CN103180414B - 冶金用焦炭的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种冶金用焦炭的制造方法,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而准确地评价混煤中所使用的煤的软化熔融特性,并使用该混煤而获得强度等品质比现有方法更优异的冶金用焦炭。本发明使用的冶金用焦炭的制造方法是对配合有2种以上的煤及粘结材料而成的混煤进行干馏来制造焦炭的方法,其特征在于,将构成所述混煤的各煤及粘结材料作为试料,在容器中填充给定量,在所述试料上配置上下面具有通孔的材料,对所述上下面具有通孔的材料施加一定载荷,同时以给定的加热速度对上述试料进行加热,预先测定所述试料向所述通孔中渗透的渗透距离,并使所述渗透距离高于给定管理值的煤及粘结材料的粒度小于给定粒度后再进行配合。
Description
技术领域
本发明涉及一种冶金用焦炭的制造方法,其使用了对煤干馏时的软化熔融特性进行评价的试验方法。特别涉及能够保持焦炭强度并削减高品位的煤的使用量的冶金用焦炭的制造方法、或者能够由同一混煤得到高强度的焦炭的冶金用焦炭的制造方法。
背景技术
在作为炼铁法最普遍进行的高炉法中使用的焦炭承担着铁矿石的还原材料、热源、间隔件等多种作用。为了使高炉稳定高效地操作,重要的是要保持高炉内的通气性,因此,要求制造强度高的焦炭。焦炭是通过将粉碎、并调整粒度后的各种焦炭制造用煤配合而成的混煤在焦炭炉内干馏来制造。焦炭制造用煤在干馏中于大约300℃~550℃的温度范围内发生软化熔融,并且同时伴随着挥发成分的产生而发泡、膨胀,从而各粒子相互粘接而成为块状的半焦。半焦在随后升温至1000℃附近的过程中收缩,从而烧固而成为坚固的焦炭。因此,可以说煤软化熔融时的粘接特性会对干馏后的焦炭强度及粒径等性状带来重大影响。
另外,为了增强焦炭制造用煤(混煤)的粘接,一般采用向混煤中添加在煤软化熔融的温度范围内显示出高流动性的粘结材料来制造焦炭的方法。这里,所谓粘结材料具体是指焦油沥青、石油系沥青、溶剂精制煤、溶剂萃取煤等。可以说这些粘结材料也与煤一样,软化熔融时的粘接特性会对干馏后的焦炭性状带来重大影响。
如上所述,煤的软化熔融特性在很大程度上左右着干馏后的焦炭性状及焦饼构造,因此极其重要,历来一直在积极探索其测定方法。特别是,作为焦炭的重要品质的焦炭强度在很大程度上受到其原料的煤性状、特别是煤化度和软化熔融特性的影响。软化熔融特性是指加热煤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
在冶金用焦炭的制造中,一般使用以给定的比例配合有多个品种的煤而得到的混煤,但如果无法正确地评价其软化熔融特性,则会存在无法满足所要求的焦炭强度的问题。在高炉等立式炉中使用了未满足给定强度的低强度焦炭的情况下,会增加立式炉内的粉的产生量而导致压力损失的增大,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。
以往的软化熔融特性指标无法准确地预测强度的情况也不少。由此,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。但是,该方法中,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。
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。
发明人等认为,为了更加精度优良地控制焦炭的强度,需要将对如上所述的煤在模拟出放置在焦炭炉内的环境的条件下测定而得的煤软化熔融特性作为指标来使用。其中,在软化熔融后的煤受到约束的条件下、并且在模拟出熔融物向周围的缺陷结构的移动、渗透的条件下进行测定被认为是重要的。但是,以往的测定方法中存在下面的问题。
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,在现有技术中,不能在充分地模拟焦炭炉内软化熔融的煤及粘结材料的周围环境的状态下测定煤及粘结材料的流动性、粘性、粘接性、渗透性、渗透时膨胀率、渗透时压力等软化熔融特性。
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,该方法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而准确地评价混煤中所使用的煤的软化熔融特性,在明确该煤对焦炭强度的影响后,通过调整对焦炭强度带来不良影响的煤的预先处理条件来减轻不良影响,从而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,其是将配合2种以上的煤而成的混煤、或者配合包含粘结材料的2种以上的煤而成的混煤进行干馏来制造焦炭的方法,该方法包括:
将构成所述混煤的各煤及粘结材料作为试料填充到容器中,在所述试料上配置上下面具有通孔的材料,并对所述试料进行加热,测定所述试料向所述通孔中渗透的渗透距离,
将所述渗透距离高于给定的管理值的煤及粘结材料的至少一部分粉碎成小于给定粒度后再进行配合。
[2]一种冶金用焦炭的制造方法,其是将配合2种以上的煤而成的混煤、或者配合包含粘结材料的2种以上的煤而成的混煤进行干馏来制造焦炭的方法,该方法包括:
将构成所述混煤的各煤及粘结材料作为试料填充到容器中,在所述试料上配置上下面具有通孔的材料,并对所述试料进行加热,测定所述试料向所述通孔中渗透的渗透距离,
将所述渗透距离高于给定的管理值的煤及粘结材料粉碎成平均粒度小于所述渗透距离低于所述管理值的煤及粘结材料的平均粒度后再进行配合。
[3]一种冶金用焦炭的制造方法,其是将配合2种以上的煤而成的混煤、或者配合包含粘结材料的2种以上的煤而成的混煤进行干馏来制造焦炭的方法,该方法包括:
