BR112022007374B1

BR112022007374B1 - METHOD FOR ESTIMATING A SURFACE TENSION OF COAL AND METHOD FOR PRODUCING COKE

Info

Publication number: BR112022007374B1
Application number: BR112022007374-7A
Authority: BR
Inventors: Daisuke Igawa; Yusuke DOHI; Takashi Matsui
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2024-07-02

Abstract

MÉTODO PARA ESTIMAR A TENSÃO SUPERFICIAL DO CARVÃO E MÉTODO PARA PRODUZIR COQUE. É fornecido um método para estimar facilmente a tensão superficial do carvão. Um método para estimar uma tensão superficial do carvão inclui: submeter uma tensão superficial, um valor de propriedade física representando um grau de evolução do carvão e um teor total inerte de cada uma das diferentes marcas de carvão a análises de regressão múltipla para determinar antecipadamente uma equação de regressão incluindo a tensão superficial do carvão como variável objetiva e o valor de propriedade física e o teor total inerte como variáveis explicativas; e medir o valor de propriedade física e o teor total inerte de um carvão cuja tensão superficial deve ser estimada, e calcular a tensão superficial do carvão usando o valor de propriedade física medido e o teor total inerte medido e a equação de regressão.METHOD FOR ESTIMATING THE SURFACE TENSION OF COAL AND METHOD FOR PRODUCING COKE. A method to easily estimate the surface tension of coal is provided. A method for estimating a coal surface tension includes: subjecting a surface tension, a physical property value representing a degree of coal evolution, and a total inert content of each of the different brands of coal to multiple regression analyzes to determine in advance a regression equation including coal surface tension as objective variable and physical property value and total inert content as explanatory variables; and measuring the physical property value and the total inert content of a coal whose surface tension is to be estimated, and calculating the surface tension of the coal using the measured physical property value and the measured total inert content and the regression equation.

Description

Technical Field

[001] A presente invenção está relacionada a um método para estimar a tensão superficial de carvão e a um método para produzir coque.[001] The present invention relates to a method for estimating the surface tension of coal and a method for producing coke.

Technical Background

[002] O coque utilizado como matéria-prima de alto-forno para a produção de ferro-gusa em altos-fornos tem, preferencialmente, alta resistência. Isso ocorre porque coque tendo baixa resistência se degrada em altos-fornos para inibir a permeabilidade de gases em altos-fornos, o que dificulta a produção estável de ferro-gusa.[002] The coke used as blast furnace raw material for the production of pig iron in blast furnaces preferably has high resistance. This is because coke having low strength degrades in blast furnaces to inhibit the permeability of gases in blast furnaces, which hinders the stable production of pig iron.

[003] O coque é produzido ao carbonizar o carvão. A carbonização é um processo para aquecer o carvão a uma temperatura de pirólise ou superior (cerca de 300°C ou superior) em uma atmosfera não oxidante. O carvão que amolece e se funde a 350°C a 600°C em um processo de carbonização é, preferencialmente, usado como matéria-prima de coque. Ao amolecer e se fundir, pó ou partículas de carvão aderem e unem entre si para formar o coque granulado.[003] Coke is produced by carbonizing coal. Carbonization is a process for heating coal to a pyrolysis temperature or higher (about 300°C or higher) in a non-oxidizing atmosphere. Coal that softens and melts at 350°C to 600°C in a carbonization process is preferably used as coke feedstock. As it softens and melts, coal dust or particles adhere and unite together to form granulated coke.

[004] Para produzir coque tendo alta resistência, partículas de carvão, preferencialmente, aderem bem umas às outras. A tensão superficial de carvão tratado termicamente (semicoque) é usada como valor de propriedade física para avaliar a adesividade do carvão.[004] To produce coke having high strength, coal particles preferably adhere well to each other. The surface tension of heat-treated coal (semicoke) is used as a physical property value to evaluate the adhesiveness of coal.

[005] Exemplos do método para medir a tensão superficial de carvão incluem um método de ascensão capilar, um método de pressão máxima de bolha, um método de peso de gota, um método de gota pendente, um método de anel, um método de Wilhelmy, um método de ângulo de contato de avanço/recuo, um método de placa reclinável e um método de flotação em filme. Uma vez que o carvão é composto de várias estruturas moleculares, e assim, espera-se que tenha tensão superficial desigual, o método de flotação em filme na Literatura Não Patentária 1 ou na Literatura Patentária 1 que pretende avaliar a distribuição da tensão superficial é tido como o método de medição mais razoável.[005] Examples of the method for measuring the surface tension of coal include a capillary rise method, a maximum bubble pressure method, a drop weight method, a hanging drop method, a ring method, a Wilhelmy method , a forward/receding contact angle method, a reclining plate method, and a film flotation method. Since coal is composed of several molecular structures, and is therefore expected to have unequal surface tension, the film flotation method in Non-Patent Literature 1 or Patent Literature 1 which aims to evaluate the distribution of surface tension is taken as the most reasonable measurement method.

