CN104160042A

CN104160042A - 转炉用加热材料

Info

Publication number: CN104160042A
Application number: CN201380011800.7A
Authority: CN
Inventors: 鹤田秀和; 浅沼稔; 松野英寿; 小泽纯仁
Original assignee: NKK Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2014-11-19
Also published as: WO2013128786A1; MY172130A; JPWO2013128786A1; JP5846289B2

Abstract

本发明提供能够减少来自化石资源的CO₂产生量，并且硫含量低，而且能够稳定地制造出所需量的转炉用加热材料。一种转炉用加热材料，是将植物类生物质碳化而制造碳化物，以所述碳化物作为主原料添加粘合剂及水分并进行成型而得到的转炉用加热材料，其在除去水分后的干燥状态下的组成为固定碳成分70质量％以上、挥发成分20质量％以下、硫成分0.1质量％以下且余量为灰分，另外的水分为所述除去水分后的干燥状态下的质量的5质量％以下。

Description

转炉用加热材料

技术领域

本发明涉及以碳中性的来自油棕的植物类生物质作为原料制造碳化物，向所述碳化物中添加粘合剂并进行成型而得到的硫含量低的转炉用加热材料。

背景技术

在炼钢工序中，通过向转炉中鼓入氧气，将以碳为代表的杂质形成为氧化物而除去。

另一方面，从钢铁制品材料特性方面的要求考虑，在作为转炉的前工序的铁水预处理中进行除去铁水中S、P等的处理，但铁水温度由于该处理而降低。另外，从减少二氧化碳排放量的观点考虑，尝试了意在增加投入到转炉中的废料而降低铁水配合率的操作。

因此，一直以来，在转炉中利用铁水中含有的碳成分的氧化热的热量不足，从而投入将煤、焦炭粉、石墨、电极粉、SiC等进行成型而得到的固体物作为加热材料，以补充不足的热量。

对于这种转炉用加热材料，公开了以下技术。

例如，在专利文献1中，通过将特定粒度分布的煤、焦炭粉、石墨等碳粉与粘合剂调湿至特定水分率并进行混炼，然后高压成型、干燥，能够将碳粉成型为充分强度的固体物。

另外，在专利文献2中，通过将碳粉限定为由在高温下烧成的电极或电极屑而得到的碳粉，能够使硫成分为0.01质量％以下。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平2-270922号公报

专利文献2：日本特开平8-269523号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，专利文献1中记载的使用煤、焦炭粉等碳粉的转炉用加热材料，由于硫含量多达0.5质量％左右，因此，如果考虑根据钢铁制品的材料特性方面的要求确定的钢水中的硫含量上限，则其使用量受到限制。

相反，为了得到所希望的加热量而加入所需的加热材料量，结果钢水中存在超过钢水中的硫含量上限的量的硫，此时，在转炉的后工序中需要通过RH真空脱气设备等进行脱硫，经济性差。

另外，如专利文献2所记载的，在将使用的碳粉限定为电极或电极屑时，超过废弃的电极和电极屑的产生量，则无法制造加热材料。

本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供转炉用加热材料，其通过以碳中性的生物质作为转炉用加热材料的主原料，能够减少来自以往用作原料的煤、焦炭、石墨等化石资源的CO₂产生量，并且硫含量低，而且能够稳定地制造出所需量。

用于解决问题的方法

为了解决上述问题，在本发明中，通过以植物类生物质作为原料制造碳化物、向该碳化物中添加粘合剂及水并成型为规定形状的固体物，能够减少来自化石资源的CO₂产生量，并且得到硫含量低的转炉用加热材料。

在此，作为原料的植物类生物质，例如为木质系和草本系的植物类生物质。作为特别优选的植物类生物质，主要使用在由马来西亚、印度尼西亚两国的种植园中栽培的油棕(oil palm)制造粗棕榈油的过程中排出的来自油棕的生物质。

更详细而言，来自油棕的生物质是油棕的PKS(Palm Kernel Shell，棕榈壳)、EFB(Empty Fruit Bunch，空果串)、树干(trunks)、修剪屑(修剪掉的枝、叶等)等。

基于以上内容，本发明具有以下所述的特征。

[1]一种转炉用加热材料，是将植物类生物质碳化而制造碳化物，向所述碳化物中添加粘合剂及水分并进行成型而得到的转炉用加热材料，其在除去水分后的干燥状态下的组成为固定碳成分70质量％以上、挥发成分20质量％以下、硫成分0.1质量％以下且余量为灰分，另外的水分为所述除去水分后的干燥状态下的质量的5质量％以下。

