CN104245889B - 焦炭制造用煤的配合方法及焦炭的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种技术，定量地明确用于制造焦炭的煤之间的相容性，通过考虑相容性来推定焦炭强度，而且基于考虑了相容性的焦炭强度来选定原料煤，并将原料煤进行配合，可以制造具有期望强度的焦炭。本发明的焦炭制造用煤的配合方法基于上述多个种类的进行了热处理的煤的表面张力之差预测混合多种煤所制造的焦炭的强度，确定待配合的煤的种类和配合率。

Description

焦炭制造用煤的配合方法及焦炭的制造方法

技术领域

本发明涉及推定由不同品种的多种煤构成的混煤制造的焦炭强度，并基于所推定的焦炭强度而得到强度较高的焦炭的焦炭制造用煤的配合方法、以及利用最佳配合的混煤制造强度较高的焦炭的方法。

背景技术

众所周知，优选在高炉中炼制铁水时，作为原料使用的焦炭的强度较高。这是由于，焦炭强度较低时，焦炭在高炉内粉化，阻碍高炉的透气性，不能稳定地进行铁水的生产。

在使用封闭式焦炭炉干馏煤制造炼铁用焦炭时，生成的焦炭强度受到原料煤的选择方法、前处理方法、干馏条件、消火条件、后处理条件等影响。在这些条件中，与设备或操作条件相关的条件受到设备的制约而不易大幅度变更，因此，原料煤的选择被视为在控制焦炭质量上最重要的要素。

作为用于得到具有希望强度的焦炭的原料煤的配合方法，以非专利文献1所叙述的方法为代表，已知有各种方法，这些方法都是基于所配合的原料煤的性状预测所生成的焦炭强度，并以提高所预测的强度的方式来确定原料煤的配合的方法。

但是，在现有的配合决定方法中，有时不能精确地推定焦炭强度。作为其例子，可以举出被称为“煤的相容性(compatibility)”的效果，例如如专利文献1所示，已知在由配合前的单一煤得到的焦炭强度和由混煤得到的焦炭强度之间，加成性有时不成立。为了调查产生这种“相容性”效果的原因，进行了各种研究，但是，能够可靠地预测“相容性”而将“相容性”良好的煤的组合明确化的技术尚未确立。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开平9-255966号公报

非专利文献

非专利文献1：宫津等，日本钢管技报(日本鋼管技報)，第67卷(1975年)，p.1

发明内容

发明所要解决的课题

如上述，关于煤的相容性还有许多不明确的地方，有时会产生利用混煤制造的焦炭未达到预测强度的情况。即使是专利文献1所记载的技术，也必须通过实验对多种煤的组合求出相容性，从而缺乏简便性。另外，专利文献1中用于推定相容性采用的特性值是最高流动度(MF)、平均反射率(Ro)、总活性成分量(TR)等，都是以往的用于推定焦炭强度的特性值，因此，用于评价在以往的方法中无法说明的相容性效果是不够充分的。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种技术，其包含有，定量性地明确用于制造焦炭的煤之间的相容性，考虑相容性来推定焦炭强度，且基于考虑相容性之后的焦炭强度来选定原料煤，并将原料煤进行配合，从而可以制造具有期望强度的焦炭。

用于解决课题的方案

本发明人等为了解决所述课题进行了锐意研究，其结果发现，进行了热处理的煤的表面张力能充分地表现出制造焦炭的煤的相容性。在此，进行了热处理的煤是指，将煤在非活性气体氛围下加热到350℃～800℃之后，在非活性气体氛围下进行冷却而得到的物质，以下，均称为“半焦”。需要说明的是，“煤的相容性”是指，将煤进行配合时的组合的良好程度，在本发明中，将通过组合来制造的焦炭的强度增加或基本没有变化的煤定义为相容性良好的煤，将通过组合来制造的焦炭的强度降低的煤定义为相容性差的煤。

本发明是基于所述见解而完成的，其要点如下。

[1]一种焦炭制造用煤的配合方法，其是混合多种煤来制备用于制造焦炭的混煤的焦炭制造用煤的配合方法，该方法包括：

基于将所述多种煤进行了热处理后的煤的表面张力之差来决定要配合的煤的种类及配合率。

[2]如[1]所记载的制造焦炭用煤的配合方法，其中，对于多种煤的混合物进一步混合煤来制造焦炭的情况下，按照使得热处理后的所述多种煤的混合物的表面张力与热处理后的所述要进一步混合的煤的表面张力之差为1.5mN/m以下的方式来选择煤，并且将该选择的煤混合。

