JP4218426B2 - 高強度フェロコークスの製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭及び鉄鉱石からフェロコークスを製造し、得られた成型フェロークスを高炉等の原料とする方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から室炉コークス法に替わる冶金用成型コークスの製造方法として、縦型シャフト炉を用い、循環ガスを用いて加熱することにより、成型炭を乾留し、成型コークスを製造する方法が開発されている(特許文献1)。
【0003】
特許文献1に記載の方法では完全密閉が可能である。また連続式の生産方法であること、石炭が事前にバインダにより成型されるため、資源埋蔵量の多い非微粘結炭の大量使用が可能であること等の利点を有する。
【0004】
室炉コークス炉では原料中に鉄が存在すると、使用している珪石レンガがファイアライト(2FeO・SiO2)を生成し、損傷するため、原料として鉄を共存させることができなかった。しかし、循環ガスを熱源とするシャモットレンガを使用したシャフト炉では鉄の存在は問題なく、原料として石炭と鉄鉱石を用いることにより、フェロコークスの製造も可能となる(特許文献2参照)。特許文献1に記載の方法では、原料として配合した鉄鉱石が乾留の過程でコークスに還元されるため、高炉での炭酸ガス発生を抑制できることが期待される。
【0005】
【特許文献1】
特公昭60−38437号公報
【特許文献2】
特開平6−65579号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の石炭及び鉄鉱石からなるフェロコークスの製造方法では、石炭の粘結性が高い場合やバインダを添加した場合、成型炭を乾留する際に、成型炭がシャフト炉内で軟化融着して操業が困難になるという問題がある。一方、石炭の粘結性が低い場合やバインダが少ない場合は成型炭の冷間強度が低いため、シャフト炉内での粉化が起こり、歩留まりの低下とともに発生ガス中に粉コークスが混入等するので、処理に問題がある。
【0007】
本発明は、良好なシャフト炉の操業を安定化することができ、しかも発生ガス処理を容易にできるフェロコークスの製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、成型炭の乾留に先立ち、該成型炭を酸素存在下、不融化処理を行うことを特徴とする。
【0009】
すなわち本発明は、少なくとも石炭及び鉄鉱石を原料としてフェロコークスを製造する方法において、記原料を成形して成型炭を製造する工程と、該成型炭を酸素存在下、不融化処理する工程と、前記成型炭を乾留する工程とを備え、前記不融化処理は、250〜400℃の温度、及び処理時間10分〜60分の時間の条件にて、前記成型炭を熱処理する
【0010】
本発明のように不融化処理すれば、成型炭の表面近傍に酸素により石炭やバインダの炭素炭素間結合や炭素酸素間結合が生成され、成型炭の粘結性が減少したり、成型炭の強度が増加したりする。
【0011】
本発明に用いられる石炭や鉄鉱石は特に限定されることはなく、例えば現在製鉄業で使用されているものを用いることができる。
【0013】
鉄鉱石の他に粘結性を示さない木材(例えば建設リサイクル法で対象となっている廃木材)などのバイオマスを配合することで、乾留過程で成型炭がシャフト炉内で融着するのを抑制できる。
【0014】
また廃プラスチックの熱可塑性を利用し、廃プラスチックを加熱した熱間の状態で成型することにより、バインダの使用量を減らしても成型炭を製造することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態におけるフェロコークス製造方法について説明する。図1はフェロコークス製造方法が実施されるシステムの全体構成図を示す。原料としては鉄鉱石、石炭、バイオマスを使用する。石炭には、冶金用ではなく、例えば一般炭である非微粘結炭を使用する。バイオマスの代わりに又はバイオマスと併用して廃プラスチックを使用してもよい。
【0017】
ここでバイオマスとは、すべての生物、すなわちエネルギ資源として再生可能な全有機体をいい、例えば木材、パルプ廃液、紙、油が挙げられる。また廃プラスチックとは、あらゆる産業分野、日常生活分野で利用されているプラスチックが使用後に廃棄物として排出されたものをいう。廃プラスチックは、主に家庭から排出される一般廃棄物、及び事業所から排出される産業廃棄物の双方に含まれて排出される。また廃プラスチック以外にも、汚泥、タイヤ等の有機系廃棄物を原料として使用してもよい。
【0018】
原料の鉄鉱石、石炭及びバイオマスは粉砕機1にて所定の粒度以下に粉砕された後、前処理装置3にて加熱され、含有水分が除去される。前処理装置3には例えば流動層炉やキルンが用いられる。
【0019】
次に、原料を混練機4により混合した後、成型機5により熱間成型する。得られた成型炭は、不融化炉6にて不融化処理される。具体的には成型炭を酸素存在下、250〜400℃の温度条件、及び処理時間10分〜60分の時間条件にて熱処理する。処理に用いる不融化炉や方法は特に限定されないが、キルンやトンネル炉等の移動層反応装置を用い、250℃〜400℃の温度に加熱した空気を吹き付ける方法等が採用できる。
【0020】
