Zielstellung des Forschungsprojekts ist es, halm- und stengelförmige biogene Brennstoffe so zu einer handlings- und verkaufsfähigen Form mit hoher Energiedichte aufzubereiten, die für Verbrennungsanlagen kleinerer Leistung geeignet ist und gegenüber bisher verwendeten Brennstofformen, z.B. Häcksel, eine wesentliche Verbesserung des Abbrand-, Emissions- und Ascheverhaltens erreicht wird. Ein Funktionsmuster zur kontinuierlichen Aufbereitung von hochverdichteten, abriebfesten und formstabilen Briketts ist zu erstellen. In Kopplung mit Verbrennungsuntersuchungen werden die spezifischen Anforderungen an die Briketts abgeleitet und der Verfahrensablauf für die Aufbereitung optimiert. Bei der Erstellung eines Konzeptes für ein Demonstrationsobjekt für die zukünftige Verwertung von Biomassebriketts bildet die Wirtschaftlichkeit einen besonderen Schwerpunkt. Die Arbeiten zur Entwicklung des Brikettierverfahrens zeigen, daß eine Herstellung von stabilen Briketts aus Stroh oder Heu ohne zusätzliche Bindemittel möglich ist. Mit Hilfe experimenteller Untersuchungen konnten die erforderlichen Verfahrensparameter ermittelt werden. Um dauerhaft haltbare Briketts gleichbleibender Qualität herzustellen, muß das zu verarbeitende Halmgut unzerkleinert und mit einem Feuchtegehalt von 12 bis 15 % vorliegen. In der Verformung der unzerkleinerten Halme sowohl in Längsrichtung als auch in der Ebene des Stengelquerschnitts ist die Ursache für den Bindemechanismus in den Briketts zu finden. Unter Einwirkung von Preßdrücken von 100 bis 160 MPa liegt die Dichte der hergestellten Briketts je nach Gutart, bei 0,8 bis 1,2 g/cm3. Der Abriebanteil der Briketts, ermittelt nach ASAE S.269.4, liegt bei max. 5%. Ein Funktionsmuster zur Brikettierung (Brikettpresse mit vorgeschalteter Strangformungsstufe) für 25-mm - Briketts wurde konstruiert, gebaut und getestet. Mittels Elementar-, Immediat-, Chlor- und Schwermetallanalyse wurden die Eigenschaften für zehn verschiedene biogene Brennstoffe, vorwiegend Halmgüter (Getreide- und Rapsstroh, Wiesenheu, Miscanthus) charakterisiert. Die Abbranduntersuchungen der Briketts im Vergleich zum Häcksel zeigen, daß die Reaktionsphasen der Flüchtigenverbrennung und des Restkoksabbrandes gleichzeitig ablaufen. Eine wesentliche Verlängerung der Abbrandzeit ist zu verzeichnen, die mit zunehmender Brikettgröße und -dichte noch steigt. Während der gesamten Brennzeit werden die Schadstoffe gleichmäßig freigesetzt. Durch längere Verweilzeiten der Briketts im Reaktor wird der Kohlenstoffanteil des Brennstoffs vollständiger oxidiert, was sich in den wesentlich geringeren CO-Emissionen im Vergleich zum Häcksel widerspiegelt. Im Vergleich mit der TA Luft liegen die CO- und SO2-Emissionen der Biomassebriketts durchgängig unter den Grenzwerten. Durch eine luftgestufte Verfahrensführung (60% Primärluft, 40% Sekundärluft) ist es möglich, die NOx-Werte ebenfalls unter den Grenzwert der TA Luft abzusenken. Fallstudien zu möglichen Demonstrationsvorhaben belegen, daß eine wirtschaftliche Lösung für das Brikettieren in Verbindung mit einer energetischen Nutzung in kleinen Anlagen erreichbar ist. Die Leistung der Brikettieranlage bestimmt deutlich deren Wirtschaftlichkeit. Dabei muß eine Tagesproduktion von 8 bis 10 t erreicht werden (250 Betriebstage im Jahr). Gegenüber dem Funktionsmuster muß jedoch eine Vergrößerung des Brikettdurchmessers erfolgen.

