JP2007246593A - コークスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、原料炭配合設計時にイナート成分が不足していても、コークス強度上昇を可能にするコークスを製造するための方法について、提案する
【解決手段】複数種の石炭を所定の割合で配合した原料炭を乾留してコークスを製造するに当り、上記原料炭におけるイナート量が、当該原料炭配合設計に基づく設定イナート量に対して不足する場合は、原料炭に微粉コークスを添加して原料炭におけるイナート量を設定イナート量まで補填する。
【選択図】図３

Description

本発明は、コークス、特に所定の強度が維持できるコークスの提供を可能とするコークスの製造方法に関するものである。

一般に、製鉄を司る高炉において還元剤として、石炭を乾留して得られるコークスが使用されている。コークスは、高炉に装入された際、炉頂から炉床に到る過程において、粉砕されることなくできるだけ大きな粒径を維持したまま推移し、通風や通液を確保することに役立つものである。そのためには、コークス粒径の拡大並びに高強度化をはかることが肝要である。

ここで、コークスの粒度を制御する技術として、特許文献１には、製品コークス粒度に応じて原料炭に添加する微粉コークスの添加量を調整することが提案されている。同様に、特許文献2には、製品コークス粒度に応じて原料炭に添加する微粉コークスの粒度を調整することが提案されている。
かように原料炭に微粉コークスを添加することによって、確かにコークス粒度を調整することが可能であるが、一方でコークス強度が不足することが問題になる。
特開昭60-69192号公報 特開昭60-69193号公報

そこで、本発明は、コークス強度上昇を可能にするコークスを製造するための方法について提案することを目的とする。

発明者らは、コークスの粒径を拡大するのに、微粉コークスの添加が有効であるが、一方でコークスに高い強度を付与する場合には、微粉コークスの添加量を原料炭におけるイナート量との関係において調整する必要があることを見出し、本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明の要旨は次の通りである。

（１）複数種の石炭を所定の割合で配合した原料炭を乾留してコークスを製造するに当り、上記原料炭におけるイナート量が、当該原料炭配合設計に基づく設定イナート量に対して不足する場合は、原料炭に微粉コークスを添加して原料炭におけるイナート量を設定イナート量まで補填することを特徴とするコークスの製造方法。

（２）補填する微粉コークスは、０.１５mm以下の粒径を有することを特徴とする上記（１）に記載のコークスの製造方法。.

本発明によれば、原料炭配合設計における設定イナート量に対して不足があるとき、イナート成分として原料炭については、微粉コークスの添加によって設定イナート重量までイナート量の補填を行う結果、コークス製造時にコークスの必要強度を安価に製品コークスに与えることができる。

原料炭配合によるコークス製造は、要求されるコークス強度から、配合する石炭に必要な平均反射率であるＲｏ（以下、単にＲｏと言う）および最大流動度ＭＦ（以下、単にＭＦと言う）を求め原料炭配合を設計する。ＲｏおよびＭＦを所定値としたとき、得られるコークス強度は、イナート量に応じて放物線を描く関係がある。すなわち、所定ＲｏおよびＭＦの原料炭配合において、イナート量に適正値があり、この適正量より少ないと、得られるコークス強度は低下し、適正量より多くてもコークス強度が低下する、関係である。

図１は、所定ＲｏおよびＭＦの原料炭配合において得られるコークス強度とイナート量の関係を示す一例であって、本例では、イナート量31mass％近傍で製造するコークス強度は、最大強度となる。表１に石炭銘柄（Ａ〜Ｇ炭）と各主成分例（成分値はmass％で示す）を示すが、石炭により差が大きく、これら石炭をコークス製造の原料炭として多数銘柄を組合わせ、前記したように、要求されるコークス強度から、配合する石炭に必要なＲｏおよびＭＦを求め原料炭配合を設計する。
そして、原料炭配合において、測定・計算されるイナート量から、予想コークス強度を推定し、これが要求コークス強度にいたる時、前記原料炭配合を実施してコークス製造を行う。

したがって、複数種の原料炭の組み合わせで構成される原料炭配合設計において、イナート量が過不足に至ったとき、例えば図１の例では、イナート量が31mass％を大きく下回ったとき、あるいは大きく超えたとき、これが要求コークス強度が不十分と言う結果となり、当初のＲｏおよびＭＦの原料炭配合設計1（実線）から、ＲｏおよびＭＦを上昇させる新たな原料炭配合を設計し、図1の破線2で示すように高品位石炭使用でＲｏおよびＭＦを上昇させ、設計コークス強度を上昇させ、イナート量の過不足下においても要求コークス強度を満足する原料炭配合計画を実行し、所定強度のコークスを製造する。

