JP2002275477A

JP2002275477A - 高炉用コークスの製造方法

Info

Publication number: JP2002275477A
Application number: JP2001076364A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kato; 健次加藤; Kouji Saito; 公児齋藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2002-09-25
Also published as: KR20030080093A; KR100579670B1; WO2002077123A1

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、非微粘結炭を多量に使用し
て、強度の高い高炉用コークスの製造方法を提供する。【解決手段】原料炭をコークス炉に装入して乾留して
コークスを製造する方法において、核磁気共鳴スペクト
ルによって得られた石炭の粘結成分量を表す指標と石炭
の粘結成分の粘度を表す指標が所定の範囲内となるよう
に石炭の配合割合を調製することによって、強度の高い
コークスを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、強度の高い高炉用
コークスの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉用コークス製造プロセスにおいて、
コークス製造コストの削減を達成するためには、原料炭
中に含まれる非微粘結炭の割合を増加させることが重要
である。これは、非微粘結炭は粘結炭に比べて資源の埋
蔵量が多く、安価であるため、コークスの製造コストを
低減する方法としては、原料炭中に含まれるこの非微粘
結炭の割合を増加させることが有効であることによる。
しかし、非微粘結炭の増加に伴って、コークスの強度が
低下するという問題がある。そこで、原料炭中の非微粘
結炭の割合を増加させてもコークス強度が低下しないよ
うな高炉用コークス製造方法の開発が求められている。
高炉用コークスを製造する際に用いる原料炭には、通常
は複数種（約１０種類程度）の石炭が用いられ、これを
配合した後に、コークス炉に装入し乾留して高炉用コー
クスを製造する。このため、従来から強度の高いコーク
スを製造するための石炭配合方法が研究されてきた。

【０００３】以下に、主な４つの例を示す。（１）石炭の揮発分量と石炭の最高流動度を指標とし
たコークス製造用石炭の調整方法石炭の揮発分と最高流動度を所定の範囲に調整して、コ
ークス炉に装入して乾留し、コークスを製造する方法
が、例えば、「石炭化学と工業」ｐ．２９９（三共出版
（株）、Ｓ５２年）等に開示されている。この方法は、
石炭の揮発分量と、ギーセラープラストメーターによる
石炭の流動性試験（ＪＩＳＭ８８０１）による石炭
の最高流動度の両者から、コークス強度を予測する方法
であり、図３に示す斜線部分が高炉用コークスの石炭と
して最適であるとされている。石炭の最高流動度の測定
は、ＪＩＳＭ８８０１に記載されている方法に従っ
て、ギーセラープラストメーターを用いて以下の手順で
行なう。まず、撹拌棒をセットしたレトルト中に石炭試
料を装填し、その後、金属浴中で規定の昇温速度で加熱
する。この際撹拌棒に一定のトルクを与えておくと、石
炭の軟化とともに撹拌棒が回転する。この回転挙動によ
り軟化開始温度、最高流動度及び固化温度を測定する試
験方法である。（２）石炭の微細組織成分と反射率を指標としたコー
クス製造用石炭の調整方法石炭の顕微鏡による微細組織成分（以下、「マセラル」
と記す）と、反射率を組み合わせることによって、石炭
の配合割合を調整してコークス炉に装入して乾留し、コ
ークスを製造する方法が、例えば、「石炭化学と工業」
ｐ．３０２（三共出版（株）、Ｓ５２年）等に開示され
ている。この方法は、加熱により軟化溶融する石炭中の
活性成分（Ｒｅａｃｔｉｖｅｓ）であるビトリニット、
エクジニット、デグラジニット等のマセラルと、加熱し
ても軟化溶融しない不活性成分（Ｉｎｅｒｔｓ）、およ
び両者の中間的な性質を示す半不活性成分（Ｓｅｍｉ−
Ｉｎｅｒｔｓ）の割合を光学顕微鏡によって測定し、石
炭のマセラルの量比とビトリニットの平均反射率の値に
よって、石炭組織の平衡指数（ＣＢＩ）および強度指数
（ＳＩ）を算出して、ＣＢＩとＳＩの関係から、コーク
ス強度を推定する方法である。具体的には、図４に一例
を示すように、ＳＩとＣＢＩからコークス強度を推定す
るコークス強度推定線図を予め作成しておき、石炭のマ
セラルの量比およびビトリニットの平均反射率から算出
したＳＩとＣＢＩが所定の強度のコークスを製造する範
囲になるように石炭の配合割合を調整する。図４では、
コークス強度として、ＤＩ^３０ _１５（ＪＩＳＫ２１
５１に示すドラム強度試験方法に従って、ドラム強度試
験により測定し、コークス試料を３０回転後に１５ｍｍ
篩上に残存した質量比で表したもの）を示している。コ
ークスのＤＩ^１５０ _１５（ＪＩＳＫ２１５１に示す
ドラム強度試験方法に従って、コークス試料を１５０回
転指せた後に１５ｍｍ篩上に残存した質量比で表したも
の）を推定する場合には、予め、前記ＤＩ^３０ _１５の値
とＤＩ^１５０ _１５の関係を求めておけば良い。（３）石炭のギーセラー流動性試験における再固化温
度、および石炭のガス発生量を指標とした石炭の調整方
法コークス製造用石炭のギーセラープラストメーターによ
る石炭の流動性試験（ＪＩＳＭ８８０１）における
再固化温度を基準とする指標（Ｘ）、および原料炭のコ
ークス炉ガス発生量を表す指標（Ｙ）と、コークスのド
ラム強度との関係を予め統計的に求めて相関式を作成
し、該相関式に基づいてコークス製造用原料炭として使
用する石炭を選択して、コークス炉に装入して乾留し、
コークスを製造する方法が、特開平４−２４６４９５号
公報に開示されている。この方法は、石炭が加熱されて
軟化溶融した際に発生する粘結成分の量と、該粘結成分
の粘度を測定することが不可能なために、代替する指標
として、数種類の石炭を配合して調整した原料炭の再固
化温度を測定して、指標とするものである。（４）ＮＭＲ法特開平９-３２８６８５号公報には、石炭に重水素置換
された溶媒を膨潤させたのち、水素核の核磁気共鳴吸収
スペクトルを測定し、石炭中の全水素の存在量を定量
し、その中の水素結合に関与している水素の存在量比を
算出することで、その量比とコークスドラム強度の関係
から得られるコークス化特性によって石炭の品質を評価
することを特徴とする石炭品質評価方法が開示されてい
る。また特開平１０−１９８１４号公報では、石炭を重
水素置換された溶媒に膨潤させたのち、水素核の核磁気
共鳴吸収スペクトルを測定し、石炭中の横緩和時間の相
対的に長い成分と短い成分の量を求め、その量比とコー
クスドラム強度の関係から、装入石炭の乾留後のコーク
スドラム強度を推定することを特徴とする石炭品質評価
方法、及び石炭を重水素置換されたピリジン等の溶媒に
膨潤させたのち、水素核の核磁気共鳴吸収スペクトルの
エコー信号を測定し、その信号に対して適当な磁場勾配
を与えることで得られるマイクロイメージング像で石炭
中に存在する横緩和時間の相対的に長い成分の分布状態
等を可視化して、溶融し易い成分存在量や分布を評価
し、コークスドラム強度との関係から装入石炭の乾留後
のコークスドラム強度を推定することを特徴とする石炭
品質評価方法が開示されている。