[3]如[1]所记载的制造焦炭用煤的配合方法，其中，在多个种类的所有煤中，按照热处理后的各种煤的表面张力处于所述热处理后的各种煤的表面张力的(平均值－1.5)mN/m以上且(平均值+1.5)mN/m以下的范围的方式来选择煤并进行配合。

[4]如[1]或[3]所记载的焦炭制造用煤的配合方法，其中，在由多种煤构成的混煤中，构成70质量％以上的煤以如下方式配合：使得热处理后的各种煤的表面张力与热处理后的构成混煤的所有煤的表面张力的平均值之差的绝对值处于0.8mN/m以下的范围内。

[5]如[1]～[4]中任一项所记载的焦炭制造用煤的配合方法，其中，根据对构成混煤的多种煤进行热处理而得到的煤的表面张力和各种煤的配合率，按照下述式(1)求得表面张力之差的合计值S，以S为1.0mN/m以下的方式来配合煤，

[数学式1]

其中，w_i和w_j为煤i和煤j的配合比率，Δγ_ij为将煤i和煤j分别进行了热处理的煤的表面张力之差的绝对值，n为配合的煤的种类数。

[6]一种焦炭的制造方法，该方法包括：对使用[1]～[5]中任一项所记载的焦炭制造用煤的配合方法配合的煤进行干馏来制造焦炭。

此外，在本发明中，也可以如下进行实施。

[7]一种焦炭强度的推定方法，该方法包括，分别测定多种煤的表面张力，且基于测定的各种煤的表面张力之差，预测在混合所述多种煤制造焦炭时所制造的焦炭的强度。

[8]一种焦炭制造用煤的配合方法，其包含，分别测定多种煤的表面张力，且基于测定的各种种煤的表面张力之差，预测在混合所述多种煤制造焦炭时所制造的焦炭的强度，并以使得要制造的焦炭的强度变高的方式来确定要配合的煤。

[9]一种焦炭制造用煤的配合方法，该方法包括，在对1种煤或多种煤的混合物进一步混合煤来制造焦炭的情况下，选择所述1种煤或多种煤的混合物的表面张力之差为1.5mN/m以下的煤，并将所选择的煤作为混合煤使用。

[10]一种焦炭制造用煤的配合方法，该方法包括，在由多种煤构成的混煤中，构成80质量％以上的煤以如下方式配合：使得各种煤表面张力之差的绝对值处于3.0mN/m以下的范围内。

[11]一种焦炭制造用煤的选定方法，该方法包括，分别测定多种煤的表面张力，且基于测定的各种煤的表面张力之差，预测在混合所述多种煤来制造焦炭时所制造的焦炭的强度，并以使要制造时焦炭的强度变高的方式来选定焦炭用煤。

[12]如所述[7]所记载的焦炭强度的推定方法，其中，在将所述煤进行了热处理之后，测定所述表面张力。

[13]如所述[8]～[10]中任一项所记载的焦炭制造用煤的配合方法，其中，在将所述煤进行了热处理之后，测定所述表面张力。

[14]如所述[11]所记载的焦炭制造用煤的选定方法，其中，在将所述煤进行了热处理之后，测定所述表面张力。

[15]一种焦炭的制造方法，该方法包括，对使用所述[8]、[9]、[10]、[13]中任一项所记载的焦炭制造用煤的配合方法配合的煤进行干馏来制造焦炭。

发明的效果

根据本发明，由于基于表面张力定量性地评价作为原料使用的煤之间的相容性，因此，可以精确地预测在混合多种煤来制造焦炭时所制造焦炭的强度，而且能够以使要制造的焦炭的强度变高的方式选定且确定配合的煤，进而，可以制造高强度的焦炭。