[2]一种转炉用加热材料，是将植物类生物质碳化而制造碳化物，以所述碳化物作为主原料并混合选自由煤和焦炭组成的组中的至少一种而制造混合物，向所述混合物中添加粘合剂及水分并进行成型而得到的转炉用加热材料，其在除去水分后的干燥状态下的组成为固定碳成分70质量％以上、挥发成分20质量％以下、硫成分0.1质量％以下且余量为灰分，另外的水分为所述转炉用加热材料在干燥状态下的质量的5质量％以下。

[3]如[1]或[2]所述的转炉用加热材料，其中，所述转炉用加热材料具有50kgf/个以上的抗碎强度。

[4]如[1]或[2]所述的转炉用加热材料，其中，所述植物类生物质为选自由油棕的棕榈壳、空果串、树干和修剪屑组成的组中的至少一种。

[5]如[1]或[2]所述的转炉用加热材料，其中，所述粘合剂为选自由淀粉、羧甲基纤维素和玉米淀粉组成的组中的至少一种。

[6]如[1]或[2]所述的转炉用加热材料，其中，所述粘合剂具有所述碳化物质量的1质量％～15质量％的添加量。

[7]如[3]所述的转炉用加热材料，其中，所述抗碎强度为50～116kgf/个。

[8]如[1]或[2]所述的转炉用加热材料，其中，作为所述转炉用加热材料的原料的碳化物具有3mm以下的粒径。

[9]如[1]或[2]所述的转炉用加热材料，其中，所述固定碳成分为70～86质量％。

[10]如[1]或[2]所述的转炉用加热材料，其中，所述挥发成分为5～20质量％。

[11]如[2]所述的转炉用加热材料，其中，所述副原料相对于主原料为10～15质量％。

发明效果

在本发明中，使用以碳中性的来自油棕等的植物类生物质作为原料制造碳化物并以该碳化物作为主原料添加粘合剂而成型的硫含量低至0.1质量％以下的转炉用加热材料来代替以往使用的以煤、焦炭、石墨等化石资源为原料的转炉用加热材料，由此，有助于降低化石资源消耗量，减少作为温室效应气体的CO₂的产生，解决地球变暖的问题。

另外，近年来，从防止地球变暖的观点考虑，减少二氧化碳的排放量成为一项紧要课题，作为减少二氧化碳排放量的方法，进行了以下的技术开发。

·减少进料的碳量。

·回收产生的二氧化碳。

·将以往的煤/石油等替换为碳中性的碳源。

在此，作为上述碳中性的碳源，已知有植物类生物质。作为日本国内能够收集的植物类生物质，有建筑房屋解体时产生的木材废弃物、锯木厂产生的木质系废弃物、森林等中的修剪废弃物、农业系废弃物等。

但是，建筑房屋解体时产生的木材废弃物、锯木厂产生的木质系废弃物的现状是，来源集中，并且大多已确立了收集路线，因此其用途开发不断在发展，供不应求，能够作为能源利用的量受到限制。另外，森林等中的修剪废弃物、农业系废弃物等的现状是，来源广泛分布于国内，在输出、收集方面产生费用，因此从价格方面考虑，难以作为能源利用。

相对于此，棕榈油在全世界一年约生产3600万吨，其中约90％是在马来西亚和印度尼西亚两国生产的农产品。棕榈油是由油棕的果实制造的，与大豆油等相比较为廉价，因此除了食用油以外，还多用于洗涤剂等工业用途。采集棕榈油的棕榈果实结成被称为Bunch(串)的块状纤维的集合体。对棕榈果实进行榨油，得到粗棕榈油，此时作为棕榈果实的壳的PKS以被粉碎的状态成为副产品。

对棕榈果实进行采集后的Bunch被称为EFB(Empty Fruit Bunch，空果串)。EFB的碱含量，特别是K的含量高，如果直接用作燃料，则挥发的K在锅炉的热交换器中生成炉渣，有时会妨碍运行，因此一般不用作燃料。另外，由于作为工业原料的用途也未开发，因此其现状是，在大多情况下堆放在棕榈油工厂的周边区域，并且因腐蚀而产生甲烷气等温室效应气体，从而可能会促进地球变暖。