【０００４】特開平１１-３２６２４８号公報には、石
炭を重水素置換された溶媒で膨潤することなしに水素核
の核磁気共鳴吸収スペクトルを測定し、石炭中の横緩和
時間の相対的に長い成分と短い成分の量を求め、その量
比とコークスドラム強度の関係から、装入石炭の乾留後
のコークスドラム強度を推定することを特徴とする石炭
品質評価方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のコークス製造用
原料炭の配合方法では、ギーセラープラストメーターに
よる最高流動度や、石炭のマセラルと反射率等を指標と
して、石炭の配合設計を行う方法を採用してきたが、こ
れらの方法では下記の問題点があるために、コークス製
造用の石炭として、非微粘結炭を多量に配合した石炭を
用いてコークス炉で乾留して強度の高い高炉用コークス
を製造するための配合設計が不可能であった。

【０００６】例えば、前述した（１）の石炭の揮発分と
ギーセラープラストメーターによる石炭の最高流動度を
指標とした石炭の配合方法では、非微粘結炭は軟化溶融
時の粘結性が低いため溶融しにくく、結果としてギーセ
ラープラストメーターの撹拌棒の回転数が小さくなり流
動性の検出精度が低下するという欠点がある。また、ギ
ーセラー流動性による粘結性の指標は加成性がないため
に、非微粘結炭と粘結炭を配合した場合には、石炭の粘
結性を正確に評価することができない。この手法によっ
て石炭の配合設計を行なう場合には、非微粘結炭の使用
割合が約３０質量％を超えると、石炭の流動性が著しく
低下するために、コークス強度が著しく低下すると予測
されてしまい、非微粘結炭３０質量％以上の配合条件を
検討するためには、この方法は適用が不可能であり、非
微粘結炭の配合割合の上限は原料炭に対して約３０質量
％が上限であった。

【０００７】また、前記の（２）の石炭のマセラルと反
射率を指標とした石炭の調整方法では、非微粘結炭は粘
結炭に比べてＳＩが低く（約４以下）、非微粘結炭を約
３０質量％以上使用した場合には、ＳＩ−ＣＢＩ線図か
ら推定されるコークスのドラム強度の実績値と推定値の
差が大きくなる。このため、非微粘結炭の割合が３０質
量％以上の場合には、ＳＩ―ＣＢＩ法によるコークス強
度の推定は推定の精度が悪化するので、非微粘結炭を多
量に配合した石炭をコークス炉に装入して乾留し、コー
クスを製造する場合の石炭の配合設計に適用することは
不可能であり、この方法による非微粘結炭の配合割合の
上限は原料炭に対して約３０質量％が上限であった。さ
らに、非微粘結炭の中でも揮発分量が約１５％以下と少
ない半無煙炭の場合は、ＳＩは約６以上と高く、ＣＢＩ
は約５以上と高い性状を有しているが、単味の石炭を乾
留した場合のコークスのドラム強度（ＤＩ１５０１５）
は０であり、このドラム強度は従来のＳＩ−ＣＢＩ線図
ではコークス強度は予測できず、石炭の種類によって適
用することが不可能であった。前記（３）のコークス製
造用の石炭のギーセラープラストメーターによる流動性
試験における再固化温度、およびガス発生量を指標とし
た石炭の調整方法では、以下の問題点がある。石炭を乾
留した場合に石炭の粘結性はコークス強度に対して大き
な影響を及ぼすが、石炭のギーセラー流動性試験による
石炭の最高流動性は、複数の石炭を配合した場合、特に
非微粘結炭を約３０質量％以上配合した石炭について
は、石炭のギーセラー流動性については加成性がない。

