JP2014185327A - コークス製造用成型炭及びコークスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原料炭として粉炭と成型炭を用いたコークス製造時に、石炭塔内部での偏析を抑制できるコークス製造用成型炭及びその成型炭を使用したコークスの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】原料炭にバインダーを添加して混練し、成型して得られるコークス製造用の成型炭であって、該成型炭の本体に少なくとも１つの突出部を形成させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、コークス製造用成型炭及びこのコークス製造用成型炭を用いたコークスの製造方法に関し、詳細には、粘結炭と非微粘結炭を混合して得られる配合炭を成型して製造されるコークス製造用成型炭、及びこの成型炭を用いたコークスの製造方法に関する。

製鉄用コークスは、石炭の粉砕物、又は石炭の粉砕物に石炭の粉砕物をブリケット又はペレットに成型した成型物を添加してコークス炉に装入し、コークス炉内において高温で乾留することにより製造される。コークスは、製鉄時の高炉内において粉化すると、高炉内の通気性を悪化させることから、高い強度を有することが望ましく、そのためにはコークス原料中に一定の割合以上の粘結炭を含有させることが必要となる。しかし、粘結炭は、埋蔵量及び産出地が限られており、また、一般に高価であることから、粘結炭の入手が困難となってきているという問題点があると共に、粘結炭の使用割合の増大は、コークス原材料費の観点から問題がある。

これに対して、粘結炭に比べて粘結性の劣る非微粘結炭（劣質炭とも呼ぶこともある）は粘結炭に比べて埋蔵量が豊富であり、粘結炭より安価に入手できることから、コークスの強度を維持しながら非微粘結炭をより多く配合する検討が従来より行われてきた。なかでも、コークス製造時に使用する原料に成型炭を一部配合してコークス炉で乾留する方法は、非微粘結炭を多く使用でき、また、コークスの製造過程において、成型炭が膨張して周囲の粉炭部分を圧密化して、コークス化性を高める方法として有用である。

例えば、特許文献１には、成型原料炭とバインダーとで強度の異なる成型炭を粉炭と共にコークス炉に装入してコークスを製造する方法が記載されており、この方法によれば、成型炭配合率が５０％以上の高い添加率であっても、成型炭の粒径のばらつきによって、かさ密度低下にともなうコークス強度低下を抑制できることが記載されている。

また、特許文献２には、非微粘結炭を少なくとも一部含むように配合した原料炭を粉砕後、表面水分が実質無くなるまで乾燥し、その乾燥中又は乾燥直後に境界分級点を０．２〜０．４ｍｍの範囲に調整して分級された瀝青物のバインダーを混練してブリケット化したのち、該ブリケットを上記の残留粗粉炭に混合するコークス用原料炭の事前調整法が記載されている。

特許文献３には、石炭を事前に乾燥してコークス炉に装入する場合において、発塵やキャリーオーバー防止を図り、偏析を抑制しつつ、コークス炉内での装入密度を適切な範囲に制御するために、原料石炭を乾燥して、０．３ｍｍ以下の粒子を４０〜９５質量％含有する微粉炭とそれ以外の粗粒炭に分級して、その微粉炭にバインダーを添加して、横溝状や波板状の形状に成型する方法が記載されている。

特開昭５７−８０４８０号公報 特開平１０−１３０６５３号公報 特開２００７−２８４５５７号公報

コークス炉の製造の流れとしては、図５に示すように、貯炭場に原料となる石炭を積み込み、それらを配合設備で原料の石炭を配合し、分級や粉砕をして粉炭としたのち、それらをベルトコンベアで運び、ベルトコンベアから下部にある石炭塔に投入する。石炭塔は隣接して複数並んでおり、ベルトコンベアを移動させることで、各石炭塔に投入される。図１にも示すように、成型炭をコークス製造用の原料として製造する場合は、粉炭の一部を取り出し、混練機にバインダーを添加して混練し、成型機で成型炭としたのち、この成型炭と残りの粉炭とを共にベルトコンベアで運搬して、ベルトコンベアから下部にある石炭塔に投入する。

