JP2008133384A

JP2008133384A - 高強度コークスの製造方法

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Publication number: JP2008133384A
Application number: JP2006321253A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Fukada; 喜代志深田; Izumi Shimoyama; 泉下山; Takashi Anyashiki; 孝思庵屋敷; Hidekazu Fujimoto; 英和藤本; Tetsuya Yamamoto; 哲也山本; Hiroyuki Sumi; 広行角; Takeshi Noda; 健史野田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2026-11-29
Also published as: JP5045082B2

Abstract

【課題】石炭を適切な条件で粉砕することで、高い冷間強度に加えて、高い反応後強度をも有するコークスの製造方法を提供すること。
【解決手段】無機成分の存在割合が高い石炭粒子の粉砕粒度が、無機成分の存在割合が低い石炭粒子の粉砕粒度よりも細かくなるように粉砕し、両者を混合してコークス炉に装入して乾留するコークスの製造方法を用いる。無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭（Ｘ）１０と、無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が低い石炭（Ｙ）１３とを用いて、１０の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と粒径の小さな石炭とに分級する分級工程１１と、粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程１２と、１２で処理された石炭と粒径の小さな石炭と石炭（Ｘ）の残部と石炭（Ｙ）１３とを配合して粉砕する第二の粉砕工程１４により処理した後にコークス炉に装入することが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、製鉄原料として用いるコークスの製造方法に関する。

製鉄原料として用いるコークスは、高炉内に装入した際に粉化すると高炉の通気性を悪化させるため、高強度を有することが望ましい。強度の高いコークスを製造する方法として、高品質な石炭をより多く原料として使用するという方法が一般的に行なわれているが、高品質な石炭は価格が高いことからコークス製造コストの増加を招くという問題があるため、このような方法によるコークス強度の増加には限界がある。

そこで、原料石炭の事前処理方法を工夫することにより強度の高いコークスを製造する技術が各種検討されてきた。特に、コークス炉に装入する前の石炭粒度分布の適正化、すなわち粉砕処理条件の変更によりコークス強度を制御する方法は各種検討されてきた。

石炭は銘柄により粉砕性やコークス化性が異なるため、全ての原料石炭を配合した後に粉砕した場合には、粉砕性の良い石炭が選択的に粉砕され、粉砕性の悪い石炭があまり粉砕されず粗い粒子として残ったままコークス炉に装入される。高強度のコークスを製造するためには、亀裂の生成要因となる粗い石炭粒子は好ましく無い。そこで、石炭を粉砕前に分級して、粗い粒子を粉砕するようなプロセスが開発されてきた。

例えば、コークス炉装入用石炭の粒径の上限を規定して、石炭を所定の粒子径が得られる篩目を有する篩で分級し、篩下部分はそのままコークス用配合原料とするとともに、篩上の粗粒子部分が篩を通過するまで粉砕、分級を繰り返す方法などが知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。

また一方で、石炭のイナート成分に着目し、イナート成分を２５％以上含有する粘結炭を分級して粗粒子炭部分を分離捕集し細粒のみをコークス原料とする方法（例えば、特許文献４参照。）や、コークス原料として配合炭を用いる際に、各銘柄の石炭中または該石炭を乾留して得られたコークス中に存在する粗大イナート組織の累積体積比に応じて各銘柄の石炭を所定粒度に粉砕し、かつ該粉砕後の各銘柄の石炭を配合して得られる配合炭全体の粒度が所定粒度になるように配合することを特徴とする高強度コークスの製造方法（例えば、特許文献５参照。）が知られている。

特に好ましい方法として、コークス原料となる石炭の少なくとも一部を、粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で粉砕された石炭と前記粒径の小さな石炭とを配合する第一の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理した後に、前記コークス原料となる石炭の残部と共にコークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法が知られている（例えば、特許文献６参照。）。
特開昭５６−３２５８７号公報特開平４−３０９５９２号公報特開平４−３３５０９３号公報特開平５−２５５１６号公報特開２００４−８３８４９号公報特開２００６−１２４６１７号公報