因此，使用将由PKS、EFB、树干、修剪枝等来自油棕的生物质原料制造的碳中性的碳化物成型而得到固体物来代替将煤、焦炭粉、石墨、电极粉、SiC等成型而得到的固体物作为转炉用加热材料，从防止地球变暖的观点考虑是非常重要的。

在棕榈油的制造工序中，为了进行榨油而将结出棕榈果实的油棕果实串堆积在棕榈油工厂中。因此，在来自油棕的生物质原料中，特别是PKS和EFB，无需额外的收集费用就堆积在棕榈油工厂中。通过使用不需要收集费用的廉价原料，能够制造廉价的碳化物。

如上所述，作为转炉用加热材料中的碳源，仅使用将植物类生物质碳化而得到的碳化物，这从减少转炉用加热材料中的硫含量以及代替煤、焦炭、石墨等化石资源从而减少CO₂产生量这两个方面考虑是最优选的，在转炉用加热材料中的硫含量为0.1质量％以下的范围内，也可以将植物类生物质碳化得到的碳化物的一部分置换为煤、焦炭进行成型。

另外，为了高效地对少量添加的硫成分进行脱硫，还可以进一步加入脱硫剂对转炉用加热材料进行成型。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式中使用的外热式回转窑的图。

图2是表示本发明的一个实施方式中使用的碳化实验装置的图。

图3是表示本发明的一个实施方式中使用的混合器和辊式成型机的图。

具体实施方式

基于附图对本发明的一个实施方式进行说明。

在本发明的一个实施方式中，使用碳化装置将作为原料的植物类生物质碳化而制造碳化物，以该碳化物作为主原料添加粘合剂及水分，利用成型装置进行成型，从而得到转炉用加热材料。

在此，作为原料的植物类生物质，主要使用油棕的PKS(棕榈壳)、EFB(空果串)等。并且，进行制造以使使用由该植物类生物质制造的碳化物进行成型而得到的转炉用加热材料的组成在除去水分后的干燥状态下为固定碳成分70质量％以上、挥发成分20质量％以下、余量为灰分并且硫成分为0.1质量％以下，在成型后，干燥至另外的水分为所述干燥状态下的质量的5质量％以下。其中干燥状态是指放入105℃的高温槽中进行干燥而达到恒量的状态。转炉用加热材料的组成通过对该干燥状态的材料进行工业分析和成分分析而求出。

在此，如果转炉用加热材料的组成在除去水分后的干燥状态下为固定碳成分75质量％以上、挥发成分12质量％以下、余量为灰分并且硫成分为0.1质量％以下，则单位质量的热量增加，因此更优选。另外，如果干燥至水分为所述干燥状态下的质量的1质量％以下，则强度提高，因此更优选。

需要说明的是，优选将碳化物的粒径设定为3mm以下，以使转炉用加热材料(干燥后的煤砖)的抗碎强度为50kgf/个以上。如果碳化物的粒径为2mm以下、进一步为1.5mm以下，则强度提高，因此更优选。

并且，作为将植物类生物质碳化的碳化装置，使用回转窑(从外部得到碳化所需热的外热式回转窑、燃烧部分原料得到碳化所需热的内热式回转窑)、间歇式炉、竖炉等。

图1表示使用外热式回转窑11作为碳化装置10的情况，投入至外热式回转窑11中的生物质原料(植物类生物质)1，通过来自燃烧炉12的高温气体的热而碳化，形成碳化物2，贮留在碳化物贮留槽13中。需要说明的是，生物质原料1碳化时产生的焦油被回收至焦油回收槽14中。

另外，在马来西亚还实施如下方法：通过挖掘地面，限定空气的流动，从而一边限制氧气的供给，一边将PKS碳化，制造碳化物。

在此，关于所制造的碳化物的组成，可以对贮留在碳化物贮留槽13中的碳化物2取样调查，也可以根据情况用图2所示的具有反应管17和加热炉18的碳化实验装置16中得到的碳化物进行分析。

而且，对于如上制造的碳化物2，在包含粒径超过3mm的碳化物时(例如，粒径分布在约1mm～约10mm的范围内)，作为使用成型装置进行成型的前处理，使用3mm网眼的筛，仅筛选出粒径为3mm以下的碳化物。根据需要，使用切碎机将所制造的碳化物2粉碎后，使用3mm网眼的筛，仅筛选出粒径为3mm以下的碳化物。

