JP2001323281A - コークス製造方法 - Google Patents
コークス製造方法Info
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Abstract
で乾留して、強度の高いコークスを製造する方法を提示
する。 【解決手段】 原料炭をコークス炉に装入して乾留し、
コークスを製造する方法において、石炭の粉砕粒度を所
定の式で規定するとともに、原料炭中に含まれる粒径6
mm以上の石炭の割合を5質量%以下かつ粒径1mm以
上の石炭の割合を20質量%以上となるように粉砕調整
し、原料炭の水分を4質量%以下とすることを特徴とす
る高炉用コークスの製造方法。
Description
製造方法に関するものである。
コークスを製造するためには、原料炭として、多量の粘
結炭を使用する必要がある。一方、粘結炭に比べて粘結
性の劣る非微粘結炭は資源埋蔵量が多く、価格が安価で
あるという特徴を有している。
ス製造コストの削減を目的として、原料炭中の非微粘結
炭の配合割合を増加させる方法の開発が検討されてい
る。
ば、石炭化学と工業(三共出版(株)、昭和52年版、
p.286)に掲載されているように、通常は原料炭の
粒度を、3mm以下の割合が80〜90質量%程度にな
るように粉砕して調整している。
砕粒度を制御することにより強度の高いコークスを製造
する方法が提案されている。
25mm以下の粒度構成が80質量%以上となるように
粒度を調整した後に、加圧成型して塊成炭とし、そのま
まあるいは塊砕した後、乾留することにより強度の高い
コークスを製造する方法が開示されている。しかし、工
業的に石炭を0.25mm以下の粒度構成が80質量%
以上となるように微粉砕する運転を、連続的に行うと、
2週間程度で粉砕機が顕著に摩耗するため、長期間、安
定に石炭を粉砕する操業を行うことは非常に困難であ
る。また、粉砕粒度が0.25mm以下の粒度構成が8
0質量%以上となるように微粉砕するには、粉砕処理に
要する時間が従来に比べて数倍増加するため、多量の石
炭を粉砕処理する場合には、粉砕処理能力が落ちる問題
点がある。さらに、前記方法に従って、0.25mm以
下の粒度構成が80質量%以上となるように粒度を調整
した後に、加圧成型処理を行わずに乾留した場合には、
コークス炉に装入する際、石炭の粒度が小さいため装入
密度が低下し、強度の高いコークスを製造することはで
きない。
コークス製造用原料炭を対象として、粘結力指数50〜
80%未満、揮発分10〜25質量%の非微粘結炭を
0.6mm以下割合が50〜100質量%、0.6〜
3.0mm割合が50〜0質量%となるように粒度調整
して成形コークス製造用の原料炭に対して10〜70質
量%配合し、粘結力指数50〜80%未満、揮発分25
〜35質量%の非微粘結炭を0.6mm以下割合が80
〜100質量%、0.6〜1.0mm割合が20〜0質
量%となるように粒度調整して成形コークス用の原料炭
に対して50〜10質量%配合した粉炭に粘結材を添加
して加圧成形した成形炭を竪型のシャフト炉で乾留し、
成形コークスを製造する方法が開示されている。
原料炭を対象としているために、室炉式コークス炉で高
炉用コークスを製造する際の原料炭の粉砕方法に適用し
た場合は石炭粒度が微粉砕されるために、該原料炭を成
形しないでコークス炉内に装入する場合には装入密度が
低下し、強度の高いコークスを製造することはできな
い。
ス製造コストの削減、およびコークス製造用原料炭とし
て埋蔵量の多い非微粘結炭を多量に使用することを可能
とするコークス製造方法の開発が必要とされている。
をコークス炉で乾留して、強度の高いコークスを製造す
る方法を提示することを目的とする。
スの製造方法に関するものである。すなわち、本発明
は、(1)石炭をコークス炉に装入して乾留し、コーク
スを製造する方法において、前記石炭において粒径1m
m以下の石炭の割合が80質量%以下で、かつ、下記式
(a)の係数Aが0.9以上となるように粉砕調整する
ことを特徴とするコークス製造方法である。
