JP4048756B2

JP4048756B2 - 品質を均一化したコークスの製造方法

Info

Publication number: JP4048756B2
Application number: JP2001322215A
Authority: JP
Inventors: 寛秋加納; 司近田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: JP2003129064A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークスの製造方法に関するものであり、特に高炉用の品質を均一化したコークスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉用コークスを製造する室炉式コークス炉は、石炭を乾留するための炭化室と炭化室に熱を供給するための燃焼室とが交互にサンドイッチ状に配列されており、炭化室の大きさは例えば高さが６〜７ｍ、長さ15〜17ｍ、そして幅は0.45ｍ程度であり、基本的に全て煉瓦で構築されている。このようなコークス炉において、例えば20〜40t の原料炭が一度に炭化室に装入され、24h 前後の乾留時間で1000℃程度にまで焼成されてコークス炉から排出される。コークス炉から排出された赤熱コークスは、次いで散水による湿式冷却あるいは不活性ガスによる乾式冷却により消火、冷却される。
【０００３】
このようなコークスの製造において、コークス炉へ装入される原料炭は、通常10〜15種類程度の石炭の混合物よりなる。このように多種類の石炭が用いられるのは、国内での石炭の使用量が年間５千万トン以上と膨大であり、危険分散も含めて多くの地域、炭鉱からの供給が必要なこと、より高品質の製品コークスをより安価に得るための最適配合が指向されること、あるいは総煉瓦作りのコークス炉体に過大な負荷がかからないように配慮されること等が主な理由である。
【０００４】
このようにして調整された原料炭は、コークス炉に装入され、そして温度が次第に上昇し、400 ℃前後に達すると軟化溶融して流動性が現出した後、500 ℃前後で再び固化して半成コークスを形成することになる。この固化した半成コークスが、その後の1000℃程度までのか焼を経て、最終的に高炉用の高強度塊コークスとなる訳であるが、高品質のコークスを製造するためには良好な軟化溶融状態を経ることが不可欠である。そのために、コークス炉に装入される原料炭中には、流動性が良好な高流動性炭が相当量含まれているのが一般的である。
【０００５】
ところが、そのような流動性を評価する流動度の計測は、石炭の船積みの際あるいは石炭ヤードに受け入れる際に、行うだけで、使用に際して各銘柄毎の流動度の計測を行うことはない。
【０００６】
これは、石炭を空気中に放置すると、その流動性が短時間の内に低下してしまい、特に高流動性炭においてその傾向が顕著であるためである。従って、高流動性炭に対しては、品質維持に留意することが肝要であるが、実用規模のコークス炉では原料の石炭は屋外に貯炭されるのが一般的であるため、空気との接触を回避することは容易なことではない。そのため、同一の石炭配合で製造したコークスであっても、原料石炭の酸化（風化）度合いによって、製品コークスの品質（強度）がばらついてしまい、操業管理に大きな支障を来すことになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
屋外ヤード等で貯炭される石炭の流動性が経時的に劣化するのは周知であり、その様子は、いくつかの文献において詳しく述べられている。
【０００８】
すなわち、流動性の高い石炭ほど貯炭時の流動性劣化が顕著である。一方で、原料炭の流動性が変化するとコークス品質も大きく変化し易いため、品質の安定したコークスを生産するためには、原料炭の、特にその内の高流動性炭の流動度を安定的に維持することが肝要である。このために、例えばヤードに貯蔵中の石炭の表層部をコーティングして石炭と酸素との接触を断つ方法が従来より試みられている。確かにこの様な操作を確実に行えば石炭品質保持に効果はあるものの、実操業では石炭が日々使用されるために、なかなか完全な形でコーティングを維持することは容易ではないので、結局、処理の煩雑さあるいはコーティング剤の費用等に対して得られる効果は十分なものにならない。
