CN103180413B - 冶金用焦炭的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冶金用焦炭的制造方法，其通过模拟出在焦炭炉内软化熔融后的煤的周边环境而测定煤的软化熔融特性来准确地评价混煤中使用的煤的软化熔融特性，并使用将多个品种的煤配合而成的混煤来制造与以往方法相比强度等品质优异的冶金用焦炭。本发明的冶金用焦炭的制造方法是通过将混煤干馏来制造冶金用焦炭的方法，其特征在于，向填充于容器内的煤试料上配置上下面具有通孔的材料，然后对上下面具有通孔的材料施加给定的载荷并以给定的加热速度加热煤试料，再根据向通孔中渗透的煤的渗透距离来预先评价各品种的煤的软化熔融特性，将渗透距离为所述混煤中所含的吉泽勒最高流动度为100ddpm以上且500ddpm以下的品种的煤的平均渗透距离的1.6倍以上的品种的煤的配合比例设为10质量%以下。

Description

冶金用焦炭的制造方法

技术领域

本发明涉及一种冶金用焦炭的制造方法，该方法通过使用精度良好地评价煤干馏时的软化熔融特性的试验方法来评价焦炭制造用煤，并基于其结果调整混煤中所含的煤的比例，从而可以提高焦炭强度。

背景技术

在用高炉熔炼生铁时，首先，需要向高炉内交替地装入铁矿石类和焦炭，分别以层状填充，在利用从风口吹入的高温热风加热铁矿石类、焦炭的同时，利用从焦炭中产生的CO气体将铁矿石类还原。

为了稳定地进行该高炉的操作，需要确保炉内的通气性、通液性，强度、粒度及反应后强度等各种特性优异的焦炭是必不可少的。尤其是强度(转鼓强度)被认为是特别重要的特性。

如上所述，在冶金用焦炭中，为了保持高炉等立式炉内的通气通液性，要求制造出坚固的焦炭。通常，对于冶金用焦炭而言，利用JIS K2151中所示的转鼓强度试验等进行焦炭强度的测定，从而进行焦炭强度的管理。煤因干馏而软化熔融后相互粘接，变成焦炭。因此，煤的软化熔融特性的差别对焦炭强度产生很大的影响，从焦炭的品质管理的观点考虑，煤的软化熔融特性的评价是必不可少的。所谓软化熔融特性，是将煤加热时发生软化熔融的性质，通常，通过软化熔融物的流动性、粘度、粘接性、膨胀性等来测定、评价。

煤的软化熔融特性中，作为测定软化熔融时的流动性的一般方法，可以举出：JIS M8801规定的采用吉泽勒塑性仪法进行的煤流动性试验方法。吉泽勒塑性仪法如下：将粉碎至425μm以下的煤放入到规定的坩埚中，以规定的升温速度进行加热，通过刻度盘读取施加了规定转矩的搅拌棒的转速，用ddpm(旋转速度用刻度盘，dial division per minute)表示。

吉泽勒塑性仪法是测定转矩恒定的搅拌棒的转速，与此相对，也设计了通过定转速方式测定转矩的方法。例如，在专利文献1中记载了在使转子以恒定的转速旋转的同时测定转矩的方法。

另外，存在以测定对于软化熔融特性具有物理意义的粘性为目的的利用动态粘弹性测定装置进行的粘度测定方法(例如，参照专利文献2)。动态粘弹性测定是指对粘弹性体周期性地施加力时所表现出的粘弹性行为的测定。专利文献2所述的方法的特征在于，通过测定得到的参数中的复粘性系数评价了软化熔融煤的粘性，且能够测定任意剪切速度下的软化熔融煤的粘度。

另外，还报道了作为煤的软化熔融特性，利用活性炭或玻璃珠测定了相对于它们的煤软化熔融物粘接性的例子。方法如下：将少量的煤试料在被活性炭、玻璃珠从上下方向夹持的状态下加热，软化熔融后进行冷却，从外观来观察煤与活性炭、玻璃珠之间的粘接性。

作为测定煤软化熔融时的膨胀性的一般方法，可以举出JIS M8801中规定的膨胀计法。膨胀计法如下：将粉碎至250μm以下的煤按照规定的方法成型，放入规定的坩埚中，以规定的升温速度进行加热，通过配置于煤上部的检测杆来测定煤的位移的经时变化。

另外，还已知改善了煤软化熔融时产生的气体的透过行为的煤膨胀性试验方法以用于模拟焦炭炉内的煤软化熔融行为(例如，参照专利文献3)。该方法如下：在煤层与活塞之间、或者煤层与活塞之间和煤层的下部配置透过性材料，增加由煤产生的挥发成分和液态物质的透过路径，从而使测定环境更接近焦炭炉内的膨胀行为。同样地，还已知在煤层上配置具有贯穿路径的材料，一边施加载荷一边对煤进行微波加热来测定煤的膨胀性的方法(参照专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-347392号公报

专利文献2：日本特开2000-304674号公报

专利文献3：日本专利第2855728号公报

专利文献4：日本特开2009-204609号公报

非专利文献

非专利文献1：诸富等著：《燃料协会志(燃料協会誌)》，Vol.53，1974年，p.779-790

非专利文献2：宫津等著：《日本钢管技报(日本鋼管技報)》，vol.67，1975年，p.125-137

发明内容

发明要解决的问题

在高炉等立式炉中使用了不满足给定强度的低强度焦炭的情况下，立式炉内的粉的产生量增加而导致压力损失增大，从而有可能使立式炉的操作不稳定化，并且导致气体的流动集中在局部的所谓气沟(吹き抜け)的麻烦。在冶金用焦炭的制造中，通常将以给定的比例配合多个品种的煤而得到的混煤作为原料使用，但是如果无法准确地评价所使用的煤的软化熔融特性，则无法满足所要求的焦炭强度，从而存在无法进行高炉的稳定操作的问题。因此，根据经验通过考虑来自于软化熔融特性的评价的不准确性的焦炭强度的不均而将作为目标的焦炭强度预先设定得较高，来将焦炭强度控制为一定值以上，然而，由于需要使用普遍为人所知的软化熔融特性优异但价格较高的煤来将混煤的平均品位设定得较高，因此会导致成本的增加。为了解决这样的问题，希望开发出可以更好地控制焦炭强度的新的煤的软化熔融特性评价方法，并开发出使用该评价方法的焦炭强度控制方法。