そして、図６に示すように、石炭塔の内部にある石炭を石炭塔の下に配置された装入車に投入して、装入車から複数の炭化室を有するコークス炉の各炭化室に原料炭が一度に導入される。通常、各炭化室の上部には装入車からの石炭装入口が複数箇所設けられており、装入車にもその石炭装入口の位置に対応する箇所に石炭塔からの受け入れ口がある。炭化室で乾留され生成されたコークスは押出機（図示せず）で押し出され、消火塔で消火された後、コークワーフ（図示せず）に落とされて製品コークスとなる。

図６に示すように、ベルトコンベアから石炭塔に原料炭（成型炭、粉炭の混合物）が投入されると、原料炭は石炭塔内部で山積みとなる。

石炭塔内部の原料炭の山に成型炭が上から投入されると、成型炭の形状によっては、成型炭の偏析（成型炭と粉炭との配合割合が不均一となる現象）や割れが生じる。その結果、コークス炉の炭化室内で成型炭と粉炭が均質に混合されず、炭化室から抜き出される製品コークスの品質（目的とする強度）にバラつきが発生する問題があった。

特に、上記特許文献３に記載された成型炭の形状（マセック型、タマゴ型）であると、原料炭の山の斜面を転がりやすく、成型炭が偏析するという問題がわかった。また、板状の成型炭（横溝状や波板状等の板状）では、粉炭とともにコークス炉に装入した際に目標とする嵩密度とならず、ひいてはコークスの生産性を満足させることができないという問題が生じる場合がある。

そこで、この発明は、原料炭として粉炭と成型炭を用いたコークス製造時に、石炭塔内部での偏析を抑制できるコークス製造用成型炭及びその成型炭を使用したコークスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、成型炭に柱状の突出部を設けることで、その突出部により偏析の主要因である転がりを抑制できる機能を持つことを見出した。また、その成型炭と粉炭とを混合した原料を用いてコークスを製造した場合、コークス炉内でより均質に成型炭が混合されることにより、得られるコークスの品質を向上させうることを見出した。即ち、本発明の要旨は以下の［１］〜［１０］にある。
［１］原料炭にバインダーを添加して混練し、成型して得られるコークス製造用の成型炭であって、該成型炭の本体に少なくとも１つの突出部が形成されたコークス製造用成型炭。
［２］前記突出部の形状が柱状である［１］に記載のコークス製造用成型炭。
［３］前記突出部が前記成型炭の本体の長径方向の延長線上に突出して形成される［１］又は［２］に記載のコークス製造用成型炭。
［４］該成型炭の本体と突出部との接合部が、曲率半径が１ｍｍ以上の曲面で接合されている［１］〜［３］のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
［５］前記成型炭のアスペクト比が１．１以上３．０以下である［１］〜［４］のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
［６］前記成型炭の厚さが１０〜５０ｍｍである［１］〜［５］のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
［７］前記原料炭が粉炭であって、かつ該原料炭が粘結炭と非微粘結炭を含む［１］〜［６］のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
［８］前記原料炭中の前記粘結炭の配合量が１０〜４０重量％、前記非微粘結炭の配合量が８５〜６０重量％である［７］に記載のコークス製造用成型炭。
［９］前記成型炭中の水分量が０．１〜１５重量％である［１］〜［８］のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
［１０］前記［１］〜［９］のいずれか１項に記載の成型炭とコークス製造用の粉炭とを混合した後、コークス炉に装入し、乾留してコークスを製造するコークスの製造方法。

この発明により、原料炭として粉炭と成型炭を用いて製造されたコークス製造用成型炭は、所定の形状を有するので、石炭塔内部での偏析を抑制することができる。そして、そのコークス製造用成型炭を用いることにより、コークス炉内でより均質に成型炭を混合させることができ、得られるコークスの品質を向上させることができる。
また、成型炭を所定の形状とすることにより、更に成型性が良好であり、物理的強度も良好な成型炭を得ることができる。

