JP4102015B2

JP4102015B2 - コークス製造用石炭の粒度調整方法

Info

Publication number: JP4102015B2
Application number: JP2000321412A
Authority: JP
Inventors: 真安藤; 健次加藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2020-10-20
Also published as: JP2002129168A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、資源埋蔵量が豊富な非微粘結炭をコークス製造用原料炭として多量に使用することを可能とする、石炭の粒度調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
室炉式コークス炉において、石炭を粉砕しないでコークス炉に装入して乾留すると、製造したコークスの強度が低くなる。そこで、石炭の粒度を細かく粉砕することが必要となる。しかし、細かくしすぎるとコークス炉に装入した際の石炭の嵩密度が低下するために、コークス強度が低下するという問題がある。
【０００３】
そこで、室炉式コークス炉に装入する石炭の粉砕粒度を調節することにより、強度の高いコークスを製造する方法が広く検討されている。石炭の粉砕方法は、単に細かくするのではなく、最も高いコークス強度を得ることを目的として行われる。その代表的な方法として、ＳＯＶＡＣＯ法があげられる。この方法は、石炭の粉砕されにくい不活性成分だけを系統的に微粉砕し、残りの石炭の活性成分を粉砕しすぎることを防止する方法である。この方法により、コークス構造を均質化させ、コークス強度を向上させようとするものである。
【０００４】
また、特開昭６０−１４７４９３号公報には、活性成分に富む石炭と富まない石炭に分け、それぞれ分級し、粗粒部分の最大粒径が１〜３ｍｍになるように調整する方法が記載されている。
【０００５】
本方法は、石炭の最適粒径の判断に比容積を用いている。比容積とは、特開平５−６０７０７号公報に記載されているもので、膨張時の石炭体積Ｖと装入石炭重量Ｗとの比Ｗ／Ｖで定義されるものであり、具体的には、１ｇの石炭が加熱されて最大膨張に達したときの体積（ｃｍ³）を、ｃｍ³／ｇの単位で表すものである。特開平９−２５５９６５号公報には単味炭の比容積から配合炭の比容積を推定する方法が述べられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、石炭を粉砕するにあたり、個々の石炭銘柄の最適粒度を簡易的な方法で調べ、その石炭毎の最適粒度で配合炭を調整して、コークス強度を向上させることを目的とする。
【０００７】
上記のＳＯＶＡＣＯ法および特開昭６０−１４７４９３号公報では、コークス強度を向上させるために必要な石炭の銘柄毎の最適粒度の調整方法については、触れられていない。特開平５−６０７０７号公報、特開平９−２５５９６５号公報では、比容積の算出方法、および単味炭の比容積から配合炭の比容積を推定する方法が開示されているが、本発明が目的とする、強度の高いコークスを製造するのに必要な、石炭の比容積を指標とした石炭の粉砕粒度の調節方法については、言及されていない。
【０００８】
本発明は、強度の高いコークスを製造するのに必要な、石炭の比容積を指標とした石炭の粉砕粒度の調節方法を提示することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、強度の高いコークスを製造するのに必要な、石炭の比容積を指標とした石炭の粉砕粒度の調節方法である。
【００１０】
