JP3620386B2 - コークス炉装入用石炭 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークスを製造するためのコークス炉装入用石炭に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉用コークスに代表される各種コークスは、多数の銘柄の石炭（原料炭）を配合して粉砕したのち、コークス炉に装入して製造する。装入された石炭は炉内で高温で乾留されてコークスとなる。コークス製造の際に特に重要な品質制御項目は、コークス強度である。コークス強度は、石炭の配合条件が同じであっても、粉砕後の石炭の粒度によって異なる。そのため、高いコークス強度が得られるように、粉砕後の配合炭全体の粒度は、一般に３ｍｍ以下の粒子割合が７０〜９０重量％になるように管理されている。
【０００３】
コークス強度をさらに高めるために、石炭の粉砕後の粒度を石炭の性状に応じて変化させる方法がいくつか提案されている。
その方法の１つは、特開昭５６−０３２５８７号公報（以下、文献１という）に開示されている。文献１の方法は、活性成分に富んだ石炭を最大粒径が４〜１０ｍｍになるように粉砕し、活性成分に富まない石炭を最大粒径が１〜３ｍｍになるように粉砕する。こうして、石炭中の不活性成分を選択的に細粒化して均一分散させることで、コークス組織の均一性を向上させ、コークス強度を高めようとするものである。なお、この方法では、活性成分に富む石炭とは、石炭を構成するフジニット、セミフジニット、スクレロチニット、マクリニットおよび鉱物質の含有量が２０容積％未満の石炭であるとしている。
【０００４】
しかし、最近は非微粘結炭のような活性成分に富まない石炭の使用割合が増加している。そのため、文献１の方法のように活性成分に富まない石炭を細かく粉砕すると、配合炭全体の粒度が小さくなる。その結果、大きな粒子の間に小さな粒子が入り込んで石炭の装入嵩密度が向上する効果が低下し、生産量の減少およびコークス強度の低下が起きる可能性がある。
【０００５】
石炭の粉砕粒度を性状に応じて変化させる他の方法が、特開平８−２５９９５３号公報（以下、文献２という）に開示されている。この方法は、石炭を粉砕性の異なる２つのグループに分け、粉砕性の高いグループは配合炭全体の粒度目標値よりも粗く粉砕し、粉砕性の低いグループは目標値よりも細かく粉砕する。両グループの混合比を調整して最終的な粒度目標値を得る。石炭を粉砕性に応じて別々に粉砕することで、配合炭全体の微粉部分の粒度を調整し、石炭の装入嵩密度を増加させコークス強度を向上させようとするものである。なお、文献２の方法では、ハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ）が８０以上の石炭を粉砕性の高い石炭とし、８０未満の石炭を粉砕性の低い石炭としている。
【０００６】
しかし、粉砕性の高い石炭には、粘結炭だけでなく非微粘結炭も含まれる。図１に、粘結炭と非微粘結炭の両方について、本発明者らがＨＧＩと最大平均反射率（Ｒｏ）の関係を測定した結果を示す。図１に示すように、ＨＧＩが８０以上の石炭には粘結炭だけでなく、粘結炭よりも粉砕性の高い高反射率の非微粘結炭が含まれる。従って、文献２の方法のように粉砕性の高いグループを粉砕すると、高反射率の微粘結炭が選択的に粉砕されて、非微粘結炭の微粉が増える可能性がある。一方、図１に示すように、粉砕性の低い石炭には低反射率の非微粘結炭が多く含まれるため、文献２の方法のように粉砕性の低いグループを細かく粉砕すると、やはり非微粘結炭の微粉が増える可能性がある。一般に、石炭の不活性部分が微粉化して比表面積が増えると、乾留時の石炭の融着不足が生じて、コークス強度が低下することが知られている。従って、文献２の方法では不活性成分の多い非微粘結炭の微粉割合が増える結果、コークス強度を十分に高められない可能性がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、強度の高いコークスを得ることが可能なコークス炉装入用石炭を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、非微粘結炭粒子を２０〜８０重量％含み、前記非微粘結炭粒子の最大粒径が６ｍｍ以下かつ３ｍｍ超であり、前記非微粘結炭粒子の０．５ｍｍ以下の粒子の割合が、非微粘結炭粒子全体の４０重量％以下であることを特徴とするコークス炉装入用石炭が提供される。
