JP2009215421A - コークスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無灰炭0.05質量部以上0.50質量部以下および炭素含有率が70.0%以上85.0%未満の劣質炭1質量部を混合して混合炭を得る混合工程と、混合炭を成形して成形炭を得る成形工程と、無灰炭の軟化開始温度以上に成形炭を加熱して熱処理炭を得る加熱工程と、熱処理炭を粉砕して粉砕炭を得る粉砕工程と、粉砕炭および炭素含有率が85.0%以上91.0%以下の強粘結炭を含む配合炭を乾留する乾留工程とを有するコークスの製造方法。褐炭を劣質炭として選択しても良い。
【選択図】なし
Description
本発明に係るコークスの製造方法は、混合工程、成形工程、加熱工程、粉砕工程を経ることで得られた粉砕炭と、強粘結炭との配合炭を乾留工程で処理するものである。各工程について、以下に詳述する。
混合工程では、所定量の無灰炭と所定量の劣質炭とを混合した混合炭を得る。
混合炭を成形した成形炭を得る本工程を設けることによって、無灰炭と劣質炭との間の距離が短くなり、高い強度のコークスを実現できる。より高い強度のコークスを実現するためには、成形圧を適宜設定し、無灰炭および劣質炭の間における距離の長短の指標となる見掛け密度を好適化する。この好適な成形炭の見掛け密度は0.80g/cm3以上1.00g/cm3未満、より好適には0.85g/cm3以上0.95g/cm3以下である。見掛け密度が0.80g/cm3未満である場合、無灰炭と劣質炭の距離が比較的長くなるのでより強度の高いコークスを製造するには適さず、また、成形炭のハンドリング性に不十分な点が残る。一方、1.00g/cm3以上であると、稠密過ぎて加熱処理工程過程での成形炭中からのガス流出が不十分となって、当該過程で成形炭が自壊することがあり、また、成形圧を高くすることは経済的ではない。
加熱工程では、成形炭を加熱して熱処理炭を得る。本工程において、成形炭中の無灰炭の熱溶融性と粘結性を劣質炭に移行させるため、無灰炭の温度をその軟化温度(通常、300℃)以上に加熱する。これにより、液化した無灰炭が劣質炭に馴染みやすくなり、更には、無灰炭と劣質炭の構成分子が活性化して各分子の相互作用が強くなる。無灰炭の軟化開始温度はギーセラー流動性試験で測定される軟化開始温度であり、加熱により設定する無灰炭の温度は、その軟化開始温度よりも高い温度が良く、軟化開始温度よりも10〜30℃程度高い温度が好ましい。(軟化開始温度+30℃)を超える温度で加熱すると、成形炭内で急激にガスが発生して成形炭の外観が原形を留めないほどに変形する場合がある。
粉砕工程では、熱処理炭を粉砕して任意の粒度の粉砕炭を得る。粉砕炭の粒径が大きいことは、より高強度のコークスを得るためには不利である。そのため、一層強度の高いコークスを実現するには、粉砕処理を調整し、粉砕炭の80質量%以上を粒度3mm以下にすることが好適である。この好適な理由は、乾留工程の過程で粉砕炭の周囲に強粘結炭等が適度に分散するからであると考えられる。
乾留工程では、粉砕炭と適宜粉砕した強粘結炭を配合して調製した配合炭を乾留してコークスを得る。配合炭を調製するための石炭は、粉砕炭、強粘結炭以外の他の石炭を使用しても良いが、粉砕炭と強粘結炭のみを使用することが最適である。
得られたコークスは、従来から知られている通り、製鉄用として使用可能である。つまり、銑鉄の製造に用いることができる。前記コークスは、強度に優れるので、高炉における銑鉄製造にも好適に使用される。そして、コークスの強度が高いことから、高炉内における優れた通気性を実現できる。なお、高炉における銑鉄の製造方法は、公知の方法を採用すればよく、例えば、高炉に鉄鉱石とコークスとをそれぞれ層状に交互に積層させて、高炉の下部より熱風、必要に応じて微粉炭を吹き込む方法を挙げることができる。
瀝青炭(炭素含有率(d.a.f.)83.2%)5kgと、二環芳香族化合物である1−メチルナフタレン(新日鉄化学社製)20kgを混合してスラリーを調製した。窒素パージした内容積30Lのオートクレーブ内において、1.2MPa、370℃、1時間の条件でスラリーを処理し、二環芳香族化合物による瀝青炭成分の抽出を行った。この抽出と同温度、同圧力の条件の重力沈降槽内で、スラリーを上澄み液と固形分濃縮液とに分離し、次に、蒸留法により上澄み液から二環芳香族化合物を分離・回収して残ったものを無灰炭として得た。無灰炭は、収量が2.7kg、灰分が900ppmであった。また、無灰炭のギーセラー流動性試験による軟化開始温度は305℃、最高流動度は4.7(logddpm)であった。