すなわち、図１における実線１と破線２との差異は、原料炭配合設計におけるＲｏおよびＭＦの差異であり、実線１より、破線２側がＲｏおよびＭＦが高い配合である。そして、イナート量が不足しても破線側の変更配合においては実線側で要求されていたコークス強度、本図ではＴＩ（タンブラー強度）を満たすようにした配合である。図中Ａ，Ｂの矢印で示すように、実線1の例では、コークス強度は、イナート量が31mass％より少ないとき、あるいは多いときに低下するが、ＲｏおよびＭＦを上昇させた原料炭配合である破線２では、実線1のイナート量Ａであっても、実線1のコークス最大強度補償が矢印Ｂで示すように可能となる、原料配合の設計変更を行うのが従来法である。

ここで、原料炭におけるイナート量とは、石炭のコークス化後も微細気孔などを保持する性質のある不活性成分である表１中、セミフジニット、フジニット等を指し、これら成分が過不足するとき、前記コークス強度低下現象が生じるのである。
本発明においては、従来、コークス強度不足に至ったとき、ＲｏおよびＭＦを上昇させて、言い換えると高品位の原料炭配合として処置していた部分を、イナート量が不足するときのみ、微粉コークス添加を行い、イナート分を補填して原料炭におけるイナート量を設定イナート量まで高めて、コークス製造を行うのである。

また、本発明で、微粉コークスをイナート成分として使用する理由は、コークスは、コークス炉で一旦乾留され出来たものであり、原料炭との併用において、添加補填する微粉コークスは、乾留過程ではすでに乾留されている為不活性であり、この微粉コークスをイナート成分として使用することに着目したものである。

以下、本発明のコークスの製造法について、さらに詳細に説明する。
さて、コークス炉内の炭化室に装入し乾留して得るコークスには、図２(a)に示すように、乾留過程で熱応力による亀裂が進展する結果、大きな粒径を維持することが難しい。一方、原料炭に微粉コークスを添加して得るコークスは、図２(b)に示すように、添加されたコークス微粉の介在によって、応力集中が緩和される結果、大きな粒径を維持することができるとされていた。ところが、一方で、コークス強度の低下を生じていたものであった。

本発明においては、かような微粉コークスをイナート成分が不足するとき使用すると、コークスの強度上昇に有効であるとの知見を得て、本発明を成したものである。
本発明において、イナート量が不足するときのみ、微粉コークス添加を行い、イナート分を補填して原料炭におけるイナート量を設定イナート量まで高めて、コークス製造を行う。

次に、本発明の原理について図３を用いて説明する。要求されるコークス強度から、配合する石炭に必要なＲｏおよびＭＦを求めて原料炭配合を設計したとき、測定・計算されるイナート量から、イナート量が不足してコークス強度が不十分となるとき、微粉コークス添加を行い、イナート分を図中Ａで示す矢印領域（本来の設計コークス強度）まで補填して原料炭におけるイナート量を設定イナート量まで高めるのである。

なお、イナート量が過剰であるとき、これを行うとコークス粒径上昇は期待できてもコークス強度はさらに低下する。すなわち、図３中のＢで示す矢印領域（イナート量過剰領域）までの添加では、原料炭配合における配合設計時のイナート量過剰領域と同様にコークス強度低下領域となり、微粉コークス添加を行っても、粒径上昇は期待できたとしてもコークス強度はさらに低下することになる。

さらに、本発明においては、前記したようにイナート量が不足するときのみ、微粉コークス添加を行い、イナート分を補填するが、微粉コークス添加を行い、イナート分を補填する際も、微粉コークス粒径と強度発現に最適な粒径とがあることが判明した。
すなわち、図４において、イナート成分として微粉コークスを添加した際の、粒度およびコークス強度の関係を示す。図４は、イナート成分として微粉コークスを補填のために３mass％で添加した例である。ここで、微粉コークスの粒度とは平均粒度で示す。