成型炭装入法の設備フロー図。 本発明の成型炭の一例を示す斜視図。 本発明の成型炭の一例を示す斜視図。 実施例で用いる原料炭の山の模式図。 コークスを製造するためのフロー（製造過程）の一例を示すフロー図。 従来の成型炭を用いて石炭塔に原料炭が入れられた際の、コークス炉の押し出し機の押し出し方向に対して垂直の水平方向から見た、石炭塔、装入車並びに炭化室の横断面の模式図。 比較例１で用いた成型炭の形状（マセック型）を示す正面図、側面図及び底面図。

本発明において「成型原料炭」とは、成型炭の原料として用いる原料炭を意味する。また、「コークス原料炭」とは、コークスの原料として用いる原料炭を意味し、成型炭以外の原料炭のみを意味する場合と、成型炭以外の原料炭及び成型炭の混合原料を意味する場合がある。なお、単に「原料炭」という場合は、成型原料炭、コークス原料炭の何れか又は双方の意味を包含する。

この発明は、成型原料炭にバインダーを添加して混練し、成型して得られるコークス製造用の成型炭についての発明である。より詳細には、成型原料炭として、粘結炭及び非微粘結炭を混合して得られる配合炭を用い、これにバインダーを添加して混練し、成型して得られるコークス製造用成型炭ならびにその成型炭を使ったコークスの製造方法についての発明である。
本発明のコークス製造用成型炭は、その原料（以下、「成型炭原料」という場合がある。）として成型原料炭およびバインダーを必須とし、粘結材やその他成分を任意に用いることができる。

［成型原料炭］
本発明のコークス製造用成型炭の前記成型原料炭は限定されないが、主成分（主原料）は粉炭であり、かつ粘結炭と非微粘結炭を含む配合炭である。
前記粉炭とは粉状の石炭を意味し、通常、粒径が３ｍｍ以下の石炭粒子を７０〜９０重量％程度の範囲で含有する、粉砕された石炭を意味する。
前記粘結炭とは、加熱したときに軟化溶融する性質（粘結性）をもつ石炭をいう。
コークスの原料として、この粘結炭を用いるのは、コークスは、製鉄時における高炉内の充填層の圧力に耐えて高い空隙率を保つのに十分な強度が必要であるとともに、微粉の発生を抑制しうる高い耐摩耗性が必要であり、この特性を付与するためである。

前記非微粘結炭とは、単独では加熱しても粘結性を示さない、又は示してもその程度はごく僅かである石炭化度の低い石炭をいう。この非微粘結炭は世界的に粘結炭より産出量が多く、粘結炭より安価に入手することができる。
前記非微粘結炭の反射率は特に限定されないが、好ましくは０．８０％以下であり、より好ましくは０．７６〜０．５０％であり、更に好ましくは０．７５〜０．７１％である。なお、非微粘結炭の反射率とは、ビトリニットの平均最大反射率であり、たとえば、ＪＩＳ Ｍ８８１６で規定される方法（反射率測定方法）で測定することができる。

また、前記非微粘結炭の最高流動度としては、特に限定されないが、好ましくは２．７０〜０．９０であり、より好ましくは２．４０〜１．００である。非微粘結炭の最高流動度とは、石炭の流動性を評価する指標の一つであり、これにより石炭のコークス化性を評価することができる。最高流動度は、ＪＩＳ Ｍ８８０１で規定される方法（ギーセラープラストメーター法）で測定することができる。なお、上述の数値範囲は本測定法で得られた数値を常用対数で換算した値（単位：Ｌｏｇ ｄｄｐｍ（Ｌｏｇ Ｄｉａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ））である。

非微粘結炭の揮発分は特に限定されないが、好ましくは４５重量％以下５重量％以上であり、より好ましくは４０〜２０重量％であり、特に好ましくは、３８〜３０重量％である。なお、揮発分とは、試料を９００℃で７分間加熱したときの減量の試料に対する重量百分率を求め、これから同時に定量した水分を減じたものであり、たとえば、ＪＩＳ Ｍ８８１２で規定される方法（揮発分定量方法）で測定することができる。

