JP4617814B2 - コークスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、製鉄原料として用いるコークスの製造方法に関する。

製鉄原料として用いるコークスは、高炉内に装入した際に粉化すると高炉の通気性を悪化させるため、高強度を有することが望ましい。高強度のコークスを製造するためにはコークス原料の石炭の粒度は小さいほど好ましいが、一方で粒度の小さい石炭は、コークス炉装入の際にハンドリングが困難になる等の問題があり、生産性が向上しないため、結局粒度が、例えば０．５ｍｍ〜６ｍｍ程度の範囲の石炭を用いることが好ましいとされている。このような粒度範囲とするために、粉砕処理した石炭を、篩い分けにより０．５ｍｍ未満、６ｍｍ超のものを除いて０．５ｍｍ〜６ｍｍのみの粒度の石炭とすることが可能であるが、６ｍｍ超のものは再度粉砕処理してコークス原料として用いるとしても、０．５ｍｍ未満のものは好ましい用途も無く処分することになり、処理コストが発生し、歩留向上の点で好ましくなく、コークス炉内での石炭の充填率も低下するので現実的な方法ではない。

コークス炉装入用石炭の粒度の上限のみを規定して、粒度調整する方法として、石炭を所定の粒子径が得られる篩目を有する篩で分級し、篩下部分はそのままコークス用配合原料とするとともに、篩上の粗粒子部分を篩を通過するまで粉砕、分級を繰り返す方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の方法では、活性成分に富んだ石炭（軟かい石炭）と活性成分に富まない石炭（硬い石炭）とで篩目を変化させて、活性成分に富まない石炭の粒度をより小さくして配合原料としている。それぞれに粒度調整された石炭は、適宜混合されてコークス炉に装入され、従来よりも高強度のコークスが製造される。

また、コークス炉内での石炭の充填密度を高めることで、生産性を向上させ、かつ高強度のコークスが製造できる技術として、破砕した石炭を大粒径、中粒径、小粒径以下に分級して、分級した大粒径、小粒径以下の石炭を破砕機で破砕し、この破砕炭を先に分級した中粒径の石炭と共にコークス炉に装入するコークス炉装入用石炭の粒度調整方法も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開昭５６−３２５８７号公報 特開平１１−３０２６６２号公報

しかし、特許文献１に記載の方法では、所定の粒度以上の石炭が、所定粒度以下に小さくなるまで繰り返し破砕する必要があり、同じ石炭が何度も篩い分けされ、粉砕処理されるため生産性が低下する。

また、特許文献２に記載の方法は、同一の石炭について破砕回数は最大２回であるが、破砕して得られた小粒径以下の石炭を再度破砕機で破砕するため、微細粒が増加して、コークス炉への充填状態を最密充填とする理想的な石炭の粒度分布状態に近い分布が得られるとしても、実操業上は望ましくない。また、破砕した石炭を大粒径、中粒径、小粒径以下の３段階に分級するため、篩い分けのための設備コストが上昇する。

したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、生産性の低下やコストの上昇を抑えながら、コークス原料の石炭の粒度分布を適正範囲とすることで、コークス強度の向上が可能な、コークスの製造方法を提供することにある。