在焦炭炉内，软化熔融时的煤在受相邻的层约束的状态下进行了软化熔融。由于煤的导热系数小，因此在焦炭炉内煤无法被均匀地加热，从作为加热面的炉壁侧起状态不同，依次为焦炭层、软化熔融层、煤层。焦炭炉自身在干馏时略微膨胀，但基本上不会变形，因此软化熔融后的煤受相邻的焦炭层、煤层约束。

另外，在软化熔融后的煤的周围存在煤层的煤粒子间空隙、软化熔融煤的粒子间空隙、因热分解气体的挥发而产生的粗大气孔、在相邻的焦炭层中产生的龟裂等很多的缺陷结构。特别是在焦炭层中产生的龟裂，其宽度被认为是数百微米到数毫米左右，与数十～数百微米左右大小的煤粒子间空隙或气孔相比较大。因此，对于这样的在焦炭层中产生的粗大缺陷，可以认为不仅会引起作为从煤中产生的副产物的热分解气体或液态物质的渗透，而且还会引起软化熔融后的煤本身的渗透。另外可以预想，其渗透时作用于软化熔融后的煤的剪切速度根据品种而不同。

如上所述，为了模拟出在焦炭炉内软化熔融后的煤的周边环境的状态下测定煤的软化熔融特性，需要使约束条件、渗透条件恰当化。但是，现有方法存在如下所示的问题。

吉泽勒塑性仪法是在将煤填充到容器中的状态下进行测定的，因此存在完全没有考虑约束、渗透条件的问题。另外，该方法不适合具有显示高流动性的煤的测定。其理由在于，测定具有显示高流动性的煤的情况下，可能发生如下情况：发生容器内侧壁部变成空腔的现象(Weissenberg效应)，搅拌棒空转，无法准确地评价流动性(例如，参照非专利文献1)。

利用定转速方式测定转矩的方法也同样地在未考虑约束条件、渗透条件这一点存在不足。另外，在恒定的剪切速度下进行测定，因此如上所述不能准确地比较评价煤的软化熔融特性。

动态粘弹性测定装置是将以作为软化熔融特性的粘性作为对象，是能够在任意剪切速度下测定粘度的装置。因此，只要将测定时的剪切速度设定为作用于焦炭炉内煤的值，就能够测定焦炭炉内软化熔融煤的粘度。但是，一般来说，事先测定或估计各品种的煤在焦炭炉内的剪切速度是困难的。

作为煤的软化熔融特性，利用活性炭或玻璃珠测定对于它们的粘接性的方法虽然欲在煤层存在下再现渗透条件，但是存在未模拟焦炭层和粗大缺陷的问题。另外，在不是在约束下的测定这一点也存在不足。

在专利文献3所述的利用透过性材料的煤膨胀性试验方法中，考虑了由煤产生的气体、液态物质的移动，但是存在未考虑软化熔融的煤本身的移动的问题。这是因为专利文献3中所使用的透过性材料的透过度不足以使软化熔融煤移动。本发明人等实际进行了专利文献3所记载的试验后发现，未发生软化熔融煤向透过性材料的渗透。因此，为了使软化熔融煤渗透到透过性材料中，需要考虑新的条件。

专利文献4也公开了同样地在煤层上配置具有贯穿路径的材料，并考虑了由煤产生的气体、液态物质的移动的煤的膨胀性测定方法，但是除了在加热方法上存在限制这个问题以外，还存在用于评价焦炭炉内的渗透现象的条件不明确的问题。另外，在专利文献4中，煤熔融物的渗透现象与软化熔融行为的关系不明确，也未提及煤熔融物的渗透现象与生成的焦炭的品质的关系，未记载品质优良的焦炭的制造。

这样，现有技术中无法在充分地模拟出在焦炭炉内软化熔融后的煤的周边环境的状态下测定煤的软化熔融特性。

因此，本发明的目的在于提供一种用于制造冶金用焦炭的方法，其通过在模拟出在焦炭炉内软化熔融后的煤的周边环境的状态下测定煤的软化熔融特性来准确地评价混煤中所使用的煤的软化熔融特性，从而使用配合多个品种的煤而成的混煤来制造强度等品质比现有方法更优异的冶金用焦炭。

解决问题的方法

用于解决上述问题的本发明的特征如下。

[1]一种冶金用焦炭的制造方法，其是通过将由多个品种的煤构成的混煤干馏来制造冶金用焦炭的方法，该方法包括：

预先确定所述混煤中所含的煤的品种，

在填充于容器内的煤试料上配置上下面具有通孔的材料，并对所述煤试料进行加热，根据此时煤向所述通孔中渗透的渗透距离及吉泽勒最高流动度来预先评价所确定的品种的煤的软化熔融特性，

将渗透距离为所述混煤中所含的吉泽勒最高流动度为100ddpm以上且500ddpm以下的品种的煤的平均渗透距离的1.6倍以上的品种的煤的总配合比例设为10质量%以下(包括0质量%)。

[2]一种冶金用焦炭的制造方法，其是通过将由多个品种的煤构成的混煤干馏来制造冶金用焦炭的方法，该方法包括：

在填充于容器内的煤试料上配置上下面具有通孔的材料，并对所述煤试料进行加热，根据此时煤向所述通孔中渗透的渗透距离及吉泽勒最高流动度来预先评价煤的软化熔融特性，

然后，基于吉泽勒最高流动度为30ddpm以上且1000ddpm以下的1个品种以上的煤的吉泽勒最高流动度的对数值和渗透距离的测定值来求出通过原点的一次回归式，

将具有小于所述一次回归式中的吉泽勒流动度为200ddpm时的渗透距离的1.6倍的渗透距离、且利用吉泽勒塑性仪法测定的最高流动度为1000ddpm以上的品种的煤的总配合比例设为10～100质量%。

