CN106661458B - 冶金用焦炭及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于利用惰质组成分含量少的煤(低惰质组煤)来提供具有以往未知的气孔结构的高强度的冶金用焦炭及其制造方法。本发明的解决方法为一种将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏而得到的焦炭，其中，焦炭中的直径为100μm以上且3mm以下的粗大气孔中，圆形度为0.8以上的气孔的截面积的合计值相对于粗大气孔的截面积的合计值的比例设定为10％以上。

Description

冶金用焦炭及其制造方法

技术领域

本发明涉及能够通过调节混煤中包含的煤的种类、配合量而得到高强度的冶金用焦炭的冶金用焦炭及其制造方法。

背景技术

在利用高炉制造生铁时，首先，需要在高炉内交替地装入铁矿石类和焦炭，由此将铁矿石类和焦炭各自以层状填充，利用从风口吹入的高温热风对铁矿石类、焦炭进行加热，并且利用主要由焦炭产生的CO气体将铁矿石类还原并进行熔炼。为了稳定地进行这样的高炉的作业，提高炉内的透气性、透液性是有效的，为此，使用强度、粒度和反应后的强度等各特性优良的冶金用焦炭是必不可少的。其中，强度被认为是特别重要的特性。

这样，为了提高高炉等立式炉内的透气性、透液性，使用高强度的冶金用焦炭是有效的。该冶金用焦炭通常通过基于JIS K 2151中规定的旋转强度试验等强度测定来进行强度管理。一般而言，煤通过干馏而软化熔融，相互粘结而形成焦炭。因此，焦炭的强度受到煤的软化熔融特性的很大影响，因此，为了提高焦炭的强度，需要准确地评价煤的软化熔融特性。该软化熔融特性是指将煤加热时软化熔融的性质，通常可以通过软化熔融物的流动性、粘度、胶粘性、膨胀性等进行评价。

作为测定煤的软化熔融特性、即煤的软化熔融时的流动性的一般方法，可以列举JIS M 8801中规定的基于吉塞勒塑性计法的煤流动性试验方法。该吉塞勒塑性计法为如下方法：将粉碎至425μm以下的煤装入坩埚，以预定的升温速度进行加热，利用刻度盘读取施加了预定的转矩的搅拌棒的旋转速度，并用ddpm(dial division per minute，每分钟刻度盘度)来表示。

另外，煤通常混合存在有加热时软化熔融的活性成分和加热时不软化熔融的惰质组成分，惰质组成分通过活性成分而胶粘。因此，焦炭强度受到活性成分量与惰质组成分量的平衡的强烈影响，特别是认为惰质组成分量如何是重要的。

作为测定惰质组成分量的一般方法，可以列举JIS M 8816中规定的煤的微细组织成分测定方法。该方法为如下方法：将粉碎至850μm以下的煤与热塑性或热固性的粘合剂混合，形成煤饼，对被测表面进行研磨后，使用显微镜来辨别光学性质和形态学性质。该方法中，关于试样中的各微细组织成分的含有率，以按各成分测定的个数的百分率作为容量百分率。可以使用通过上述方法求出的微细组织成分的含量，利用下述(1)式求出总惰质组量(TI)。

总惰质组量(％)＝丝质体(％)+微粒体(％)+(2/3)×半丝质体(％)+矿物质(％)…(1)

在此，含量全部为体积％。

需要说明的是，矿物质的含量可以使用JIS M 8816中记载的帕尔(Parr)公式由无水基质的灰分和无水基质的总硫分计算来求出。

关于用于制造高强度焦炭的煤配合的想法，基本方法是将煤的构成成分大致分为不软化熔融的纤维质部分(惰质组成分)和软化熔融的粘结部分(活性成分)这两种并分别进行优化(非专利文献1)。而且，通常的方法是，发展该有关煤配合的想法，基于煤化度参数和粘结性参数这两种性状进行配合设计。

作为上述煤化度参数，可以列举JIS M 8816的镜质组平均最大反射率(Ro)、煤挥发成分等。另外，作为上述粘结性参数，可以列举最高流动度(MF)、CBI(CompositionBalance Index：组织平衡指数)(例如，非专利文献2)。需要说明的是，该CBI是基于以下想法的指数：存在与混煤中含有的惰质组成分的量相适应的最佳的粘结成分的量、这两种成分的比率越接近最佳值则焦炭强度越高。