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）複数の銘柄からなるコークス原料である石炭を、所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）と、前記所定の基準よりも硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）とに分類し、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粉砕する粉砕工程（Ａ）と、該粉砕工程（Ａ）で粉砕された石炭を前記石炭（Ｘ）の残部および前記石炭（Ｙ）と配合する配合工程（Ｄ）と、該配合した石炭を粉砕する粉砕工程（Ｂ）とにより処理した後に、コークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法。
（２）複数の銘柄からなるコークス原料である石炭を、所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）と、前記所定の基準よりも硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）とに分類し、前記石炭（Ｘ）の一部を粉砕する粉砕工程（Ａ）と、該粉砕工程（Ａ）で粉砕された石炭を前記石炭（Ｘ）の残部の少なくとも一部と配合する配合工程（Ｄ）と、該配合した石炭を粉砕する粉砕工程（Ｂ）とにより処理し、
前記石炭（Ｙ）を前記配合工程（Ｄ）で配合されなかった石炭（Ｘ）の残部と配合または前記石炭（Ｙ）が複数の銘柄の石炭からなる場合にはそれらを配合する配合工程（Ｅ）と該配合した石炭を粉砕する粉砕工程（Ｃ）とにより処理した後に、前記粉砕工程（Ｂ）で処理した石炭と共にコークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法。
（３）複数の銘柄からなるコークス原料である石炭を、所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）と、前記所定の基準よりも硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）とに分類し、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粉砕する粉砕工程（Ａ）と、該粉砕工程（Ａ）で粉砕された石炭を石炭（Ｘ）の残部の少なくとも一部および前記硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）の一部と配合する配合工程（Ｄ）と、該配合した石炭を粉砕する粉砕工程（Ｂ）とにより処理し、前記硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）の残部を前記配合工程（Ｄ）で配合されなかった石炭（Ｘ）の残部と配合または前記石炭（Ｙ）の残部が複数の銘柄の石炭からなる場合にはそれらを配合する配合工程（Ｅ）と該配合した石炭を粉砕する粉砕工程（Ｃ）とにより処理した後に、前記粉砕工程（Ｂ）で処理した石炭と共にコークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法。
（４）所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）とは、ＨＧＩが８０以下である石炭であることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載のコークスの製造方法。
（５）所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）として、イナート量が３５％以上の石炭を用いることを特徴とする（１）ないし（４）のいずれかに記載のコークスの製造方法。

本発明によれば、著しく生産性を低下させること無く、またコストを極端に増加させること無く、効率的に高強度のコークスが得られる。また、安価な石炭の配合量を増やしても、従来と同等の強度のコークスを製造可能であるので、コークスの製造コストを容易に削減できる。

図３は、従来のコークスの製造方法を示す概略図である。コークス原料である石炭を石炭ヤード１、２から搬出して、複数の系列の配合槽４、５、６で配合して、配合槽の系列毎に粉砕工程７、８、９により粉砕して、粉砕後の石炭を同一コンベア１０上で混合しながらコークス炉に装入してコークスを製造する。これに対して本発明では、コークス原料である石炭を、所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）と、前記所定の基準よりも硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）とに分類し、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粉砕する粉砕工程（Ａ）と、該粉砕工程（Ａ）で粉砕された石炭を配合する配合工程（Ｄ）と、該配合した石炭を粉砕する粉砕工程（Ｂ）とにより処理した後に、コークス炉に装入することを特徴とする。

コークス原料である石炭のうち粒径の大きいものは、主に硬い石炭（Ｘ）であり、硬い石炭（Ｘ）のみをあらかじめ粉砕工程（Ａ）で粉砕することで、所定粒度以上の石炭の割合が減少する。その結果、粗粒の割合が減少することで粉砕工程（Ｂ）での粉砕能力を低下させて粉砕することが可能となり、これにより粉砕工程（Ｂ）での粉砕処理時に微小な粒度の石炭の発生が抑制されて、全体として石炭の粒度分布が改善される。粉砕工程（Ａ）後には比較的粗粒の石炭がある程度の割合で存在し、粉砕工程（Ｂ）で適宜粉砕されて細粒化する。粉砕工程（Ａ）および粉砕工程（Ｂ）で粉砕処理した後にもまだある程度は粗粒の石炭が存在するが、粉砕処理を１回しか行わない場合に比較すると、その割合は十分に減少している。

したがって、粉砕工程（Ｂ）では、粉砕工程（Ａ）よりも粉砕能力を小さくすることが望ましく、例えば粉砕工程（Ａ）と粉砕工程（Ｂ）とで粉砕能力の異なる粉砕装置を用いることや、粉砕工程（Ａ）では粉砕工程（Ｂ）よりも粉砕能力が低下するように粉砕装置の破砕刃の回転数を少なくすること等で対応できる。

本発明方法を用いた場合、例えば、粉砕工程（Ａ）および粉砕工程（Ｂ）を行う石炭（Ｘ）の量が全石炭量の１０％程度であっても、粉砕工程（Ａ）を行わない通常の製造方法を用いた場合に比べて、コークス炉装入時には全体として顕著に粒度分布を改善することができる。石炭（Ｘ）と、石炭（Ｙ）との分類は、厳密なものではなく、所定の基準を適宜設定して、石炭の銘柄毎に知られている平均硬度と比較して分類すれば充分であり、石炭（Ｘ）が一部に所定の基準以下の硬度の石炭を含有する場合があっても差し支えない。

