CN101115819A - 高炉用焦炭的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高炉用焦炭的制造方法，其中将配合煤干燥后、或在干燥的同时分级成粉煤和粗粒煤，接着向80～350℃的粉煤添加作为粘结剂的、焦油重质馏分、软沥青和石油沥青之中的1种或2种以上，且进行热压成型之后，将该成块煤和所述粗粒煤混合，装入炼焦炉中进行干馏。

Description

高炉用焦炭的制造方法
技术领域
本发明涉及一种冶金用焦炭的制造方法，详细地讲，涉及将煤干燥并分级后，将粉煤成型并将成型煤和粗粒煤在室炉式炼焦炉内进行干馏而制造高炉用焦炭的方法。
背景技术
一直以来，在高炉用焦炭的制造方法中，从通过增加装入体积密度使焦炭强度提高及通过缩短于馏时间使焦炭生产率提高的观点出发，采用了将含有8～12％左右的水分的原料煤(碳化用煤)进行干燥，使原料煤中的水分量降低到5～6％左右，进而降低到0％之后，装入炼焦炉中进行干馏的方法。
例如，人们已知在将原料煤干燥至水分量为0％的同时，预热到150～230℃左右的到达温度之后，装入炼焦炉中进行干馏的、预碳化法(Precarbon method)(例如，参照[コ一クスノ一ト」[社团法人燃料协会1988年版]，第134页)。
根据该方法，与不将煤预热的场合相比，焦炭生产率提高了约35％左右，并且焦炭强度等焦炭的品质得到改善，由此可使在配合煤中配合的粘结性低的不粘结、微粘结的煤(以下称为非微粘结煤)等劣质煤的比例增加到约25％。
但是，若通过原料煤的干燥、预热而使原料煤中的水分量降低到5％以下、进而降低到0％附近，则在煤运输过程中和装入炼焦炉时会发生粉煤容易起尘的问题。
作为用于解决该粉煤起尘问题的现有技术，曾经提出了将煤干燥、预热之后进行分级，并只将成为起尘的原因的0.5mm乃至0.3mm以下的粉煤进行成块化的方法。
例如，已知下述的方法：通过将原料煤干燥、分级，只将回收的粉煤混炼，或者在该粉煤中配合一部分粗粒煤，再添加焦油等进行混炼，进行拟粒子化从而抑制起因于干燥煤中的粉煤的起尘(例如，参照特开平8-239669号公报)。
但是，若根据该方法，通过原料煤的干燥而使原料煤中的水分量降低，则起因于附着水分的降低，拟粒子的强度降低，在运输中发生破坏，因此不能够通过煤的干燥而使煤中的水分量太低，结果不能充分得到由煤的干燥而带来的炼焦炉内的煤体积密度提高及焦炭强度提高的效果。
另外，还提出了下述的焦炭制造方法：粉碎煤，将含有85～95％的3mm以下的细粒、其余量由10mm以下的粗粒构成的配合煤干燥到水分为0.3％左右并预热后，在140℃的温度向全部配合煤中添加3～8％的焦油并进行混合，在120℃的温度进行辊压成型，制成成型煤，并在炼焦炉中进行干馏(例如，参照特开昭52-71504号公报)。
此外，还提出下述的焦炭制造方法：将煤干燥到水分量变为0～2.7％为止，进行分级后，只在回收的0.3mm以下的粉煤中在80℃以下的温度添加3～5％的焦油，用槽型辊成型，制成成型煤，与配合煤的其余部分、即粗粒煤一起在炼焦炉中进行干馏(例如，参照特开平9-3458号公报)。
根据这些方法得到的成型煤，与上述拟粒子比，成块物的强度均提高，因此能够抑制成块物在运输中破坏。另外，通过将煤制成成型煤，煤中的细粉粒子间的距离变小，因此在炼焦炉中干馏成型煤时，细粉粒子彼此的粘结力提高，可以得到焦炭强度提高的效果。
但是，根据这些方法，当配合煤中的粘结性低的非微粘结煤的配合比例增高时，即使采用在炼焦炉中干馏成型煤的方法也难以充分确保焦炭的强度。
另外，在干燥煤或预热煤中添加焦油并通过辊压成型等进行成型的场合，当在高的温度下成型时，焦油中的挥发成分气化，辊压成型煤内部的气体内压增加，使成型困难，成为成型煤发生裂纹等的生产率及成品合格率降低的原因。
特别使对干燥煤或预热煤进行分级后、只在粉煤中添加焦油进行辊压成型的场合，与对含有粗粒煤的配合煤进行辊压成型的场合相比，成型时的起因于成型煤中的粗粒煤的裂纹发生虽然被抑制，但是成型时在成型煤内部发生的气体难以放出，因此由成型煤中的内压增加所引起的上述问题变得显著。
从这些理由出发，向干燥煤或预热煤中，特别是只向粉煤中添加焦油并通过辊压成型等进行成型的场合，需要在粉煤的温度低于80℃的状态下进行辊压成型。
另一方面，作为原料煤，从资源方面来看能够稳定且廉价地供给，但在粘结性低的非微粘结煤等的劣质煤在配合煤中大量配合的场合，要求以高的生产率廉价地制造强度高的焦炭。
通过使用上述煤干燥或预碳化法，煤的装入炼焦炉时的体积密度增加，因此即使在配合煤中粘结性低的非微粘结煤等的劣质煤较多地配合到某种程度的场合，也能够确保所规定的焦炭强度。
但是，采用这些方法确保所规定的焦炭强度时，配合煤中的粘结性低的非微粘结煤等的配合比例最多以25％为极限。
作为用于解决该问题的技术，近年来曾提出下述的焦炭制造方法：通过将大量含有粘结性低的非微粘结煤等的劣质煤的配合煤的全部量，快速加热到比上述预碳化法的加热温度高的、约350℃以上的软化熔融，将非微粘结煤改性，进而一边维持在350℃以上的温度一边将具有粘结性的半熔融状态的煤进行辊压成型，制成成型煤后，在炼焦炉中进行干馏(例如，参照特开平7-118665号公报)。
