der Brikett(char)struktur während des „Lebenszyklus‘“ untersucht. Als mögliche Methode zur Feststellung von mikroskopischen Strukturveränderungen in Brikett/Brikettchar wird die RAMAN-Spektrometrie identifiziert und aufgrund von ersten Testversuchen für prinzipiell geeignet befunden. Um verschiedene Belastungen aus dem realen Prozess im Labor besser nachstellen und untersuchen zu können wird eine integrierte Testmethode zur Festigkeitsprüfung durch konstruktive Veränderungen des sog. WERNER-Ofens vorgeschlagen.
To produce hot metal from iron ore smelting reduction processes are used. Besides the conventional blast furnace the COREX® technology exists as an alternative process. The COREX® process uses lumpy thermal hard coal (x > 8 mm) instead of more costly blast furnace coke made of special coking coals. Transportation of lumpy thermal hard coal is subject to abrasion and break of the coal lumps, which can lead to fines with particle sizes under 8 mm. This can reach up to 50 % of the transported volumes. To recover these loses for the COREX® process they need to be briquetted by means of binder. Binder briquetting however is challenging because of wide range of influences from material characteristics, processing and machinery used on briquette quality and behaviour in COREX® melter-gasifier. This thesis methodically conducts laboratory and pilot plant scale experiments and analyses to give scientific advice on an appropriate binder briquetting of fines for the COREX® process. Next to macroscopic examination regarding different parameters of producing briquettes for the COREX® melter-gasifier, microscopic changes in briquette and briquette char structures are investigated along the briquette life cycle. One suitable method, verified by experiments conducted, to analyse microscopic structures is the RAMAN spectrometry. To identify the impact of different stresses (thermal and chemical) on the briquette as well as briquette char strengths in the COREX® process this thesis proposes the modifi-cation of the so called WERNER-Ofen, a special testing instrument for briquette hot strength under defined gas atmospheres.
URI: https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/9633
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-8679
Exam Date: 15-Jul-2019
Issue Date: 2019
Date Available: 19-Aug-2019
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): brikettieren
Steinkohle
Bindemittel
Schmelzreduktionsprozess
briquetting
hard coal
binder
smelting reduction process
License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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