此时，中值粒径D50优选为2mm以下。在此，中值粒径D50是在以通过粒径筛孔的量的质量百分率(％)为纵轴、以粒径为对数标度的横轴而绘制的图中读取质量百分率为50％时的粒径而确定的。

需要说明的是，作为转炉用加热材料的原料，在作为主原料的碳化物2的基础上，还可以根据需要混合作为副原料的煤等(煤和/或焦炭)。但是，将成型为转炉用加热材料后的硫含量设定为0.1质量％以下。为了使成型为转炉用加热材料后的硫含量为0.1质量％以下，优选将作为低硫含量碳材料的碳化物2的使用比率设定为转炉用加热材料干燥状态下的质量的80质量％以上。另外，根据需要，还可以混合精炼剂(脱硫材料)。

此时，优选对碳化物2以及混合的副原料(煤等)进行筛选而使粒径为3mm以下，从而使转炉用加热材料(干燥后的煤砖)的抗碎强度达到50kgf/个以上。如果碳化物2以及混合的副原料(煤等)的粒径为2mm以下、进一步为1.5mm以下，则强度提高，因此更优选。

接着，如图3(a)所示，对仅粒径为3mm以下的碳化物2或者根据需要在碳化物2中混合了煤等(煤和/或焦炭)22的混合物，添加规定量的粘合剂24和水23，用混合器25(搅拌叶26)搅拌，然后，对于所得到的原料粉末2A，使用图3(b)所示的辊式成型机20将辊21间的线压设为规定值(例如，2tf/cm)，成型为煤砖3。然后，将成型后的煤砖3放入到规定气氛温度(例如，105℃)的恒温槽中，干燥至恒量，得到转炉用加热材料。

此时，将得到的转炉用加热材料(干燥后的煤砖3)的抗碎强度为50kgf/个以上的情况设定为1级合格品。其原因在于，如果抗碎强度为50kgf/个左右，则在实际操作中容易操作，并且可以减小在转炉中用作加热材料时碎裂飞散而无法有效利用的比率。

需要说明的是，作为上述粘合剂，只要成型为转炉用加热材料后的硫含量为0.1质量％以下，则使用含有硫成分的粘合剂也没有关系。更优选使用不含硫成分的淀粉、羧甲基纤维素、玉米淀粉等。

这些粘合剂与膨润土等无机系的粘合剂相比，以C、H为主要成分，因而在由粘合剂也能够得到作为加热材料的热量、以及不含SiO₂方面也是优良的。

粘合剂添加量根据碳化物的形状、粒度而存在不同的适合量，但优选相对于碳化物的质量为1质量％以上且15质量％以下。当粘合剂的添加量为1质量％以下时，煤砖3的强度低于50kgf/个，操作变得困难。另外，当粘合剂的添加量超过15质量％时，成型体从成型用的辊上的脱模情况变差，生产率下降。

如上所述，在本实施方式中，能够减少来自化石资源的CO₂产生量，并且能够稳定地制造所需量的硫含量低的转炉用加热材料。

实施例1

对本发明的实施例进行描述。

首先，对所制造的转炉用加热材料(转炉加热材料)的组成进行比较。

此时，作为本发明例，基于上述本发明的实施方式，使用图2所示的碳化实验装置，以油棕的PKS(棕榈壳)这一植物类生物质作为原料制造碳化物，筛选得到的碳化物，将粒径调整至3mm以下，根据需要将煤等(煤和/或焦炭)与该碳化物混合，添加碳化物和煤等合计质量的4质量％的淀粉(经α化处理的)，再添加碳化物和煤等合计质量的14质量％的水分，用混合器搅拌和混合，使用可以得到44mm见方的马赛克型成型体的辊式成型机成型为煤砖，成型后在干燥炉中在105℃的温度下干燥至水分为煤砖质量的1质量％以下，制造转炉加热材料。然后，分析制造后的转炉加热材料的组成。

另外，作为现有例，将以往用于转炉用加热材料的碳化物(煤、焦炭)作为原料，将粒径调整至3mm以下，也对成型后的转炉加热材料的组成进行调查。

将其结果示于表1。

[表1]

在表1中，现有例1表示以煤作为原料成型的转炉加热材料的组成的一个例子。另外，现有例2表示以焦炭作为原料成型的转炉加热材料的组成的一个例子。以焦炭作为原料的转炉加热材料与以煤作为原料的情况(现有例1)相比，固定碳多，可以期待加热效果。