但是，对干燥、预热了的配合煤的全部量采用气流塔进行快速加热的方法，由于粉煤与粗粒煤的粒径的差异，煤粒子中产生加热温度的不匀，特别是粉煤由于过加热其粘结性成分挥发，不能充分改善非微粘结煤的粘结性。
于是，为了解决该问题，曾提出了下述的高炉用焦炭的制造方法：将上述配合煤中的、配合了10～60％的非微粘结煤在50～350℃的温度进行干燥·预热，并分级成0.3mm以下的粒径的粉煤和超过0.3mm的粒径的粗粒煤，将上述粉煤以1×103～1×105℃/分的升温速度快速加热到软化开始温度至最高流动温度的温度区，接着在保持在上述温度区的状态下以5～1000kg/cm2的压力进行热成型之后，与上述非微粘结煤的粗粒煤混合，在炼焦炉中进行干馏(例如，参照特开平8-209150号公报、及特开平9-048977号公报)。
但是，使用这些煤快速加热方法，将配合煤中的非微粘结煤的全部量、或只将粉煤快速加热到350℃以上的、软化开始温度至最高流动温度的高温区，一边维持在350℃以上的高的温度一边在半熔融状态下进行辊压成型的场合，存在以下问题。
即，将半熔融状态的煤装入辊压成型机变得困难，且需要一边控制温度以使得在高温状态下不使粘结性成分挥发或氧化，一边进行成型。
另外，一直以来就知道，将煤粉碎后的微粉部分中，与粗粒部分相比，含有较多的镜质体(vitrinite)成分等粘结性成分。因此，与煤中的粗粒煤相比，由快速加热粉煤所带来的粘结性成分的提高余量小，反而在粉煤被加热到高温状态时，粘结性成分挥发或氧化等所引起的劣化的影响比粗粒煤大。
并且，使用这种方法快速加热在配合煤中较多地含有的非微粘结煤而进行改性的场合，需要将非微粘结煤中的粉煤和粗粒煤分别由气流槽等进行加热处理，因此设备费用高，且操作条件也复杂。
因此，以往的煤快速加热方法，作为使用大量含有非微粘结煤的配合煤，廉价并维持高生产率来制造高强度的焦炭的方法，不能说是充分的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高炉用焦炭的制造方法，其中在将大量含有廉价的非微粘结煤等的粘结性低的劣质煤的配合煤干燥、分级后，将粉煤成型而制成成型煤，与粗粒煤一起用室炉式炼焦炉进行干馏而制造高强度焦炭时，可抑制干燥煤中的粉煤所引起的起尘，且提高将非微粘结煤等的粘结性低的劣质煤成型而得到的成型煤的膨胀性等的干馏时特性，能够廉价地以高生产率制造高强度的焦炭。
本发明的要旨如下。
(1)一种高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，将配合煤干燥后、或在干燥的同时分级成粉煤和粗粒煤，接着在80～350℃的温度的粉煤中作为粘结剂添加焦油的重质馏分、软沥青、及石油沥青之中的1种或2种以上，且进行热压成型后，将该成块煤(clumps of coal)和上述粗粒煤进行混合，装入炼焦炉中进行干馏。
(2)根据上述(1)所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，向大于120℃但不大于350℃的温度的粉煤中添加粘结剂，进行热成型。
(3)根据上述(1)或(2)所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，上述焦油的重质馏分含有80质量％以上的在常压下的沸点为300℃以上的成分。
(4)根据上述(1)～(3)的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，上述重质馏分的主成分由菲(Phenanthrene)、蒽(Anthracene)、甲基萘和荧蒽(fluoranthene)之中的1种或2种以上形成。
(5)根据上述(1)～(4)的任何一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，上述软沥青的软化点为30～200℃。
(6)根据上述(1)～(5)的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，上述石油沥青的氢/碳原子比为0.9以上、软化点为100～400℃。
(7)根据上述(1)～(6)的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，上述粘结剂的添加量为2～20质量％。
(8)根据上述(1)～(7)的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，以0.5～10吨/cm的线压力进行热压成型。
(9)根据上述(1)～(8)的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，上述配合煤0～70质量％的非微粘结煤，其余部分由粘结性煤构成。