【００１１】
なお、非微粘結炭とは、ギーセラー流動度（ＭＦ）が１０以下の石炭、またはギーセラー流動度が２００以下で最大平均反射率（Ｒｏ）が０．８以下の石炭のことをいう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係るコークス炉装入用石炭は、非微粘結炭粒子と粘結炭粒子とを含む。非微粘結炭粒子は全体の２０〜８０重量％を占め、後述するように粒径が所定の範囲にある粒度分布を示す。本発明の装入用石炭は、全体の粒度分布をコークス炉への装入嵩密度が高くなる所望の値に保持したまま、非微粘結炭を粗く粉砕し、粘結炭を細かく粉砕して作製する。
【００１３】
本装入用石炭に含まれる非微粘結炭粒子の最大粒径は６ｍｍ以下であることが好ましい。その理由は、以下の通りである。
図２は、コークス内の非微粘結炭と粘結炭の粒子について、気孔平均径および単位粒子内の気孔数と、石炭粒子径との間の関係を、本発明者らが測定した結果である。図２に示すように、非微粘結炭粒子内の気孔は、粘結炭粒子内の気孔と比べて、気孔径は小さく気孔数は大きい。特に、非微粘結炭粒子内の気孔は、粒径が６ｍｍを越えると、気孔径はそれほど変化せずに気孔数が大きく増加する。つまり、コークス内に径の小さな気孔が多数存在する。その結果、気孔壁が薄くなってコークスの基質強度が低下する可能性が増える。
【００１４】
図３は、コークス内の非微粘結炭粒子の界面に発生する熱応力と粒子径との間の関係を、本発明者らが数学モデル計算から求めたものである。図３に示すように非微粘結炭粒子径の増加に伴い、粒子界面に発生する熱応力は増加する。コークス強度の平均的な値は約１ＭＰａであるので、図３から、非微粘結炭粒子の粒径が６ｍｍを越えると粒子界面に亀裂が発生する可能性がある。
【００１５】
以上述べたことから分かるように、非微粘結炭粒子の最大粒径は６ｍｍ以下であることが好ましい。こうすることで、コークスの基質強度が大きく、コークス内での亀裂が少ない、強度の高いコークスを得ることができる。
【００１６】
また、非微粘結炭のような粘結性の乏しい石炭は、コークス強度を維持するために粘結性の高い石炭と配合する必要がある。特に、非微粘結炭の微粉粒子が多いと粒子の比表面積が増加してコークス強度が低下するため、多くの粘結炭成分を必要とする。従って、非微粘結炭の微粉粒子はあまり多くない方が良く、例えば０．５ｍｍ以下の粒子の割合が４０重量％以下であることが好ましい。
【００１７】
以上のように、本発明に係るコークス炉装入用石炭は、非微粘結炭粒子の粒径が所定の範囲にあるために、乾留後に強度の高いコークスを実現できる。
【００１８】
なお、本発明に係る装入用石炭は、原料炭を銘柄毎に所定粒度に粉砕してから配合して混合する方法、および各銘柄の石炭をその性状によっていくつかのグループ（例えば粘結炭と非微粘結炭）に分けてグループ内で配合して粉砕したのち全部の石炭を混合する方法のどちらを用いても製造することができる。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）
粘結炭２銘柄と低反射率の非微粘結炭２銘柄とを粉砕したのち配合して、本発明に係るコークス炉装入用石炭を製造した。下表１に、粉砕前の各石炭銘柄のギーセラー流動度（ＭＦ）と最大平均反射率（Ｒｏ）を示す。また、下表２に、粉砕後の粘結炭銘柄と非微粘結炭銘柄の粒度分布を示す。下表２に示すように、非微粘結炭の６ｍｍを上回る粒子の割合が０％になるように粉砕した。また、粉砕した各石炭銘柄の配合率は、一律２５重量％とした。
【００２０】
【表１】

