JP2003226879A - コークス炉装入用石炭の粒度調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、コークス炉へ装入する原料炭の嵩
密度を向上して冷間強度の高いコークスの製造、特に非
微粘結炭を配合しても強度の低下が少ないコークスを生
産性よく製造するためのコークス炉装入用原料炭の粒度
調整方法を提供する。 【解決手段】 非微粘結炭、強粘結炭、粘結炭等のコー
クス炉装入用石炭をコークス炉に装入して冶金用コーク
スを製造するための粒度調整方法において、コークス炉
装入用石炭を分級工程で分級して０．３ｍｍ未満の微粉
炭と０．３ｍｍ以上の粗粒炭に分離し、該微粉炭に結合
剤を添加混練造粒して造粒物とし、該造粒物に前記粗粒
炭を混合して、コークス炉に装入するコークス炉装入用
石炭の粒度調整方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冶金用コークスを
製造する際、高嵩密度を得るために強粘結炭、粘結炭、
非微粘結炭等のコークス炉装入用石炭を最適な粒度分布
状態に調整する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高炉操業においては、高炉下部で
の通気性を確保するため、高炉下部で細粒化しない高強
度コークスが、冶金用コークスとして要求されている。
一方、この高強度コークス（以下、単にコークスと称
す）は、コークス炉の炭化室内で加熱された石炭粒子が
３５０〜５００℃で軟化溶融する成分が結合材となり、
軟化溶融しない成分が骨材となって、相互に一体化して
新たな結晶構造を形成することにより得られることが判
っている。

【０００３】このコークス強度は、石炭の配合条件が同
じであっても、粉砕後の石炭の粒度によって異なる。そ
のため、高いコークス強度が得られるためには、粉砕後
の配合炭全体の粒度は、一般に３ｍｍ以下の粒子割合が
大半を占めるように管理されている。コークス強度を更
に高めるために、石炭の粉砕後の粒度を石炭の性状に応
じて変化させる方法がいくつか提案されている。

【０００４】その１例として特開昭５６−０３２５８７
号公報が開示されている。該公報によれば、強粘結炭、
粘結炭の様に活性成分に富んだ石炭を最大粒径が４〜１
０ｍｍになるように粉砕し、非微粘結炭の様に活性成分
に富まない石炭を最大粒径が１〜３ｍｍになるように粉
砕して、石炭中の不活性成分を選択的に細粒化して均一
分散させることで、コークス組織を均一性を向上させ、
コークス強度を高めようとするものである。

【０００５】一般に、石炭の不活性部分が微粒化して比
表面積が増えると、乾留時の石炭の融着不足が生じコー
クス強度が低下するため、石炭が軟化溶融したときに粒
子間に強固な接着が生じるように、コークス炉に装入す
る石炭の装入密度を上げるて、隣接する石炭粒子同士の
接触状況を改善することが行われている。また、コーク
ス炉に装入する石炭の装入密度を上げることは、コーク
ス炉が定容積の反応器であることから、コークスの生産
性を向上させる効果も有するため、種々の検討がなされ
ており、コークス炉内で最密充填となるような粒度構成
に調整した石炭を使用する方法等が試みられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したコークス炉内
で最密充填となるような粒度構成に調整した石炭を使用
する方法として、粉体工学での最密充填可能な理想粒度
分布（ファーナス（Ｆｕｒｎａｓ）分布）を採用して、
高嵩密度を得ることが指向されている。しかし、大きな
粒径の石炭が使用できないため、最密充填となる理想粒
度分布とすることができず嵩密度の上昇には限界があっ
た。

【０００７】また、理想粒度分布を調整するための粒度
調整には、粉砕した石炭を使用することが前提となるた
め粉砕により小粒径の石炭の存在比率が高くなり、調整
した粒度分布は理想粒度分布とはほど遠いものとなり、
コークス炉に装入した際の嵩密度はそれほど高くならな
かった。従って、使用可能な石炭の最大粒径が限定され
た条件では、最密充填となる理想粒度分布になるように
粒度構成する事が出来ず、嵩密度の向上は頭打ちの傾向
となっていた。

