JP3971615B2 - コークス炉装入用石炭の粒度調整方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冶金用コークスを製造する際、高嵩密度を得るために強粘結炭、粘結炭、非微粘結炭等のコークス炉装入用石炭を最適な粒度分布状態に調整する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高炉操業においては、高炉下部での通気性を確保するため、高炉下部で細粒化しない高強度コークスが、冶金用コークスとして要求されている。
一方、この高強度コークス（以下、単にコークスと称す）は、コークス炉の炭化室内で加熱された石炭粒子が３５０〜５００℃で軟化溶融する成分が結合材となり、軟化溶融しない成分が骨材となって、相互に一体化して新たな結晶構造を形成することにより得られることが判っている。
【０００３】
このコークス強度は、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ためには、粉砕後の配合炭全体の粒度は、一般に３ｍｍ以下の粒子割合が大半を占めるように管理されている。コークス強度を更に高めるために、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。
【０００４】
その１例として特開昭５６−０３２５８７号公報が開示されている。該公報によれば、強粘結炭、粘結炭の様に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、非微粘結炭の様に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、コークス組織を均一性を向上させ、コークス強度を高めようとするものである。
【０００５】
一般に、石炭の不活性部分が微粒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コークス強度が低下するため、石炭が軟化溶融したときに粒子間に強固な接着が生じるように、コークス炉に装入する石炭の装入密度を上げるて、隣接する石炭粒子同士の接触状況を改善することが行われている。
また、コークス炉に装入する石炭の装入密度を上げることは、コークス炉が定容積の反応器であることから、コークスの生産性を向上させる効果も有するため、種々の検討がなされており、コークス炉内で最密充填となるような粒度構成に調整した石炭を使用する方法等が試みられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したコークス炉内で最密充填となるような粒度構成に調整した石炭を使用する方法として、粉体工学での最密充填可能な理想粒度分布（ファーナス（Ｆｕｒｎａｓ）分布）を採用して、高嵩密度を得ることが指向されている。しかし、大きな粒径の石炭が使用できないため、最密充填となる理想粒度分布とすることができず嵩密度の上昇には限界があった。
【０００７】
また、理想粒度分布を調整するための粒度調整には、粉砕した石炭を使用することが前提となるため粉砕により小粒径の石炭の存在比率が高くなり、調整した粒度分布は理想粒度分布とはほど遠いものとなり、コークス炉に装入した際の嵩密度はそれほど高くならなかった。従って、使用可能な石炭の最大粒径が限定された条件では、最密充填となる理想粒度分布になるように粒度構成する事が出来ず、嵩密度の向上は頭打ちの傾向となっていた。
【０００８】
また、近年ではコスト低減のため、コークス化しにくい安価な非微粘結炭を、高炉操業に支障のない程度で、なるべく多量に配合したいというニーズがある。このニーズに即応ずるため、活性成分に富まない非微粘結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むことによる石炭の装入嵩密度が向上する効果が低下し、生産量の減少及びコークス強度の低下が起きる可能性がある。また粉砕性の低い石炭には非微粘結炭が多く含まれるため、粉砕性の低い石炭グループを細かく粉砕することを指向すると、非微粘結炭の微粒が増える。この結果、コ―クス強度を十分に高められないことがある。