[006] O método de flotação em filme é uma técnica baseada na ideia de que partículas de amostra pulverizadas colocadas em líquido e começando a afundar a partir do estado de flotação têm a mesma tensão superficial que o líquido. Partículas de amostra são soltas em líquidos tendo variadas tensões superficiais, e a razão de massa de partículas de amostra que flutuam em cada líquido é determinada. A distribuição da tensão superficial é obtida a partir do resultado. O método de flotação em filme pode medir a tensão superficial de qualquer carvão, independentemente do tipo de carvão, como carvão de coque duro, carvão não aglutinante ou levemente aglutinante, antracito e carvão tratado termicamente (semicoque) feito ao tratar esse carvão com calor. Lista de Citações Literatura Patentária Literatura Patentária 1: Patente Japonesa n° 5737473 Literatura Não Patentária Literatura Não Patentária 1: D. W. Fuerstenau: International Journal of Mineral Processing, 20 (1987), 153[006] The film flotation method is a technique based on the idea that pulverized sample particles placed in liquid and beginning to sink from the flotation state have the same surface tension as the liquid. Sample particles are dropped into liquids having varying surface tensions, and the mass ratio of sample particles floating in each liquid is determined. The surface tension distribution is obtained from the result. The film flotation method can measure the surface tension of any coal regardless of the type of coal, such as hard coking coal, non-binding or slightly binding coal, anthracite, and heat-treated coal (semi-coke) made by treating such coal with heat. List of Citations Patent Literature Patent Literature 1: Japanese Patent No. 5737473 Non-Patent Literature Non-Patent Literature 1: D. W. Fuerstenau: International Journal of Mineral Processing, 20 (1987), 153

Summary of the Invention Technical problem

[007] O método de flotação em filme tem o problema de levar muito tempo (cerca de um dia) para medir a tensão superficial de carvão e não é eficaz em termos de tempo. O método de flotação em filme também tem o problema de um processo complicado para medir a tensão superficial, e apenas medidores qualificados podem medir de forma estável a tensão superficial. A presente invenção resolve esses problemas que ocorrem na medição da tensão superficial de carvão e fornece um método para estimar facilmente a tensão superficial de carvão.[007] The film flotation method has the problem that it takes a long time (about a day) to measure the surface tension of coal and is not time-effective. The film flotation method also has the problem of a complicated process for measuring surface tension, and only qualified meters can stably measure surface tension. The present invention solves these problems that occur in measuring the surface tension of coal and provides a method for easily estimating the surface tension of coal.

Solution to the Problem

[008] As soluções para os problemas acima são conforme descritas abaixo. (1) Um método para estimar uma tensão superficial de carvão inclui: submeter uma tensão superficial, um valor de propriedade física representando uma classificação de carvão e um teor total de inerte de cada de diferentes marcas de carvão a múltiplas análises de regressão para determinar antecipadamente uma equação de regressão incluindo a tensão superficial de carvão como variável objetiva e o valor de propriedade física e o teor total de inerte como variáveis explicativas; e medir o valor de propriedade física e o teor total de inerte de um carvão cuja tensão superficial deve ser estimada, e calcular a tensão superficial de carvão ao usar o valor de propriedade física medido e o teor total de inerte medido e a equação de regressão. (2) No método para estimar a tensão superficial de carvão, de acordo com (1), o valor de propriedade física é uma média de refletância máxima de vitrinita do carvão. (3) No método para estimar a tensão superficial de carvão, de acordo com a reivindicação (1) ou (2), a tensão superficial é uma tensão superficial de um semicoque feito ao aquecer carvão a uma temperatura de 350°C ou superior e 800°C ou inferior. (4) Um método para produzir coque inclui: misturar carvões tendo tensões superficiais estimadas pelo método para estimar uma tensão superficial de carvão, de acordo com qualquer um de (1) a (3), para formar uma mistura de carvão; e carbonizar a mistura de carvão para produzir coque.[008] The solutions to the above problems are as described below. (1) A method for estimating a surface tension of coal includes: subjecting a surface tension, a physical property value representing a coal grade, and a total inert content of each of different brands of coal to multiple regression analyzes to determine in advance a regression equation including coal surface tension as objective variable and physical property value and total inert content as explanatory variables; and measuring the physical property value and total inert content of a coal whose surface tension is to be estimated, and calculating the surface tension of coal by using the measured physical property value and the measured total inert content and the regression equation . (2) In the method for estimating the surface tension of coal, according to (1), the physical property value is an average of maximum reflectance of coal vitrinite. (3) In the method for estimating the surface tension of coal according to claim (1) or (2), the surface tension is a surface tension of a semi-coke made by heating coal to a temperature of 350°C or higher and 800°C or lower. (4) A method for producing coke includes: mixing coals having surface tensions estimated by the method for estimating a surface tension of coal, according to any one of (1) to (3), to form a coal mixture; and carbonizing the coal mixture to produce coke.