前記成型炭原料中の前記粘結炭の配合量は特に限定されないが、１０〜４０重量％が好ましく、１５〜３５重量％がより好ましい。また、前記成型炭原料中の前記非微粘結炭の配合量は８５〜６０重量％が好ましく、８０〜６５重量％がより好ましい。この範囲を外れる配合で成型された成型炭をコークスの原料として使用しても、コークス自体の強度が発現しにくくなる恐れがある。

前記の通り、非微粘結炭は産出量が多く、安価に入手することができるため、コークスの原料として極力多く用いることが望ましいが、一方で非微粘結炭は粘結性に乏しいため、コークス原料中の含有量を増加させるとコークスの強度が低下する傾向がある。
コークス原料として非微粘結炭の使用比率を増大させる手法としては、成型炭の原料として高い含有割合で用いることによって達成することができる。更には、成型炭の原料として粘結材を添加することも効果的である。

［粘結材］
粘結材としては、粘結炭と非微粘結炭とを接着できるものであれば特に限定されないが、通常は粉末状固体であり、具体的にはピッチ等が挙げられる。
前記成型炭原料中の前記粘結材の含有量は特に限定されないが、１重量％以上が好ましく、２重量％以上がより好ましい。粘結材の含有量が１重量％未満の場合は、成型炭の強度が低下する傾向がある。一方、粘結材の含有量の上限は、５重量％が好ましく、４重量％がより好ましい。粘結材の含有量が多過ぎると、コークスの生産性（歩留まり）が低下する傾向がある。

［バインダー］
バインダーとしては、粘結炭と非微粘結炭とを接着できるものであれば特に限定されないが、通常は液状であり、具体的にはコールタールが一般に用いられる。前記成型炭原料中の前記バインダーの含有量は特に限定されないが、３重量％以上が好ましく、４重量％以上がより好ましい。バインダーの含有量が３重量％未満の場合は、成型により得られる成型炭の強度が十分でない場合がある。一方、バインダーの含有量の上限は、８重量％が好ましく、７重量％がより好ましい。

［成型炭］
前記の成型炭（ブリケット）とは、原料炭の一部を成型して得たものであり、コークス原料炭と混合してコークス炉内へ装入される。コークス原料として成型炭を用いることによりコークスの強度が向上する主な理由は、以下の通りである。成型炭原料を成型することにより、石炭粒子間の間隔が狭くなり粘結性が向上する。また、コークス製造時に成型炭部の膨張性が増大することにより、周囲にある粉炭部の圧密化が促進され、粉炭部の粘結性も向上する。さらに、成型炭を製造する際に添加する粘結材により石炭の軟化溶融性が向上する。
本発明の成型炭は、図２に示すように、成型炭の本体に少なくとも１つの突出部が形成されていることを特徴とする。この突出部は、石炭塔内部でのコークス原料炭の山の斜面を転がり始めても、この突出部により偏析の主要因である転がりを抑制できる機能を持つ。

成型炭に突出部を設けることによりコークス原料炭の偏析を抑制できる要因としては、以下の機構が考えられる。その１つは、成型炭がコークス原料炭の斜面を転がり始めても、成型炭の突出部がコークス原料炭中に突き刺さることによって転がりが止まる機構である。他の１つは、成型炭に突出部を設けることにより、その重心が回転中心から外れるため、回転を繰り返すためのエネルギーが増大することによって転がりを止める機構である。
本発明の成型炭の形状を後述する通り更に最適化することにより、上記の機構による効果を一層向上させることが出来る。

前記成型炭の本体は特に限定されないが、その大きさは、突出部の体積よりも大きい。本体形状は特に限定されないが、例えば、マセック型やタマゴ型、俵型、立方体、球体、直方体、円柱、円すいなどが挙げられる。好ましくは、成型加工のしやすさから、立方体、直方体、マセック型である。換言すれば、上記のような形状を有し、成型炭の５０体積％以上を占める部分を本体とみなすことができる。

