JP3584842B2 - 高炉用コークスの通気性予測方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉内コークスの通気性の良否を予測する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
我が国で製造されるコークスの大部分は高炉で使用されており、高炉内ではコークスは鉄鉱石の還元反応のための還元剤として機能するほか、その一部は燃焼して熱源となり、更には高炉内の通気性確保のためのスペーサーとなっていることは周知である。
【０００３】
近年、コークスの一部を微粉炭で代替して高炉を操業することが一般的に実施されているが、微粉炭で代替することのできないスペーサーとしてのコークスの機能の重要性が益々高まっている。
【０００４】
このスペーサーとしてのコークスの機能を評価するために、ＪＩＳ Ｋ２１５１で規格化されたコークスの冷間回転強度試験（ＤＩ）や、予め１１００℃の雰囲気でＣＯ_２ と２時間反応させた後に回転強度試験に付す熱間反応後強度試験（ＣＳＲ）等が常用されている。
【０００５】
例えば、特開昭５４−１３４７０２号公報や特開昭６２−１９２４８５号公報等には、これらの試験方法に基づいたコークスの製造方法について提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の試験法ではスペーサーとしてのコークスの機能を一応評価できるものの、高炉内の通気性を正確に予測することは困難である。
【０００７】
本発明の目的は、高炉内コークスの通気性を正確に予測することができる方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
高炉用コークスは、前記の通り高炉内の通気性を確保するためのスペーサーとして機能を有するため、高強度のものが所望され、この強度を表す指数としては、前記冷間回転強度試験（ＤＩ）が代表的である。
【０００９】
この試験方法は、約１０ｋｇの塊コークスを直径１５００ｍｍのドラム試験機に投入し、１５ｒｐｍ で３０もしくは１５０回転させた後、ほとんどの場合は目開き１５ｍｍの篩で分別して篩上残存物の質量割合を表示するものである。例えば１５０回転後の１５ｍｍ篩上残存量が８０質量％であれば、ＤＩ（１５０、１５）＝８０と表示されることになる。
【００１０】
すなわち、１５ｍｍ以上の粗粒の割合の大小を問題にしている指標である。
この同一ＤＩ値になるように製造されたコークスであっても、それが高炉に供給された場合に炉内の通気性が変化することを度々経験する。
【００１１】
そこで、本発明者らはコークスの高炉内通気性をより良く反映できる指数について種々検討を行った結果、コークスに衝撃を加えて破砕していく過程において発生する破砕コークスの粗粒割合の大小ではなく、破砕コークスの粒径分布が高炉の通気性と強く相関していることを見出した。
【００１２】
即ち、破砕したコークスの粗粒割合が多いコークスほど、通気性を悪化させ易い。
この理由は、以下の通りと推定できる。
【００１３】
破砕時に生成する粉粒は一般的には高炉内の通気性を悪化させ易いが、中でも比較的粒度の大きい粗粒は単位質量当りの表面積が小さいため、直ちに反応等で消滅し難く、長時間高炉内に滞留して通気性を悪化させ易い。
【００１４】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたもので、その要旨は、下記の通りである。
（１）コークスを衝撃試験に付し、該衝撃試験後のコークスを目開き径の異なる２種類の篩にておのおの分別し、各篩の通過質量割合を求め、これらの通過質量割合を基に定められた下記（１）式、（２）式および（３）式の少なくとも１つの式から計算した指数Ａ、ＢおよびＣの少なくとも１つの大小によりコークスの高炉内の通気性の良否を判定することを特徴とする高炉用コークスの通気性予測方法。
【００１５】
Ａ＝Ｙ_Ｅ −Ｙ_Ｆ ・・・・・・・・・・・・（１）
Ｂ＝（Ｙ_Ｅ −Ｙ_Ｆ ）／Ｙ_Ｅ ・・・・・・・・・・・（２）
Ｃ＝ｌｎ（Ｙ_Ｆ ／Ｙ_Ｅ ）／ｌｎ （Ｘ_Ｆ ／Ｘ_Ｅ ）・・・（３）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ：指数、
Ｘ_Ｅ ：Ｅの篩の目開き（ｍｍ）、
Ｙ_Ｅ ：Ｅの篩でのコークス通過質量割合、
Ｘ_Ｆ ：Ｆの篩の目開き（ｍｍ）、
Ｙ_Ｆ ：Ｆの篩でのコークス通過質量割合。
【００１６】
ただし、Ｘ_Ｅ ＞Ｘ_Ｆ である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
コークスへの衝撃付与の方法は特に限定されるものではなく、落下、回転あるいはせん断力等が使用できる。
【００１８】
例えば、これらの一例として、常用的に使用されている冷間回転強度試験、タンブラー試験、シャッター試験等が挙げられる。
この中で最も典型的な試験法である冷間回転強度試験の場合、所定粒径（例えば５０ｍｍ）以上の供試コークス約１０ｋｇを秤量し、これを回転ドラムに装入して１５ｒｐｍ で１０分間衝撃試験に付した後、供試コークスの全量をドラムから回収する。
【００１９】
この後、従来法では、所定の篩（目開き１５ｍｍが代表的）でコークスを分離し、篩上残留物の質量割合をもってコークス強度（ＤＩ）とするが、本発明では２種類の篩目の篩を用いて篩下通過割合を調査する。この２種類の篩目の篩を用いて篩下通過割合を求める方法は、同時に実施してもよく、順次実施してもよい。
【００２０】
また、用いる篩は、特に制約はないが、目開き１〜１５ｍｍ程度の篩が特に好適である。その理由は、粒径１５ｍｍ超では篩通過量が多くなりすぎて、差を出すことが困難となるおそれがあり、また１ｍｍ未満では分離に要する時間が過大となり試験の能率が低下するおそれがあり余り芳しくない。
【００２１】
【実施例】
コークス炉の操業条件を変更して製造した４種類のコークスについて、その各々を試験高炉に装入してコークスの通気性の評価を行った。
【００２２】
一方、同コークスを各々冷間回転強度試験（１５ｒｐｍ で１５０回転させた後、目開き１５ｍｍの篩で分別して篩上残存物の質量割合を求める試験）を実施し、ＤＩ値を求めた。
【００２３】
さらに、前記冷間回転強度試験と同様に回収した粉粒について、更に目開き６ｍｍと１ｍｍの篩で分別し、その通過質量割合を測定した。そして、この測定結果をもとに、下記の（１）〜（３）式に従って指数Ａ、ＢおよびＣを算出した。
【００２４】
Ａ＝Ｙ_Ｅ −Ｙ_Ｆ ・・・・・・・・・・・・（１）
Ｂ＝（Ｙ_Ｅ −Ｙ_Ｆ ）／Ｙ_Ｅ ・・・・・・・・・・・（２）
Ｃ＝ｌｎ（Ｙ_Ｆ ／Ｙ_Ｅ ）／ｌｎ （Ｘ_Ｆ ／Ｘ_Ｅ ）・・・（３）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ：指数、
Ｘ_Ｅ ：Ｅの篩の目開き（ｍｍ）、
Ｙ_Ｅ ：Ｅの篩でのコークス通過質量割合、
Ｘ_Ｆ ：Ｆの篩の目開き（ｍｍ）、
Ｙ_Ｆ ：Ｆの篩でのコークス通過質量割合。
【００２５】
ただし、Ｘ_Ｅ ＞Ｘ_Ｆ である。
表１にこれらの試験結果を示す。
【００２６】
【表１】