Paper and pulp industry and steel industry are two major industries in Sweden, both of which are facing big challenges to treat their waste products properly. In this thesis work, initial evaluation of mechanical properties of briquettes made of waste products was performed. Three different CaO-containing waste products (Mesa, Kalk, Fly Ash) from Stora Enso and SCA were pressed with one kind of binding material (AOD slag) from Outokumpu. Drop tests were carried out to test the impact strength of the lab-made briquettes. Three different parameters were investigated of their influence on the impact strength of the briquettes: 1) Composition of briquettes 2) Heat treatment procedure 3) Exposure time to open air. A total of 97 briquettes were pressed. Drop test results show that for different material based briquettes, heat-treatment and exposure to open air had different influence on the final impact strength. In order to get best impact strength, MB briquettes (90% Mesa +10% AOD slag) heat treated at 850℃, KB briquettes (90% Kalk +10% AOD slag) heat treated at 850℃ and FC briquettes (80% Fly Ash + 20% AOD slag) exposed to open air for 20 days are recommended. Melting experiment was carried out to investigate the sulphur removal ability of the briquettes in metallurgical processes. Thermodynamic calculation of sulphide capacity was done. / Pappers-, massa och stålindustrin är två stora industrier i Sverige, vilka båda står inför stora utmaningar för att hantera sina avfallsprodukter på rätt sätt. I denna avhandling utfördes en första utvärdering av mekaniska egenskaper hos briketter av avfallsprodukter. Tre olika CaO- innehållande avfallsprodukter (Mesa, Kalk, Fly Ash) från Stora Enso och SCA pressades med ett   bindande   material   (AOD   slagg)   från   Outokumpu.   Dropptest   utfördes   för   att   testa slaghållfastheten hos de laboratoriegjorda briketterna. Tre  olika  parametrar  undersöktes  av  deras  påverkan  på  briketternas  slaghållfasthet:  1) Brikets sammansättning 2) Värmebehandlingsförfarande 3) Exponeringstid för friluft. Totalt 97 briketter pressades. Dropptestresultat visar att för olika materialbaserade briketter hade värmebehandling   och   exponering   för   utomhusluft   ett   annat   inflytande   på   den   slutliga slagstyrkan.  För  att  få  bästa  slaghållfasthet,  värmebehandlades  MB-briketter  (90%  Mesa  + 10% AOD-slagg) värmebehandlad vid 850 ° C, KB-briketter (90% Kalk + 10% AOD-slagg) vid 850  °  C  och  FC-briketter  (80%  Fly  Ask  +  20%  AOD  slagg)  utsatt  för  öppen  luft  i  20  dagar rekommenderas. Smältningsexperiment utfördes för att undersöka svavelfjernningsförmågan hos briketterna imetallurgiska processer. Termodynamisk beräkning av sulfidkapacitet gjordes.

В работе изучен принцип брикетирования отходов, его технологический процесс, оборудование для брикетирования, совершен подбор средств автоматизации, созданы электрическая функциональная и электрическая принципиальная схемы. Были подобраны силовые и питающие кабели, выполнен расчет электрических нагрузок, написана программа для контроллера с целью управления установкой брикетирования, а также создана визуализация для экрана оператора. / The dissertation studies the principle of waste briquetting, its technological process, equipment for briquetting. The selection of automation equipment has been improved, electrical functional and electrical schematic diagrams have been created. Power and supply cables were selected, electrical loads were calculated, a briquetting plant control program for the programmable controller was developed and a visualization project was created for the operator's panel.