【０００９】
ところで、原料炭の流動性がコークス品質に対して大きな影響力を及ぼすため、この流動性を補填するための添加剤（流動性補填剤）が、従来より数多く提案されている。従来のこれらの補填剤の添加は、粘結性の劣る非微粘結炭の使用増を目的としたものであり、そのような石炭の多配合下で良質のコークスが製造できるように各種の工夫された流動性補填剤が提案されている。
【００１０】
例えば、特開平９−241653号公報では、コールタールを減圧蒸留して軽質分を除去したものを流動性補填剤として使用している。しかし、このようなコールタール系の場合、元々のコールタール資源量が多くはなく原料源として不安があること、更には補填剤としての効果を発揮するためには、多量（10質量％以上程度）の添加を必要とするのが一般的である等の欠点を有する。
【００１１】
ここに、本発明の課題は、ヤードでの貯蔵中の劣化の程度にも関わらず、品質の安定した高炉用コークスを製造する方法を提供することである。
さらなる本発明の課題は、低品質の石炭を使っても品質の改善が可能であって、さらにその品質の均一化を可能とする高炉用コークスの製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、高炉用コークスの品質のバラツキを低減し、均一な品質のコークスを製造する方法について、種々の検討を重ね、その結果、コークス品質のバラツキ発生要因である高流動性炭の使用量を制限し、また必要に応じてコークス品質維持のための高性能流動性補填剤を使用することを着想し、本発明を完成した。
【００１４】
本発明は、複数種類の石炭よりなる原料炭をコークス炉に装入して高炉用コークスを製造する方法において、原料炭１００質量部中の最高流動度が１０００ｄｄｐｍ以上の石炭の含有割合を２０質量部以下とするとともに、石油またはコールタールから軽質成分を取り除いたものであって軟化点が１５０〜２５０℃である流動性補填剤を原料炭に対して１０質量％以下の割合で配合することを特徴とする、高炉用コークスの製造方法である。
【００１５】
かくして、本発明によれば、コークス炉の経済性の向上あるいは安定操業の達成が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明において上述のようにその処理操作を限定した理由と共に本発明の実施例の形態について説明する。
【００１７】
まず、本発明では、原料石炭を複数種類配合してコークス炉に装入する。このときのコークス炉の具体的構成は特に制限されず、従来のものを利用することで十分である。原料石炭を複数種類配合する理由は、すでに述べた通りであって、この点において特に本発明は制限されない。
【００１８】
ここに、本発明によれば、原料炭を構成する複数の種類の石炭の内、JIS M8801 で規定されるギーセラープラストメータによる最高流動度が1000ddpm以上の石炭（以下、高流動性炭と称す）の割合を20質量％以下に制御する。
【００１９】
本発明において、かかる最高流動度は石炭をヤードに受け入れた時点での計測値をもって決定する。そのような計測値がない場合、その時点に最も近い段階での計測値をもって決定する。
【００２０】
本発明者等は、高流動性炭の配合割合を種々変更した原料炭についてベース試験とベース試験から30日後にそれぞれ乾留試験を行い、このときの両試験における製品コークスの性状の差異を調査した。その結果、高流動性炭の配合割合の多い原料炭ほど両試験におけるコークスの品質差が大きかった。しかし、高流動性炭が20質量％以下の配合においてはコークスの品質差は顕著ではなく、コークス品質の安定化の面からは高流動性炭の使用量をこの程度以下に制限することが好適であることが判明した。
【００２１】
本発明の別の態様にあっては、この様に配合調整された原料炭に、必要に応じて流動性補填剤が添加される。既に述べた通り、高品質のコークスを製造するためには軟化溶融状態下で良好な流動性を呈す必要が有る。従って、調整された原料炭の流動性が不足する場合には、所定の流動度が維持できるように補填剤が添加される。所定の流動度は、所望されるコークス品質（強度）によって決定されるが、例えば100 〜300ddpm が典型的な目標値である。また、流動性補填剤としては、軟化点が150 〜250 ℃程度であるものが好適である。
