Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitung

Stampfen von Kohle

Hintergrund

Aus Einsatzkohlen mit geringerem Verkokungsvermögen können hochwertige Koksqualitäten erzeugt werden, wenn sie in einem verdichteten Zustand in die Verkokungsöfen eingebracht werden. Aus den bisherigen Erfahrungen in der Kokereitechnik ist hinreichend bekannt, dass dabei Verdichtungen bis zur relativen Stoffdichte von ca. 80 % bzw., abhängig der wahren Dichte der Kohle, einer Kompaktdichte um 1.100 kg/m³ von besonderem Interesse sind, wie es in den so genannten Stampfkokereien praktiziert wird. Dabei wird die Einsatzmischung quasi kontinuierlich in einen Formkasten eingetragen und durch abgestimmtes periodisches Stampfen zu einem kompakten Formkörper verdichtet. Der so hergestellte Stampfkuchen wird freitragend durch die Ofentür in die Verkokungskammer eingebracht.

Für die Leistungsfähigkeit des Verfahrens sind neben der kokereiwirtschaftlichen Flexibilität im Rohstoffeinsatz im Wesentlichen die betriebstechnischen Prozessparameter Stampfzeit und Stampfenergie für die Herstellung eines Stampfkuchens von Bedeutung. Das Prozessziel beim Stampfen ist es, einen möglichst hohen Kohlekuchen mit hinreichender mechanischer Stabilität und mit über das gesamte Kuchenvolumen gleich bleibender hoher Dichte herzustellen. Damit lässt sich der Stampfvorgang in zwei wesentliche Teilprozesse zerlegen:

  • Verdichtung des Ausgangsmaterials zu einer möglichst hohen Packungsdichte der Partikeln, d.h. Verringerung des Porenraumanteils im Partikelkollektiv durch eine geeignete Methode der mechanischen Energiezufuhr
  • Realisierung hinreichender Haftkräfte im Partikelsystem mithilfe geeigneter Bindemechanismen

Zielstellungen

Durch die physikalisch-mathematische Modellierung und experimenteller Validierung beider Teilprozesse ein durchgängiges Gesamtmodell erstellen werden, mit dessen Hilfe für eine gegebene Kohle bzw. Kohlemischung in Abhängigkeit von der Stampfenergie der Verdichtungszustand und die Festigkeit des Kohlekuchens berechnet werden können.

Veröffentlichungen

H.Z. Kuyumcu, J. Rosenkranz: Untersuchungen zur Verdichtung von Steinkohlen durch Stampfen, Stahl und Eisen, 126 (2006) Nr. 1, S. 41 - 47

H.Z. Kuyumcu, J. Rosenkranz und F. Abel: Stamped Coal Cakes in Coke Making Technology - Part I: A Parameter Study on the Stampability, Ironmaking and Steelmaking, DOI: 10.1179/174328109X407112, März 2009

H.Z. Kuyumcu, J. Rosenkranz und F. Abel: Stamped Coal Cakes in Coke Making Technology - Part II: The Investigation of Cake Strength, Ironmaking and Steelmaking, DOI: 10.1179/174328109X407121, März 2009

Vorträge

„Einfluss verschiedener Parameter auf die Verdichtbarkeit und Festigkeit gestampfter Kohlekuchen", Fachtagung Kokereitechnik 2008, Essen, Mai 2008

„Investigations on the densification of particulate materials by stamping", XXIII. International Mineral Processing Congress, Istanbul 2006

„Untersuchungen zur Kompaktierung von Steinkohlen durch Stampfen", Tagung „Aufbereitung und Recycling 2004", Freiberg/S., November 2004