JP2024515896A - 鋳物用コークス製品ならびに関連するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

本明細書では、キュポラ炉で燃焼されるように構成されたコークス製品が開示される。本コークス製品は、少なくとも３．５インチの水力直径を有する鋳物用コークス製品、１．５～３．５インチの水力直径を有するエッグコークス製品、及び０．５～１．５インチの水力直径を有するブリーズコークス製品を含むことができる。個々の鋳物用コークス製品は、少なくとも４インチの長さ、少なくとも１．５インチの幅、及び少なくとも２．０の長さ：幅比を含む横長の形状を備えることができる。いくつかの実施形態においては、個々のコークス製品の長さは、６～１２インチとすることができ、幅は、少なくとも２．５インチとすることができる。加えて、鋳物用コークス製品は、少なくとも４０％のコークス反応性指数（ＣＲＩ）を有し得る。コークス製品は、水平熱回収炉または水平非回収炉などの水平炉において石炭及びブリーズコークス製品の配合から製造され得る。

Description

本開示は、鋳物用コークス製品、ならびに鋳物用コークス製品を製造するための関連するシステム及び方法に関する。

コークスは、固体炭素燃料であり、鋼の製造において鉄鉱石を溶融及び還元するために使用される炭素源である。鋳物用コークスは、ブラストコークスに比べて大きなサイズを有し、比較的低い不純物及び比較的高い炭素含有量、強度及び安定性を含む並外れた品質のものである。鋳物用コークスは、鋳物用キュポラにおいて鉄を溶融し、鋳鉄及びダクタイル鋳鉄製品を製造するために使用される。しかし、鋳物用コークスの製造コスト、輸送コスト及び環境コストを含む製造コストは高い。したがって、当技術分野においては、製造プロセスを改善し、それにより高品質の鋳物用コークスをより高い収率及び／またはより低いコストで得ることが必要とされている。本出願は、多くの独特かつ改善された特性を有する高品質の鋳物用コークスを提供することによってニーズを満たす。

Ａ～Ｅは、様々なコークス製品の形状及びサイズを示し、Ａ及びＢは、本技術の実施形態に従って１０重量％のブリーズで製造された鋳物用コークスを示し、Ｃ及びＤは、米国で従来の副産物プラント（参照のためにレターサイズ用紙（８．５インチｘ１１インチ）に示されている）において製造された第１の市販の鋳物用コークスを示し、Ｅは、米国外でスタンプチャージ方式の副産物プラント（参照のためにレターサイズ用紙（８．５インチｘ１１インチ）に示されている）において製造された第２の市販の鋳物用コークス２を示す。 ブラストコークス及び関連文献（Ｄｉｅｚら、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｇｅｏｌｏｇｙ ５０：３８９－４１２（２００２））に対する、本技術の実施形態による鋳物用コークスの反応後コークス強度（Ｃｏｋｅ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｆｔｅｒ Ｒｅａｃｔｉｏｎ、ＣＳＲ）及びコークス反応性指数（Ｃｏｋｅ Ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ、ＣＲＩ）を示す。 Ａ～Ｃは、１０インチ×１０インチの均一なサイズのコークス製品を有するＡ、４インチ×１０インチの均一なサイズのコークス製品を有するＢ、及びランダムなサイズを有するコークス製品を有するＣを含む、特定の直径のキュポラに配置された様々なサイズのコークス片のパッキング試験のシミュレーションを示す。 キュポラのパッキング試験におけるシミュレーションの確率論的な性質からの反復実行によるばらつきを示す。 コークス製品の水力半径の例示的な計算を示す。 本技術の実施形態による、３インチ＋コークスの石炭収率（上部の曲線、１９５６年の刊行物からのデータ）及びブリーズ充填を増加させた４インチ＋コークスの石炭収率改善（下部の曲線）を示している。 本技術の実施形態による、灰分含有量及びコークスサイズの相関関係を示す。 本技術の実施形態による、５％～１２％の様々なブリーズ充填での鋳物用コークスの２インチ及び４インチ落下破砕強度を示し、２インチ落下破砕強度は、約９３％～約９６％の範囲であり、４インチ落下破砕強度は、約７７％～約８５％の範囲である。 本技術の実施形態による、５重量％～１２重量％のブリーズ充填の関数としての異なるサイズグループのコークス収率モデリングを示す。 本技術の実施形態による、約８．０～１３重量％のブリーズ充填のデータ点を有する、全コークスグループの収率モデリングを示す。 本技術の実施形態による、約８．０～１３重量％のブリーズ充填のデータ点を有する、鋳物用コークスグループの収率モデリングを示す。 本技術の実施形態による、約８．０～１３重量％のブリーズ充填のデータ点を有する、アンダーサイズコークスグループの収率モデリングを示す。 本技術の実施形態による、約８．０～１３重量％のブリーズ充填のデータ点を有する、ブリーズグループの収率モデリングを示す。 本技術の実施形態による、５重量％～１２重量％のブリーズの関数としての全コークスのチャージでのドライ収率の２次適合を示す。 Ａは、本技術の実施形態による、４インチ＋鋳物用コークスのウェット収率を示し、Ｂはそのドライ収率を示す。 本技術の実施形態に係るブリーズリサイクル入力の関数としての収率モデルを示す。リサイクル最適化の間、中間サイズのセクションは、２つのグループ、すなわち、ロッドミル及びリサイクルされ得る一部または全体を有するスクリーンカット（３．５インチ×１．５インチ）と、リサイクルされるスクリーンカット（１．５インチ×０．５インチ）とに分割される。スクリーンカットの一部または全体（＜０．５インチ）をリサイクルすることができる。 本技術の実施形態による、ブリーズリサイクルが最適化されたＨＤ＋コークスを製造するプロセスの例示的なフローチャートを示す。 本技術の実施形態による、高炉についての温度傾向を示している。 本技術の実施形態による、鋳造炉についての温度傾向を示している。 本技術の実施形態による、鋳造炉の単一煙道に対する温度の傾向及び調整を示している。 本技術の実施形態による、８．５％のブリーズを有する配合炭の例示的なビトリナイト反射率を示す。 本技術の実施形態による、８．５％のブリーズを有する配合炭の例示的なランダム反射率を示す。 本技術の実施形態による、８．５％のブリーズを含む配合炭に基づく例示的な予測されたコークス強度を示す。 本技術の実施形態による、８．５％のブリーズを含む配合炭中の反応性成分及び不活性材料の例示的なマセラル分布を示す。 ８．５％のブリーズを含む配合炭の反射率プロファイルを示す。 ８．５％のブリーズを含む配合炭及び５％のブリーズを含む配合炭の反射率プロファイルの比較を示す。

本明細書では、固有の特性を有する鋳物用コークス製品（本明細書では「ＨＤ＋（商標）」と称される）を含む高品質コークス製品が開示される。コークス化プロセスでは、様々なサイズのコークス製品が様々な割合で製造される。従来、コークス製品は、サイズに基づき分類され、４インチ＋のサイズの鋳物用コークス、２～４インチのサイズのエッグ（工業用コークス）、１～２インチまたは１～１．５インチのサイズのストーブ、０．５～１インチのサイズのナット、及び＜０．５インチのサイズのブリーズがある。本開示の態様によれば、本明細書に開示されるＨＤ＋（商標）コークス製品は、水平炉（例えば、熱回収炉、非回収炉またはトンプソン炉）で一定パーセンテージの不活性物及び／またはブリーズを含む所定の配合炭を使用して製造される。本技術のＨＤ＋（商標）コークス製品は、異なる特性に基づいて分類することができる。１つの例においては、ＨＤ＋（商標）コークス製品は、３．５インチ＋の水力直径を有する鋳物用コークス、１．５～３．５インチの水力直径を有するエッグコークス、０．５～１．５インチの水力直径を有するブリーズ、及び＜０．５インチのサイズを有するファインズを含む。すべてのＨＤ＋（商標）ブリーズを、＜３／８インチに粉砕し、コークス化プロセスのために配合炭にリサイクルさせることができるが、ファインズは、（例えば、潜在的な燃焼損失及び高い灰分含有量のために）熱回収に問題があることがある。したがって、ファインズの一部または全部は、コークス化プロセスに応じてリサイクルされる。追加のブリーズ充填が必要な場合にのみ、エッグはリサイクルされるが、ほとんどの場合、エッグは販売され、テンサイ及びミネラルウールまたはロックウール製造に使用され得る。