【０００８】そこで、特開平４−２４６４９５号公報で
は石炭の粘結性を表す指標として、石炭のギーセラー流
動性試験における再固化温度を指標とした石炭の調整方
法を提案している。しかし、この方法では、実際にコー
クス強度に対して強い影響を及ぼす石炭の粘結成分の量
および石炭の粘結成分の粘度を測定することが不可能な
方法であるために、多量の非微粘結炭を含む石炭を用い
てコークスを製造した場合のコークス強度の推測は不可
能である。前記（４）の特開平９−３２８６８５号公
報、および特開平１０−１９８１４号公報に開示されて
いるＮＭＲによる石炭の調整方法では、これらの方法に
代表される石炭のＮＭＲ測定法は非常に有用な情報を与
えるが、重水素溶媒での２４時間以上の蒸気膨潤等の前
処理が必要であり、簡便性に欠けていた。また溶媒が石
炭に浸透した結果、その分子構造に微妙な影響を与えて
いた。更に石炭を構成する横緩和時間の比較的長い成分
のみの情報しか与えず、横緩和時間の比較的短い成分に
関する情報は得られなかった。また、測定に要する時間
が長く、水素のみに限定された情報であるのが欠点であ
った。また、特開平１１−３２６２４８号に開示されて
いる方法では、多重パルスを使用する必要があり、測定
装置に高い性能が要求され、且つ習熟した測定者が必要
であり、したがって汎用的ではないという問題がある。
さらに、実際のコークス製造用の石炭の配合設計を行な
うためには、更に石炭の調整に工夫が求められている。
以上のような問題から、粘結炭から非微粘結炭までの広
い範囲の炭種を対象として、且つ、非微粘結炭を多量に
配合した場合でも、強度の高い高炉用コークスを製造す
ることを可能とする高炉用コークスの製造法の開発が必
要とされている。本発明の目的は、非微粘結炭を多量に
配合した原料炭を用いた条件で、強度の高いコークスを
製造することを可能とする高炉用コークスの製造方法を
提供するところにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、石炭に含まれ
る粘結成分の量を表す指標、および石炭の粘結成分の粘
度を表す指標が所定の範囲となるように石炭を調整し
て、強度の高い高炉用コークスを製造することを特徴と
するコークス製造方法であり、本発明の内容は下記の通
りである。（１）１種類または２種類以上の石炭を混合した後、コ
ークス炉に装入して乾留してコークスを製造する方法に
おいて、前処理せずに石炭の軟化溶融温度で測定した水
素核の核磁気共鳴スペクトルの結果から得た石炭の粘結
成分量を表す指標と、石炭の粘結成分の粘度を表す指標
を所定の範囲内となるように石炭を調製することによっ
て、強度の高いコークスを製造することを特徴とする高
炉用コークスの製造方法。（２）石炭の粘結成分量を表す指標の範囲を３０％以上
とし、かつ、石炭の粘結成分の粘度を表す指標の範囲を
３以上とすることを特徴とする前記発明（１）に記載の
高炉用コークスの製造方法。（３）前記石炭が、水分を２〜６％に調整した石炭であ
ることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の高
炉用コークスの製造方法。（４）前記石炭が事前に粘結材を添加した石炭であるこ
とを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれかに記載
の高炉用コークスの製造方法。（５）前記石炭が、単一または２種類以上の高分子材料
を配合した石炭であることを特徴とする前記（１）乃至
（４）のいずれかに記載の高炉用コークスの製造方法。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、具体的に
説明する。図５は、本発明に関わるコークス製造プロセ
スを示す図である。１は石炭配合槽、２は石炭供給フィ
ーダー、３は石炭乾燥機、４は粘結材タンク、５は粘結
材添加装置、６は高分子添加ホッパー、７はコークス炉
を各々示す。

【００１１】石炭配合槽１の下の石炭供給フィーダー２
から供給する石炭の量を調節し、原料炭（ここでは、１
種類または２種類以上の石炭を配合し、コークス炉に装
入する配合炭を指す）中の各石炭を所定の割合に配合す
る。原料炭を石炭乾燥機３に送り、水分を２〜６％程度
に乾燥する。その後、粘結材添加装置５により、原料炭
に対して質量比で１〜１０ｍａｓｓ％の粘結材を添加
し、前記粘結材を添加した原料炭に高分子材料添加ホッ
パー６から切り出した高分子材料を添加した後、コーク
ス炉７に送り、コークス炉内に装入して乾留する。本発
明者らは、図５に示すようなコークス製造プロセスを前
提として、非微粘結炭を多量に配合した原料炭を用い
て、石炭の粘結成分の量と粘結成分の粘度に着目した原
料炭の配合方法により、強度の高いコークスを製造する
方法について詳細に検討した。本発明者らは、コークス
強度に対して非常に強い影響を及ぼす石炭の粘結成分の
量と粘結成分の粘度、およびこれらとコークス強度の関
係について、一連の実験を行なって詳細に検討した。コ
ークス炉内で加熱された石炭が軟化溶融して粘結性を発
現するためには、石炭分子の運動性が活発化して液体状
態に近くなり、それが石炭粒子内に拡がることが必要で
ある。そして石炭粒子内に存在する横緩和時間が長い成
分、即ち、分子運動性の高い成分（易動性水素成分）が
多いということは石炭の粘結性に関与する成分量の増加
を意味する。加熱条件下において石炭粒子内の粘結成分
の発現量が増加することと、コークスのドラム強度が向
上することを見出した。さらに、この関係を活用して、
石炭が軟化溶融する温度で石炭粒子内における粘結成分
の量を表す指標と、石炭の粘結成分の粘度を表す指標が
所定の範囲となるように、石炭の配合を調製して、コー
クス炉に装入して乾留することにより、強度の高いコー
クスを製造することが可能となることを見出した。石炭
の粘結成分量を表す指標、および石炭の粘結成分の粘度
を表す指標の測定は、下記の方法で行なった。

【００１２】例えば、表１に示す性状の石炭について、
前処理をせずに石炭の水素核のＮＭＲイメージングを石
炭の軟化溶融温度で測定する。ここで軟化溶融温度とは
３５０℃から５１０℃の範囲である。なお上記の事前処
理とは、石炭を予熱・加熱したり、溶媒等での処理をし
たりすることを言うが、本発明の石炭の配合調製のため
に前記指標を測定する際にはこの事前処理は不要であ
る。なお本発明において「調製」という場合、複数の石
炭を配合して用いる場合と、単味の石炭を用いる場合の
いずれも含むものとする。

【００１３】本発明の前記測定のためには、試料を核磁
気共鳴装置専用の試料管に挿入するだけで良く、試料管
に入るサイズである数ミリメートル以下であれば、特に
試料の大きさや形状には依存しない。