【０００８】また、近年ではコスト低減のため、コーク
ス化しにくい安価な非微粘結炭を、高炉操業に支障のな
い程度で、なるべく多量に配合したいというニーズがあ
る。このニーズに即応ずるため、活性成分に富まない非
微粘結炭を細かく粉砕すると、配合炭全体の粒度が小さ
くなる。その結果、大きな粒子の間に小さな粒子が入り
込むことによる石炭の装入嵩密度が向上する効果が低下
し、生産量の減少及びコークス強度の低下が起きる可能
性がある。また粉砕性の低い石炭には非微粘８炭が多く
含まれるため、粉砕性の低い石炭グループを細かく粉砕
することを指向すると、非微粘結炭の微粒が増える。こ
の結果、コ―クス強度を十分に高められないことがあ
る。

【０００９】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、非微粘結炭を多量に配合してもコークス強度の低下
を少なくすべく、従来の炭化度と粘結性以外の指標とし
て石炭の粒径という観点での制御について石炭化学的観
点から実験と解析を重ねた結果により、コークス炉に装
入した石炭の嵩密度を向上して高い強度を有するコーク
スを生産性よく製造することが可能な粒度調整方法を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来方
法における問題点を解決するためになされたものであっ
て、その要旨するところは、コークス炉に装入して冶金
用コークスを製造するためのコークス炉装入用石炭の粒
度調整方法において、コークス炉へ装入するために原料
炭の分級工程で分級された０．３mm未満の微粉炭を分離
し、該微粉炭に結合剤として石炭を乾留した際の副産物
であるタールを加えて混練造粒し、該微粉炭の粒径を増
大せしめた後、他の原料炭と混合して原料炭全体の粒度
分布を適正な範囲になすことにあり、具体的手段は下記
の通りである。

【００１１】（１） 非微粘結炭、強粘結炭、粘結炭等
のコークス炉装入用石炭をコークス炉に装入して冶金用
コークスを製造するための粒度調整方法において、コー
クス炉装入用石炭を分級工程で分級して０．３ｍｍ未満
の微粉炭と０．３ｍｍ以上の粗粒炭に分離し、該微粉炭
に結合剤を添加混練造粒して造粒物とし、該造粒物に前
記粗粒炭を混合して、コークス炉に装入するコークス炉
装入用石炭の粒度調整方法。 （２） 前記微粉炭が、非微粘結炭のみ又は非微粘結
炭、強粘結炭、粘結炭の混合炭である（１）記載のコー
クス炉装入用石炭の粒度調整方法。 （３） 前記コークス炉装入用石炭を乾燥した後、前記
分級工程で分級する（１）又は（２）記載のコークス炉
装入用石炭の粒度調整方法。

【００１２】（４） 前記粗粒炭を分級するに当たっ
て、前記分級工程が石炭を乾燥するための熱風を用いる
風力分級である（１）ないし（３）のいずれかに記載の
コークス炉装入用石炭の粒度調整方法。 （５） 前記結合剤をタールとし、該タールの添加量及
び混練時間により、混練造粒後における前記造粒物の粒
度分布を推定し、この推定した粒度分布を基にして前記
粗粒炭の粒度分布を調整して、コークス炉装入用石炭全
体を予め設定した粒度分布とする（１）ないし（４）の
いずれかに記載のコークス炉装入用石炭の粒度調整方
法。 （６） 前記結合剤をタールとし、前記粗粒炭の粒度分
布を基にして、前記タールの添加量及び混練時間を調節
して造粒後、造粒物の粒度分布を調整し、コークス炉装
入用石炭全体を予め設定した粒度分布となるようにする
（１）ないし（４）のいずれかに記載のコークス炉装入
用石炭の粒度調整方法。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明者らは前記したようなコー
クス炉へ装入する石炭の粒度分布を最適な範囲となすた
め、種々なる調査検討を行った結果、石炭の銘柄別に、
粉砕性の良い石炭、悪い石炭があり粉砕前の粒度分布が
大きく異なる上に、粉砕の程度により、銘柄別に粉砕後
の粒度分布も大きく変化することが判明した。