特定の実施形態においては、本明細書に開示されるのは、市販の鋳物用コークスと区別できる形状を有し、その形状は、実質的に円形であり、かつ少なくとも４インチの直径を有するＨＤ＋（商標）コークスである。従来の円形の黒色の鋳物用コークスとは異なり、本明細書に開示される鋳物用コークスは、図１に示すように、横長の「フィンガ型」を有する。特定の実施形態では、ＨＤ＋（商標）鋳物用コークスは、長さ対幅の高いアスペクト比を有する。例えば、ＨＤ＋（商標）鋳物用コークスは、２インチ～１８インチ、３インチ～１５インチ、４インチ～１２インチ、または４インチ～１０インチの長さ、及び１．５インチ～５インチ、３インチ～５インチ、または２インチ～４インチの幅を有する。いくつかの実施形態では、ＨＤ＋（商標）鋳物用コークスは、少なくとも２インチ、少なくとも３インチ、少なくとも４インチ、少なくとも５インチ、少なくとも６インチ、少なくとも７インチ、少なくとも８インチ、少なくとも９インチ、少なくとも１０インチ、少なくとも１１インチ、少なくとも１２インチ、少なくとも１３インチ、少なくとも１４インチ、少なくとも１５インチ、少なくとも１７インチ、または少なくとも１８インチの長さをむ。いくつかの実施形態では、ＨＤ＋（商標）鋳物用コークスは、少なくとも１．５インチ、少なくとも２インチ、少なくとも３インチ、少なくとも４インチ、または少なくとも５インチの幅を有する。特定の実施形態では、ＨＤ＋（商標）鋳物用コークスは、少なくとも１．１、少なくとも１．５、少なくとも２．０、少なくとも２．５、少なくとも３．０、少なくとも３．５、少なくとも４．０、少なくとも４．５、少なくとも５．０、少なくとも５．５、少なくとも６．０、少なくとも６．５、少なくとも７．０、少なくとも７．５、少なくとも８．０、少なくとも８．５、少なくとも９．０、少なくとも９．５、または少なくとも１０．０の長さ：幅比を有する。特定の実施形態では、ＨＤ＋（商標）鋳物用コークスの少なくとも４０％、少なくとも４５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、または少なくとも９９％は、上記開示の長さ、幅及び長さ：幅比の範囲内に含まれる。

特定の実施形態では、ＨＤ＋（商標）鋳物用コークスは、その実際のまたは有効な直径より大きい水力直径（Ｄｈ）を有する。比較すると、従来の丸形の鋳物用コークスは、実際の直径と等しいまたはほぼ同じＤｈを有する。Ｄｈは、以下のように定義される水力半径（Ｒｈ）の関数である：

εｂは、以下のように計算されるコークス床の粒子間多孔性である：

ここで、ρｂはコークスのかさ密度であり、ρａはコークスの見掛け密度である。

調和平均粒径であり、不均一なコークスと同じ体積対表面比を有する均一なコークスのサイズを表すＤｐは、以下のように計算することができる：

ここでｆｉは、直径Ｄｉを有するコークスチャージの重量分率である。均一なサイズのコークスの場合、Ｄｐ＝Ｄｉである。

特定の実施形態においては、鋳物用コークスは、少なくとも２インチ、少なくとも２．５インチ、少なくとも３インチ、少なくとも３．５インチ、少なくとも４．０インチ、少なくとも４．５インチ、少なくとも５インチ、少なくとも５．５インチ、または少なくとも６．０インチの水力直径を有する。一例として、３．５インチの水力直径は、４．０インチの実際の直径とほぼ等しいものであり得る。特定の実施形態では、エッグは１．５インチ～３．５インチまたは１．５インチ～２インチの水力直径を有する。

コークス反応性指数（ＣＲＩ）は、ブードゥアール反応後のコークスの重量損失のパーセンテージを表し、ＣＯ_２＋Ｃ_{（コークス）}＝２時間の加熱されたキルン中の２ＣＯ、である。反応後コークス強度（ＣＳＲ）は、ＣＲＩキルン反応後に残っているコークスの転倒強度試験に基づく。図２に示すように、ＣＳＲとＣＲＩは逆相関を有する。

キュポラ内での動作において、金属及びコークスが熱を受けてキュポラを通って下向きに進行する際に、コークスの燃焼熱によって金属は溶融され、粘度が上昇し、最終的に炭素が高いまたはより高い液状の金属を形成する。キュポラの上部では、熱によってキュポラが乾燥し、水分は減少するが、コークスを燃焼させないことが好ましい。コークスがキュポラの上部で（すなわち、過度に早く）燃焼または加熱されると、下部または反応ゾーン（本明細書で言及される）でより深いキュポラとは対照的に、比較的多量の一酸化炭素及び／または水素が生成され、これは、キュポラの下部で金属に移動し得る炭素の損失及び／または炭素の減少に相当する。言い換えれば、コークスをキュポラ中で過度に早く燃焼するか、またはキュポラの反応ゾーン以外の領域で燃焼させると、コークスからの炭素を二酸化炭素と反応させて、ブードゥアール反応を介して一酸化炭素を形成し得る。これは、一般的に、より多くのコークス及びキュポラの反応領域でのより多くの酸素または風を使用する必要性を含む、効率損失及び鋼の製造のより高いコストをもたらす。さらに、キュポラの上部でのそのような望ましくない反応は、より多くの発煙及び低い金属タップ温度をもたらし、これにより、キュポラの動作能力が制限され、効率損失にも相当する可能性がある。そのような望ましくない反応は、そのサイズ、形状、密度、気孔率、組成及び／または化学的性質を含むコークスの特性のために起こり得る。これを考慮して、コークスのＣＲＩは、コークスが、キュポラの上部でブードゥアール反応に抵抗するのに十分に不活性であり、かつキュポラの適切な反応ゾーン内で加熱／燃焼するのに十分に反応性であることを保証するのに特定の範囲にあるべきである。

特定の実施形態では、本明細書に開示されているＨＤ＋（商標）鋳物用コークスは、１０％～２５％、５％～２０％、または１０％～１５％のＣＳＲを有し得る。特定の実施形態においては、ＨＤ＋（商標）コークスは、１５％～６５％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、または少なくとも４５％のＣＲＩを有する。幾つかの実施形態では、ＣＳＩを、好ましくは（例えばＣＳＲに関わらず）増加させて、キュポラ内でのコークスの望ましい溶融プロファイルを可能にする。コークス化プロセス中のブリーズ充填のパーセンテージはコークスのＣＳＲに影響を及ぼし、その際、ブリーズ充填がより高いと、ある一定の最小閾値（例えば、ＣＳＲが１０～１５％）に達するまでＣＳＲが低下する。特定の実施形態では、エッグは、上で開示した鋳物用コークスと同じまたはほぼ同じＣＳＲを有する。特定の実施形態では、エッグは、上で開示した鋳物用コークスと同じまたはほぼ同じＣＲＩを有する。

特定の実施形態では、鋳物用コークスは、両方とも４インチ＋の開始材料を使用して、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、もしくは少なくとも９０％の４インチ落下破砕強度、及び／または、少なくとも８５％、少なくとも９０％、もしくは少なくとも９５％の２インチ落下破砕強度を有する。特定の実施形態では、鋳物用コークスは、１つ以上のカスタマイズされた基準、例えば、５％～１２％、１０％未満、９．５％未満、９％未満、８．５％未満、８％未満、７．５％未満、もしくは７％未満の灰分含有量、１％未満、０．９％未満、０．８％未満、０．７％未満、０．６％未満、もしくは０．５％未満の硫黄含有量、２％未満、１％未満、もしくは０．１％～１％の揮発性物質（ＶＭ）含有量、１５％未満、１０％未満、９％未満、８％未満、７％未満、６％未満、５％未満、４％未満、３％未満、２％未満、１％未満、もしくは１％～１０％の水分含有量、または少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、もしくは少なくとも９５％の固定炭素含有量、を有する。

特定の実施形態では、独自のプロセスにより製造された全コークスは、以下のサイズ分布を有する：鋳物用コークスは、少なくとも３５％、少なくとも４０％、少なくとも４５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、または少なくとも８０％であり、エッグとブリーズを含む中間コークスは５％～３５％、１０％～３０％、または１５％～２０％であり、ファインズは１０％未満、８％未満または５％未満である。好ましくは、鋳物用コークスの部分は、製造される全コークスのうちで可能な限り高い割合である。

その独特のサイズ及び形状のため、本明細書に開示されているＨＤ＋（商標）コークスは、以下の実施例で示される望ましいパッキング密度を達成するという利点を有する。

実施例１：パッキング試験
この実施例では、単純化された２Ｄランダムパッキングモデルによるキュポラパッキングシミュレーションを示す。均一にサイズ決めされたコークスと比較して、広いサイズ分布を有するコークスは、炉内に充填されたとき、より高いかさ密度、より大きな表面積、及びより低い床気孔率を有すると予想される。

図３Ａは、１０インチ×１０インチの均一なサイズを有するコークスの２Ｄシミュレートされたパッキング試験を示す。円は、半径６０インチのキュポラの断面を表す。各正方形は、辺上の立方体１０インチである鋳物用コークス片を表している。コークス片は、ランダムな位置及びランダムな回転で連続的に添加されように試みられた。新たなコークス片が以前のいずれの個片とも重ならない場合は、そのコークス片を配置し、そうでない場合は廃棄した。重なりはコークス端部の交差により決定された。この特定のシミュレーションでは、１０，０００個の個片が試みられ、６１個しか収まることができなかった。