コークス品質に影響を及ぼす石炭粒子性状は、大きく二つに分類されると考えられる。一つは粒子径である。粒径が大きくなると粒子界面に発生する熱応力が大きくなり、強度を低下させる原因である亀裂が残留する確率が高くなる。もう一つは粒子界面での接着性である。石炭粒子の性状により接着性が異なり、接着性の悪い粒子の界面には強度を低下させる亀裂の残留確率が高くなる。

上記の従来技術（特許文献１ないし６）では前者の問題点を解決する方法に重点を置き、粗大粒子の残留量を減少させる様々な方法を検討している。しかし、後者を考慮していないため、過剰な粉砕が不要な石炭を過粉砕している、あるいは粉砕を強化すべき石炭を十分に粉砕していない可能性があり、粉砕による強度の向上効果をさらに高めることも可能であると考えられる。

一方で、高炉内においてコークスは反応劣化しており、反応後強度も考慮した品質設計が必要である。すなわち、冷間強度のみならず反応後強度も高いコークスを製造する必要がある。

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、石炭を適切な条件で粉砕することで、高い冷間強度に加えて、高い反応後強度をも有するコークスの製造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）無機成分の存在割合が高い石炭粒子の粉砕粒度が、無機成分の存在割合が前記無機成分の存在割合が高い石炭粒子よりも低い、無機成分の存在割合が低い石炭粒子の粉砕粒度よりも細かくなるように粉砕し、前記無機成分の存在割合が高い石炭粒子と、前記無機成分の存在割合が低い石炭粒子とを混合してコークス炉に装入して乾留することを特徴とするコークスの製造方法。
（２）無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭（Ｘ）の粉砕粒度が、無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が前記石炭（Ｘ）よりも低い石炭（Ｙ）の粉砕粒度よりも細かくなるように粉砕し、前記石炭（Ｘ）と、前記石炭（Ｙ）とを混合してコークス炉に装入して乾留することを特徴とするコークスの製造方法。
（３）無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭および／または前記石炭（Ｘ）の残部とを配合する第一の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とをコークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法。
（４）無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭と石炭（Ｘ）の残部と前記石炭（Ｙ）とを配合する配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程により処理した後にコークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法。
（５）無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭および／または前記石炭（Ｘ）の残部とを配合する第一の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理し、前記石炭（Ｙ）を配合する第二の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第三の粉砕工程により処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とをコークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法。
（６）無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭とを配合する第一の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理し、前記石炭（Ｘ）の残部と前記石炭（Ｙ）を別々に配合する第二の配合工程と、該配合した石炭を別々に粉砕する第三の粉砕工程により処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とをコークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法。
（７）Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）を用いて、石炭粒子中の無機成分の存在割合を測定することを特徴とする（１）ないし（６）のいずれかに記載のコークスの製造方法。

本発明によれば、従来製造されているコークスよりも高強度を有する高品質なコークスを製造することができる。このような高品質なコークスを高炉で使用することで、高炉内において充分な通気性が確保され、高炉の安定操業を継続することができる。また、粘結炭よりも安価な非粘結炭を多量に使用しながら、従来製造されているコークス相当の品質のコークスが製造できるため、コークスの製造コストを削減できる。

前述したように、コークス品質に影響を及ぼす石炭粒子性状の一つとして、粒子界面での接着性が挙げられる。本発明者らは、石炭粒子界面の接着性を支配する要因の一つとして石炭中に分散している無機成分に着目した。無機成分がコークス強度に及ぼす影響の一例として、石炭中の無機成分の１種である灰分（酸化物）の増加に伴いコークス強度が低下することが報告されている（例えば、Ironmaking conference proceedings １９８８年、ｐ．３９―５５参照。）。このことから、石炭中の無機成分はコークス化を阻害する一つの要因であると考えられる。

そこで発明者らは、石炭銘柄ごとの無機成分の分散形態を定量化するとともに、そのコークス化に及ぼす影響を多くの実験により明らかにし、コークス原料石炭の粉砕処理である石炭事前処理への具体的な利用方法を見出して、本発明を完成した。