但是，由于现有例1和现有例2中硫成分多，因此无法以超过根据钢铁制品的材料特性方面的要求确定的钢水中的硫含量上限的量作为加热材料加入到钢水中。

与此相对，作为本发明例1，表示以将油棕系生物质PKS在氮气氛围中在800℃下碳化1小时而得到的碳化物(PKS碳)作为原料成型的转炉加热材料的组成。

另外，作为本发明例2，表示以将油棕系生物质PKS在氮气氛围中在600℃下碳化1小时而得到的碳化物(PKS碳)作为原料成型的转炉加热材料的组成。

另外，作为本发明例3，表示以将油棕系生物质EFB在氮气氛围中在700℃下碳化1小时而得到的碳化物(EFB碳)作为原料成型的转炉加热材料的组成。

另外，作为本发明例4，表示以将油棕系生物质的树干在氮气氛围中在600℃下碳化1小时而得到的碳化物(棕榈树干碳)作为原料成型的转炉加热材料的组成。

另外，作为比较例1，表示以将油棕系生物质PKS在氮气氛围中在400℃下碳化1小时而得到的碳化物(PKS碳)作为原料成型的转炉加热材料的组成。

如表1所示，本发明例1～4中所示的以将油棕系生物质原料在600℃以上且800℃以下的温度下碳化而得到的碳化物作为原料成型的转炉加热材料，其组成为固定碳成分75质量％以上、挥发成分12质量％以下、硫成分0.1质量％以下。特别是，固定碳的含量与以煤作为原料成型的转炉加热材料(现有例1)的固定碳的含量相等或更高，可以期待与煤相等或更高的热量。另外，硫成分小于0.1质量％，是以煤和焦炭作为原料成型的转炉加热材料(现有例1和现有例2)的四分之一以下，在代替以煤和焦炭作为原料成型的转炉加热材料(现有例1和现有例2)用作转炉用加热材料时，即使添加相当于4倍的量，也不必担心钢水中的硫成分升高。

另一方面，比较例1中所示的以将油棕系生物质原料在400℃下碳化而得到的碳化物作为原料成型的转炉加热材料，其固定碳的含量为68.1质量％，比煤少，因此为了得到同等的热量，需要添加比煤多的量。

进而，作为本发明例11，表示以将油棕系生物质PKS在氮气氛围中在800℃下碳化1小时而得到的碳化物和煤作为原料并且将其配合率设定为90:10进行成型的转炉加热材料的组成。

另外，作为本发明例12，表示以将油棕系生物质PKS在氮气氛围中在800℃下碳化1小时而得到的碳化物和煤作为原料并且将其配合率设定为85:15进行成型的转炉加热材料的组成。

另外，作为本发明例13，表示以将油棕系生物质PKS在氮气氛围中在800℃下碳化1小时而得到的碳化物和焦炭作为原料并且将其配合率设定为85:15进行成型的转炉加热材料的组成。

另外，作为比较例11，表示以将油棕系生物质PKS在氮气氛围中在800℃下碳化1小时而得到的碳化物和煤作为原料并且将其配合率设定为50:50进行成型的转炉加热材料的组成。

如表1所示，本发明例11～13中所示的以将油棕系生物质PKS在氮气氛围中在800℃下碳化1小时而得到的碳化物和煤或焦炭作为原料并且将植物类生物质碳化而制造的碳化物的配合率设定为80质量％以上进行成型的转炉加热材料，其组成为固定碳成分75质量％以上、挥发成分12质量％以下、硫成分0.1质量％以下。特别是，固定碳的含量与以煤作为原料成型的转炉加热材料(现有例1)的固定碳的含量相等或更高，可以期待与煤相等或更高的热量。另外，硫成分为0.1质量％以下，是以煤和焦炭作为原料成型的转炉加热材料(现有例1和现有例2)的四分之一以下，在代替以煤和焦炭作为原料成型的转炉加热材料(现有例1和现有例2)用作转炉加热材料时，即使添加相当于4倍的量，也不必担心钢水中的硫成分升高。

另一方面，比较例11中所示的以将油棕系生物质PKS在氮气氛围中在800℃下碳化1小时而得到的碳化物和煤作为原料并且将其配合率设定为50:50进行成型的转炉加热材料，含有0.2质量％的硫成分，与本发明例11和本发明例12相比，为了将钢水中硫成分的升高限制在同等水平，能够作为加热材料使用的量减半。另外，与本发明例11相比，在使用相等量时能够减少的来自化石资源的CO₂产生量只有五分之一。