このモデルの大前提に含まれるのは、（１）次の層の個片がこの層上に置かれる、（２）円の外側に延びるコークス片の部分が軽微な誤差として無視される、（３）この断面がキュポラの他のあらゆる断面に実質的に等しい、（４）コークス充填の相対密度が正方形の面積の合計と全円の面積との比に比例する、（５）厳密ではないが、相対表面積はコークス片の周囲長の合計にほぼ比例する、というものである。

取付け具１０インチｘ１０インチ（図３Ａに示されている）と取付け具４インチｘ１０インチ（図３Ｂに示されている）とを並べた比較では、コークス片の被覆面積の比及び周囲長の合計とを比較する。１０インチ×１０インチの個片に対して５８個の個片を配置し、１１，３０９平方インチ：（１０×１０×５８）／１１，３０９＝５１％のキュポラ面積の５１％のカバー率と２，３２０インチ：２×（１０＋１０）×５８＝２，３２０の周囲長の合計を得た。４インチ×１０インチの個片に対して１３８個の個片を配置し、１１，３０９平方インチ：（４×１０×１３８）／１１，３０９＝４９％のキュポラ面積の４９％のカバー率と、３，８６４インチ：２×（４＋１０）×１３８＝３，８６４の周囲長の合計を得た。

シミュレーションにおける次の改良は、（１）ユーザが定義した最大値と最小値との間でコークス片の長さ及び幅を変化させることであった。各個片は、正方形の小さい端部（すなわち、ＬｘＷｘＷ）を有するものと仮定され、かつ（２）個片のより小さな「コーナー」が許容された空間に収まることができるように、個片を傾斜させることを許容する。全範囲の傾斜が許容されたときには、シミュレーションは、小さな端部に個片を立てることにした。したがって、最大傾斜は、恣意的に３０度に制限された。

この仮定に基づき、様々なサイズのコークス片を、図３Ｃに示されるように６０インチのキュポラ半径に合わせた。これらのコークス片は、４インチ～１０インチの長さ及び３インチ～５インチの幅を有し、取付けに関して１０，０００回の試みが行われた。様々なサイズの個片に対して２０９個の個片を配置したところ、１１，３０９平方インチ：５，３６５／１１，３０９＝４７％のキュポラ領域の４７％のカバー率と、４，３８３インチの周囲長の合計とが得られた。したがって、パッキング試験は、コークス充填の相対密度が大きく変化しなかったのに対し、相対表面積は、図３Ａ～図３Ｃのパッキングシミュレーションと比較して大幅に増大したことを実証している。結果を以下の表１に要約する。

図４は、シミュレーションの確率論的な性質からの反復実行によるばらつきを示す。

実施例２：水力半径の計算
Ｅｘｃｅｌモデルを使用して、上記で開示された式を使用して、測定されたサイズ分布、推定される底部スクリーンカット及びかさ密度に基づいて鋳物用コークスの水力半径を計算した。

我々のコークスの横長の形状は、希薄なパッキング密度を形成する潜在性を有し、これは次に、有効水力半径を増大する。これにより、ＣＯ_２とコークスとが反応してコークス表面に発生するＣＯを形成する際の潜熱損失が低減されるため、鋳造のキュポラ性能が向上する。より高い間隙容積とコークス表面積との比がこの因子には役立つ。

小さなコークスを切り出すことによって水力半径を改善することもできるが、収率は損なわれる。横長のコークス形状は、顕著なキュポラ性能利点であることを証明し得る。

スクリーニングされたコークス及び未スクリーニングコークスのかさ密度を測定し、計算に使用することができる。計算結果を図５に示す。

配合炭の調製
本開示の態様によれば、高品質のコークス、特に過剰サイズの鋳物用コークスを得ることは、所定のパーセンテージの不活性物またはブリーズを有する石炭の最適化された配合を使用することを含む。配合炭の調製には、ブリーズ調製、石炭の選択、配合レシピ最適化、配合調製が含まれる。

ブリーズの調製
図に示すように、ブリーズ充填の増加に伴って、３インチ＋コークス及び４インチ＋コークスの両方の収率が改善された。粉砕されたブリーズは、サイズが＜３／８インチのコークスブリーズであり、より大きなコークスを、例えば、ロッドミル、ボールミル、またはその他の粉砕構成部材において粉砕することによって得ることができる。本開示の例示的な一実施形態では、灰分含有量が低いコークスをミルで粉砕して、配合炭に混合するための粉砕ブリーズを生成し、最終的な総収率の最適化を改善する。コークスブリーズのサイズウィンドウは、灰分含有量が最適化され、粉砕に使用される中間サイズのコークス（例えばエッグ）の収率損失が最小限になるように調整され得る。全体的な収率の影響を最も少なくして、最も多くの灰を除去するために、埃をブリーズからスクリーニングして取り出す。

選択されたコークスは、例えばロッドミルにより様々な手段で所望のサイズ範囲に粉砕され、ブリーズとして配合炭にリサイクルされる。

このコークス供給物は、サイズについてスクリーニングされる。大きすぎるコークスは、粉砕のためのコストまたは手順が効率的ではない。また、コークス供給物は、サイズ、灰分含有量及び硬さなどの様々な属性に基づいて特徴付けられ、かつ最適化される。特定の実施形態では、粉砕は、異なるサイズの供給原料のためにシフトして作動し、次いで、再結合することができる。特定の実施形態では、粉砕機は、それぞれの供給物に対して最適化することができる。

従来、コークスは、サイズに基づき分類され、４インチ＋のサイズの鋳物用コークス、２～４インチのサイズのエッグ（工業用コークス）、１～２インチまたは１～１．５インチのサイズのストーブ、３／８～１インチのサイズのナット、及び＜０．５インチのサイズのブリーズがある。本明細書に開示されている鋳物用コークス及びエッグコークスは、それぞれ３．５インチ＋及び１．５～３．５インチのサイズを有する。サイズが１．５インチまたは２．０インチ未満のＨＤ＋（商標）コークスを粉砕し、配合炭にリサイクルさせる。このグループでは、０．５～２．０インチのサイズのブリーズはリサイクルできる一方で、１／２インチ未満のサイズのファインズは、潜在的な熱損失及び高い灰分含有量により、熱回収に問題がある場合がある。エッグは、追加のブリーズ充填が必要な場合にのみリサイクルされる。

したがって、各製造サイクル後に、サイズ０．５インチ（ファインズ）未満のスクリーンカット、サイズ０．５～２．０インチ（ブリーズ）のスクリーンカット、サイズ１．５～３．５インチ（エッグ）のスクリーンカット、サイズ＞３．５インチ（鋳物用コークス）のスクリーンカットといったサイズのコークス製品がスクリーニングされる。リサイクルプロセスをフローチャートで示す（図１３）。ファインズは低コストであるが、高い灰分含有量及び高い発塵への寄与があるためにすべてのファインズがリサイクルされるわけではない。図７は、コークスサイズとの予測された灰分含有量の相関を示す。好ましくは、ブリーズは、高いパーセンテージの低灰分のブリーズを含み、高灰分のブリーズは、すべてのブリーズがリサイクルされるように、０．５％未満である。エッグの一部は、十分なブリーズ充填を達成するために粉砕及びリサイクルされ、鋳物用コークスは粉砕されない。

本明細書に開示されたプロセスでの最適化及びリサイクルがあるので、すべてのエッグコークスが粉砕及びリサイクルされて、十分なブリーズ充填が形成されるわけではない。残りのエッグコークスは、例えば、テンサイ及びロックウール製造において販売及び使用することができる。あるいは、副生成物である低灰分のブリーズを購入して、配合炭のための十分なブリーズ充填を形成することができ、これにより、ほとんどのエッグまたはすべてのエッグを、生成物として販売することができる。特定の実施形態では、コークスブリーズは、２０メッシュ及び＋６０メッシュで６５％まで粉砕される。

石炭の選択及び配合のレシピ最適化
配合用の原料炭は、多くの要因、例えば、揮発性物質（ＶＭ）、ビトリナイト分布、不活性（ブリーズ充填のパーセンテージと相関する）、配合の流動性、灰分／硫黄分、及び石炭のコストに基づいて選択されるが、これらに限定されない。所定のパーセンテージで選択された１つ以上のタイプの石炭をブリーズと混合して配合炭を形成し、これは、高品質のコークス製品の所望の収率を達成するように最適化されている。配合炭について様々な試験及び分析を行うことにより、高収率及び高品質のコークス製品が保証される。