将构成所述混煤的各煤及粘结材料作为试料填充到容器中,在所述试料上配置上下面具有通孔的材料,并对所述试料进行加热,预先测定所述试料向所述通孔中渗透的渗透距离,
在所述混煤中配合所述渗透距离高于给定的管理值的煤及粘结材料的情况下,将构成所述混煤的所有煤及粘结材料粉碎成小于给定粒度后再进行配合。
[4]上述[1]或[3]所述的冶金用焦炭的制造方法,其中,所述给定粒度是具有6mm以上的粒子在全部粒子中所占的比例为5质量%以下的粒度分布的粒度。
[5]上述[1]~[4]中任一项所述的冶金用焦炭的制造方法,其中,所述渗透距离的给定的管理值由下述式(1)规定,
渗透距离=1.3×a×logMF (1)
其中,a是如下的常数:对构成混煤的煤及粘结材料中处于logMF<2.5范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF进行测定、并使用该测定值制作通过原点的回归直线时,logMF的系数的0.7~1.0倍范围的常数,
logMF为吉泽勒最高流动度MF的常用对数值。
[6]上述[1]~[4]中任一项所述的冶金用焦炭的制造方法,其中,所述渗透距离的给定的管理值由下述式(2)规定,
渗透距离=a’×logMF+b (2)
其中,a’是如下的常数:对构成混煤的煤及粘结材料中处于logMF<2.5范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF进行测定、并使用该测定值制作通过原点的回归直线时,logMF的系数的0.7~1.0倍范围的常数;b是对用于制作所述回归直线的试料进行多次测定时的标准偏差的平均值以上、且为所述平均值的5倍以下的常数,
logMF为吉泽勒最高流动度MF的常用对数值。
[7]上述[5]所述的冶金用焦炭的制造方法,其中,在求算所述式(1)的a时,使用处于1.75<logMF<2.50范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF的测定值,
其中,logMF为吉泽勒最高流动度MF的常用对数值。
[8]上述[6]所述的冶金用焦炭的制造方法,其中,在求算所述式(2)的a’时,使用处于1.75<logMF<2.50范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF的测定值,
其中,logMF为吉泽勒最高流动度MF的常用对数值。
[9]上述[1]~[4]中任一项所述的冶金用焦炭的制造方法,其中,
预先确定用于焦炭制造的混煤中所含的煤或粘结材料的品种、以及所述各品种的煤或粘结材料的配合率,
测定所述各品种的煤或粘结材料的渗透距离及logMF,根据混煤中所含的logMF小于3.0的各品种的煤或粘结材料的渗透距离和配合率计算出加权平均渗透距离,将该加权平均渗透距离的2倍以上的值作为所述渗透距离的管理值,
其中,logMF为吉泽勒最高流动度MF的常用对数值。
[10]上述[1]~[4]中任一项所述的冶金用焦炭的制造方法,其中,所述渗透距离的管理值在以下述情况下的测定值计为15mm以上,
所述情况为:将煤或粘结材料试料粉碎,使粒径2mm以下的达到100质量%,将该粉碎试料以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,在该试料上以渗透距离以上的层厚配置直径2mm的玻璃珠,从玻璃珠的上部施加载荷,使压力为50kPa,同时以3℃/分的升温速度在非活性气体气氛中从室温加热到550℃。
[11]上述[1]~[9]中任一项所述的冶金用焦炭的制造方法,其中,所述渗透距离的测定如下进行:将构成所述混煤的各煤及粘结材料作为试料填充到容器中,在所述试料上配置上下面具有通孔的材料,对所述上下面具有通孔的材料施加一定载荷,同时对所述试料进行加热,测定所述试料向所述通孔中渗透的渗透距离。
[12]上述[1]~[9]中任一项所述的冶金用焦炭的制造方法,其中,所述渗透距离的测定如下进行:将构成所述混煤的各煤及粘结材料作为试料填充到容器中,在所述试料上配置上下面具有通孔的材料,将所述上下面具有通孔的材料保持一定容积,同时对所述试料进行加热,测定所述试料向所述通孔中渗透的渗透距离。
发明的效果
根据本发明,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,进行煤及粘结材料的软化熔融特性的评价。由此,特别是可以预测利用以往的软化熔融特性的评价方法无法检测的来自于显示出过多的流动性的煤及粘结材料的缺陷的生成,从而可以确定出对焦炭品质造成不良影响的煤及粘结材料。并且,通过将这样的煤及粘结材料的粒度变细后再配合,可降低对焦炭品质的不良影响,从而能够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及粘结材料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]是表示对配合符合(A)~(D)的煤或粘结材料而成的混煤进行焦炭化时的缺陷结构的生成状况的模式图,(a)是焦炭化前的煤填充状况,(b)是焦炭化后的缺陷生成状况。
[图6]是表示对配合不符合(A)~(D)的煤或粘结材料而成的混煤进行焦炭化时的缺陷结构的生成状况的模式图,(a)是焦炭化前的煤填充状况,(b)是焦炭化后的缺陷生成状况。
[图7]是表示对符合(A)~(D)的煤或粘结材料进行微粉碎后再配合而成的混煤进行焦炭化时的缺陷结构的生成状况的模式图,(a)是焦炭化前的煤填充状况,(b)是焦炭化后的缺陷生成状况。
[图8]是表示对除了符合(A)~(D)的煤或粘结材料的剩余的煤或粘结材料进行微粉碎后再配合而成的混煤进行焦炭化时的缺陷结构的生成状况的模式图,(a)是焦炭化前的煤填充状况,(b)是焦炭化后的缺陷生成状况。
