JP2003129064A - 品質を均一化したコークスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヤードでの貯蔵中の流動性劣化の程度にも関
わらず、品質の安定した高炉用コークスを製造する方法
を提供する。 【解決手段】 複数種類の石炭よりなる原料炭をコーク
ス炉に装入して高炉用コークスを製造する際に、原料炭
100 質量部中の最高流動度が1000ddpm以上の石炭の含有
割合を20質量部以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コークスの製造方
法に関するものであり、特に高炉用の品質を均一化した
コークスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉用コークスを製造する室炉式コーク
ス炉は、石炭を乾留するための炭化室と炭化室に熱を供
給するための燃焼室とが交互にサンドイッチ状に配列さ
れており、炭化室の大きさは例えば高さが６〜７ｍ、長
さ15〜17ｍ、そして幅は0.45ｍ程度であり、基本的に全
て煉瓦で構築されている。このようなコークス炉におい
て、例えば20〜40t の原料炭が一度に炭化室に装入さ
れ、24h 前後の乾留時間で1000℃程度にまで焼成されて
コークス炉から排出される。コークス炉から排出された
赤熱コークスは、次いで散水による湿式冷却あるいは不
活性ガスによる乾式冷却により消火、冷却される。

【０００３】このようなコークスの製造において、コー
クス炉へ装入される原料炭は、通常10〜15種類程度の石
炭の混合物よりなる。このように多種類の石炭が用いら
れるのは、国内での石炭の使用量が年間５千万トン以上
と膨大であり、危険分散も含めて多くの地域、炭鉱から
の供給が必要なこと、より高品質の製品コークスをより
安価に得るための最適配合が指向されること、あるいは
総煉瓦作りのコークス炉体に過大な負荷がかからないよ
うに配慮されること等が主な理由である。

【０００４】このようにして調整された原料炭は、コー
クス炉に装入され、そして温度が次第に上昇し、400 ℃
前後に達すると軟化溶融して流動性が現出した後、500
℃前後で再び固化して半成コークスを形成することにな
る。この固化した半成コークスが、その後の1000℃程度
までのか焼を経て、最終的に高炉用の高強度塊コークス
となる訳であるが、高品質のコークスを製造するために
は良好な軟化溶融状態を経ることが不可欠である。その
ために、コークス炉に装入される原料炭中には、流動性
が良好な高流動性炭が相当量含まれているのが一般的で
ある。

【０００５】ところが、そのような流動性を評価する流
動度の計測は、石炭の船積みの際あるいは石炭ヤードに
受け入れる際に、行うだけで、使用に際して各銘柄毎の
流動度の計測を行うことはない。

【０００６】これは、石炭を空気中に放置すると、その
流動性が短時間の内に低下してしまい、特に高流動性炭
においてその傾向が顕著であるためである。従って、高
流動性炭に対しては、品質維持に留意することが肝要で
あるが、実用規模のコークス炉では原料の石炭は屋外に
貯炭されるのが一般的であるため、空気との接触を回避
することは容易なことではない。そのため、同一の石炭
配合で製造したコークスであっても、原料石炭の酸化
（風化）度合いによって、製品コークスの品質（強度）
がばらついてしまい、操業管理に大きな支障を来すこと
になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】屋外ヤード等で貯炭さ
れる石炭の流動性が経時的に劣化するのは周知であり、
その様子は、いくつかの文献において詳しく述べられて
いる。

【０００８】すなわち、流動性の高い石炭ほど貯炭時の
流動性劣化が顕著である。一方で、原料炭の流動性が変
化するとコークス品質も大きく変化し易いため、品質の
安定したコークスを生産するためには、原料炭の、特に
その内の高流動性炭の流動度を安定的に維持することが
肝要である。このために、例えばヤードに貯蔵中の石炭
の表層部をコーティングして石炭と酸素との接触を断つ
方法が従来より試みられている。確かにこの様な操作を
確実に行えば石炭品質保持に効果はあるものの、実操業
では石炭が日々使用されるために、なかなか完全な形で
コーティングを維持することは容易ではないので、結
局、処理の煩雑さあるいはコーティング剤の費用等に対
して得られる効果は十分なものにならない。

