JP2007308533A - コークススラッジの再利用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】湿式消火装置で発生した微粉コークスを含有するコークススラッジをコークス原料として再利用する際に、製造されるコークス強度の低下と強度のばらつきの発生を防止できる、コークススラッジの再利用方法を提供すること。
【解決手段】コークスの湿式消火装置で発生する微粉コークスと水とを含有するコークススラッジに、石油ピッチを混合して混合物とし、該混合物と石炭とを混合してコークス原料として用いることを特徴とするコークススラッジの再利用方法を用いる。コークス原料となる石炭を積層して配合するヤードにおいて、コークススラッジと石油ピッチとの混合物を石炭と共に積層した後に切り出すことで、前記混合物と前記石炭とを混合すること、コークススラッジに、さらに、コークス炉炭化室に装入したコークス原料のうち乾留前に排出したコークス原料である戻り炭を混合して混合物とすることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、コークスの製造過程で発生する、微粉コークスを含有するコークススラッジの再利用方法に関する。

一般に、製鉄原料として用いるコークスは、複数銘柄の石炭からなる原料炭を、製造するコークスの品質に応じて適切に組み合わせて配合し、コークス炉の炭化室へ装入して乾留させることで製造している。乾留され、炭化室から押し出しされた赤熱状態のコークスは、消火装置で消火される。

消火装置には、赤熱コークスに直接水をかける湿式方式の装置と、冷却塔内で不活性ガスにより冷却する乾式方式の装置（Coke Dry Quenching equipment：ＣＤＱ）があるが、装置の特性上、いずれの装置を用いてもかなりの量の微粉コークス（通常、粒径２．０ｍｍ以下のものをいう。）が発生する。資源有効利用の観点からは、この微粉コークスを再利用することが望ましいが、ＣＤＱで発生する微粉コークスは、乾燥状態のためハンドリング時、粉塵発生があり、湿式消火装置で発生する微粉コークスは沈殿池から回収する湿潤状態のものであり、コークススラッジと称され、乾燥工程を加えて再利用する必要があり、両者ともに、再利用のためには、ハンドリングや乾燥にコストがかかる。

このような微粉コークスの再利用方法として、コークスの原料炭のヤードの第一層としてコークス製造過程で発生した微粉コークスを敷き詰め、その上に原料炭を積み重ね、微粉コークスを原料炭の一部としてコークス炉に装入する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、微粉コークスとして、乾式消火装置（ＣＤＱ）及び湿式消火装置で発生した微粉コークスの両方を再利用可能であり、両者を混合して適度な水分含有量としたものを用いることが特に好ましいとされている。
特開２００３−２９２９６８号公報

しかし、湿式消火装置で発生した、微粉コークスを含有するコークススラッジを単独でコークス原料として用いる場合には、以下のような問題がある。

コークススラッジはコークスと劣化した石炭の混合物であり、原料炭に混合した場合に偏析が生じやすく、また微粉コークスの粒度分布の幅が大きく、ＣＤＱで発生する微粉コークスに比べて粒径の大きいものが多量に含まれるため、コークス原料として配合するとコークス強度が低下する程度が大きく、また強度のばらつきも大きくなる。

また、コークススラッジは沈殿池から回収するため水分を含んだどろどろの状態であり、ダンプカー等に積載してヤードに移送することになるが、このような含水量の多いコークススラッジをコークスの原料炭ヤードの第一層（床敷）として敷き詰めることは困難であり、ヤード位置によるコークススラッジ量のばらつきが発生し、これもコークス強度のばらつきの原因となる。コークススラッジを十分に乾燥することも考えられるが、コスト高である。

以上のように湿式消火装置で発生したコークススラッジをコークス原料として再利用する場合に、コークス強度の低下と強度のばらつきが発生する問題には、上記の従来技術では対応できない。

したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、湿式消火装置で発生した微粉コークスを含有するコークススラッジをコークス原料として再利用する際に、製造されるコークス強度の低下と強度のばらつきの発生を防止できる、コークススラッジの再利用方法を提供することにある。