Advantageous Effects of the Invention

[009] A tensão superficial de carvão pode ser facilmente estimada ao realizar o método para estimar a tensão superficial de carvão de acordo com a presente invenção. Quando a tensão superficial de carvão pode ser facilmente estimada desta forma, o valor estimado da tensão superficial pode ser usado para investigar a mistura de carvões, o que permite a produção de coque com alta qualidade.[009] The surface tension of coal can be easily estimated by carrying out the method for estimating the surface tension of coal according to the present invention. When the surface tension of coal can be easily estimated in this way, the estimated surface tension value can be used to investigate the mixing of coals, which allows the production of high-quality coke.

Brief Description of Figures

[010] A Fig. 1 é um gráfico que mostra plotagens (3 pontos) da tensão superficial de amostras tendo diferentes teores de inerte e a linha de regressão das plotagens para cada uma das amostras tendo diferentes teores de inerte em 6 marcas (A a F) de carvão.[010] Fig. 1 is a graph showing plots (3 points) of the surface tension of samples having different inert contents and the regression line of the plots for each of the samples having different inert contents at 6 marks (A to F) coal.

[011] A Fig. 2 é um gráfico que mostra a relação entre as tensões superficiais medidas e as tensões superficiais estimadas dos carvões G a M.[011] Fig. 2 is a graph showing the relationship between the measured surface tensions and the estimated surface tensions of coals G to M.

[012] A Fig. 3 é um gráfico que mostra plotagens (3 pontos) da tensão superficial de amostras tendo diferentes teores de inerte e a linha de regressão das plotagens para cada uma das 3 marcas (N, O, P) de carvão com uma temperatura de tratamento térmico de 400°C.[012] Fig. 3 is a graph showing plots (3 points) of the surface tension of samples having different inert contents and the regression line of the plots for each of the 3 brands (N, O, P) of coal with a heat treatment temperature of 400°C.

[013] A Fig. 4 é um gráfico que mostra plotagens (3 pontos) da tensão superficial de amostras tendo diferentes teores de inerte e a linha de regressão dos gráficos para cada uma das 3 marcas (N, O, P) de carvão com uma temperatura de tratamento térmico de 600°C.[013] Fig. 4 is a graph showing plots (3 points) of the surface tension of samples having different inert contents and the regression line of the graphs for each of the 3 brands (N, O, P) of coal with a heat treatment temperature of 600°C.

Description of Modalities

[014] A presente invenção será descrita abaixo através de modalidades da presente invenção. Os inventores da presente invenção focam em componentes de carvão que amolecem e se fundem com calor (a seguir referidos como reativos) e componentes de carvão que não amolecem nem se fundem com calor (a seguir referidos como inertes). Primeiro, será descrita a relação entre as tensões superficiais dos reativos e dos inertes e a tensão superficial de carvão.[014] The present invention will be described below through embodiments of the present invention. The inventors of the present invention focus on coal components that soften and melt with heat (hereinafter referred to as reactive) and coal components that do not soften and melt with heat (hereinafter referred to as inert). First, the relationship between the surface tensions of reactive and inert materials and the surface tension of coal will be described.

[015] Uma vez que os inertes de carvão são mais duros que os reativos, os inertes tendem a se concentrar em partículas grossas de carvão após a pulverização. Esta tendência é usada para preparar amostras tendo diferentes teores de inerte da mesma marca de carvão ao pulverizar e peneirar. O teor total de inerte (a seguir podem ser referidos como TI) de cada uma das amostras tendo diferentes teores de inerte preparados desta maneira é medido, e as amostras são, cada uma, tratadas com calor a uma temperatura predeterminada para formar semicoques. O TI é o teor total de inerte definido na JIS M 8816 e indica a proporção (vol%) de inertes contidos em carvão.[015] Since coal inerts are harder than reactive inerts, the inerts tend to concentrate in coarse coal particles after pulverizing. This tendency is used to prepare samples having different inert contents of the same brand of coal when pulverizing and sieving. The total inert content (hereinafter may be referred to as TI) of each of the samples having different inert contents prepared in this manner is measured, and the samples are each heat treated at a predetermined temperature to form semi-cokes. TI is the total inert content defined in JIS M 8816 and indicates the proportion (vol%) of inerts contained in coal.