炭素含有率(d.a.f.)が71.1%のインドネシア産の褐炭をハンマーミルで粉砕したものを用いた。
炭素含有率(d.a.f.)が91.6%のロシア産の強粘結炭を、ハンマーミルで粉砕して用いた。粉砕後の強粘結炭は、粒度1mm以下が80質量%以上のものであった。
劣質炭と軟化開始温度が305℃の無灰炭を混合して混合炭を得、直径30mm、長さ50mmの円筒型キャビティに混合炭を装入し、室温で加圧成形した(条件の詳細は、後記表1参照。)。得られた成形炭を不活性ガス(窒素ガス)雰囲気中で加熱して得た熱処理炭を、ハンマーミルで粉砕して粉砕炭を得た(条件の詳細は、後記表1参照。)。
上記洗浄、乾燥後のコークスを強度測定用サンプルとして、I型強度(コークス強度指数)を測定した。I型強度試験に用いる装置には、SUS材で作られた円筒状の容器(長さ720mm、円の底面直径132mm)を用い、この容器に強度測定用サンプルを200g入れて、1分間に20回の回転速度で合計600回の回転運動による衝撃をサンプルに加えた。この円筒の回転は、円筒の長さ720mmの真中に当たる360mmのところに回転軸を設け、この回転軸を中心に円筒を回転させて、円筒の底面が直径720mmの円を描くように行った。規定の600回転の回転による衝撃を加えた後、この円筒状の容器からサンプルを取り出し、9.5mmの篩目の篩で分けて篩上の質量を測った。この際、篩に引っかかったものも篩上として質量を測定した。I型強度指数は、以下のようにして算出した。
I型強度指数DI600 9.5=100×9.5mm篩上質量(単位:g)/200g
(1)比較例1、2によれば、成形工程における無灰炭量が0.05質量部以上0.50質量部以下の範囲外であれば、高い強度を実現することができなかったこと。
(2)比較例3〜5によれば、成形工程の省略、加熱工程における軟化開始温度未満の加熱、粉砕工程の省略は、高いコークスの実現には不適切であること。
(3)実施例1と参考例1によれば、加熱工程において、無灰炭の軟化開始温度(305℃)よりも30℃超の温度で加熱すると、最適な強度のコークスを実現できないこと。
(4)実施例1と参考例2によれば、劣質炭と無灰炭は、共に粒度0.5mm以下が好適であること。
(5)実施例1と参考例3、4によれば、成形工程で得られる成形炭の見掛け密度は、0.80g/cm3以上1.00g/cm3未満が適していること。
2 ポンプ
3 予熱器
4 抽出槽
5 重力沈降槽
6 沈降物受け器
7 フィルター部材
8 フィルターユニット
9 上澄み液受け器
10 撹拌機
Claims (8)
- 無灰炭0.05質量部以上0.50質量部以下および炭素含有率(d.a.f.)が70.0%以上85.0%未満の劣質炭1質量部を混合して混合炭を得る混合工程と、
前記混合炭を成形して成形炭を得る成形工程と、
前記無灰炭の軟化開始温度以上に前記成形炭を加熱して熱処理炭を得る加熱工程と、
前記熱処理炭を粉砕して粉砕炭を得る粉砕工程と、
前記粉砕炭および炭素含有率(d.a.f.)が85.0%以上91.0%以下の強粘結炭を含む配合炭を乾留する乾留工程とを有することを特徴とするコークスの製造方法。 - 前記劣質炭が、炭素含有率(d.a.f.)が70.0%以上78.0%未満の褐炭である請求項1に記載のコークスの製造方法。
- 前記成形工程で使用する混合炭中の無灰炭と劣質炭の粒度が、共に0.5mm以下である請求項1または2に記載のコークスの製造方法。
- 前記成形工程において、見掛け密度が0.80g/cm3以上1.00g/cm3未満の成形炭を得る請求項1〜3のいずれか1項に記載のコークスの製造方法。
- 前記粉砕工程で得られる粉砕炭の80質量%以上が、粒度3mm以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載のコークスの製造方法。
- 前記乾留工程における配合炭中の粉砕炭の配合率が、5質量%以上である請求項1〜5のいずれか1項に記載のコークスの製造方法。
- 製鉄用として使用される請求項1〜6のいずれか1項に記載のコークスの製造方法。
- 請求項7に記載のコークスの製造方法により得られたコークスを使用する銑鉄の製造方法。
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