【００１４】測定の手法としては、水素９０度のパルス
幅は８μsec、エコー時間は５０μsec〜３ｍsec、繰り
返し時間は５ｍsec〜１secとして、積算回数は５１２回
であった。データのサイズはＸ方向で５１２ポイント、
Ｙ方向で５１２ポイントで、Ｚ方向は１〜５１２ポイン
トと設定する。その際に試料を３℃／ｍｉｎで昇温させ
ながら、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸にそれぞれ、８９gauss／c
m、９６gauss／cm、１０７gauss／cmの磁場勾配を短時
間で与えるような方法で測定を行い、石炭の水素核ＮＭ
Ｒイメージング画像を得る。更に昇温させながら、同じ
測定をすることで、石炭が軟化溶融状態のＮＭＲイメー
ジ画像を得る。得られた画像から、適当な横緩和時間で
の分布と易動性水素成分の存在量を算出する。ここで
「易動性水素成分」とは、本明細書においては「粘結成
分の量を表す指標」のことをいい、その存在量は、上記
軟化溶融温度域で、横緩和時間が１００マイクロ秒以上
である成分の量として定義される。ここで多重パルスや
横緩和時間に関しては、特開平１１−３２６２４８号公
報中に記載している通りであり、石炭の水素核のＮＭＲ
スペクトルに、数マイクロ秒の短く且つ数百パットの強
いパルスを一定周期で繰り返し与える多重パルス法と同
時に直線的な傾斜磁場勾配を組み合わせることで測定を
行う。この時、水素核磁気共鳴から得られた吸収を半値
幅の広い吸収（横緩和時間が短い成分）と、狭い吸収
（横緩和時間が長い成分）に波形分離し、その面積をそ
れぞれの成分量とした。本測定時には得られる吸収を先
鋭化させ明確なイメージング像にすることで、横緩和時
間の長い成分と短い成分の差異を明確にすることがよ
い。

【００１５】このため、適当な多重パルスを与えるマジ
ックエコー法(F.Weigand,D.E.Demco,B.Bluemich and H.
W.Spiess,J.Magn.Reson.A120(1996)190) が非常に有効
であり、従来のイメージング技術と併用できる。同様の
効果は、漏洩磁場を利用するＳＴＲＡＦＩ法（A.A.Samo
ilenko,D.Y.Artemov, and L.A.Sibeldina,JETP Lett.48
(1988) 348）でも確認されている。横緩和時間とは、Ｎ
ＭＲイメージング測定の結果得られる最小画素内に存在
する石炭自身に由来する水素核ＮＭＲスペクトル吸収の
半値幅（吸収の高さの半分の位置における吸収の幅を意
味する）から導き出されるものであり、石炭のバルクと
しての運動性を表す。

【００１６】本発明者らは、表１に示す石炭化度の異な
る２４種類の石炭について、本手法によって軟化溶融時
の易動性水素成分の存在量と横緩和時間を求めた。ＮＭ
Ｒの測定結果から、横緩和時間の逆数を係数化して「粘
結成分の粘度を表す指標」を求める方法を新たに考案し
た。具体的には、ＮＭＲイメージング画像から得られる
横緩和時間が長い成分の横緩和時間の逆数であり、横緩
和時間の逆数を１／ｍｓｅｃの単位で表したものと定義
される。

【００１７】この方法によって求めた石炭の粘結成分の
量を表す指標を横軸に、粘結成分の粘度を表す指標を縦
軸にプロットしたものを図１に示す。

【００１８】石炭を水分３〜４％に乾燥した後、コーク
ス炉に装入して、１２００℃で２０時間乾留してコーク
スを製造し、上記の石炭の粘結成分の指標と、コークス
強度の関係を詳細に調べた。その結果、図１に示すよう
に、石炭の粘結成分の量を表す指標と、粘結成分の粘度
を表す指標、およびコークスドラム強度との関係につい
て、明確な関係があることを見いだした。即ち、ＮＭＲ
の測定によって得られる粘結成分量を表す指標が３０％
以上で、かつ、粘結成分の粘度を表す指標が３以上の場
合に、強度の高いコークスの製造が可能となることがわ
かった。さらに、表２に示すように、２種類以上の複数
種の石炭の混合物と、石炭に粘結材を添加した混合物、
および石炭に高分子材料を添加した混合物の各々につい
て、粘結成分の量と、各々の粘結成分の粘度、およびコ
ークスのドラム強度の関係を調べた。その結果、図２に
示すように、ＮＭＲの測定によって得られる粘結成分量
を表す指標が３０％以上で、かつ、粘結成分の粘度を表
す指標が３以上の場合に、強度の高いコークスの製造が
可能となることがわかった。本明細書で、コークス強度
（ＤＩ^１５０ _１５）とはＪＩＳＫ２１５１に示され
ているドラム強度試験により測定し、コークス試料を１
５０回転後に１５ｍｍ篩上に残存した質量比で表したも
のを示す。ＮＭＲで測定される石炭の粘結成分量は多い
ほどコークス強度が向上することになるので、石炭の粘
結成分量の上限については、特に規定しない。また、Ｎ
ＭＲで測定される石炭の粘結成分の粘度を表す指標(こ
こでは、値が大きいほど粘度が低い)が大きくなるほど
コークス強度は向上するため、石炭の粘結成分の粘度を
表す指標の上限は規定しない。また、本発明者らが原料
炭の水分とコークス強度との関係について鋭意検討した
結果、水分を６％以下に乾燥した場合に、コークスの強
度が向上することを見いだした。そこで、原料炭の水分
は６％以下とする。但し、原料炭の水分を２％未満であ
ると、原料炭をコークス炉へ送る際の発塵量が大幅に増
加するために、原料炭の水分の下限値は２％以上とす
る。

【００１９】石炭には、粘結性を改善するために粘結成
分として粘結材を添加することができ、添加する粘結材
としては、タール、ソフトピッチ、石油系粘結材など使
用できる。

【００２０】前記粘結材の望ましい添加率は、石炭に対
して１質量％未満では粘結材添加による石炭の粘結性補
填効果が少ないために１質量％以上が好ましい。粘結材
の添加量が多すぎると、石炭をコークス炉に装入する際
の装入密度が低下してコークス強度が低下するので、粘
結材の添加率の上限は石炭に対して１０質量％以下が好
ましい。また、石炭には、コークス強度の大きな低下を
招かない範囲で高分子材料を添加することもでき、添加
する高分子材料としては、ポリエチレン、ポリスチレ
ン、容器包装品などの使用済みの廃プラスチック、廃タ
イヤなどの高分子材料が使用可能である。石炭に添加す
る方法によって、高分子材料を添加する比率とコークス
強度の低下に対する影響は異なるが、石炭に均一に高分
子材料を低下する場合には５質量％超の高分子材料を石
炭に添加するとコークス強度が著しく低下するので、石
炭に添加する高分子材料の添加率の上限は５％以下が好
ましい。