另外，在专利文献1中，报道了：考虑到平均最大反射率(Ro)、最高流动度(MF)、总惰质组量(TI)的相互关系，并将平均最大反射率(Ro)、最高流动度(MF)设定为预定值时得到的焦炭强度根据总惰质组量(TI)的值显示出向上凸的抛物线状的关系，强度达到最大的惰质组成分的量根据最高流动度(MF)的大小而改变。

在专利文献2中，报道了由包括最高流动度(MF)、总惰质组量(TI)在内的各种各样的原料煤性状来推定焦炭强度的方法。

这样，对调节混煤的性状而制造具有所期望的焦炭强度的焦炭的方法进行了各种尝试，但在以往的配合方法中，焦炭的气孔结构大致类似。焦炭是气孔率为约50％的多孔质体，虽然预料到气孔的结构会对焦炭强度产生影响，但尚未获知适当控制气孔结构的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-246593号公报

专利文献2：日本特开昭61-145288号公报

非专利文献

非专利文献1：“燃料协会会刊”、城著、Vol.26、1947年、p.1-p.10

非专利文献2：“Proc.Blast Furnace,Coke oven and Raw Materials”、Schapiro等著、Vol.20、1961年、p.89-p.112

非专利文献3：“燃料协会会刊”、奥山等著、Vol.49、1970年、p.736-p.743

非专利文献4：“铁与钢”、斋藤等著、Vol.100、2014年、p140-147

发明内容

发明所要解决的问题

在高炉作业时，如果使用低强度的冶金用焦炭，则可能会使高炉内的粉的产生量增加而导致压力损失的增大，从而导致作业不稳定并且炉内的气体的流动局部性集中的所谓偏流这样的故障。另外，在制造冶金用焦炭的情况下，为了得到焦炭品质稳定和高强度的冶金用焦炭，使用将多个品种的煤以预定的比例配合而得到的混煤作为原料。

作为影响焦炭的品质的煤性状，平均最大反射率(Ro)、最高流动度(MF)等指标是重要的，为了制造高强度的冶金用焦炭，需要提高这些特性。但是，平均最大反射率(Ro)、最高流动度(MF)大的高品质的煤价格昂贵，单纯地提高这些高品质的煤的配合率会直接导致焦炭制造成本的增加，因此不是上策。

对于混煤的性状，从构成该混煤的单种煤性状的加成性成立以及品质管理的简便性出发，通常用混煤平均品位来管理。但是，对于构成混煤的煤对焦炭品质分别产生何种影响、何种煤可以有效地提高焦炭强度，不清楚的地方很多，有时也得不到设想的强度。

特别是对于煤中的总惰质组量对焦炭强度的影响尚未充分进行研究，尤其是关于有效利用总惰质组量少的煤来得到高强度的冶金用焦炭的方法几乎没有见解。

本发明的目的在于提出强度等品质优良的冶金用焦炭及其制造方法。特别是，本发明活用以往很少作为焦炭制造用原料使用的惰质组成分含量少的煤(低惰质组煤)来提出具有以往未知的气孔结构的高强度的焦炭及其制造方法。

用于解决问题的方法

作为能够解决上述问题且对于达到上述目的有效的方法，在本发明中提出了一种冶金用焦炭，其是将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏而得到的焦炭，其特征在于，焦炭中的直径为100μm以上且3mm以下的粗大气孔中，圆形度为0.8以上的气孔的截面积的合计值相对于上述粗大气孔的截面积的合计值的比例为10％以上。

或者，提出一种冶金用焦炭，其特征在于，上述焦炭中的直径为100μm以上且3mm以下的粗大气孔的平均圆形度为0.35以上。

另外，本发明提出一种冶金用焦炭，其是将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏而得到的焦炭，其特征在于，焦炭中的直径为50μm以上且200μm以下的粗大气孔中，圆形度为0.8以上的气孔的截面积的合计值相对于上述粗大气孔的截面积的合计值的比例为10％以上。

或者，提出一种冶金用焦炭，其特征在于，上述焦炭中的直径为50μm以上且200μm以下的粗大气孔的平均圆形度为0.55以上。

此外，在本发明的冶金用焦炭中，认为下述方法是用于解决上述问题的更优选的方法：

(1)作为上述混煤，使用配合有20质量％以上且75质量％以下的低惰质组煤的混煤；

(2)上述低惰质组煤的最高流动度为80ddpm以上且小于1000ddpm并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下；