[图9]是示出本发明中测定的煤软化熔融物的渗透距离的测定结果的图。
[图10]是示出实施例1中使用的A煤及F煤的渗透距离及最高流动度与符合(A)的渗透距离及最高流动度的范围的位置关系的图。
[图11]是示出实施例1中使用的A煤及F煤的渗透距离及最高流动度与不符合(A)的渗透距离及最高流动度的范围的位置关系的图。
[图12]是示出实施例1中测定的焦炭的转鼓强度的测定结果的图。
[图13]是示出实施例2中测定的焦炭的转鼓强度的测定结果的图。
[图14]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 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
18 填充圆柱
19 符合(A)~(D)的煤或粘结材料
20 不符合(A)~(D)的煤或粘结材料
21 气孔
22 粗大的缺陷
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,通过使对焦炭强度带来不良影响的煤的粒度变细后作为焦炭制造的原料,可以减轻其不良影响,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。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14。
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,是指在测定温度区域不与煤发生反应的气体,作为代表性的气体,是氩气、氦气、氮气等,优选使用氮气。优选设为氮气气氛。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、且能够以规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,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℃的范围内以规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(3)所表示的Darcy法则导出的。
ΔP/L=K·μ·u …(3)
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事先粉碎,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。这可以推测是因为,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。对于粘结材料而言,也可以同样地看到该关系。
本发明人等反复进行了深入研究,结果发现,对于在配合到焦炭制造用原料中使用时会导致焦炭强度降低的煤或粘结材料的渗透距离的范围,用以下的(A)~(D)这4种来规定是有效的。
(A)用下述式(4)来规定渗透距离的范围。
渗透距离≥1.3×a×logMF (4)
其中,a是如下的常数:对构成混煤的各种煤及粘结材料中处于logMF<2.5范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF进行测定、并使用该测定值制作通过原点的回归直线时,logMF的系数的0.7~1.0倍范围的常数。
(B)用下述式(5)来规定渗透距离的范围。
渗透距离≥a’×logMF+b (5)
其中,a’是如下的常数:对构成混煤的各种煤及粘结材料中处于logMF<2.5范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF进行测定、并使用该测定值制作通过原点的回归直线时,logMF的系数的0.7~1.0倍范围的常数。b是对选自用于制作所述回归直线的品种的煤中的1种以上煤的同一试料进行多次测定时的标准偏差的平均值以上、且为所述平均值的5倍以下的常数。
(C)在可以预先确定用于焦炭制造的混煤的品种和配合率的情况下,为根据混煤中所含的logMF小于3.0的各品种的煤或粘结材料的渗透距离和配合率计算出的加权平均渗透距离的2倍以上。此时,平均渗透距离优选用考虑了配合率的加权平均来求出,但也可以用单纯平均值来代替使用。
(D)在将制备成粒径2mm以下、100质量%的粒度的煤试料以0.8g/cm3的填充密度在容器内填充到厚10mm,使用直径2mm的玻璃珠作为具有通孔的材料,施加50kPa的载荷、以3℃/分的加热速度加热到550℃进行测定的情况下,渗透距离为15mm以上。
这里,给出上述(A)~(D)这4种管理值的确定方法是因为:渗透距离的值根据所设定的测定条件、例如载荷、升温速度、具有通孔的材料的种类、装置的构成等而变化,因此,考虑到与上述例子不同的测定条件的情况进行了研究,结果发现(A)~(C)这样的管理值的确定方法是有效的。
另外,确定(A)、(B)的范围时所使用的式(4)、(5)的常数a及a’如下确定:测定处于logMF<2.5范围的至少1种以上煤的渗透距离及最高流动度,并使用该测定值制作通过原点的回归直线,确定为此时的logMF的系数的0.7到1.0倍的范围。这是因为,在logMF<2.5的范围中,在煤的最高流动度与渗透距离之间大致可以看到正的相关性,但导致强度降低的品种是其渗透距离相对于该相关性沿正向大幅度偏离的品种。本发明人等反复进行了深入研究,结果发现:相当于利用上述回归方程式并根据煤的logMF值求出的渗透距离的1.3倍以上的范围的品种是导致强度降低的品种,从而利用式(4)进行了范围的规定。另外发现,应该由上述回归方程式检测超过测定误差沿正向偏离的品种,符合在上述回归方程式中加上对同一试料测定多次后的标准偏差的5倍的值以上的范围的品种是导致强度降低的品种,从而利用式(5)进行了范围的规定。所以,常数b只要使用对同一试料测定多次后的标准偏差的5倍的值即可,在本发明中所述的测定条件的情况下,是3.0mm左右。此时,式(4)、式(5)都是基于该煤的logMF值确定导致强度降低的渗透距离的范围。这是因为,MF越大,一般来说渗透距离就越高,相对于其相关性来说偏离多大的程度十分重要。而且,在回归直线的制作中,也可以使用公知的利用最小二乘法的直线回归的方法。回归时使用的煤的种数越多,则回归的误差越少,因此优选。特别是,如果是MF小的品种,则渗透距离小而误差容易变大,因此特别优选使用处于1.75<logMF<2.50范围的煤的1种以上来求出回归直线。