【００２１】

【実施例】次に、本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。（実施例１〜実施例１０）表１に示すような性状の異な
る石炭の粘結成分の量を下記の方法で測定した。表１に
性状を示す石炭について、前処理をせずに石炭の水素核
のＮＭＲイメージングを石炭の軟化溶融温度で測定し
た。ここで軟化溶融温度とは３５０℃から５１０℃の範
囲である。試料を核磁気共鳴装置専用の試料管に挿入
し、水素９０度のパルス幅は８μsec、エコー時間は５
０μsec〜３ｍsec、繰り返し時間は５ｍsec〜１secとし
て、積算回数は５１２回であった。データのサイズはＸ
方向で５１２ポイント、Ｙ方向で５１２ポイントで、Ｚ
方向は１〜５１２ポイントと設定する。その際に試料を
３℃／ｍｉｎで昇温させながら、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸にそ
れぞれ、８９gauss／cm、９６gauss／cm、１０７gauss
／cmの磁場勾配を短時間で与えるような方法で測定を行
い、石炭の水素核ＮＭＲイメージング画像を得た。更に
昇温させながら、同じ測定をすることで、石炭が軟化溶
融状態のＮＭＲイメージ画像を得て、得られた画像から
石炭の粘結成分の量を表す指標と、石炭の粘結成分の粘
度を表す指標を算出した。

【００２２】表１の実施例１〜実施例１０に示すよう
に、石炭の粘結成分の量を表す指標が３０％以上で、か
つ、石炭の粘結成分の粘度を表す指標が３以上の石炭に
ついて、石炭の水分を３．０〜４．０％に調整して、コ
ークス炉に装入し、１２００℃の加熱温度で２０時間乾
留して、コークスを製造した。この結果、表１及び図１
に示すように、得られたコークスのドラム強度はいずれ
も８２以上と高く、強度の高い高炉用コークスが得られ
た。（実施例１１〜実施例１７）表２に示すような性状の異
なる２種類以上の石炭を混合した配合炭について、粘結
成分の量を表す指標と粘結成分の粘度を表す指標を下記
の方法で測定した。石炭の配合条件は、表２に示すよう
に、粘結炭であるＡ炭、Ｂ炭、Ｉ炭に対して、非微粘結
炭であるＬ炭、Ｘ炭を配合した。配合炭中の非微粘結炭
の割合は５０ｍａｓｓ％〜７０ｍａｓｓ％である。実施
例１７では、単味炭で乾留した場合に得られるコークス
のドラム強度が０で、従来は全く使用不可能であったＸ
炭を５％配合した。表２に性状を示す性状の配合炭につ
いて、前処理をせずに配合炭の水素核のＮＭＲイメージ
ングを石炭の軟化溶融温度で測定した。ここで軟化溶融
温度とは３５０℃から５１０℃の範囲である。炭試料を
核磁気共鳴装置専用の試料管に挿入し、水素９０度のパ
ルス幅は８μsec、エコー時間は５０μsec〜３ｍsec、
繰り返し時間は５ｍsec〜１secとして、積算回数は５１
２回であった。データのサイズはＸ方向で５１２ポイン
ト、Ｙ方向で５１２ポイントで、Ｚ方向は１〜５１２ポ
イントと設定する。その際に試料を３℃／ｍｉｎで昇温
させながら、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸にそれぞれ、８９gauss
／cm、９６gauss／cm、１０７gauss／cmの磁場勾配を短
時間で与えるような方法で測定を行い、配合炭の水素核
ＮＭＲイメージング画像を得た。更に昇温させながら、
同じ測定をすることで、配合炭が軟化溶融状態のＮＭＲ
イメージ画像を得て、得られた画像から石炭の粘結成分
の量を表す指標と、石炭の粘結成分の粘度を表す指標を
算出した。表２に示すように、配合炭の粘結成分の量を
表す指標が３０％以上で、かつ、粘結成分の粘度を表す
指標が３以上の石炭について、配合炭の水分を２．９％
〜３．５％に調整して、コークス炉に装入し、１２００
℃の加熱温度で２０時間乾留して、コークスを製造し
た。この結果、表２及び図２に示すように、非微粘結炭
を５０ｍａｓｓ％〜７０ｍａｓｓ％と多量に配合した条
件でも、得られたコークスのドラム強度はいずれも８２
以上と高く、強度の高い高炉用コークスが得られた。実
施例１７では、粘結成分の量を表す指標が４０．１％で
粘結成分の粘度を表す指標が２．２と低く、コークスの
ドラム強度が０であり、従来の方法では非微粘結炭の中
でも特に粘結性が低く、使用不可能であった劣質な性状
のＸ炭（比較例１４に性状を示す）を５％配合しても、
コークスのドラム強度が８３．０と高く、強度の高い高
炉用コークスを製造することができた。（実施例１８〜実施例２４）表２に示すような性状の異
なる１種類または２種類以上の石炭を混合した配合炭
に、粘結材としてタールを３％添加して混合した混合物
ついて、前処理をせずに水素核のＮＭＲイメージングを
石炭の軟化溶融温度で測定した。ここで石炭の軟化溶融
温度とは３５０℃から５１０℃の範囲である。試料を核
磁気共鳴装置専用の試料管に挿入し、水素９０度のパル
ス幅は８μsec、エコー時間は５０μsec〜３ｍsec、繰
り返し時間は５ｍsec〜１secとして、積算回数は５１２
回であった。データのサイズはＸ方向で５１２ポイン
ト、Ｙ方向で５１２ポイントで、Ｚ方向は１〜５１２ポ
イントと設定する。その際に試料を３℃／ｍｉｎで昇温
させながら、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸にそれぞれ、８９gauss
／cm、９６gauss／cm、１０７gauss／cmの磁場勾配を短
時間で与えるような方法で測定を行い、石炭の水素核Ｎ
ＭＲイメージング画像を得た。更に昇温させながら、同
じ測定をすることで、石炭が軟化溶融状態のＮＭＲイメ
ージ画像を得て、得られた画像から石炭と粘結材の混合
物の粘結成分量を表す指標と、石炭と粘結材の混合物の
粘結成分の粘度を表す指標を算出した。表２に示すよう
に、石炭と粘結材の混合物の粘結成分の量を表す指標が
３０％以上で、かつ、石炭と粘結材の混合物の粘結成分
の粘度を表す指標が３以上の値である前記混合物を、水
分を３．０％〜５．０％に調整して、コークス炉に装入
し、１２００℃の加熱温度で２０時間乾留して、コーク
スを製造した。この結果、表２及び図２に示すように、
非微粘結炭を５０ｍａｓｓ％と多量に配合した条件下で
も、得られたコークスのドラム強度はいずれも８２以上
と高く、強度の高い高炉用コークスが得られた。実施例
１８では、粘結成分の量を表す指標が４０．１％で粘結
成分の粘度を表す指標が２．２と低く、コークスのドラ
ム強度が０であり、従来の方法では非微粘結炭の中でも
特に粘結性が低く、使用不可能であった劣質な性状のＸ
炭（比較例１４に性状を示す）を５％配合しても、コー
クスのドラム強度が８３．６と高く、強度の高い高炉用
コークスを製造することができた。（実施例２５〜実施例２６）表２に示すように、実施例
２５では、Ａ炭に高分子材料として、ポリエチレン系の
プラスチックを５％添加した混合物を用いて、実施例２
６では、Ａ炭に対して、高分子材料として容器包装品を
混合した一般廃プラスチックを５％添加した混合物を用
いて、粘結成分の量を表す指標と粘結成分の粘度を表す
指標を下記の方法で測定した。上記の石炭と高分子材料
の混合物について、前処理をせずに石炭の水素核のＮＭ
Ｒイメージングを石炭の軟化溶融温度で測定した。ここ
で軟化溶融温度とは３５０℃から５１０℃の範囲であ
る。配合炭試料を核磁気共鳴装置専用の試料管に挿入
し、水素９０度のパルス幅は８μsec、エコー時間は５
０μsec〜３ｍsec、繰り返し時間は５ｍsec〜１secとし
て、積算回数は５１２回であった。データのサイズはＸ
方向で５１２ポイント、Ｙ方向で５１２ポイントで、Ｚ
方向は１〜５１２ポイントと設定する。その際に試料を
３℃／ｍｉｎで昇温させながら、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸にそ
れぞれ、８９gauss／cm、９６gauss／cm、１０７gauss
／cmの磁場勾配を短時間で与えるような方法で測定を行
い、石炭の水素核ＮＭＲイメージング画像を得た。更に
昇温させながら、同じ測定をすることで、石炭が軟化溶
融状態のＮＭＲイメージ画像を得て、得られた画像から
石炭と高分子材料の混合物の粘結成分を表す指標と、前
記の石炭と高分子材料の混合物の粘結成分の粘度を表す
指標を算出した。表２の実施例２５、２６に示すよう
に、石炭と高分子材料の混合物の粘結成分の量を表す指
標が３０％以上で、かつ、石炭と高分子材料の混合物の
粘結成分の粘度を表す指標が３以上の値を示す混合物に
ついて、水分３．０％〜５．０％に調整して、コークス
炉に装入し、１２００℃の加熱温度で２０時間乾留し
て、コークスを製造した。この結果、表２及び図２に示
すように得られたコークスのドラム強度は、いずれも８
２以上と高く、強度の高い高炉用コークスが得られた。（比較例１〜比較例１４）表１に示すような性状の異な
る石炭の粘結成分の量と粘度を表す指標を下記の方法で
測定した。