近接／硫黄分析は、基本的に化学全体であり、従来の知識は、可能な限り低い灰収率及び硫黄含有量を示す配合炭を選択することである。灰分は、製品のコークス灰中に濃縮される処分可能な不活性残留物であるが、炭化には限定的な利点を提供する。総硫黄はＣＳＲの低下を招くが、一部は溶銑に集中し、生成物は脆くなる。鋳造の事業者は、製造された高温の金属に方法を見つけることができるので、灰と硫黄を深刻に見ている。最終的な分析では、総炭素は、炭化の作業基礎である。水素は、ペトログラフィにおけるマセラルのエクシノイド群の主要成分であり、これらは、植物樹脂及び樹液に由来する。それらは、揮発性ガスの発生により大きく寄与し、レオロジー的変形にほとんど寄与しない。過剰な酸素は、石炭が空気及び／または水に風化曝露されたことの徴候となり、流動性及び膨張が劣ることにつながる可能性がある。

レオロジー試験パラメータには、ギーゼラー塑性（流動性）、アルヌ膨張及びるつぼ膨張指数試験手順が含まれる。るつぼ膨張指数は、最良の定量法ではないものの、コークス製造に適した石炭の大まかなスクリーニングを提供する。ギーゼラー試験及びアルヌ試験は、コークス製造用の石炭を選択するのに重要であり、均一高強度コークスの製造に役立つ。

石油分析は、微視的な化石化プラント成分を同定する定量法である。異なる植物組織の比率バランスは、炭化プロセスに大きく寄与し、ビトリナイトで表される木質材料は、製品コークスにおいてコークスのマイクロテクスチャ及びセル構造を生成する主要な要因である。

したがって、強力なコークスの製造は多元的であり、個々の石炭品質特性は、互いに同時に作用し、かつ互いに対抗している。

本開示の態様によれば、低温炉操業を促進するために、低揮発性物質（ＶＭ）の配合炭が選択される。一般に、ＶＭが低いほど、総コークス収率が高くなり、より鋳物用コークス収率が高くなり、より大きなコークスが得られる。特定の実施形態では、配合炭のＶＭは、１５％～４０％、２０％～３３％、または２０％～２４％である。特定の実施形態では、配合炭のＶＭは、２５％未満、２４％未満、２３％未満、２２％未満、２１％未満、２０％未満、１９％未満、または１８％未満である。特定の実施形態では、水分含有量はＶＭのバランスを取るためにより低く調整され、６％～１５％、９％～１２％、または１０％～１２％の範囲内とすることができる。いくつかの実施形態では、水分は、少なくとも８％、少なくとも９％、少なくとも１０％、または少なくとも１１％である。

本開示のさらなる態様によれば、配合炭は、膨張炭であることができ、コークス化炉は、「スロット」型炉または副生成炉におけるような壁圧により制限されない水平炉である。動作時に、コークス化プロセスの塑性段階の間に、揮発分の放出が容易に逃げることができないために石炭塊の膨張が生じ得る。膨張は、「スロット」型炉の耐火壁に圧力を与え得る。石炭の膨張リスクを評価する際に重要なパラメータは、ランク、不活性物含有量、及びかさ密度である。一般に、ランクが増大すると、不活性物含有量が減少するかまたはかさ密度が増大し、発生する有害な壁圧の危険性が大きくなる。膨張段階の後、コークスは収縮及び縮小する。過剰な収縮は、亀裂の形成によるコークス強度の低下を伴う。しかしながら、副産物のコークス設備では、コークスを炉から容易に押し出すべき場合に、コークス塊のある程度の収縮が必要とされる。

配合炭は、ビトリナイト、リプチナイト及び反応性セミフシナイトを含む反応性成分と、コークス（ブリーズを含む）、不活性セミフシナイト、フシナイト、マクリナイト及び鉱物を含む不活性物質とを含む。反応性成分は「膠着剤」を提供するのに対し、不活性材料はコークス強度をもたらすフィラーである。反応成分と不活性材料との間の比率は、強い均一なコークスを製造するために最適化される。特定の実施形態では、ブリーズを含む配合炭中の全不活性物は、２０％～４０％または３５％～４０％であり、その際、ブリーズは、約１５％～２０％を占める。特定の実施形態では、全不活性：全反応性の比は、２０：８０、２１：７９、２２：７８、２３：７７、２４：７６、２５：７５、２６：７４、２７：７３、２８：７２、２９：７１、３０：７０、３１：６９、３２：６８、３３：６７、３４：６６、３５：６５、３６：６４、３７：６３、３８：６２、３９：６１、または４０：６０である。

ビトリナイトの種類の選択は、コークス製品の収率及び品質にも影響を与える。特定の実施形態では、ビトリナイトは、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４、Ｖ１５、Ｖ１６、Ｖ１７、Ｖ１８及びＶ１９のうちの１つ以上を含む。特定の実施形態では、ビトリナイトはＶ１５、Ｖ１６及びＶ１７を含み、これらの組み合わせは配合のペトログラフィの少なくとも３０％を占める。特定の実施形態では、ビトリナイトは、Ｖ１８の４％未満または２％未満を含む。

一般に、配合炭において灰分及び硫黄分を少なくすることが望ましい。しかしながら、灰分及び硫黄分が非常に少ない石炭は、より高価であり、製造コストを増加させる可能性がある。さらに、配合炭の灰分含有量は、コークス製品においてのみならず、先に論じたブリーズリサイクルをも考慮して最適化されるべきである。特定の実施形態では、配合炭における灰分含有量は、１２％未満、１１％未満、１０％未満、９％未満、８％未満、７％未満、６．５％未満、６％未満、５．５％未満、または５％未満である。特定の実施形態では、配合炭中の灰分含有量は、約８％～９％、約６％～７％、または約５％～６％である。特定の実施形態では、配合炭における硫黄含有量は、１．５％未満、１．０％未満、０．９％未満、０．８％未満、０．７％未満、０．６％未満、または０．５％未満である。特定の実施形態では、配合炭の灰分含有量及び／または硫黄含有量は、最終的なコークス製品に関する顧客の要求に基づいて調節することができる。

配合炭の水分含有量は、様々な段階で調整することができ、例えば、チャージ前の配合炭またはチャージでの配合炭において水分を調整することができる。特定の実施形態では、水分含有量を測定することができ、炉に向かう途中で、または水分含有量を目標の８％～１５％の水または１０％～１３％の水に増加させるためにチャージしている間に、余分な水を配合炭に添加することができる。水は、ピーク温度を遅らせるために、揮発性物質（ＶＭ）の放出を遅らせるために、及び／またはコークスラインを動かすために添加され得る。炉が冷却される場合、炉で必要な水分含有量が少なくなる。特定の実施形態では、配合炭の水分含有量は、４％～２０％、５％～１５％、１０％～１５％、または１０％～１３％である。

配合炭は、コークス化プロセス中に液相及び固相の移行を経る。低温では、配合炭は固体である。炉温度の増加に伴って、配合炭は軟化し、粘稠、次いで流動性となり、次いで再固化する。配合炭は、粒子間結合を促進するためにある程度の流動性を有していなければならない。ギーゼラー塑性試験は、配合炭の流動性を判定するために行われる。石炭試料を、撹拌ロッドを埋め込んだ小さなレトルト（直径２ｃｍ、高さ３ｃｍ）にパッキングする。撹拌ロッドには、一定のトルクがかけられている。アセンブリは、温度制御／加熱粘度計であり得る。化学反応が起こり、粘度が変化している。アセンブリは高温炉浴に沈められ、加熱される。まず、パッキングされた石炭は、ロッドの回転を防止する。加熱されると石炭は最終的にロッドが回転し始めるのに十分に溶融する。これは初期の軟化温度である。石炭がさらに溶融すると、ロッドはより速く回転し、この動きはダイヤル表示／分（ｄｄｐｍ）で測定及び記録される。完全な円には１００個のダイヤル表示がある。ｄｄｐｍがピーク（最高流動温度）に達する温度がある。その温度を超えると石炭はコークスへと変化し始め、撹拌ロッドを減速させる。最終的に、ロッドは最終固化温度で停止する。流動性は、ｄｄｐｍ単位のロッドの最高回転速度である。流動性は、多くの場合、対数スケールで報告される：流動性１０００ｄｄｐｍは、ｌｏｇ（Ｆ）＝３に対応する。石炭の配合のｌｏｇ（Ｆ）は、成分のｌｏｇ（Ｆ）の加重平均となる。古い機器は上限が３０，０００ｄｄｐｍであるため、多くの高流動性石炭は３０，０００ｄｄｐｍを有する。最新の機器は、１００，０００ＤＤＰＭ（１０００ｒｐｍ）まで到達できる。石炭の塑性範囲は、最終固化温度と初期軟化温度との間の差である。高い流動性及び高い塑性範囲は、石炭が不活性粒子の周りを流れて強いコークスを生成することを可能にする、コークス化プロセスにおいて石炭が非常に流動性になることを意味する。