(3)上述混煤中包含的低惰质组煤的灰分量为4.8质量％以上且8.6质量％以下；

(4)上述最高流动度为依据JIS M 8801中规定的基于吉塞勒塑性计法的煤流动性试验方法测定而得到的值；

(5)上述总惰质组量为依据JIS M 8816中规定的煤的微细组织成分测定方法应用下述式而求出的值，

总惰质组量(％)＝丝质体(％)+微粒体(％)+(2/3)×半丝质体(％)+矿物质(％)…(1)

在此，含量全部为体积％。

另外，在本发明中，提出一种冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏，制造焦炭中的直径为100μm以上且3mm以下的粗大气孔中圆形度为0.8以上的气孔的截面积的合计值相对于上述粗大气孔的截面积的合计值的比例为10％以上的焦炭。

或者，提出一种冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，制造上述焦炭中的直径为100μm以上且3mm以下的粗大气孔的平均圆形度为0.35以上的焦炭。

另外，本发明提出一种冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏，制造焦炭中的直径为50μm以上且200μm以下的粗大气孔中圆形度为0.8以上的气孔的截面积的合计值相对于上述粗大气孔的截面积的合计值的比例为10％以上的焦炭。

或者，提出一种冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，制造上述焦炭中的直径为50μm以上且200μm以下的粗大气孔的平均圆形度为0.55以上的焦炭。

此外，在本发明的冶金用焦炭的制造方法中，认为下述方法是用于解决上述问题的更优选的方法：

(1)作为上述混煤，使用配合有20质量％以上且75质量％以下的低惰质组煤的混煤；

(2)上述低惰质组煤的最高流动度为80ddpm以上且小于1000ddpm并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下；

(3)上述混煤中包含的低惰质组煤的灰分量为4.8质量％以上且8.6质量％以下；

(4)上述最高流动度为依据JIS M 8801中规定的基于吉塞勒塑性计法的煤流动性试验方法测定而得到的值；

(5)上述总惰质组量为依据JIS M 8816中规定的煤的微细组织成分测定方法应用下述式而求出的值，

总惰质组量(％)＝丝质体(％)+微粒体(％)+(2/3)×半丝质体(％)+矿物质(％)…(1)

在此，含量全部为体积％。

发明效果

根据包含上述构成的本发明，能够制造具有与以往的冶金用焦炭不同的结构的高品质(高强度)的焦炭。在将这样的高品质的焦炭在高炉中使用的情况下，有助于改善高炉等立式炉内的透气性，对于进行稳定作业是有效的。

附图说明

图1是表示单种煤的吉塞勒最高流动度(MF)与总惰质组量(TI)的关系的图。

图2是进行干馏而得到的焦炭的显微镜照片。

图3是表示低惰质组煤的配合率与焦炭中的圆形气孔的比例的关系的图。

图4是低惰质组煤的配合率为10％、25％、75％时的焦炭的显微镜照片。

图5是低惰质组煤的配合率为0％、50％时的X射线CT照片。

具体实施方式

发明人对于各种煤的配合条件与焦炭强度的关系反复进行了深入研究。结果发现，在根据通常的煤的最高流动度(MF)与总惰质组量(TI)的关系适量地配合总惰质组量(TI)少的煤、即惰质组成分的含量少的低惰质组煤的情况下，意外地生成具有与以往的冶金用焦炭不同的结构的焦炭。而且发现，该焦炭的强度与根据以往的想法预测的相比显著地高，从而开发了本发明。

根据以往的见解，例如，在非专利文献2中记载的方法中，对于表示煤化度的程度的平均最大反射率(Ro)为0.9～1.2左右的煤，普遍的认识是，在总惰质组成分的含量(以下，仅称为“总惰质组量”)为20～30体积％时，焦炭强度达到最大，无论总惰质组量与该范围相比是增多或减少，焦炭强度都降低。另外，在非专利文献3中也公开了同样的倾向，仍然报道了：在总惰质组量为20～30体积％时，焦炭的转鼓强度达到最大。这种倾向在专利文献1中也有公开，但根据其公开内容表明，总惰质组量为31％时，焦炭强度达到最大。即，以往的见解指出了：在配合有总惰质组量少的煤的情况下，难以得到高强度的焦炭。

但是，发明人发现，即使是总惰质组量少的煤、即低惰质组煤，但只要使最高流动度(MF)和配合量适当，焦炭强度不仅不会降低，而且与通常的配合相比，反而焦炭强度有时还会提高。