附图说明

图1是示出添加表面张力之差较小的煤A及表面张力之差较大的煤B时，焦炭强度变化的图；

图2是示出各种煤的表面张力之差(Δγ)[mN/m]和粘结强度[MPa]的关系的图；

图3是示出半焦的表面张力值处于γ_ave+1.5[mN/m]以下且γ_ave－1.5[mN/m]以上范围的煤的配合比率与焦炭强度的关系的图；

图4是示出半焦的表面张力值处于γ_ave+0.8[mN/m]以下且γ_ave－0.8[mN/m]以上范围的煤的配合比率与焦炭强度的关系的图；

图5是示出半焦的表面张力值之差的合计S与焦炭强度的关系的图。

具体实施方式

通常已知，极性溶剂可良好地溶解极性物质，非极性溶剂可良好地溶解非极性物质。固体物质也一样，在粘结化学特性不同的两种物质时，两者特性(例如表面张力值等)越接近，粘结强度越高。在煤进行焦炭化的过程中，在加热的作用下煤发生熔融并再固化，在焦炭生成的过程中，需要不同的煤彼此粘结而形成坚固的焦炭结构。

在以往的方法中，认为该粘结结构是由于煤彼此之间的熔合而形成的，煤的熔融性(例如吉泽勒最高流动度MF)起着重要的作用。针对于此，本发明人等着眼于不同种类的煤粘结的现象本身，认为该粘结强度也会对于焦炭强度造成一些影响并进行了研究。其结果，可以实验性地确认表面张力之差与焦炭强度的关系。

在研究上述的粘结现象时，优选是在煤实际上处于软化熔融的温度(350℃～550℃)下测定熔融物的表面张力并利用该值。但是，在这种高温范围测定表面张力的方法还是未知的。因此，本发明人等对各种代替方法进行了研究，结果发现，通过使用以煤的软化熔融温度以上且焦炭化温度以下的350～800℃进行了热处理再冷却到常温之后的煤的表面张力，优选使用骤冷到常温之后的表面张力，可以良好地表现出煤之间的粘结强度，这些粘结现象也影响焦炭强度。另外，还发现上述表面张力可以根据原料煤的表面张力推定。

即，确认到有如下倾向，将不同种类的煤进行热处理而得到的半焦的表面张力之差越小，则将这些煤混合制造的焦炭强度越高，而表面张力之差越大，则焦炭强度越低。本发明是基于这些新的见解而完成的。以下，对本发明的详情进行说明。

作为煤或煤的热处理物的表面张力的测定方法，可以采用公知的方法，例如：薄膜浮选法(D.W.Fuerstenau，International Journal of Mineral Processing，20卷(1987年)，p.153)。该方法既可以适用于煤，也可以同样地适用于煤的热处理物(半焦)，该方法是使用微粉碎后的试样来求得表面张力的分布的方法。在此，薄膜浮选法是如下方法，将粉碎后的试样粒子从气相中下落到液体的表面上，应用在试样粒子浸渍于液体时(接触角几乎等于0°时)试样粒子的表面张力和液体的表面张力相等的观点，来测定表面张力。将试样粒子下落到表面张力不同的各种液体上，求出在各种液体中呈悬浮状态的试样粒子的质量比例，将其结果以频率分布曲线表示，由此，可以得到表面张力分布。

可以将得到的表面张力的分布的平均值作为该试样的表面张力的代表值。以下，将各试样的表面张力分布的平均值称为各试样的表面张力值。另外，也可以将考虑了表面张力的分布的值(分布的标准偏差等)作为代表值。在将煤的热处理物作为试样来测定表面张力时，优选将热处理温度设定为该试样的软化熔融温度范围。

采用薄膜浮选法进行的表面张力测定优选如下进行。由于煤及软化熔融时的煤的表面张力值分布在20～73mN/m的范围中，因此，薄膜浮选法使用的液体只要使用具有该范围内的表面张力的液体即可。例如，可以使用乙醇、甲醇、丙醇、叔丁醇、丙酮等有机溶剂，利用这些有机溶剂的水溶液可以制成具有20～73mN/m的表面张力的液体。关于测定表面张力的样品的粒度，根据测定原理希望在接触角与0°基本相等时测定表面张力，随着粉碎的试样粒子的粒径变大，接触角增加，因此，优选粒径越小越好。但在试样粒子的粒径小于53μm的情况下易于凝聚，因此，为了防止该凝聚，优选调整试样粒子的粒径为53～150μm。