[3]一种冶金用焦炭的制造方法，其是通过将由多个品种的煤构成的混煤干馏来制造冶金用焦炭的方法，该方法包括：

在填充于容器内的煤试料上配置上下面具有通孔的材料，并对所述煤试料进行加热，根据此时煤向所述通孔中渗透的渗透距离及吉泽勒最高流动度来预先评价煤的软化熔融特性，

然后，基于吉泽勒最高流动度为30ddpm以上且1000ddpm以下的1个品种以上的煤的吉泽勒最高流动度的对数值和渗透距离的测定值来求出通过原点的一次回归式，

将具有所述一次回归式中的吉泽勒流动度为200ddpm时的渗透距离的1.6倍以上的渗透距离、且利用吉泽勒塑性仪法测定的最高流动度为1000ddpm以上的品种的煤的总配合比例设为10质量%以下(包括0质量%)。

[4]一种冶金用焦炭的制造方法，其是通过将由多个品种的煤构成的混煤干馏来制造冶金用焦炭的方法，该方法包括：

在填充于容器内的煤试料上配置上下面具有通孔的材料，并对所述煤试料进行加热，根据此时煤向所述通孔中渗透的渗透距离及吉泽勒最高流动度来预先评价煤的软化熔融特性，

然后，基于吉泽勒最高流动度为30ddpm以上且1000ddpm以下的1个品种以上的煤的吉泽勒最高流动度的对数值和渗透距离的测定值来求出通过原点的一次回归式，

将具有小于所述一次回归式中的作为混煤的目标的吉泽勒流动度时的渗透距离的1.6倍的渗透距离、且利用吉泽勒塑性仪法测定的最高流动度为1000ddpm以上的品种的煤的总配合比例设为10～100质量%。

[5]一种冶金用焦炭的制造方法，其是通过将由多个品种的煤构成的混煤干馏来制造冶金用焦炭的方法，该方法包括：

在填充于容器内的煤试料上配置上下面具有通孔的材料，并对所述煤试料进行加热，根据此时煤向所述通孔中渗透的渗透距离及吉泽勒最高流动度来预先评价煤的软化熔融特性，

然后，基于吉泽勒最高流动度为30ddpm以上且1000ddpm以下的1个品种以上的煤的吉泽勒最高流动度的对数值和渗透距离的测定值来求出通过原点的一次回归式，

将具有所述一次回归式中的作为混煤的目标的吉泽勒流动度时的渗透距离的1.6倍以上的渗透距离、且利用吉泽勒塑性仪法测定的最高流动度为1000ddpm以上的品种的煤的总配合比例设为10质量%以下(包括0质量%)。

[6]上述[1]～[5]中任一项所述的冶金用焦炭的制造方法，其中，在煤的渗透距离的测定时，在对配置于煤试料上的具有通孔的材料施加载荷的同时进行。

[7]一种冶金用焦炭的制造方法，其是通过将由多个品种的煤构成的混煤干馏来制造冶金用焦炭的方法，该方法包括：

将利用下述(1)～(4)的方法测定的渗透距离为15mm以上、且利用吉泽勒塑性仪法测定的最高流动度为1000ddpm以上的煤的总配合比例设为10质量%以下(包括0质量%)，

(1)将煤粉碎，使粒径2mm以下的达到100质量%，将该粉碎后的煤以0.8g/cm³的填充密度填充到容器中，并使其层厚为10mm，制成试料，

(2)在该试料上配置直径2mm的玻璃珠，并使其层厚为渗透距离以上，

(3)从所述玻璃珠的上部施加载荷，使得压力为50kPa，并且以3℃/分的加热速度在非活性气体氛围中从室温加热到550℃，

(4)测定熔融试料向所述玻璃珠层中渗透的渗透距离。

[8]一种冶金用焦炭的制造方法，其是通过将由多个品种的煤构成的混煤干馏来制造冶金用焦炭的方法，该方法包括：

将利用下述(1)～(4)的方法测定的渗透距离小于15mm、且利用吉泽勒塑性仪法测定的最高流动度为1000ddpm以上的煤的总配合比例设为10～100质量%，

(1)将煤粉碎，使粒径2mm以下的达到100质量%，将该粉碎后的煤以0.8g/cm³的填充密度填充到容器中，并使其层厚为10mm，制成试料，

(2)在该试料上配置直径2mm的玻璃珠，并使其层厚为渗透距离以上，

(3)从所述玻璃珠的上部施加载荷，使得压力为50kPa，并且以3℃/分的加热速度在非活性气体氛围中从室温加热到550℃，

(4)测定熔融试料向所述玻璃珠层中渗透的渗透距离。

发明的效果

根据本发明，由于可以在模拟出被认为对焦炭炉内的煤软化熔融特性造成很大影响的、焦炭炉内的存在于煤软化熔融层周边的缺陷结构、特别是存在于与软化熔融层相邻的焦炭层中的龟裂的影响、并且还恰当地再现了焦炭炉内的软化熔融物周边的约束条件的状态下进行煤软化熔融特性的评价，因此，特别可以减少仅靠以往的软化熔融特性的评价方法无法检测出的来源于显示过多的流动性的煤的缺陷，从而可以制造高强度的冶金用焦炭。