需要说明的是，即使将油棕系生物质原料在800℃以上的温度下碳化，也无法获得固定碳高的碳化物，而且需要很多用于维持碳化炉温度的能量，可以认为制造一定量的碳化物所需的能量效率下降。

另外，在以油棕系生物质EFB作为碳化物的原料时，由于原料EFB的K含量高，因此EFB碳化物的K含量变高。并且确认了，通过碳化前EFB原料的水洗或者碳化后EFB碳化物的水洗，能够将其抑制在0.1质量％以下。

干燥后的煤砖在保管中会吸湿，有时水分会达到1～3质量％，但在使用上没有特别的问题。但是，在淋雨等而导致水分含量显著增加的情况下，在使用时水的显热和潜热所夺走的热量增加，并且煤砖的强度下降，因此，希望在仓库或具有屋顶的场所进行保管。

接着，使用本发明例2中所示的以PKS的碳化物作为原料成型的转炉加热材料(干燥后的煤砖)，调查其抗碎强度。

此时，对于本发明例2中所示的用于转炉加热材料的PKS的碳化物，在调整粒径之前，用肉眼进行观察，结果为粒径约1mm至约10mm以下的碳化物的混合物。

将其结果示于表2。

[表2]

	3mm网眼	有效粒径D50	抗碎强度
				本发明例5	通过	2.34mm	80kgf/个
本发明例6	通过	1.56mm	116kgf/个
				本发明例7	未处理	5.5mm	16kgf/个
本发明例11	通过	2.47mm	78kgf/个
				本发明例14	通过	1.47mm	112kgf/个
本发明例15	未处理	5.2mm	19kgf/个

在表2中，本发明例5中，作为使用辊式成型机20进行成型的前处理，将碳化物调整为通过网眼尺寸为3mm的筛的粒径。此时，中值粒径D50为2.34mm。然后，添加相当于上述PKS的碳化物质量的4质量％的淀粉(经α化处理的)作为粘合剂，并添加相当于上述PKS的碳化物质量的14质量％的水，用混合器搅拌该混合物，使用图3所示的辊式成型机，将辊间的线压设为2tf/cm，并使用44mm见方的马赛克型辊，成型为煤砖。将成型后的煤砖放入到气氛温度105℃的恒温槽中，干燥至恒量。

对10个干燥后的煤砖测定抗碎强度，求出平均值，结果为80kgf/个。如前所述，根据经验可知，如果抗碎强度为50kgf/个左右，则在实际操作中能够进行操作，因此可以判断本发明例5中所示的煤砖具有耐用的充分的抗碎强度。

另外，在本发明例6中，作为使用辊式成型机20进行成型的前处理，用切碎机对PKS的碳化物进行破碎，将其调整为通过网眼尺寸为3mm的筛的粒径。此时，中值粒径D50为1.56mm。相对于上述PKS的碳化物100质量％，添加与本发明例5同样的粘合剂和水，形成混合物，并按照与本发明例5相同的顺序对煤砖进行成型和干燥，求出其抗碎强度，结果为116kg/个。根据经验可知，当煤砖的强度提高时，因煤砖彼此碰撞而导致的粉化被抑制，操作时的粉尘减少，作业环境改善。但是，采用切碎机进行破碎，增加了一个工序，导致煤砖成本提高，因此可以根据需要决定是否采用。另外，对于粘合剂的添加量而言，在添加相当于上述PKS的碳化物质量的6质量％的淀粉(经α化处理的)作为粘合剂时，煤砖在成型和干燥后的抗碎强度最大为180kg/个。但是，粘合剂添加量的增加导致煤砖成本提高，而只要确保抗碎强度为116kg/个，则在操作中就不会产生煤砖破碎等问题，因此可以根据需要决定粘合剂的添加量。

另一方面，在本发明例7中，省略了使用辊式成型机20进行成型的前处理，即省略了调整为通过网眼尺寸为3mm的筛的粒径的工序，相对于该碳化物(粒径约1mm至约10mm以下的碳化物的混合物)100质量％，添加与本发明例5同样的粘合剂和水，形成混合物，并按照与本发明例5相同的顺序对煤砖进行成型和干燥，求出其抗碎强度，结果为16kgf/个。