作为热处理煤来制作半焦试样的方法的一例，优选为下面的条件。将煤粉碎至粒径为200μm以下，在非活性气体氛围中以3℃/min加热到500℃，利用液氮骤冷后，粉碎到150μm以下，在干燥的非活性气体气流中，以120℃的温度干燥2个小时。从由组织、性状等不均匀的煤来制成均质的试样的观点来看，优选JIS M8812所记载的煤的工业分析中的粉碎粒度即250μm以下。在焦炭炉中制造焦炭时的加热速度大约是3℃/min，因此，加热速度设为3℃/min，但优选根据制造由表面张力进行评价的对象的焦炭时的加热速度进行改变。优选在非活性气体氛围中进行煤的加热的原因是由于，为了防止由于煤和气体发生反应而变性，作为非活性气体，可以使用氮气、氦气、氩气等在加热时不会与煤产生反应的气体。加热温度(热处理中的最高温度)优选设为，煤开始软化熔融的350℃以上的温度，且被认为焦炭化完成的800℃以下的温度范围。通常认为，制造焦炭所使用的煤的软化熔融温度范围是350℃～550℃，且在480～520℃内确定粘结结构，因此，热处理温度优选设为500℃附近的温度。另外，加热结束后的冷却也优选在非活性气体氛围中进行。这是为了防止在冷却过程中煤与气体发生反应。另外，为了尽可能保持加热状态下的煤的分子结构的状态进行冷却，优选以10℃/分钟以上的速度进行骤冷。对于干燥方法，只要是可除去附着在表面上的水分的方法都可以，除了在氮气、氩气等非活性气体中加热到100～200℃的方法之外，也可以采用在减压下进行干燥的方法等。

对于作为制造焦炭用原料使用的煤，对每一个品种(种类)通过上述方法来预先求得表面张力的值。在判定两种煤的相容性时，取得对各种煤进行热处理而得到的半焦的表面张力之差，如果该值较大，则判定为相容性差，如果差值较小，则判定为相容性良好。对各种配合进行了研究，结果发现，如果两种煤的表面张力值之差为1.5mN/m以上，则生成的焦炭强度显著降低，因此，可以采用上述1.5mN/m的值作为判定相容性的好坏的阈值。

在根据热处理的煤的表面张力来判定相容性时，作为各种煤的表面张力值，最优选与相同的热处理温度得到的值相比较，但也可以使用在某一个温度范围内的表面张力的平均值来进行判定。另外，也可以在每一种煤中比较其软化熔融特性温度(例如，最高流动温度、软化开始温度、再固化温度)下的表面张力值。在评价某种煤与2种以上的煤的混合物的相容性时，作为由2种以上的煤混合物得到的半焦的表面张力值，可以采用该混合物的半焦的表面张力的实测值，也可以采用从混合物中的各种煤分别得到的半焦的表面张力值的平均值(优选为考虑了组成的加权平均值)。

这样，煤之间的相容性可以定量地评价，因此，基于该评价可以预测焦炭强度。该预测可以通过在例如以往采用的强度预测公式中附加包含表面张力在内的修正项进行。另外，可以基于相容性的评价，以使待制造的焦炭强度变高的方式选择期望的煤的品种，并且确定其配合率。将由这样选择的煤的品种构成的混煤进行干馏，可以制造高强度的焦炭。在此，使强度变高的焦炭的强度可以根据高炉的炉容量、操作条件等适宜地选定。

干馏由多种煤构成的混煤而得到焦炭，在预测其强度时，基于表面张力之差，优选使用以下的指标。即，在混煤中存在n种煤的情况下，将其配合率设为w_i(表示1，2，…，i，…，n煤的配合率)时，由i煤和j煤形成的i-j界面的存在概率以配合率w_i和配合率w_j的积表示，因此，如果将i煤和j炭煤的表面张力之差的绝对值设为Δγ_ij，则可以使用以下述式(1)表示的式子作为混煤的表面张力之差的指标S。

[数学式1]

另外，对干馏由多种煤构成的混煤而得到的焦炭的强度进行了调查，结果确认到，按以下方式配合各种煤，可得到高强度的焦炭，即，由多种煤构成的混煤中，构成70质量％以上的煤中的各种煤经热处理而得的半焦的表面张力与从构成混煤的所有煤得到的半焦的表面张力的平均值之差的绝对值处于0.8mN/m以下的范围内。而且，确认到，按以下的方式配合各种煤，也可得到高强度的焦炭，即，使得由所有煤得到的半焦的表面张力值处于从热处理各种煤而得的半焦的表面张力的平均值的±1.5mN/m范围内。需要说明的是，此时，优选以各种煤的配合比率对由各种煤得到的半焦的表面张力值进行加权平均而求得由构成混煤的所有煤得到的半焦的表面张力的平均值。