附图说明

[图1]是示出在对本发明中使用的煤试料和上下面具有通孔的材料施加一定载荷来测定软化熔融特性的装置的一例的概略图。

[图2]是示出本发明中使用的上下面具有通孔的材料中具有圆形通孔的材料的一例的概略图。

[图3]是示出本发明中使用的上下面具有通孔的材料中球形粒子填充层的一例的概略图。

[图4]是示出本发明中使用的上下面具有通孔的材料中圆柱填充层的一例的概略图。

[图5]是示出实施例中测定的煤软化熔融物的渗透距离的测定结果的图。

[图6]是示出实施例中测定的焦炭的转鼓强度的测定结果的图。

[图7]是示出将本发明中使用的煤试料和上下面具有通孔的材料保持为一定容积来测定软化熔融特性的装置的一例的概略图。

符号说明

1   煤试料

2   上下面具有通孔的材料

3   容器

5   套筒

7   温度计

8   发热体

9   温度检测器

10  温度调节器

11  气体导入口

12  气体排出口

13  膨胀率检测杆

14  砝码

15  位移仪

16  圆形通孔

17  填充粒子

具体实施方式

本发明人等能够在模拟出在焦炭炉内软化熔融后的煤的周边环境的状态下测定软化熔融特性，并对所测定的作为软化熔融特性的“渗透距离”与焦炭强度的关系反复进行了深入研究，结果发现：即使是以往报道的软化熔融特性基本上没有差别的煤，在模拟出软化熔融后的煤的周边环境的状态下测定利用本发明方法的软化熔融特性也存在差别。此外还发现，在配合有本发明的方法测定的软化熔融特性存在差别的煤来制造焦炭的情况下，它们的焦炭强度也不同，从而完成了本发明。

图1示出本发明中使用的软化熔融特性(渗透距离)的测定装置的一例。图1是对煤试料和上下面具有通孔的材料施加一定载荷并对煤试料进行加热时的装置。在容器3下部填充煤，作为试料1，在试料1上配置上下面具有通孔的材料2。将试料1加热到软化熔融开始温度以上，使试料渗透到上下面具有通孔的材料2中，并测定渗透距离。加热在非活性气体气氛下进行。这里，非活性气体是指在测定温度范围内不与煤发生反应的气体，作为代表性气体，为氩气、氦气、氮气等。而且，渗透距离的测定也可以在将煤和具有通孔的材料保持为一定容积的同时加热。将该情况下使用的软化熔融特性(渗透距离)的测定装置的一例示于图7。

在图1所示的对试料1和上下面具有通孔的材料2施加一定载荷并对试料1进行加热的情况下，试料1显示出膨胀或收缩，上下面具有通孔的材料2在上下方向移动。因此，可以借助上下面具有通孔的材料2来测定试料渗透时的膨胀率。如图1所示，在上下面具有通孔的材料2的上面配置膨胀率检测杆13，在膨胀率检测杆13的上端放置载荷施加用砝码14，在其上配置位移仪15，测定膨胀率。位移仪15只要使用可以测定试料的膨胀率的膨胀范围(－100%～300%)的位移仪即可。由于需要将加热体系内保持为非活性气体气氛，因此非接触式的位移仪较为合适，优选使用光学式位移仪。作为非活性气体气氛，优选设为氮气氛。上下面具有通孔的材料2为粒子填充层的情况下，由于膨胀率检测杆13可能埋设没于粒子填充层中，因此优选采取在上下面具有通孔的材料2和膨胀率检测杆13之间夹板的措施。施加的载荷优选均匀地施加到配置于试料上面的上下面具有通孔的材料的上面，对于上下面具有通孔的材料的上面的面积，施加的压力为5～80kPa、优选为15～55kPa，最优选为25～50kPa。该压力优选根据焦炭炉内的软化熔融层的膨胀压力设定，但是，研究测定结果的再现性、各种煤的等级品种差的检测力的结果发现，特别最优选将比炉内膨胀压力略高的25～50kPa左右作为测定条件。

加热装置优选使用以能够测定试料温度、且能够以给定的升温速度进行加热的方式工作的装置。具体而言，为电炉、及组合导电性容器和高频感应的外热式、或微波这样的内部加热式。采用内部加热式的情况下，需要采取措施使试料内温度均匀，例如，优选采取提高容器的隔热性的措施。

关于加热速度，从模拟焦炭炉内的煤及粘结材料的软化熔融行为这一目的来说，需要使焦炭炉内的煤的加热速度一致。焦炭炉内的软化熔融温度范围内的煤的加热速度因炉内位置及运转条件而不同，但是大致为2～10℃/分，作为平均加热速度，优选为2～4℃/分，特别优选为3℃/分左右。但是，在像非微粘结煤那样流动性低的煤的情况下，3℃/分的条件下可能渗透距离及膨胀小，检测困难。一般认为煤通过快速加热，采用吉泽勒塑性仪测得的流动性提高。因此，在例如渗透距离为1mm以下的煤的情况下，为了提高检测灵敏度，也可以将加热速度提高至10～1000℃/分进行测定。

关于进行加热的温度范围，旨在评价煤及粘结材料的软化熔融特性，因此，只要能够加热至煤及粘结材料的软化熔融温度范围即可。若考虑焦炭制造用煤及粘结材料的软化熔融温度范围，则只要在0℃(室温)～550℃的范围内，优选在作为煤的软化熔融温度的300～550℃的范围内以给定的加热速度进行加热即可。

上下面具有通孔的材料优选能够事先测定或计算其透过系数的材料。作为材料形态的例子，可以举出具有通孔的一体型材料、粒子填充层。作为具有通孔的一体型材料，可以举出例如：具有图2所示的圆形通孔16的材料、具有矩形通孔的材料、具有不规则形状的通孔的材料等。作为粒子填充层，大体分为球形粒子填充层、非球形粒子填充层，作为球形粒子填充层，可以举出：由图3所述的珠的填充粒子17构成的填充层，作为非球形粒子填充层，可以举出：由不定形粒子或图4所示的填充圆柱18构成的填充层等。为了保持测定的再现性，材料内的透过系数尽量均匀，且为了使测定简便，优选容易计算透过系数的材料。因此，本发明使用的上下面具有通孔的材料特别优选使用球形粒子填充层。上下面具有通孔的材料的材质只要是在煤软化熔融温度范围以上，具体而言在600℃以下形状基本不变化，且与煤不发生反应的材料即可，没有特别限制。另外，其高度只要是煤的熔融物渗透所需要的足够高度即可，在加热厚度为5～20mm的煤层的情况下，20～100mm左右即可。