Bei der Herstellung von direkt reduziertem Eisen im Midrex-Direktreduktionsprozess fallen zahlreiche eisenhaltige, feinkörnige Hüttenreststoffe an. Um eine Deponierung der Reststoffe zu vermeiden wurden zwei verschiedene Varianten zur Aufbereitung dieser Reststoffe durch Brikettierung anhand von Laborversuchen erprobt und hinsichtlich ihrer resultierenden Eigenschaften bewertet. Variante I umfasst die Brikettierung der Reststoffe zum erneuten Einsatz als Ausgangsmaterial im Midrex-Direktreduktionsprozess. Variante II untersucht die Einbindung der Reststoffe bei der ohnehin stattfindenen Heißbrikettierung der reduzierten Pellets zu heiß brikettiertem Eisen (HBI). Die vorliegende Arbeit zeigt für beide Varianten, dass mit geeigneten Mischungszusammensetzungen und Brikettierbedingungen Briketts mit ausreichenden mechanischen, thermischen und metallurgischen Eigenschaften hergestellt werden können. Die zugrunde liegenden Bindemechanismen werden anhand von optischer Mikroskopie, Vickershärtebestimmungen und REM/EDX-Untersuchungen qualitativ beurteilt.:1 Einleitung 2 Stand der Technik 2.1 Direktreduktion, Midrex-Prozess und Reststoffproblematik 2.2 Agglomeration von eisenhaltigen Reststoffen und Feinerzen 2.2.1 Brikettierung von Hüttenreststoffen aus dem Midrex-Prozess 2.2.2 Brikettierung von Reststoffen aus dem Hochofen 2.2.3 Aufbauagglomeration von Feinerzen 2.2.4 Sintern von Feinerzen 2.2.5 Auswahl einer geeigneten Agglomerationsmethode 2.2.6 Anforderungen an die Briketts für den Einsatz im Midrex-Prozess 2.2.7 Anforderungen an HBI-Briketts 2.3 Zielstellung 3 Anwendungsbezogene Grundlagen 3.1 Bindemechanismen 3.2 Pressverdichtung 3.3 Bindemittel 3.3.1 Vorbemerkungen 3.3.2 Bentonit 3.3.3 Stärke und Cellulose 3.3.4 Sulfitablaugen 3.3.5 Zement 3.3.6 Löschkalk 4 Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung 4.1 Charakterisierung des Einsatzmaterials und der Bindemittel 4.1.1 Hüttenreststoffe 4.1.2 Eisenerzpellets 4.1.3 DRI-Pellets 4.1.4 Bindemittel 4.2 Brikettierung mit Bindemittel 4.2.1 Statistische Versuchsplanung 4.2.2 Mischen 4.2.3 Vorwärmen 4.2.4 Brikettieren 4.2.5 Aushärten und Lagerung 4.2.6 Mechanische und metallurgische Beurteilung der Briketts 4.3 Heißbrikettierung 4.3.1 Mischen 4.3.2 Aufheizen 4.3.3 Brikettieren 4.3.4 Beurteilung der Briketteigenschaften 4.4 Betrachtung der Bindemechanismen 5 Ergebnisse und Diskussion 5.1 Brikettierung der Reststoffmischung mit Bindemitteln (Variante I a) 5.1.1 Mechanische Eigenschaften der Briketts 5.1.2 Metallurgische Eigenschaften der Briketts 5.1.3 Chemische Eigenschaften der Reststoffbriketts mit Bindemittel 5.1.4 Zusammenfassung Brikettierung mit Bindemitteln 5.2 Heißbrikettierung der Reststoffmischung (Variante I b) 5.2.1 Einfluss der Mischungszusammensetzung 5.2.2 Einfluss der Pressbedingungen 5.2.3 Mikroskopische Betrachtung 5.2.4 Zusammenfassung Heißbrikettierung der Reststoffmischung 5.3 Gemeinsame Brikettierung der Reststoffmischung mit DRI-Pellets (Variante II) 5.3.1 Einfluss der Reststoffmischung auf die HBI Qualität 5.3.2 Einfluss der Pressbedingungen (Vorwärmtemperatur, Pressdruck) 5.3.3 Mikroskopische Betrachtung 5.3.4 Zusammenfassung Brikettierung Reststoffmischung mit DRI-Pellets 5.4 Beurteilung der Methoden zur Klärung der Bindemechanismen 5.5 Vergleichende Beurteilung der verschiedenen Verwertungsvarianten 6 Zusammenfassung und Ausblick 7 Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungs- und Symbolverzeichnis Anhang

Este trabalho consiste no estudo da obtenção de aglomerados autorredutores na forma de briquetes a frio tratados termicamente, utilizando minério de ferro e carvão fóssil como matérias-primas. Esta promissora tecnologia tem como premissa a utilização da termo-plasticidade do carvão fóssil para conferir resistência e promover a auto-aglomeração. A obtenção de briquetes dá-se através de três etapas: condicionamento da mistura, briquetagem a frio e tratamento térmico. Os finos de carvão e minério são misturados e homogeneizados. A mistura, então, passa por processo de briquetagem a frio para compactação, promove o aumento de contato entre as partículas de carvão e minério. Finalmente tratamento térmico é realizado para obter a forma de um corpo sólido e coeso de auto-aglomerado autorredutor. O objetivo deste trabalho é determinar as melhores condições de obtenção de briquetes através do estudo de variáveis ao longo do processo de fabricação, utilizando a resistência mecânica como parâmetro. As variáveis estudadas são: granulometria do carvão, envelhecimento do carvão, percentual de carvão na mistura, adição de aglomerantes, pressão de compactação na briquetagem e temperatura de tratamento térmico. Os resultados obtidos neste estudo indicam que estas variáveis afetam significativamente a resistência mecânica. Utilizando-se