(10)根据上述(1)～(9)的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，分级成0.5mm以下的粉煤和超过0.5mm的粗粒煤。
(11)根据上述(1)～(10)的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，分级成粉煤和粗粒煤，接着将粗粒煤以升温速度：100～10,000℃/秒快速加热至到达温度：300～450℃之后，将该粗粒煤和上述粉煤装入炼焦炉中进行干馏。
根据本发明，即使使用大量含有廉价的非微粘结煤等的粘结性低的劣质煤的配合煤的场合，通过对该配合煤进行干燥、分级后，向回收的粉煤中，在80～350℃的温度添加由焦油的重质馏分、软沥青、及石油沥青之中的1种或2种以上形成的粘结剂，并进行热压成型，通过粉煤中以高浓度含有的镜质体等粘结性成分与上述沸点及软化点高的粘结剂的相互作用，也能够得到干馏时膨胀率高的成型煤，通过将该成型煤装入炼焦炉中进行干馏，能够廉价地以高生产率制造高强度焦炭。
附图说明
图1是表示添加粘结剂(焦油重质馏分：沸点为300℃以上的成分含量＝83.2质量％)时的温度与成型煤干馏时的膨胀率的关系的图。
图2是表示成型煤干馏时的膨胀率与焦炭强度DI150 15的关系的图。
图3是表示本发明例和比较例的成型煤干馏时的膨胀率与焦炭强度DI150 15的关系的图。
图4是表示焦炭制造工艺的图。
具体实施方式
首先，就本发明的技术思想进行说明。
一直以来人们已知，在将煤粉碎后的粒径为约0.5mm以下的粉煤中较多地存在镜质体成分等粘结性成分。可以认为，这是由于煤中的镜质体等粘结性成分比中性成分等非软化成分软，在粉碎煤时容易分离因此在粉煤中富集的缘故。
但是，较多地含有粘结性成分的粉煤，与粗粒煤相比，比表面积大，因此在将煤干燥、分级后的高温状态时，粉煤中的镜质体等粘结性成分由于在大气中氧化其粘结性容易劣化。
通过利用成型机将较多地含有粘结性成分的粉煤加压成型，具有使比表面积减小，抑制由大气中的氧所导致的对镜质体等粘结性成分的氧化，同时减小细粉粒子间的距离，提高干燥时的膨胀率的效果。
本发明者们着眼于粉煤中以高浓度含有镜质体等粘结性成分的情况，研讨了在将粉煤成型制成成型煤时，通过充分发挥粘结性成分的作用，并提高成型煤干馏时的膨胀性来提高焦炭强度的方法。
其结果发现，通过(i)作为粘结剂，使用焦油重质馏分、软沥青(对煤系焦油进行蒸馏而得到的室温下为固体的残留物)、及石油沥青(对石油系重质油进行蒸馏而得到的室温下为固体的残留物)中的1种或2种以上，(ii)在高于常温的规定温度(80～350℃)下向粉煤中添加上述粘结剂，使粘结剂充分且均匀地浸透、分散到粉煤中的状态下，进行热压成型，通过粉煤中以高浓度含有的镜质体等粘结性成分与沸点及软化点高的粘结剂的相互作用，成型煤干馏时的膨胀率显著提高，其结果焦炭强度DI150 15格外提高(参照图1及图2)。
上述焦油重质馏分、软沥青、及石油沥青的粘结剂，与普通的焦油相比，沸点及软化点高，即使在室温下添加到粉煤中也不会与粉煤中的镜质体等粘结性成分粘着，但通过在高温状态添加到粉煤中，这些粘结剂的流动性提高，在粉煤中均匀分散，进而通过成型而变成与镜质体等粘结性成分接近、或者因化学作用而粘着的状态。
可以认为，将该成型煤在炼焦炉中进行干馏时，通过镜质体等粘结性成分与以接近或粘着的状态存在的沸点及软化点高的粘结剂的协同作用，煤粒子间的粘结性提高，其结果，焦炭强度提高。
本发明是基于这些见解和技术思想而完成的，提供一种高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，将配合煤干燥后、或者在干燥的同时分级成粉煤和粗粒煤，接着向80～350℃的温度、优选为120～350℃的温度的粉煤添加作为粘结剂的、焦油的重质馏分、软沥青、及石油沥青之中的1种或2种以上，且进行热压成型后将该成块煤和上述粗粒煤进行混合，装入炼焦炉中进行干馏。
再者，本发明中，所谓煤的粘结性，是将煤干馏时在软化熔融状态观测到的性质的总称，这些性质中有粘着性、流动性、膨胀性等(例如，参照“煤利用技术用语辞典[社团法人燃料协会编，昭和58年发行]，第255页)。
另外，所谓煤的膨胀性，是指根据JIS M8801所记载的试验方法测定的煤的性状。即，首先，将煤粉碎成粒径：150μm(100目)以下，再添加10％的水分进行混合，将这样得到的试样利用成型器以规定压力进行压缩成型，制作最小直径6mm、长度60±0.25mm的带有1/50坡度的块状物。
接着，将该煤试样放入内径8mm的细管中，在其上面放置活塞以施加150g载荷，装入预热到300℃的电炉中之后，以3℃/分的升温速度进行加热，测定由煤试样的收缩及膨胀所引起的活塞的位移。
煤的膨胀性，是由该煤试样的收缩及膨胀行为的测定结果，以煤的软化开始(活塞下降0.5mm时)、最大收缩、最大膨胀的各温度、收缩率及膨胀率(相对于最初试样长度的百分率)为基础而求出的。
