JP3668532B2

JP3668532B2 - 高炉用コークス製造方法

Info

Publication number: JP3668532B2
Application number: JP19936495A
Authority: JP
Inventors: 加藤健次; 慎松浦; 正樹佐々木
Original assignee: 社団法人日本鉄鋼連盟
Priority date: 1995-08-04
Filing date: 1995-08-04
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2015-08-04
Also published as: JPH0948977A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉炭を予熱して室炉式コークス炉で乾留して冶金用コークスを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高炉用コークス製造法では、水分８〜１２％を含む原料炭をコークス炉に装入して乾留する方法が一般に用いられている。しかし、この方法では生産性が非常に低いという問題点があった。また、原料炭として粘結性が強い高価な石炭（以下、粘結炭と記す）を多量に必要とすることが欠点とされている。これらの問題点を解決する方法として、乾留時間の短縮および粘結炭の使用比率を減少させ、安価な非微粘結炭の使用割合を増加させる方法が提案されている。
【０００３】
例えば、装入炭の水分の一部を乾燥させた後、コークス炉に装入して乾留する方法として石炭調湿プロセスがあり、その加熱方法とコークス炉での乾留方法については例えば、１９８６年にアメリカ合衆国鉱工業連盟（ＡＩＭＥ）Ｉｒｏｎ−ｍａｋｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅにおける講演「ＮｅｗＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｏｆＣｏａｌＭｏｉｓｔｕｒｅａｔＣｏｋｅＯｖｅｎ」等で発表されている。石炭調湿プロセスでは石炭の水分の一部を乾燥させ、コークス炉に装入する原料炭の水分を８〜１２％から５〜６％まで低減させることにより、生産性を向上させることが可能であるが、原料炭中に水分を残した状態であるため、コークスの生産性は約４％程度しか向上しない。また、原料炭水分を減少させることによりコークス炉内の原料炭の装入密度が増加しコークス強度が向上するため、一定のコークス品質を保持した状態で原料炭中に含まれる非微粘結炭の使用割合を増加させることが可能となるが、非微粘結炭の使用割合の増加幅は約５〜８％程度と小さい。
【０００４】
この他に、さらに石炭の水分を０％まで乾燥させ、生産性を向上させる方法としては、例えば、装入炭を約２００℃に加熱した後、室炉式コークス炉（以下、コークス炉と記す）に装入する乾留する方法としてプレカーボン法があり、その加熱方法とコークス炉での乾留方法についてはコークスノート（社団法人燃料協会１９８８年版）ｐ．１３４等に発表されている。プレカーボン法では石炭を予熱することにより、コークス炉内における乾留速度の向上、即ち生産性の向上を目的としているが、石炭の予熱最終温度は１５０〜２３０℃程度迄であるため、コークスの生産性は予熱工程を有しないプロセスに比べて約３５％程度しか向上しない。また、コークス品質の改善効果は前記の石炭調湿プロセスに比べて大きいが、本方法でも非微粘結炭の使用割合は約２５％が上限である。
【０００５】
コークスの生産性を大幅に向上させるとともに原料炭の多様化を図る方法として、原料炭を粘結炭と非微粘結炭を別々に２５０〜３５０℃まで予熱した後、サイクロン粗粉炭と微粉炭を分級した後、非微粘結炭の微粉炭を該非微粘結炭の軟化開始温度以上から最高流動温度以下まで急速加熱した後、前記非微粘結炭の微粉を熱間成形した後、粘結炭および前記非微粘結炭の粗粉炭と混合してコークス炉へ装入して乾留する方法を、特願平０７−０１５９５９号で提案した。しかし、この方法ではコークス炉内へ装入する前に粘結炭と非微粘結炭を別々に気流槽加熱機により加熱処理する必要があるため、設備費が高く、また操作条件も複雑である。
【０００６】
このため、コークス炉の生産性を大幅に向上させるとともに、コークス品質を改善し、安価な非微粘結炭の使用割合の増加を可能とする高炉用コークス製造プロセスの開発が必要とされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上の様に、コークス炉の生産性を大幅に向上させるとともに高強度のコークスの製造を可能とする高炉用コークス製造方法の開発が必要とされていた。
【０００８】
本発明は、安価な非微粘結炭の使用割合を増加しても高強度のコークスを高生産性下で製造することができる高炉用コークス製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は非微粘結炭を０〜６０ｗｔ％含み、残部が粘結炭よりなる原料炭を昇温速度１００〜１，０００℃／秒で３５０〜４５０℃に予熱した後に０．５ｍｍ以下の微粉炭と０．５ｍｍ超の粗粉炭とに分級し、微粉炭を３５０〜４００℃の熱間でロール成形し、予熱した粗粉炭を３００〜３５０℃に保持し、成形炭と混合した後、コークス炉に装入し、乾留することを特徴とする高炉用コークス製造法である。
