JP2015214593A - 配合炭の比容積の推定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
イナート係数=1−0.0068×M
(ここで、Mは再固化温度が低い石炭の質量百分率の和を表す。)
イナート係数=1−f・y
(ここで、fは高灰分炭や低灰分炭材の種類に応じて異なる値であり、また、yは高灰分炭及び低灰分炭材の配合率を表す。)
そこで、イナート係数を石炭配合により変更するようにし、詳しくは、低石炭化度炭が再固化する温度での配合炭の比容積を加重平均により求めて、当該比容積の値に応じてイナート係数を算定することで、従来法に比べて比容積の推定精度を向上させることができることから、本発明を完成するに至った。
予め、配合炭を構成する各石炭について、細管内に充填した石炭試料にピストンを載せて加熱する膨張性試験により、加熱温度とそのときのピストン変位から求まる石炭の比容積との関係を得ると共に、ピストン変位が最大になる再固化温度での石炭の最大比容積vを求めておき、
配合炭に含まれる低石炭化度炭のなかで、再固化温度が最も高いものの再固化温度を最高再固化温度Sとして、前記膨張性試験で得られた石炭の加熱温度と比容積との関係から、最高再固化温度Sにおける各石炭の比容積vSを求めて、各石炭の配合率を重みとした加重平均により、前記最高再固化温度Sでの配合炭の比容積VSを算出し、
前記最高再固化温度Sでの配合炭の比容積VSが閾値T(cm3/g)以上の場合、下記式(1)、(3)及び(4)を用いて配合炭の最大膨張時における比容積V’を求め、前記最高再固化温度Sでの配合炭の比容積VSが閾値T(cm3/g)未満の場合、下記式(2)、(3)及び(4)を用いて配合炭の最大膨張時における比容積V’を求めることを特徴とする、配合炭の比容積の推定方法である。
イナート指数φ=α … …(1)
イナート指数φ=β−γ×VS … …(2)
イナート係数Φ=1−φΣxi … …(3)
比容積V’=Σxi・vi + ΦΣxj・vj … …(4)
〔ここで、VSは最高再固化温度Sでの配合炭の比容積(cm3/g)、xiは低石炭化度炭の各石炭の質量分率(-)、viは低石炭化度炭の各石炭の最大比容積(cm3/g)、xjは高石炭化度炭の各石炭の質量分率(-)、vjは高石炭化度炭の各石炭の最大比容積(cm3/g)、をそれぞれ表す。また、閾値Tは低石炭化度炭の最高再固化温度での配合炭の比容積の変化に対するイナート指数の挙動の変局点を表し、定数α、β、γは低石炭化度炭の最高再固化温度での配合炭の比容積とイナート指数の関係性により求まる値を表す。〕
先ず、図1には、JIS M8801の流動性試験方法により測定される石炭の固化温度が446℃である石炭I(本発明で言う「低石炭化度炭」に相当)、同じく固化温度が480℃である石炭II(本発明で言う「高石炭化度炭」に相当)、及び、石炭Iと石炭IIを50質量%ずつ配合した配合炭I+IIについて、それぞれを粉砕した試料を個別に細管内に充填し、その上にピストンを載せて加熱する膨張性試験により、加熱温度とそのときのピストン変位から求まる石炭の比容積との関係をグラフにしたものが示されている。
比容積(cm3/g)=膨張した石炭の体積(cm3)/石炭装入量(g) … …(5)
比容積V’=Σxi・vi + ΦΣxj・vj … …(4)
(ここで、xiは低石炭化度炭の各石炭の質量分率(-)、viは低石炭化度炭の各石炭の最大比容積(cm3/g)、xjは高石炭化度炭の各石炭の質量分率(-)、vjは高石炭化度炭の各石炭の最大比容積(cm3/g)をそれぞれ表す。また、Σは、iおよびjの各グループについて、そのグループの石炭すべてについて合計することを意味する。)
イナート係数Φ=1−φΣxi … …(3)
(φは直線の傾きの絶対値を表し、本発明ではイナート指数と呼ぶ。xiは上記と同じ。)
イナート指数φ=α … …(1)
イナート指数φ=β−γ×VS … …(2)
なお、図3、図4の場合は、αが0.5、βが4、γが2.5となった。
(ここで、VSは、配合炭に含まれる低石炭化度炭のなかで再固化温度が最も高いものの再固化温度を最高再固化温度Sとして、当該最高再固化温度Sでの配合炭の比容積を表す。配合炭中に含まれる低石炭化度炭が1種の場合には、その低石炭化度炭の再固化温度が最高再固化温度Sであり、2種以上の低石炭化度炭が含まれる場合には、それぞれの再固化温度の中で最も高いものの再固化温度が最高再固化温度Sである。)
イナート指数φ=α … …(1)
イナート指数φ=β−γ×VS … …(2)