本发明中的成型煤的膨胀率，是根据上述JIS M 8801所记载的试验方法测定的。另外，在本发明中，焦炭强度DI150 15是根据JIS K 2151所记载的转鼓强度试验方法进行测定的，利用将焦炭试样旋转150次后残存在15mm筛上的质量比来表示。
下面对本发明的特征构成及其限定理由进行说明。
(粘结剂的种类)
本发明由于以下的理由，将粘结剂规定为焦油的重质馏分、软沥青、及石油沥青之中的1种或2种以上。
这些粘结剂，与普通的焦油相比，均是沸点和软化点高的，在室温下为固体，因此在与低温的粉煤混合、进行成型的场合，上述粘结剂在成型煤内局部地偏聚存在，不能得到镜质体等粘结性成分与上述粘结剂的充分的相互作用。
但是，这些粘结剂，通过与本发明所规定的80～350℃的高温状态的粉煤混合，粘结剂的流动性提高，在粉煤中均匀分散，而且通过进行成型，变成与粉煤中的镜质体等粘结性成分粘着的状态。
其结果，将所得到的成型煤在炼焦炉内进行干馏的场合，通过粉煤中的镜质体等粘结性成分、与沸点和软化点比普通的焦油高的上述粘结剂的相互作用，成型煤的膨胀率提高，可制造强度高的焦炭。
普通的焦油在室温下为液态，流动性高，因此作为用于与低温的粉煤混合、制成拟粒子的粘结剂是适宜的，但提高干馏时的成型煤的膨胀性的效果低，在使用非微粘结性煤等的粘结性低的劣质煤的配合比例高的配合煤制造焦炭时，不能充分获得目标的焦炭强度。
由于以上理由，在本发明中，使用作为与普通的焦油相比其沸点及软化点高的粘结剂的、焦油的重质馏分、软沥青(蒸馏煤系焦油而得到的室温下为固体的残留物)、及石油沥青(蒸馏石油系重质油而得到的室温下为固体的残留物)中的1种或2种以上。
另外，在本发明中，优选上述焦油的重质馏分含有80质量％以上的常压下的沸点为300℃以上的成分。另外，更优选重质馏分的主成分由菲、蒽、甲基萘、及荧蒽之中的1种或2种以上形成。
优选上述软沥青的软化点为30～200℃。
优选上述石油沥青的氢/碳原子比为0.9以上、软化点为100～400℃。
(添加粘结剂时的粉煤温度)
本发明由于以下的理由，将添加粘结剂时的粉煤温度规定为80～350℃。图1表示添加粘结剂时的粉煤温度与成型煤的干馏时的膨胀率的关系。另外，图2表示成型煤的干馏时的膨胀率与焦炭强度ΔDI150 15的关系。
再者，图1是作为粘结剂使用焦油重质馏分(沸点为300℃以上的成分含量＝83.2质量％)的情况，纵坐标的焦炭强度ΔDI150 15表示焦炭强度DI150 15相对于基准值DI0的变化量(在此，以焦炭强度DI150 15＝83.0为基准值DI0，“+”表示从基准值增加，“-”表示从基准值减少)。
图1及图2所示的成型煤的膨胀率，是根据前面叙述的上述JISM8801所述的试验方法进行测定的。
另外，图2所示的焦炭强度DI150 15，是使用将成型煤与粗粒煤的混合物在试验干馏炉中进行干馏而得到的焦炭试样，根据上述的JISK2151所述的转鼓强度试验方法进行测定的。
另外，本发明者们对于作为上述焦油重质馏分以外的粘结剂的、软沥青、石油沥青，也进行与图1及图2同样的确认试验，已确认可得到同样的结果。
在本发明中，如上述那样对提高干馏时的成型煤的膨胀性有效的粘结剂其沸点或软化点高，因此在添加粘结剂进行混合时的粉煤的温度低的场合，不能使粘结剂在粉煤中均匀分散，在成型煤中不能使粘结剂以与粉煤中的镜质体等粘结性成分接近或粘着的状态存在。
其结果，不能充分获得由对提高干馏时的成型煤的膨胀性有效的粘结剂与粉煤中的镜质体等粘结性成分的相互作用所带来的效果。
从图1和图2看，由于它们的作用而引起的成型煤的膨胀性提高效果，在添加粘结剂时的温度为80℃以上时变得充分，因此将添加粘结剂时的温度的下限规定为80℃。
另一方面，随着添加粘结剂时的温度增加，促进粘结剂在粉煤中的渗透性及分散性，但是当其温度超过350℃时粘结剂的粘度急剧下降，粘着力消失，在扩散至粉煤中时与镜质体等粘结性成分的粘着作用变小。
另外，在混合粉煤和粘结剂时温度高的场合，粘结剂、粉煤中的粘结性成分被氧化，粘结性容易劣化。
由于这些理由，如图1及图2所示那样，当添加粘结剂时的温度超过350℃时，所得到的成型煤的干馏时的膨胀性的提高效果降低，不能充分获得焦炭强度的提高效果。
因此，在本发明中，将添加粘结剂时的温度规定为80～350℃。另外，从使粘结剂向粉煤中充分且均匀渗透、分散，促进与镜质体等粘结性成分的相互作用的观点考虑，优选添加粘结剂时的温度下限为超过120℃。
再者，在本发明中，利用干燥机将配合煤干燥后、或在干燥的同时分级成粉煤和粗粒煤，将粉煤输送到成型机，在成型机的入口侧向粉煤中添加粘结剂并混合后，装入成型机中进行成型。
干燥机出口侧的粉煤的温度为100℃以上，但在直到成型机入口侧为止的运送过程中，粉煤被冷却。在本发明中，为了发挥上述粉煤的改性作用所带来的焦炭强度提高效果，不需要规定干燥机出口侧的粉煤的温度，通过将添加粘结剂时的粉煤的温度规定在上述范围，能够提高焦炭强度。
因此，在干燥机出口侧的粉煤的温度变低的场合，在直到干燥机出口侧为止的粉煤的输送过程中，使用保温装置、加热装置进行调整以使添加粘结剂时的粉煤的温度变为上述范围。