【００２２】
本発明者等は種々軟化点の異なる補填剤を調製し、これらを用いて基礎乾留試験を行ったところ、軟化点が150 ℃未満の補填剤を用いた場合には、その効果を充分に引き出すためには添加量が多量になってしまう、あるいは効果が不十分となる傾向が強かった。また、軟化点が250 ℃超の補填剤については、元々その製造が容易ではないこと、そして補填剤として添加しても充分な効果が得られにくいことから、好ましくないことが明らかになった。一方、軟化点が150 〜250 ℃の補填剤は、その添加量が少量でも補填剤としての効果が充分に発揮された。なお、流動性補填剤の添加量は、経済性の面から少ないほど好ましく、最大でも原料炭に対して10質量％以下、好ましくは５質量％以下である。
【００２３】
ここに、流動性補填剤としては、石油またはコールタール等から軽質成分を取り除いたのであって、上述のような特性 (軟化点150 〜250 ℃) を有する物質であれば、特に制限はない。
【００２４】
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。
【００２５】
【実施例】
[実施例１]
最高流動度l000ddpm以上の高流動性炭を所定量含有する原料炭100kg を用意し、この内の50kgは直ちに電気炉乾留試験に付すと共に、残りの50kgは大気下で35日間保持した後同様の乾留試験に付した。
【００２６】
得られた製品コークスについて常法により冷間ドラム強度（DI）を測定した。表１に試験の結果をまとめて示す。
なお、表中のΔDIとは、35日後の乾留試験で得られたコークスの冷間ドラム強度DIと直ちに乾留試験を行って得た時のコークスのDIとの差を表しており、この負の値が大きい程品質変化（バラツキ）が大きいことになる。
【００２７】
表より、高流動性炭の含有割合が高いほど品質バラツキが大きいことが明らかである。逆に、本発明法のように高流動性炭の含有割合が20質量％以下の場合には品質バラツキがほとんど無く、非常に好ましい結果が得られた。
【００２８】
[実施例２]
高流動性炭含有割合が15質量％の原料炭に、軟化点の異なる各種流動性補填剤を所定量添加して、50kg規模電気炉乾留試験を行った。各種補填剤の効果は、コークスドラム強度（DI）で比較した。
【００２９】
結果を表２に示す。表２の最下段に示す流動性補填剤を添加しない場合のDI＝78.3に対して、本発明法に従って軟化点が183 ℃ないしは226 ℃の補填剤を用いた場合には、その添加量が2.5 ％と少量であってもDIが81.0以上と非常に良好であり、これらの補填剤が優れた性能を有していることが理解できる。
【００３０】
一方、軟化点が72℃あるいは121 ℃と低い補填剤では、添加量を10質量％にまで増大しても高品質コークス（DI＞80）が得られず、この程度の添加量範囲ではコークス品質向上に対して充分な効果を発揮できないことが分かる。更に、軟化点が257 ℃と非常に高い補填剤の場合も、やはり同様に良好なDIが得られておらず、補填剤としての性能が劣ることが分かる。
［比較例］
本例では、流動性補填剤に代えて、タール重質留分を使用した。特開平９−241653号公報参照。
【００３１】
上記のタール重質留分は軟化点が72℃以下であるため、高品質コークス (DI＞80) が得られなかった。
【００３２】
【表１】

【００３３】
【表２】

【００３４】
【発明の効果】
本発明は、コークス炉装入原料の配合を制御することによって製品コークスの品質均一化を可能とするものであり、これによりコークス炉の安定操業の達成および経済性の向上が可能となるのであって、実用上の本発明の今日的意義は大きい。

Claims

複数種類の石炭よりなる原料炭をコークス炉に装入して高炉用コークスを製造する方法において、原料炭１００質量部中の最高流動度が１０００ｄｄｐｍ以上の石炭の含有割合を２０質量部以下とするとともに、石油またはコールタールから軽質成分を取り除いたものであって軟化点が１５０〜２５０℃である流動性補填剤を原料炭に対して１０質量％以下の割合で配合することを特徴とするコークスの製造方法。