コークス製造の際には、通常、産地が異なり硬度等も異なる複数の銘柄の石炭を配合して用いている。したがって、粉砕工程（Ｂ）および粉砕工程（Ｃ）の前に配合工程を設けることで、コークス炉に装入する際に同じ銘柄の石炭が部分的に偏って装入されることが防止され、全体として均一化したコークスが製造できる。

粉砕工程（Ａ）で処理する以外の石炭については、その一部を配合工程（Ｄ）で粉砕工程（Ａ）で処理した石炭とともに配合して、該配合した石炭を粉砕する粉砕工程（Ｂ）とにより処理した後に、コークス炉に装入することが望ましい。すなわち、石炭（Ｘ）のうち、粉砕工程（Ａ）で処理しない石炭（Ｘ）の残部と、石炭（Ｙ）については、複数の銘柄からなるコークス原料である石炭を、所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）と、前記所定の基準よりも硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）とに分類し、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粉砕する粉砕工程（Ａ）と、該粉砕工程（Ａ）で粉砕された石炭を前記石炭（Ｘ）の残部および／または前記石炭（Ｙ）と配合する配合工程（Ｄ）と、該配合した石炭を粉砕する粉砕工程（Ｂ）とにより処理した後に、コークス炉に装入することが望ましい。

また、硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）については、石炭（Ｘ）と別途配合して粉砕処理することもできる。すなわち、複数の銘柄からなるコークス原料である石炭を、所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）と、前記所定の基準よりも硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）とに分類し、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粉砕する粉砕工程（Ａ）と、該粉砕工程（Ａ）で粉砕された石炭を配合する配合工程（Ｄ）と、該配合した石炭を粉砕する粉砕工程（Ｂ）とにより処理し、前記石炭（Ｙ）を配合する配合工程（Ｅ）と該配合した石炭を粉砕する粉砕工程（Ｃ）とにより処理した後に、前記粉砕工程（Ｂ）で処理した石炭と共にコークス炉に装入することが望ましい。

さらに、粉砕工程（Ａ）で処理しない石炭（Ｘ）の残部と、石炭（Ｙ）について、粉砕処理した石炭（Ｘ）とともに配合し、また石炭（Ｙ）の少なくとも一部については、別途配合して粉砕処理することもできる。すなわち、複数の銘柄からなるコークス原料である石炭を、所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）と、前記所定の基準よりも硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）とに分類し、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粉砕する粉砕工程（Ａ）と、該粉砕工程（Ａ）で粉砕された石炭を石炭（Ｘ）の残部および／または前記硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）と配合する配合工程（Ｄ）と、該配合した石炭を粉砕する粉砕工程（Ｂ）とにより処理し、前記硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）を配合する配合工程（Ｅ）と該配合した石炭を粉砕する粉砕工程（Ｃ）とにより処理した後に、前記粉砕工程（Ｂ）で処理した石炭と共にコークス炉に装入することが好ましい。

所定の基準は任意に設定可能であるが、所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）を、ＨＧＩが８０以下である石炭とすることが好ましい。

石炭は産地等により硬度やイナート（非溶融成分）量が異なることが知られているので、高硬度のものを優先的に粉砕工程（Ａ）および粉砕工程（Ｂ）で処理することが望ましい。石炭（Ｘ）としては、粉砕性を表わす指数であるＨＧＩ（ハードグローブ指数：ＪＩＳ−Ｍ−８８０１による）が８０以下であることが好ましい。

一方で、コークス原料である石炭としてイナート量の多いものを用いると、コークスの製造過程で亀裂が発生し易く、製造されるコークスの強度が低下する傾向がある。したがってイナート量の多い石炭をコークス炉に装入する際にはできるだけ分散させて装入することが好ましく、このためにも細粒に粉砕処理することが望ましい。そこで硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）としてイナート量の多い石炭を用いれば、粉砕回数が優先して増やされるのでコークス強度も向上する。したがって、硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）としてイナート量の多い石炭を用いることが望ましく、イナート量が３５％以上である石炭とすることが好ましい。以上のことから、ＨＧＩが８０以下、且つ、イナート量が３５％以上である石炭を石炭（Ｘ）とすることが特に好ましい。このような銘柄の石炭として、非微粘炭を用いることが好適である。非微粘炭は、ＨＧＩが８０以下の高硬度を有しイナートの量が多い銘柄が多く、安価な石炭である。

