JP3854355B2

JP3854355B2 - 高強度コークス製造方法

Info

Publication number: JP3854355B2
Application number: JP01554397A
Authority: JP
Inventors: 加藤健次; 孝有馬
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-01-29
Filing date: 1997-01-29
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2017-01-29
Also published as: JPH10212485A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉用コークス製造プロセスにおいて高強度のコークスを製造する方法を提示する。
【０００２】
【従来の技術】
室炉式コークス製造プロセスにおいて、従来は、原料炭の構成は粘結性の高い粘結炭を約８０ｗｔ％以上と残りの前記原料炭中の約２０ｗｔ％以下を粘結性の低い非微粘結炭を配合し、原料炭をコークス炉に装入して乾留することにより高炉用コークス原料炭を製造している。非微粘結炭は粘結炭に比べて埋蔵量が多く、安価であることから、前記非微粘結炭の配合割合を増加させることにより原料炭の価格を低減させることが可能となる。そこで、従来より原料炭中の非微粘結炭の配合割合を増加させる方法の開発が実施されており、以下のような方法が提案されている。
【０００３】
例えば、石炭の粘結性に着目して各石炭の粉砕粒度を調製して配合することにより、原料炭の乾留時の粘結性を増加させ、非微粘結炭の使用割合を向上させる方法として粒度調整法（以下、ＣＰＣＰ法と記す）があり、その原料炭粉砕方法については、燃料協会誌、第６０巻、第６５３号、ｐ．７７１〜７７９等に発表されている。ＣＰＣＰ法では乾留時に原料炭の粘結性を有効に利用するために、イナートが少なく良質なビトリニットを多く含む石炭（以下、良質炭と記す）は例えば−５ｍｍ程度に粗く粉砕し、これに対してイナートの多い石炭は−２ｍｍ程度以下まで良質炭に比較して細かく粉砕することにより乾留時の原料炭の粘結特性を改善し、コークス品質の改善を目的としているが、この方法を用いても非微粘結炭の使用割合は約１０ｗｔ％が上限である。
【０００４】
この他に、コークス炉に装入時の原料炭の嵩密度を増加させてコークス強度を向上させる方法としては石炭調湿法（以下、ＣＭＣ法と記す）があり、そのプロセスフロー、およびコークス強度向上効果については、コークスノート（社団法人、燃料協会編、１９８８年版）ｐ．１３６や（社）日本鉄鋼協会、ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ，Ｖｏｌ．３（１９９０），ｐ．４７等に公表されている。ＣＭＣ法ではコークス炉内に装入する原料炭の水分を５％程度に乾燥することにより装入時の嵩密度を増加させて、コークス炉内で乾留したコークス全体のコークス強度を向上させることを目的としているが、この方法を適用した場合でも非微粘結炭の使用割合は約２０ｗｔ％程度が上限である。
【０００５】
また、粘結性の劣る原料炭を用いて高強度のコークスを製造するために、例えば、石炭化学と工業（三共出版編、昭和５２年版、ｐ．２５３）に掲載されているように、石炭を高温高圧下で液化反応させて得られる溶剤精製炭（またはＳＲＣという）をバインダーとして原料炭に添加する方法が提案されている。しかし、ＳＲＣ製造法は設備コストおよびランニングコストが高いため、パイロットプラント規模の研究開発は終了しているが、実機化には到っていない。
【０００６】
そこで、コークス炉用原料炭における安価な非微粘結炭の使用割合を増加させることを可能とする方法の開発が必要とされていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、原料炭中の非微粘結炭の使用割合の増加を可能とし、高強度の高炉用コークスを製造する方法の開発が必要とされていた。
【０００８】
本発明は、原料炭中の非微粘結炭の使用割合を増加させた場合においても高強度の高炉用コークスが製造できる方法を提示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、上記の課題を解決するために