这里,用常数a及a’、b一起来规定范围是因为,通过减少它们的值,可以更加可靠地检测出导致强度降低的煤,其值可以根据操作上的要求来调整。但是,如果过于减小该值,则会产生推定对焦炭强度产生不良影响的煤变得过多、以及即使实际上是不会导致强度降低的煤也误认为会引起强度降低的问题,因此对于a及a’优选设为回归直线的斜率的0.7~1.0倍,另外,对于b优选设为对同一试料测定多次时的标准偏差的1~5倍。
混煤中使用的煤及粘结材料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。由此,可以选定相对于混煤的平均渗透距离来说渗透距离极大的品种。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。
如果将符合上述(A)~(D)的煤及粘结材料作为焦炭的原料煤在通常的事先处理条件下使用,则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,因此会导致焦炭强度的降低。由此,采取对该品种及粘结材料的配合比例加以限制的措施作为用于保持焦炭强度的方法是简便且有效的。但是,从原料的稳定筹措的观点考虑,在以多产地多品种的配合为方针的现今的焦炭制造中,即使是符合(A)~(D)的那样的煤或粘结材料,也经常有不得不使用它们的情况。
本发明人等发现,在使用配合符合(A)~(D)的煤或粘结材料而成的混煤作为焦炭原料的情况下,可以通过改变混煤的粒度来抑制强度降低。以下,使用模式图对其考察的过程进行说明。
图5示意性地示出对配合符合(A)~(D)的煤或粘结材料而成的混煤进行焦炭化时的缺陷结构的生成状况。符合(A)~(D)的煤或粘结材料的粒子19在焦炭化时会大量渗透到填充粒子间的空隙、及粗大的缺陷中,因此,形成薄的气孔壁,在粒子原来所处的位置残留粗大的缺陷22,从而导致焦炭强度的降低(图5(b))。
图6示意性地示出对配合不符合(A)~(D)的煤或粘结材料20而成的混煤进行焦炭化时的缺陷结构的生成状况。不符合(A)~(D)的煤或粘结材料的粒子20在焦炭化时不太渗透到填充粒子间的空隙、及粗大的缺陷中,因此,形成厚的气孔壁,不会在粒子原来所处的位置残留粗大的缺陷,不会导致焦炭强度的降低(图6(b))。
图7示意性地示出对符合(A)~(D)的煤或粘结材料19进行微粉碎后再配合而成的混煤进行焦炭化时的缺陷结构的生成状况。该情况下,符合(A)~(D)的煤或粘结材料19的粒子在焦炭化时会大量渗透到填充粒子间的空隙、及粗大的缺陷中。但是,由于在粒子原本所处的位置形成的缺陷变小,因此可以抑制焦炭强度的降低(图7(b))。
图8示意性地示出对除了符合(A)~(D)的煤或粘结材料的剩余的煤或粘结材料20进行微粉碎后再配合而成的混煤进行焦炭化时的缺陷结构的生成状况。该情况下,符合(A)~(D)的煤或粘结材料19的粒子的周围被细小的粒子及缺陷占据,透过系数降低。因此,在焦炭化时不能大量渗透到填充粒子间的空隙、及粗大的缺陷中,因此形成厚的气孔壁,在粒子原本所处的位置不会残留粗大的缺陷,可以抑制焦炭强度的降低(图8(b))。
如上述考察所述,在配合符合(A)~(D)的煤或粘结材料的情况下,通过采用使该煤或粘结材料、或者除了该煤或粘结材料的剩余的煤或粘结材料的粒度变细的措施,可以使煤的渗透距离降低,减少粗大的缺陷,从而可以抑制干馏后的焦炭的强度降低。
另一方面,如果混煤粒度变细,则由于煤粒子的比表面积增加、粒子间距离增加等原因,为了保持焦炭强度,一般而言,需要进一步提高混煤整体的熔融性。因此,即使是配合符合(A)~(D)的煤或粘结材料的情况下,在不使混煤整体的熔融性不足明显化的范围内,使混煤的粒度变细是重要的。但是,在通常的实际操作中,熔融性不足越明显,混煤的粒度越是几乎不会变细,因此,通过在比通常的条件更强的条件下强化粉碎,可得到高强度的焦炭。
实施例
[实施例1]
对18种煤(A煤~R)及1种粘结材料(粘结材料S)进行了渗透距离的测定。将所使用的煤及粘结材料的性状值示于表1中。其中,Ro是JIS M8816的煤的镜质体平均最大反射率,logMF是利用吉泽勒塑性仪法测定的最高流动度(Maximum Fluidity:MF)的常用对数值,挥发成分(VM)、灰分(Ash)是基于JIS M8812的工业分析法得到的测定值。
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。需要说明的是,上述的测定条件是根据各种条件下的测定结果的比较由发明人等作为优选的渗透距离的测定条件确定的,然而渗透距离测定并不限于该方法。
需要说明的是,所配置的玻璃珠层的厚度只要达到渗透距离以上的层厚即可。在测定时熔融物渗透到玻璃珠层最上部的情况下,增加玻璃珠的量而进行再次测定。发明人等进行了改变玻璃珠的层厚的试验,确认如果是渗透距离以上的玻璃珠层厚,则同一试料的渗透距离测定值相同。在进行渗透距离大的粘结材料的测定时,使用更大的容器、并增加玻璃珠的填充量来进行测定。