図１は本発明のコークスの製造方法の一実施形態を示す概略図である。

石炭ヤード１、２のうち、石炭ヤード１の石炭を所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）に、石炭ヤード２を所定の基準よりも硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）に分類して、石炭ヤード１の石炭の一部を切り出して搬出して粉砕機（ａ）３により粉砕して、配合槽（ｄ）４に投入する。石炭ヤード１の石炭量によっては、石炭ヤード１の石炭の全部を粉砕機（ａ）３により粉砕することもできる。石炭ヤード１の石炭の残部については、配合槽（ｄ）４、配合槽（ｅ）５、配合槽（ｅ）６に量に応じて適宜切り出して搬出する。石炭ヤード２の石炭については、配合槽（ｅ）５、６に適宜切り出して搬出する。配合槽（ｄ）４に搬出することも可能である。配合槽４の石炭は、適宜粉砕機（ｂ）７で粉砕する。配合槽（ｅ）５の石炭は粉砕機（ｃ）８、配合槽（ｅ）６の石炭は粉砕機（ｃ）９で適宜粉砕後、各粉砕機７、８、９で粉砕された石炭は、コンベア１０等で混合されながら搬送されることである程度均質化して、コークス炉に装入される。

原料石炭として、非微粘炭と強粘結炭とを用いる場合は、石炭ヤード１の石炭を非微粘炭、石炭ヤード２の石炭を強粘結炭とすることが望ましい。

図１に示すコークス製造設備を用いてコークスの製造を行った。原料の石炭として、非微粘炭８０％と強粘結炭２０％（ＨＧＩ：約８５、イナート量約３０％）とを用い、所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）を非微粘炭とした。非微粘炭のうち、全石炭量の１０％にあたる非微粘炭（ＨＧＩ：約７５、イナート量約３６％）をハンマーヘッド式の粉砕機で６８０ｒｐｍで粉砕（粉砕工程（Ａ））して、配合槽に投入後、これを切り出してハンマーヘッド式の粉砕機で５７０ｒｐｍで粉砕（粉砕工程（Ｂ））を行った。残りの非微粘炭と、強粘結炭を別々に複数台のハンマーヘッド式の粉砕機で６００ｒｐｍで粉砕処理（粉砕工程（Ｃ））して、粉砕工程（Ａ）および（Ｂ）で粉砕処理した非微粘炭とともにコンベア上で混合して、コークス炉に装入して、コークスの製造を行った（本発明例）。比較例として、図３と同様のコークス製造設備を用いて、非微粘炭と、強粘結炭を別々に粉砕処理（粉砕工程（ｃ）のみに相当）してコンベア上で混合して、コークス炉に装入する、従来の製造方法でのコークスの製造も行った。

図２に、本発明方法を用いて製造したコークス炉装入前の石炭粉（配合炭）の粒度分布を示す。比較例である、粉砕工程を１回のみ行った従来の場合の配合炭の粒度分布も併せて示す。本発明方法を用いた場合は、粒度分布が狭くなり、０．５〜６ｍｍの範囲の好ましい粒度を持つ石炭粒が増加したことが分かる。

製造したコークスのドラム強度（ＤＩ）を測定した。本発明方法で製造されたコークスのドラム強度（ＤＩ３０／１５）は９４．１であり、比較例である従来のコークスのドラム強度（ＤＩ３０／１５）が９４．０であったのに比べて０．１％も向上した。ＤＩ３０／１５はＪＩＳ Ｋ２１５１の回転強度試験法により３０回転１５分の条件で測定したドラム強度である。