此外，上述表面张力之差也受在粘结界面的界面张力的影响。即，定性的说，两种物质的界面的粘结强度受其界面张力影响，其界面张力越大，粘结强度越弱。因此，也可以采用界面张力的值来代替上述表面张力差。对于两种物质的界面张力，也是可以进行测定的，还已知根据各个物质的表面张力值进行推算的方法，不仅只是求得表面张力之差，也可以基于更高精度的推算理论来求得界面张力的值，使用该界面张力如上所述进行相容性的推定。

此外，上述说明示出了本发明适用于占焦炭原料大部分的煤的例子，除此以外的配合原料例如石油焦炭类、沥青类、其它的有机物类在原理上也可以适用。

如上所述，基于通过煤的热处理而得到的半焦的表面张力之差，就可明确地表示在制造焦炭用煤之间的相容性。基于该见解，可以进行以下的判断。例如：在购入煤时，可以以与目前使用的其它品种的煤的相容性良好且预想在制造焦炭时可制造高强度的焦炭的方式，选择购入煤的品种。另外，在销售煤时，通过将与该煤相容性良好的品种销售给常用的客户，使其工厂可以制造高强度的焦炭。另外，在使用煤时，通过尽可能组合相容性良好(表面张力值相近)的煤进行使用，可以制造高强度的焦炭。另外，通过以表面张力之差为指标，使得能够更精确地预测从混煤生成的焦炭的强度，提升焦炭强度的控制精度，也有助于高炉操作的稳定性。

这样，通过利用煤或其热处理物的表面张力值，使以往的方法中不能进行的煤之间的相容性的定量评价成为可能，由此，得到在购买及使用中有效地对煤进行选定的效果。

实施例1

作为用作焦炭原料的煤，将该煤粉碎至粒径200μm以下并装入石墨制容器中，在非活性气体氛围(氮气)中以3℃/min利用电炉加热到500℃，再连同容器一起浸渍到液氮内进行骤冷后，将生成的半焦粉碎至150μm以下，在干燥的非活性气体气流中，以120℃干燥2小时，制成表面张力测定用半焦试样。通过薄膜浮选法测定各个试样的表面张力的分布。由于在焦炭炉中制造焦炭时的加热速度大约3℃/min，因此，加热速度设为3℃/min。在薄膜浮选法中的用于进行表面张力的测定的液体，使用价廉且方便处理的乙醇水溶液。基于从薄膜浮选法得到的表面张力的分布，将其平均值作为该试样的表面张力的代表值。

作为基础的混煤，准备由五个品种的煤构成的混煤。此时，该混煤的表面张力的值的实测值为40.1mN/m，各煤品种的表面张力的加权平均值为40.2mN/m。相对于该基础的混煤，作为未被包含在该混煤内的品种的煤，准备有表面张力为40.1mN/m的煤A和表面张力为37.5mN/m的煤B。

对于基础的混煤，改变配合率来分别配合煤A及煤B，而制备混煤。混煤调整成粒度为3mm以下的粒子的含有率为100质量％、水分为8质量％。将该混煤16kg填充成容积密度为750kg/m³，并利用电炉进行干馏。以炉壁温度为1100℃的条件干馏6个小时之后，以氮气进行冷却，测定转鼓强度。转鼓强度DI150/6指数是指，将粒径25mm以上的焦炭装入基于JISK2151的旋转强度试验法的规定的转鼓试验机中，以转鼓的旋转速度为15rpm的条件旋转150转之后，测定粒径6mm以上的焦炭的质量比例，将相对于装入量的比率×100得到的转鼓强度指数。图1表示此时得到的焦炭强度(DI150/6指数)与只利用基础混煤制造的焦炭强度之差(ΔDI)。此外，在配合煤A或煤B时，稍微改变基础混煤中的煤的构成，使添加了煤A或煤B的混煤调整为镜质体平均最大反射率(Ro的平均值)的加权平均值是1.01％、吉泽勒塑性仪的最高流动度(logMF)的加权平均值成为2.35(单位＝log(MF/ddpm))。此时，配合构成稍有不同，因此，基础混煤的表面张力也稍有变动，但是，其变动值相对于上述基础混煤的值在±0.5mN/m的范围内变动。需要说明的是，煤A或煤B的配合率是相对于整体煤的比率，剩余部分是基础混煤。