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(6),由式(6)导出了渗透距离。
L=(G-M)×H…(6)
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9。根据图9,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A煤和煤C来说,在渗透距离方面可以看到明显的差别。
接着,为了调查符合上述(A)~(D)的煤的粒度与焦炭强度之间的关系,如后面所述,制作了配合有20质量%不符合(A)~(D)的A煤而成的混煤、配合有20质量%符合(A)~(D)的F煤而成的混煤,并测定了仅对A煤、F的粒度进行了各种变更时的干馏后的焦炭强度。
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logMF决定(例如,参照非专利文献2)。因此,制作了配合有各种煤的混煤(Ro=0.99、logMF=2.2),使得混煤整体的加权平均Ro、加权平均logMF相等。对于A煤及F煤,粉碎成粒径低于1mm的为100质量%、粒径低于3mm的为100质量%、以及粒径低于6mm的为100质量%,对于A煤及F煤以外的煤,粉碎成粒径低于3mm的为100质量%,使用这些煤制作了表2记载的6个水准的混煤。
[表2]
表2中,一并示出除去A煤、F煤的混煤的加权平均渗透距离、即混煤中所含的logMF低于3.0的煤的加权平均渗透距离。其中,混煤A1~A3的除去A煤的混煤的加权平均渗透距离为4.7mm,与此相对,A煤的渗透距离为8.0mm,低于平均值的2倍,不符合(C)及(D)。另一方面,混煤F1~F3的除去F煤的混煤的加权平均渗透距离为5.0mm,与此相对,F煤的渗透距离为19.5mm,为平均值的2倍以上,符合(C)。当然,F煤也符合(D)。
另外,在构成混煤的煤中,以在logMF<2.5范围内的煤的渗透距离及最高流动度的值为基础计算回归直线的斜率,将式(1)、式(2)的常数a及a’确定为与该斜率一致的2.70。式(2)的常数b由本发明例的测定条件下的标准差0.6的值的5倍而确定为3.0。基于这些式子,将对本实施例使用的粘结材料的渗透距离及最高流动度与上述(A)、(B)的范围的位置关系进行研究的结果分别示于图10、图11。根据图10、图11,F煤也符合(A)、(B)的范围的任何条件。
表2记载的混煤整体的水分调整为8质量%,将该混煤16kg填充至干馏罐中,使堆积密度为750kg/m3,在其上负载10kg的砝码,在该状态下于炉壁温度1050℃的电炉内进行6小时干馏,然后从炉中取出,进行氮冷却,得到了焦炭。所得到的焦炭强度如下算出:基于JIS K2151的旋转强度试验法,测定15rpm、150转后的粒径15mm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。此外,还示出了CSR(CO2热反应后强度、依照ISO18894标准测定)、显微强度(MSI+65)的测定结果。
转鼓强度的测定结果一并示于表2。另外,图12示出A煤及F煤的最大粒径与转鼓强度之间的关系。可确认到:在任何一种粒度下,与配合不符合(A)~(D)的煤A的混煤相比,上述配合有符合(A)~(D)的F煤的混煤的强度低。因此可确认:本发明中测定的渗透距离的值是对强度带来影响的因子,并且是无法用以往的因子说明的因子。另外还确认到:在上述配合有不符合(A)~(D)的A煤的混煤与配合有符合(A)~(D)的F煤的混煤中的任意混煤的情况下,都可以通过使煤粒度变细来提高强度。特别是,在上述配合有符合(A)~(D)的F煤的混煤的情况下,伴随着其煤粒度变细,可看到明显的强度提高。
另外,可以明确:特别是通过使F煤的粒度变得比上述不符合(A)~(D)的煤更细后再配合(混煤F1),可以抑制强度降低。需要说明的是,本发明中所说的使煤的粒度变细,可以是减小该煤的最大粒径,也可以是减小平均粒径。另外,还可以利用特定的筛孔来减少大粒子的含有率(即,利用特定的筛孔增加小粒子的含有率)。
[实施例2]
一般来说,在通常的实际的焦炭炉的操作中,混煤的粒度可通过使混煤透过某种给定筛孔时筛上及筛下的混煤相对于混煤总质量的质量比例来控制。因此,按照构成混煤的每个品种来调整粒度是困难的。因此,用实际的焦炭炉对配合上述符合(A)~(D)的煤或粘结材料而成的混煤进行干馏的情况下,进行将构成混煤的所有煤及粘结材料的粒度变细的操作被认为是现实且有效的。
本发明人等对上述符合(A)~(D)的煤或粘结材料的配合率进行各种变更而制作了混煤,使用实际的焦炭炉对所制作的混煤进行干馏,并测定了转鼓强度DI150/15作为干馏后的焦炭强度,从而调查了混煤的粒径6mm以上的比例与焦炭强度之间的关系。
所使用的混煤的平均性状、干馏温度及干馏后的煤中温度如表3所示。减小混煤的平均性状、干馏温度及干馏后煤中温度的变动幅度,从而极力地排除了这些因子对焦炭强度带来的影响。
[表3]
混煤的粒径6mm以上的比例与所测定的焦炭强度之间的关系如图13所示。如图13所示,至少符合上述(A)~(D)中的任一个条件的煤或粘结材料的配合率较多、为8质量%~12质量%的情况下,确认到:如果粒径6mm以上的比例增大、煤粒度变粗,则焦炭强度降低。
由本实施例可确认到:即使是配合有8质量%以上且低于12质量%至少符合上述(A)~(D)中的任一个条件的煤或粘结材料而成的混煤,通过使上述混煤整体的粒度变细到粒径6mm以上的比例为5质量%以下,可获得与基本上不含至少符合上述(A)~(D)中的任一个条件的煤的混煤同等的强度。可认为这是由于:由于渗透距离大的煤容易形成如图5所示的粗大的缺陷,因此,通过减少粒径大的煤粒子的含有率来抑制粗大的缺陷的生成,此外,除了图8所示的抑制渗透的效果以外,还明显有助于提高焦炭强度。