本发明如以上那样，通过规定粘结剂的种类及添加粘结剂时的粉煤的温度，可以充分获得本发明目标的效果，但是为了得到更稳定的效果、更高的效果，更优选进一步如以下那样规定粘结剂的添加量、热压成型时的线压力、非微粘结煤的配合量、及粉煤的粒径。
(粘结剂的添加量)
与粉煤混合的粘结剂的添加量，由于以下的理由，优选为2～20质量％。
粘结剂的添加量不足2质量％时，不能稳定地获得由对提高上述的干馏时的成型煤的膨胀性有效的粘结剂与粉煤中的镜质体等粘结性成分的相互作用带来的效果。
另一方面，在粘结剂的添加量超过20质量％时，单位成型煤中的粘结剂的添加量增加，因此在装入炼焦炉中时，装入密度降低，不能稳定地获得焦炭强度的提高效果，因此并不理想。
另外，由于粘结剂成为炼焦炉内的炉壁附着碳的生成原因，因此过度地添加并不理想。
从这些理由出发，为了稳定地达成目标的焦炭强度，作为粘结剂，添加焦油的重质馏分、软沥青、及石油沥青之中的1种或2种以上的场合的粘结剂的添加量优选为2～20质量％。
(热压成型时的线压力)
由于以下的理由，将粉煤与粘结剂混合后进行热压成型时的加压力，按线压力计优选为0.5～10吨/cm。
在热压成型时的线压力不足0.5吨/cm的场合，通过热压成型稳定地达成减小微粉粒子间的距离、使粘结剂与粉煤中的镜质体等粘结性成分接近或粘着变得困难，干馏时不能稳定地获得由粘结剂与粘结性成分的相互作用带来的成型煤的膨胀率提高效果。
另一方面，在热压成型时的线压力超过10吨/cm的场合，由于粉煤以过剩的压力被成型，所得到的成型煤发生裂纹，成型煤的合格率降低，因此并不理想。
从这些理由来看，为了稳定地达成目标的焦炭强度，混合粉煤与粘结剂后进行热压成型时的加压力按线压力计优选为0.5～10吨/cm。
再者，在本发明中，所谓进行热压成型时的线压力，是指使用成型辊的场合辊轴向的每单位辊宽度的加压力(吨/cm)。
(非微粘结煤的配合量)
在本发明中，配合煤中的非微粘结煤配合量的下限不需要限定，在使用粘结性煤等的粘结性高的煤的场合，也不会使煤粉碎后的粉煤中较多地含有的镜质体等粘结性成分的作用劣化，且由于与干馏时的粘结剂的相互作用，可以得到比以往高的强度的焦炭。
但是，按照上述的那样，从原料资源稳定供给及制造成本降低的观点出发，希望在配合煤中大量配合虽然粘结性比粘结性煤的低、但是廉价的原料非微粘结煤，并确保作为高炉原料所要求的焦炭强度。
在本发明中，通过上述的成型煤中的粘结剂与镜质体等粘结性成分的相互作用，可以得到干馏时的成型煤的膨胀率提高的效果，因此与以往相比，即使在配合煤中大量地配合非微粘结煤，也能够确保作为高炉原料所要求的焦炭强度。
但是，配合煤中的非微粘结煤的配合量超过70质量％时，即使采用本发明，起因于由非微粘结煤增加而引起的粘结性降低，不能稳定地确保作为高炉原料所要求的焦炭强度，所以将非微粘结煤的配合量的上限优选为70质量％。
因此，在本发明中，非微粘结煤的配合量优选为0～70质量％。再者，从确保焦炭强度且降低焦炭的制造成本的观点出发，非微粘结煤的配合量更优选为40～70质量％。
(粉煤的粒径)
如上述那样，煤中的镜质体等粘结性成分，比中性成分等非软化成分软，在粉碎煤时容易分离，因此在粉煤中富集，因此在煤粉碎后的粒径为0.5mm以下粉煤中较多地存在。
但是，由于随着煤粉碎后的粒径变小，在煤干燥、分级后的高温状态下粉煤与粗粒煤相比容易被氧化，因此粉煤中的镜质体等粘结性成分也由于氧化其粘结性容易劣化。另外，煤干燥后的粒径为0.5mm以下的粉煤成为起尘的原因。
在本发明中，通过向成为煤干燥后起尘的原因的粉煤中添加上述粘结剂、并进行热压成型，可抑制由粉煤引起的起尘，抑制镜质体等粘结性成分的氧化，同时由于由粘结剂与上述粘结性成分的相互作用所带来的干燥时的成型煤的膨胀率提高效果，能够提高焦炭强度。
煤粉碎后的粉煤中所含有的镜质体等粘结性成分的浓度，粉煤粒径越小越提高，但是在高温状态下的氧化所引起的粘结性下降变得显著。因此，在本发明中，为了稳定地达成目标的焦炭强度，煤的干燥、分级后的粉煤的粒径优选为0.5mm以下。
(粗粒煤的快速加热条件)
在本发明中，将配合煤干燥、分级后，将粉煤在上述条件下与粘结剂混合，热压成型后，与配合煤的其余部分即粗粒煤一起装入炼焦炉中进行干馏。
此时，粗粒煤即使在将配合煤干燥、分级后原样地直接在炼焦炉中进行干馏，由于本发明的成型煤的干馏时的膨胀率提高效果，所得到的焦炭强度比以往提高。
但是，在配合煤中较多地配合粘结性低的非微粘结煤的场合、欲使焦炭强度更加提高的场合，优选与上述成型煤混合而装入炼焦炉中的粗粒煤，在混合前以升温速度：100～10,000℃/秒快速加热到到达温度：300～450℃。
在上述粗粒煤的快速加热中，在到达温度不足300℃的场合，由粗粒煤的粘结性改善带来的焦炭强度升高效果变低。
但是，在本发明中，按照上述那样，通过粉煤的高温成型，可谋求由粉煤中的镜质体成分与粘结剂的协同作用带来的大幅度的高膨胀率的提高，因此即使上述粗粒煤的快速加热下的到达温度不足300℃的场合，也能够充分提高焦炭强度。