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、非微粘結炭を多量に配合してもコークス強度の低下を少なくすべく、従来の炭化度と粘結性以外の指標として石炭の粒径という観点での制御について石炭化学的観点から実験と解析を重ねた結果により、コークス炉に装入した石炭の嵩密度を向上して高い強度を有するコークスを生産性よく製造することが可能な粒度調整方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来方法における問題点を解決するためになされたものであって、その要旨するところは、コークス炉に装入して冶金用コークスを製造するためのコークス炉装入用石炭の粒度調整方法において、コークス炉へ装入するために原料炭の分級工程で分級された０．３mm未満の微粉炭を分離し、該微粉炭に結合剤として石炭を乾留した際の副産物であるタールを加えて混練造粒し、該微粉炭の粒径を増大せしめた後、他の原料炭と混合して原料炭全体の粒度分布を適正な範囲になすことにあり、具体的手段は下記の通りである。
【００１１】
（１）非微粘結炭、強粘結炭、粘結炭等のコークス炉装入用石炭をコークス炉に装入して冶金用コークスを製造するための粘度調整方法において、コークス炉装入用石炭を分級工程で分級して粒度０．３ｍｍ未満の微粉炭と０．３ｍｍ以上の粗粒炭に分離し、該微粉炭に結合剤を添加混練造粒して造粒物とし、該造粒物に前記粗粒炭を混合して、コークス炉に装入するに際して、前記結合剤をタールとし、該タールの添加量及び混練時間により、混練造粒後における前記造粒物の粒度分布を推定し、この推定した粒度分布を基にして前記粗粒炭の粒度分布を調整して、コークス炉装入用石炭全体を予め設定した粒度分布とすることを特徴とする、コークス炉装入用石炭の粒度調整方法。
【００１２】
（２）非微粘結炭、強粘結炭、粘結炭等のコークス炉装入用石炭をコークス炉に装入して冶金用コークスを製造するための粘度調整方法において、コークス炉装入用石炭を分級工程で分級して粒度０．３ｍｍ未満の微粉炭と０．３ｍｍ以上の粗粒炭に分離し、該微粉炭に結合剤を添加混練造粒して造粒物とし、該造粒物に前記粗粒炭を混合して、コークス炉に装入するに際して、前記結合剤をタールとし、前記粗粒炭の粒度分布を基にして、前記タールの添加量及び混練時間を調節して造粒物の粒度分布を調整し、コークス炉装入用石炭全体を予め設定した粒度範囲となるようにすることを特徴とする、コークス炉装入用石炭の粒度調整方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明者らは前記したようなコークス炉へ装入する石炭の粒度分布を最適な範囲となすため、種々なる調査検討を行った結果、石炭の銘柄別に、粉砕性の良い石炭、悪い石炭があり粉砕前の粒度分布が大きく異なる上に、粉砕の程度により、銘柄別に粉砕後の粒度分布も大きく変化することが判明した。
【００１４】
コークス製造にて一般化しつつある装入炭水分を低減するための、粉砕後の石炭の乾燥工程で送炭時に発塵の原因となるため分級する微粉炭、特に０．３ｍｍ未満の粒度を有する微粉炭について、そのままの状態で使用した場合は、前記のように石炭の配合時の粒度分布が不適切となり、期待とする嵩密度が得られず、所望のコークス強度を得ることができない事態を生じる場合がある。
このため、この微粉炭を造粒して粒径の大きい造粒物に変え、予め設定した粒度分布となすことができるであろうとの見解の基に、この微粉炭を結合剤、例えば、タールを添加して混練し、該微粉炭を造粒せしめて、粒径を大きくすることを思いついた。
【００１５】
そこで本発明者らは、この可能性について多くの実験を行い、その結果、微粉炭にタールを添加して混練造粒して製造した造粒物の粒度分布はタールの添加量、混練造粒時間等によって変化することが判明した。
本発明における実験結果の１例を示す。図２は風力分級機を用いて分級した０．３ｍｍ未満の微粉炭の粒度分布を示したもので、該微粉炭をパドル式の混練造粒機で、６０℃に加熱したタールを添加、混練造粒する際に、タールの添加量、混練造粒時間を調整することにより、図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）〜（ｃ）の如き傾向を有することが判明した。したがって、これらの結果を基に、所望とする造粒物の粒度分布を容易に得ることができる。
【００１６】
図３（ａ）〜（ｃ）は、図２に示す粒度分布を有する微粉炭を、混練造粒時間を一定（１５分）で、タールの添加量を５質量％、１０質量％、１５質量％とした場合に於ける混練造粒後の造粒物粒度分布を示した図であり、タールの添加量が多い程粒度が大きくなっていることが解る。