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）コークスの湿式消火装置で発生する微粉コークスと水とを含有するコークススラッジに、石油ピッチを混合して混合物とし、該混合物と石炭とを混合してコークス原料として用いることを特徴とするコークススラッジの再利用方法。
（２）コークス原料となる石炭を積層して配合するヤードにおいて、コークススラッジと石油ピッチとの混合物を石炭と共に積層した後に切り出すことで、前記混合物と前記石炭とを混合することを特徴とする（１）に記載のコークススラッジの再利用方法。
（３）コークススラッジに、さらに、コークス炉炭化室に装入したコークス原料のうち乾留前に排出したコークス原料である戻り炭を混合して混合物とすることを特徴とする（１）または（２）に記載のコークススラッジの再利用方法。

本発明によれば、湿式消火装置で発生したコークススラッジをコークス原料として再利用して製造したコークスの強度低下、および強度のばらつきの発生を、従来よりも改善できる。これによりコークススラッジを、コークス原料として安定して、かつ多量にリサイクル利用することが可能となる。

本発明で再利用するコークススラッジとは、コークス炉から押し出された乾留済みの赤熱コークスに水をかけて消火する際に生じる、すなわち、湿式消火装置で発生するコークススラッジであり、一例を示すと、平均粒径が２．０ｍｍ以下の微粉コークスを含有する、含水率２５〜３０質量％程度のスラリー状のものである。

上記のようにコークススラッジは粒度分布の幅が大きく、粒径の大きな粉コークスも含有しているため、コークス原料として用いると強度低下の原因となるが、水分含有量が多いため篩い分けによる整粒等で粒径の大きな粉コークスを除去することが難しいという問題がある。そこで本発明では、コークススラッジに石油ピッチを混合することを検討した。コークススラッジと石油ピッチとを予め混合してコークス原料として配合すると、微粉コークスの粒径の差により発生する亀裂を埋める効果があり、コークス強度が向上する。また石油ピッチは粉状の固体であり、水分含有量の高いコークススラッジとの混合が容易である。コークススラッジ使用に当り、コークス強度の低下を防止するためには、石油ピッチは、コークススラッジ中の粉コークスに対し、４０質量％以上の添加が必要である。好ましくは５０質量％以上の添加とする。また、石油ピッチ添加量の上限は、前記粉コークスに対し、１００質量％とすれば十分である。この上限は、石油ピッチが高価である観点から定められるものであり、経済的問題が許容できれば１００質量％を超えて添加しても構わない。

コークススラッジには、上記の石油ピッチの添加に加えて、さらに戻り炭を混合することが好ましい。コークスを製造する際には、コークス炉の炭化室に原料炭を装入し、表面を均して平らにした後に乾留するが、戻り炭とは、表面を均す際に取り除かれた原料炭のことである。戻り炭は、通常は原料炭に混合して再利用するが、この戻り炭をコークススラッジに混合することで、コークススラッジ中の微粉コークスの濃度が薄くなり分散性が向上する効果があり、戻り炭を効率的にコークス原料として再度コークス炉に装入することができる。コークススラッジに石油ピッチを混合しても、まだ水分含有量が多く、取り扱いに難があるが、戻り炭を混合することでハンドリング性も一層向上する。戻り炭を混合すると、ベルトコンベア等での搬送が可能となり、原料炭をヤードに散布する装置等を用いることができるので、床敷等の形成が容易となる。

本発明では上記のように、コークススラッジに強度補填材として石油ピッチを混合し、この混合物を原料炭に混合して、コークス製造原料とする。コークススラッジには、石油ピッチの添加に加えて、さらに戻り炭を添加、混合することが好ましい。