另外，通过在将粉煤高温成型后提高成型煤的温度，成型煤中的粘结剂的扩散性变得良好，因此可进一步谋求由镜质体成分与粘结剂的化学作用带来的高膨胀率的提高。可以以该效果为目标，在到达温度不足300℃的条件下快速加热粗粒煤后，与由粉煤形成的成型煤混合。
由此，在炼焦炉中进行干馏时，除了可获得上述成型煤的效果，还可以得到粗粒煤的粘结性提高的效果，即使较多地配合非微粘结性煤的场合，也能使焦炭强度进一步提高。
实施例
以下，用实施例对本发明的效果进行说明。
再者，本发明在不脱离本发明的目的和技术思想的限度下，并不只由下述发明例限定实施形态。
(实施例)
图4表示本实施例中适用的焦炭制造工艺。
将配合煤1用流化床干燥分级机2加热到80～220℃进行干燥，同时分级成粒径：0.5mm以下的粉煤3、和粒径：超过0.5mm的粗粒煤4。
对于粒径：0.5mm以下的粉煤3，作为粘结剂5，分别使用具有表2所示的组成及沸点的焦油重质馏分、普通的焦油、具有表3所示的软化点及氢/碳原子比的软沥青及石油沥青，在表1所示的条件下从粘结剂储藏罐6向粉煤3中添加规定量的粘结剂5，用双辊式成型机7进行加压成型，制造出成型煤8。
将利用上述流化床干燥分级机2进行加热、干燥，并分级后的粒径：超过0.5mm的粗粒煤4的一部分不实施快速加热处理(参照图4中的(a)流程)，就原样地直接进行混合，从煤槽10装入宽度：450mm的试验干馏炉11中进行干馏，制造出焦炭12。
另外，将利用上述流化床干燥分级机2进行加热、干燥，并分级后的粒径：超过0.5mm的粗粒煤4的一部分使用气流塔式加热机9，以升温速度：3000℃/秒快速加热至到达温度：350℃(参照图4中的(b)流程)，然后与由上述粉煤形成的成型煤8混合，从煤槽10装入宽度：450mm的试验干馏炉11中进行干馏，制造出焦炭12。
在干馏试验炉中，以加热温度：1200℃、干馏时间：14小时的条件对成型煤及粗粒煤的混合物90kg进行干馏，制造出焦炭。测定成型煤8的膨胀性及所得到的焦炭12的强度。
表1表示出制造条件和试验结果。另外，图3表示出本发明例(实施No.1～16)及比较例(实施No.17～26)的成型煤的膨胀率与焦炭强度DI150 15的关系。
再者，表1及图3所示的成型煤的膨胀率，是根据前面叙述的上述JISM8801所记载的试验方法进行测定的。而焦炭强度DI150 15，是根据前面叙述的JISK2151所记载的转鼓强度试验方法进行测定的。
表1所示的实施No.1～26的发明例，粘结剂的种类及添加粘结剂时的粉煤温度满足本发明规定的范围，成型煤的干馏时的膨胀性高，为60％以上，可得到目标的DI150 1583.0以上的强度优异的焦炭。
再者，表1所示的实施No.1～7的发明例，是未对粗粒煤进行快速加热处理的情况的发明例；实施No.8～26的发明例是对粗粒煤进行了快速加热处理的情况的发明例。
与此相对，实施No.27～39的比较例，由于粘结剂的种类及添加粘结剂时的粉煤温度偏离本发明规定的范围，因此成型煤的干馏时的膨胀性未达到60％，不能得到目标的DI150 1583.0。
表1
   实施No.   添加粘结剂时的温度(℃)     粘结剂种类   粘结剂添加量(质量％)     成型温度(℃)   成型线压力(吨/cm)     干馏时的膨胀性(％)   焦炭强度；DI150 15   区分
无快速加热处理    1   80     改性焦油   10     80   5     65   83.3   发明例
   2   150     改性焦油   8     150   5     75   83.9   发明例
   3   180     改性焦油   8     180   5     74   84.0   发明例
   4   210     改性焦油   8     160   5     70   83.5   发明例
   5   250     石油沥青   10     180   5     69   83.6   发明例
   6   280     改性焦油   8     190   5     66   83.5   发明例
   7   350     石油沥青   10     210   5     61   83.3   发明例
有快速加热处理    8   80     改性焦油   8     80   5     65   84.0   发明例
   9   100     改性焦油   8     100   5     68   84.2   发明例
   10   130     改性焦油   8     130   5     70   84.5   发明例
   11   150     改性焦油   8     150   5     75   84.8   发明例
   12   180     改性焦油   8     180   5     74   84.7   发明例