割合(単位なし)を、Pは篩目の目開きにより定義され
る石炭粒径(mm)を、Aは係数を、Cは定数をそれぞ
れ表すものである。)(2)前記石炭は、粒径6mm超
の石炭の割合が5質量%以下となるように粉砕調整する
ことを特徴とする(1)に記載のコークス製造方法であ
る。
することを特徴とする(1)または(2)に記載のコー
クス製造方法である。
(1)から(3)のいずれか1項に記載のコークス製造
方法である。
0質量%以下にすることを特徴とする(1)から(4)
のいずれか1項に記載のコークス製造方法である。
明する。
て、非微粘結炭を多量に含む原料炭をコークス炉で乾留
し、強度の高いコークスを製造する方法について鋭意検
討した。
石炭をコークス炉に装入した際の嵩密度を高くするこ
と、およびコークス粒子間の接着状況を良好にすること
が必要である。
囲で軟化溶融して膨張し、粒子間の空隙を埋めることに
より石炭粒子同士が接着してセミコークス組織を形成
し、さらに約500〜1000℃まで加熱することによ
り、炭化水素ガス、および水素ガスなどのガスを発生し
ながら再固化し、この時点で強固なコークス組織を形成
する。
って軟化溶融する温度および再固化する温度が異なる。
そのため、数種類以上の石炭を配合して、コークスを製
造する場合には、炭種によって、コークス炉内での乾留
により再固化してコークス組織を形成する温度に差があ
り、均一ではない。
いこと、および石炭組織の中に不活性物質であるイナー
トの含有量が多い特徴がある。揮発分が高い石炭を乾留
すると、図2に一例を示すように、約400〜600℃
のコークスの再固化温度域でのコークスの線収縮率が大
きいために、コークス塊内に発生する熱応力が増加し、
コークス塊内に多くの亀裂が発生する。
ると、亀裂の発生量が多くなり、コークスの強度は低下
する。
な範囲に調節することにより強度の高いコークスを製造
する方法について、鋭意検討した。具体的には、石炭の
粉砕粒度とコークス強度の関係について詳細に検討し
た。その結果、粒径1mm以下の石炭の割合が80質量
%以下で、かつ、下記式(a)の係数Aが0.9以上と
なるように粉砕調整することにより、コークス粒子の接
着強度が向上すると共に、コークス塊内の亀裂の発生量
を低下させることが可能であり、強度の高いコークスを
製造可能なことがわかった。
割合を、Pは篩目の目開きにより定義される石炭粒径
(mm)を、Aは係数を、Cは定数をそれぞれ表すもの
である。) コークス炉内に装入した石炭の嵩密度が低いと、石炭の
粒子間距離が遠くなるために、コークス炉内で石炭を乾
留して得られるコークスの強度が低下することが知られ
ている。本発明者は、石炭の粉砕粒度とコークス炉に装
入した場合の嵩密度の関係について実験を行い、鋭意検
討した。その結果、石炭の粉砕粒度を細かくすると石炭
の粒度分布が狭くなり、最密充填構造を取りにくい構造
となるために、図3に一例を示すように粒径1mm以下
の割合が80質量%超の場合には、嵩密度が著しく低下
することがわかった。このため、粒径1mm以下の石炭
の割合は80%質量以下に限定する。
と篩上に残存する石炭の重量割合との関係を示す係数で
あり、石炭を細かく粉砕すると、式(a)の係数Aの値
が大きくなる。本発明者が石炭粒径と篩上に残存する石
炭の質量割合、およびコークス強度の関係について実験
を行って、鋭意検討した。その結果、式(a)の係数A
が0.9以上となるように石炭の粒度を調整することに
より、強度の高いコークスを製造できることがわかっ
た。
以下の石炭の割合を80質量%とし、かつ、式(a)の
係数Aが0.9以上となるように粉砕調整した後、乾留
してコークスを製造して得られたコークスを顕微鏡で観
察したところ、コークス塊内の亀裂の発生量が減少して
おり、強度の高いコークスを製造することができた。
係数Aが0.9以上の場合に比べてコークス塊内の亀裂
の発生量が多くなるとともに、コークス粒子同士の接着
強度が低くなるためにコークスの強度が低下するので、
式(a)の係数Aを0.9以上に限定する。
中の最大粒径の割合とコークス強度の関係について検討
した。この結果、6mm超の石炭割合が5質量%以下の