前記突出部は、上記成型炭本体に少なくとも１つ形成されている。突出部の形状としては、特に限定されないが、円柱状等の柱状、球状、すい状などが挙げられる。生産性、突出部の強度、石炭塔内のコークス原料炭の山での転がり抑制の観点から、すい状、円柱状等の柱状などが好ましく、成型加工のしやすさや成型炭の転がりにくさの観点から、柱状、特に円柱状がより好ましい。

突出部の形成される箇所は限定されないが、前記成型炭の本体形状がすい状の場合は底面部に前記突出部が設けられるのが好ましく、前記成型炭の本体形状が柱状の場合は両端面部に前記突出部が設けられるのが好ましい。特に、前記突出部が、前記本体側面の延長線上に突出して形成されることが好ましい。ここで側面とは通常、成型炭の長径方向である。このような配置とすることにより、成型炭のアスペクト比、特に本体がすい状又は柱状の場合は、アスペクト比（軸方向と直角方向の長さに対する、軸方向の長さの比）が大きくなるので、より転がりにくくなる傾向がある。

前記のアスペクト比（本体がすい状又は柱状の場合は、（軸方向の長さ）／（軸方向と直角方向の長さ））は特に限定されないが、好ましくは１．１以上３．０以下であり、より好ましくは１．３以上２．０以下である。アスペクト比が大きくなるほど転がりにくくなるが、成型炭自体が大きくなるので、成型加工が困難となるおそれがある。また、アスペクト比が小さくなるほど転がりやすくなるが、突出部の成型加工がしやすくなる。

また、前記突出部の長さは、前記本体の同じ方向の長さに対して、１／４以上が好ましく、１／３以上がより好ましい。一方、前記本体の同じ方向の長さに対する前記突出部の長さの上限は、３／４が好ましく、２／３がより好ましい。突出部が長くなるほど転がりにくくなるが、突出部が折れやすくなるおそれがある。一方、突出部が短くなるほど、突出部は折れにくくなるが、転がりやすくなる。

成型炭の厚さは特に限定されないが、好ましくは１０〜５０ｍｍであり、より好ましくは２５〜３５ｍｍである。成型炭の厚さが大きすぎると、成型加工時に成型機からの剥離性が低下する。一方、成型炭の厚さが小さすぎると、生産性が低下する。なお、成型炭の厚さは、成型炭の本体が球状の場合はその直径、すい状の場合はその底面の直径、柱状の場合はその端面の径を意味する。

成型炭の最長径は特に限定されないが、１００ｍｍ以下が好ましく、８０ｍｍ以下がより好ましい。成型炭の最長径が１００ｍｍを超える場合は、成型炭の強度が低下する傾向がある。一方、成型炭の最長径の下限は、前記した成型炭の厚さの下限に相当し、好ましい下限も同様である。

なお、上述の成型炭本体の形状と突出部の形状とを組合せた成型炭の全体としての形状としては、例えば、後述する実施例で成型したカギ型形状の成型炭（図２）などが具体的な例として挙げられる。また、必要に応じて、このカギ型形状の成型炭を２つ以上組み合わせた形状の成型炭（つまり、柱状の突出部が２つ以上ある形状の成型炭）などを使用してもよい。

本発明の成型炭は、成型炭本体と突出部とが接する部分が鋭角であるよりも、鈍角、すなわち９０度以下であることが好ましい。成型炭本体と突出部とが接する部分が鋭角であると、成型炭本体と突出部との境界で割れが発生する傾向がある。当該接する部分の角度の上限は限定されないが、１３５度以下が好ましく、１２０度以下がより好ましい。当該接する部分の角度が大きすぎると、突出部がコークス原料炭中に突き刺さる効果が低減する傾向にある。