微粉として取り扱われるコークス粒径が、0.3ｍｍを超えるとき、製品として得られるコークス粒径は、従来知見のように大きな粒径を維持することができる。しかしながら、0.3ｍｍを超える粒径ではコークス強度をＤＩ（ドラム強度）で示しているように、コークス強度は大きく低下する。１５０回転によるＤＩ試験および３０回転によるＤＩ試験も同様である。また、図示していないがＴＩ（タンブラー強度）試験も同様な結果であった。

この微粉として取り扱われるコークス粒径が0.3ｍｍ以下で、製品として得られるコークス強度は本来の原料炭配合設計時のコークス強度、計画品質と同等となり、コークス粒径が0.15ｍｍ以下で強度上昇にいたる。
従って、本発明においては、好ましくは、イナート量が不足するときのみ、微粉コークス添加を行うとともに、イナート分を補填する際、補填用に使用する微粉コークス粒径は、0.15ｍｍ以下とするものである。

なお、使用する微粉コークスとしては、ＣＤＱ（乾式消火装置）のコークスの除塵で捕集される0.15ｍｍ以下の微粉状コークス、コークス搬送過程で回収されるバグフィルターで集塵・回収された微粉状コークスなどがそのままで有利に使用することができる。また、コークスを粉砕して所定の粒径を持つ微粉コークスとしても良い。

ＲｏおよびＭＦが、それぞれ1.05および2.50となるような、原料炭配合設計を行った。使用する複数銘柄の石炭組織分析値から求めたイナート量は、想定イナート量30mass％に対して27mass％と予想された。３mass％のイナート量不足が予想され、コークス強度は0.8％の低下が予測されたので、コークス搬送過程で回収されるバグフィルターで集塵・回収された微粉状コークスを、補填用の微粉コークスとして用い、前記原料炭配合設計実行時に、0.3ｍｍ以下の微粉状コークスが原料炭中に３mass％となるように添加配合を行った。

かくして、コークス炉に装入して得られた製品コークス強度は84.5を維持しており、原料炭配合設計時に期待したコークス強度が、製造コストの上昇なく微粉コークスの使用のみで満足することが出来た。

ＲｏおよびＭＦが、それぞれ1.06および2.55となるような、原料炭配合設計を行った。使用する複数銘柄の石炭組織分析値から求めたイナート量は、想定イナート量31mass％に対して29mass％と予想された。２mass％のイナート量不足が予想され、コークス強度は0.5％の低下が予測されたので、乾式消火装置（ＣＤＱ）の除塵格子部分で回収された超微粉状コークスをそのまま用いた。当該超微粉状コークスは、0.15ｍｍ以下であり、イナート成分としてコークス強度の維持並びに向上の効果が期待できたことから、1.5mass%の添加を行った。

かくして、コークス炉に装入して得られた製品コークス強度は84.9を維持しており、原料炭配合設計時に期待したコークス強度が、製造コストの上昇をまねくことなく満足することが出来た。

［比較例］
ＲｏおよびＭＦが、それぞれ1.05、2.50となるような、原料炭配合設計を行った。使用する複数銘柄の石炭組織分析値から求めたイナート量は、想定イナート量30mass％に対して27mass％と予想された。３mass％のイナート量不足が予想され、コークス強度は0.8％の低下が予測されたので、強粘結炭の使用増加を行い、ＲｏおよびＭＦをそれぞれ1.16および2.60と変更した。

かくして、コークス炉に装入して得られた製品コークス強度は84.5を維持することが出来たが、強粘結炭の使用増加に伴う製造コストの大幅増加が生じた。

原料炭の総イナート量とコークス強度との関係を示す図である。 （a）はコークスの粒径が減少する過程を示す図および、（b)は微粉コークスの添加による粒径の拡大機構を説明する図である。 原料炭の総イナート量に対し微粉コークスを添加しイナート成分を補填する際のコークス強度との関係を示す図である。 イナート成分として微粉コークスを添加した際の微粉コークス平均粒度とコークス強度の関係を示す図である。

Claims (2)

1. 複数種の石炭を所定の割合で配合した原料炭を乾留してコークスを製造するに当り、上記原料炭におけるイナート量が、当該原料炭配合設計に基づく設定イナート量に対して不足する場合は、原料炭に微粉コークスを添加して原料炭におけるイナート量を設定イナート量まで補填することを特徴とするコークスの製造方法。
2. 補填する徽粉コークスは、０.１５mm以下の粒径を有することを特徴とする請求項1に記載のコークスの製造方法。

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