【００２３】すなわち、石炭の前処理をせずに石炭の水
素核のＮＭＲイメージングを石炭の軟化溶融温度で測定
した。ここで軟化溶融温度とは３５０℃から５１０℃の
範囲である。試料を核磁気共鳴装置専用の試料管に挿入
し、水素９０度のパルス幅は８μsec、エコー時間は５
０μsec〜３ｍsec、繰り返し時間は５ｍsec〜１secとし
て、積算回数は５１２回であった。データのサイズはＸ
方向で５１２ポイント、Ｙ方向で５１２ポイントで、Ｚ
方向は１〜５１２ポイントと設定する。その際に試料を
３℃／ｍｉｎで昇温させながら、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸にそ
れぞれ、８９gauss／cm、９６gauss／cm、１０７gauss
／cmの磁場勾配を短時間で与えるような方法で測定を行
い、石炭の水素核ＮＭＲイメージング画像を得た。更に
昇温させながら、同じ測定をすることで、石炭が軟化溶
融状態のＮＭＲイメージ画像を得て、得られた画像から
石炭の粘結成分量を表す指標と、石炭の粘結成分の粘度
を表す指標を算出した。表１に示すように、石炭の粘結
成分の量を表す指標が３０％未満、あるいは、石炭の粘
結成分の粘度を表す指標が３未満の石炭について、石炭
の水分を３．０〜４．０％に調整して、コークス炉に装
入し、１２００℃の加熱温度で２０時間乾留して、コー
クスを製造した。この結果、表２及び図２に示すよう
に、得られたコークスのドラム強度はいずれも８２未満
と低く、高炉用コークスとしての強度が不足していた。（比較例１５〜比較１６）表２に示すような性状の異な
る２種類以上の石炭を混合した配合炭について、粘結成
分の量を表す指標と粘結成分の粘度を表す指標を下記の
方法で測定した。石炭の配合条件は、表２の比較例１
５、比較例１６に示すように、粘結炭であるＡ炭に対し
て、非微粘結炭であるＬ炭、Ｖ炭を配合した。配合炭中
の非微粘結炭の割合は５０ｍａｓｓ％である。配合炭に
ついて、前処理をせずに配合炭の水素核のＮＭＲイメー
ジングを石炭の軟化溶融温度で測定した。ここで軟化溶
融温度とは３５０℃から５１０℃の範囲である。試料を
核磁気共鳴装置専用の試料管に挿入し、水素９０度のパ
ルス幅は８μsec、エコー時間は５０μsec〜３ｍsec、
繰り返し時間は５ｍsec〜１secとして、積算回数は５１
２回であった。データのサイズはＸ方向で５１２ポイン
ト、Ｙ方向で５１２ポイントで、Ｚ方向は１〜５１２ポ
イントと設定する。その際に試料を３℃／ｍｉｎで昇温
させながら、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸にそれぞれ、８９gauss
／cm、９６gauss／cm、１０７gauss／cmの磁場勾配を短
時間で与えるような方法で測定を行い、配合炭の水素核
ＮＭＲイメージング画像を得た。更に昇温させながら、
同じ測定をすることで、配合炭が軟化溶融状態のＮＭＲ
イメージ画像を得て、得られた画像から石炭の粘結成分
を表す指標と、石炭の粘結成分の粘度を表す指標を算出
した。表２に示すように、複数種の石炭を配合した配合
炭の粘結成分の量を表す指標が３０％未満、あるいは、
前記配合炭の粘結成分の粘度を表す指標が３未満の石炭
について、石炭の水分を３．０〜４．０％に調整して、
コークス炉に装入し、１２００℃の加熱温度で２０時間
乾留して、コークスを製造した。この結果、表２及び図
２に示すように得られたコークスのドラム強度は、いず
れも８２未満と低く、高炉用コークスとしての強度が不
足していた。（比較例１７）表２に示すように粘結炭Ａ炭５０％と非
微粘結炭Ｌ炭４５％および非微粘結炭Ｖ炭５％を配合し
た配合炭に、粘結材としてタールを５％添加して混合し
た混合物ついて、粘結成分の量を表す指標と粘結成分の
粘度を表す指標を下記の方法で測定した。石炭と粘結材
の混合物について、前処理をせずに、水素核のＮＭＲイ
メージングを石炭の軟化溶融温度で測定した。ここで軟
化溶融温度とは３５０℃から５１０℃の範囲である。試
料を核磁気共鳴装置専用の試料管に挿入し、水素９０度
のパルス幅は８μsec、エコー時間は５０μsec〜３ｍse
c、繰り返し時間は５ｍsec〜１secとして、積算回数は
５１２回であった。データのサイズはＸ方向で５１２ポ
イント、Ｙ方向で５１２ポイントで、Ｚ方向は１〜５１
２ポイントと設定する。その際に試料を３℃／ｍｉｎで
昇温させながら、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸にそれぞれ、８９ga
uss／cm、９６gauss／cm、１０７gauss／cmの磁場勾配
を短時間で与えるような方法で測定を行い、水素核ＮＭ
Ｒイメージング画像を得た。更に昇温させながら、同じ
測定をすることで、軟化溶融状態のＮＭＲイメージ画像
を得て、得られた画像から石炭と粘結材の混合物の粘結
成分の量を表す指標と、石炭と粘結材の混合物の粘結成
分の粘度を表す指標を算出した。表２に示すように、粘
結成分の量を表す指標は３４．５％と高かったが、石炭
の粘結成分の粘度を表す指標は２．５と低かった。該配
合炭と粘結材の混合物を水分を３．５％に調整して、コ
ークス炉に装入し、１２００℃の加熱温度で２０時間乾
留して、コークスを製造した。この結果、表２及び図２
に示すように、得られたコークスのドラム強度はいずれ
も８１．２と低く、高炉用コークスとしての強度が不足
していた。（比較例１８）表２に示すように、粘結炭であるＡ炭に
高分子材料としてポリスチレン系のプラスチックを５％
添加した混合物について、粘結成分の量を表す指標と粘
結成分の粘度を表す指標を下記の方法で測定した。石炭
と粘結材の混合物について、前処理をせずに、水素核の
ＮＭＲイメージングを石炭の軟化溶融温度で測定した。
ここで軟化溶融温度とは３５０℃から５１０℃の範囲で