本発明の成型炭は、成型炭本体と突出部とが接する部分が直線的に（曲面を持たずに）接合された形状であるよりも、なだらかに接合されていることが好ましい（図３）。具体的には、曲率半径が好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは２ｍｍ以上、更に好ましくは５ｍｍ以上の曲面で接合されていることが好ましい。なお、このような接合形状は、成型炭本体と突出部とが接する接合部の全周にわたって形成されている必要は無く、好ましくは接合部の３０％以上、より好ましくは接合部の５０％以上、更に好ましくは接合部の７０％以上である。成型炭本体と突出部とが接する部分が上記のようになだらかに接合されていることにより、成型炭本体と突出部との境界で割れが発生することが抑制される傾向がある。更には、加圧成型によって成型炭を製造する際に、圧力が部分的にかかることが抑制され、その結果、成型炭の物理的強度が良好となる傾向にある。

［成型炭の製造方法］
本発明の成型炭を製造する方法は限定されないが、まず、成型原料炭として、前記の粘結炭と非微粘結炭とを混練機で混合、混練する。この際、バインダーを加えることにより、成型炭原料が調整される。得られた成型炭原料を成型機で成型することにより、成型炭が得られる。なお、前記の粘結材は粘結炭と非微粘結炭とともにあらかじめ混合しておき、バインダーはその混合物に添加して使用されることが好ましい。

上記の成型炭の成型方法は特に限定されないが、本発明の成型炭の形状が形成された金型や木枠、又は加圧成型機が用いられる。加圧成型機を使用すると、連続的に大量生産出来るだけでなく、大量の成型炭を一度にムラ無く圧密することができ、粒子の接着性を向上させることができる。
加圧成型機の方式や機構は限定されないが、成型炭の形状が形成された凹部を有する１対のローラー型の金型を使用し、該ローラーが回転する際に成型炭原料が凹部に充填されて圧縮される機構であることが好ましい。このような加圧成型機による加圧圧力（線圧）は特に限定されないが、０．８〜２．０ｔ／ｃｍが好ましく、１．０ｔ／ｃｍ〜１．２ｔ／ｃｍがより好ましい。加圧が上記範囲より小さいと、十分な強度を有する成型炭が得られない場合がある。

成型する際の成型炭原料に含まれる水分量は特に限定されないが、０．１重量％以上が好ましく、より好ましくは１重量％以上であり、更に好ましくは２．０重量％以上である。一方、水分量の上限は特に限定されないが、１５重量％が好ましく、より好ましくは１３重量％であり、更に好ましくは１２重量％である。この範囲を外れると成型炭としての強度が発現しにくくなるおそれがある。

［成型炭装入法によるコークスの製造方法］
次に、図１を用いて、成型炭装入法を用いたコークスの製造法について具体例を説明する。
まず、粉砕された原料炭（粘結炭及び非微粘結炭）の一部を成型原料炭として取り分け、成型炭の強度を向上させるためのバインダー及び必要により粘結材等を添加し、混練機にて、通常４０〜８０℃の温度で十分な混合を行う。混合する時間は特に限定されないが、通常は数分間程度である。

得られた成型炭原料は、加圧成型機等の成型機を用いて成型され、成型炭が製造される。製造された成型炭は、所定の割合（１０〜４０重量％）で、残りのコークス原料炭（粘結炭及び非微粘結炭）の粉炭（６０〜９０重量％）と混合され、コークス炉へと装入される。

この混合比は、前記成型炭は１０重量％以上が好ましく、１５重量％以上がより好ましい。そして、前記粉炭は９０重量％以下が好ましく、８５重量％以下がより好ましい。成型炭が１０重量％より少ない（粉炭が９０重量％より多い）と、成型炭を石炭塔に導入する際に、石炭塔内で成型炭の存在割合に偏りが出る恐れがある。一方、前記成型炭は４０重量％以下がよく、３０重量％以下が好ましい。そして、前記粉炭は、６０重量％以上がよく、７０重量％以上が好ましい。成型炭が４０重量％より多い（粉炭が６０重量％より少ない）と、コークス強度が低下する恐れがある。