因此,用实际的焦炭炉对配合上述符合(A)~(D)的煤或粘结材料而成的混煤进行干馏的情况下,通过预先求出根据其配合率的粒度与强度之间的关系,并按照预计可实现强度的管理值的粒度的管理值进行操作,可以抑制强度的降低。以往,在焦炭强度降低的情况下,为了提高强度,需要大量配合比较高价的强粘结煤,因此会导致制造成本的增大。但是,通过使用本发明,可以通过控制在装入到焦炭炉中之前的煤的预先处理条件,可以抑制强度降低,因此,可以避免因配合强粘结煤而导致的成本增加。
Claims (20)
1.一种冶金用焦炭的制造方法,其是将配合2种以上的煤而成的混煤、或者配合包含粘结材料的2种以上的煤而成的混煤进行干馏来制造焦炭的方法,该方法包括:
将构成所述混煤的各煤及粘结材料作为试料填充到容器中,在所述试料上配置上下面具有通孔的材料,并对所述试料进行加热,测定所述试料向所述通孔中渗透的渗透距离,
测定所述各品种的煤或粘结材料的吉泽勒最高流动度MF的常用对数值logMF,
将所述渗透距离高于由下述式(1)规定的渗透距离的管理值的煤及粘结材料的至少一部分粉碎成小于下述粒度后再进行配合,所述粒度是具有6mm以上的粒子在全部粒子中所占的比例为5质量%以下的粒度分布的粒度,
渗透距离的管理值=1.3×a×logMF (1)
其中,a是如下的常数:对构成混煤的煤及粘结材料中处于logMF<2.5范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF进行测定、并使用该测定值制作通过原点的回归直线时,logMF的系数的0.7~1.0倍范围的常数。
2.一种冶金用焦炭的制造方法,其是将配合2种以上的煤而成的混煤、或者配合包含粘结材料的2种以上的煤而成的混煤进行干馏来制造焦炭的方法,该方法包括:
将构成所述混煤的各煤及粘结材料作为试料填充到容器中,在所述试料上配置上下面具有通孔的材料,并对所述试料进行加热,测定所述试料向所述通孔中渗透的渗透距离,
测定所述各品种的煤或粘结材料的吉泽勒最高流动度MF的常用对数值logMF,
将所述渗透距离高于由下述式(2)规定的渗透距离的管理值的煤及粘结材料的至少一部分粉碎成小于下述粒度后再进行配合,所述粒度是具有6mm以上的粒子在全部粒子中所占的比例为5质量%以下的粒度分布的粒度,
渗透距离的管理值=a’×logMF+b (2)
其中,a’是如下的常数:对构成混煤的煤及粘结材料中处于logMF<2.5范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF进行测定、并使用该测定值制作通过原点的回归直线时,logMF的系数的0.7~1.0倍范围的常数;b是对用于制作所述回归直线的试料进行多次测定时的标准偏差的平均值以上、且为所述平均值的5倍以下的常数。
3.根据权利要求1所述的冶金用焦炭的制造方法,其中,在求算所述式(1)的a时,使用处于1.75<logMF<2.50范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF的测定值。
4.根据权利要求2所述的冶金用焦炭的制造方法,其中,在求算所述式(2)的a’时,使用处于1.75<logMF<2.50范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF的测定值。
5.一种冶金用焦炭的制造方法,其是将配合2种以上的煤而成的混煤、或者配合包含粘结材料的2种以上的煤而成的混煤进行干馏来制造焦炭的方法,该方法包括:
预先确定用于焦炭制造的混煤中所含的煤或粘结材料的品种、以及所述各品种的煤或粘结材料的配合率,
将构成所述混煤的各煤及粘结材料作为试料填充到容器中,在所述试料上配置上下面具有通孔的材料,并对所述试料进行加热,测定所述试料向所述通孔中渗透的渗透距离,
测定所述各品种的煤或粘结材料的吉泽勒最高流动度MF的常用对数值logMF,
根据混煤中所含的logMF小于3.0的各品种的煤或粘结材料的渗透距离和配合率计算出加权平均渗透距离,将该加权平均渗透距离的2倍以上的值作为渗透距离的管理值,
将所述渗透距离高于上述渗透距离的管理值的煤及粘结材料的至少一部分粉碎成小于下述粒度后再进行配合,所述粒度是具有6mm以上的粒子在全部粒子中所占的比例为5质量%以下的粒度分布的粒度。
6.一种冶金用焦炭的制造方法,其是将配合2种以上的煤而成的混煤、或者配合包含粘结材料的2种以上的煤而成的混煤进行干馏来制造焦炭的方法,该方法包括:
将下述情况下的渗透距离的测定值为15mm以上的煤及粘结材料的至少一部分粉碎成小于下述粒度后再进行配合,所述粒度是具有6mm以上的粒子在全部粒子中所占的比例为5质量%以下的粒度分布的粒度,
所述情况为:将构成所述混煤的各煤及粘结材料试料粉碎,使粒径2mm以下的达到100质量%,将该粉碎试料以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,在该试料上以渗透距离以上的层厚配置直径2mm的玻璃珠,从玻璃珠的上部施加载荷,使压力为50kPa,同时以3℃/分的升温速度在非活性气体气氛中从室温加热到550℃。
7.一种冶金用焦炭的制造方法,其是将配合2种以上的煤而成的混煤、或者配合包含粘结材料的2种以上的煤而成的混煤进行干馏来制造焦炭的方法,该方法包括:
将构成所述混煤的各煤及粘结材料作为试料填充到容器中,在所述试料上配置上下面具有通孔的材料,并对所述试料进行加热,测定所述试料向所述通孔中渗透的渗透距离,
测定所述各品种的煤或粘结材料的吉泽勒最高流动度MF的常用对数值logMF,
将所述煤及粘结材料粉碎后再进行配合,使得所述渗透距离高于由下述式(1)规定的渗透距离的管理值的煤及粘结材料的平均粒度小于所述渗透距离低于所述管理值的煤及粘结材料的平均粒度,