特定の実施形態では、配合炭は、少なくとも２００ｄｄｐｍ、１００ｄｄｐｍ～２０００ｄｄｐｍ、または２００ｄｄｐｍ～１２００ｄｄｐｍの流動性を有する。流動性を高めることが望ましく、配合炭においてタール、コールタール、及びその他の重油などの様々な添加剤が流動性を高めることができる。一方、スタンプチャージは、流動性の底端を約２０ｄｄｐｍまで下げることができる。特定の実施形態では、配合炭の流動性は、ｌｏｇ（Ｆ）＝２～３、ｌｏｇ（Ｆ）＝２～４、またはｌｏｇ（Ｆ）≧３の範囲にある。

特定の実施形態では、配合炭は、鋳造の特性予測に基づいて最適化される。例えば、ブリーズのパーセンテージは、配合炭において最適化することができる。ブリーズ充填は、落下破砕強度、安定性、粉塵発生及び収率に影響を及ぼす。

典型的には、開始材料として４インチ＋コークスを使用して落下破砕強度試験が行われ、４インチ及び２インチの両方について落下破砕強度が評価される。図８は、５％～１２％のブリーズ充填の関数としての４インチ及び２インチの落下破砕強度を示している。幾つかの実施の形態では、落下破砕強度は、１２％、１３％、１４％、１５％、１６％、１７％、１８％、１９％、または２０％のブリーズ充填でピークを有するかまたはピークに近づけることができる。

一般に、より高いブリーズ充填は、図に示すように、総コークス及びＨＤ^＋鋳物用コークスの両方において、より高い収率をもたらす。

燃焼及び炉設計
鋳物製造手順の燃焼工程は、熱回収炉で行われる。他の炉も、配合炭及び他のパラメータ、例えば非回収炉及び生成物炉を適合させることによって使用することができる。最適化することができるパラメータの非限定的な例には、サイクル時間、温度制御、単一煙道の変更、上部空気、及び炉タイプが含まれる。

サイクル時間の最適化
特定の実施形態では、燃焼ステップは、２４時間サイクル、４８時間サイクル、７２時間サイクル、またはより長いサイクルを有する。

熱回収炉
本明細書に開示のプロセスにおける燃焼実行は、ブラスト実行と比較して様々な態様で修正されて、高品質の鋳物用コークスを製造する。特定の実施形態では、鋳物用コークスを製造するためのクラウン温度及び単一煙道温度は、開始時に抑制される。これは、ブラストのプロセスとは異なり、このプロセスでは、単一煙道（ＳＦ）を（超過すべきない（ＮＴＥ）温度を超えることなく）最初に可能な限り高温にし、コークス化サイクル全体にわたってＳＦ中の熱を維持することを試みる。チャージの前または間に放出されるＶＭの速度及び／または量を遅くすることによって、または燃焼実行によりクラウン及びＳＦにおける燃焼を遅くすることによって、クラウン温度及び単一煙道温度を抑制することができる。ＶＭ含有量を変更することは、チャージ後のクラウン及びＳＦピーク温度に大きな影響を与える。

ＶＭ含分が高いほど、ピーク温度及びＮＴＥ温度が高くなり得る。ＶＭ及びその効果に対抗することを助けるために、石炭が炉に入る際に石炭に水が添加される。水分もチャージ後のピークに大きな影響を与える。水分含有量が比較的多いと、温度上昇の速度を低下させることができ、水が蒸発するときの温度の制御に役立ち得る。典型的には、石炭は、高炉のために約５％の水分まで乾燥されるが、鋳造炉では、石炭は、予め乾燥されず、チャージの密度を高めるためにチャージ前に水が添加されてもよい。この点に関して、より低い温度で鋳物用コークスのための浸漬時間を最小限にすることが一般的に望ましい。これは、一般的に、より長い浸漬時間を有することが望ましいブラストコークスの製造方法とは対照的である。

ブラストと鋳物用の別の違いは、チャージ後の設定である。通常、高炉では、ドア孔及び単一煙道は、それぞれの特定の炉の温度に基づいて開放または閉鎖される。鋳造の際の目標は、クラウン温度をサイクル全体を通じて低く保つことであり、そのため、すべてのドア孔が各チャージに対して閉鎖される。ＳＦが熱くなり過ぎるのを防ぐために、鋳造では、ＳＦは部分的にのみ、通常は約１／２に開いている。クラウン及びＳＦにおける酸素のこの制約は、共通のトンネルにおいて燃焼を引き起こすことがあり、共通のトンネルでは、取込み口の周りの漏れによって酸素が導入される。ＳＦを最初の日にできるだけ高温にすることが目標となる高炉では、トンネル内の燃焼は厳密に回避される。

特定の実施形態では、より低いＳＦ温度がサイクル全体にわたって維持される。高炉では、目標は、炉の状態及びチャージ重量に応じて、サイクルの開始時にＳＦを高温、通常は約２３００°Ｆ～２６００°Ｆにして、可能な限り長く維持することを試みることである。ＳＦ温度は、このサイクルを通して徐々に約１９００°Ｆ～２１００°Ｆまで低下する。これは、チャージ直後にＳＦダンパを部分的または完全に開放し、次いでサイクルの前半にわたってゆっくりと閉鎖することによって管理される。通常、ＳＦダンパは、チャージ後の最初の２４時間以内は完全に閉じられている。ＳＦダンパを閉じると、次のチャージまで再び開かない。サイクルの途中で、隣接する炉がチャージされ、これは、ＳＦ温度の増加につながるが、ＳＦダンパは閉鎖されたままである。代表的な傾向が図面に示されている。鋳造炉において目標は、サイクル全体にわたってＳＦ温度を約１６００～２３００°Ｆの範囲、より好ましくは約１８５０°Ｆに維持することである。ドア孔はサイクルを通して閉鎖されたままであるので、ＳＦ温度を制御するためにＳＦダンパが使用される。例えば、隣接する炉が７２時間のサイクルでそのサイクルに約２４時間及び４８時間チャージされるとき、ＳＦ温度が過度に高くなるのを防ぐのに役立てるためにＳＦダンパは、一般的に再び開放される。図１６に温度傾向とＳＦ調節を示す。最初の１２時間は、典型的な高炉と同様であるが、ＳＦダンパが閉鎖された後にＳＦダンパを再開放することは高炉では生じないため、残りの時間は高炉とは大幅に異なる。

特定の実施形態では、流れを部分的または完全に方向変換するかまたは断ち切るように、単一煙道壁を変更することができる。特定の実施形態では、空気を床の中心に向かって、かつ端壁から離れるように移動させるために、管を単一煙道に挿入することができる。例えば、セラミック管（複数可）を単一煙道ダンパに挿入することができ、先端部スティックを約５～１０フィートに、例えば途中から中程まで、配置することができ、後端部スティックを煙道のホールから数インチ外に配置することができ、縁部付近を気密にして長い煙道を適用する必要がない。炉は、炉チャンバまたは分割された煙道の長さの下及び長さに沿って延びる長い単一煙道を有することができる。分割された煙道は、レイアウトのために床の中央でより遅い速度を有することができる。より大きなコークスは、最後（最も長いコークス化時間）にコークス化する炉の中央で得られる。

特定の実施形態では、クラウン温度は、サイクル全体を通じて抑制される。鋳造炉の目標は、クラウン温度を、ＳＦ温度よりもおよそ１５０°Ｆ高く維持することである。一般的に、クラウン温度は、より低く始まり、その後、サイクルを通じて徐々に上昇し、サイクルの最後の日にピークを迎える。この傾向は高炉に関して同様であるが、高炉に関してはクラウン温度が著しく高い。図１４及び図１５それぞれにおけるブラスト及び鋳造の代表的な傾向を参照されたい。高炉クラウン温度は、通常、チャージ中に約１９００°Ｆ～２０００°Ｆまで低下し、サイクル全体にわたってゆっくりと上昇し、サイクルの最後の日には約２４００°Ｆ～２６００°Ｆでピークに達する（高炉ではほぼ常に４８時間サイクル）。高炉では、クラウン温度を制御する１つのツールは、ドア孔の使用であり、ドア孔は、クラウン温度を高める目的で、隣接する炉がチャージされたときに時折開かれる。鋳造炉では、ドア孔は、クラウン温度を低下させる努力として、全サイクルにわたって閉鎖された状態に維持される。ドア孔は、鋳造炉におけるクラウン温度を低下させるのに十分ではないので、取込み口は極めて異なって使用される。取込み口は、最初は完全に開放され、次いでサイクルの約１時間の中間点まで徹底的に閉鎖される。次に、第１の調整から約２時間後にさらに２インチ閉じ、その後、約１２時間後にさらに２インチ閉じる。取込み口のこの積極的な閉鎖は、取込み口を高炉で使用することとは異なり、この場合、取込み口は、通常、サイクルの前半にわたってほとんど開いたままであり、次いで、徐々に減じられる。図１４及び図１５は、高炉及び鋳造炉のそれぞれについての取込み口位置決めにおける差を示している。