[016] Nesta modalidade, o carvão cuja tensão superficial deve ser estimada inclui carvão tratado termicamente, isto é, semicoque. O método para estimar a tensão superficial de carvão de acordo com esta modalidade pode ser aplicado ao carvão sem tratamento térmico, bem como ao semicoque. Uma vez que a tensão superficial do semicoque é particularmente útil para prever a resistência do coque e produzir coque com alta resistência, o método para medir a tensão superficial do semicoque, o qual é carvão tratado termicamente, será descrito nesta modalidade. Nesta modalidade, o semicoque é produzido nos seguintes (a) a (c). (a) Pulverizar o carvão. Com relação ao tamanho das partículas de carvão pulverizado, o carvão é, preferencialmente, pulverizado até um tamanho de partícula de 250 μm ou menos, mais preferencialmente, pulverizado a 200 μm ou menos, o qual é o tamanho das partículas na análise aproximada de carvão descrita em JIS M8812, a fim de preparar amostras uniformes de carvão, o qual não é uniforme em macerais e propriedades. (b) Aquecer o carvão pulverizado a uma temperatura de 350°C ou superior e 800°C ou inferior a uma taxa de aquecimento apropriada sem ar ou em um gás inerte. A taxa de aquecimento é, preferencialmente, ajustada de acordo com a taxa de aquecimento durante a produção de coque em um forno de coque. (c) Resfriar o carvão aquecido em um gás inerte para produzir semicoque.[016] In this embodiment, the coal whose surface tension must be estimated includes heat-treated coal, that is, semi-coke. The method for estimating the surface tension of coal according to this modality can be applied to coal without heat treatment, as well as to semi-coke. Since the surface tension of semi-coke is particularly useful for predicting the strength of coke and producing coke with high strength, the method for measuring the surface tension of semi-coke, which is heat-treated coal, will be described in this embodiment. In this modality, semi-coke is produced in the following (a) to (c). (a) Pulverize the coal. With respect to the particle size of pulverized coal, the coal is preferably pulverized to a particle size of 250 μm or less, more preferably pulverized to 200 μm or less, which is the particle size in proximate coal analysis. described in JIS M8812, in order to prepare uniform samples of coal, which is not uniform in macerals and properties. (b) Heat the pulverized coal to a temperature of 350°C or higher and 800°C or lower at an appropriate heating rate without air or in an inert gas. The heating rate is preferably adjusted in accordance with the heating rate during coke production in a coke oven. (c) Cool the heated coal in an inert gas to produce semi-coke.

[017] Com relação à temperatura de aquecimento para aquecimento do carvão, o carvão é, preferencialmente, aquecido a uma temperatura entre 350°C, na qual o carvão começa a amolecer e se fundir, e 800°C no qual o coque é concluído, com base em uma ideia de que a tensão superficial tem efeito na adesão entre as partículas de carvão. No entanto, em uma faixa de temperaturas de aquecimento de 350°C a 800°C, a temperatura que contribui particularmente para a adesão é de 350°C a 550°C, a qual é uma temperatura de amolecimento e fusão, e a estrutura de adesão pode ser ajustada em torno de 500°C. Para isso, a temperatura de aquecimento é, de maneira particularmente preferencial, de 480°C a 520°C, sendo de cerca de 500°C, e a temperatura de aquecimento é ajustada para 500°C nesta modalidade. O aquecimento é, preferencialmente, realizado em uma atmosfera de gás inerte (por exemplo, nitrogênio, argônio, hélio), a qual não é reativa com carvão.[017] Regarding the heating temperature for heating the coal, the coal is preferably heated to a temperature between 350°C, at which the coal begins to soften and melt, and 800°C at which the coke is completed. , based on an idea that surface tension has an effect on adhesion between coal particles. However, over a heating temperature range of 350°C to 800°C, the temperature that particularly contributes to adhesion is 350°C to 550°C, which is a softening and melting temperature, and the structure adhesion temperature can be adjusted to around 500°C. For this purpose, the heating temperature is particularly preferably from 480°C to 520°C, being about 500°C, and the heating temperature is set to 500°C in this embodiment. Heating is preferably carried out in an inert gas atmosphere (e.g. nitrogen, argon, helium), which is not reactive with coal.

[018] O resfriamento é realizado, preferencialmente, em uma atmosfera de gás inerte, a qual não reage com o carvão. O carvão tratado termicamente é, preferencialmente, temperado a uma taxa de resfriamento de 10 °C/seg ou mais. O motivo para a têmpera é manter uma estrutura molecular no estado reativo, e a taxa de resfriamento é, preferencialmente, 10 °C/s ou superior, em que a estrutura molecular pode não mudar. A têmpera pode ser realizada usando nitrogênio líquido, água gelada, água ou um gás inerte, como um gás nitrogênio. A têmpera é, preferencialmente, realizada usando nitrogênio líquido.[018] Cooling is preferably carried out in an inert gas atmosphere, which does not react with the coal. The heat-treated coal is preferably quenched at a cooling rate of 10°C/sec or more. The reason for quenching is to maintain a molecular structure in the reactive state, and the cooling rate is preferably 10 °C/s or higher, at which the molecular structure may not change. Quenching can be accomplished using liquid nitrogen, ice water, water, or an inert gas such as nitrogen gas. Quenching is preferably carried out using liquid nitrogen.

[019] A tensão superficial de carvão pode ser medida usando o método de flotação em filme descrito na Literatura Não Patentária 1. Esse método pode ser usado tanto para ambos carvão e semicoque feito a partir de carvão, e a distribuição da tensão superficial pode ser obtida usando uma amostra finamente pulverizada. A média da distribuição de tensão superficial obtida é definida como um valor representativo da tensão superficial da amostra. A medição da tensão superficial de semicoque usando o método de flotação em filme é especificamente descrita na Literatura Patentária 1.[019] The surface tension of coal can be measured using the film flotation method described in Non-Patent Literature 1. This method can be used for both coal and semi-coke made from coal, and the surface tension distribution can be obtained using a finely powdered sample. The average surface tension distribution obtained is defined as a representative value of the surface tension of the sample. Measuring the surface tension of semi-coke using the film flotation method is specifically described in Patent Literature 1.