（１）粘結炭に非微粘結炭（但し、冶金用コークス粉、石油コークス、石油系ピッチコークス、無煙炭を除く）を４０〜６０ｗｔ％配合して、ＳＩを３．０〜３．５、かつ全膨張率を３０〜１００％、またはＳＩを３．５超、かつ全膨張率を１０〜１００％とし、さらに該原料炭を乾燥および／または該原料炭に粘結剤を添加して、コークス炉装入後の嵩密度を０．８０ｔ／ｍ3 以上に調節した原料炭をコークス炉に装入して乾留することを特徴とする高強度コークス製造方法。
【００１２】
である。
【００１３】
本発明において、コークス強度とはＪＩＳＫ２１５１により測定したドラム強度試験法により測定し、コークス試料を５０回転後に１５ｍｍ篩上の残存した重量比で表したものでを示す。
【００１４】
本発明において、非微粘結炭とは粘結力指数（ＣＩ）が８０％以下の石炭を示す。粘結力指数（ＣＩ）とは石炭利用技術用語辞典（社団法人燃料協会編、昭和５８年版）ｐ．２５５に記載されているように０．２５ｍｍ以下の石炭１ｇに０．２５〜０．３０ｍｍの粉コークス９ｇを混ぜ、磁性るつぼで９００℃、７分間乾留した後、０．４２ｍｍでふるい分けし、ふるい上に残存した重量の百分率で表示する方法である。
【００１５】
本明細書で石炭の膨張性とはＪＩＳＭ８８０１に記載されているディラトメータにより測定した全膨張率の値である。
【００１６】
また、本明細書でＳＩとは石炭利用技術用語辞典（社団法人燃料協会編、昭和５８年版）ｐ．１１７に記載されているように、石炭の組織分析値を用いて活性成分（ビトリニット）とエクジニットのタイプをその反射率の値によって評価し、石炭化度を評価した指標である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、その具体的内容について説明する。
【００１８】
図１は本発明に関わる室炉式コークス製造プロセスを示す図である。１は石炭配合槽、２は石炭切出装置、３は粘結剤添加装置、４は石炭塔、５は装入車、６はコークス炉を各々示す。石炭はタール等の粘結剤と粘結剤添加装置３で混合された後、石炭塔４に送られる。粘結剤と混合した石炭は石炭塔４から装入車５を介してコークス炉６に装入される。
【００１９】
本発明者らは図１に示すコークス製造プロセスにおいて、表１に性状を示す石炭を用いて高強度のコークスを製造する方法について検討した。
【００２０】
【表１】

【００２１】
コークス炉内で原料炭を加熱してコークスを製造する過程において、非微粘結炭は粘結性が低いために乾留時の膨張性が低く、コークスの基質の接着状況が不良となる。これに比較して、粘結炭を使用した場合は、コークスの基質の接着状況が良好となるためにコークス強度が高い。
【００２２】
また、ＳＩは石炭中の活性成分から形成されたコークスの強度を表す指数であり、石炭化度に強く依存する。このため、粘結炭ではＳＩが高く非微粘結炭ではＳＩが低くなっており、ＳＩが低い場合は装入炭の膨張率が低いとコークスの基質の接着状況が不良となる。
【００２３】
そこで、本発明者らはコークス炉内で石炭を乾留する際の該原料炭の膨張性およびＳＩを粘結炭と非微粘結炭の配合量により、所定の範囲に調節することにより、コークスの接着状況を良好にし、コークス強度を向上させる方法について、鋭意検討した。
【００２４】
図６（ｂ）に１例を示すように、粘結炭に２０〜６０ｗｔ％の非微粘結炭を配合した原料炭のＳＩが３．５超の場合は、原料炭の全膨張率が５％以上であればＤ¹⁵⁰ ₁₅が８３％以上となり、さらに好ましくは１０％以上の時にコークスの接着強度が高くなるために、Ｄ¹⁵⁰ ₁₅が８４％以上の高強度のコークスを製造できる。
【００２５】
また、図６（ａ）に示すように原料炭のＳＩが３．０〜３．５の場合は原料炭の全膨張率が２０％以上であればＤ¹⁵⁰ ₁₅が８３％以上となり、さらに好ましくは全膨張率が３０％以上となるように調製することにより、石炭粒子間の接着強度をさらに強固にすることができ、Ｄ¹⁵⁰ ₁₅ が８４％以上の高強度のコークスを製造することができる。
【００２６】
ＳＩが３．０未満の場合には本発明の方法を適用しても高強度のコークスは得られない。そこで、ＳＩの下限値は３．０に限定する。