上下面具有通孔的材料的透过系数需要估计焦炭层存在的粗大缺陷的透过系数来设定。关于本发明的特别优选的透过系数，本发明人等通过考察粗大缺陷构成因素及大小的推测等深入研究的结果发现，透过系数为1×10⁸～2×10⁹m^-2的情况最佳。该透过系数是根据下述式(1)所表示的Darcy法则导出的。

ΔP/L＝K·μ·u···(1)

其中，ΔP为上下面具有通孔的材料内的压力损失[Pa]，L为具有通孔的材料的高度[m]，K为透过系数[m^-2]，μ为流体粘度[Pa·s]，u为流体的速度[m/s]。例如，使用均匀粒径的玻璃珠层作为上下面具有通孔的材料的情况下，为了使其具有上述适当的透过系数，优选选择直径0.2mm～3.5mm左右的玻璃珠，特别优选直径2mm的玻璃珠。

作为测定试料的煤及粘结材料预先粉碎，以给定的填充密度填充给定的层厚。作为粉碎粒度，可以是焦炭炉中的装入煤的粒度(粒径为3mm以下的粒子的比例为整体的70～80质量%左右)，优选使粒径为3mm以下的达到70质量%以上，但是，考虑到是在小装置中进行的测定，特别优选使用将全部重量试料粉碎到粒径2mm以下的粉碎物。填充粉碎物的密度可以与焦炭炉内的填充密度一致，设为0.7～0.9g/cm³，但是研究再现性、检测力的结果，得出了优选0.8g/cm³的结论。另外，所填充的层厚可以根据焦炭炉内的软化熔融层的厚度设为层厚5～20mm，但是研究再现性、测定力的结果，得出了层厚优选10mm的结论。

在以上的渗透距离的测定中，将代表性的测定条件记录如下。

(1)将煤或粘结材料粉碎为粒径2mm以下的达到100质量%，将该粉碎后的煤或粘结材料以填充密度0.8g/cm³填充到容器中，并使得层厚达到10mm，制成试料，

(2)在该试料上以渗透距离以上的层厚配置直径2mm的玻璃珠，

(3)从所述玻璃珠的上部施加载荷，并使压力达到50kPa，并以3℃/分的加热速度在非活性气体气氛中从室温加热到550℃，

(4)测定熔融试料向所述玻璃珠层中渗透的渗透距离。

本来是优选能够在加热中经常连续地测定煤及粘结材料的软化熔融物的渗透距离。但是，经常测定由于受到试料产生的焦油的影响等是困难的。加热引起的煤的膨胀、渗透现象是不可逆的，一旦膨胀、渗透后，即使冷却也基本保持其形状，因此，煤熔融物渗透结束后，冷却整个容器，能够通过测定冷却后的渗透距离来测定加热中渗透到哪里。例如，能够从冷却后的容器中取出上下面具有通孔的材料，用游标卡尺或规尺直接测定。另外，使用粒子作为上下面具有通孔的材料的情况下，渗透到粒子间空隙中的软化熔融物使直到渗透部分的粒子层整体粘固。因此，通过提前求出粒子填充层的质量与高度的关系，在渗透结束后，测定未粘固的粒子的质量，从初始质量中扣除，能够导出粘固的粒子的质量，由此能够算出渗透距离。

这样的渗透距离的优越性不仅是根据采用接近焦炭炉内状况的测定方法理论上猜想的，且已被调查渗透距离对焦炭强度的影响的结果证实。实际上，通过本发明的评价方法证实了即使是具有相同logMF(基于吉泽勒塑性仪法的最高流动度的常用对数值)的煤，由于品种不同渗透距离还是存在差别，确认了对配合渗透距离不同的煤制造焦炭的情况下的焦炭强度的影响也不同。

在以往的利用吉泽勒塑性仪的软化熔融特性的评价中，对于显示高流动性的煤而言，可认为其将煤粒子彼此粘接的效果也高。另一方面，通过调查渗透距离与焦炭强度的关系可知，当配合渗透距离极大的煤时，在焦炭化时会残留粗大的缺陷，并且形成薄的气孔壁的组织结构，因此，焦炭强度与根据混煤的平均品位预想的值相比降低。可以推测这是因为，渗透距离过大的煤向周围的煤粒子间明显地渗透，从而使该煤粒子原本存在的部分本身成为大的空穴，从而形成了缺陷。特别是在利用吉泽勒塑性仪的软化熔融特性的评价中显示出高流动性的煤中，可知在焦炭中残存的粗大的缺陷的生成量根据渗透距离的大小而不同。

发明人等对渗透距离大到何种程度时会对焦炭强度造成不良影响进行了研究，得到以下的基准。即，在可以预先确定混煤中所含的煤的品种的情况下，相对于该混煤中所含的吉泽勒最高流动度为100ddpm以上且500ddpm以下的品种的煤的平均渗透距离来说，渗透距离为1.6倍以上的煤容易在焦炭中残留粗大的缺陷，因此最好尽可能地不添加到混煤中。此时，平均渗透距离优选根据各自的配合比率进行加权平均而求出，然而也可以是单纯的平均。这是因为，像这样以其它煤作为基准来确定渗透距离的基准，其值会随着渗透距离的测定条件而改变。但是，煤间的渗透距离的相对大小关系无论测定方法如何都是大致相同的趋势，因此可以设定这样的基准。