渗透距离的管理值=1.3×a×logMF (1)
其中,a是如下的常数:对构成混煤的煤及粘结材料中处于logMF<2.5范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF进行测定、并使用该测定值制作通过原点的回归直线时,logMF的系数的0.7~1.0倍范围的常数。
8.一种冶金用焦炭的制造方法,其是将配合2种以上的煤而成的混煤、或者配合包含粘结材料的2种以上的煤而成的混煤进行干馏来制造焦炭的方法,该方法包括:
将构成所述混煤的各煤及粘结材料作为试料填充到容器中,在所述试料上配置上下面具有通孔的材料,并对所述试料进行加热,测定所述试料向所述通孔中渗透的渗透距离,
测定所述各品种的煤或粘结材料的吉泽勒最高流动度MF的常用对数值logMF,
将所述煤及粘结材料粉碎后再进行配合,使得所述渗透距离高于由下述式(2)规定的渗透距离的管理值的煤及粘结材料的平均粒度小于所述渗透距离低于所述管理值的煤及粘结材料的平均粒度,
渗透距离的管理值=a’×logMF+b (2)
其中,a’是如下的常数:对构成混煤的煤及粘结材料中处于logMF<2.5范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF进行测定、并使用该测定值制作通过原点的回归直线时,logMF的系数的0.7~1.0倍范围的常数;b是对用于制作所述回归直线的试料进行多次测定时的标准偏差的平均值以上、且为所述平均值的5倍以下的常数。
9.根据权利要求7所述的冶金用焦炭的制造方法,其中,在求算所述式(1)的a时,使用处于1.75<logMF<2.50范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF的测定值。
10.根据权利要求8所述的冶金用焦炭的制造方法,其中,在求算所述式(2)的a’时,使用处于1.75<logMF<2.50范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF的测定值。
11.一种冶金用焦炭的制造方法,其是将配合2种以上的煤而成的混煤、或者配合包含粘结材料的2种以上的煤而成的混煤进行干馏来制造焦炭的方法,该方法包括:
预先确定用于焦炭制造的混煤中所含的煤或粘结材料的品种、以及所述各品种的煤或粘结材料的配合率,
将构成所述混煤的各煤及粘结材料作为试料填充到容器中,在所述试料上配置上下面具有通孔的材料,并对所述试料进行加热,测定所述试料向所述通孔中渗透的渗透距离,
测定所述各品种的煤或粘结材料的吉泽勒最高流动度MF的常用对数值logMF,
根据混煤中所含的logMF小于3.0的各品种的煤或粘结材料的渗透距离和配合率计算出加权平均渗透距离,将该加权平均渗透距离的2倍以上的值作为渗透距离的管理值,
将所述煤及粘结材料粉碎后再进行配合,使得所述渗透距离高于上述渗透距离的管理值的煤及粘结材料的平均粒度小于所述渗透距离低于所述管理值的煤及粘结材料的平均粒度。
12.一种冶金用焦炭的制造方法,其是将配合2种以上的煤而成的混煤、或者配合包含粘结材料的2种以上的煤而成的混煤进行干馏来制造焦炭的方法,该方法包括:
将所述煤及粘结材料粉碎后再进行配合,使得在下述情况下的渗透距离的测定值为15mm以上的煤及粘结材料的平均粒度小于所述渗透距离低于15mm的煤及粘结材料的平均粒度,
所述情况为:将构成所述混煤的各煤及粘结材料试料粉碎,使粒径2mm以下的达到100质量%,将该粉碎试料以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,在该试料上以渗透距离以上的层厚配置直径2mm的玻璃珠,从玻璃珠的上部施加载荷,使压力为50kPa,同时以3℃/分的升温速度在非活性气体气氛中从室温加热到550℃。
13.一种冶金用焦炭的制造方法,其是将配合2种以上的煤而成的混煤、或者配合包含粘结材料的2种以上的煤而成的混煤进行干馏来制造焦炭的方法,该方法包括:
将构成所述混煤的各煤及粘结材料作为试料填充到容器中,在所述试料上配置上下面具有通孔的材料,并对所述试料进行加热,预先测定所述试料向所述通孔中渗透的渗透距离,
测定所述各品种的煤或粘结材料的吉泽勒最高流动度MF的常用对数值logMF,
在所述混煤中配合所述渗透距离高于由下述式(1)规定渗透距离的管理值的煤及粘结材料的情况下,将构成所述混煤的所有煤及粘结材料粉碎成小于下述粒度后再进行配合,所述粒度是具有6mm以上的粒子在全部粒子中所占的比例为5质量%以下的粒度分布的粒度,
渗透距离的管理值=1.3×a×logMF (1)
其中,a是如下的常数:对构成混煤的煤及粘结材料中处于logMF<2.5范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF进行测定、并使用该测定值制作通过原点的回归直线时,logMF的系数的0.7~1.0倍范围的常数。
14.一种冶金用焦炭的制造方法,其是将配合2种以上的煤而成的混煤、或者配合包含粘结材料的2种以上的煤而成的混煤进行干馏来制造焦炭的方法,该方法包括:
将构成所述混煤的各煤及粘结材料作为试料填充到容器中,在所述试料上配置上下面具有通孔的材料,并对所述试料进行加热,预先测定所述试料向所述通孔中渗透的渗透距离,
测定所述各品种的煤或粘结材料的吉泽勒最高流动度MF的常用对数值logMF,
在所述混煤中配合所述渗透距离高于由下述式(2)规定渗透距离的管理值的煤及粘结材料的情况下,将构成所述混煤的所有煤及粘结材料粉碎成小于下述粒度后再进行配合,所述粒度是具有6mm以上的粒子在全部粒子中所占的比例为5质量%以下的粒度分布的粒度,
渗透距离的管理值=a’×logMF+b (2)