根据以往的焦炭强度推定的方法可知，焦炭强度是由混煤的镜质体平均最大反射率(Ro的平均值，基于JSM 8816)的加权平均值和吉泽勒塑性仪的最高流动度MF(基于JISM8801)的常用对数值(logMF)的加权平均值来决定。因此，在该试验中，制造的焦炭的强度推定为不受煤A及煤B的配合率的影响为大致相同是妥当的。但是，根据图1可知，在添加有与基础混煤的表面张力值接近的煤A时，焦炭强度的变化较小，与此相对，在添加有与基础混煤的表面张力差异较大的煤B时，配合率越高，越引起强度下降。

该结果是可明显地表现出在混合煤时的“相容性”的例子。即，判断为，煤A对于基础混煤的相容性良好(不会由于配合而导致强度下降)，煤B对于基础混煤的相容性差(由于配合而导致强度下降)。此时，调查表面张力之差，在配合煤A的情况下，煤A和基础混煤的表面张力之差较小，在配合煤B的情况下，煤B和基础混煤的表面张力之差较大。

从这些结果可知，表面张力之差成为用于判断煤的相容性的好坏的指标。

实施例2

在实施例1中使用的将煤B配合成30质量％的条件下(称为b配合)，将基础混煤中的表面张力值为40.9mN/m的煤(煤C)置换成表面张力值为39.1mN/m的煤D(称为b’配合)。需要说明的是，煤C和煤D是镜质体平均最大反射率(Ro的平均值)及吉泽勒塑性仪的最高流动度的常用对数值(logMF)基本相同的煤，煤D是最初的基础混煤中未包含的煤。

由于该变更，基础混煤的表面张力值比实施例1的情况降低0.7mN/m，其实测值为39.4mN/m，在b’配合的情况下，基础混煤与添加的煤B的表面张力之差比在b配合时的基础混煤与煤B之差小。对由b’配合得到的焦炭的强度进行了调查，结果，与b配合时相比，强度提高0.5个百分点。

由该结果还可知，配合的煤的表面张力值之差越小，强度越高。而且，由该结果可以得出如下结论，即，不是由于煤B本身的性质差异导致在实施例1中配合煤B而引起强度下降，而是由于煤的组合的好坏影响焦炭强度。

实施例3

由实施例1和2可知，将多种煤分别热处理而得到的半焦的表面张力之差越大，将这些煤的混合物进行干馏制造的焦炭的强度越低，以及，与半焦的表面张力之差较大的煤的配合率越大，强度下降越大。但是，仅在该例子中，还不知表面张力之差大到哪种程度，强度降低会变得显著。

因此，本发明人等研究了半焦的表面张力之差和煤之间的粘结强度的关系。选定如表1所示的煤(E～M)，再根据下述的方法测定表2所示的组合的两种煤之间的粘结强度。

1.如表2所示，将两种煤以质量比1:1的比例充分混合，并将煤粉碎至70μm以下。

2.调整煤量使模制品的尺寸为直径6.6mm、厚度2.5mm，向具有直径为6.6mm的孔的模具内装入煤。

3.对模具施加10秒钟的14MPa的负载制成模制品。对每1种混煤制成10个模制品。

模制品的容积密度根据煤品种不同而各异，这些值处于860～920kg/m³的范围内。将10个模制品配置在调整成1mm以下的焦炭粉填充层，使用电炉进行干馏。焦炭粉填充在200mm×200mm×H500mm的铁制容器内。就干馏条件而言，在氮气氛围下以3℃/min干馏到1000℃，干馏后在氮气氛围下进行冷却。压缩强度的测定使用岛津制作所制造的Autograph进行。在测定试样的厚度方向上施加负载，测定破坏时的负载。将负载除以测定试样的负载施加面的面积得到的压力作为粘结强度。测定1个水平的10个测定试样的压缩强度、负载施加面的面积，将各个粘结强度的平均作为该水平的粘结强度。表2示出测定结果。在该粘结强度的试验方法中，由于混合有两种煤，因此，在试样中存在这些煤的多个界面。压缩强度不仅可以反映在该界面的粘结强度，而且也可以反映由各种煤单独得到的焦炭本身的强度或单种煤彼此的粘结强度，但是，由于将煤微粉碎而使界面增大以及概率上煤粒子的接触点的1/2为不同种类煤之间的界面，因此，可以认为压缩强度为反映界面的粘结性的强度。另外，表2也示出由各种煤得到的半焦的表面张力之差的绝对值(Δγ)。