在不预先确定混煤中所含的煤的品种的情况下，可以如下所示地确定渗透距离的基准、和超过该基准的煤的优选的配合率。首先，基于吉泽勒最高流动度为30ddpm以上且1000ddpm以下的1个品种以上的煤的吉泽勒最高流动度的对数值和渗透距离的测定值求出通过原点的一次回归式。此时，吉泽勒最高流动度为30ddpm以上且1000ddpm以下的煤的品种数越多越好，优选为2个品种以上，最优选利用该范围的全部品种求出一次回归式。将该回归式中的吉泽勒流动度为200ddpm时的渗透距离的1.6倍定为基准，对于具有小于该基准的渗透距离、并且在利用吉泽勒塑性仪进行的流动性评价中显示出1000ddpm以上这样比较高的流动性的煤，优选将其总配合率设为10质量%以上且100质量%以下。这样的煤在焦炭中不易残留粗大的缺陷，因此可以通过添加到混煤中而获得改善流动性的效果。如果是这样的煤，则即使配合率高也没有问题，也可以使配合率为100质量%，然而，由于吉泽勒流动性高的煤价格比较高，而且大多炭化度较低，因此更优选将配合率设为10～70质量%。需要说明的是，这里，计算吉泽勒最高流动度200ddpm时的渗透距离的基础在于，使能够获得优选的焦炭的混煤的吉泽勒最高流动度的下限值为200ddpm左右。

但是，由于在利用吉泽勒塑性仪进行的流动性评价中显示出1000ddpm以上这样的比较高的流动性、并且是与前面段落相同基准值以上的煤会在焦炭中残留粗大的缺陷，因此最好尽可能地不添加到混煤中，最好将该煤的总配合率设为10质量%以下，也可以完全不添加。

另外，渗透距离的基准值也可以如下设定。即，其设定方法如下：基于吉泽勒最高流动度为30ddpm以上且1000ddpm以下的1个品种以上的煤的吉泽勒最高流动度的对数值和渗透距离的测定值来求出通过原点的一次回归式，使用该回归式算出作为混煤的目标吉泽勒流动度时的渗透距离，并将该渗透距离的1.6倍设为基准值。通常，混煤的吉泽勒最高流动度的目标为200～500ddpm，考虑到所要求的最高流动度的目标值越高则平均渗透距离也越大，与之匹配地将基准值也设定得较大，该方法就是如此设置。

由于在利用吉泽勒塑性仪进行的流动性评价中显示出1000ddpm以上这样的比较高的流动性、且具有小于前面段落中叙述的基准值的渗透距离的煤不易在焦炭中残留粗大的缺陷，因此，通过添加到混煤中可以获得改善流动性的效果，优选将这样的煤的总配合率设为10质量%以上且100质量%以下。但是，由于在利用吉泽勒塑性仪进行的流动性评价中显示出1000ddpm以上这样的比较高的流动性、并且其渗透距离为所述基准值以上的煤会在焦炭中残留粗大的缺陷，因此，优选尽可能不添加到混煤中，优选将这样的煤的总配合率设为10质量%以下(包括0质量%)。

混煤中使用的煤通常对每个品种预先测定各种品位后使用。对于渗透距离而言，也可以同样地预先对品种的每一批进行测定即可。混煤的平均渗透距离既可以预先测定各品种的渗透距离，将该值与配合比例对应进行平均，也可以制成混煤后测定渗透距离。除了煤以及粘结材料以外，焦炭制造中所使用的混煤还可以含有油类、焦炭粉、石油焦炭、树脂类、废弃物等。。

渗透距离的值根据测定装置的形状、测定条件而不同，但在使用实施例中所示的测定方法的情况下，就通常的混煤而言，混煤中所含的吉泽勒最高流动度为100ddpm以上且500ddpm以下的品种的煤的平均渗透距离为7.0～9.5mm左右的值。因此，作为渗透距离的基准值，是该平均渗透距离的1.6倍，即11.2～15.2mm左右的值。所以，如果将渗透距离15mm作为简易的基准使用，就可以基本可靠地选出对焦炭强度造成不良影响的品种，从而可以对这样的煤的配合率加以限制。

实施例

[实施例1]

示出对煤试料及上下面具有通孔的材料施加一定载荷并对煤试料进行加热时的渗透距离的测定例。对9种煤(煤A～I)进行了渗透距离的测定。将所使用的煤的性状及测定结果示于表1中。

[表1]

使用图1中所示的装置进行了渗透距离的测定。由于加热方式为高频感应加热式，因此图1的发热体8是感应加热线圈，容器3的材料使用了作为电介质的石墨。容器的直径为18mm，高度为37mm，作为上下面具有通孔的材料，使用了直径2mm的玻璃珠。将粉碎到粒度2mm以下并在室温下真空干燥后的煤试料2.04g装入容器3中，通过从煤试料上方以20mm的落下距离使重200g的砝码落下5次而填充了试料1(在该状态下，试料层厚为10mm)。接着，将直径2mm的玻璃珠配置在试料1的填充层上，使其达到25mm的厚度。在玻璃珠填充层上配置直径17mm、厚5mm的硅线石制圆盘，在其上放置作为膨胀率检测杆13的石英制棒，再在石英棒的上部放置1.3kg的砝码14。由此，施加在硅线石圆盘上的压力就为50kPa。作为非活性气体，使用了氮气，以3℃/分的加热速度加热到550℃。加热结束后，在氮气氛中进行冷却，从冷却后的容器中，测量出没有与软化熔融后的煤粘固的珠质量。

将渗透距离设为发生了粘固的珠子层的填充高度。预先求出玻璃珠填充层的填充高度与质量的关系，从而可以根据软化熔融后的煤所粘固的珠的质量导出玻璃珠填充高度。其结果为式(2)，由式(2)导出了渗透距离。

L＝(G－M)×H…(2)

其中，L表示渗透距离[mm]，G表示所填充的玻璃珠质量[g]，M表示没有与软化熔融物粘固的珠质量[g]，H表示填充到本实验装置中的每1g玻璃珠的填充层高度[mm/g]。