【００１４】コークス製造にて一般化しつつある装入炭
水分を低減するための、粉砕後の石炭の乾燥工程で送炭
時に発塵の原因となるため分級する微粉炭、特に０．３
ｍｍ未満の粒度を有する微粉炭について、そのままの状
態で使用した場合は、前記のように石炭の配合時の粒度
分布が不適切となり、期待とする嵩密度が得られず、所
望のコークス強度を得ることができない事態を生じる場
合がある。このため、この微粉炭を造粒して粒径の大き
い造粒物に変え、予め設定した粒度分布となすことがで
きるであろうとの見解の基に、この微粉炭を結合剤、例
えば、タールを添加して混練し、該微粉炭を造粒せしめ
て、粒径を大きくすることを思いついた。

【００１５】そこで本発明者らは、この可能性について
多くの実験を行い、その結果、微粉炭にタールを添加し
て混練造粒して製造した造粒物の粒度分布はタールの添
加量、混練造粒時間等によって変化することが判明し
た。本発明における実験結果の１例を示す。図２は風力
分級機を用いて分級した０．３ｍｍ未満の微粉炭の粒度
分布を示したもので、該微粉炭をパドル式の混練造粒機
で、６０℃に加熱したタールを添加、混練造粒する際
に、タールの添加量、混練造粒時間を調整することによ
り、図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）〜（ｃ）の如き傾
向を有することが判明した。したがって、これらの結果
を基に、所望とする造粒物の粒度分布を容易に得ること
ができる。

【００１６】図３（ａ）〜（ｃ）は、図２に示す粒度分
布を有する微粉炭を、混練造粒時間を一定（１５分）
で、タールの添加量を５質量％、１０質量％、１５質量
％とした場合に於ける混練造粒後の造粒物粒度分布を示
した図であり、タールの添加量が多い程粒度が大きくな
っていることが解る。また、図４（ａ）〜（ｃ）は、図
２に示す粒度分布を有する微粉炭を、タールの添加量を
一定（１０質量％）で、混練造粒時間を５分、１０分、
１５分とした場合に於ける混練造粒後の粒度分布を示し
た図であり、混練造粒時間が長い程造粒物粒度が大きく
なっていることが解る。

【００１７】また、この造粒物の粒度分布は図２（ａ）
に示すタール添加前の０．３ｍｍ未満の微粉炭の粒度分
布によって異なる事から、複数の粒度分布の異なる微粉
炭別に図２、図３に対応する造粒物の粒度分布をテーブ
ル化しておく事が好ましい。そして、造粒物と共にコー
クス炉に装入する０．３ｍｍ以上の粗粒炭の粒度分布か
ら予め設定したコークス炉装入用石炭全体の粒度分布と
なる様な造粒物の粒度分布を求め、この造粒物の粒度分
布となる様に前記テーブルから混練造粒対象の微粉炭の
粒度分布を基にしてタール添加量と混練造粒時間を決定
する事が好ましい。

【００１８】また、これとは逆に、タール添加量と混練
造粒時間を一定で造粒物を製造し、この造粒物の粒度分
布を造粒物の原料である微粉炭の粒度分布と前記テーブ
ルから推定し、この推定した造粒物の粒度分布から予め
設定したコークス炉装入用石炭全体の粒度分布となる様
に粗粒炭の粒度分布を決定し、決定した粒度分布になる
ように粗粒炭の粒度分布を調整しても良い。

【００１９】このようにしてタールを添加・混練造粒し
て微粉炭の粒径を大きくする効果は、非微粘結炭、強粘
結炭、粘結炭のいずれでも同等であるが非微粘結炭の方
が強粘結炭、粘結炭に比べてタールの添加効果である軟
化溶融性を良好にする効果をより多く得る事が出来るの
で好ましい。また、前記０．３ｍｍ未満の微粉炭を加熱
して前記タールを添加すると、タールとの混合性が良好
となって、タールの添加量が低減出来るので好ましい。
更に、このコークス炉装入用石炭は、銘柄毎に所定粒度
に粉砕してから配合して混合する方法、及び各銘柄の石
炭をその性状によっていくつかのグループ（例えば、粘
結炭と非粘結炭）に分けてグループ内で配合して粉砕し
たのち全部の石炭を混合する方法のどちらを用いてもよ
い。