【００１０】
【作用】
以下、その具体的内容について説明する。
【００１１】
図１は本発明に関わるコークス製造プロセスを示す図である。１は石炭乾燥予熱機、２は石炭ホッパー、３は石炭加熱機、４はサイクロン、５は熱間成形機、６は混炭機、７はコークス炉、８は熱交換機を各々示す。
【００１２】
本発明者らは図１に示すようなコークス製造プロセスを前提として、また表１のような原料炭の配合に対して石炭を高温に予熱した場合のコークス品質を調査・検討した。
【００１３】
実験には、表１に性状を示す室炉コークス製造プロセスで使用される代表的な強粘結炭であるＡ炭（ＶＭ２４．８％、最高流動度ｌｏｇｄｄｐｍ２．７４）と室炉コークスで使用される非微粘結炭Ｂ炭（ＶＭ３４．０％、最高流動度ｌｏｇｄｄｐｍ１．００）を５０対５０の重量比で配合した原料炭を用いてコークス製造実験を行った。本明細書における最高流動度とはＪＩＳＭ８８０１に示されているギーセラープラストメータによる測定結果に基づくものである。この結果、昇温速度１００〜１，０００℃／秒で３５０〜４５０℃に急速加熱することにより石炭の改質が可能となるため、前記条件で予熱した石炭をコークス炉に装入して乾留することによりコークス品質が向上することを見い出した。
【００１４】
すなわち、本発明は非微粘結炭を含む配合炭を昇温速度１００〜１，０００℃／秒で３５０〜４５０℃に予熱した石炭をコークス炉に装入することを特徴とする高炉用コークス製造方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明において非微粘結炭の配合割合が６０％超では高炉用コークスとして充分なコークス強度が得られないため好ましくない。したがって、非微粘結炭の上限は６０ｗｔ％とする。非微粘結炭が含まれていない場合でも本発明の方法により高炉用コークスを製造すると生産性が大幅に向上する効果を享受できる。従って、非微粘結炭の下限は０ｗｔ％とする。但し、従来法でも非微粘結炭を２５ｗｔ％使用できるため、非微粘結炭を２５〜６０ｗｔ％含むことが特に好ましい。原料炭の予熱方法としては、気流乾燥機または循環流動層などが適用可能であるが、多量の石炭を３５０〜４５０℃まで急速に加熱する装置としては気流乾燥機が適当であり、設備制約により昇温速度の下限は１００℃／秒で上限は１，０００℃／秒とする。
【００１６】
原料炭を予熱した後、コークス炉に装入するまでの保持時間は最大２時間程度である。予熱した粗粉炭の保持温度が３００℃未満ではコークスの強度向上効果が小さいため、予熱した粗粉炭の下限値は３００℃とする。また、予熱した粗粉炭の保持温度が３５０℃超では原料炭の粘結成分が系外に散逸してしまうため、予熱した粗粉炭の上限値は３５０℃とする。
【００１７】
図３に１例を示すように、昇温速度５００℃／秒で４００℃に予熱した石炭の内、３０ｗｔ％にあたる０．５ｍ以下の微粉炭を塊成化した後、昇温速度５００℃／秒で４００℃に予熱した石炭と混合してコークス炉に装入して乾留して得られるコークスの強度は従来法の７５．８と比べて８０．３と大幅に向上する事がわかった。０．５ｍｍ以下の微粉炭をコークス炉に装入すると嵩密度が小さいためコークス強度が低くなり、装入、搬送時に発塵の問題もある。そこで、微粉炭は塊成化する必要がある。この結果、コークス製造用原料炭中の非微粘結炭の使用割合を従来の２５％から６０％まで大幅に増加させることが可能となった。
【００１８】
本発明者らが熱間成形時の原料炭の分級点と成形性の関係について鋭意検討を重ねた結果、図４に１例を示すように分級点を０．５ｍｍ以下とした場合に成形炭の強度が高く、成形炭の歩留が向上する。そこで、本発明では０．５ｍｍ以下の粉炭を微粉炭とし、０．５ｍｍ超の粉炭を粗粒炭とする。分級方法はサイクロンによる風力分級が好ましい。成形方法はダブルロールプレスによるロール成形が好ましい。また予熱した０．５ｍｍ以下の微粉炭は３５０〜４００℃で熱間成形することが成形炭の強度が高く、成形炭の歩留が向上し、コークス強度の向上の点で好ましい。
【００１９】
本明細書における粉炭とは３ｍｍ以下の粒度が８０ｗｔ％以上程度に粉砕された石炭を示す。
【００２０】
また、本明細書でコークス強度とはＪＩＳＫ２１５１に示されているドラム強度（ＤＩ¹⁵⁰ ₁₅）を示す。
【００２１】
本明細書において、非微粘結炭とは粘結力指数（ＣＩ）が８０未満の石炭と定義する。粘結力指数（ＣＩ）の測定方法は石炭利用技術用語辞典（社団法人燃料協会）ｐ．２５２に示されているように、石炭１ｇ（粒度０．２５ｍｍ以下）に粉コークス９ｇ（粒度０．２５〜０．３ｍｍ）を配合したものを磁性るつぼで９００℃で７分間乾留してコークス化し、かくして得られたコークスを０．４２ｍｍの篩にかけて、その篩上に留まった量をＡｇとし、
【００２２】
【数１】