より詳しくは、非微粘結炭と粘結炭を配合したコークス製造用石炭の粒度調整方法において、配合炭中の１種または２種以上の非微粘結炭を粒度分布が２〜３ｍｍの範囲内で、かつ平均粒度が２．５ｍｍとなるように粉砕した場合の該非微粘結炭の比容積（基準）を求めておき、該比容積（基準）に対して粉砕後の比容積が９０％以上を確保できるように、該非微粘結炭を粉砕し、３ｍｍ以下の粉砕粒度に粉砕した粘結炭に配合することを特徴とするコークス製造用石炭の粒度調整方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
この方法は、単味炭でも、任意の割合による配合炭でも評価可能である。また、全く膨張性のない石炭に関しても、膨張性のある粘結炭と任意の割合で配合して比容積を評価することで、最適粉砕粒度を決定することができる。
【００１２】
一般にコークス炉に装入した石炭の嵩密度が一定の条件下では、石炭粒度を細かく粉砕する方が、コークス強度が向上する。この理由は、石炭粒度を細かくした方が、石炭を乾留して得られるコークスの構造が均質化し、破壊の起点となる欠陥が減少するためである。
【００１３】
本発明者らは、複数の石炭を配合した配合炭を調整して、その中の１種または２種以上の石炭の粒度が細かくなるように粉砕して乾留して得られたコークスの強度を調べた。その結果、所定の粒度までは石炭を細かく粉砕した方が、コークス強度が向上するが、所定の粒度以下にさらに細かくした場合には、コークス強度が低下することがわかった。この試験では、コークス炉に装入する石炭の嵩密度を一定としているので、コークス強度の低下原因は石炭の嵩密度の低下による影響ではなく、別の要因によるものである。
【００１４】
本発明者らは、さらに、他の数種類の石炭について粉砕粒度を変更する乾留試験を行い、石炭の粉砕粒度とコークス強度の関係を調査した。その結果、石炭の銘柄によって、コークス強度が最も高くなる石炭の粉砕粒度が異なることが判明した。
【００１５】
石炭を細かくしていくと、石炭を乾留したときの膨張率が低下する。そこで、粉砕粒度とコークス強度の関係を調べると同時に、そのときの膨張率も調べた。膨張率は全膨張率（ＪＩＳ−Ｍ８８０１）が使われることが多いが、ここでは比容積により評価した。比容積とは、最大膨張時の石炭体積Ｖと装入石炭重量Ｗとの比Ｗ／Ｖで定義されるものであり、具体的には、１ｇの石炭が加熱されて最大膨張に達したときの体積（ｃｍ^３）を、ｃｍ^３／ｇの単位で表すものである。
【００１６】
その結果、石炭の粉砕粒度によってコークス強度が変化する原因は、比容積の変化によって起こることが判明した。すなわち、石炭を細かく粉砕してコークス強度が向上している場合には、比容積の低下が小さく、細粉砕によりコークス強度が低下している場合は、比容積の低下が大きい。このことから、コークス強度を向上させるためには、石炭の粉砕粒度は比容積が大きく低下しない範囲に、石炭を粉砕して粒度を調整すればよいことになる。
【００１７】
そこで、本発明者らは、種々の試験を繰り返し、通常の粉砕粒度の平均値よりやや粗めである２〜３ｍｍにおける比容積を基準として、石炭をそれより細かくしたときの比容積が９０％以上であれば、該石炭を粉砕した方が、コークス強度を向上させることが可能となるという結果を得た。
【００１８】
粒度が２〜３ｍｍの場合の比容積と比較して、粉砕後の比容積が９０％以上を確保できるように、石炭を粉砕した場合に、最もコークス強度が向上する。
ここで石炭の粒度分布は平均粒度の±０．５ｍｍの範囲内となるように粉砕調整する。このようにして、銘柄毎の最適粒度を求めることができる。実操業では最適粒度を考慮して、銘柄毎に石炭の粉砕粒度を調節し、コークス強度の向上を狙う。
【００１９】
また、比容積が３.０以上ある場合は、コークス強度を維持するための膨張性は十分であると考えられ、上記の基準によらず細かく粉砕した方がよい。
本明細書で、粘結炭とはＪＩＳＭ８８０１によるギーセラー流動性の値（ＬｏｇＭＦ）が、２．０超の石炭を示しており、非微粘結炭とは、前記のギーセラー流動性の値（ＬｏｇＭＦ）が２.０以下の石炭を示す。
【００２０】
本明細書で、コークス強度とは、ＪＩＳＫ２１５１に記載されている、ドラム試験により測定する方法の値を示す。
【００２１】
【実施例】
【００２２】
【表１】