【００２０】本発明において、タールを添加して混練造
粒する微粉炭の粒径を０．３ｍｍ未満としたのは以下の
理由による。石炭にタールを添加して軟化溶融性を良好
にする効果をより多く享受して強度の高いコークスを得
る事が出来るタール添加は１０〜２０質量％であり、こ
の範囲でタールを添加して混練造粒した場合、石炭の粒
径が０．３ｍｍ以上であると、造粒後の石炭を輸送中の
ベルトにタールが付着し、微粉がベルト上で固着化して
いきシュート部で大きな塊となりベルトの稼働を停止さ
せてしまう事があり、粒径としては０．３ｍｍ未満とす
る。

【００２１】本発明を実施するための石炭粒度調整設備
における粒度調整のフローを図１に示した。同面を参照
し具体的な工程について以下詳細に説明する。図中、１
０は粒度調整設備であり、貯炭槽は活性成分量が９０体
積％超で最高流動度が３を超える強粘結炭を貯蔵する強
粘結炭槽２０と、活性成分量が９０体積％超、又は９０
体積％以上であっても最高流動度が３以下の粘結炭を貯
蔵する粘結炭槽２１と、全不活性成分量が３０体積％以
上で、且つ、最高流動度が２以下の非微粘結炭を貯蔵す
る非微粘結炭槽２２とからなる。

【００２２】強粘結炭は貯炭槽２０から篩分機１１へ搬
送され、該篩分機１１によって所定の分離網で大塊１６
と粗粒１７および微粉１８に分離される。大塊１６はそ
のまま大塊貯留槽２３に貯留され、粗粒１７は風力分級
機１２へ搬送される。該風力分級機１２では約３５０℃
の熱風によって風力分級と、乾燥が行われ粗粒１７と微
粉１８に分離される。

【００２３】また、粘結炭は貯炭槽２１から、また非微
粘結炭は貯炭槽２２から破砕機１４へ搬送され、該破砕
機１４によって細かく破砕された後、前記風力分級機１
２と同様の機能を有する風力分級機１３へ送られ、前記
と同様に分級と乾燥が行われる。しかして、ここで分離
された粗粒１７と微粉１８は、それぞれ前記風力分級機
１２で分級されたものと同一搬送ラインへ送られ、粗粒
は粗粒同士としてまとめられ、粗粒貯留槽２４に貯留さ
れる。

【００２４】一方、風力分級機１２と１３からの微粉１
８は混練造粒機１５へ送られ、微粉炭の結合剤としてタ
ール３０を添加して混練造粒し、造粒物１９を造る。こ
の造粒物１９は造粒物貯留槽２４に貯えられる。これら
大塊１６，造粒物１９および粗粒１７は、それぞれの貯
留槽２３，２４，２５から調整石炭槽２６へ送り出され
る。該調整石炭槽２６は所定の粒度分布を原料炭に調整
する混合機能と、所定の粒度分布に調整された原料炭を
排出する定量排出機能を具備している。なお、図示しな
かったが貯炭槽２０から篩分機１１（分級機）への強粘
結炭搬送ラインに、乾燥機（加熱機）を設けて石炭中の
水分を除去し、分級を容易にすることは、好ましい実施
態様である。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の効果を実施例に基づいて説明
する。表１は本発明例および比較のために、従来例で用
いた原料炭の粒度分布と石炭の嵩密度およびこの石炭か
ら製造されたコークスの冷間強度を示した。