[020] A Fig. 1 é um gráfico que mostra plotagens (3 pontos) da tensão superficial (média da distribuição da tensão superficial) de amostras tendo diferentes teores de inerte e a linha de regressão das plotagens para cada uma das 6 marcas (A a F) de carvão tratado com calor a 500°C (semicoques). Na Fig. 1, o eixo horizontal representa TI (%), e o eixo vertical representa a tensão superficial (mN/m). Cada linha de regressão é uma equação de regressão simples da tensão superficial pela TI e calculada usando o método dos mínimos quadrados para minimizar o erro entre a equação de regressão simples e cada plotagem. Conforme mostrado na Fig. 1, uma relação aproximadamente linear é observada entre TI e tensão superficial para cada marca de carvão. Um valor correspondente a TI = 100 na linha de regressão é um valor estimado da tensão superficial em 100% de inertes (a seguir pode ser referido como 7100), e um valor correspondente a TI = 0 é um valor estimado da tensão superficial em 100% de reativos (a seguir pode ser referido como 70).[020] Fig. 1 is a graph showing plots (3 points) of the surface tension (average of the surface tension distribution) of samples having different inert contents and the regression line of the plots for each of the 6 brands (A a F) coal treated with heat at 500°C (semi-cokes). In Fig. 1, the horizontal axis represents TI (%), and the vertical axis represents surface tension (mN/m). Each regression line is a simple TI surface tension regression equation and calculated using the least squares method to minimize the error between the simple regression equation and each plot. As shown in Fig. 1, an approximately linear relationship is observed between TI and surface tension for each brand of coal. A value corresponding to TI = 100 on the regression line is an estimated value of the surface tension at 100% inert (hereafter it may be referred to as 7100), and a value corresponding to TI = 0 is an estimated value of the surface tension at 100 % reactants (hereafter may be referred to as 70).

[021] A Fig. 1 mostra que 70 tem uma tendência de convergência para um valor substancialmente constante, independentemente da marca do carvão, e 7100 não tem tendência de convergência e varia grandemente de acordo com a marca do carvão. Uma vez que uma relação linear é observada entre a tensão superficial e TI, e 7100 varia grandemente de acordo com a marca do carvão, a TI e 7100 são considerados fatores dominantes que têm efeito na tensão superficial de carvão.[021] Fig. 1 shows that 70 has a tendency to converge to a substantially constant value, regardless of the brand of coal, and 7100 has no tendency to converge and varies greatly according to the brand of coal. Since a linear relationship is observed between surface tension and TI, and 7100 varies greatly depending on the brand of coal, TI and 7100 are considered dominant factors that have an effect on coal surface tension.

[022] Os inventores da presente invenção estudaram a relação entre 7100 e propriedades de carvão e descobriram que 7100 apresenta uma forte correlação com a média de refletância máxima de vitrinita (a seguir pode ser referida como R0) de carvão. Com TI e R0 como principais fatores dominantes que têm efeito na tensão superficial de carvão, é determinado se a tensão superficial de carvão pode ser estimada a partir dos valores medidos de TI e R0. A Tabela 1 mostra as propriedades dos carvões G a M, que são usados na determinação. R0 é um exemplo de valor de propriedade física representando uma classificação de carvão. Exemplos de valores de propriedades físicas representando classificações de carvão diferentes de R0 incluem a matéria volátil do carvão, o teor de carbono e a temperatura de ressolidificação ao amolecer e se fundir. Todos esses valores de propriedades físicas mostram uma boa correlação com R0. Assim, a matéria volátil do carvão, o teor de carbono ou a temperatura de ressolidificação ao amolecer e se fundir podem ser usados como um fator dominante que tem efeito sobre a tensão superficial, em vez de R0. Esses valores de propriedades físicas podem ser usados como uma variável explicativa nas múltiplas análises de regressão descritas abaixo. [Tabela 1] [022] The inventors of the present invention studied the relationship between 7100 and coal properties and found that 7100 presents a strong correlation with the average vitrinite maximum reflectance (hereinafter may be referred to as R0) of coal. With TI and R0 as the main dominant factors that have an effect on the surface tension of coal, it is determined whether the surface tension of coal can be estimated from the measured values of TI and R0. Table 1 shows the properties of coals G to M, which are used in the determination. R0 is an example of a physical property value representing a coal classification. Examples of physical property values representing coal classifications other than R0 include the coal's volatile matter, carbon content, and resolidification temperature as it softens and melts. All these physical property values show a good correlation with R0. Thus, the volatile matter of the coal, the carbon content or the resolidification temperature when softening and melting can be used as a dominant factor that has an effect on the surface tension, instead of R0. These physical property values can be used as an explanatory variable in the multiple regression analyzes described below. [Table 1]

[023] Na Tabela 1, "logMF (log/ddpm)" é um valor logarítmico comum da fluidez máxima (MF/ddpm) de carvões medidos pelo método de plastômetro Gieseler descrito em JIS M8801. "R0 (%)" é uma média de refletância máxima de vitrinita de carvões G a M em JIS M 8816. "TI (%)" é um teor total de inerte (vol%) e calculado de acordo com os Métodos de medição microscópica para os macerais para carvão e mistura de carvão em JIS M 8816 e a fórmula (1) seguinte com base em uma fórmula Parr descrita na explicação dos Métodos.[023] In Table 1, "logMF (log/ddpm)" is a common logarithmic value of the maximum fluidity (MF/ddpm) of coals measured by the Gieseler plastometer method described in JIS M8801. "R0 (%)" is an average of maximum vitrinite reflectance of coals G to M in JIS M 8816. "TI (%)" is a total inert content (vol%) and calculated according to Microscopic Measurement Methods for the coal macerals and coal mixture in JIS M 8816 and the following formula (1) based on a Parr formula described in the explanation of the Methods.