次に不融化された成型炭をシャフト炉に装入・乾留する。シャフト炉内に装入された成型炭はシャフト炉内を降下する。まず、シャフト炉低温乾留室7では、上部低温加熱ガス吹き込み羽口8よりガスを吹き込み、成型炭を昇温・熱分解する。次に、シャフト炉高温乾留室9において、下部高温加熱ガス吹き込み羽口10より加熱した回収ガスを吹き込み、成型炭の熱分解と鉄鉱石の還元反応を進行させる。次にシャフト炉下部冷却室11にて、回収ガスにより冷却し、成型フェロコークスを回収する。
【0021】
シャフト炉からは発生ガスが回収されるが、図示しない熱交換機器、タールミストセパレータ、デカンターなどにより降温され、高温ガス加熱炉12、低温ガス加熱炉13に供給される。
【0022】
〈実施例1〉
図1に示される本実施形態の装置にて以下の配合及び操業条件でフェロコークス製造試験を実施した。表1及び表2に示す組成及び配合比で石炭及び鉄鉱石を配合する。粉砕機1にて粉砕後、前処理装置3にて約350℃にて含有水分を蒸発し、混練機4により混合した後、熱間成型により成型炭とした。
【0023】
【表1】
Figure 0004218426
【0024】
【表2】
Figure 0004218426
【0025】
得られた成型炭を不融化炉6に装入し、約400℃に加熱された空気を用い、炉内温度380℃、滞留時間15分で不融化処理した。さらに不融化された成型炭をシャフト炉7に装入・乾留した。
【0026】
シャフト炉低温乾留室7では、上部低温加熱ガス吹き込み羽口8より650℃、1150Nm3/t−原料のガスを吹き込み、成型炭を昇温・熱分解する。さらにシャフト炉高温乾留室9において、下部高温加熱ガス吹き込み羽口10より、1080℃、265Nm3/t−原料に加熱した回収ガスを吹き込み、熱分解と鉄鉱石の還元反応を進行させる。さらにシャフト炉下部冷却室11にて、55℃、715Nm3/t−原料の回収ガスにより冷却し、610kg/t−原料の成型フェロコークスを回収した。シャフト炉からは410℃、370Nm3/t−原料の発生ガスが回収されるが、図示しない熱交換機器、タールミストセパレータ、デカンターなどにより降温され、高温ガス加熱炉12、低温ガス加熱炉13に供給される。表2に製造された成型フェロコークスの粒度分布を示す。25mm以下の低強度に由来する粉コークスと50mm以上の融着したコークスの発生量が極めて少なく、本実施例の優位性が分かる。
【0027】
〈実施例2〉
表2に示される配合比でバインダを添加し、冷間で成型して成型炭を製造する。実施例1と同条件で乾留し、602kg/t−原料の成型フェロコークスを回収した。表2に製造された成型フェロコークスの粒度分布を示したが、25mm以下の粉コークスと50mm以上のコークスの発生量が少ないのがわかる。
【0028】
〈実施例3〉
表2の配合比でバイオマスとして廃木材を添加後、実施例1と同条件で成型炭を製造・乾留し、622kg/t−原料の成型フェロコークスを回収した。表2に製造された成型フェロコークスの粒度分布を示したが、25mm以下の低強度に由来する粉コークスと50mm以上の融着したコークスの発生量が極めて少ない。
【0029】
〈比較例1〉
不融化処理を実施しないことを除き、実施例1と同じ配合、成型、乾留条件により、581kg/t−原料の成型フェロコークスを回収した。歩留まりが実施例1に比べ低い。表2に製造された成型フェロコークスの粒度分布を示すが、25mm以下の低強度に由来する粉コークスと50mm以上の融着したコークスの発生量が多い。
【0030】
〈比較例2〉
不融化処理をしないことを除き、実施例2と同じ配合、成型、乾留条件により、586kg/t−原料の成型フェロコークスを回収した。歩留まりが実施例1に比べ低い。表2に製造された成型フェロコークスの粒度分布を示すが、25mm以下の低強度に由来する粉コークスと50mm以上の融着したコークスの発生量が多い。
【0031】
【発明の効果】
本発明によれば、成型炭のシャフト炉内での軟化融着やシャフト炉内での粉化を抑制できる。このため、良質な成型フェロコークスが製造可能になり、これを高炉で使用することにより高炉での冶金用コークスの使用量の削減に寄与し、炭酸ガスの発生抑制に大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態におけるフェロコークス製造方法が実施される装置の全体構成図。
【符号の説明】
1・・・粉砕機
2・・・搬送手段
3・・・前処理装置
4・・・混練機
5・・・熱間成型機
6・・・不融化炉
7・・・シャフト炉低温乾留室
8・・・上部低温加熱ガス吹き込み羽口
9・・・シャフト炉高温乾留室
10・・・下部高温加熱ガス吹き込み羽口
11・・・シャフト炉下部冷却室
12・・・高温ガス加熱炉
13・・・低温ガス加熱炉

Claims (3)

  1. 少なくとも石炭及び鉄鉱石を原料としてフェロコークスを製造する方法において、
    前記原料を成形して成型炭を製造する工程と、該成型炭を酸素存在下、不融化処理する工程と、前記成型炭を乾留する工程とを備え、前記不融化処理は、250〜400℃の温度、及び処理時間10分〜60分の時間の条件にて、前記成型炭を熱処理することを特徴とする、フェロコークスの製造方法。
  2. 前記石炭及び前記鉄鉱石以外にバイオマスを原料として用いることを特徴とする、請求項1に記載の、フェロコークスの製造方法。
  3. 前記石炭及び前記鉄鉱石以外に廃プラスチックを原料として用いることを特徴とする、請求項1または2に記載の、フェロコークスの製造方法。
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