上記の混合物を原料炭に混合するには、原料炭をヤードに山積みする際に、その一部として積層することが好ましい。コークス炉へ装入する原料炭の配合は、計算により配合量の決まった、銘柄の異なる各原料炭を層状に重ねた積層構造体の原料炭の積山を形成し、切り出し量の配合割合が常に一定になるように、積山を幅方向に切り出すことで所定の割合に混合された原料炭を得るようにして、製造するコークスの目標品質（組成及び強度）に応じて使用する原料炭の銘柄と量を組み合わせる配合を行なっている。このような配合方法において、コークススラッジと石油ピッチを上記原料炭の積層体のうちの１層として敷き詰めることで、コークススラッジと石油ピッチを配合炭に容易に均一に混合することができる。コークススラッジと石油ピッチを予め混合することで床敷として積み付けることが容易となり、好ましいが、コークススラッジと石油ピッチに、さらに戻り炭を添加、配合し混合してハンドリングを容易とした場合は、原料炭用シュート等を用いて、ヤードに積層する原料炭のいずれの位置にも積層することができる。

（比較例）製鉄用のコークスを製造する際に、湿式消火装置で発生したコークススラッジを沈殿池から回収した。水分含有量は３０質量％、含有する粉コークスの粒度分布は主体が２ｍｍ以下であった。このコークススラッジをダンプカーでコークス原料炭を配合するヤードに移送し、床敷としてヤードに撒こうとしたが、複数のコークススラッジの山が形成された状態となり、均一の厚さに敷き詰めることは困難であった。この上にスタッカーを用いて原料炭を積層して、コークス炉装入時に各層の原料炭が均一混合するように、リクレーマを用いて積層された原料炭の一部を高さ方向に切り出すようにしてコークス配合原料とした。配合原料全体に対するコークススラッジの配合率は１質量％であった。これをコークス炉の炭化室に装入して１１５０℃で１２時間乾留し、コークスを製造して、以下のようにして強度を測定したところ、強度のばらつきが大きく、強度の低いコークスも製造されて、平均するとタンブラ強度８３．６％であった。

コークス強度はタンブラ強度試験法で測定した。タンブラへ一定量の試料を装入して、所定時間回転し、抜き出した試料を６ｍｍ目の篩で分級させた篩上の、全試料量に対する質量％であるＴＩ４００／６で評価した。通常、高炉へ装入されるコークスのタンブラ強度は８４％以上であり、１％以上の低下があると高炉操業に好ましくないとされている。

（本発明例）次に、本発明方法を用いてコークスの製造を行なった。上記の比較例と同様に回収したコークススラッジに、まず石油ピッチを混合し、次いで戻り炭を混合した。混合は、山積みしたコークススラッジ、石油ピッチ、戻り炭から、ブルドーザーを用いて混合した。混合後の混合物は水分含有量が１４質量％であり、戻り炭をコークススラッジ中粉コークス量と同量、石油ピッチを粉コークス量の５０質量％含有とするものであった。この混合物をヤードの移動式原料シュートを用いてヤードに撒いて床敷とした。通常の原料炭と同様に、平坦な床敷を形成することができた。その上に上記と同様に原料炭を積層し、コークス炉装入時に各層の原料炭が均一混合するように、リクレーマを用いて積層された原料炭の一部を幅方向に切り出すようにしてコークス配合原料とした。配合原料全体に対するコークススラッジの混合物の配合率は２５質量％であった。これをコークス炉の炭化室に装入して乾留し、コークスを製造し、比較例と同様に強度を測定したところ、タンブラ強度８４．４％であった。コークススラッジをヤードに均一に撒くことができたので、強度のばらつきはほとんどなかった。

コークススラッジをそのままコークス原料として用いるとコークス強度が低下し、強度のばらつきも発生するが、本発明方法を用いることで、強度のばらつきの小さい、高炉操業に使用可能な強度を有するコークスを製造できることが分かった。

Claims (3)

1. コークスの湿式消火装置で発生する微粉コークスと水とを含有するコークススラッジに、石油ピッチを混合して混合物とし、該混合物と石炭とを混合してコークス原料として用いることを特徴とするコークススラッジの再利用方法。
2. コークス原料となる石炭を積層して配合するヤードにおいて、コークススラッジと石油ピッチとの混合物を石炭と共に積層した後に切り出すことで、前記混合物と前記石炭とを混合することを特徴とする請求項１に記載のコークススラッジの再利用方法。
3. コークススラッジに、さらに、コークス炉炭化室に装入したコークス原料のうち乾留前に排出したコークス原料である戻り炭を混合して混合物とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコークススラッジの再利用方法。