ある。試料を核磁気共鳴装置専用の試料管に挿入し、水
素９０度のパルス幅は８μsec、エコー時間は５０μsec
〜３ｍsec、繰り返し時間は５ｍsec〜１secとして、積
算回数は５１２回であった。データのサイズはＸ方向で
５１２ポイント、Ｙ方向で５１２ポイントで、Ｚ方向は
１〜５１２ポイントと設定する。その際に試料を３℃／
ｍｉｎで昇温させながら、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸にそれぞ
れ、８９gauss／cm、９６gauss／cm、１０７gauss／cm
の磁場勾配を短時間で与えるような方法で測定を行い、
水素核ＮＭＲイメージング画像を得た。更に昇温させな
がら、同じ測定をすることで、軟化溶融状態のＮＭＲイ
メージ画像を得て、得られた画像から石炭と高分子材料
の混合物の粘結成分の量を表す指標と、石炭と高分子材
料の混合物の粘度を表す指標を算出した。表２に示すよ
うに、粘結成分の量を表す指標は４３．９％と高いが、
石炭の粘結成分の粘度を表す指標は２．８と低かった。
前記の石炭と高分子材料の混合物について、水分を３．
１％〜３．５％に調整して、コークス炉に装入し、１２
００℃の加熱温度で２０時間乾留して、コークスを製造
した。この結果、表２及び図２に示すように、得られた
コークスのドラム強度は６４．５と低く、高炉用コーク
スとしての強度が不足していた。（実施例２７）表２に示すように、粘結炭であるＡ炭と
非微粘結炭であるＬ炭を各々５０ｍａｓｓ％ずつ配合し
た配合炭について、粘結成分の量を表す指標と粘結成分
の粘度を表す指標を下記の方法で測定した。配合炭の混
合物について、前処理をせずに、水素核のＮＭＲイメー
ジングを石炭の軟化溶融温度で測定した。ここで軟化溶
融温度とは３５０℃から５１０℃の範囲である。試料を
核磁気共鳴装置専用の試料管に挿入し、水素９０度のパ
ルス幅は８μsec、エコー時間は５０μsec〜３ｍsec、
繰り返し時間は５ｍsec〜１secとして、積算回数は５１
２回であった。データのサイズはＸ方向で５１２ポイン
ト、Ｙ方向で５１２ポイントで、Ｚ方向は１〜５１２ポ
イントと設定する。その際に試料を３℃／ｍｉｎで昇温
させながら、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸にそれぞれ、８９gauss
／cm、９６gauss／cm、１０７gauss／cmの磁場勾配を短
時間で与えるような方法で測定を行い、水素核ＮＭＲイ
メージング画像を得た。更に昇温させながら、同じ測定
をすることで、軟化溶融状態のＮＭＲイメージ画像を得
て、得られた画像から石炭の粘結成分の量を表す指標
と、石炭の粘結成分の粘度を表す指標を算出した。表２
に示すように、粘結成分の量を表す指標は３５．０％と
高く、石炭の粘結成分の粘度を表す指標は３．１と高
い。前記の配合炭について、水分を６．５％と６．０％
より高く調整して、コークス炉に装入し、１２００℃の
加熱温度で２０時間乾留して、コークスを製造した。こ
の結果、表２及び図２に示すように、得られたコークス
のドラム強度は８１．８と若干低く、高炉用コークスと
しての強度がやや不足する傾向であった。（実施例２８）表２に示すように、粘結炭であるＡ炭と
非微粘結炭であるＬ炭を各々５０ｍａｓｓ％ずつ配合し
た配合炭に，粘結材としてタールを１０．５％と１０％
より多く添加した混合物について、粘結成分の量を表す
指標と粘結成分の粘度を表す指標を下記の方法で測定し
た。配合炭と粘結材の混合物について、前処理をせず
に、水素核のＮＭＲイメージングを石炭の軟化溶融温度
で測定した。ここで軟化溶融温度とは３５０℃から５１
０℃の範囲である。試料を核磁気共鳴装置専用の試料管
に挿入し、水素９０度のパルス幅は８μsec、エコー時
間は５０μsec〜３ｍsec、繰り返し時間は５ｍsec〜１s
ecとして、積算回数は５１２回であった。データのサイ
ズはＸ方向で５１２ポイント、Ｙ方向で５１２ポイント
で、Ｚ方向は１〜５１２ポイントと設定する。その際に
試料を３℃／ｍｉｎで昇温させながら、Ｘ，Ｙ，Ｚの３
軸にそれぞれ、８９gauss／cm、９６gauss／cm、１０７
gauss／cmの磁場勾配を短時間で与えるような方法で測
定を行い、水素核ＮＭＲイメージング画像を得た。更に
昇温させながら、同じ測定をすることで、軟化溶融状態
のＮＭＲイメージ画像を得て、得られた画像から石炭と
粘結材の混合物の粘結成分量を表す指標と、石炭と粘結
材の混合物の粘結成分の粘度を表す指標を算出した。表
２に示すように、石炭と粘結材の混合物の粘結成分の量
を表す指標は４３．９％と高く、石炭と粘結材の混合物
の粘結成分の粘度を表す指標は５．８と高い。前記の配
合炭について、水分を３．１％に調整して、コークス炉
に装入し、１２００℃の加熱温度で２０時間乾留して、
コークスを製造した。この結果、表２及び図２に示すよ
うに、得られたコークスのドラム強度は８１．５と若干
低く、高炉用コークスとしての強度がやや不足する傾向
であった。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、コーク
ス製造用原料炭として、非微粘結炭を多量に配合して
も、強度の高いコークスを製造することが可能となると
ともに、非微粘結炭の中でも特に粘結性が低く、従来は
全く使用不可能であった石炭を原料炭として使用するこ
とが可能となる。したがって、本発明は、石炭資源の有
効利用、およびコークス製造コストの削減を可能とする
方法であり、発明の技術的経済的な効果は非常に大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１〜実施例１０及び比較例１〜
１４における石炭の粘結成分量を表す指標と粘結成分の
粘度を表す指標、およびコークスのドラム強度の関係を
示す図である。