图1是表示各种单种煤(单个品种煤)的吉塞勒最高流动度(logMF)与总惰质组量(TI)的关系的图。如该图所示，通常可知，总惰质组量(TI)少的煤的最高流动度大。为了制造高强度的焦炭，重要的是在需要强化煤粒子之间的胶粘性的同时确保不生成伴随发泡的连结气孔。关于这一点，最高流动度(MF)大时，可以期待胶粘性，但可能容易发泡，由于连结气孔的生成而使强度降低。因此，到目前为止的煤配合的想法普遍是以使混煤的最高流动度(MF)适当的方式进行管理。

但是，实际上，即使最高流动度(MF)相同，也存在总惰质组量(TI)不同的煤。该煤的惰质组成分在软化熔融状态下也以固体存在，因此，软化熔融物显示出与浆料的物理特性接近的性质。即，煤的惰质组成分的量多时，软化熔融状态下的表观粘度增大。关于这一点，认为最高流动度(MF)是测定一种表观粘度，因此，对于最高流动度(MF)为相同水平的煤而言，总惰质组量(TI)越多的煤(固相成分越多)，则软化熔融物中存在的液体成分的粘度越小，反之，总惰质组量越少的煤，则软化熔融物中的液体成分的粘度越大。认为液体成分的粘度越低，则干馏中的气孔的生长和合并越被促进，越容易形成连结气孔，从而容易生成包含粗大缺陷的焦炭。

为了确认上述想法，发明人对由以往的混煤(混煤a)得到的焦炭和由合计配合有50质量％的总惰质组的含量为3.5体积％以上且11.7体积％以下并且最高流动度(MF)为80ddpm以上且3000ddpm以下的低惰质组煤的混煤(混煤b)得到的焦炭的显微结构进行了考察。在此，通过以往方法的混煤a的品位为平均最大反射率(Ro)＝1.00％、吉塞勒最高流动度(logMF)＝2.5log ddpm、总惰质组量(TI)＝34体积％，大量配合有低惰质组煤的混煤b的品位为平均最大反射率(Ro)＝1.00％、吉塞勒最高流动度(logMF)＝2.2log ddpm、总惰质组量(TI)＝18体积％。将比较两种混煤在相同条件下进行干馏而得到的焦炭的显微镜照片示于图2。

由图2可知，与混煤a相比，在混煤b中独立存在有接近圆形的气孔，在混煤b中，与通过以往的配合的焦炭相比，气孔的生长和合并得到抑制，也不易生成连结气孔。

因此，发明人为了对以往的混煤(例如上述的混煤a)与包含大量的总惰质组的含量为3.5体积％以上且11.7体积％以下并且最高流动度(MF)为80ddpm以上且3000ddpm以下的低惰质组煤的混煤(例如上述的混煤b)的焦炭的气孔结构的差异定量地进行评价，对定量地评价气孔的形态的方法进行了研究。

作为评价气孔的形态的方法，有基于气孔的截面的观察结果利用由气孔的某个截面的面积和其周边长度算出的圆形度进行评价的方法。圆形度由下述的(2)式表示，该圆形度取0～1的值，越接近1，则越接近圆形。

圆形度＝4π·气孔面积/(气孔周边长度)²…(2)

作为观察气孔的截面的方法的例子，有X射线CT断层拍摄法、在将焦炭试样埋入到树脂中后对截面进行研磨并利用显微镜进行观察的方法。如果通过这样的方法得到焦炭的截面的图像，则可以使用图像分析软件来得到所观察的气孔的面积、周边长度的数据。需要说明的是，在利用光学显微镜的截面观察中，难以将一次图像拍摄的视野扩大，因此，优选使用优选3个视野以上的观察图像来进行圆形度的评价。

此时，需要根据各截面图像的拍摄范围、分辨率来适当地设定要求圆形度的气孔的大小的范围。如上所述，认为连结气孔会影响焦炭的强度，因此，优选对某种程度以上的大小的气孔评价圆形度。需要说明的是，为了定义气孔的大小，在本发明中使用最大费雷特径。费雷特径是与某个图形外切的长方形的纵和横的长度，最大费雷特径是指与某个气孔外切的长方形中最长的边的长度。