また、図４（ａ）〜（ｃ）は、図２に示す粒度分布を有する微粉炭を、タールの添加量を一定（１０質量％）で、混練造粒時間を５分、１０分、１５分とした場合に於ける混練造粒後の粒度分布を示した図であり、混練造粒時間が長い程造粒物粒度が大きくなっていることが解る。
【００１７】
また、この造粒物の粒度分布は図２（ａ）に示すタール添加前の０．３ｍｍ未満の微粉炭の粒度分布によって異なる事から、複数の粒度分布の異なる微粉炭別に図２、図３に対応する造粒物の粒度分布をテーブル化しておく事が好ましい。そして、造粒物と共にコークス炉に装入する０．３ｍｍ以上の粗粒炭の粒度分布から予め設定したコークス炉装入用石炭全体の粒度分布となる様な造粒物の粒度分布を求め、この造粒物の粒度分布となる様に前記テーブルから混練造粒対象の微粉炭の粒度分布を基にしてタール添加量と混練造粒時間を決定する事が好ましい。
【００１８】
また、これとは逆に、タール添加量と混練造粒時間を一定で造粒物を製造し、この造粒物の粒度分布を造粒物の原料である微粉炭の粒度分布と前記テーブルから推定し、この推定した造粒物の粒度分布から予め設定したコークス炉装入用石炭全体の粒度分布となる様に粗粒炭の粒度分布を決定し、決定した粒度分布になるように粗粒炭の粒度分布を調整しても良い。
【００１９】
このようにしてタールを添加・混練造粒して微粉炭の粒径を大きくする効果は、非微粘結炭、強粘結炭、粘結炭のいずれでも同等であるが非微粘結炭の方が強粘結炭、粘結炭に比べてタールの添加効果である軟化溶融性を良好にする効果をより多く得る事が出来るので好ましい。
また、前記０．３ｍｍ未満の微粉炭を加熱して前記タールを添加すると、タールとの混合性が良好となって、タールの添加量が低減出来るので好ましい。
更に、このコークス炉装入用石炭は、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、及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よい。
【００２０】
本発明において、タールを添加して混練造粒する微粉炭の粒径を０．３ｍｍ未満としたのは以下の理由による。石炭にタールを添加して軟化溶融性を良好にする効果をより多く享受して強度の高いコークスを得る事が出来るタール添加は５〜２０質量％であり、この範囲でタールを添加して混練造粒した場合、石炭の粒径が０．３ｍｍ以上であると、造粒後の石炭を輸送中のベルトにタールが付着し、微粉がベルト上で固着化していきシュート部で大きな塊となりベルトの稼働を停止させてしまう事があり、粒径としては０．３ｍｍ未満とする。
【００２１】
本発明を実施するための石炭粒度調整設備における粒度調整のフローを図１に示した。同面を参照し具体的な工程について以下詳細に説明する。
図中、１０は粒度調整設備であり、貯炭槽は活性成分量が９０体積％超で最高流動度が３を超える強粘結炭を貯蔵する強粘結炭槽２０と、活性成分量が９０体積％超、又は９０体積％以上であっても最高流動度が３以下の粘結炭を貯蔵する粘結炭槽２１と、全不活性成分量が３０体積％以上で、且つ、最高流動度が２以下の非微粘結炭を貯蔵する非微粘結炭槽２２とからなる。
【００２２】
強粘結炭は貯炭槽２０から篩分機１１へ搬送され、該篩分機１１によって所定の分離網で大塊１６と粗粒１７および微粉１８に分離される。大塊１６はそのまま大塊貯留槽２３に貯留され、粗粒１７は風力分級機１２へ搬送される。
該風力分級機１２では約３５０℃の熱風によって風力分級と、乾燥が行われ粗粒１７と微粉１８に分離される。
【００２３】
また、粘結炭は貯炭槽２１から、また非微粘結炭は貯炭槽２２から破砕機１４へ搬送され、該破砕機１４によって細かく破砕された後、前記風力分級機１２と同様の機能を有する風力分級機１３へ送られ、前記と同様に分級と乾燥が行われる。しかして、ここで分離された粗粒１７と微粉１８は、それぞれ前記風力分級機１２で分級されたものと同一搬送ラインへ送られ、粗粒は粗粒同士としてまとめられ、粗粒貯留槽２４に貯留される。
【００２４】
一方、風力分級機１２と１３からの微粉１８は混練造粒機１５へ送られ、微粉炭の結合剤としてタール３０を添加して混練造粒し、造粒物１９を造る。この造粒物１９は造粒物貯留槽２４に貯えられる。
これら大塊１６，造粒物１９および粗粒１７は、それぞれの貯留槽２３，２４，２５から調整石炭槽２６へ送り出される。該調整石炭槽２６は所定の粒度分布を原料炭に調整する混合機能と、所定の粒度分布に調整された原料炭を排出する定量排出機能を具備している。