【００２７】
また、本発明者らは上記の原料炭について装入嵩密度とコークス強度の関係について鋭意検討した。この結果、原料炭の装入密度が０．８０ｔ／ｍ³ 以上の時に嵩密度向上効果により乾留後のコークスの接着状況が非常に良好になり、コークス強度の向上効果が得られることが判明した。
【００２８】
以上の検討の結果、上記の条件を満足すれば本発明の方法により非微粘結炭を６０ｗｔ％まで配合しても高強度の高炉用コークスを製造することが可能となることを見い出した。
【００２９】
原料炭をコークス炉に装入する際の嵩密度を増加させる方法としては、石炭水分の一部を乾燥させる方法と粘結剤を添加する方法があるが、非微粘結炭を６０ｗｔ％まで多量に使用するためには、これらの両者を組み合わせたプロセスを適用することが最も好ましい。
【００３０】
そこで、装入炭の嵩密度を任意に調節可能とする方法として、本発明者らはタール添加率と装入炭の嵩密度の関係を調査した結果、図５に示すように、粘結剤添加率と装入炭嵩密度の間には相関関係があることを見い出した。本発明者らが鋭意検討した結果、石炭の水分は図５に１例を示すように５％以下、さらに好ましくは３％以下にすることが好ましい。また、粘結剤としてはタール、ＳＯＰ（ソフトピッチ）、石油系粘結剤などが適用可能であるが、添加量は原料炭に対して２〜８％添加することが好ましい。原料炭の嵩密度は該装入炭の粒度に関係するが、装入炭の粒度はコークス強度に影響を与えるため、本発明における原料炭の粒度は３ｍｍ以下７０〜９０ｗｔ％とした。
【００３１】
原料炭中の非微粘結炭の含有量が６０ｗｔ％超に増加するとコークス強度が急激に低下する。そこで、本発明では原料炭中の粘結炭の含有量の上限は６０ｗｔ％に限定する。粘結炭０〜２０ｗｔ％の時は本発明の方法を適用しなくても高強度のコークスは製造可能であるが、本発明の方法は粘結炭１００ｗｔ％、即ち、非微粘結炭０ｗｔ％の場合にも適用可能である。
【００３２】
粘結炭の全膨張率は石炭の銘柄によって異なるが、３０〜１８０％程度である。非微粘結炭を２０〜６０ｗｔ％と粘結炭を８０〜４０ｗｔ％配合した場合の装入炭の全膨張率は最大で１００％程度である。そこで、本発明においては原料炭の全膨張率の最大値を１００％とした。
【００３３】
以上の検討の結果、本発明の方法により高強度の高炉用コークスを製造することが可能となった。
【００３４】
【実施例】
〔実施例１〕
本発明の方法に従って、表１に示すように粘結炭４０ｗｔ％と非微粘結炭６０ｗｔ％とを配合して、ＳＩを３．４５、全膨張率を３５％とした原料炭である配合１を水分３％に乾燥した後、嵩密度０．８０ｔ／ｍ³ でコークス炉に装入して炉温１，１８０℃で１６時間で乾留してコークスを製造した。この結果、得られたコークスのドラム強度は８４．８％と高く、高強度のコークスが製造できた。また、本発明の方法に従って、表１に示すように粘結炭４０ｗｔ％と非微粘結炭６０ｗｔ％とを配合して、ＳＩを３．４５、全膨張率を４４％とした配合２を水分３％に乾燥した後、タールを石炭に対して３ｗｔ％添加して嵩密度を０．８３ｔ／ｍ³ とした原料炭に調製した後、コークス炉に装入して炉温１，１８０℃で１６時間で乾留した。この結果、得られたコークスのドラム強度は８５．４％と高く、高強度のコークスが製造できた。
【００３５】
〔実施例２〕
本発明の方法に従って、表１に示すように粘結炭６０ｗｔ％と非微粘結炭４０ｗｔ％とを配合して、ＳＩを４．６０、全膨張率を１８％とした原料炭である配合３を水分３％に乾燥した後、嵩密度０．８０ｔ／ｍ³ でコークス炉に装入して炉温１，１８０℃で１６時間で乾留してコークスを製造した。この結果、得られたコークスのドラム強度は８４．５％と高く、高強度のコークスが製造できた。また、本発明の方法に従って、表１に示すように粘結炭を４０ｗｔ％と非微粘結炭を６０ｗｔ％とを配合してＳＩを３．９６、全膨張率を１６％とした原料炭である配合４を水分３％に乾燥した後、タールを石炭に対して３ｗｔ％添加して、嵩密度０．８３ｔ／ｍ³ でコークス炉に装入して炉温１，１８０℃で１６時間で乾留した。この結果、得られたコークスのドラム強度は８５．３％と高く、高強度のコークスが製造できた。
【００３６】
〔実施例３〕