   13   150     改性焦油   3     150   5     72   84.1   发明例
   14   150     改性焦油   15     150   5     78   84.5   发明例
   15   150     改性焦油   1     150   5     62   83.5   发明例
   16   150     改性焦油   20     150   5     78   84.3   发明例
   17   150     改性焦油   8     150   0.2     70   83.8   发明例
   18   150     改性焦油   8     150   11     68   83.9   发明例
   19   150     软沥青   8     150   5     64   83.9   发明例
   20   150     石油沥青   8     150   5     63   83.5   发明例
   21   210     改性焦油   8     160   5     70   83.9   发明例
   22   250     石油沥青   8     180   5     69   84.0   发明例
   23   280     改性焦油   8     190   5     66   83.6   发明例
   24   300     改性焦油   8     200   5     61   83.3   发明例
   25   310     软沥青   8     205   5     62   83.3   发明例
    26     350     石油沥青     8     210     5     61     83.2   发明例
有快速加热处理     27     30     普通焦油     8     30     5     55     82.6   比较例
    28     100     普通焦油     8     100     5     56     82.7   比较例
    29     150     普通焦油     8     150     5     55     82.7   比较例
    30     30     改性焦油     8     30     5     55     82.8   比较例
    31     75     改性焦油     8     75     5     59     82.9   比较例
    32     75     软沥青     8     75     5     58     82.9   比较例
    33     75     石油沥青     8     75     5     55     82.8   比较例
    34     360     改性焦油     8     220     5     48     81.8   比较例
    35     360     软沥青     8     220     5     49     81.7   比较例
    36     380     石油沥青     8     227     5     50     82.0   比较例
    37     50     改性焦油     8     50     5     57     82.7   比较例
    38     365     改性焦油     8     220     5     56     82.5   比较例
    39     370     改性焦油     8     227     5     55     82.3   比较例
表2
萘 菲   蒽 甲基萘 荧蒽 其它成分 沸点：300℃以上的成分的合计含量(质量％)
含量(质量％) 沸点(℃) 含量(质量％)   沸点(℃)   含量质量％)   沸点(℃) 含量(质量％) 沸点(℃) 含量(质量％)     沸点(℃) 含量质量％)
焦油重质馏分 1.5 218 6.4   338   2.5   341 2.8 359 3.9     383 82.9 83.2
普通焦油 12.4 218 5.1   338   1.9   341 2.2 359 3.1     383 75.3 70.9
表3
软化点(℃) 氢/碳原子比
  软沥青 58 0.644
  石油沥青 140 0.995
产业上的可利用性
如前面所述，根据本发明，即使使用大量含有廉价的非微粘结煤等的粘结性低的劣质煤的场合，也能够得到干馏时膨胀率高的成型煤，通过将该成型煤在炼焦炉中进行干馏，能够廉价、且以高生产率制造高强度焦炭。因此，本发明在焦炭制造产业上可利用大。