表１に示すように、試験に用いたコークスは、従来の指標のＤＩ値が相対的に高い（Ｋ）と（Ｌ）、逆に相対的に低い（Ｍ）と（Ｎ）の４種類であるが、これらを高炉に装入した場合、（Ｋ）と（Ｍ）のコークスを用いた場合には高炉内通気性が良好であるのに対し、（Ｌ）と（Ｎ）のコークスを用いた場合には高炉内通気性が不良であった。
【００２７】
即ち、ＤＩという従来の指数では、高炉内通気性を予測することが困難であることが判った。
一方、指数Ａ、ＢまたはＣで表した値が小さい場合には、高炉内通気性が良好であるのに対し、値が大きい場合には高炉内通気性が不良であった。この結果から指数Ａ、ＢまたはＣで表した値から高炉内コークスの通気性を予測することが可能であることが判明した。
【００２８】
【発明の効果】
本発明により、従来から常用されている冷間回転強度試験（ＤＩ）や熱間反応後強度試験（ＣＳＲ）等に比べ、より正確な高炉内の通気性を予測することができる。

Claims (1)

1. コークスを衝撃試験に付し、該衝撃試験後のコークスを目開き径の異なる２種類の篩にておのおの分別し、各篩の通過質量割合を求め、これらの通過質量割合を基に定められた下記（１）式、（２）式および（３）式の少なくとも１つの式から計算した指数Ａ、ＢおよびＣの少なくとも１つの大小によりコークスの高炉内の通気性の良否を判定することを特徴とする高炉用コークスの通気性予測方法。
   Ａ＝Ｙ _Ｅ −Ｙ _Ｆ ・・・・・・・・・（１）
   Ｂ＝（Ｙ _Ｅ −Ｙ _Ｆ ）／Ｙ _Ｅ ・・・・・・・・・（２）
   Ｃ＝１ｎ（Ｙ _Ｆ ／Ｙ _Ｅ ）／１ｎ（Ｘ _Ｆ ／Ｘ _Ｅ ） ・・・・・・・・・（３）
   ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ：指数、
   Ｘ _Ｅ ：Ｅの篩の目開き (mm) 、
   Ｙ _Ｅ ：Ｅの篩でのコークス通過質量割合、
   Ｘ _Ｆ ：Ｆの篩の目開き (mm) 、
   Ｙ _Ｆ ：Ｆの篩でのコークス通過質量割合。
   ただし、Ｘ _Ｅ ＞Ｙ _Ｆ である。