[024] Teor de inerte (vol%) = fusinita (vol%) + micrinita (vol%) + (2/3)x semifusinita (vol%) + matéria mineral (vol%) (1)[024] Inert content (vol%) = fusinite (vol%) + micrinite (vol%) + (2/3)x semifusinite (vol%) + mineral matter (vol%) (1)

[025] A "tensão superficial medida (mN/m)" é uma tensão superficial (valor representativo) obtida ao medir semicoques obtidos por tratamento de carvões G a M com calor a 500°C de acordo com o método de flotação em filme. A "tensão superficial estimada (mN/m)" é uma tensão superficial estimada calculada usando os valores medidos de R0 e TI e a equação de regressão incluindo a tensão superficial (Y) como uma variável objetiva e R0 e TI como variáveis explicativas (X1, X2).[025] The "measured surface tension (mN/m)" is a surface tension (representative value) obtained by measuring semi-cokes obtained by treating coals G to M with heat at 500°C according to the film flotation method. "Estimated surface tension (mN/m)" is an estimated surface tension calculated using the measured values of R0 and TI and the regression equation including surface tension (Y) as an objective variable and R0 and TI as explanatory variables (X1 , X2).

[026] Os carvões da Tabela 1 são exemplos de carvão comumente usados como matéria-prima de coque. O carvão usado como matéria-prima de coque tem MF de 0 a 60.000 ddpm (log MF: 4,8 ou menos), um R0 de 0,6% a 1,8%, e um TI de 3 a 50 vol%. O método para estimar a tensão superficial de carvão de acordo com esta modalidade pode ser usado adequadamente para carvões em tais faixas.[026] The coals in Table 1 are examples of coals commonly used as coke feedstock. Coal used as coke feedstock has a MF of 0 to 60,000 ddpm (log MF: 4.8 or less), an R0 of 0.6% to 1.8%, and a TI of 3 to 50 vol%. The method for estimating the surface tension of coal according to this embodiment can be used suitably for coals in such ranges.

[027] A equação de regressão incluindo a tensão superficial como variável objetiva e R0 e TI como variáveis explicativas podem ser representadas pela seguinte fórmula (2). Tensão superficial = a + bi x Ro + b2 x TI (2)[027] The regression equation including surface tension as an objective variable and R0 and TI as explanatory variables can be represented by the following formula (2). Surface tension = a + bi x Ro + b2 x TI (2)

[028] Na fórmula (2), a, b1, e b2 são parâmetros da equação de regressão.[028] In formula (2), a, b1, and b2 are parameters of the regression equation.

[029] Nesta modalidade, as tensões superficiais medidas e os valores medidos de R0 e TI de diferentes marcas de carvões G a L são submetidos a múltiplas análises de regressão para calcular os parâmetros da fórmula (2) e, assim, obter a seguinte equação de regressão (3). Tensão superficial estimada = 42,805 - 3,123R0 + 0,0614TI (3)[029] In this modality, the measured surface tensions and the measured values of R0 and TI of different brands of coals G to L are subjected to multiple regression analyzes to calculate the parameters of formula (2) and thus obtain the following equation regression (3). Estimated surface tension = 42.805 - 3.123R0 + 0.0614TI (3)

[030] Na Tabela 1, a "tensão superficial estimada (mN/m)" é uma tensão superficial estimada calculada usando a equação de regressão (3). O carvão M não é usado para calcular os parâmetros da equação de regressão (3), mas a tensão superficial estimada do carvão M calculada usando a equação de regressão (3) é substancialmente a mesma que a tensão superficial medida do carvão M.[030] In Table 1, the "estimated surface tension (mN/m)" is an estimated surface tension calculated using regression equation (3). Coal M is not used to calculate the parameters of regression equation (3), but the estimated surface tension of coal M calculated using regression equation (3) is substantially the same as the measured surface tension of coal M.