【００２３】
表１に、実施した試験水準を示す。試験には、Ａ炭、Ｂ炭、Ｃ炭、Ｄ炭、Ｅ炭、Ｆ炭の６種類の石炭を使用した。このうち、Ａ炭、Ｂ炭、Ｃ炭は粘結炭であり、Ｄ炭、Ｅ炭、Ｆ炭は非微粘結炭である。全ての試験において、粘結炭であるＡ炭、Ｂ炭、Ｃ炭の配合比率と粉砕粒度は同じ条件の設定した。
【００２４】
ベース１、実施例１、実施例２は、強度の高いコークスを製造するのに適したＤ炭の最適粒度を調べた試験である。
【００２５】
ベース２、実施例３、比較例１は、強度の高いコークスを製造するのに適したＥ炭の最適粒度を調べた試験である。
【００２６】
ベース３、比較例２、比較例３は、Ｄ炭およびＦ炭の粉砕粒度とコークス強度の関係を調べた試験である。
【００２７】
表１のＢ炭の粉砕粒度を−３ｍｍと記載した場合の平均粒度は１．５ｍｍであり、Ｄ炭、Ｅ炭、Ｆ炭の粉砕粒度を２〜３ｍｍと記載した場合の石炭の平均粒度は２．５ｍｍである。また、粉砕粒度を−２ｍｍと記載した場合の石炭の平均粒度は１．０ｍｍであり、粉砕粒度を−１ｍｍと記載した場合の石炭の平均粒度は０．５ｍｍに調整されている。
【００２８】
各試験における、比容積とコークス強度（ＤＩ）を測定し、両者の関係を調べた。
【００２９】
図１に、Ｄ炭の粉砕粒度を変えた場合（ベース１、実施例１、実施例２）の比容積とＤＩの測定結果を示す。この結果、Ｄ炭の粒度を細かくしても比容積は変化せず、石炭の粉砕粒度が細かいほどＤＩが向上した。このことから、Ｄ炭は細かく粉砕するほどコークス強度が向上することがわかる。
【００３０】
図２に、Ｅ炭の粉砕粒度を変えた場合（ベース２、実施例３、比較例１）の比容積とＤＩの測定結果を示す。この結果、Ｅ炭を２〜３ｍｍから−２ｍｍに細かく粉砕することにより、比容積は９６％に低下するが、ＤＩは向上することがわかる。さらに、Ｅ炭を−１ｍｍまで細かく粉砕すると、比容積が７３％に低下する。その結果、比較例１で、はＤＩが顕著に低下している。これらのことから、Ｅ炭を粉砕する際の最適粒度は−２ｍｍ（平均粒径１．０ｍｍ）であることがわかる。
【００３１】
図３に、Ｄ炭とＦ炭の粉砕粒度を変えた場合（ベース３、比較例２、比較例３）の比容積とＤＩの測定結果を示す。Ｄ炭とＦ炭の粉砕粒度を細かくした比較例２では、ベース３に対して比容積が８８％であり、比較例３はベース３に対して比容積が５２％に低下している。その結果、比容積の低下にともなって、コークスのＤＩが顕著に低下している。これらのことから、強度の高いコークスを製造するためには、Ｄ炭とＦ炭は、石炭粒度を細かく粉砕しない方がよいことがわかる。
【００３２】
上記の検討結果から、非微粘結炭を粉砕する際の粒度調整方法としては、初めに、該非微粘結炭を２〜３ｍｍに粉砕した場合の比容積を求めておき、次に、前記の方法で求めた比容積に対して９０%以上の比容積を確保するように、該非微粘結炭の粉砕粒度を調整することにより、コークスのＤＩが向上する本発明を完成した。
【００３３】
これとは反対に、該非微粘結炭を２〜３ｍｍに粉砕した場合の比容積に対して、比容積が９０%未満となるように、該非微粘結炭の粉砕粒度を調整した場合には、コークスのＤＩは低下する。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に従って、石炭銘柄毎の最適な粉砕粒度を算出し、石炭の粉砕粒度を調整することにより、コークス製造用原料炭として、多量の非微粘結炭を使用しても、強度の高いコークスを製造することが可能となった。
【００３５】
本発明による石炭資源の有効活用による技術的な効果、および安価な非微粘結炭の使用量増加による経済効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明によるコークス強度向上効果を示す図面である。
【図２】は、本発明によるコークス強度向上効果と、比較例でのコークス強度の対比を示す図面である。
【図３】は、比容積とコークス強度の関係を示す図面である。

Claims

非微粘結炭と粘結炭を配合したコークス製造用石炭の粒度調整方法において、配合炭中の１種または２種以上の非微粘結炭を粒度分布が２〜３ｍｍの範囲内で、かつ平均粒度が２．５ｍｍとなるように粉砕した場合の該非微粘結炭の比容積（基準）を求めておき、該比容積（基準）に対して粉砕後の比容積が９０％以上を確保できるように、該非微粘結炭を粉砕し、３ｍｍ以下の粉砕粒度に粉砕した粘結炭に配合することを特徴とするコークス製造用石炭の粒度調整方法。