发明人对于利用X射线CT断层拍摄得到的截面图像，将最大费雷特径为100μm以上且3mm以下的全部气孔设定为粗大气孔而作为考察对象。对于利用光学显微镜得到的焦炭截面图像，将显微镜的观察倍率设定为200倍，将最大费雷特径为50μm以上且200μm以下的气孔设定为粗大气孔而作为考察对象。需要说明的是，此时，在截面图像中未容纳气孔的整体时，无法正确地求出最大费雷特径，因此从评价对象中排除。

作为焦炭整体的气孔结构的评价指标，将粗大气孔的平均圆形度、和粗大气孔中的圆形度为0.8以上的气孔定义为圆形气孔，对圆形气孔在粗大气孔的全部气孔面积中所占的比例进行评价。

改变混煤的配合构成来制造焦炭，根据X射线CT图像求出圆形气孔的比例，考察低惰质组煤的配合率和圆形气孔的比例，所得到的结果为图3。如图3所示，确认了：在低惰质组煤的配合率为10质量％以上且75质量％以下的范围内，圆形气孔的比例变多。根据以上结果可知，通过配合适当量的低惰质组煤，与通过以往的配合得到的焦炭相比，气孔的生长和合并得到抑制，容易形成圆形的气孔。

在表1中，一并示出了图3所示的通过X射线CT求出的粗大气孔中的圆形气孔的比例与平均圆形度、基于上述方法的根据光学显微镜观察求出的粗大气孔中的圆形气孔的比例、平均圆形度、混煤的平均品位和焦炭强度的测定结果。

由表1可知，在低惰质组煤的配合率为10质量％以上且75质量％以下的范围内，焦炭强度达到84.5以上，在这些例中，通过X射线CT求出的最大费雷特径为100μm以上且3mm以下的粗大气孔中的圆形气孔的比例为10％以上。另外可知，在得到焦炭强度为84.5以上的焦炭的例中，由光学显微镜观察求出的最大费雷特径为50μm以上且200μm以下的粗大气孔中的圆形气孔的比例也为10％以上。由以上结果可知，为了制造高强度焦炭，优选使用低惰质组煤的配合比例为10质量％～75质量％的范围的混煤，使焦炭中的粗大气孔中的圆形气孔的比例为10％以上。

此外，由表1可知，在焦炭强度达到84.5以上的例子中，通过X射线CT求出的最大费雷特径为100μm以上且3mm以下的粗大气孔的平均圆形度为0.35以上的情况；以及由光学显微镜观察求出的最大费雷特径为50μm以上且200μm以下的粗大气孔的平均圆形度为0.55以上的情况。因此可知，为了制造高强度焦炭，优选使用低惰质组煤的配合比例为10质量％～75质量％的范围的混煤，使焦炭中的最大费雷特径为100μm以上且3mm以下的气孔的平均圆形度为0.35以上，或者使最大费雷特径为50μm以上且200μm以下的气孔的平均圆形度为0.55以上。

将表1的几个焦炭的光学显微镜照片的例子示于图4。另外，将X射线CT观察结果的例子示于图5。

认为通过使低惰质组煤的配合率增加，圆形的气孔增加，通过该圆形气孔的增加，可避免应力集中于气孔。在非专利文献4中公开了：在气孔径均匀时，气孔的圆形度低的焦炭的强度变小，这是因为，应力集中于圆形度低的气孔的变尖的部分。由此可知，应力集中于圆形度低的气孔，使强度降低，认为在通过本发明方法制造的焦炭中，通过使圆形气孔增加，不易引起应力集中，从而使强度变高。需要说明的是，在本发明中，作为圆形度高的气孔变多的指标，使用圆形度高的气孔在特定大小以上的气孔中所占的比例大，但考察圆形度的气孔的大小、圆形度的表现方法可以适当改变。例如，可以考察50μm以上的气孔的圆形度，也可以将所考察的气孔的圆形度的中央值、众数值、范围等作为指标。另外，用于定义圆形气孔的圆形度的阈值也可以适当改变。

可见，在大量配合低惰质组煤的情况下，生成显微结构与以往不同的焦炭是以前并不知晓、发明人新发现的见解。这样，生成显微结构与以往不同的焦炭暗示了：低惰质组煤的利用不是基于现有的配合技术的延长线上的想法来进行，而应当基于新的配合基准来进行。