【００２３】
で表示する方法である。
【００２４】
【実施例】
実施例１
従来法に基づいて、表１に性状を示す粘結炭Ａ炭５０ｗｔ％および非微粘結炭Ｂ炭５０ｗｔ％を配合し原料炭を石炭乾燥予熱機１で１５０℃に加熱して乾燥した後、コークス炉７に装入してコークス温度９００℃まで乾留した。この結果、コークス強度（ＤＩ¹⁵⁰ ₁₅）は７５．８％であった。
【００２５】
【表１】

【００２６】
これに対して、本発明に基づいて、表１に性状を示す粘結炭Ａ炭５０ｗｔ％および非微粘結炭Ｂ炭５０ｗｔ％を配合し原料炭を石炭乾燥予熱機１で１５０℃に加熱して乾燥した後、石炭ホッパー２に移送した。乾燥炭を石炭ホッパー２から気流槽式の石炭加熱機３に投入し、石炭加熱機３で４００℃まで５００℃／秒で急速加熱して予熱した後、原料炭をサイクロン４にて分級し、０．５ｍｍ以下の微粉炭は熱間成形機５により線圧２．５ｔ／ｃｍで４００℃熱間成形した後、前記原料炭の０．５ｍｍ超の粗粉炭を３５０℃で１時間保持した後、混炭機６にて塊成炭と混合した後、コークス炉７に装入してコークス温度９００℃まで乾留した。この結果、コークス強度は従来法の７５．８％に対して８０．３％と大幅に向上した。ここで、原料炭をあらかじめ１５０℃で乾燥した後、急速加熱したのは、原料炭は８〜１２％の水分を含んでいるため、まず乾燥することにより、加熱効率が向上する。ただし、乾燥工程を省略しても急速加熱は可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明により冶金用コークス製造プロセスにおいて原料炭中の非微粘結炭の使用割合を大幅に増加させることが可能となり、本発明の技術的、および経済的な効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する高炉用コークス製造プロセスの全体フロー図。
【図２】従来のコークス製造プロセスのフロー図。
【図３】本発明の実施例１におけるコークス強度向上効果を示す図。
【図４】石炭粒度と成形炭歩留の関係を示す図。
【符号の説明】
１…石炭乾燥予熱機２…石炭ホッパー
３…石炭加熱機４…サイクロン
５…熱間成形機６…混炭機
７…コークス炉８…熱交換機

Claims

非微粘結炭を０〜６０ｗｔ％含み、残部が粘結炭よりなる原料炭を昇温速度１００〜１，０００℃／秒で３５０〜４５０℃に予熱した後に、０．５ｍｍ以下の微粉炭と０．５ｍｍ超の粗粉炭とに分級し、微粉炭を３５０〜４００℃の熱間でロール成形し、予熱した粗粉炭を３００〜３５０℃に保持し、成形炭と混合した後、コークス炉に装入して乾留することを特徴とする高炉用コークス製造法。