【０００９】ところで、原料炭の流動性がコークス品質
に対して大きな影響力を及ぼすため、この流動性を補填
するための添加剤（流動性補填剤）が、従来より数多く
提案されている。従来のこれらの補填剤の添加は、粘結
性の劣る非微粘結炭の使用増を目的としたものであり、
そのような石炭の多配合下で良質のコークスが製造でき
るように各種の工夫された流動性補填剤が提案されてい
る。

【００１０】例えば、特開平９−241653号公報では、コ
ールタールを減圧蒸留して軽質分を除去したものを流動
性補填剤として使用している。しかし、このようなコー
ルタール系の場合、元々のコールタール資源量が多くは
なく原料源として不安があること、更には補填剤として
の効果を発揮するためには、多量（10質量％以上程度）
の添加を必要とするのが一般的である等の欠点を有す
る。

【００１１】ここに、本発明の課題は、ヤードでの貯蔵
中の劣化の程度にも関わらず、品質の安定した高炉用コ
ークスを製造する方法を提供することである。さらなる
本発明の課題は、低品質の石炭を使っても品質の改善が
可能であって、さらにその品質の均一化を可能とする高
炉用コークスの製造方法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、高炉用コ
ークスの品質のバラツキを低減し、均一な品質のコーク
スを製造する方法について、種々の検討を重ね、その結
果、コークス品質のバラツキ発生要因である高流動性炭
の使用量を制限し、また必要に応じてコークス品質維持
のための高性能流動性補填剤を使用することを着想し、
本発明を完成した。

【００１３】ここに、本発明は、複数種類の石炭よりな
る原料炭をコークス炉に装入して高炉用コークスを製造
する方法において、原料炭100 質量部中の最高流動度が
1000ddpm以上の石炭の含有割合を20質量部以下とする、
高炉用コークス製造方法である。

【００１４】別の面からは、本発明は、複数種類の石炭
よりなる原料炭をコークス炉に装入して高炉用コークス
を製造する方法において、原料炭100 質量部中の最高流
動度が1000ddpm以上の石炭の含有割合を20質量部以下と
するとともに、軟化点が 150〜250 ℃である流動性補填
剤を原料炭に対して10質量％以下の割合で配合すること
を特徴とする、高炉用コークスの製造方法である。

【００１５】かくして、本発明によれば、コークス炉の
経済性の向上あるいは安定操業の達成が可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明において上述のよう
にその処理操作を限定した理由と共に本発明の実施例の
形態について説明する。

【００１７】まず、本発明では、原料石炭を複数種類配
合してコークス炉に装入する。このときのコークス炉の
具体的構成は特に制限されず、従来のものを利用するこ
とで十分である。原料石炭を複数種類配合する理由は、
すでに述べた通りであって、この点において特に本発明
は制限されない。

【００１８】ここに、本発明によれば、原料炭を構成す
る複数の種類の石炭の内、JIS M8801 で規定されるギー
セラープラストメータによる最高流動度が1000ddpm以上
の石炭（以下、高流動性炭と称す）の割合を20質量％以
下に制御する。

【００１９】本発明において、かかる最高流動度は石炭
をヤードに受け入れた時点での計測値をもって決定す
る。そのような計測値がない場合、その時点に最も近い
段階での計測値をもって決定する。

【００２０】本発明者等は、高流動性炭の配合割合を種
々変更した原料炭についてベース試験とベース試験から
30日後にそれぞれ乾留試験を行い、このときの両試験に
おける製品コークスの性状の差異を調査した。その結
果、高流動性炭の配合割合の多い原料炭ほど両試験にお
けるコークスの品質差が大きかった。しかし、高流動性
炭が20質量％以下の配合においてはコークスの品質差は
顕著ではなく、コークス品質の安定化の面からは高流動
性炭の使用量をこの程度以下に制限することが好適であ
ることが判明した。

【００２１】本発明の別の態様にあっては、この様に配
合調整された原料炭に、必要に応じて流動性補填剤が添
加される。既に述べた通り、高品質のコークスを製造す
るためには軟化溶融状態下で良好な流動性を呈す必要が
有る。従って、調整された原料炭の流動性が不足する場
合には、所定の流動度が維持できるように補填剤が添加
される。所定の流動度は、所望されるコークス品質（強
度）によって決定されるが、例えば100 〜300ddpm が典
型的な目標値である。また、流動性補填剤としては、軟
化点が150 〜250 ℃程度であるものが好適である。