特定の実施形態では、本明細書に開示された燃焼実行は、シム取込み口を含む。この取込み口に伴う問題の１つは、時間の経過とともに、取込み口が完全に閉じられたときに存在するはずの２インチの隙間が４～６インチの隙間に食い込んでしまい、これにより、炉の通風を減らす努力が大幅に妨げられてしまう可能性があることである。シムは、２インチのギャップまたは１インチのギャップにさえ戻るように、いくつかの鋳造炉に追加可能である。

特定の実施形態では、制御弁を備えた、または制御弁を備えていない外部ガス共用ジャンプオーバを追加することができる。制御弁の位置は、ＳＦ及びドア孔の位置の決定と同様に、炉ごとに決定することができる。制御弁の使用及び位置は、ガスをより多く必要とする炉に基づいて調節され得る。例えば、１つの炉が高温になりすぎている場合、弁は、より多くのガスを隣接する炉へ送れるようにさらに開放させることができる。しかしながら、隣接する炉も熱すぎる場合、弁を閉鎖することができ、炉は、温度を制御するためにリッチクラウン及びＳＦにより作動する（鋳造用のみ）。１つの炉が急速に冷却されすぎて、隣接する炉がより高温である場合、より多くのガスを流すことができるように弁をより開放させることができる。現在、ジャンプオーバまたは他の同様の手段（例えばガス共用ポート）を有する炉では、炉のチャージは隣接するミッドサイクル炉にガスのブーストを提供し、これは必要な場合もあるし、または必要ない場合もある。

さらに、制御弁を有することは、通常動作、プッシュ遅延、チャージ不足、チャージ過剰、他の隣接する炉への著しい亀裂を有する炉、著しい空気漏れのある炉、炉修理などの様々な異なるシナリオにおいて、ガス流に対するより良好な制御をバーナに与えることができる。プッシュ遅延において、炉１が遅れた場合、弁を開放して、炉２からのさらなる熱を許容するが、次に弁はチャージ後に閉じられて、熱が最も多く必要となる炉１の熱を節約するのを助ける。チャージ不足では、弁は、ＣＳに向かうジャンプオーバの場合に炉内のガスを維持するのを助けるために閉じるかまたは部分的に閉じることができ、あるいは、ジャンプオーバがプッシュ側に近い場合に隣接炉内に追加のガスを可能にするために開くことができる。これは、ＳＦ、ドア孔及び取込み口を調節することに加えて、ＳＦ温度のバランスをとるのに役立つことができる。チャージ過剰の場合、弁はチャージ不足とは反対とすることができる。例えば、炉２と炉３との間に大きな亀裂が存在し、炉２がチャージされると、炉１と炉２との間の弁、及び炉３と炉４との間の弁を閉鎖して、これらの炉における熱の保存を助けることができる。しかしながら、これは、亀裂を通るガス流を増大させ、亀裂をより速く浸食させる望ましくない影響がある可能性がある。したがってこのことは、実際に必要とされるとき、例えば長いプッシュ遅延と組み合わせられたときにのみ用いられる短期的な解決手段とすることができる。著しい空気漏れのある炉では、チャージ後に弁を閉じて熱の蓄積を助け、隣接する炉がチャージされてサイクル中にブーストを与えるのを助けるときに弁を開くことができる。これは、隣接する炉も大きな空気漏れがなく、中間サイクルのブーストが不要であることを仮定する。炉修理の場合、弁は、隣接する炉と空の炉との間で閉鎖され、これは、安全性を高めることを助けることができる。

特定の実施形態では、４８時間サイクルの場合、２つの炉ごとに、現在のジャンプオーバがあるそれらの間に弁またはポートを有することができ、この構成がサイクルを通して十分な制御を提供する。しかしながら、７２時間サイクルの場合、すべての炉に制御弁を備えたジャンパを設けることが望ましい。これは、すべての炉を接続し、したがって、バーナがガスを制御することを可能にするために制御弁が必要である。これは、チャージされているものに応じて、炉をその隣のいずれかの炉から引き出すことを可能にする。これは、プッシュサイクルが、６つ目の炉（ＭＴＯと同様）ごとに２回、または３つ目の炉ごとに１回プッシュすることに変化し、その結果、チャージされた炉に隣接する１つの炉が２日目にチャージされ、他の隣接する炉が３日目にチャージされることを仮定している。これは、ガスが冷えすぎているときに炉に入るか、またはガスが熱すぎるときに炉から出るかのいずれかにより、３日目の炉温度を制御するのに役立つ。しかしながら、この構成は、隣接する炉を１つのみ有する最終炉では機能しない。バーナは２つ以上の炉とガスを共有できるので、弁の使用の複雑さはこのシナリオにおいて著しく増大することがある。これは、炉のバンクを通ってガスが移動する可能性も開く。チャージ後に、かなりの量のガスが放出され得るが、放出を遅らせるために水を使用してもよい。

特定の実施形態では、様々なタイプの弁、例えば、バタフライ弁、及び自動化のために使用されてもよいスライド弁が使用されてもよい。特定の実施形態では、弁を調節しながらバーナが炉内を見ることができるように、より正確な制御を可能にするために、制御ポイント（複数可）を、機械的または空圧的に、プッシュ側におけるバックステーの間に配置することができる。

収率
収率は、ブリーズ充填パーセンテージの、ブリーズ粉砕石炭化学（ＶＭ、反応物／不活性物、ビトリナイト分布、レオロジー）、動作パラメータ（チャージトン、密度、サイクル時間、スクリーニング、浸漬時間）の上記の間の相互作用項の関数として示されている。

以上のことから、本明細書では説明のために本技術の具体的な実施形態が記載されているが、本技術の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正を加えることができることが理解されよう。さらに、特定の実施形態に照らして記載された新たな技術の特定の態様は、他の実施形態では組み合わせられてもよいし、あるいは排除されてもよい。さらに、本技術の特定の実施形態と関連付けられた利点は、それらの実施形態に照らして記載されたが、他の実施形態もまた、そのような利点を呈し得、すべての実施形態が、その技術の範囲内に入るように必ずしもそのような利点を呈することを要するとは限らない。したがって、本開示及び関連付けられた技術は、本明細書に明示的に示されないまたは記載されない他の実施形態を包含することができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲によるものを除き、限定されない。

結論
当業者には、本開示の基礎となる原理から逸脱することなく、上述した実施形態の詳細に対して変更を行ってもよいことが明らかであろう。場合によっては、本技術の実施形態の説明を不必要に曖昧にすることを避けるために、周知の構造及び機能は、詳細に図示または説明されていない。本明細書では、方法のステップが特定の順序で提示され得るが、代替の実施形態では、ステップは異なる順序で実行し得る。同様に、特定の実施形態の文脈において開示された本技術の特定の態様は、他の実施形態において組み合わせることができるか、または排除することができる。さらに、本開示の技術の特定の実施形態に関連する利点が、それらの実施形態の文脈において開示され得るが、他の実施形態もそのような利点を呈することができ、すべての実施形態が必ずしも本技術の範囲内に入るように、そのような利点または本明細書に開示される他の利点を呈する必要はない。したがって、本開示及び関連付けられた技術は、本明細書に明示的に示されないまたは記載されない他の実施形態を包含することができ、本発明は添付の特許請求の範囲による場合を除いて限定されない。

本開示を通して、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が明確に別途指示しない限り、複数形の言及を含む。加えて、用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、任意のより多数の同じ特徴及び／または追加の種類の特徴が排除されないように、少なくとも列挙された特徴（複数可）を含むことを意味するものとして解釈されるべきである。

「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「いくつかの実施形態（ｓｏｍｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」または類似の定式化に対する本明細書の言及は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、動作、または特性が本技術の少なくとも１つの実施形態に含まれ得ることを意味する。したがって、本明細書におけるこのような語句または定式化の出現は、必ずしも同じ実施形態をすべて指しているわけではない。さらに、様々な特定の特徴、構造、動作、または特質が、１つ以上の実施形態において任意の好適な様式で組み合わせられてもよい。

特に明記しない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される重量パーセント、濃度、組成、及び他の数値を表すすべての数字は、すべての場合に「おおよそ」という用語によって修飾されていると理解されるべきである。したがって、相反して示されない限り、以下の明細書及び添付の特許請求の範囲に示される数値パラメータは、本技術によって得られることが求められる所望の特性に応じて変化し得る近似値である。最低限において、また特許請求の範囲と同等である原理の適用を限定する試みとしてではなく、各数値パラメータは少なくとも、通常の丸め技術を適用することによって、報告される有効桁数を考慮して解釈されるべきである。加えて、本明細書に開示の範囲はすべて、それらに包含される任意のあらゆる部分範囲を包含すると理解されるべきである。例えば、「１～１０」の範囲は、記載される最小値１と記載される最大値１０との間の（及びこれらを含む）あらゆるすべての部分範囲、即ち、１以上の最小値及び１０以下、例えば５．５～１０の最大値を有する、あらゆるすべての部分範囲を含むように意図される。