従来と同程度の強度を有するコークスを製造するのであれば、非微粘炭の割合を８２％程度まで増やすことができ、コークスのコストを削減できることが分かった。

実施例１と同様に、図１に示すコークス製造設備を用いてコークスの製造を行った。原料の石炭として、非微粘炭８０％と強粘結炭２０％とを用い、所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）を非微粘炭とした。非微粘炭のうち、全石炭量の１０％にあたる非微粘炭（ＨＧＩ：約７５、イナート量約２２％）をハンマーヘッド式の粉砕機で６８０ｒｐｍで粉砕（粉砕工程（Ａ））して、配合槽に投入後、これを切り出してハンマーヘッド式の粉砕機で５７０ｒｐｍで粉砕（粉砕工程（Ｂ））を行った。残りの非微粘炭と、強粘結炭を別々に複数台のハンマーヘッド式の粉砕機で６００ｒｐｍで粉砕処理（粉砕工程（Ｃ））して、粉砕工程（Ａ）および（Ｂ）で粉砕処理した非微粘炭とともにコンベア上で混合して、コークス炉に装入して、コークスの製造を行った（本発明例）。比較例として、図３と同様のコークス製造設備を用いて、非微粘炭と、強粘結炭を別々に粉砕処理（粉砕工程（ｃ）のみに相当）してコンベア上で混合して、コークス炉に装入する、従来の製造方法でのコークスの製造も行った。

製造したコークスのドラム強度（ＤＩ）を測定した。本発明方法で製造されたコークスのドラム強度（ＤＩ３０／１５）は９４．０５であり、比較例である従来のコークスのドラム強度（ＤＩ３０／１５）が９４．０であったのに比べて０．０５％も向上した。

従来と同程度の強度を有するコークスを製造するのであれば、非微粘炭の割合を８１％程度まで増やすことができ、コークスのコストを削減できることが分かった。

本発明のコークス製造方法の一実施形態の概略図。 配合炭の粒度分布を示すグラフ。 従来のコークス製造方法の一実施形態の概略図。

符号の説明

１ 石炭ヤード
２ 石炭ヤード
３ 粉砕機（ａ）
４ 配合槽（ｄ）
５ 配合槽（ｅ）
６ 配合槽（ｅ）
７ 粉砕機（ｂ）
８ 粉砕機（ｃ）
９ 粉砕機（ｃ）
１０ ベルトコンベア

Claims (5)

1. 複数の銘柄からなるコークス原料である石炭を、所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）と、前記所定の基準よりも硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）とに分類し、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粉砕する粉砕工程（Ａ）と、該粉砕工程（Ａ）で粉砕された石炭を前記石炭（Ｘ）の残部および前記石炭（Ｙ）と配合する配合工程（Ｄ）と、該配合した石炭を粉砕する粉砕工程（Ｂ）とにより処理した後に、コークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法。
2. 複数の銘柄からなるコークス原料である石炭を、所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）と、前記所定の基準よりも硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）とに分類し、前記石炭（Ｘ）の一部を粉砕する粉砕工程（Ａ）と、該粉砕工程（Ａ）で粉砕された石炭を前記石炭（Ｘ）の残部の少なくとも一部と配合する配合工程（Ｄ）と、該配合した石炭を粉砕する粉砕工程（Ｂ）とにより処理し、
   前記石炭（Ｙ）を前記配合工程（Ｄ）で配合されなかった石炭（Ｘ）の残部と配合または前記石炭（Ｙ）が複数の銘柄の石炭からなる場合にはそれらを配合する配合工程（Ｅ）と該配合した石炭を粉砕する粉砕工程（Ｃ）とにより処理した後に、前記粉砕工程（Ｂ）で処理した石炭と共にコークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法。
3. 複数の銘柄からなるコークス原料である石炭を、所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）と、前記所定の基準よりも硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）とに分類し、前記石炭（Ｘ）の少なくとも一部を粉砕する粉砕工程（Ａ）と、該粉砕工程（Ａ）で粉砕された石炭を石炭（Ｘ）の残部の少なくとも一部および前記硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）の一部と配合する配合工程（Ｄ）と、該配合した石炭を粉砕する粉砕工程（Ｂ）とにより処理し、前記硬度が低い銘柄の石炭（Ｙ）の残部を前記配合工程（Ｄ）で配合されなかった石炭（Ｘ）の残部と配合または前記石炭（Ｙ）の残部が複数の銘柄の石炭からなる場合にはそれらを配合する配合工程（Ｅ）と該配合した石炭を粉砕する粉砕工程（Ｃ）とにより処理した後に、前記粉砕工程（Ｂ）で処理した石炭と共にコークス炉に装入することを特徴とするコークスの製造方法。
4. 所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）とは、ＨＧＩが８０以下である石炭であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のコークスの製造方法。
5. 所定の基準よりも硬度が高い銘柄の石炭（Ｘ）として、イナート量が３５％以上の石炭を用いることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のコークスの製造方法。

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