なお、図示しなかったが貯炭槽２０から篩分機１１（分級機）への強粘結炭搬送ラインに、乾燥機（加熱機）を設けて石炭中の水分を除去し、分級を容易にすることは、好ましい実施態様である。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の効果を実施例に基づいて説明する。
表１は本発明例および比較のために、従来例で用いた原料炭の粒度分布と石炭の嵩密度およびこの石炭から製造されたコークスの冷間強度を示した。
【００２６】
【表１】

【００２７】
本発明例１，２は従来例１，２とそれぞれ対比して表したものであり、表中本発明例１は図１に示した石炭粒度調整設備によるもので、造粒物は従来例１の微粉を混練造粒機において、タール：５質量％添加して１５分間混練造粒したものである。
また、本発明例２の造粒物は従来例２の微粉Ｂを混練造粒機において、タール：５質量％添加して１５分間混練造粒したものである。ここで用いた微粉Ｂは非微粘結炭のみの微粉であり、前記図１の工程フローによらず貯炭槽２２からの非微粘結炭を単独で破砕，分級し、混練造粒機で前記条件で混練造粒した造粒物である。なお、微粉Ａは強粘結炭と粘結炭の微粉を混合したものである。
表１から明らかなように、本発明例１，２は従来例１，２に比して、何れもコークス炉に装入する原料炭の嵩密度が増大しており、コークスの冷間強度の向上が認められた。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、コークス炉に装入する原料炭の嵩密度を低下させずに、コークス強度低下の要因となる非微粘結炭の微粉をタールを結合剤として混練造粒し、他の原料炭と混合して原料炭全体の粒度分布を適切な範囲になすことにより、強度の高いコークスを得ることが可能となり、各種のコークス炉装入用石炭が使用できる。また、低品位で安価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、原料炭費用を大幅に削減できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するための石炭粒度調整設備における粒度調整のフローを示す図。
【図２】風力分級機で分級した０．３ｍｍ未満の微粉炭の粒度分布の１例を示す図。
【図３】微粒炭へのタール添加量と混練造粒後の粒度分布の関係を示す図。
【図４】微粒炭へのタール混練造粒時間と混練造粒後の粒度分布の関係を示す図。
【符号の説明】
１０ 粒度調整設備
１１ 篩分機
１２ 風力分級機
１３ 風力分級機
１４ 破砕機
１５ 混練造粒機
１６ 大塊
１７ 粗粒
１８ 微粉
１９ 造粒物
２０ 強粘結炭槽
２１ 粘結炭槽
２２ 非微粘結炭槽
２３ 大塊貯留槽
２４ 造粒物貯留槽
２５ 粗粒貯留槽
２６ 調整石炭槽
３０ タール

Claims (2)

1. 非微粘結炭、強粘結炭、粘結炭等のコークス炉装入用石炭をコークス炉に装入して冶金用コークスを製造するための粘度調整方法において、
   コークス炉装入用石炭を分級工程で分級して粒度０．３ｍｍ未満の微粉炭と０．３ｍｍ以上の粗粒炭に分離し、該微粉炭に結合剤を添加混練造粒して造粒物とし、該造粒物に前記粗粒炭を混合して、コークス炉に装入するに際して、
   前記結合剤をタールとし、該タールの添加量及び混練時間により、混練造粒後における前記造粒物の粒度分布を推定し、この推定した粒度分布を基にして前記粗粒炭の粒度分布を調整して、コークス炉装入用石炭全体を予め設定した粒度分布とすることを特徴とする、コークス炉装入用石炭の粒度調整方法。
2. 非微粘結炭、強粘結炭、粘結炭等のコークス炉装入用石炭をコークス炉に装入して冶金用コークスを製造するための粘度調整方法において、
   コークス炉装入用石炭を分級工程で分級して粒度０．３ｍｍ未満の微粉炭と０．３ｍｍ以上の粗粒炭に分離し、該微粉炭に結合剤を添加混練造粒して造粒物とし、該造粒物に前記粗粒炭を混合して、コークス炉に装入するに際して、
   前記結合剤をタールとし、前記粗粒炭の粒度分布を基にして、前記タールの添加量及び混練時間を調節して造粒物の粒度分布を調整し、コークス炉装入用石炭全体を予め設定した粒度範囲となるようにすることを特徴とする、コークス炉装入用石炭の粒度調整方法。

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