o carvão Chipanga, o melhor resultado de resistência à compressão foi de 19,82 Mpa. Foram consideradas as seguintes condições de fabricação: mistura na proporção de 75:25 (% em massa) de minério para carvão Chipanga, o carvão continha finos inferiores à 0,075 mm, sem a adição de aglomerantes, e o tratamento térmico foi realizado na temperatura de máxima fluidez do carvão. Além disto, foi observado que as partículas de minério de ferro foram concentradas nas regiões periféricas do briquete após tratamento térmico, e que o envelhecimento do carvão afeta negativamente a propriedade de termo-plasticidade. / This work is focused in the study of obtaining self-reducing cold briquettes of agglomerates, by using iron ore and coal as raw materials. This promising technology has its foundation on the thermo plasticity of coal to manage high mechanical resistance when it is compared with self-reducing pellets. Three steps mainly describes how to obtaining briquettes: mixture, cold briquetting and heat treatment. Fines of raw material are mixed and cold briquetting process results in a compact mixture. This might lead to closer contact between particles of iron ore and coal. Finally, heat treatment is performed to achieve a cohesive body and solid shape containing self-reducing agglomerated. The main purpose of this job is to comprehend the fundamentals on how to obtain self-reducing cold briquettes of agglomerated carbon and iron, by understanding the background of it variables along the manufacturing process, and using mechanical resistance as reference. The variables list is: the particle size of the coal, coal aging, percentage of coal in the mixture, adding binders, briquetting pressure and temperature of heat treatment. The results of this study indicate that these variables affect significantly the mechanical strength. Using Chipanga coal, the best compressive strength achieved was 19.82 MPa. It was considered the following manufacturing variables: the mixture ratio of 75:25 (wt% of iron ore and coal), fines of coal containing less than 0.075 mm, without binders, and heat treatment was performed at the temperature of coal´s maximum fluidity. Moreover, it was observed that the particles of iron ore were concentrated in the peripheral regions of the briquette after heat treatment, and that coal´s aging negatively affects the property of thermo-plasticity.

In Ägypten überwintern in den Baumwollresten Insekten wie der rosafarbene Kapselwurm, der verschiedene Nutzpflanzen befällt. Insbesondere der Befall von Baumwolle verursacht große Verluste in Menge und Qualität der Baumwollernte, so dass die Landwirte vom Ministerium für Landwirtschaft verpflichtet worden sind, diese Reste auf dem Feld nach der Ernte sofort zu verbrennen, um diese Insekten zu töten. Unter der starken Rauchentwicklung dieser konzentrierten Verbrennungsaktion hatten vor allem Kairo und die umliegenden Regionen zu leiden, was wiederum zur Folge hatte, dass das ägyptische Umweltministerium das Verbrennen gänzlich verbot. Diese widersprüchlichen Verfügungen verunsichern die Landwirten, sie lagern diese Reste wieder oder verbrennen sie illegal. Die Technologie der Brikettierung erscheint als eine vorteilhafte Lösung für die Handhabung der Baumwollreste in Ägypten. Der Druck und die Temperatur während des Pressvorgangs vernichten den Baumwollschädling. Durch diesen Prozess kann ein billiger, lagerfähiger und umweltfreundlicher Biobrennstoff produziert werden als einen häuslichen Brennstoff für die ägyptischen ländlichen Bereiche. / In Egypt, cotton residues serve as an over wintering site for insects such as pink bollworm which develop in these residues and attack nearby or the following crops. This causes valuable losses in the quantity and the quality of the cotton crop so much, so that the farmers have been obliged by the Ministry of Agriculture to burn these residues on the field immediately after the harvest operation in order to kill these insects and to prevent growth of other disease carriers. As a result, a huge amount of harmful gases and clouds of smoke covers the sky above Cairo and the surrounding regions and has thus led to both environmental pollution and adverse effects for human health. As a result of this, the Ministry of the Environment established a law preventing the farmers burning these residues on the fields. Due to this confusion in laws, the farmers began to store these residues once again or burn them illegally on the fields. The briquetting technology appears as an advantageous solution for the handling of the cotton stalk residues in Egypt. Through this process a cheap, storable, pest controlled and environmentally friendly biofuel can be produced as a complementary domestic fuel for the Egyptian rural areas.