[表1]

[表2]

煤的组合	粘结强度[MPa]	Δγ[mN/m]
			E-K	64	1.3
E-M	37	2.4
			F-I	135	1.3
F-M	35	3.1
			G-I	125	1.3
H-L	174	1.1
			I-J	144	0.5
I-K	88	0.7
			I-M	57	1.8
K-M	68	1.1

图2是示出各种煤的表面张力之差(Δγ)[mN/m]与粘结强度[MPa]的关系的图。如图2所示，可知，两种半焦的表面张力之差Δγ越小，强度越高，表示两种煤之间的粘结性良好，若是表面张力之差较大的组合，则粘结强度降低。特别是在MF较小的煤之间(两种平均logMF大约为2以下的组合)的强度中，表面张力之差和压缩强度的相关性明显。这推测为，若是MF较小的煤，则与煤熔融而形成互相熔合的界面相比，更容易形成单纯地由熔化后的煤彼此互相接触那样的形态的焦炭，因此，这种倾向趋于显著。由图2可知，当表面张力之差Δγ超过1.5时，强度降低显著。因此可知，要在某种煤中混合其它煤时，只要将由两种煤得到的半焦的表面张力值之差控制在1.5mN/m以下，就可以抑止强度降低。

实施例4

接着，研究了基于由表面张力之差来评价相容性的方法，配合多个品种的煤来制造强度较高的焦炭的优选方法。在多品种配合中，为了缩小表面张力之差，认为只要选定表面张力的值处于由某个上下限值确定的范围内的煤即可。

使用表3所示的13种煤，制备4种镜质体平均最大反射率Ro、吉泽勒最高流动度的常用对数值logMF基本恒定的混煤。用与实施例1相同的方法测定通过该混煤干馏而得到的焦炭的强度。在本实施例中，焦炭强度基于JISK2151，将装入有焦炭的转鼓旋转150转之后，测定基于15mm以上的焦炭的质量算出DI150/15强度指数。另外，还基于ISO18894求得焦炭与CO₂反应后强度CSR。CSR显示与DI同样的倾向。从表3所示的各煤得到的半焦的表面张力通过与实施例1相同方法求得，混煤的Ro、logMF是将用于配合的煤的Ro、logMF基于煤的配合比率进行加权平均而求得的值，混煤的表面张力平均值γ_ave是将从各煤得到的半焦的表面张力值基于配合比率进行加权平均的值。

在此，为了确定表面张力的优选的范围，根据由构成混煤的各煤得到的半焦的表面张力的平均值(γ_ave)设定上下偏离该给定值的上限值和下限值，且调查半焦的表面张力值处于该上限值和下限值之间的煤的配合比率与从该混煤得到的焦炭的强度的关系。

图3中示出半焦的表面张力值处于γ_ave+1.5[mN/m]以下且γ_ave－1.5[mN/m]以上的范围的煤的配合比率(一并记载于表3中)和焦炭强度的关系。根据图3可知，通过将所有的煤以其半焦的表面张力处于γ_ave+1.5[mN/m]以下且γ_ave－1.5[mN/m]以上的范围的方式配合，可以抑制由煤的相容性引起的强度下降，而制造高强度的焦炭。

但是，根据实施例1暗示出，即使是表面张力之差较大的煤，如果其配合率较少，则强度下降也较轻微。因此，为了确定与表面张力的平均值(γ_ave)相比差值较大的煤的配合比率的上限，调查了半焦的表面张力值处于γ_ave+0.8[mN/m]以下且γ_ave－0.8[mN/m]以上的范围的煤的配合比率(一并记载于表3中)与焦炭强度的关系，其结果在图4中示出。根据图4可知，混煤中的70质量％以上的煤通过以其半焦的表面张力处于γ_ave+0.8[mN/m]以下且γ_ave－0.8[mN/m]以上的范围的方式配合，由此可以抑制煤的相容性引起的强度下降，而制造高强度的焦炭。即，可知，只要混煤中的70质量％以上的煤是接近表面张力平均值的种类，即使脱离该范围的煤含有30质量％，也不会对高强度焦炭的制造造成障碍。