場合には、コークス塊内の亀裂抑制効果が大きくなり、
コークス強度が向上することがわかった。そこで、原料
炭中の6mm超の割合を5質量%以下であることが好ま
しい。
およびコークス強度の関係について鋭意検討した。石炭
中に水分を多く含む場合には、粒径の小さな粒子が粒径
の大きな石炭粒子の廻りに付着しており、いわゆる擬似
粒子化した状態となる。石炭粒子が擬似粒子化した状態
でコークス炉に装入すると、石炭粒子間の空隙が増加し
て粒子間距離が大きくなるために、装入時の嵩密度が低
下する。装入時の嵩密度が低下すると、コークス炉内に
装入した石炭粒子間の距離が増加するために、乾留後の
コークス強度が低下する。
いて実験を行って調べた結果、図4に一例を示すよう
に、石炭水分が4質量%以下の場合には、石炭の粉砕粒
度を小さくしても装入時の嵩密度の低下に対する影響が
小さくなり、コークス強度低下への影響が小さいことが
わかった。
炭の水分が4質量%以下であることが望ましい。
mm以下の石炭の割合が80質量%以下で、かつ、式
(a)の係数Aが0.9以上となるように粉砕調整する
ことにより、強度の高いコークスを製造する方法を完成
するに到った。
しては多くの検討がなされており、前述の特開昭61−
91286号公報、および特開平7−268349号公
報に開示されている。しかし、これらの方法は一部の石
炭粒径の範囲について規定する方法であり、実際に強度
の高いコークスを製造する場合にはコークス塊内の亀裂
を抑制するとともに、粒子同士の接着強度を向上させる
ために、本発明で提示するように石炭の粒度分布を調整
可能とする方法を発明する必要があった。
系重質油、アスファルトピッチ等の粘結材を添加するこ
とにより、コークスの接着強度が向上するため、コーク
ス強度が向上する。粘結材の添加量が多すぎると、コー
クス炉に装入する石炭の嵩密度が低下するために、粘結
材の添加量は1〜5質量%程度が好ましい。
超の場合は、粘結炭の割合が20質量%以下となり、原
料炭の粘結炭性が不足するため、本発明を適用しても高
炉用コークスとして必要な強度を維持しにくくなる。そ
こで、本発明で対象とする非微粘結炭の割合は80質量
%以下が望ましい。
は、JIS K 2151に記載されているドラム強度
試験法により測定し、コークス試料を150回転後に1
5mm篩上の残存した質量比で表したものを示す。
として、図6に概要を示す。原料炭槽1から石炭を石炭
供給フィーダー2から切り出して、一次粉砕機3により
石炭を粉砕する。一次分級機4で粒径6mm超の石炭を
篩い分けした後、粒径6mm超の石炭を二次粉砕機5で
粉砕する。二次粉砕機5で粉砕した石炭を二次篩6で篩
い分けして、6mm超の石炭は二次粉砕機5に再度装入
して粉砕することにより、石炭の粉砕粒度を調整する。
7の前後で石炭をサンプリングし、篩い分けすることに
より粒度分布を測定し、粉砕粒度をチェックし、必要に
応じて一次粉砕機3および/または二次粉砕機5の調整
を行えば良い。
任意の水分に乾燥される。また、粘結材を粘結材タンク
10から混炭機9に添加して該石炭と混合することがで
きる。
うに、非微粘結炭を20質量%含む原料炭を粉砕機で粉
砕し、6mm超割合が2.88質量%で、1mm以下割
合が59.11質量%となるように粒度調整した。式
(a)の係数Aは0.9694となる。該原料炭を乾燥
機で水分を3.5質量%まで乾燥させた後、コークス炉
に嵩密度0.81t/m3で装入して、炉温1200℃
で18.5時間乾留し、コークスを製造した。
I150 15は84.2と高く、強度の高い良質な高炉用コ
ークスを製造することができた。
ように、非微粘結炭を20質量%含む原料炭を粉砕機で
粉砕し、6mm超割合が0.17質量%で、1mm以下
割合が55.51質量%となるように粒度調整した。式
(a)の係数Aは1.0328となる。該原料炭を乾燥
機で水分を3.5質量%まで乾燥させた後、コークス炉
に嵩密度0.81t/m3で装入して、炉温1200℃
で18.5時間乾留し、コークスを製造した。
I150 15は84.3と高く、強度の高い良質な高炉用コ