【００２６】

【表１】

【００２７】本発明例１，２は従来例１，２とそれぞれ
対比して表したものであり、表中本発明例１は図１に示
した石炭粒度調整設備によるもので、造粒物は従来例１
の微粉を混練造粒機において、タール：５質量％添加し
て１５分間混練造粒したものである。また、本発明例２
の造粒物は従来例２の微粉Ｂを混練造粒機において、タ
ール：５質量％添加して１５分間混練造粒したものであ
る。ここで用いた微粉Ｂは非微粘結炭のみの微粉であ
り、前記図１の工程フローによらず貯炭槽２２からの非
微粘結炭を単独で破砕，分級し、混練造粒機で前記条件
で混練造粒した造粒物である。なお、微粉Ａは強粘結炭
と粘結炭の微粉を混合したものである。表１から明らか
なように、本発明例１，２は従来例１，２に比して、何
れもコークス炉に装入する原料炭の嵩密度が増大してお
り、コークスの冷間強度の向上が認められた。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、コークス炉に装入する
原料炭の嵩密度を低下させずに、コークス強度低下の要
因となる非微粘結炭の微粉をタールを結合剤として混練
造粒し、他の原料炭と混合して原料炭全体の粒度分布を
適切な範囲になすことにより、強度の高いコークスを得
ることが可能となり、各種のコークス炉装入用石炭が使
用できる。また、低品位で安価である非微粘結炭の使用
量を増やしても現状のコークス強度を維持できるため、
原料炭費用を大幅に削減できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための石炭粒度調整設備にお
ける粒度調整のフローを示す図。

【図２】風力分級機で分級した０．３ｍｍ未満の微粉炭
の粒度分布の１例を示す図。

【図３】微粒炭へのタール添加量と混練造粒後の粒度分
布の関係を示す図。

【図４】微粒炭へのタール混練造粒時間と混練造粒後の
粒度分布の関係を示す図。

【符号の説明】

１０ 粒度調整設備 １１ 篩分機 １２ 風力分級機 １３ 風力分級機 １４ 破砕機 １５ 混練造粒機 １６ 大塊 １７ 粗粒 １８ 微粉 １９ 造粒物 ２０ 強粘結炭槽 ２１ 粘結炭槽 ２２ 非微粘結炭槽 ２３ 大塊貯留槽 ２４ 造粒物貯留槽 ２５ 粗粒貯留槽 ２６ 調整石炭槽 ３０ タール

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非微粘結炭、強粘結炭、粘結炭等のコー
   クス炉装入用石炭をコークス炉に装入して冶金用コーク
   スを製造するための粒度調整方法において、コークス炉
   装入用石炭を分級工程で分級して０．３ｍｍ未満の微粉
   炭と０．３ｍｍ以上の粗粒炭に分離し、該微粉炭に結合
   剤を添加混練造粒して造粒物とし、該造粒物に前記粗粒
   炭を混合して、コークス炉に装入することを特徴とする
   コークス炉装入用石炭の粒度調整方法。
2. 【請求項２】 前記微粉炭が、非微粘結炭のみ又は非微
   粘結炭、強粘結炭、粘結炭の混合炭であることを特徴と
   する請求項１記載のコークス炉装入用石炭の粒度調整方
   法。
3. 【請求項３】 前記コークス炉装入用石炭を乾燥した
   後、前記分級工程で分級することを特徴とする請求項１
   又は２に記載のコークス炉装入用石炭の粒度調整方法。
4. 【請求項４】 前記粗粒炭を分級するに当たって、前記
   分級工程が石炭を乾燥するための熱風を用いる風力分級
   であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
   記載のコークス炉装入用石炭の粒度調整方法。
5. 【請求項５】 前記結合剤をタールとし、該タールの添
   加量及び混練時間により、混練造粒後における前記造粒
   物の粒度分布を推定し、この推定した粒度分布を基にし
   て前記粗粒炭の粒度分布を調整して、コークス炉装入用
   石炭全体を予め設定した粒度分布とすることを特徴とす
   る請求項１ないし４のいずれかに記載のコークス炉装入
   用石炭の粒度調整方法。
6. 【請求項６】 前記結合剤をタールとし、前記粗粒炭の
   粒度分布を基にして、前記タールの添加量及び混練時間
   を調節して造粒後、造粒物の粒度分布を調整し、コーク
   ス炉装入用石炭全体を予め設定した粒度分布となるよう
   にすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに
   記載のコークス炉装入用石炭の粒度調整方法。