石炭あるいはコークス中における無機成分（酸化物、水酸化物、硫化物、炭酸塩等）の分散形態をマイクロフォーカスＸ線コンピュータ断層撮影（以下「Ｘ線ＣＴ」と記載する。）により撮影した例を図１に示す。図１はコークスの状態のＸ線ＣＴ写真であり、（ａ）は後述する実施例１における石炭Ｄ、（ｂ）は後述する実施例１における石炭Ｆである。

図１おいて、Ｘ線ＣＴ写真には白く見える部位と灰色に見える部分および黒く見える部分が確認できる。黒く見える部分１は空気（気孔）、灰色に見える部分２はコークス組織を表している。尚、灰色に観察される部位のうち、石炭粒子形状が残留して気孔の少ない部分２ａがイナート粒子部分を表している。そして、白く明るく見える部分３は無機成分が高濃度に濃縮されていることを示している。マイクロフォーカスＸ線ＣＴを用い、様々な石炭由来のコークスを調査することで、無機成分が濃縮されている粒子の割合や分散形態は石炭銘柄により異なることが分かった。無機成分の存在割合が高い、白く明るく見える部分３は石炭の状態でも同様に観察された。

また、図１からも分かるように、無機成分が濃縮された比較的大きな部分は、コークス粒子の表面部分に偏在している傾向がある。この事実は、比較的大きな無機成分が濃縮された部分の界面には亀裂が生成しやすく、その亀裂が伸展してその部分で破断することにより、コークス粒子表面に無機成分が濃縮された比較的大きな部分が残ることを示唆していると考えた。

このことから、粒子径が同じ場合、無機成分が濃縮された部分を有する粒子は、濃縮されていない粒子に比較して、石炭軟化溶融物との接着性が悪いため、粒子表面に亀裂が生成しやすく、無機成分が濃縮された部分を有する粒子の粒径を小さくすることでコーク強度が向上すると考えられる。このためには、無機成分が濃縮された部分を多く含む石炭を、無機成分が濃縮された部分を多く含む石炭以外の石炭よりも細かく粉砕する、すなわち、無機成分が濃縮された部分を多く含む石炭を、他の石炭に比較して相対的に細かくすれば良いことを見出した。

さらに、無機成分はコークスの反応触媒となるため、無機成分が濃縮している部分を多く含む粒子は高炉内で優先的に反応する。すなわち、無機成分が濃縮した部分が大きな形状でコークス中に残留していると、高炉内で反応後、その部分が大きな欠陥となって残り、コークスの強度が大幅に低下することが考えられる。このように、高炉内での反応劣化を考慮しても、無機成分が濃縮された部分を多く含む石炭を細かくすることが望ましい。

無機成分の存在割合が高い石炭粒子とともに、全ての石炭を従来以上に細かい粒径に粉砕することはコスト高であるとともに、無機成分の存在割合が高い粒子以外の石炭粒子を必要以上に粉砕することになり、粉砕による強度の向上効果を最適化する方法ではない。そこで本発明では、無機成分の存在割合が高い石炭粒子の粉砕粒度が、無機成分の存在割合が前記無機成分の存在割合が高い石炭粒子よりも低い、無機成分の存在割合が低い石炭粒子の粉砕粒度よりも細かくなるように粉砕する。石炭１粒子中の無機成分の存在割合（例えば、中央断面における無機成分の濃縮部分の面積率を用いることができる。）が所定の基準以上のものを無機成分の存在割合が高い石炭粒子に、所定の基準未満のものを無機成分の存在割合が低い石炭粒子に分類し、無機成分の存在割合が高い石炭粒子を、無機成分の存在割合が低い石炭粒子よりも細かい粒度となるように粉砕処理して、コークス原料とする。

より具体的には、無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭（Ｘ）の粉砕粒度が、無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が前記石炭（Ｘ）よりも低い石炭（Ｙ）の粉砕粒度よりも細かくなるように粉砕する。例えば、銘柄Ａおよび銘柄Ｂの２種の石炭を用いてコークスを製造する際に、銘柄Ａの石炭からサンプリングした石炭粒子の平均的な無機成分の存在割合と、銘柄Ｂの石炭からサンプリングした石炭粒子の平均的な無機成分の存在割合を予め測定しておき、無機成分の存在割合の高い銘柄の石炭の方が平均粒径が細かくなるように粉砕する。