ークスを製造することができた。
ように、非微粘結炭を20質量%含む原料炭を粉砕機で
粉砕し、6mm超割合が0.17質量%で、1mm以下
割合が55.51質量%となるように粒度調整した。式
(a)の係数Aは1.0328となる。該原料炭を乾燥
機で水分を3.5質量%まで乾燥させた後、原料炭に対
して3.0質量%のタールを添加した後、コークス炉に
嵩密度0.81t/m3で装入して、炉温1200℃で
18.5時間乾留し、コークスを製造した。
I150 15は84.8と高く、強度の高い良質な高炉用コ
ークスを製造することができた。
ように、非微粘結炭を40質量%含む原料炭を粉砕機で
粉砕し、6mm超割合が3.12質量%で、1mm以下
割合が57.88質量%となるように粒度調整した。式
(a)の係数Aは0.9229となる。該原料炭を乾燥
機で水分を3.0質量%まで乾燥させた後、コークス炉
に嵩密度0.81t/m3で装入して、炉温1200℃
で18.5時間乾留し、コークスを製造した。
I150 15は84.6と高く、強度の高い良質な高炉用コ
ークスを製造することができた。
ように、非微粘結炭を40質量%含む原料炭を粉砕機で
粉砕し、6mm超割合が0.20質量%で、1mm以下
割合が51.27質量%となるように粒度調整した。式
(a)の係数Aは0.9715となる。該原料炭を乾燥
機で水分を3.0質量%まで乾燥させた後、コークス炉
に嵩密度0.81t/m3で装入して、炉温1200℃
で18.5時間乾留し、コークスを製造した。
I150 15は84.0と高く、強度の高い良質な高炉用コ
ークスを製造することができた。
ように、非微粘結炭を40質量%含む原料炭を粉砕機で
粉砕し、6mm超割合が0.20質量%で、1mm以下
割合が51.27質量%となるように粒度調整した。式
(a)の係数Aは0.9715となる。該原料炭を乾燥
機で水分を3.0質量%まで乾燥させた後、原料炭に対
して3.0質量%のタールを添加した後、コークス炉に
嵩密度0.81t/m3で装入して、炉温1200℃で
18.5時間乾留し、コークスを製造した。
I150 15は84.5と高く、強度の高い良質な高炉用コ
ークスを製造することができた。
ように、非微粘結炭を70質量%含む原料炭を粉砕機で
粉砕し、6mm超割合が3.00質量%で、1mm以下
割合が59.00質量%となるように粒度調整した。式
(a)の係数Aは0.9884となる。該原料炭を乾燥
機で水分を3.0質量%まで乾燥させた後、コークス炉
に嵩密度0.81t/m3で装入して、炉温1200℃
で18.5時間乾留し、コークスを製造した。
I150 15は84.8と高く、強度の高い良質な高炉用コ
ークスを製造することができた。
ように、非微粘結炭を70質量%含む原料炭を粉砕機で
粉砕し、6mm超割合が0.30質量%で、1mm以下
割合が53.50質量%となるように粒度調整した。式
(a)の係数Aは1.0522となる。該原料炭を乾燥
機で水分を3.0質量%まで乾燥させた後、原料炭に対
して3.0質量%のソフトピッチを添加した後、コーク
ス炉に嵩密度0.81t/m3で装入して、炉温120
0℃で18.5時間乾留し、コークスを製造した。
I150 15は85.1と高く、強度の高い良質な高炉用コ
ークスを製造することができた。
ように、非微粘結炭を70質量%含む原料炭を粉砕機で
粉砕し、6mm超割合が0.17質量%で、1mm以下
割合が55.51質量%となるように粒度調整した。式
(a)の係数Aは1.0328となる。該原料炭を乾燥
機で水分を2.5質量%まで乾燥させた後、原料炭に対
して4.0質量%のソフトピッチを添加した後、コーク
ス炉に嵩密度0.81t/m3で装入して、炉温120
0℃で18.5時間乾留し、コークスを製造した。
I150 15は84.9と高く、強度の高い良質な高炉用コ
ークスを製造することができた。
炭を20質量%含む原料炭を粉砕機で粉砕し、6mm超
割合が8.80質量%で、1mm以下割合が48.61
質量%となるように粒度調整した。式(a)の係数Aは
0.8643となる。該原料炭を乾燥機で水分を3.5