如上所述，在没有将碳化物的粒径调整为3mm以下时，相对于每一粒碳化物的体积，粘合剂附着的接触面积减小，无法得到作为转炉用加热材料的优选的抗碎强度(50kgf/个)。

因此，在本发明例7中，在搬运时煤砖破损，为了将其全部投入到转炉中，需要将在搬运时破损的煤砖回收的多余工序，因此，具有本发明例5和6所示的抗碎强度的煤砖更为优选。

进而，使用以调整为本发明例11所示配合率的PKS的碳化物和煤作为原料成型的转炉加热材料(干燥后的煤砖)，调查其抗碎强度。

此时，对于本发明例11所示的用于转炉加热材料的PKS的碳化物，在调整粒径之前，用肉眼进行观察，结果为粒径约1mm至约10mm以下的碳化物的混合物。

将其结果示于表2。

在表2中，本发明例11中，作为使用辊式成型机20进行成型的前处理，将PKS的碳化物和煤调整为通过网眼尺寸为3mm的筛的粒径。此时，中值粒径D50为2.47mm。然后，添加相当于上述PKS的碳化物和煤质量的4质量％的淀粉(经α化处理的)作为粘合剂，并添加相当于上述PKS的碳化物和煤质量的14质量％的水，用混合器搅拌该混合物，使用图3所示的辊式成型机，将辊间的线压设为2tf/cm，并使用44mm见方的马赛克型辊，成型为煤砖。将成型后的煤砖放入到气氛温度105℃的恒温槽中，干燥至恒量。对10个干燥后的煤砖测定抗碎强度，求出平均值，结果为78kgf/个。

另外，在本发明例14中，作为使用辊式成型机20进行成型的前处理，用切碎机对PKS的碳化物和煤进行破碎，将其调整为通过网眼尺寸为3mm的筛的粒径。此时，中值粒径D50为1.47mm。然后，相对于上述PKS的碳化物和煤，按照与本发明例11相同的顺序对煤砖进行成型和干燥。对10个干燥后的煤砖测定抗碎强度，求出平均值，结果为112kg/个。

如前所述，根据经验可知，如果抗碎强度为50kgf/个左右，则在实际操作中能够进行操作，因此可以判断本发明例14中所示的煤砖具有耐用的充分的抗碎强度。

另外，根据经验可知，当煤砖的强度提高时，因煤砖彼此碰撞和破坏而导致的粉化被抑制，操作时的粉尘减少，作业环境改善。但是，采用切碎机进行破碎，增加了一个工序，导致煤砖成本提高，因此可以根据需要决定是否采用。

另一方面，在本发明例15中，省略了使用辊式成型机进行成型的前处理，即省略了调整为通过网眼尺寸为3mm的筛的粒径的工序，相对于该碳化物(粒径约1mm至约10mm以下的碳化物的混合物)和通过网眼尺寸为3mm的筛的煤，添加与本发明例13同样的粘合剂和水，形成混合物，并按照与本发明例11相同的顺序对煤砖进行成型和干燥，求出其抗碎强度，结果为19kgf/个。

如上所述，在没有将PKS的碳化物的粒径调整为3mm时，相对于每一粒碳化物的体积，粘合剂附着的接触面积减小，无法得到作为转炉用加热材料的优选的抗碎强度(50kgf/个)。

因此，在本发明例15中，在搬运时煤砖破损，为了将其全部投入到转炉中，需要将在搬运时破损的煤砖回收的多余工序，因此，具有本发明例11和14所示的抗碎强度的煤砖更为优选。

实施例2

将通过上述实施例1得到的转炉加热材料应用于转炉设备。将其结果作为实施例2在下文中描述。

对于所使用的顶吹和底吹型转炉，转炉容量为1次进料(ch)约250吨，底吹气体用于搅拌，使用Ar气。对于铁水，使用机械搅拌式脱硫装置实施脱硫处理。作为冷铁源，使用炼铁厂中产生的铁废料(铸片、钢板的切屑等)。

将该实施例2中转炉操作条件和代表性的铁水成分的例子示于表3。并且，将在表3所示的操作条件下进行转炉操作的操作结果示于表4。

需要说明的是，转炉加热材料的投入量，设定为投入与以2500kg/ch投入固定碳为85质量％的加热材料时相同固定碳的量。另外，为了确认本发明的效果，将装入铁水的温度设定为固定条件即1330℃，并且将废料量和造渣材料装入量也设定为固定条件。

[表3]