【図２】本発明の実施例１１〜実施例２８及び比較例１
５〜１８における石炭の粘結成分量を表す指標と粘結成
分の粘度を表す指標、およびコークスのドラム強度の関
係を示す図である。

【図３】石炭の揮発分とギーセラー流動性試験による粘
結性の指標との関係を示す図である。

【図４】石炭の石炭化度とギーセラー流動性試験による
粘結性の指標との関係を示す図である。

【図５】本発明を適用するコークス製造プロセスの概要
を示す図である。

【符号の説明】

１：石炭配合槽２：石炭供給フィーダー３：石炭乾燥機４：粘結材添加タンク５：粘結材添加装置６：高分子添加ホッパー７：コークス炉

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１種類または２種類以上の石炭を混合し
た後、コークス炉に装入して乾留してコークスを製造す
る方法において、前処理せずに石炭の軟化溶融温度で測
定した水素核の核磁気共鳴スペクトルの結果から得た石
炭の粘結成分量を表す指標と、石炭の粘結成分の粘度を
表す指標を所定の範囲内となるように石炭を調製するこ
とによって、強度の高いコークスを製造することを特徴
とする高炉用コークスの製造方法。
【請求項２】前記石炭の粘結成分量を表す指標の範囲
を３０％以上とし、かつ、前記石炭の粘結成分の粘度を
表す指標の範囲を３以上とすることを特徴とする請求項
１に記載の高炉用コークスの製造方法。
【請求項３】前記石炭が、水分を２〜６％に調整した
石炭であることを特徴とする請求項１または請求項２に
記載の高炉用コークスの製造方法。
【請求項４】前記石炭が事前に粘結材を添加した石炭
であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれ
かに記載の高炉用コークスの製造方法。
【請求項５】前記石炭が、単一または２種類以上の高
分子材料を配合した石炭であることを特徴とする請求項
１乃至請求項４のいずれかに記載の高炉用コークスの製
造方法。