将渗透距离测定结果与吉泽勒最高流动度(Maximum Fluidity：MF)的对数值(logMF)之间的关系示于图5。根据图5，可以看到本实施例中测定的渗透距离与最高流动度相关，而即使是相同的MF也会在渗透距离的值上存在差别。例如，对利用本装置的渗透距离的测定误差进行了研究，其结果是，对于在同一条件下进行3次试验的结果来说，标准偏差为0.6，如果考虑该情况，则对于最高流动度基本相等的E煤和煤G来说，在渗透距离方面可以看到明显的差别。

在以往的用于推定焦炭强度的煤配合理论中，认为焦炭强度主要由煤的镜质体平均最大反射率(Ro)和吉泽勒最高流动度(MF)的对数值(logMF)决定(例如，参照非专利文献2)。因此，在将混煤的镜质体平均最大反射率(Ro)设为一定的条件下，研究了渗透距离对焦炭强度带来的影响。表2中示出配合组成。将调整为粒径3mm以下的为100质量%、水分为8质量%的混煤16kg填充到干馏罐中，并使其堆积密度为750(kg/m³)，在1050℃的炉壁温度下用电炉干馏6小时，制造了焦炭。干馏后，进行氮冷却，实施了转鼓强度试验。基于JIS K2151的旋转强度试验法，测定15rpm、150转后的粒径6mm以上的焦炭的质量比例，将与旋转前的质量比作为转鼓强度DI150/15算出。依照JIS K2151的转鼓强度试验法，以15rpm、150转测定粒径6mm以上的焦炭的质量比例，将与旋转前的重量比作为转鼓强度DI(150/6)算出。

向配合有煤B及E、G～I的混煤K中添加流动性高(利用吉泽勒塑性仪法测定的最高流动度MF均为1000ddpm以上)的D煤及F煤，制备出混煤L～Q，将在相同条件下干馏得到的焦炭的强度示于表2中(由于将D煤及F煤用外框向混煤中添加，因此存在配合比率的合计超过100质量%的情况)。

[表2]

在任意的混煤中，混煤中所含的吉泽勒最高流动度为100ddpm以上且500ddpm以下的品种的煤的平均渗透距离均为7.9mm左右，D煤的渗透距离是其2.4倍，渗透距离极大。另一方面，F煤的渗透距离为其1.5倍。对在相同条件下对混煤K～Q进行干馏而制造的焦炭测定出转鼓强度指数DI(150/6)，将所得到的结果示于表2及图6中。

在向混煤K中添加了F煤的情况下，添加了10质量%以上的F煤的混煤M及N与混煤K相比，其干馏后的焦炭强度DI(150/6)大幅度上升。在添加了5质量%的F煤的情况下(混煤L)，与混煤K相比，DI(150/6)增加了0.1，对于由添加F煤带来的混煤的流动性提高所致的焦炭强度提高效果，添加15质量%的F煤时可以认为是其3倍左右。因此可以认为，对于混煤M及N而言，不是由单纯的混煤的流动性提高、而是由低渗透距离的高流动性煤添加所带来的粗大缺陷的生成抑制等效果使强度大幅度提高。另一方面，在添加了15质量%的D煤的情况下(混煤Q)，与由混煤K制造的焦炭相比，得到强度DI(150/6)降低的结果。可以认为，由于煤D的渗透距离大，在焦炭中形成脆弱的组织(缺陷)，因此强度降低。

因此，当相对于混煤添加10质量%以上的用吉泽勒塑性仪测定的最高流动度MF大、且渗透距离小的煤(例如像F煤这样的煤)时，可以提高强度，因此，如果使强度一定，则可以削减比较高价的煤。另一方面，当相对于混煤大量地配合用吉泽勒塑性仪测定的最高流动度MF大、且渗透距离极大的煤(例如像D煤这样的煤)时，则会引起强度降低，因此，如果要将强度保持一定，就不得不另外添加比较高价的煤，从而导致成本增加。即使是这样的渗透距离大的煤，如果相对于混煤其使用量为10质量%以下这样的合适的范围，则基本上不会引起强度降低，因此不会导致成本增加。

可以明确：如果像这样高流动性煤的渗透距离大，则会对焦炭强度带来不良影响。用于区分这样的带来不良影响的煤的渗透距离的基准值也可以利用与上述不同的方法来确定。即其确定方法如下：基于吉泽勒最高流动度为30ddpm以上且1000ddpm以下的1个品种以上的煤的吉泽勒最高流动度的对数值和渗透距离的测定值求出通过原点的一次回归式，使用该回归式算出吉泽勒流动度为200ddpm时的渗透距离，以该渗透距离的1.6倍作为基准来确定。例如，当使用图5的处于30ddpm以上且1000ddpm的范围的测定值求出通过原点的一次回归式时，可以得到以下的式子。

(渗透距离)＝3.34×(logMF)

如果使用该回归式来推定吉泽勒流动度为200ddpm时的渗透距离，则渗透距离约为7.7mm。因此，基准值是其1.6倍，即12.3mm左右。以该基准判断也可以推定出：F煤对焦炭强度产生理想的影响，D煤产生不良影响。另外，作为基准值，也可以设为使用上述一次回归式根据作为目标的混煤的logMF值计算的渗透距离的1.6倍。在表2的例子的情况下，由于作为目标的混煤的logMF值为2.6～2.7左右，因此可以将根据该MF值推定的渗透距离约8.7～9.0mm的1.6倍、即13.9～14.4mm确定为基准值。需要说明的是，这里将所推定的渗透距离的1.6倍设为煤的判定基准，是为了切实地选出像F煤那样的对焦炭强度产生理想的影响的煤。根据发明人等的见解，发现MF比较高的煤中，渗透距离越小越好，因此，通过减小判定基准的值，可以更切实地增加理想的煤的配合量，对有可能不优选的煤的配合率更切实地加以限制。

Claims (8)