[031] A Fig. 2 é um gráfico que mostra a relação entre as tensões superficiais medidas e as tensões superficiais estimadas dos carvões G a M. Na Fig. 2, o eixo horizontal representa a tensão superficial medida (mN/m), e o eixo vertical representa a tensão superficial estimada (mN/m). Na Fig. 2, as plotagens de círculo sólido representam carvões G a L na Tabela 1, e as plotagens de quadrados sólidos representam carvão M na Tabela 1. A Fig. 2 indica uma correlação muito forte entre as tensões superficiais medidas e as tensões superficiais estimadas. Este resultado demonstra que a tensão superficial de carvão pode ser estimada com precisão o usar o método para estimar a tensão superficial de carvão de acordo com esta modalidade.[031] Fig. 2 is a graph showing the relationship between the measured surface tensions and the estimated surface tensions of coals G to M. In Fig. 2, the horizontal axis represents the measured surface tension (mN/m), and the vertical axis represents the estimated surface tension (mN/m). In Fig. 2, the solid circle plots represent coals G to L in Table 1, and the solid square plots represent coal M in Table 1. Fig. 2 indicates a very strong correlation between the measured surface tensions and the surface tensions estimated. This result demonstrates that the surface tension of coal can be accurately estimated using the method for estimating the surface tension of coal according to this embodiment.

[032] A Fig. 2 mostra um exemplo de estimar a tensão superficial de carvões tratados com calor a 500°C, mas a temperatura de tratamento térmico de carvões nesta modalidade não está limitada a 500°C. Para confirmar que o método para estimar a tensão superficial de carvão de acordo com esta modalidade não está limitado ao caso de tratamento térmico a 500°C, é determinado se a relação entre TI e tensão superficial mostrada na Fig. 1 também é estabelecida em outras temperaturas de tratamento térmico.[032] Fig. 2 shows an example of estimating the surface tension of heat-treated coals at 500°C, but the heat treatment temperature of coals in this modality is not limited to 500°C. To confirm that the method for estimating the surface tension of coal according to this embodiment is not limited to the case of heat treatment at 500°C, it is determined whether the relationship between TI and surface tension shown in Fig. 1 is also established in other heat treatment temperatures.

[033] Amostras tendo diferentes teores de TI são preparadas pelo método acima usando 3 marcas (N, O, P) do carvão. As amostras são convertidas em semicoque de acordo com o método incluindo (a) a (c) descrito acima nas mesmas condições, exceto que apenas a temperatura de tratamento térmico é alterada para 400°C e 600°C. A tensão superficial de cada semicoque é medida e a relação entre TI e tensão superficial é determinada da mesma maneira que na Fig. 1.[033] Samples having different IT contents are prepared by the above method using 3 brands (N, O, P) of coal. The samples are converted into semi-coke according to the method including (a) to (c) described above under the same conditions, except that only the heat treatment temperature is changed to 400°C and 600°C. The surface tension of each semi-coke is measured and the relationship between TI and surface tension is determined in the same way as in Fig. 1.

[034] A Fig. 3 é um gráfico que mostra plotagens (3 pontos) da tensão superficial de amostras tendo diferentes teores de inerte e a linha de regressão das plotagens para cada uma das 3 marcas (N, O, P) do carvão com uma temperatura de tratamento térmico de 400°C. A Fig. 4 é um gráfico que mostra plotagens (3 pontos) da tensão superficial de amostras tendo diferentes teores de inerte e a linha de regressão das plotagens para cada uma das 3 marcas (N, O, P) de carvão com uma temperatura de tratamento térmico de 600°C. Na Fig. 3 e Fig. 4, o eixo horizontal representa TI (%), e o eixo vertical representa a tensão superficial (mN/m).[034] Fig. 3 is a graph showing plots (3 points) of the surface tension of samples having different inert contents and the regression line of the plots for each of the 3 brands (N, O, P) of coal with a heat treatment temperature of 400°C. Fig. 4 is a graph showing plots (3 points) of the surface tension of samples having different inert contents and the regression line of the plots for each of the 3 brands (N, O, P) of coal with a temperature of 600°C heat treatment. In Fig. 3 and Fig. 4, the horizontal axis represents TI (%), and the vertical axis represents surface tension (mN/m).

[035] Conforme mostrado na Fig. 3 e Fig. 4, uma relação semelhante à da Fig. 1 é estabelecida entre o TI e a tensão superficial de semicoques preparados a diferentes temperaturas de tratamento térmico, e esta tendência não se altera para o mesmo carvão. Uma vez que uma relação semelhante à da Fig. 1 é estabelecida entre o TI e a tensão superficial mesmo quando a temperatura de tratamento térmico é alterada, o método para estimar a tensão superficial de carvão de acordo com esta modalidade pode ser usado para semicoques preparados a diferentes temperaturas.[035] As shown in Fig. 3 and Fig. 4, a relationship similar to that in Fig. 1 is established between the TI and the surface tension of semi-cokes prepared at different heat treatment temperatures, and this trend does not change for the same coal. Since a relationship similar to that in Fig. 1 is established between the TI and the surface tension even when the heat treatment temperature is changed, the method for estimating the surface tension of coal according to this embodiment can be used for semi-cokes prepared at different temperatures.