其中,a’是如下的常数:对构成混煤的煤及粘结材料中处于logMF<2.5范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF进行测定、并使用该测定值制作通过原点的回归直线时,logMF的系数的0.7~1.0倍范围的常数;b是对用于制作所述回归直线的试料进行多次测定时的标准偏差的平均值以上、且为所述平均值的5倍以下的常数。
15.根据权利要求13所述的冶金用焦炭的制造方法,其中,在求算所述式(1)的a时,使用处于1.75<logMF<2.50范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF的测定值。
16.根据权利要求14所述的冶金用焦炭的制造方法,其中,在求算所述式(2)的a’时,使用处于1.75<logMF<2.50范围的煤及粘结材料中的至少1种以上的渗透距离及logMF的测定值。
17.一种冶金用焦炭的制造方法,其是将配合2种以上的煤而成的混煤、或者配合包含粘结材料的2种以上的煤而成的混煤进行干馏来制造焦炭的方法,该方法包括:
预先确定用于焦炭制造的混煤中所含的煤或粘结材料的品种、以及所述各品种的煤或粘结材料的配合率,
将构成所述混煤的各煤及粘结材料作为试料填充到容器中,在所述试料上配置上下面具有通孔的材料,并对所述试料进行加热,测定所述试料向所述通孔中渗透的渗透距离,
测定所述各品种的煤或粘结材料的吉泽勒最高流动度MF的常用对数值logMF,
根据混煤中所含的logMF小于3.0的各品种的煤或粘结材料的渗透距离和配合率计算出加权平均渗透距离,将该加权平均渗透距离的2倍以上的值作为渗透距离的管理值,
在所述混煤中配合所述渗透距离高于上述渗透距离的管理值的煤及粘结材料的情况下,将构成所述混煤的所有煤及粘结材料粉碎成小于下述粒度后再进行配合,所述粒度是具有6mm以上的粒子在全部粒子中所占的比例为5质量%以下的粒度分布的粒度。
18.一种冶金用焦炭的制造方法,其是将配合2种以上的煤而成的混煤、或者配合包含粘结材料的2种以上的煤而成的混煤进行干馏来制造焦炭的方法,该方法包括:
在所述混煤中配合在下述情况下的渗透距离的测定值为15mm以上的煤及粘结材料的情况下,将构成所述混煤的所有煤及粘结材料粉碎成小于下述粒度后再进行配合,所述粒度是具有6mm以上的粒子在全部粒子中所占的比例为5质量%以下的粒度分布的粒度,
所述情况为:将构成所述混煤的各煤及粘结材料试料粉碎,使粒径2mm以下的达到100质量%,将该粉碎试料以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,在该试料上以渗透距离以上的层厚配置直径2mm的玻璃珠,从玻璃珠的上部施加载荷,使压力为50kPa,同时以3℃/分的升温速度在非活性气体气氛中从室温加热到550℃。
19.根据权利要求1~5、7~11及13~17中任一项所述的冶金用焦炭的制造方法,其中,所述渗透距离的测定如下进行:将构成所述混煤的各煤及粘结材料作为试料填充到容器中,在所述试料上配置上下面具有通孔的材料,对所述上下面具有通孔的材料施加一定载荷,同时对所述试料进行加热,测定所述试料向所述通孔中渗透的渗透距离。
20.根据权利要求1~5、7~11及13~17中任一项所述的冶金用焦炭的制造方法,其中,所述渗透距离的测定如下进行:将构成所述混煤的各煤及粘结材料作为试料填充到容器中,在所述试料上配置上下面具有通孔的材料,将所述上下面具有通孔的材料保持一定容积,同时对所述试料进行加热,测定所述试料向所述通孔中渗透的渗透距离。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1286722A (zh) * | 1998-07-29 | 2001-03-07 | 川崎制铁株式会社 | 冶金用焦炭的制造方法 |
JP2003129064A (ja) * | 2001-10-19 | 2003-05-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 品質を均一化したコークスの製造方法 |
CN1877315A (zh) * | 2006-07-06 | 2006-12-13 | 西北工业大学 | 真空负压浸渗制备金属基复合材料渗流特性测量方法 |
JP2007262296A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Jfe Steel Kk | 冶金用コークスの製造方法 |
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Patent Citations (4)
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---|---|---|---|---|
CN1286722A (zh) * | 1998-07-29 | 2001-03-07 | 川崎制铁株式会社 | 冶金用焦炭的制造方法 |
JP2003129064A (ja) * | 2001-10-19 | 2003-05-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 品質を均一化したコークスの製造方法 |
JP2007262296A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Jfe Steel Kk | 冶金用コークスの製造方法 |
CN1877315A (zh) * | 2006-07-06 | 2006-12-13 | 西北工业大学 | 真空负压浸渗制备金属基复合材料渗流特性测量方法 |
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