成型炭は成型されてからコークス炉へ搬送されるまでの間に一度石炭塔などの貯槽に貯蔵されるため、大量の成型炭が貯蔵されると、成型炭はその重さ分だけの荷重を受ける。また、成型炭のコークス炉への搬送は、通常、ベルトコンベアーで搬送されるが、ベルトコンベアーのベルトの乗り継ぎでの衝撃もある。このような衝撃や荷重などを受けるため、成型炭の強度が低いと粉化の度合いが大きくなり、結果としてコークス強度の向上効果が低下する。

本発明の手法により製造される成型炭は、従来の手法により製造される成型炭と同等の強度を有しており、更には、成型炭の形状を最適化したり、成型炭の製造方法を最適化することにより、より強度の高いコークスを製造することができる。

前記の方法により製造された成型炭は、コークス原料炭（粘結炭及び非微粘結炭）の粉炭と共にコークス炉に装入され、乾留されることにより、コークスが得られる。この乾留時の条件としては公知の条件が適宜採用され、通常、温度１１００〜１３００℃で１８〜２０時間乾留を行う。

本発明の実施例について以下に示す。なお、以下の実施例は本発明の効果を確認するための例であり、本発明はこの例に限定されるものではない。本発明は本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

まず、評価方法について下記に記す。
＜強度試験＞
コンクリート床に厚さ３０ｍｍのゴム板を敷き、そこへ３ｍ又は４ｍの高さから成型炭を落下させ、成型炭本体およびその突出部の破断に対する強度を確認する。

＜偏析評価試験＞
実施例１及び比較例１で製造した成型炭について、それぞれ以下のような手順で偏析評価試験を実施した。
〜手順〜
（１）平地に、成型炭を含む原料炭（成型炭存在比＝２０重量％）を６００ｋｇ落下させる（落下高さ＝４７００ｍｍ）ことにより、高さが約７５０ｍｍ、底面の直径が約２０００ｍｍの原料炭の山を形成する。
（２）形成された原料炭の山について、図４のようにサンプリングエリアを区分けし、各エリアの成型炭、粉炭の重量を秤量する。なお、図４は断面図であり、（４）は円筒状のエリア、（５）はリング状のエリアを意味し、（７）は山の周辺部を意味する。
（３）（２）の結果より、サンプリングエリア（１）〜（６）（図４）の成型炭存在比［重量％］（※１）、サンプリングエリア（１）〜（７）の成型炭比率（成型炭分布）［重量％］（※２）を算出する。
なお、※１、※２は、下記の通りである。
※１：成型炭存在比［重量％］：各エリアの全重量に対する成型炭の重量が占める割合を示す。
※２：成型炭比率（成型炭分布）［重量％］：試験で落下させた全成型炭重量に対する各エリアに存在する成型炭の重量の割合を示す。

（実施例１）
［成型炭の製造］
図２に示す形状の成型炭を以下の手順で成型した。成型炭原料として、粒径３ｍｍ以下を８０重量％以上含む石炭（非微粘結炭７０重量％と粘結炭３０重量％とを配合した配合炭であり、配合炭中に水分を９重量％含む）にバインダーとしてコールタール（石炭に対して５重量％）を添加した。
上記の成型炭原料を４０〜６０℃に加温しながら５〜１０分間混練し、型枠に充填、加圧（５〜１０ＭＰａ）成型して、嵩密度１．１〜１．２ｇ／ｃｍ^３の図２に示すようなカギ型成型炭を作成した。
成型炭の寸法は、本体の厚さ：３０ｍｍ、突出部の長さ：３５ｍｍ、最長径が９０ｍｍである。

［成型炭の評価］
得られた成型炭を用いて、前記の強度試験を行ったところ、落下高さが３ｍの場合、突出部を下に向けて落下させても突出部、成型炭本体ともに割れなかった。
落下高さが４ｍの場合、突出部を下に向けて落下させると、およそ５０％の確率で突出部が折れる傾向が見られた。
また、前記の偏析評価試験を行った。その結果を下記の表１に示す。