[表4]

本发明例11～13是将以用3mm的筛子筛选出的筛下物作为原料成型的煤砖作为转炉加热材料投入的情况，如表4所示，出钢时的温度为1610～1630℃的范围，并且硫浓度升高量为0.001质量％，可以毫无问题地进行操作。

相对于此，在本发明例14中，出钢时的温度为1630～1650℃，比本发明例11～13高约20℃。这是由于，煤砖的抗碎强度为达到100kgf/个以上的高强度，因此减少了因投入到转炉中时的飞散而导致的热效率下降，由于钢水温度变高，可以熔化更多的废料，因此更优选。

另外，在本发明例15中，出钢温度为1595～1615℃，比本发明例11～13低约15℃。其原因可以认为是，在将加热材料装入到转炉中时，除了搬运过程中的碎裂以外，还因装入时的热冲击而容易碎裂飞散，热效率下降。

需要说明的是，在本发明例15中，虽然出钢时的温度较低，但通过增大添加量，可以将出钢时的温度保持在1610～1630℃的范围。

另一方面，在比较例11和现有例1、2的情况下，无法将出钢时的温度保持在1610～1630℃，并且无法将硫浓度升高量抑制在作为允许量的0.001质量％以内。

产业上的可利用性

在本发明中，使用以来自油棕等植物类生物质作为原料制造碳化物并以该碳化物作为主原料添加粘合剂而成型的能够减少来自化石资源的CO₂产生量并且硫含量低的转炉用加热材料来代替炼铁厂中使用的以化石资源为原料的转炉用加热材料，由此，有助于降低化石资源消耗量，减少温室效应气体的产生，解决地球变暖的。另外，通过提高棕榈油产业的收益，改善油棕栽培地的环境等，还有助于以马来西亚、印度尼西亚为中心的棕榈油产业国的发展。

标记说明

1 生物质原料(植物类生物质)

2 碳化物

2A 原料粉末

3 煤砖

10 碳化装置

11 外热式回转窑

12 燃烧炉

13 碳化物贮留槽

14 焦油回收槽

16 碳化实验装置

17 反应管

18 加热炉

20 辊式成型机

21 辊

22 煤等(煤或/和焦炭)

23 水

24 粘合剂

25 混合器

26 搅拌叶

Claims

1.一种转炉用加热材料，是将植物类生物质碳化而制造碳化物，向所述碳化物中添加粘合剂及水分并进行成型而得到的转炉用加热材料，其在除去水分后的干燥状态下的组成为固定碳成分70质量％以上、挥发成分20质量％以下、硫成分0.1质量％以下且余量为灰分，另外的水分为所述除去水分后的干燥状态下的质量的5质量％以下。

2.一种转炉用加热材料，是将植物类生物质碳化而制造碳化物，以所述碳化物作为主原料并混合选自由煤和焦炭组成的组中的至少一种而制造混合物，向所述混合物中添加粘合剂及水分并进行成型而得到的转炉用加热材料，其在除去水分后的干燥状态下的组成为固定碳成分70质量％以上、挥发成分20质量％以下、硫成分0.1质量％以下且余量为灰分，另外的水分为所述转炉用加热材料在干燥状态下的质量的5质量％以下。

3.如权利要求1或2所述的转炉用加热材料，其中，所述转炉用加热材料具有50kgf/个以上的抗碎强度。

4.如权利要求1或2所述的转炉用加热材料，其中，所述植物类生物质为选自由油棕的棕榈壳、空果串、树干和修剪屑组成的组中的至少一种。

5.如权利要求1或2所述的转炉用加热材料，其中，所述粘合剂为选自由淀粉、羧甲基纤维素和玉米淀粉组成的组中的至少一种。

6.如权利要求1或2所述的转炉用加热材料，其中，所述粘合剂具有所述碳化物质量的1质量％～15质量％的添加量。

7.如权利要求3所述的转炉用加热材料，其中，所述抗碎强度为50～116kgf/个。

8.如权利要求1或2所述的转炉用加热材料，其中，作为所述转炉用加热材料的原料的碳化物具有3mm以下的粒径。

9.如权利要求1或2所述的转炉用加热材料，其中，所述固定碳成分为70～86质量％。

10.如权利要求1或2所述的转炉用加热材料，其中，所述挥发成分为5～20质量％。

11.如权利要求2所述的转炉用加热材料，其中，副原料相对于主原料为10～15质量％。