为了抑制连结气孔的形成而制造高强度的焦炭，认为灵活利用总惰质组量少且软化熔融物中的液体成分的粘度高的煤是有效的，但具体的配合条件并非是显而易见的。由于难以认为总惰质组量(TI)与连结气孔的形成量和其对焦炭强度的影响存在线形关系，因此，发明人通过进行大量的实验而弄清了以下所示的最佳的煤性状条件。

由以上的说明而明确的是，为了通过使用低惰质组煤来提高焦炭强度，优选使用可实现煤粒子彼此的良好的熔合、具有不形成连结气孔的程度的最高流动度(MF)并且总惰质组量(TI)低的煤，其范围可以说优选最高流动度(MF)为80ddpm以上且3000ddpm以下、总惰质组量(TI)为3.5体积％以上且11.7体积％以下。

在此，在低惰质组煤的吉塞勒最高流动度(MF)的值小于80ddpm时，胶粘性不足。另一方面，该值超过3000ddpm时，容易生成连结气孔，因此不优选。更优选的MF值为80ddpm～1000ddpm，进一步优选为150ddpm～900ddpm左右。

另外，低惰质组煤的总惰质组量(TI)小于3.5体积％时，作为骨材而有助于强度提高的惰质组量不足。另一方面，该量超过11.7体积％时，通过使用低惰质组煤而带来的效果消失。更优选的TI为4～10体积％左右。

另外，这种低惰质组煤的配合比例如果过少(＜10质量％)，则效果难以显现，反之，如果过多(＞75质量％)，则混煤中的总惰质组量(TI)变得过低，失去作为由来自熔融成分的组织和来自惰质组成分的组织构成的复合材料的特性，强度难以显现。因此，低惰质组煤的优选的配合比例为10质量％以上且75质量％以下。优选为20质量％～75质量％左右，更优选为20质量％～65质量％左右。

另外，上述惰质组煤中的灰分也与总惰质组组织同样，是在软化熔融状态下以固体形式存在的成分。但是，在与来自碳质的惰质组成分比较时，存在灰分因密度高而使体积比例低、更细地分散的倾向。因此，与总惰质组量(TI)相比，影响度小，但优选灰分量也低，该灰分量以干重值计最优选为4.8质量％以上且8.6质量％以下。更优选为5.0～8.0质量％。

需要说明的是，在本发明中，低惰质组煤在混煤中所占的配合量推荐为10～75质量％，作为其余部分的煤，例如适当配合总惰质组量不为3.5体积％以上且11.7体积％以下、或吉塞勒最高流动度不为80ddpm以上且3000ddpm以下的强/弱粘结煤、亚强粘结煤、低挥发成分煤或非粘结煤、改性煤等通常煤。其配合量为25质量％～90质量％左右。另外，混煤也可以包含粘结材料、油类、粉焦炭、石油焦炭、树脂类、废弃物等添加物。

另外，如上所述，在本发明中，上述条件、即配合预定量的具有预定的最高流动度(MF)和预定的总惰质组量(TI)的低惰质组煤是有效的。此外，为了确保作为混煤的始终稳定的基质强度，优选将该混煤的表示煤化度的程度的平均最大反射率(Ro)调节至0.95％～1.20％左右。

实施例

＜实施例1＞

该实施例示出对混煤进行干馏来制造焦炭时的试验结果。该试验中，使用作为普通的强度支配因子的混煤的平均最大反射率(Ro)和吉塞勒最高流动度(MF)的常用对数值(logMF)的加权平均值调节至大致恒定的混煤。混煤是使用表2所示的煤A～P来制备。需要说明的是，平均最大反射率(Ro)依据JIS M8816进行测定，吉塞勒最高流动度(MF)依据JISM8801进行测定，其常用对数值(logMF)也一并示于表2中。挥发成分(VM)和灰分(Ash)依据JIS M8812进行测定，分别用干重％来表示。总惰质组量(TI)基于JIS M8816使用(1)式来求出。

干馏试验使用可模拟实际炉的电炉。煤粒子的粉碎条件设定为3mm以下100％，填充条件设定为水分8质量％、体积密度750kg/m³，干馏条件设定为干馏温度1050℃、干馏时间6小时。所得到的焦炭的性状评价使用JIS K 2151中规定的转鼓150转15mm指数即DI(150/15)。另外，焦炭的CO₂反应后强度(CSR)依据ISO18894进行测定。将各混煤的配合构成(各煤的干燥基准配合比率(质量％))和干馏试验的结果示于表3。

[表2]