【００２２】本発明者等は種々軟化点の異なる補填剤を
調製し、これらを用いて基礎乾留試験を行ったところ、
軟化点が150 ℃未満の補填剤を用いた場合には、その効
果を充分に引き出すためには添加量が多量になってしま
う、あるいは効果が不十分となる傾向が強かった。ま
た、軟化点が250 ℃超の補填剤については、元々その製
造が容易ではないこと、そして補填剤として添加しても
充分な効果が得られにくいことから、好ましくないこと
が明らかになった。一方、軟化点が150 〜250 ℃の補填
剤は、その添加量が少量でも補填剤としての効果が充分
に発揮された。なお、流動性補填剤の添加量は、経済性
の面から少ないほど好ましく、最大でも原料炭に対して
10質量％以下、好ましくは５質量％以下である。

【００２３】ここに、流動性補填剤としては、石油また
はコールタール等から軽質成分を取り除いたのであっ
て、上述のような特性 (軟化点150 〜250 ℃) を有する
物質であれば、特に制限はない。

【００２４】以下、本発明を実施例により更に詳しく説
明する。

【００２５】

【実施例】[実施例１]最高流動度l000ddpm以上の高流動
性炭を所定量含有する原料炭100kg を用意し、この内の
50kgは直ちに電気炉乾留試験に付すと共に、残りの50kg
は大気下で35日間保持した後同様の乾留試験に付した。

【００２６】得られた製品コークスについて常法により
冷間ドラム強度（DI）を測定した。表１に試験の結果を
まとめて示す。なお、表中のΔDIとは、35日後の乾留試
験で得られたコークスの冷間ドラム強度DIと直ちに乾留
試験を行って得た時のコークスのDIとの差を表してお
り、この負の値が大きい程品質変化（バラツキ）が大き
いことになる。

【００２７】表より、高流動性炭の含有割合が高いほど
品質バラツキが大きいことが明らかである。逆に、本発
明法のように高流動性炭の含有割合が20質量％以下の場
合には品質バラツキがほとんど無く、非常に好ましい結
果が得られた。

【００２８】[実施例２]高流動性炭含有割合が15質量％
の原料炭に、軟化点の異なる各種流動性補填剤を所定量
添加して、50kg規模電気炉乾留試験を行った。各種補填
剤の効果は、コークスドラム強度（DI）で比較した。

【００２９】結果を表２に示す。表２の最下段に示す流
動性補填剤を添加しない場合のDI＝78.3に対して、本発
明法に従って軟化点が183 ℃ないしは226 ℃の補填剤を
用いた場合には、その添加量が2.5 ％と少量であっても
DIが81.0以上と非常に良好であり、これらの補填剤が優
れた性能を有していることが理解できる。

【００３０】一方、軟化点が72℃あるいは121 ℃と低い
補填剤では、添加量を10質量％にまで増大しても高品質
コークス（DI＞80）が得られず、この程度の添加量範囲
ではコークス品質向上に対して充分な効果を発揮できな
いことが分かる。更に、軟化点が257 ℃と非常に高い補
填剤の場合も、やはり同様に良好なDIが得られておら
ず、補填剤としての性能が劣ることが分かる。 ［比較例］本例では、流動性補填剤に代えて、タール重
質留分を使用した。特開平９−241653号公報参照。

【００３１】上記のタール重質留分は軟化点が72℃以下
であるため、高品質コークス (DI＞80) が得られなかっ
た。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】

【発明の効果】本発明は、コークス炉装入原料の配合を
制御することによって製品コークスの品質均一化を可能
とするものであり、これによりコークス炉の安定操業の
達成および経済性の向上が可能となるのであって、実用
上の本発明の今日的意義は大きい。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数種類の石炭よりなる原料炭をコーク
   ス炉に装入して高炉用コークスを製造する方法におい
   て、原料炭100 質量部中の最高流動度が1000ddpm以上の
   石炭の含有割合を20質量部以下とすることを特徴とする
   コークスの製造方法。
2. 【請求項２】 複数種類の石炭よりなる原料炭をコーク
   ス炉に装入して高炉用コークスを製造する方法におい
   て、原料炭100 質量部中の最高流動度が1000ddpm以上の
   石炭の含有割合を20質量部以下とするとともに、軟化点
   が 150〜250 ℃である流動性補填剤を原料炭に対して10
   質量％以下の割合で配合することを特徴とするコークス
   の製造方法。