上述の開示は、任意の請求項がその請求項に明示的に述べられるよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、発明の態様は、任意の単一の前述の開示された実施形態のすべての特徴よりも少ない組み合わせにある。このように、この発明を実施するための形態に続く特許請求の範囲は、この発明を実施するための形態に明示的組み込まれ、それぞれの請求項は、別個の実施形態として独立している。本開示には、独立請求項の、それらの従属請求項とのすべての置換が含まれる。

本技術は、例えば、便宜上番号付きの条項（１、２、３、など）として以下に説明される、様々な態様に従って説明される。これらは例として提供されており、本技術を限定するものではない。従属条項のいずれも任意の組み合わせで組み合わせ得て、それぞれ独立条項に入れられ得ることに留意されたい。
１．横長の形状のコークスであって、前記コークスの長さ：幅比が、少なくとも１．１、少なくとも１．５、少なくとも２．０、少なくとも２．５、少なくとも３．０、少なくとも３．５、少なくとも４．０、少なくとも４．５、少なくとも５．０、少なくとも５．５、少なくとも６．０、少なくとも６．５、少なくとも７．０、少なくとも７．５、少なくとも８．０、少なくとも８．５、少なくとも９．０、少なくとも９．５、または少なくとも１０．０である、前記コークス。

２．長さが、２インチ～１８インチ、３インチ～１５インチ、４インチ～１２インチ、または４インチ～１０インチであり、幅が、１．５インチ～５インチ、３インチ～５インチ、または２インチ～４インチである、本明細書の条項のいずれか１項に記載のコークス。

３．長さが、少なくとも２インチ、少なくとも３インチ、少なくとも４インチ、少なくとも５インチ、少なくとも６インチ、少なくとも７インチ、少なくとも８インチ、少なくとも９インチ、少なくとも１０インチ、少なくとも１１インチ、少なくとも１２インチ、少なくとも１３インチ、少なくとも１４インチ、少なくとも１５インチ、少なくとも１６インチ、少なくとも１７インチ、または少なくとも１８インチである、本明細書の条項のいずれか１項に記載のコークス。

４．幅が、少なくとも１．５インチ、少なくとも２インチ、少なくとも３インチ、少なくとも４インチ、または少なくとも５インチである、本明細書の条項のいずれか１項に記載のコークス。

５．水平炉により製造されたコークス製品の集団であって、前記集団の少なくとも４０％、少なくとも４５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、または少なくとも９９％は横長の形状を有し、前記コークスの長さ：幅比は、少なくとも１．１、少なくとも１．５、少なくとも２．０、少なくとも２．５、少なくとも３．０、少なくとも３．５、少なくとも４．０、少なくとも４．５、少なくとも５．０、少なくとも５．５、少なくとも６．０、少なくとも６．５、少なくとも７．０、少なくとも７．５、少なくとも８．０、少なくとも８．５、少なくとも９．０、少なくとも９．５、または少なくとも１０．０である、前記コークス製品の集団。

６．水平炉により製造されたコークス製品の集団であって、前記集団の少なくとも４０％、少なくとも４５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、または少なくとも９９％は横長の形状を有し、長さが２インチ～１８インチ、３～１５インチ、４～１２インチ、または４インチ～１０インチであり、幅が１．５インチ～５インチ、３インチ～５インチ、または２インチ～４インチである、前記コークス製品の集団。

７．コークスの実際の直径よりも大きい水力直径（Ｄｈ）を有する前記コークスであって、前記コークスは２０％～４５％のコークス反応性指数（ＣＲＩ）及び５％～６０％の反応後コークス強度（ＣＳＲ）を有する、前記コークス。

８．前記Ｄｈが、少なくとも２インチ、少なくとも２．５インチ、少なくとも３インチ、または少なくとも３．５インチである、本明細書の条項のいずれか１項に記載のコークス。

９．前記ＣＲＩが４０％未満、または３１％～３７％である、本明細書の条項のいずれか１項に記載のコークス。

１０．前記ＣＳＲが５％～５０％、または１５％～４０％である、本明細書の条項のいずれか１項に記載のコークス。

１１．前記ＣＲＩが３１％～３７％であり、前記ＣＳＲが１５％～５０％である、本明細書の条項のいずれか１項に記載のコークス。

１２．前記コークスが、少なくとも４インチのサイズを有するコークスを開始材料として使用するときに、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、または少なくとも９０％の４インチ落下破砕強度を有する、本明細書の条項のいずれか１項に記載のコークス。

１３．前記コークスが、少なくとも４インチのサイズを有するコークスを前記開始材料として使用するときに、少なくとも８５％、少なくとも９０％、または少なくとも９５％の２インチ落下破砕強度を有する、本明細書の条項のいずれか１項に記載のコークス。

１４．前記コークスが、５％～１２％、１０％未満、９．５％未満、９％未満、８．５％未満、８％未満、７．５％未満、もしくは７％未満の灰分含有量、１％未満、０．９％未満、０．８％未満、０．７％未満、０．６％未満、もしくは０．５％未満の硫黄含有量、２％未満、１％未満、もしくは０．４％～１％の揮発性物質（ＶＭ）含有量、１５％未満、１０％未満、９％未満、８％未満、７％未満、６％未満、５％未満、４％未満、３％未満、２％未満、１％未満、もしくは１％～１０％の水分含有量、または少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、もしくは少なくとも９５％の固定炭素含有量、を有する、本明細書の条項のいずれか１項に記載のコークス。

１５．前記コークスが、グレーまたは薄いグレーの色を有する、本明細書の条項のいずれか１項に記載のコークス。

１６．前記コークスが、水平炉内で製造される、本明細書の条項のいずれか１項に記載のコークス。

１７．前記コークスが、１つ以上のタイプの石炭及びコークスブリーズを含む配合炭から製造されており、前記ブリーズは前記配合炭の５重量％～１５重量％である、本明細書の条項のいずれか１項に記載のコークス。

１８．前記配合炭が、１５％～４０％、２３％～３３％、または２０％～２４％の揮発性物質（ＶＭ）を有する、条項１７に記載のコークス。

１９．前記配合炭が、ビトリナイト、リプチナイト及び反応性セミフシナイトを含む反応性成分と、コークス（ブリーズを含む）、不活性セミフシナイト、フシナイト、マクリナイト及び鉱物を含む不活性材料とを含み、前記不活性材料は、２０％～４０％または３０％～３５％である、条項１７または１８のいずれか１項に記載のコークス。

２０．前記ビトリナイトが、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４、Ｖ１５、Ｖ１６、Ｖ１７、Ｖ１８及びＶ１９のうちの１つ以上を含む、本明細書の条項のいずれか１項に記載のコークス。

２１．前記ビトリナイトがＶ１５、Ｖ１６及びＶ１７を含み、それらの組み合わせが、前記配合のペトログラフィの少なくとも３０％を占める、本明細書の条項のいずれか１項に記載のコークス。

２２．前記配合炭が、少なくとも２００ｄｄｐｍ、１００ｄｄｐｍ～２０００ｄｄｐｍ、または２００ｄｄｐｍ～１２００ｄｄｐｍの流動性を有する、本明細書の条項のいずれか１項に記載のコークス。

２３．コークスを製造する方法であって、
１つ以上のタイプの石炭及びコークスブリーズを含む配合炭を調製することであって、前記コークスブリーズは前記配合炭の５重量％～１５重量％である、前記調製することと、
前記配合炭を水平炉内で燃焼させて高品質の鋳物用コークスを得ることと、
を含む、前記方法。

２４．前記配合炭が、１５％～４０％、２３％～３３％、または２０％～２４％の揮発性物質（ＶＭ）を有する、本明細書の方法条項のいずれか１項に記載の方法。

２５．前記配合炭が、ビトリナイト、リプチナイト及び反応性セミフシナイトを含む反応性成分と、コークス（ブリーズを含む）、不活性セミフシナイト、フシナイト、マクリナイト及び鉱物を含む不活性材料とを含み、前記不活性材料は、２０％～４０％または３０％～３５％である、本明細書の方法条項のいずれか１項に記載の方法。

２６．前記ビトリナイトが、Ｖ９、Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４、Ｖ１５、Ｖ１６、Ｖ１７、Ｖ１８及びＶ１９のうちの１つ以上を含む、条項２５に記載の方法。

２７．前記ビトリナイトがＶ１５、Ｖ１６及びＶ１７を含み、それらの組み合わせが、前記配合の前記ペトログラフィの少なくとも３０％を占める、条項２５に記載の方法。

２８．前記配合炭が、少なくとも２００ｄｄｐｍ、１００ｄｄｐｍ～２０００ｄｄｐｍ、または２００ｄｄｐｍ～１２００ｄｄｐｍの流動性を有する、本明細書の方法条項のいずれか１項に記載の方法。