【００２１】
【表２】

【００２２】
（実施例２）
上表１に示すように、非微粘結炭として高反射率の非微粘結炭２銘柄を用いた以外は、上表２に示すように実施例１と同じ粒度分布で、本発明に係るコークス炉装入用石炭を製造した。なお、上表１に、粉砕前の各石炭銘柄のギーセラー流動度と最大平均反射率とを示す。
【００２３】
（比較例１）
粉砕後の粘結炭と非微粘結炭の粒度分布を上表２のように変えた以外は、上表１に示すように、実施例１と同じ銘柄の石炭を用いてコークス炉装入用石炭を製造した。上表２に示すように、実施例１とは異なり、本例では非微粘結炭の６ｍｍを上回る粒子の割合が実操業並みの８％となるようにした。ただし、配合後の装入用石炭全体（粘結炭と非微粘結炭の合計）の粒度分布は実施例１のそれと同様になるように、各石炭の粒度分布を調整した。
【００２４】
（比較例２）
粉砕後の粒度分布を上表２のように変えた以外は、上表１に示すように実施例１と同じ銘柄の石炭を用いて、コークス炉装入用石炭を製造した。上表２に示すように、実施例１とは異なり、本例では非微粘結炭の０．５ｍｍ以下の粒子の割合が４５重量％となるようにした。ただし、配合後の装入用石炭全体（粘結炭と非微粘結炭の合計）の粒度分布は実施例１のそれと同様になるように、各石炭の粒度分布を調整した。
【００２５】
（比較例３）
粉砕後の粒度分布を上表２のように変えた以外は、上表１に示すように実施例２と同じ銘柄の石炭を用いて、コークス炉装入用石炭を製造した。上表２に示すように、実施例２とは異なり、本例では非微粘結炭の６ｍｍを上回る粒子の割合を実操業並みの８％とした。ただし、配合後の装入用石炭全体（粘結炭と非微粘結炭の合計）の粒度分布は実施例２のそれと同様になるように、各石炭の粒度分布を調整した。
【００２６】
以上のようにして製造した実施例１、２および比較例１〜３の装入用石炭をそれぞれ乾留してコークスを作製したのち、ドラム強度を測定した。乾留炉には、実際のコークス炉をシミュレートすることができる試験小型乾留炉を用いた。ドラム強度の測定条件は、ＤＩ^３０ _１５（ドラム３０回転後に残った粒径１５ｍｍ以上の粒子の割合）とした。
【００２７】
図４（ａ）、（ｂ）に測定結果を示す。明らかに、実施例のコークスの方が比較例のコークスよりも高いドラム強度を示し、本発明の効果が確認された。
【００２８】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によって、コークス炉に装入する嵩密度を低下させずに、コークス強度低下の要因となり得る非微粘結炭の微粉の量を抑制し、その結果、強度の高いコークスを得ることが可能なコークス炉装入用石炭が提供される。本発明を用いれば、安価だが低品位の石炭である非微粘結炭の使用量を増やしても現状のコークス強度を維持できるため、原料炭費用を削減できるという効果を奏する
【図面の簡単な説明】
【図１】石炭のハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ）と反射率との間の測定結果を示す図。
【図２】コークス内気孔数および気孔平均径と石炭粒子径との間の測定結果を示す図。
【図３】非微粘結炭の粒子界面に発生する熱応力と粒子径との間の関係を示す図。
【図４】実施例および比較例での、コークスドラム強度の測定結果を示す図。

Claims (1)

1. 非微粘結炭粒子を２０〜８０重量％含み、前記非微粘結炭粒子の最大粒径が６ｍｍ以下かつ３ｍｍ超であり、前記非微粘結炭粒子の０．５ｍｍ以下の粒子の割合が、非微粘結炭粒子全体の４０重量％以下であることを特徴とするコークス炉装入用石炭。

Images