1.一种冶金用焦炭的制造方法，其是通过将由多个品种的煤构成的混煤干馏来制造冶金用焦炭的方法，该方法包括：

预先确定所述混煤中所含的煤的品种，

在填充于容器内的煤试料上配置上下面具有通孔的材料，并对所述煤试料进行加热，根据此时煤向所述通孔中渗透的渗透距离及吉泽勒最高流动度来预先评价所确定的品种的煤的软化熔融特性，

将渗透距离为所述混煤中所含的吉泽勒最高流动度为100ddpm以上且500ddpm以下的品种的煤的平均渗透距离的1.6倍以上的品种的煤的总配合比例设为0～10质量%。

2.一种冶金用焦炭的制造方法，其是通过将由多个品种的煤构成的混煤干馏来制造冶金用焦炭的方法，该方法包括：

在填充于容器内的煤试料上配置上下面具有通孔的材料，并对所述煤试料进行加热，根据此时煤向所述通孔中渗透的渗透距离及吉泽勒最高流动度来预先评价煤的软化熔融特性，

然后，基于吉泽勒最高流动度为30ddpm以上且1000ddpm以下的1个品种以上的煤的吉泽勒最高流动度的对数值和渗透距离的测定值来求出通过原点的一次回归式，

将具有小于所述一次回归式中的吉泽勒流动度为200ddpm时的渗透距离的1.6倍的渗透距离、且利用吉泽勒塑性仪法测定的最高流动度为1000ddpm以上的品种的煤的总配合比例设为10～100质量%。

3.一种冶金用焦炭的制造方法，其是通过将由多个品种的煤构成的混煤干馏来制造冶金用焦炭的方法，该方法包括：

在填充于容器内的煤试料上配置上下面具有通孔的材料，并对所述煤试料进行加热，根据此时煤向所述通孔中渗透的渗透距离及吉泽勒最高流动度来预先评价煤的软化熔融特性，

然后，基于吉泽勒最高流动度为30ddpm以上且1000ddpm以下的1个品种以上的煤的吉泽勒最高流动度的对数值和渗透距离的测定值来求出通过原点的一次回归式，

将具有所述一次回归式中的吉泽勒流动度为200ddpm时的渗透距离的1.6倍以上的渗透距离、且利用吉泽勒塑性仪法测定的最高流动度为1000ddpm以上的品种的煤的总配合比例设为0～10质量%。

4.一种冶金用焦炭的制造方法，其是通过将由多个品种的煤构成的混煤干馏来制造冶金用焦炭的方法，该方法包括：

在填充于容器内的煤试料上配置上下面具有通孔的材料，并对所述煤试料进行加热，根据此时煤向所述通孔中渗透的渗透距离及吉泽勒最高流动度来预先评价煤的软化熔融特性，

然后，基于吉泽勒最高流动度为30ddpm以上且1000ddpm以下的1个品种以上的煤的吉泽勒最高流动度的对数值和渗透距离的测定值来求出通过原点的一次回归式，

将具有小于所述一次回归式中的作为混煤的目标的吉泽勒流动度时的渗透距离的1.6倍的渗透距离、且利用吉泽勒塑性仪法测定的最高流动度为1000ddpm以上的品种的煤的总配合比例设为10～100质量%。

5.一种冶金用焦炭的制造方法，其是通过将由多个品种的煤构成的混煤干馏来制造冶金用焦炭的方法，该方法包括：

在填充于容器内的煤试料上配置上下面具有通孔的材料，并对所述煤试料进行加热，根据此时煤向所述通孔中渗透的渗透距离及吉泽勒最高流动度来预先评价煤的软化熔融特性，

然后，基于吉泽勒最高流动度为30ddpm以上且1000ddpm以下的1个品种以上的煤的吉泽勒最高流动度的对数值和渗透距离的测定值来求出通过原点的一次回归式，

将具有所述一次回归式中的作为混煤的目标的吉泽勒流动度时的渗透距离的1.6倍以上的渗透距离、且利用吉泽勒塑性仪法测定的最高流动度为1000ddpm以上的品种的煤的总配合比例设为0～10质量%。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的冶金用焦炭的制造方法，其中，

在煤的渗透距离的测定时，在对配置于煤试料上的具有通孔的材料施加载荷的同时进行。

7.一种冶金用焦炭的制造方法，其是通过将由多个品种的煤构成的混煤干馏来制造冶金用焦炭的方法，该方法包括：

将利用下述(1)～(4)的方法测定的渗透距离为15mm以上、且利用吉泽勒塑性仪法测定的最高流动度为1000ddpm以上的煤的总配合比例设为0～10质量%，

(1)将煤粉碎，使粒径2mm以下的达到100质量%，将该粉碎后的煤以0.8g/cm³的填充密度填充到容器中，并使其层厚为10mm，制成试料，

(2)在该试料上配置直径2mm的玻璃珠，并使其层厚为渗透距离以上，

(3)从所述玻璃珠的上部施加载荷，使得压力为50kPa，并且以3℃/分的加热速度在非活性气体氛围中从室温加热到550℃，

(4)测定熔融试料向所述玻璃珠层中渗透的渗透距离。

8.一种冶金用焦炭的制造方法，其是通过将由多个品种的煤构成的混煤干馏来制造冶金用焦炭的方法，该方法包括：

将利用下述(1)～(4)的方法测定的渗透距离小于15mm、且利用吉泽勒塑性仪法测定的最高流动度为1000ddpm以上的煤的总配合比例设为10～100质量%，

(1)将煤粉碎，使粒径2mm以下的达到100质量%，将该粉碎后的煤以0.8g/cm³的填充密度填充到容器中，并使其层厚为10mm，制成试料，

(2)在该试料上配置直径2mm的玻璃珠，并使其层厚为渗透距离以上，

(3)从所述玻璃珠的上部施加载荷，使得压力为50kPa，并且以3℃/分的加热速度在非活性气体氛围中从室温加热到550℃，

(4)测定熔融试料向所述玻璃珠层中渗透的渗透距离。