２９．前記水平炉が、熱回収炉、非回収炉、及びトンプソン炉を含む、本明細書の方法条項のいずれか１項に記載の方法。

３０．キュポラ炉において燃焼されるように構成されたコークス製品であって、
少なくとも４インチの長さ及び少なくとも１．５インチの幅を含む横長の形状
を備え、
前記コークス製品の長さ：幅比は、少なくとも２．０である、
前記コークス製品。

３１．前記長さが６～１２インチである、請求項３０に記載のコークス製品。

３２．前記幅が少なくとも２．５インチである、請求項３０に記載のコークス製品。

３３．前記長さが少なくとも１０インチであり、かつ前記幅が少なくとも２．５インチである、請求項３０に記載のコークス製品。

３４．前記コークス製品が少なくとも３インチの直径を有する、請求項３０に記載のコークス製品。

３５．前記コークス製品が少なくとも４０％のコークス反応性指数（ＣＲＩ）を有する、請求項３０に記載のコークス製品。

３６．前記コークス製品が、少なくとも４０％のコークス反応性指数（ＣＲＩ）及び少なくとも１０％の反応後コークス強度（ＣＳＲ）を有する、請求項３０に記載のコークス製品。

３７．前記コークス製品が、２５～４５％のコークス反応性指数（ＣＲＩ）及び少なくとも１０％の反応後コークス強度（ＣＳＲ）を有する、請求項３０に記載のコークス製品。

３８．前記コークス製品が少なくとも９０％の４インチ落下破砕強度を有する、請求項３０に記載のコークス製品。

３９．前記コークス製品が少なくとも８５％の２インチ落下破砕強度を有する、請求項３０に記載のコークス製品。

４０．水平コークス炉により製造されたコークス製品の集団であって、
鋳物用コークス製品であって、
横長の形状と、
少なくとも３インチの長さと、
少なくとも１．５インチの幅と、
少なくとも２．５の長さ：幅比と、
少なくとも３．５インチの直径と、
を含む、前記鋳物用コークス製品と、
１．５～３．５インチの直径を有するエッグコークス製品と、
０．５～１．５インチの直径を有するブリーズコークス製品と、
を含む、前記コークス製品の集団。

４１．前記鋳物用コークス製品が、前記コークス製品の集団の少なくとも６０％を構成し、
前記エッグコークス製品及び前記ブリーズコークス製品が前記コークス製品の集団の少なくとも２０％を構成する、
請求項４０に記載のコークス製品の集団。

４２．前記鋳物用コークス製品が、５～１２％の灰分含有量及び２％未満の揮発性物質含有量を含む、請求項４０に記載のコークス製品の集団。

４３．前記鋳物用コークス製品が、少なくとも５％の水分含有量を含む、請求項４０に記載のコークス製品の集団。

４４．前記コークス製品が、少なくとも４０％のコークス反応性指数（ＣＲＩ）及び少なくとも１０％の反応後コークス強度（ＣＳＲ）を有する、請求項４０に記載のコークス製品の集団。

４５．前記コークス製品が少なくとも９０％の４インチ落下破砕強度を有する、請求項４０に記載のコークス製品の集団。

４６．キュポラ炉において燃焼されるように構成されたコークス製品を製造する方法であって、
石炭と、少なくとも０．５～１．５インチの直径を有するブリーズコークス製品とを含む配合炭を調製することであって、前記ブリーズコークス製品は前記配合炭の５～１５％を構成する、前記調製することと、
前記配合炭を水平炉内で燃焼させて鋳物用コークス製品を製造することであって、前記鋳物用コークス製品は、少なくとも４インチの長さ、少なくとも１．５インチの幅、及び少なくとも２．０の長さ：幅比を含む横長の形状を備える、前記製造することと、
を含む、前記方法。

４７．前記配合炭が、１５～４０％の揮発性物質（ＶＭ）及び少なくとも２００ダイヤル表示／分（ｄｄｐｍ）の流動性を有する、請求項４６に記載の方法。

４８．前記鋳物用コークス製品が、
少なくとも１．５～３．５インチの直径を有するエッグコークス製品と、
少なくとも０．５～１．５インチの直径を有するブリーズコークス製品と、
をさらに含む、請求項４６に記載の方法。

４９．前記鋳物用コークス製品が、前記コークス製品の集団の少なくとも６０％を構成し、前記エッグコークス製品及び前記ブリーズコークス製品が一緒に、前記コークス製品の集団の少なくとも２０％を構成する、請求項４６に記載の方法。

Claims (20)

1. キュポラ炉において燃焼されるように構成されたコークス製品であって、
   少なくとも４インチの長さ及び少なくとも１．５インチの幅を含む横長の形状
   を備え、
   前記コークス製品の長さ：幅比は、少なくとも２．０である、
   前記コークス製品。
2. 前記長さが６～１２インチである、請求項１に記載のコークス製品。
3. 前記幅が少なくとも２．５インチである、請求項１に記載のコークス製品。
4. 前記長さが少なくとも１０インチであり、かつ前記幅が少なくとも２．５インチである、請求項１に記載のコークス製品。
5. 前記コークス製品が、少なくとも３インチの水力直径を有し、前記コークス製品の前記水力直径は、前記コークス製品の実際の直径より大きい、請求項１記載のコークス製品。
6. 前記コークス製品が少なくとも４０％のコークス反応性指数（ＣＲＩ）を有する、請求項１に記載のコークス製品。
7. 前記コークス製品が、少なくとも４０％のコークス反応性指数（ＣＲＩ）及び少なくとも１０％の反応後コークス強度（ＣＳＲ）を有する、請求項１に記載のコークス製品。
8. 前記コークス製品が、２５～４５％のコークス反応性指数（ＣＲＩ）及び少なくとも１０％の反応後コークス強度（ＣＳＲ）を有する、請求項１に記載のコークス製品。
9. 前記コークス製品が少なくとも９０％の４インチ落下破砕強度を有する、請求項１に記載のコークス製品。
10. 前記コークス製品が少なくとも８５％の２インチ落下破砕強度を有する、請求項１に記載のコークス製品。
11. 水平コークス炉により製造されたコークス製品の集団であって、
    鋳物用コークス製品であって、
    横長の形状と、
    少なくとも３インチの長さと、
    少なくとも１．５インチの幅と、
    少なくとも２．５の長さ：幅比と、
    少なくとも３．５インチの水力直径と、
    を含む前記鋳物用コークス製品と、
    １．５～３．５インチの水力直径を有するエッグコークス製品と、
    ０．５～１．５インチの水力直径を有するブリーズコークス製品と、
    を含む、前記コークス製品の集団。
12. 前記鋳物用コークス製品が、前記コークス製品の集団の少なくとも６０％を構成し、
    前記エッグコークス製品及び前記ブリーズコークス製品が前記コークス製品の集団の少なくとも２０％を構成する、
    請求項１１に記載のコークス製品の集団。
13. 前記鋳物用コークス製品が、５～１２％の灰分含有量及び２％未満の揮発性物質含有量を含む、請求項１１に記載のコークス製品の集団。
14. 前記鋳物用コークス製品が、少なくとも５％の水分含有量を含む、請求項１１に記載のコークス製品の集団。
15. 前記コークス製品が、少なくとも４０％のコークス反応性指数（ＣＲＩ）及び少なくとも１０％の反応後コークス強度（ＣＳＲ）を有する、請求項１１に記載のコークス製品の集団。
16. 前記コークス製品が少なくとも９０％の４インチ落下破砕強度を有する、請求項１１に記載のコークス製品の集団。
17. キュポラ炉において燃焼されるように構成されたコークス製品を製造する方法であって、
    石炭と、少なくとも０．５～１．５インチの水力直径を有するブリーズコークス製品とを含む配合炭を調製することであって、前記ブリーズコークス製品は前記配合炭の５～１５％を構成する、前記調製することと、
    前記配合炭を水平炉内で燃焼させて鋳物用コークス製品を製造することであって、前記鋳物用コークス製品は、少なくとも４インチの長さ、少なくとも１．５インチの幅、及び少なくとも２．０の長さ：幅比を含む横長の形状を備える、前記製造することと、
    を含む、前記方法。
18. 前記配合炭が、１５～４０％の揮発性物質（ＶＭ）及び少なくとも２００ダイヤル表示／分（ｄｄｐｍ）の流動性を有する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記鋳物用コークス製品が、
    少なくとも１．５～３．５インチの水力直径を有するエッグコークス製品と、
    少なくとも０．５～１．５インチの水力直径を有するブリーズコークス製品と、
    をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
20. 前記鋳物用コークス製品が、前記コークス製品の集団の少なくとも６０％を構成し、前記エッグコークス製品及び前記ブリーズコークス製品が一緒に、前記コークス製品の集団の少なくとも２０％を構成する、請求項１７に記載の方法。

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