イナート係数Φ=1−φΣxi … …(3)
比容積V’=Σxi・vi + ΦΣxj・vj … …(4)
〔ここで、VSは最高再固化温度Sでの配合炭の比容積(cm3/g)、xiは低石炭化度炭の各石炭の質量分率(-)、viは低石炭化度炭の各石炭の最大比容積(cm3/g)、xjは高石炭化度炭の各石炭の質量分率(-)、vjは高石炭化度炭の各石炭の最大比容積(cm3/g)をそれぞれ表す。〕
なお、上記では、石炭の比容積を測定する際に、昇温速度を3.0±0.1℃/minで行った場合を示しており、これは通常のコークス炉の操業条件を想定している。しかし、コークス炉の炉温、石炭の嵩密度等の操業条件が異なる合場合は、あらかじめ、適正な昇温速度(例えば、4℃±0.1℃/min)を、別途、測定により把握しておき、その昇温速度における比容積を用いて、図3、図4の関係性を求めることで、前記の閾値Tおよび定数α、β、γを設定することができる。
表1に示した石炭A〜Cについて、2.8mm以下が100%となるようにそれぞれ粉砕して、各石炭の試料を準備した。そして、これらの試料を用いて膨張性試験を行った。すなわち、試料2.41gを成型せずに、JIS M 8801の膨張性試験方法で用いる膨張性測定装置の細管内に嵩密度0.8g/cm3で充填し、それ以外はJIS M 8801に規定の方法に従って、加熱しながらピストン変位を求めて、加熱温度と上記式(5)で表される比容積との関係を石炭A〜Cごとにそれぞれ求めた。また、得られた加熱温度と比容積との関係から、各石炭のピストン変位が最大になる再固化温度、及びそのときの最大比容積を求め、更には、石炭A(低石炭化度炭に相当)の再固化温度での各石炭の比容積を求めた。結果を表1に示す。なお、表1中の固化温度は、JIS M8801の流動性試験方法により測定したものである。
表3に示した石炭D〜Gを用いて、表4に示す配合割合(質量比率)の配合炭4〜6を調製し、それ以外は実施例1と同様の手順により、配合炭4〜6の最大膨張時における比容積V’をそれぞれ算出した。但し、この実施例2では、配合炭中に含まれる低石炭化度炭が石炭Dと石炭Eの2種類存在することから、再固化温度がより高い(石炭化度がより高い)石炭Eの再固化温度を最高再固化温度Sとして、当該温度での各石炭の比容積を求めた。結果を表3に示す。
Claims (1)
- JIS M8801の流動性試験方法により測定される石炭の固化温度が470℃未満である低石炭化度炭と、前記固化温度が470℃以上である高石炭化度炭とが配合された配合炭の最大膨張時における比容積を推定する方法であって、
予め、配合炭を構成する各石炭について、細管内に充填した石炭試料にピストンを載せて加熱する膨張性試験により、加熱温度とそのときのピストン変位から求まる石炭の比容積との関係を得ると共に、ピストン変位が最大になる再固化温度での石炭の最大比容積vを求めておき、
配合炭に含まれる低石炭化度炭のなかで、再固化温度が最も高いものの再固化温度を最高再固化温度Sとして、前記膨張性試験で得られた石炭の加熱温度と比容積との関係から、最高再固化温度Sにおける各石炭の比容積vSを求めて、各石炭の配合率を重みとした加重平均により、前記最高再固化温度Sでの配合炭の比容積VSを算出し、
前記最高再固化温度Sでの配合炭の比容積VSが閾値T(cm3/g)以上の場合、下記式(1)、(3)及び(4)を用いて配合炭の最大膨張時における比容積V’を求め、前記最高再固化温度Sでの配合炭の比容積VSが閾値T(cm3/g)未満の場合、下記式(2)、(3)及び(4)を用いて配合炭の最大膨張時における比容積V’を求めることを特徴とする、配合炭の比容積の推定方法。
イナート指数φ=α … …(1)
イナート指数φ=β−γ×VS … …(2)
イナート係数Φ=1−φΣxi … …(3)
比容積V’=Σxi・vi + ΦΣxj・vj … …(4)
〔ここで、VSは最高再固化温度Sでの配合炭の比容積(cm3/g)、xiは低石炭化度炭の各石炭の質量分率(-)、viは低石炭化度炭の各石炭の最大比容積(cm3/g)、xjは高石炭化度炭の各石炭の質量分率(-)、vjは高石炭化度炭の各石炭の最大比容積(cm3/g)をそれぞれ表す。また、閾値Tは低石炭化度炭の最高再固化温度での配合炭の比容積の変化に対するイナート指数の挙動の変局点を表し、定数α、β、γは低石炭化度炭の最高再固化温度での配合炭の比容積とイナート指数の関係性により求まる値を表す。〕
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