（比較例１）
［成型炭の製造］
特開２００７−２８４５５７号公報の図５に記載のマセック型（図７参照）の形状の型枠を用意して、実施例１と同様の原料と条件で成型炭を製造した。
成型炭の寸法は、本体の厚さ：２４〜３０ｍｍ、長辺長：７２〜９０ｍｍ、短辺長：４８〜６０ｍｍである。

［成型炭の評価］
得られた成型炭を用いて、前記の強度試験を行ったところ、落下高さが３ｍの場合成型炭は割れなかったが、４ｍの場合、３０％程度の確率で割れるものがあった。
また、前記の偏析評価試験を行った。その結果を下記の表１に示す。

表１の通り、比較例１では、成型炭存在比がサンプリングエリアによって変動しており、偏析していることが判った。また、成型炭比率（成型炭分布）において、（７）の比率が高いことから、成型炭が山の周辺部に散逸する割合が高いことが判った。
実施例１では、比較例１に較べて成型炭存在比のバラツキが少なく、偏析が小さいことが判った。また、比較例１に較べて成型炭比率（成型炭分布）において、（７）の比率が低いことから、成型炭が山の周辺部に散逸することが抑制された。

（実施例２）
［成型炭の製造］
実施例１と同様の配合割合の成型炭原料を作成し、これを４０〜６０℃に加温しながら５〜１０分間混練し、ローラー型の加圧成型機に充填して線圧１．０ｔ／ｃｍで成型して、嵩密度１．１〜１．３ｇ／ｃｍ^３のカギ型成型炭を作成した。成型品は、加圧成型機の型から外れたものが自然落下することで回収貯蔵した。
成型炭の形状は、図２に示す形状（以下、「エッジあり」という。）と、図３に示す形状（以下、「エッジ無し」という。）のものを、それぞれ作成した。何れも成型炭の寸法は実施例１と同様であるが、「エッジ無し」のものは、成型炭本体と突出部との接合部が、約５ｍｍの曲率半径でなだらかに接合されている。
［成型炭の評価］
型から外れて自然落下した成型品を目視確認し、突出部の折損率（個数割合）を比較した。その結果、「エッジあり」のものはほぼ１００％に折損が確認されたが、「エッジ無し」のものは４８％に折損が確認された。
この結果から、成型炭本体と突出部との接合部がなだらかに接合されていると、成型炭の割れが抑制され、一層改善されることが判った。特に、ローラー型の加圧成型機等で成型する場合においては、成型炭本体と突出部との接合部がなだらかであると、偏析が少ないだけでなく、成型性や成型品の物理的強度も良好となることが判った。

１ 成型炭
２ 本体
３ 突出部

Claims (10)

1. 原料炭にバインダーを添加して混練し、成型して得られるコークス製造用の成型炭であって、
   該成型炭の本体に少なくとも１つの突出部が形成されたコークス製造用成型炭。
2. 前記突出部の形状が柱状である請求項１に記載のコークス製造用成型炭。
3. 前記突出部が前記成型炭の本体の長径方向の延長線上に突出して形成される請求項１又は２に記載のコークス製造用成型炭。
4. 該成型炭の本体と突出部との接合部が、曲率半径が１ｍｍ以上の曲面で接合されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
5. 前記成型炭のアスペクト比が１．１以上３．０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製造用成型炭。
6. 前記成型炭の厚さが１０〜５０ｍｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
7. 前記原料炭が粉炭であって、かつ該原料炭が粘結炭と非微粘結炭を含む請求項１〜６のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
8. 前記原料炭中の前記粘結炭の配合量が１０〜４０重量％、前記非微粘結炭の配合量が８５〜６０重量％である請求項７に記載のコークス製造用成型炭。
9. 前記成型炭中の水分量が０．１〜１５重量％である請求項１〜８のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
10. 前記請求項１〜９のいずれか１項に記載の成型炭とコークス製造用の粉炭とを混合した後、コークス炉に装入し、乾留してコークスを製造するコークスの製造方法。

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