本発明の方法に従って、表１に示すように粘結炭８０ｗｔ％と非微粘結炭２０ｗｔ％とを配合して、ＳＩを４．０１、全膨張率を３７％とした原料炭である配合１を水分３％に乾燥した後、タールを石炭に対して３ｗｔ％添加して嵩密度を０．８３ｔ／ｍ³ とした原料炭に調製した後、コークス炉に装入して炉温１，１８０℃で１６時間で乾留した。この結果、得られたコークスのドラム強度は８５．４％と高く、高強度のコークスが製造できた。
【００３７】
〔比較例１〕
表１に示すように粘結炭を４０ｗｔ％と非微粘結炭６０ｗｔ％とを配合して、ＳＩを３．４５、全膨張率を３５％とした原料炭である前記配合１を水分６％、嵩密度０．７２ｔ／ｍ³ でコークス炉に装入して炉温１，１８０℃で１７時間で乾留してコークスを製造した。この結果、装入後の嵩密度０．８ｔ／ｍ³ 未満であったため得られたコークスのドラム強度は７８．６％と低いものであった。
【００３８】
また、表１に示すように粘結炭４０ｗｔ％と非微粘結炭６０ｗｔ％とを配合して、ＳＩを３．２０、全膨張率を６％とした原料炭である配合６を水分３％に乾燥した後、嵩密度０．８０ｔ／ｍ³ でコークス炉に装入して炉温１，１８０℃で１６時間で乾留した。この結果、配合６は全膨張率が２０％未満と小さいため得られたコークスのドラム強度は８１．６％と低く、高炉用コークスとしては強度不足のものであった。図２は、実施例１と比較例１とをドラム強度で対比させた図である。
【００３９】
〔比較例２〕
表１に示すように粘結炭６０ｗｔ％と非微粘結炭４０ｗｔ％とを配合してＳＩを４．６０、全膨張率を２％とした原料炭である配合７を嵩密度０．７２ｔ／ｍ³ でコークス炉に装入して炉温１，１８０℃で１７時間で乾留してコークスを製造した。この結果、配合７は全膨張率が５％未満と小さく、装入後の嵩密度も０．８ｔ／ｍ³ 未満であったため得られたコークスのドラム強度は７８．２％と低く、高炉用コークスとして不適であった。
【００４０】
また、表１に示すように粘結炭４０wt% と非微粘結炭６０wt% とを配合してＳＩを３．９６、全膨張率を２％とした原料炭である配合８を水分３％に乾燥した後、コークス炉に嵩密度０．８０ｔ／ｍ³ で装入して炉温１，１８０℃で１６時間で乾留してコークスを製造した。この結果、配合８の全膨張率が５％未満であったため得られたコークスのドラム強度は８１．６％と低いものであった。図３は、実施例２と比較例２とをドラム強度で対比させた図である。
【００４１】
〔比較例３〕
表１に示すように粘結炭８０ｗｔ％と非微粘結炭２０ｗｔ％とを配合してＳＩを４．０１、全膨張率を３０％とした原料炭である配合９を嵩密度０．７２ｔ／ｍ³ でコークス炉に装入して炉温１，１８０℃で１７時間で乾留してコークスを製造した。この結果、装入後の嵩密度が０．８ｔ／ｍ³ 未満であったため得られたコークスのドラム強度は８１．９％と低く、高炉用コークスとしては強度不足であった。図４は、実施例３と比較例３とをドラム強度で対比させた図である。
【００４２】
【発明の効果】
以上の様に、本発明により、高炉用コークス製造プロセスにおいて、安価でかつ資源賦存量の多い非微粘結炭を多量に使用することが可能となった。本発明の技術的、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を示す図。
【図２】本発明を実施例１に適用した場合の効果を示す図。
【図３】本発明を実施例２に適用した場合の効果を示す図。
【図４】本発明を実施例３に適用した場合の効果を示す図。
【図５】石炭嵩密度と装入炭水分の関係、および粘結剤添加の石炭嵩密度への影響を示す図。
【図６】（ａ）、（ｂ）は原料炭の全膨張率とコークス強度の関係を示す図。
【符号の説明】
１：石炭配合槽
２：石炭切り出し装置
３：粘結剤添加装置
４：石炭塔
５：装入車
６：コークス炉

Claims

粘結炭に非微粘結炭（但し、冶金用コークス粉、石油コークス、石油系ピッチコークス、無煙炭を除く）を４０〜６０ｗｔ％配合して、ＳＩを３．０〜３．５、かつ全膨張率を３０〜１００％、またはＳＩを３．５超、かつ全膨張率を１０〜１００％とし、さらに該原料炭を乾燥および／または該原料炭に粘結剤を添加して、コークス炉装入後の嵩密度を０．８０ｔ／ｍ3 以上に調節した原料炭をコークス炉に装入して乾留することを特徴とする高強度コークス製造方法。