質量%まで乾燥させた後、コークス炉に嵩密度0.81
t/m3で装入して、炉温1200℃で18.5時間乾
留し、コークスを製造した。
I150 15は82.5と低く、高炉用コークスとしての強
度が不足であり、良質な高炉用コークスを製造すること
ができなかった。
炭を20質量%含む原料炭を粉砕機で粉砕し、6mm超
割合が8.80質量%で、1mm以下割合が48.61
質量%となるように粒度調整した。式(a)の係数Aは
0.8643となる。該原料炭を乾燥機で水分を6.0
質量%まで乾燥させた後、コークス炉に嵩密度0.72
t/m3で装入して、炉温1200℃で18.5時間乾
留し、コークスを製造した。
I150 15は81.8と低く、高炉用コークスとしての強
度が不足であり、良質な高炉用コークスを製造すること
ができなかった。
炭を40質量%含む原料炭を粉砕機で粉砕し、6mm超
割合が7.88質量%で、1mm以下割合が49.60
質量%となるように粒度調整した。式(a)の係数Aは
0.8234となる。該原料炭を乾燥機で水分を6.0
質量%まで乾燥させた後、コークス炉に嵩密度0.72
t/m3で装入して、炉温1200℃で18.5時間乾
留し、コークスを製造した。
I150 15は81.5と低く、高炉用コークスとしての強
度が不足であり、良質な高炉用コークスを製造すること
ができなかった。
炭を40質量%含む原料炭を粉砕機で粉砕し、6mm超
割合が0.00質量%で、1mm以下割合が84.30
質量%となるように粒度調整した。式(a)の係数Aは
1.4938である。該原料炭を乾燥機で水分を3.0
質量%まで乾燥させた後、コークス炉に嵩密度0.70
t/m3で装入して、炉温1200℃で18.5時間乾
留し、コークスを製造した。
I150 15は83.0と低く、高炉用コークスとしての強
度が不足であり、良質な高炉用コークスを製造すること
ができなかった。
炭を70質量%含む原料炭を粉砕機で粉砕し、6mm超
割合が10.50質量%で、1mm以下割合が43.6
0質量%となるように粒度調整した。式(a)の係数A
は0.8490である。該原料炭を乾燥機で水分を3.
0質量%まで乾燥させた後、コークス炉に嵩密度0.8
1t/m3で装入して、炉温1200℃で18.5時間
乾留し、コークスを製造した。
I150 15は81.4と低く、高炉用コークスとしての強
度が不足であり、良質な高炉用コークスを製造すること
ができなかった。
炭を多量に配合した原料炭を用いて強度の高いコークス
を製造することが可能となった。本発明の技術的、経済
的な効果は非常に大きい。
ある。
である。
度の関係を示す図である。
よび水分と嵩密度の関係を示す図である。
適用した場合のコークス強度を示す図である。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 石炭をコークス炉に装入して乾留し、コ
ークスを製造する方法において、前記石炭は粒径1mm
以下の石炭の割合が80質量%以下で、かつ、下記式
(a)の係数Aが0.9以上となるように粉砕調整する
ことを特徴とするコークス製造方法。 【数1】 (式中、Ovは篩上に残存する石炭の質量割合を、Pは
篩目の目開きにより定義される石炭粒径(mm)を、A
は係数を、Cは定数をそれぞれ表すものである。) - 【請求項2】 前記石炭は、粒径6mm超の石炭の割合
が5質量%以下となるように粉砕調整することを特徴と
する請求項1に記載のコークス製造方法。 - 【請求項3】 前記石炭中の水分を4質量%以下とする
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコー
クス製造方法。 - 【請求項4】 粘結材を添加することを特徴とする請求
項1から請求項3のいずれか1項に記載のコークス製造
方法。 - 【請求項5】 前記石炭中の非微粘結炭の質量を80質
量%以下にすることを特徴とする請求項1から請求項4
のいずれか1項に記載のコークス製造方法。
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