与配合有20质量％的总惰质组量(TI)为13.2体积％而多于优选范围的煤I的配合1-2、配合有20质量％的最高流动度(MF)高达10964ddpm的煤J的配合1-3相比，使用配合有20质量％的最高流动度(MF：447ddpm)和总惰质组量(TI：6.7体积％)均低的煤K的配合1-1进行干馏而得到的焦炭显示出高强度。

对于平均最大反射率(Ro)高于煤I(＝0.77％)、煤J(＝0.79％)、煤K(＝0.76％)的煤L(Ro：1.06％)、煤M(Ro：1.11％)的配合效果进行了比较，其结果是，与配合有20质量％的总惰质组量(TI)高达24.0体积％的煤L的配合2-2相比，由配合有20质量％的最高流动度(MF)和总惰质组量(TI)均低的煤M的配合2-1得到的焦炭显示出高强度。在配合有最高流动度(MF)和总惰质组量(TI)与确认到焦炭强度提高的煤K和煤M比较接近的煤N、煤O的情况下，也同样能够制造高强度焦炭(配合3-1、配合4-1)。

由以上的试验结果可知，对于配合有20质量％的最高流动度(MF)为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量(TI)为3.5体积％以上且11.7体积％以下的范围的低惰质组煤的混煤而言，能够制造高强度的冶金用焦炭。

接着，为了确认观察到焦炭强度的提高效果的上述煤K、煤M的配合率的影响而进行了试验。该试验中，对合在一起配合有40质量％、50质量％、75质量％、80质量％的煤K和煤M的配合5-1、配合5-2、配合5-3、配合5-4的焦炭强度进行了比较。其结果如表3所示，这些配合率为40～75质量％的配合5-1～配合5-3(实施例5～7)中，能够制造高强度的焦炭。但是，在这些煤K、煤M的配合率为80质量％的配合5-4(比较例4)中，观察到大幅的强度降低。认为这是因为，混煤的总惰质组量(TI)变低，因此，作为由来自熔融成分的组织和来自惰质组成分的组织构成的复合材料的特性消失。另外，在煤K与煤M的合计配合率降低时，在配合有10质量％的实施例8(配合5-5)中，强度为84.5，但配合率达到8质量％(比较例5、配合5-6)时，强度降低至84.1。

此外可知，使用30质量％的最高流动度(MF)为836ddpm而小于1000ddpm的煤P的配合10-1和包含35质量％的煤P与25质量％的最高流动度(MF)和总惰质组量(TI)均低的煤M的10-2均显示出高的转鼓强度。对通过本发明的方法得到的高强度焦炭(表中记载为实施例)测量上述粗大气孔的圆形度，测量粗大气孔中的圆形气孔的面积比例，结果均为10％以上。

另外，作为焦炭强度，对于转鼓强度(DI)(150/15)以外的强度指数、例如CO₂反应后强度(CSR)，也观察到同样的倾向。认为这是因为，因气孔结构的差异引起的强度表现机制也同样地作用于例如CO₂反应后强度。

＜实施例2＞

在实施例1中，将混煤的平均最大反射率(Ro)统一为1.05而进行了实验。一般而言，据称混煤的平均最大反射率(Ro)对焦炭基质部的强度产生影响，与本发明中明确的连结气孔的生成没有关系。因此，本发明的技术也能够应用于平均最大反射率(Ro)不同的混煤。

为了确认上述想法，通过与实施例1相同的方法，改变各煤的配合率来制备Ro不同的混煤，对将该混煤进行干馏而得到的焦炭的强度进行评价。将各混煤的配合构成(各煤的干燥基准配合比率(质量％))和干馏试验的结果示于表4。对于最大反射率(Ro)高的混煤而言，基质部的强度变高，因此，有焦炭强度也高的倾向，但最高流动度(MF)为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量(TI)为3.5体积％以上且11.7体积％以下的范围的K煤、M煤、N煤的合计配合率过高或过低，都观察到强度降低的倾向，以与实施例1相同的方式，在将最高流动度(MF)为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量(TI)为3.5体积％以上且11.7体积％以下的范围的煤的配合率为10～75质量％的范围的混煤进行干馏时，得到了强度高的焦炭。另外，在本实施例中，圆形气孔的比例也为10％以上。

产业上的可利用性

本发明的技术不仅作为例示的冶金用焦炭及其制造技术有效，而且作为其他种类的立式冶金炉用焦炭或燃烧炉用焦炭及其制造方法也有效。

Claims (18)