石炭（Ｘ）の粉砕粒度を石炭（Ｙ）よりも細かくする方法として、石炭（Ｘ）の少なくとも一部を、粒径の大きい石炭と粒径の小さい石炭とに分けて、粒径の大きい石炭に粉砕処理を行った後に粒径の小さい石炭とを混合状態として再度粉砕処理を行い、コークス炉に装入してコークスを製造する方法を用いることができる。すなわち、無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭および／または前記石炭（Ｘ）の残部とを配合する第一の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とをコークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法を用いる。

粒径の大きい石炭と粒径の小さい石炭との分級は篩を用いて篩い分けを行なう程度で十分であり、したがって、分級工程としては、例えば篩を用いて篩上と篩下とに石炭を分級する。篩目よりも大きい粒径である篩上について第一の粉砕工程において粉砕を行い、粒径を小さくする。篩目以下の粒径である篩下については、第一の粉砕工程を行わずに、第一の粉砕工程を行った篩上と配合（第一の配合工程）した後に、第二の粉砕工程において粉砕処理を行う。第一の配合工程においては、粒径の大きい石炭と粒径の小さな石炭とを配合槽等に投入して混合状態とすれば十分であり、以下の配合工程においても特別な混合手段を設ける必要はない。粒径の大きい石炭のみをあらかじめ粉砕（第一の粉砕工程）することで、粒径の大きい石炭の割合が減少する。その結果、粗粒の割合が減少することで第二の粉砕工程での粉砕能力を低下させて粉砕することが可能となり、これにより第二の粉砕工程での粉砕処理時に微小な粒径の石炭の発生が抑制されて、全体として石炭の粒度分布が改善される。粒径の大きい篩上の石炭を第一の粉砕工程で粉砕後に、再度篩分けによる分級を繰り返すことなく、そのまま篩下とともに第二の粉砕工程で粉砕することで、同じ石炭が繰り返し粉砕されることが無く、生産性の点で有利である。また、第一の粉砕工程後にも粒径の大きい石炭は存在するが、第二の粉砕工程で適宜粉砕されて細粒化する。したがって、第一の粉砕工程および第二の粉砕工程で粉砕処理した後にも分級工程で篩上に分類されるような粒径の大きい石炭がある程度の割合で存在するが、第一の粉砕処理を行わない場合に比較すると、その割合は十分に減少している。石炭（Ｘ）として無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭を用いることで、無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭を優先して粉砕処理して、相対的に粒度を細かくすることが可能となる。

同様に、無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭と石炭（Ｘ）の残部と前記石炭（Ｙ）とを配合する配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程により処理した後にコークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法や、無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭および／または前記石炭（Ｘ）の残部とを配合する第一の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理し、前記石炭（Ｙ）を配合する第二の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第三の粉砕工程により処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とをコークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法や、無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭とを配合する第一の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理し、前記石炭（Ｘ）の残部と前記石炭（Ｙ）を別々に配合する第二の配合工程と、該配合した石炭を別々に粉砕する第三の粉砕工程により処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とをコークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法を用いることが効果的である。

例えば、石炭銘柄Ａ、Ｂ、Ｃを用いてコークスを製造する場合、無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が一番高い石炭銘柄Ａを石炭（Ｘ）に分類し、石炭銘柄Ｂ、Ｃを石炭（Ｙ）に分類する。また、石炭銘柄Ａ、Ｂ、Ｃに比較して無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が低い石炭銘柄Ｄ、Ｅ、Ｆを用いる場合は、所定の基準を低く設定して、石炭銘柄Ｄ、Ｅ、Ｆの中で比較的無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭銘柄Ｄを石炭（Ｘ）に分類することができる。所定の基準は、使用する原料石炭の銘柄や、コークスの製造設備能力等を考慮してコークス製造のコストや生産効率が最適化されるように設定することが望ましい。また、上記の例からも明らかなように、石炭（Ｘ）と石炭（Ｙ）とは、それぞれが単一銘柄に限らず、複数の銘柄の石炭から構成される場合を有するものである。また、入荷状況や製造設備能力によっては、石炭（Ｘ）として分類されるべき銘柄の石炭の一部を、石炭（Ｙ）として処理することもできる。