本发明中表示数值范围的“以上”、“以下”包括本数。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，将配合煤干燥后、或在干燥的同时，分级成粉煤和粗粒煤，接着向80～350℃的温度的粉煤添加作为粘结剂的、焦油重质馏分、软沥青和石油沥青之中的1种或2种以上，且进行热压成型，制造出成块煤之后，将该成块煤和所述粗粒煤混合，装入炼焦炉中进行干馏。
2.根据权利要求1所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，向大于120℃但不大于350℃的温度的粉煤添加粘结剂，进行热成型。
3.根据权利要求1或2所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，所述焦油重质馏分含有80质量％以上的常压下的沸点为300℃以上的成分。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，所述重质馏分的主成分由菲、蒽、甲基萘和荧蒽之中的1种或2种以上形成。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，所述软沥青的软化点为30～200℃。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，所述石油沥青的氢/碳原子比为0.9以上、软化点为100～400℃。
7.根据权利要求1～6的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，所述粘结剂的添加量为2～20质量％。
8.根据权利要求1～7的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，以0.5～10吨/cm的线压力进行热压成型。
9.根据权利要求1～8的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，所述配合煤含有0～70质量％的不粘结、微粘结的煤，其余部分由粘结性煤构成。
10.根据权利要求1～9的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，分级成0.5mm以下的粉煤和超过0.5mm的粗粒煤。

Claims (11)

1.一种高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，将配合煤干燥后、或在干燥的同时，分级成粉煤和粗粒煤，接着向80～350℃的温度的粉煤添加作为粘结剂的、焦油重质馏分、软沥青和石油沥青之中的1种或2种以上，且进行热压成型之后，将该成块煤和所述粗粒煤混合，装入炼焦炉中进行干馏。
2.根据权利要求1所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，向大于120℃但不大于350℃的温度的粉煤添加粘结剂，进行热成型。
3.根据权利要求1或2所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，所述焦油重质馏分含有80质量％以上的常压下的沸点为300℃以上的成分。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，所述重质馏分的主成分由菲、蒽、甲基萘和荧蒽之中的1种或2种以上形成。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，所述软沥青的软化点为30～200℃。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，所述石油沥青的氢/碳原子比为0.9以上、软化点为100～400℃。
7.根据权利要求1～6的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，所述粘结剂的添加量为2～20质量％。
8.根据权利要求1～7的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，以0.5～10吨/cm的线压力进行热压成型。
9.根据权利要求1～8的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，所述配合煤含有0～70质量％的不粘结、微粘结的煤，其余部分由粘结性煤构成。
10.根据权利要求1～9的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，分级成0.5mm以下的粉煤和超过0.5mm的粗粒煤。
11.根据权利要求1～10的任一项所述的高炉用焦炭的制造方法，其特征在于，分级成粉煤和粗粒煤，接着将粗粒煤以升温速度：100～10,000℃/秒快速加热至到达温度：300～450℃后，将该粗粒煤和所述粉煤装入炼焦炉中进行干馏。
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