1.一种冶金用焦炭，其是将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏而得到的焦炭，所述混煤的平均最大反射率为0.95％以上且1.05％以下其特征在于，

焦炭中的直径为100μm以上且3mm以下的粗大气孔中，圆形度为0.8以上的气孔的截面积的合计值相对于所述粗大气孔的截面积的合计值的比例为10％以上。

2.一种冶金用焦炭，其是将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏而得到的焦炭，所述混煤的平均最大反射率为0.95％以上且1.05％以下其特征在于，

焦炭中的直径为50μm以上且200μm以下的粗大气孔中，圆形度为0.8以上的气孔的截面积的合计值相对于所述粗大气孔的截面积的合计值的比例为10％以上。

3.一种冶金用焦炭，其是将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏而得到的焦炭，所述混煤的平均最大反射率为0.95％以上且1.05％以下其特征在于，

焦炭中的直径为100μm以上且3mm以下的粗大气孔的平均圆形度为0.35以上。

4.一种冶金用焦炭，其是将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏而得到的焦炭，所述混煤的平均最大反射率为0.95％以上且1.05％以下其特征在于，

焦炭中的直径为50μm以上且200μm以下的粗大气孔的平均圆形度为0.55以上。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的冶金用焦炭，其特征在于，作为所述混煤，使用配合有20质量％以上且75质量％以下的低惰质组煤的混煤。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的冶金用焦炭，其特征在于，所述低惰质组煤的最高流动度为80ddpm以上且小于1000ddpm并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的冶金用焦炭，其特征在于，所述混煤中包含的低惰质组煤的灰分量为4.8质量％以上且8.6质量％以下。

8.根据权利要求1～4中任一项所述的冶金用焦炭，其特征在于，所述最高流动度为依据JIS M 8801中规定的基于吉塞勒塑性计法的煤流动性试验方法测定而得到的值。

9.根据权利要求1～4中任一项所述的冶金用焦炭，其特征在于，所述总惰质组量为依据JIS M 8816中规定的煤的微细组织成分测定方法应用下述式而求出的值，

总惰质组量(％)＝丝质体(％)+微粒体(％)+(2/3)×半丝质体(％)+矿物质(％)…(1)

在此，含量全部为体积％。

10.一种冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，

将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏，所述混煤的平均最大反射率为0.95％以上且1.05％以下，

制造焦炭中的直径为100μm以上且3mm以下的粗大气孔中圆形度为0.8以上的气孔的截面积的合计值相对于所述粗大气孔的截面积的合计值的比例为10％以上的焦炭。

11.一种冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，

将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏，所述混煤的平均最大反射率为0.95％以上且1.05％以下，

制造焦炭中的直径为50μm以上且200μm以下的粗大气孔中圆形度为0.8以上的气孔的截面积的合计值相对于所述粗大气孔的截面积的合计值的比例为10％以上的焦炭。

12.一种冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，

将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏，所述混煤的平均最大反射率为0.95％以上且1.05％以下，

制造焦炭中的直径为100μm以上且3mm以下的粗大气孔的平均圆形度为0.35以上的焦炭。

13.一种冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，

将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏，所述混煤的平均最大反射率为0.95％以上且1.05％以下，

制造焦炭中的直径为50μm以上且200μm以下的粗大气孔的平均圆形度为0.55以上的焦炭。

14.根据权利要求10～13中任一项所述的冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，作为所述混煤，使用配合有20质量％以上且75质量％以下的低惰质组煤的混煤。

15.根据权利要求10～13中任一项所述的冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，所述低惰质组煤的最高流动度为80ddpm以上且小于1000ddpm并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下。

16.根据权利要求10～13中任一项所述的冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，所述混煤中包含的低惰质组煤的灰分量为4.8质量％以上且8.6质量％以下。

17.根据权利要求10～13中任一项所述的冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，所述最高流动度为依据JIS M 8801中规定的基于吉塞勒塑性计法的煤流动性试验方法测定而得到的值。

18.根据权利要求10～13中任一项所述的冶金用焦炭的制造方法，所述总惰质组量为依据JIS M 8816中规定的煤的微细组织成分测定方法应用下述式而求出的值，

总惰质组量(％)＝丝质体(％)+微粒体(％)+(2/3)×半丝质体(％)+矿物质(％)…(1)

在此，含量全部为体积％。