石炭粒子の無機成分の存在割合については、事前に測定しておくことが好ましい。その割合に応じて粉砕条件を決めることにより、高強度なコークスが製造可能となる。無機成分の存在割合を測定する方法として、Ｘ線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Electron Probe Micro-Analysis）によるマッピング画像などを用いることもできるが、測定効率を考慮するとＸ線ＣＴを用いることが好ましい。石炭及びコークスが含有する無機成分とは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ系化合物を主成分とし、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｔｉ系化合物などであり、無機成分の存在割合は石炭あるいは石炭充填層の一断面における石炭総面積に対する無機成分の存在割合の高い部分の面積率で近似して求めることが容易である。Ｘ線ＣＴ像により、無機成分の存在割合の高い部分は他の成分と色調により区別することができる。無機成分の存在割合の高い部分と、そうでない部分は、Ｘ線ＣＴ像を画像処理する際、閾値を決め、その閾値を用いて輝度の高い明るい部分を無機成分の存在割合の高い部分（無機成分濃縮部分）、輝度の低い暗い部分を炭素質部分濃縮部分の二つに分ける二値化処理を行い検出することで、区別することができる。尚、Ｘ線ＣＴ像を画像処理する際、閾値の設定が無機成分の存在割合に影響を及ぼすため、事前に標準サンプル等を用いて閾値を決めて解析することが望ましい。

複数種類の銘柄の石炭（Ａ炭〜Ｊ炭）を配合して乾留してコークスを製造し、その性状を評価する試験を行った。使用した石炭の性状および配合率、配合炭の性状を表１に示す。

石炭の分析値であるビトリニット平均最大反射率（Ｒｏ）およびトータルイナート量（ＴＩ）の測定はＪＩＳＭ８８１６、最高流動度（ｌｏｇＭＦ）の測定はＪＩＳＭ８８０１、灰分（Ａｓｈ）の測定はＪＩＳＭ８８１２に準拠して行なった。石炭の無機成分の存在割合は、各銘柄石炭について粉砕前の石炭を内径２０ｍｍ、高さ２０ｍｍの石英容器の中に充填し、石炭充填層を形成して、マイクロフォーカスＸ線ＣＴ像を撮影して画像解析し、無機成分の存在割合の高い部分の面積率を平均して定量化した。

乾留試験には実炉をシミュレート可能な電気炉を使用し、得られたコークスの性状評価にはＪＩＳＫ２１５１に定められているドラム１５０回転１５ｍｍ指数（ＤＩ150/15）を用いた。また、高炉内での劣化後強度としてＣＳＲ（Coke Strength after Reaction）を用いた。ＣＳＲはＪＩＳ化されていないが、一般的に使用されているコークス品質の指標であり、粒径２０±１ｍｍに調整したコークス２００ｇを所定のレトルトに入れ、１１００℃条件下において二酸化炭素１００％ガスで２時間反応させ、反応後の試料をＩ型ドラム内で回転処理して測定したものを用いた。

石炭は、乾留前の事前処理として粉砕処理による粒度調整を実施した。実機と同様なプロセスをシミュレートし、図２および図３に示した処理方法により、石炭の粒度調整を行なった。図２における粉砕方法を「粉砕方法１」とし、石炭（Ｘ）に分類した石炭１０は、篩１１により篩い分けして篩い上は粉砕機１２により粉砕処理し、篩１１による篩い分けの篩い下、石炭（Ｙ）１３とともに粉砕機１４で粉砕処理した。また、図３における粉砕方法を「粉砕方法２」とし、石炭（Ｘ）に分類した石炭１０は、篩１１により篩い分けして篩い上は粉砕機１２により粉砕処理し、篩１１による篩い分けの篩い下とともに粉砕機１５で粉砕処理し、石炭（Ｙ）１３は粉砕機１６で粉砕処理した。尚、図２、３中の石炭（Ｘ）および石炭（Ｙ）へのグループ分けは、表１に示す分類１〜３の３種類で行なった。分類１は本発明方法を用いた分類であり、無機成分の存在割合が１．５％以上のものを石炭（Ｘ）に、１．５％未満のものを石炭（Ｙ）に分類した。分類２は従来技術に相当し、石炭の炭化度（Ｒｏ）に基づいた分類、分類３も従来技術であり、石炭のイナート量（ＴＩ）に基づいた分類である。