作为基于表面张力之差决定煤的配合的另一方法，调查了使用式(1)所示的从各品种得到的半焦的表面张力值之差的合计S时的优选的条件。将对于各种配合求得的S值表示于表3中。根据表示S与焦炭强度的关系的图5可知，以使S处于1.0[mN/m]以下的方式决定煤的种类和配合率进行配合，可以制造高强度的焦炭。

[表3]

实施例5

对于煤α、煤β，改变热处理温度并使用与实施例1的方法相同地制备半焦试样，并测定了其表面张力。将其结果在表4中表示。根据表4可知，在350℃以上的温度范围中有热处理温度越高表面张力的值越大的倾向。但是，在同一热处理温度下的两种半焦的表面张力之差基本恒定，即使改变半焦的制备温度，不同种类煤的表面张力的大小关系也不会改变。因此，在制备半焦时的热处理温度只要在350℃～800℃的范围内，本发明的方法就是有效的。需要说明的是，若考虑这种表面张力的热处理温度依存性，则应将用于配合的所有煤以实质上相同的热处理温度进行处理并评价表面张力。

[表4]

Claims (5)

1.一种焦炭制造用煤的配合方法，其是混合多种煤来制备用于制造焦炭的混煤的焦炭制造用煤的配合方法，该方法包括：

基于热处理后的所述多种煤的表面张力之差来确定要配合的煤的种类及配合率，所述热处理是指，将煤在非活性气体氛围下加热到350℃～800℃之后，在非活性气体氛围下进行冷却，

对于多种煤的混合物进一步混合煤来制造焦炭的情况下，按照使得热处理后的所述多种煤的混合物的表面张力与热处理后的所述要进一步混合的煤的表面张力之差为1.5mN/m以下的方式来选择煤，并且将该选择的煤混合。

2.一种焦炭制造用煤的配合方法，其是混合多种煤来制备用于制造焦炭的混煤的焦炭制造用煤的配合方法，该方法包括：

基于热处理后的所述多种煤的表面张力之差来确定要配合的煤的种类及配合率，所述热处理是指，将煤在非活性气体氛围下加热到350℃～800℃之后，在非活性气体氛围下进行冷却，

在多个种类的所有煤中，按照热处理后的各种煤的表面张力处于所述热处理后的各种煤的表面张力的(平均值－1.5)mN/m以上且(平均值+1.5)mN/m以下的范围的方式来选择煤并进行配合。

3.一种焦炭制造用煤的配合方法，其是混合多种煤来制备用于制造焦炭的混煤的焦炭制造用煤的配合方法，该方法包括：

基于热处理后的所述多种煤的表面张力之差来确定要配合的煤的种类及配合率，所述热处理是指，将煤在非活性气体氛围下加热到350℃～800℃之后，在非活性气体氛围下进行冷却，

在多种煤中，构成70质量％以上的煤以如下方式配合：使得热处理后的各种煤的表面张力与热处理后的所有煤的表面张力的平均值之差的绝对值处于0.8mN/m以下的范围内。

4.一种焦炭制造用煤的配合方法，其是混合多种煤来制备用于制造焦炭的混煤的焦炭制造用煤的配合方法，该方法包括：

基于热处理后的所述多种煤的表面张力之差来确定要配合的煤的种类及配合率，所述热处理是指，将煤在非活性气体氛围下加热到350℃～800℃之后，在非活性气体氛围下进行冷却，

根据对构成混煤的多种煤进行热处理而得到的煤的表面张力和各种煤的配合率，按照下述式(1)求得表面张力之差的合计值S，以S为1.0mN/m以下的方式来配合煤，

$S=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{w}_i{w}_j{\mathrm{\Δ\γ}}_{ij}...\left(1\right)$

其中，w_i和w_j为煤i和煤j的配合比率，Δγ_ij为将煤i和煤j分别进行了热处理的煤的表面张力之差的绝对值，n为配合的煤的种类数。

5.一种焦炭的制造方法，该方法包括：对使用权利要求1～4中任一项所述的焦炭制造用煤的配合方法配合的煤进行干馏来制造焦炭。