[036] A Literatura Patentária 1 também divulga que as tensões superficiais de semicoques preparados a temperaturas de tratamento térmico de 350°C ou superior e 800°C ou inferior mostram a mesma tendência independentemente do tipo do carvão. Isso indica que o método para estimar a tensão superficial de carvão de acordo com esta modalidade pode ser usado para semicoques preparados a uma temperatura de 350°C ou superior e 800°C ou inferior, assim como semicoques feitos por um tratamento térmico a 500°C. Em outras palavras, a estimativa da tensão superficial de um carvão tratado com calor a uma temperatura predeterminada de 350°C ou superior e 800°C ou inferior pode ser feito usando a equação de regressão obtida por múltiplas análises de regressão usando os dados de tensões superficiais obtidos ao tratar carvões à temperatura predeterminada.[036] Patent Literature 1 also discloses that the surface tensions of semi-cokes prepared at heat treatment temperatures of 350°C or higher and 800°C or lower show the same trend regardless of the type of coal. This indicates that the method for estimating the surface tension of coal according to this embodiment can be used for semi-cokes prepared at a temperature of 350°C or higher and 800°C or lower, as well as semi-cokes made by a heat treatment at 500° W. In other words, estimation of the surface tension of a heat-treated coal at a predetermined temperature of 350°C or higher and 800°C or lower can be done using the regression equation obtained by multiple regression analyzes using the stress data. surface obtained when treating coals at a predetermined temperature.

[037] Em geral, a análise de maceral do carvão em relação à TI, valores de propriedades físicas representando classificações de carvão, como R0, e outros parâmetros são amplamente usados em transações comerciais com o objetivo de expressar as características do carvão, sendo esses parâmetros analisados e disponibilizados. Portanto, desde que a tensão superficial de um carvão possa ser estimada a partir da classificação de carvão e do TI do carvão, a tensão superficial de carvão pode ser estimada sem depender de medidores qualificados, e o tempo para medir a tensão superficial pode ser economizado.[037] In general, coal maceral analysis in relation to IT, physical property values representing coal classifications, such as R0, and other parameters are widely used in commercial transactions for the purpose of expressing coal characteristics, these being parameters analyzed and made available. Therefore, as long as the surface tension of a coal can be estimated from the coal classification and the TI of the coal, the surface tension of coal can be estimated without relying on qualified meters, and the time to measure the surface tension can be saved .

[038] Quando a equação de regressão (3) é determinada antecipadamente, a medida de R0 e TI de um carvão cuja tensão superficial deve ser estimada permite estimar a tensão superficial de carvão. A tensão superficial de carvão pode, assim, ser estimada com precisão, facilidade e rapidez, ao realizar o método para estimar a tensão superficial de carvão de acordo com esta modalidade. A resistência de um coque feito de uma mistura de carvão contendo uma combinação de carvões com tensões superficiais diferentes é mais baixa do que a de um coque feito de uma mistura de carvão contendo uma combinação de carvões com tensões superficiais semelhantes. Se a tensão superficial de carvão puder ser estimada dessa maneira, o valor estimado da tensão superficial pode ser usado para investigar a mistura de carvões. A utilização de uma mistura de carvão tendo a proporção de mistura ajustada pela investigação de mistura para produzir carvão, permite, assim, a produção de coque com alta qualidade.[038] When the regression equation (3) is determined in advance, the measurement of R0 and TI of a coal whose surface tension is to be estimated allows the surface tension of coal to be estimated. The surface tension of coal can thus be estimated accurately, easily and quickly, when carrying out the method for estimating the surface tension of coal according to this modality. The strength of a coke made from a coal mixture containing a combination of coals with different surface tensions is lower than that of a coke made from a coal mixture containing a combination of coals with similar surface tensions. If the surface tension of coals can be estimated in this way, the estimated surface tension value can be used to investigate the mixture of coals. The use of a coal mixture having the mixing ratio adjusted by mixing research to produce coal thus allows the production of high quality coke.

Claims

1. Method for estimating a surface tension of coal, the method characterized by the fact that it comprises the steps of: submitting a surface tension measured in accordance with a film flotation method, a physical property value representing a classification of coal and a total inert content measured in accordance with JIS M 8816 and in accordance with the following formula (1): Inert content in vol% = fusinite in vol% + micrinite in vol% + (2/3) x semifusinite in vol% + mineral matter in vol% ••• (1), of each of different brands of coal to multiple regression analyzes to determine in advance a regression equation including the surface tension of coal as an objective variable and the physical property value and content total inertness as explanatory variables; and measuring the physical property value and total inert content of a coal whose surface tension is to be estimated and calculating the surface tension of the coal when using the measured physical property value and the measured total inert content and the regression equation, wherein the surface tension is a surface tension of a semi-coke made by heating coal to a temperature of 350°C or higher and 800°C or lower, and wherein the physical property value representing a coal rating is the average maximum reflectance of vitrinite Measured in accordance with JIS M 8816, the volatile matter of coal, the carbon content, or the resolidification temperature at softening and melting.

2. Method for estimating a surface tension of coal, according to claim 1, characterized by the fact that the physical property value is an average of maximum vitrinite reflectance of the coal.

3. Method for producing coke, the method characterized by the fact that it comprises: a step of estimating surface tensions of coals by the method for estimating a surface tension of coal defined in claim 1 or 2, mixing coals having similar surface tensions estimated by the method to estimate a surface tension of coal defined in claim 1 or 2, to form a coal mixture; and carbonizing the coal mixture to produce coke.