分類１のグループ分けの石炭について、２種類の粉砕方法で粉砕処理し（試験Ｎｏ．１〜４）、分類２、分類３の石炭については粉砕方法２のみで粉砕処理し（試験Ｎｏ．５、６）、コークスの製造試験を行なった。試験Ｎｏ．３は篩い分けの篩目を１０ｍｍ、試験Ｎｏ．４は３ｍｍとして分級し、それ以外は篩目も６ｍｍとして分級した。石炭は配合炭全体の粒度分布が３ｍｍ以下７５ｍａｓｓ％以上となるように粉砕し、水分６ｍａｓｓ％、嵩密度７８０ｋｇ／ｍ³一定で充填し乾留し、上記のようにドラム強度（ＤＩ150/15）、ＣＳＲを測定した。結果を表２に示す。

粉砕方法および篩いサイズ（篩目）が同じ場合、本発明方法を用いることによりドラム強度およびＣＳＲのいずれも大幅に改善することが明らかになった。また、粉砕方法１よりも粉砕方法２の方が強度向上効果の大きいことが明らかとなった。さらには、篩いサイズが小さいほど、強度向上効果が大きい傾向が見られた。

コークスのマイクロフォーカスX線ＣＴ画像。石炭の粉砕処理方法（粉砕方法１）。石炭の粉砕処理方法（粉砕方法２）。

符号の説明

１空気（気孔）
２コークス組織
２ａイナート粒子
３無機成分
１０石炭（Ｘ）
１１篩
１２粉砕機
１３石炭（Ｙ）
１４粉砕機
１５粉砕機
１６粉砕機

Claims

無機成分の存在割合が高い石炭粒子の粉砕粒度が、無機成分の存在割合が前記無機成分の存在割合が高い石炭粒子よりも低い、無機成分の存在割合が低い石炭粒子の粉砕粒度よりも細かくなるように粉砕し、前記無機成分の存在割合が高い石炭粒子と、前記無機成分の存在割合が低い石炭粒子とを混合してコークス炉に装入して乾留することを特徴とするコークスの製造方法。
無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭（Ｘ）の粉砕粒度が、無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が前記石炭（Ｘ）よりも低い石炭（Ｙ）の粉砕粒度よりも細かくなるように粉砕し、前記石炭（Ｘ）と、前記石炭（Ｙ）とを混合してコークス炉に装入して乾留することを特徴とするコークスの製造方法。
無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭および／または前記石炭（Ｘ）の残部とを配合する第一の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とをコークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法。
無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭と石炭（Ｘ）の残部と前記石炭（Ｙ）とを配合する配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程により処理した後にコークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法。
無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭および／または前記石炭（Ｘ）の残部とを配合する第一の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理し、前記石炭（Ｙ）を配合する第二の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第三の粉砕工程により処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とをコークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法。
無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が高い石炭（Ｘ）と、該石炭（Ｘ）よりも無機成分の存在割合の高い石炭粒子の含有率が低い石炭（Ｙ）とを用いてコークスを製造する方法であって、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粒径の大きな石炭と該石炭よりも粒径の小さな石炭とに分級する分級工程と、前記粒径の大きな石炭を粉砕する第一の粉砕工程と、該第一の粉砕工程で処理された石炭と前記粒径の小さな石炭とを配合する第一の配合工程と、該配合した石炭を粉砕する第二の粉砕工程とにより処理し、前記石炭（Ｘ）の残部と前記石炭（Ｙ）を別々に配合する第二の配合工程と、該配合した石炭を別々に粉砕する第三の粉砕工程により処理した後に、前記石炭（Ｘ）と前記石炭（Ｙ）とをコークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法。
Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）を用いて、石炭粒子中の無機成分の存在割合を測定することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のコークスの製造方法。