The objective if this degree work is creating a survey of possible uses of surplus grass material which is caused by animal farming reduction and by bringing the ground in less fertile areas of our country to a standstill. In the work possible uses of the grass are described, especially its use in the energy industry as a fuel source for the production of heat and biogas. Classical usage of the grass material as a food source for livestock or for the production of compost is described here as well. Examples are shown there of energy kinds of grass, which seems to be a promising renewable resource of biomass for favourable economic results. The harvest of the grass material and its consequent prossesing is done by production lines, that is why a survey of such lines and their economic figures connected with the operation of these machines is also included in this work. The economic part of this work contains many formulae that can be used for counting out all the costs connected with the operation of the grass harvest machine and for evaluating the effectiveness of the return on investment into this machine

Este trabalho consiste no estudo da obtenção de aglomerados autorredutores na forma de briquetes a frio tratados termicamente, utilizando minério de ferro e carvão fóssil como matérias-primas. Esta promissora tecnologia tem como premissa a utilização da termo-plasticidade do carvão fóssil para conferir resistência e promover a auto-aglomeração. A obtenção de briquetes dá-se através de três etapas: condicionamento da mistura, briquetagem a frio e tratamento térmico. Os finos de carvão e minério são misturados e homogeneizados. A mistura, então, passa por processo de briquetagem a frio para compactação, promove o aumento de contato entre as partículas de carvão e minério. Finalmente tratamento térmico é realizado para obter a forma de um corpo sólido e coeso de auto-aglomerado autorredutor. O objetivo deste trabalho é determinar as melhores condições de obtenção de briquetes através do estudo de variáveis ao longo do processo de fabricação, utilizando a resistência mecânica como parâmetro. As variáveis estudadas são: granulometria do carvão, envelhecimento do carvão, percentual de carvão na mistura, adição de aglomerantes, pressão de compactação na briquetagem e temperatura de tratamento térmico. Os resultados obtidos neste estudo indicam que estas variáveis afetam significativamente a resistência mecânica. Utilizando-se o carvão Chipanga, o melhor resultado de resistência à compressão foi de 19,82 Mpa. Foram consideradas as seguintes condições de fabricação: mistura na proporção de 75:25 (% em massa) de minério para carvão Chipanga, o carvão continha finos inferiores à 0,075 mm, sem a adição de aglomerantes, e o tratamento térmico foi realizado na temperatura de máxima fluidez do carvão. Além disto, foi observado que as partículas de minério de ferro foram concentradas nas regiões periféricas do briquete após tratamento térmico, e que o envelhecimento do carvão afeta negativamente a propriedade de termo-plasticidade. / This work is focused in the study of obtaining self-reducing cold briquettes of agglomerates, by using iron ore and coal as raw materials. This promising technology has its foundation on the thermo plasticity of coal to manage high mechanical resistance when it is compared with self-reducing pellets. Three steps mainly describes how to obtaining briquettes: mixture, cold briquetting and heat treatment. Fines of raw material are mixed and cold briquetting process results in a compact mixture. This might lead to closer contact between particles of iron ore and coal. Finally, heat treatment is performed to achieve a cohesive body and solid shape containing self-reducing agglomerated. The main purpose of this job is to comprehend the fundamentals on how to obtain self-reducing cold briquettes of agglomerated carbon and iron, by understanding the background of it variables along the manufacturing process, and using mechanical resistance as reference. The variables list is: the particle size of the coal, coal aging, percentage of coal in the mixture, adding binders, briquetting pressure and temperature of heat treatment. The results of this study indicate that these variables affect significantly the mechanical strength. Using Chipanga coal, the best compressive strength achieved was 19.82 MPa. It was considered the following manufacturing variables: the mixture ratio of 75:25 (wt% of iron ore and coal), fines of coal containing less than 0.075 mm, without binders, and heat treatment was performed at the temperature of coal´s maximum fluidity. Moreover, it was observed that the particles of iron ore were concentrated in the peripheral regions of the briquette after heat treatment, and that coal´s aging negatively affects the property of thermo-plasticity.